موتورهای الکتریکی

[Mehdi.Aref 26,774]

هر موتور الکتریکی دارای یه سری مشخصات هست ، این مشخصات روی یه پلاک المینیومی هک میشه و به بدنه موتور میچسبه تا مصرف کننده از نوع و کاربرد موتور اگاهی پیدا کنه ، برای اینکه مشخصات موتور فضای زیادی رو اشغال نکنه از یه سری علائم و مشخصات استفاده میشه ، در ادامه مفهوم این علائم اورده شده است ....

بر روی همه موتور ها پاکی توسط کار خانه سازنده نصب میشود ، در این پلاک کلیه اطلاعات مورد نیاز برای راه اندازی موتور اورده شده است ، در صورتی که موارد فوق به درستی رعایت نشوند ، موتور میسوزد یا عمر مفید ان کم میشود ، در زیر به بررسی هر یک از این علائم میپردازیم

No: مدل موتور که معمولا توسط کار خانه مشخص میشود

Type: نام موتور ، با داشتن نام موتور ومراجعه به شرکت سازنده میتونید اطلاعات بیشتری در مورد موتور بدست اورید

AMPS ، حداکثر جریان مجازی است که موتور برای کار کردن به ان نیاز دارد .

V=ولتاژ كاري الكترو موتور ميباشد كه نبايد ولتاژ بيشتر و يا كمتر به سيم پيچهاي الكترو موتور اعمال گردد . در صورت وجود علامت ستاره (Y ) یا مثلث ، ولتاژ در همان اتصال استفاده میشود (مثلا ولتاژ کاری موتور بالا 415 ولت در حالت ستاره است )

HERTZ : مشخص کننده فرکانس کاری موتور میباشد ، معمولا فرکانس کاری موتور ها 50 یا 60 هرتز است.

نكته: دور الكترو موتورها با فركانس ارتباط دارد لذا الكترو موتوري كه در فركانس 50 هرتز مثلا 1500 دور ميباشد همين الكترو موتور در فركانس 60 دورش ديگر 1500 نيست .

DATE : مشخص کننده تاریخ ساخت موتور است .

R.P. M= نشان دهنده دور الكترو موتور در يك دقيقه در روي شقت خروجي ميباشد.

KW=مقدار توان الكترو موتور را نشان ميدهد.

نكته : اگر روي الكترو موتوري نوشته شده بود 380/220 V= معني ان اين است كه اين الكترو موتور در شبكه برق 110 ولت كه برخي از كشورها استفاده ميشود بايد بصورت مثلث و در كشورهاي كه ولتاژ 220ولت ( ولتاژ بين يك فاز و نول) دارند مثل ايران بايد بصورت ستاره بسته شود .

IP= ميزان حفاظت الكترو موتور در مقابل گرد و غبار و .. و طبق جدول زير ميباشد.

P.H انواع حفاظتها طبق استاندارد دين 40050

P00= باز بدون حفاظت در مقابل تماس با اجسام خارجي و اب ، در این مورد موتور باید در یک فضای سرپوشیده نگه داری شود .

P10= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجي - محافظ در مقابل اب ، موتور میتواند در فضای از وزیر باران کار کند

P11= محفوظ در مقابل تماس دست و اجسام بزرگ خارجي - محفوظ در مقابل اب

P20= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط بدون حفاظ در مقابل اب ، برای موتور باید سرپوش مناسب تهیه شود

P21= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط - ضد اب

P22= محفوظ در مقابل تماس انگشت و اجسام با وزن متوسط –محفوظ در مقابل ترشح اب بطور عمودي يا

مايل با زاويه بيشتر از 30 درجه نسبت به افق

P30= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجي سبك وزن – بدون محافظت در مقابل اب

P31= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجي سبك وزن - ضد اب

P32= محفوظ در مقابل تماس با ابزار ها و غيره و اجسام خارجي سبك وزن - محفوظ در مقابل ترشح اب بطور عمودي يا مايل با زاويه بيشتر از 30 درجه نسبت به افق

P40 و بالا تر :حفاظت شده در برابر کلیه عوامل خارجی

معمولا هر چه سطح حفاظت موتور بیشتر باشد ، قیمتش نیز گران تر است

[spow 44,195]

انواع موتورهای الکتریکی

 

● موتورهای dc :

یکی از اولین موتورهای دوار، اگر نگوییم اولین، توسط میشل فارادی در سال ۱۸۲۱م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه ور بود، می شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود.

وقتی که جریانی از سیم عبور می کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می آمد و نشان می داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایرهای اطراف سیم می شود. این موتور اغلب در کلاس های فیزیک مدارس نشان داده می شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه، از آب نمک استفاده می شود.

موتور کلاسیک dc دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند.

سرعت موتور dc به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد. سرعت موتور dc وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپ ها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، کنترل می شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می کنند.

اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیت ها ناشی از نیاز به جاروبک هایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک ها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می کند و هرچه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک ها می بایست محکم تر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند.

نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می کند و به این معنی است که جاروبک ها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچ ها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می رسیم.

● موتورهای میدان سیم پیچی شده

آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور dc را میتوان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت.

می توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده آل است و کاربرد این تکنیک می تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.

● موتورهای یونیورسال

یکی از انواع موتورهای dc میدان سیم پیچی شده موتور ینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می توان هم با جریان dc و هم ac بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه ac کار می کنند.

اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور dc میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود.

در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان ac سازگاری داشته باشد (امپدانس/رلوکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند)، و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل dc خالص خواهد بود.

مزیت این موتورها این است که میتوان تغذیه ی ac را روی موتورهایی که دارای مشخصه های نوعی موتورهای dc هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند.

جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می شوند اما عمومی ترین موتورهای ac در دستگاه هایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی ای که گاهاً استفاده می شوند، هستند.

● موتورهای ac

عموماً ما دارای دو نوع از موتورهای ac هستیم: تک فاز و سه فاز.

▪ موتورهای ac تک فاز

معمول ترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه های برقی، اجاق های ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک.

نوع دیگر موتور ac تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می رود. عموماً این موتورها می توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز، ایجاد کنند.

هنگام راه انداز ی، خازن و سیم پیچ راه انداز ی از طریق یک دسته از کنتاکت های تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار، به منبع برق متصل می شوند . خازن به افزایش گشتاور راه انداز ی موتور کمک می کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکت ها فعال می شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می سازد. در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می کند.

▪ موتورهای ac سه فاز

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز ac (یا چند فاز) استفاده می شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی های مسی است که در فولاد قرار داده شده اند.

از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادی ها القای جریان می کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.

این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور، بچرخد چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کنندهای در روتور ایجاد نخواهد شد.

استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است.

به سیم پیچ های روتور جریان میدان جدایی اعمال می شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق ac سه فاز، به گردش در می آید. موتورهای سنکرون را می توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.

سرعت موتور ac در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را میتوان با داشتن دسته سیم پیچ ها یا قطب هایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

● موتورهای پله ای

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله ای است، که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می شوند ، کنترل می شود. یک موتور پله ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی dc و یک سلونویید است. موتورهای پله ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده ای در حالت های موقعیتی معینی قرار می گیرند، اما موتورهای پله ای نسبتا کنترل شده، می توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستم های تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

● موتورهای خطی

یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله ای اند. می توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می کند.

[samaneh66 10,265]

موتور القایی نوعی از موتور جریان متناوب موتور AC آسنکرون (غیرهمزمان) است که توان مورد نیاز در قسمت متحرک آن از طریق القای الکترومغناطیسی تا مین می‌شود. نام دیگر این موتور، موتور قفس‏سنجابی است، چون میله‏های روتور شبیه قفس همستر (سنجاب) است که در دو انتها اتصال کوتاه شده‏است.یک موتور الکتریکی در روتور خود انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند. برای تامین توان مورد نیاز روتور راه‌های مختلفی وجود دارد. در یک موتور DC توان آرمیچر مستقیما به وسیله یک منبع جریان مستقیم تامین می‌شود در حالی که در یک موتور القایی این توان از طریق استاتور در روتور القا می‌شود. موتورهای القایی را به علت شباهت بسیار زیاد آنها به ترانسفورماتور ترانسفورماتور دوار نیز می‌نامند چرا که استاتور این موتورها از نظر عملکرد شباهت زیادی به سیم‌پیچ اولیه و روتور آنها به سیم‌پیچ ثانویه ترانس دارد. از موتورهای القایی به ویژه موتورهای القایی سه فاز به طور گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شود.قدرت بالا, ساختار ساده و عدم وجود جاروبک‌ها (که به تعمیر و نگه‌داری زیادی نیاز دارند) و قابلیت بالای موتورهای القایی برای کنترل سرعت از جمله دلایل استفاده از آنهاستاولین موتور القایی در سال ۱۸۸۲ توسط نیکولا تسلا در فرانسه اختراع شد اما در سال ۱۸۸۸ و پس از نقل مکان تسلا به ایالات متحده به طور رسمی ثبت شد. اولین موتور القایی روتور قفسی یک سال بعد توسط میخاییل دولیوو دوبرولسکی در اروپا اختراع شد. پیشرفت‌های تکنیکی در زمینه تولید این موتورها تا جایی ادامه یافت که در سال ۱۹۷۶ موتوری القایی با قدرت خروجی ۱۰۰ اسب بخار با حجمی برابر موتور ۷٫۵ اسب بخاری سال ۱۸۹۷ ساخته شد. امروزه پرکاربردترین موتورهای القایی را موتورهای روتور قفسی تشکیل می‌دهنداصول عملکرد و مقایسه با موتورهای سنکرونبزرگترین تفاوت بین یک موتور القایی AC و یک موتور سنکرون AC این است که در موتور سنکرون توان روتور به طور مستقیم از یک منبع خارجی تامین می‌شود. این جریان در روتور نیز خود میدان مغناطیسی تولید خواهد کرد و به دلیل اثر متقابل میدان‌های استاتور و روتور, روتور در جهت میدان دوار استاتور به حرکت در خواهد آمد.از طرفی برای القای جریان در روتور،اختلاف سرعتی بین سرعت میدان دوار و سرعت گردش روتور به وجود می آيد. در غیر این صورت میدان دوار نسبت به روتور امکان حرکت نخواهد داشت و هادی‌های روتور شار میدان تولید شده توسط استاتور را قطع نکرده و در نتیجه ولتاژی در روتور القا نخواهد شد. این اختلاف سرعت بین سرعت میدان دوار و سرعت حرکت روتور در اصطلاح لغزش (Slip) نامیده می‌شود. لغزش یک مؤلفه بدون واحد است. از آنجا که در موتورهای القایی اختلاف سرعت شرط و ضرورت عملکرد آنهاست به این موتورهای موتورهای غیرهمزمان یا آسنکرون می‌گویندانواعبراساس تعداد فازها: موتور القایی سه‌فاز (خود راه انداز) موتور القایی تک‌فاز (غیر خود راه انداز) بر اساس نوع روتور: موتور القایی روتور قفسی موتورالقایی روتور سیم‌پیچی شده فرمول‌هامهمترین رابطه در موتورهای القایی رابطه بین فرکانس منبع f, تعداد زوج قطب‌ها p و سرعت میدان دوار ns است:. و از این رابطه خواهیم داشت: و سرعت روتور برابر است با: و s نشان‌دهنده لغزش (Slip) است و از این رابطه به دست می‌آید: در موتورهای سنکرون سرعت روتور همیشه برابر سرعت میدان دوار است و از این رابطه به دست می‌آیداستاتور: استاتور موتورهای القایی از قطب‌های سیم‌پیچی شده‌ای تشکیل شده که با عبور جریان از آنها با تولید میدان مغناطیسی در روتور ولتاژ القا می‌کنند. تعداد قطب‌ها با توجه به سرعت و گشتاور مورد نیاز می‌تواند مختلف باشد ولی تعداد آنها همواره یک عدد زوج است.روتور: روتور موتورهای القایی به دو صورت است:روتور قفسی روتور سیم‌پیچی شده به دلیل مزایای بالای روتورهای قفسی مانند سادگی, هزینه کمتر, نیاز کمتر به تعمیر و نگهداری و... رایج‌ترین روتورها در موتورهای القایی روتورهای قفسی هستند. این روتورها از میله‌هایی از جنس مس یا آلومینیوم تشکیل شده‌اند که یه صورت یک استوانه به همدیگر متصل شده‌اند و در دو طرف به وسیله دو حلقه اتصال کوتاه شده‌اند. روتورهای سیم‌پیچی شده در صنعت کاربردهای خاص خود را دارند و بیشتر در موتورهایی که نیاز به گشتاور راه‌اندازی بالایی دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.کنترل سرعتسرعت چرخش میدان دوار در موتورهای القایی تابع فرکانس منبع و تعداد قطب‌های استاتور است. پیش از پیشرفت المان‌های الکترونیک قدرت تغییر فرکانس موتورهای القایی به راحتی ممکن نبود و این کاربرد این نوع موتورها را محدود می‌کرد.روش‌ها مختلفی برای تغییر سرعت موتورهای القایی وجود دارد ولی رایج‌ترین روش استفاده از تکنیک PWM (Pulse Width Modulation) یا تلفیق پهنای فرکانس است, که در آن یک موج DC به طور مرتب و سرعتی قابل تنظیم قطع و وصل می‌شود. از این طریق می‌توان توان وروردی متوسط موتور را کنترل کردراه‌اندازیهمانطور که گفته شد در موتورهای القایی رابطه‌ای مستقیم بین مقدار لغزش و مقدار جریان القایی در روتور وجود دارد. به این ترتیب بیشترین میزان جریان القایی در روتور در هنگام راه‌اندازی (لغزش ۱) به وجود می‌آید. در این حالت موتور مانند ترانسفورماتوری عمل خواهد کرد که سیم‌پیچ ثانویه آن اتصال کوتاه شده باشد‍؛ بالا بودن جریان القا شده در روتور موجب بالا رفتن جریان استاتور می‌شود و به همین دلیل میزان جریان راه‌اندازی در استاتور تغریبا بین ۵ تا ۹ برابر جریان در بار کامل است. جریان بالای موتور در لحظه راه‌اندازی می‌تواند باعث افت ولتاژ در بقیه مصرف کننده شود اما این جریان بالا در موتور زیاد ادامه پیدا نمی‌کند چون با راه افتادن موتور لغزش به تدریج کاهش یافته و میزان جریان استاتور نیز کاهش می‌یابد اما در صورتی که با موتور در لحظه راه‌اندازی به اندازه‌ای باشد که موتور قادر به چرخش نباشد جریان بالا موجب سوختن سیم‌پیچ استاتور خواهد شد. برای جلوگیری از افزایش بیش از حد جریان در موتور از راه‌اندازها برای کاهش ولتاژ راه‌اندازی و محدود سازی جریان راه‌اندازی استفاده می‌کنند این راه‌اندازها طوری طراحی شده‌اند که با رسیدن موتور به سرعت متوسط ولتاژ را افزایش دهند.سه فازموتورهای سه فاز به علت استفاده از برق سه فاز دارای اختلاف الکتریکی ۱۲۰ درجه‌ای بین هر یک از سیم‌پیچ‌های فازها هستند. این اختلاف موجب چرخیدن موتور با توجه به جهت فازها در سیم‌پیچ‌ها می‌شود و نیاز به سیم‌پیچ راه انداز را از بین می‌برد. در این موتورها با جابه جایی دو فاز می‌توان جهت چرخش این موتورها را تغییر داد.تک فازاین موتورها به علت استفاده از یک فاز نمی‌توانند در لحظه اولیه موتور را به حرکت در آورند چون اختلاف بین هر قطب ۱۸۰ درجه‌است که موتور را در حالتی قفل شده نگه می‌دارد. برای رفع این مشکل از یک سیم‌پیچ دیگر به نام سیم‌پیچ کمکی استفاده می‌کنند. این سیم‌پیچ باید دارای اختلاف فاز با سیم‌پیچ اصلی موتور باشد و برای ایجاد این اختلاف فاز از مصرف کننده‌های رآکتیو مانند سلف یا خازن استفاده می‌کنند. اختلاف فاز اندک بین موجب متمایل شدن روتور شده و روتور به حرکت در خواهد آمد. پس از به حرکت در آمدن رتور به علت وجود اینرسی موتور در همان جهت به چرخش ادامه خواهد داد و نیازی به سیم‌پیچ راه‌انداز نخواهد بود و (در بیشتر موتورهای القایی) این سیم‌پیچ از مدار خارج می‌شود. برای تغییر جهت چرخش در این موتورها باید جهت حرکت جریان در یکی از سیم‌پیچ‌های اصلی یا راه‌انداز را برعکس کرد.

[samaneh66 10,265]

موتور رلوکتانسی نوعی از موتورهای الکتریکی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

است. همچنین به این نوع موتور، موتور مقاومت مغناطیسی نیز می‌گویند

ساختمان موتور

این موتور هم در

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

و هم در

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

دارای برجستگی (قطبهای برجسته) است. موتور رلوکتانسی دارای هسته آهنربای غیردائم است. همچنین قسمت روتور آن معمولا سیم پیچی ندارد و از مواد

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

ساخته شده‌است.

این ماشین به شرطی

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

غیر صفر ایجاد می‌کند که در جهت عقربه‌های ساعت و یا خلاف آن با

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

بچرخد.

گشتاور در این موتور تابعی از sin 2 δ است که δ وضعیت روتور در لحظه اولیه راه اندازی است

گشتاور راه انداز

به طور معمول این نوع موتورها دارای

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

نیستند.بلکه با قرار دادن یک سیم پیچ بر روی روتور برای موتور از طریق

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

گشتاور راه اندازی تولید می‌شود و به محض آن که به سرعت روتور به نزدیک سرعت سنکرون رسید، روتور با سرعت ثابت سنکرونی به ادامه گردش خود می‌پردازد

[samaneh66 10,265]

وسايل تبديل انرژي الكترومكانيكي گردان را ماشينهاي الكتريكي مي گويند.

طبقه بندي ماشينهاي الكتريكي

ماشينهاي الكتريكي به دو طريق دسته بندي مي شوند:

از نظر نوع جريان الكتريكي

الف- ماشينهاي الكتريكي جريان مستقيم

ب- ماشينهاي الكتريكي جريان متناوب

از نظر نوع تبديل انرژي

الف- مولدهاي الكتريكي كه انرژي مكانيكي را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند

ب- موتورهاي الكتريكي كه انرژي الكتريكي را به انرژي مكانيكي تبديل مي كنند

به طور كلي ماشينهاي الكتريكي جزء وسايل تبديل انرژي غير خطي هستند يعني هر تغيير در ورودي هميشه به يك نسبت در خروجي ظاهر نمي شود.

 

 

 

مولد ساده جريان مستقيم

يك مولد ساده جريان مستقيم از چهار قسمت اصلي زير تشكيل شده است

 

 

 

 

طرز كار مولد ساده جريان مستقيم: با حركت هاديها در فضاي ما بين قطبها باعث ميشود ميدان مغناطيسي توسط هاديها قطع ميشود بدين ترتيب مطابق پديده القاء در هاديها ولتاژ القاء ميشود.ابتدا و انتهاي هر كلاف به يك نيم استوانه مسي يا يك تيغه كوموتاتور وصل ميشود روي تيغه هاي كوموتاتور دو عدد جاروبك بطور ثابت قرار داشته و با حركت هاديها تيغه هاي كموتاتور زير جاروبك مي لغزند، بدين ترتيب در ژنراتورهاي جريان مستقيم از طريق كوموتاتور ولتاژ القاء شده طوري به جاروبكها منتقل مي شود كه هميشه يكي از جاروبكها داراي پلاريته مثبت و ديگري داراي پلاريته منفي است. شكل موج ولتاژ القاء شده در اين مولد ساده بصورت زير مي باشد.

براي افزايش سطح ولتاژ القاء شده و بهبود يكسوسازي بمنظور داشتن ولتاژ با دامنه ثابت بايد تعداد كلافها را افزايش داد و كلافها را به كمك تيغه هاي كوموتاتور سري كنيم.

چگونگي تغيير پلاريته ولتاژ القايي در مولد ساده

در مولد جريان مستقيم تغيير پلاريته ولتاژ خروجي عملاٌ در صورت ايجاد يكي از دو حالت زير ممكن مي شود:

 

 

چگونگي تغيير دامنه ولتاژ القايي در مولد ساده

براي افزايش دامنه ولتاژ القا شده دو روش ممكن است:

 

 

موتور ساده جريان مستقيم

موتور ساده از نظر ساختماني مانند مولد ساده جريان مستقيم مي باشد فقط نحوه كار آن با مولد ساده جريان مستقيم تفاوت دارد. در موتور ساده هاديها از طريق كوموتاتور و جاروبكها به يك منبع جريان مستقيم متصل مي شود در اينصورت جرياني از هاديها عبور كرده و در نتيجه مطابق نيروي لورنس به هاديها نيروي وارد ميشود و آنها به حركت در مي آيد.

نحوه ايجاد نيرو و گشتاور در موتور ساده: در صورتيكه از يك كلاف تك حلقه كه بين قطبهاي يك مغناطيس قرار دارد جريان الكتريكي عبور كند مطابق شكل به بازوي سمت راست نيروي به سمت بالا و به بازوي سمت چپ نيروي بسمت پايين وارد مي شود با وارد شدن دو نيروي مختلف الجهت به دو طرف كلاف طبيعي است كه كلاف حول محورش شروع به دوران خواهد نمود يعني وارد آمدن زوج نيرو موجب ايجاد گشتاور لازم شده است.

در اين موتور ساده اگر صفحه كلاف عمود بر خطوط ميدان مغناطيسي قرار گيرد به آن گشتاوري وارد نميشود در ضمن كه گشتاور وارد شده نيز دامنه يكنواخت ندارد براي رفع شدن اين معايب مي بايست تعداد كلافها و تيغه هاي كوموتاتور را افزايش داد كلافها در زاويه هاي مختلف قرار مي گيرد و با هم توسط تيغه هاي كوموتاتور سري مي شود.

تغيير جهت گردش در موتور ساده DC: تغيير جهت گردش موتور ساده به دو روش زير ممكن است:

 

 

ساختمان ماشينهاي جريان مستقيم

اجزاء تشكيل دهنده ماشينهاي جريان مستقيم را ميتوان به صورت زير دسته بندي كرد:

 

 

 

هر كدام از قسمتهاي فوق بطور خلاصه توضيح داده مي شود

 

الف- قطبهاي اصلي

ب- قطبهاي كمكي

ج- بدنه

- قطبهاي اصلي: وظيفه اين قسمت تامين ميدان مغناطيسي مورد نياز ماشين است. قطبهاي اصلي خود شامل قسمتهاي زير مي باشد:

- هسته قطب: از ورقهاي فولاد الكتريكي به ضخامت حدود 5/0 تا 65/0 ميلي متر با خاصيت مغناطيسي قابل قبول تشكيل مي شود.

- كفشك قطب: شكل قطب به نحوي است كه سطح مقطع كوچكتر براي سيم پيچ اختصاص داده مي شود و قسمت بزرگتر كه كفشك قطبي نام دارد سبب شكل دادن ميدان مغناطيسي و سهولت هدايت فوران مغناطيسي به فاصله هوايي مي شود.

- سيم پيچ تحريك: يا سيم پيچ قطب اصلي كه دور هسته قطب پيچيده مي شود، براي جريانهاي كم بايد تعداد دور سيم پيچ تحريك زياد باشد و سطح مقطع آن كم و برا ي جريانهاي زياد تعداد دور كم براي سيم پيچ لازم است و با سطح مقطع زياد

- قطبهاي كمكي: قطبهاي كمكي در ماشينهاي جريان مستقيم از هسته و سيم پيچ تشكيل مي شوند، هسته قطبهاي كمكي را معمولاٌ از فولاد يكپارچه مي سازند. سيم پيچي قطبهاي كمكي نيز با تعداد دور كم و سطح مقطع زياد پيچيده مي شوند.

- بدنه: قطبهاي اصلي، كمكي، جاروبك نگهدارها روي بدنه ماشين محكم مي شوند و بوسيله ماشين روي پايه اش نصب مي گردد. قسمتي از بدنه را هسته آهني تشكيل مي دهد كه براي هدايت فوران مغناطيسي قطبهاي اصلي و كمكي بكار مي رود اين قسمت طوق بكار مي رود. شكلهاي زير قطب اصلي و كمكي ماشين جريان مستقيم را نشان ميدهد.

 

الف- هسته آرميچر

ب- سيم پيچي آرميچر

ج- كلكتور يا يكسوكننده مكانيكي

د- محور

ﻫ- پروانه خنك كننده

- سيم پيچي آرميچر: از كلافهاي مشابهي تشكيل مي شود كه با الگوي مناسب تهيه و در شيارها قرار مي گيرد سيم پيچي آرميچر مبتني بر اصول فني بوده و از طراحي ماشينهاي جريان مستقيم تبعيت مي كند.

- كلكتور: از تيغه هاي مسي سخت كه توسط ميكا نسبت به يكديگر و محور ماشين عايق شده اند تشكيل مي شود.

- محور: محور آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم بايد از فولادي تهيه گردد كه خاصيت مغناطيسي آن كم اما استحكام مكانيكي كافي در مقابل تنشهاي برشي، كششي، و پيچشي را دارا باشد انتخاب كردن محور ضعيف خطر آفرين بوده و ممكن بوده در مواقع بروز خطا سبب انهدام كلي ماشين گردد.

- پروانه خنك كننده: پروانه خنك كننده سبب تهويه و ازدياد عمر مفيد ماشين ميشود شكل زير آرميچر ماشين DC با پروانه خنك كننده را نشان ميدهد.

 

سيم پيچي آرميچر ماشينهاي جريان مستقيم

همانطور كه قبلا اشاره شد سيم پيچي آرميچر مبتني بر اصول فني خاص مي باشد كه در طراحي آن به نكات مهمي از قبيل استحكام مكانيكي، الكتريكي و حرارتي با عمر مفيد و عادي حدود 20 سال حداكثر گشتاور و جريان و ولتاژ با حداقل نوسانة جرقه كم بين زغال و كلكتور و صرفه جويي در مواد اوليه بايد توجه كرد.

بسته به نياز كلافها مي توانند بطور سري يا موازي يا تركيبي از اين دو به همديگر وصل مي شوند.

در صورتيكه كلافها با هم سري شوند نيرومحركه كلافها با هم جمع مي شوند و ولتاژ دهي آرميچر افزايش مي يابد. (سيم پيچي موجي)

در صورتيكه كلافها موازي شوند تعداد مسيرهاي جريان موجود در آرميچر افزايش يافته و قابليت ولتاژ دهي آرميچر افزايش مي يابد. (سيم پيچي حلقوي)

توضيح كامل روشهاي سيم پيچي آرميچر در كتابهاي سيم پيچي DC مطرح شده است و ما در اين جزوه به مصرفي آن كفايت مي كنيم.

الف- سيم پيچي حلقوب شامل حلقوي ساده و حلقوي مركب

ب- سيم پيچي موجي شامل موجي ساده و موجي مركب

ج- سيم پيچي پاي قورباغه اي

لازم است در اينجا تعداد مسيرهاي جريان كه در هر نوع ايجاد مي شود نيز معرفي شود. تعداد مسيرهاي جريان را با 2a نشان ميدهند كه بشرح زير است:

 

 

 

 

 

عكس العمل مغناطيسي آرميچر:

چنانچه ماشينهاي جريان مستقيم زير بار قرار گيرند يعني از سيم پيچي آرميچر جريان عبور كند يك ميدان عكس العمل (عرضي) توسط آرميچر ايجاد مي گردد. اين ميدان باعث مي شود منطقه خنثي در مولدها در جهت چرخش و در موتورها در خلاف جهت چرخش تغيير مكان دهد. عكس العمل آرميچر علاوه بر انحراف محور خنثي سبب تضعيف ميدان مغناطيسي اصلي مي شود در نتيجه نيرو محركه القاء شده در سيم پيچ كم شده، تلفات انرژي در ماشين و جرقه در زير جاروبكها بوجود مي آيد براي از بين بردن و يا كم كردن اثر عكس العمل در ماشينهاي جريان مستقيم مي توان از قطبهاي كمكي و يا در ماشينهاي بزرگتر از سيم پيچي جبرانگر هم استفاده كرد.

پديده كموتاسيون:

تغيير تماس جاروبك از يك تيغه كموتاتور به تيغه ديگر كموتاسيون نام دارد در اين جابجايي كلافي كه تحت كموتاسيون قرار مي گيرد چون توسط جاروبك اتصال شده بايد در صفحه خنثي قرار گيرددر عين حال چون جريان در اين كلاف در زمان كموتاسيون تغيير مقدار و جهت ميدهد سبب بوجود آمدن ولتاژ خود القايي در اين كلاف شده و از آنجا كه اين كلاف توسط جاربك و تيغه هاي كموتاتور اتصال كوتاه شده است جرقه نسبتاٌ شديد بين زغالها و كموتاتور بوجود مي آيد. قطبهاي كمكي براي رفع اين عيب موثر خواهد بود. اما در ماشينهاي كه قطب كمكي ندارند بهبود عمل كموتاسيون با تغيير محل جاروبكها (در جهت گردش در مولدها و در خلاف جهت گردش در موتورها) انجام گيرد. اين جابجايي درست كاملا امكان پذير و قابل مشاهده مي باشد. 1- قطبهاي مغناطيسي: كه وظيفه ايجاد ميدان مغناطيسي مولد را بعهده دارد و مي تواند بصورت آهنرباي دائم و يا آهنرباي الكتريكي باشد 2- هاديها: براي ايجاد ولتاژ القايي به كار گرفته ميشود 3- كموتاتور: در ساده ترين حالت از دو نيم استوانه مسي كه توسط ميكا نسبت به يكديگر عايق شده اند تشكيل مي گردد، وظيفه يك طرفه كردن ولتاژ و جريان القايي را در خارج از مولد بعهده دارد. 4- جاروبك: جهت انتقال جريان الكتريكي از هاديها به مصرف كننده استفاده ميشود شكل زير مولد ساده جريان مستقيم را نشان ميدهد. 1- جهت چرخش آرميچر عوض شود 2- جهت جريان در سيم پيچ قطبها تغيير كند در صورتيكه قطبها از نوع مغناطيس دائم نباشد 1- افزايش سرعت چرخش آرميچر كه باعث افزايش ولتاژ بصورت خطي مي شود 2- افزايش جريان تحريك كه باعث افزايش ولتاژ مولد بصورت غير خطي مي شود 1- تغيير جهت جريان در كلاف كه با تغيير پلاريته ولتاژ منبع از خارج موتور ميسر است 2- تغيير قطبهاي مغناطيسي كه با تغيير جهت جريان در سيم پيچي تحريك ممكن است 1- قسمت ساكن شامل قطبها و بدنه 2- قسمت گردان (آرميچر) 3- مجموعه جاروبك و جاروبك نگهدارها 1- اجزاء ساكن ماشينهاي جريان مستقيم: قسمتهاي ساكن جريان مستقيم شامل اجزاء زير هستند: 2- قسمت گردان يا آرميچر: در ماشينهاي جريان مستقيم قسمت گردنده را القاء شوند يا آرميچر مي نامند كه از اجزاء زير تشكيل شده است: 3- جاروبك و جاروبك نگهدارها: وظيفه جاروبك نگهدار قرار دادن صحيح جاروبك روي تيغه هاي كلكتور است جاروبكها قطعاتي از جنس زغال يا گرافيت مي باشند كه براي گرفتن جريان از كلكتور يا دادن جريان به آن استفاده مي شود. 2a = 2P حلقوي ساده 2a = 2P.m حلقوي مركب 2a = 2 موجي ساده 2a = 2m موجي مركب 2P : تعداد قطبهاي آرميچر ، m : درجه مركب بودن آرميچر

[spow 44,195]

موتورهای پله ای می توانند تحت پالس های الکتریکی ورودی چند درجه بچرخند.معمولا اندازه یا گام پله ها 15،7/5،5،2/5،2 درجه به ازا هر پالس الکتریکی می باشد.موتورهای پله ای مبدل های الکترومغناطیسی هستند و قادرند پالس های دیجیتالی ورودی را به حرکتی بر روی محور مبدل سازند.از این موتورها در سیستم کنترل دیجیتالی استفاده می شود.در این سیستم ها قطاری از پالس ها ایجاد می شود تا به صورت پله ای یا گام به گام محور موتور بچرخد.معمولا در این موتور ها به حس کننده ی وضعیت و سیستم های فیدبک جهت هم آهنگی حرکت محور و پالس ورودی فرمان، نیازی نیست.در چاپگرهای کامپیوتر و محرک دیسک کامپیوتر و آدم های آهنی از این موتورها استفاده می شود.امروزه موتور هایی ساخته شده اند که در یک یک دور کامل چندین حتی تا 400 پله یا گام را طی می نمایند.طرح های تازه ای از این موتورها قادر است 1200 پالس در ثانیه دریافت کند و توان اسمی اینگونه موتورها تا چندین اسب بخار می باشد.موتورهای پله ای بر دو نوع اند: 1-موتورهای پله ای با مقاومت مغناطیسی(رلوکتانس) متغیر 2-موتورهای پله ای از نوع مغناطیس دایم

[am in 25,041]

مقدمه:

 

یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اماموتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود.

موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند.

انواع موتورهای الکتریکی:

 

1.موتورهایdc

2.موتورهای میدان سیم پیچی شده

3.موتورهای یونیورسال

4.موتورهایac

5.موتورهای پله‌ای

6.موتورهای خطی

[am in 25,041]

یکی از انواع موتورهای dc میدان سیم پیچی شده موتور یونیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می‌توان هم با جریان dc و هم ac بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه ac کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور dc میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان ac سازگاری داشته باشد ( امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل dc خالص خواهد بود.

 

مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه ac را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های نوعی موتورهای dc هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند.

 

جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می‌شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می‌شوند، اما عمومی‌ترین موتورهای ac مورد استفاده در دستگاههایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی هستند.

[am in 25,041]

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی dc و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

[am in 25,041]

یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش ، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند.

یک موتور خطی در واقع یک موتور الکتریکی است که استاتورش غیر استوانه شده است تا به جای اینکه یک گشتاور چرخشی تولید کند، یک نیروی خطی در راستای طول استاتور ایجاد کند.

طرح‌های بسیاری برای موتورهای خطی ارائه شده است که می‌توان آنها را به دو دسته تقسیم کرد: 1. موتورهای خطی شتاب بالا 2. موتورهای خطی شتاب پایین

موتورهای شتاب پایین برای قطارهای مگلیو و دیگر کاربردهای حمل و نقلی روی زمین مناسب هستند. موتورهای شتاب بالا معمولاً خیلی کوتاه هستند و برای شتاب دادن به جسمی تا سرعت بسیار زیاد و سپس رها کردن آن به کار می‌روند. این موتورها معمولاً برای مطالعات برخورد سرعت بالا به عنوان تسلیحات نظامی یا به عنوان راه‌اندازنده جرمی برای پیشرانه فضاپیما به کار می‌رود. موتور خطی‌ای که برای شتاب دادن به یون ها یا ذره‌های زیر اتمی به کار می‌رود، یک شتاب دهنده ذره نامیده می‌شود. با نزدیک شدن ذره‌ها به سرعت نور، طراحی موتورها معمولاً متفاوت می‌شود و این ذره‌ها نیز عموماً داری بار الکتریکی هستند.

موتورهای خطی شتاب پایین

 

ایده موتور خطی اولین بار توسط پرفسور اریک لیتویت از کالج امپریال در لندن مطرح شد. در طرح وی و در اکثر طرح‌های شتاب پایین، نیرو توسط یک میدان مغناطیسی خطی سیار که بر روی هادی‌ها موجود در میدان عمل می‌کند، ایجاد خواهد شد. در هر هادی‌ چه یک حلقه، چه یک سیم‌پیچ یا یک تکه از فلز تخت که در این میدان قرار گیرد جریان‌های گردابی القا شده وجود خواهد داشت و بنابراین یک میدان مغناطیسی مخالف را ایجاد خواهد کرد. دو میدان مغناطیسی همدیگر را دفع خواهند کرد و بنابراین جسم هادی را از استاتور دور خواهند کرد و آن را در طول جهت میدان مغناطیسی سیار حمل خواهند کرد. به علت این ویژگی‌ها، موتور خطی اغلب در پیشرانه قطار مگلیو به کار می‌رود هر چند که می‌توان صرف نظر از پرواز مغناطیسی از آنها استفاده کرد، مانند استفاده در فن‌آوری انتقال پیشرفته و سریع نور که در سیستم ترن آسمانی ونکوور ، Scarborough RT تورنتو، ترن هوایی فرودگاه JGK نیویورک و Putra RTL کووالالامپور به کار می‌رود. از این فن‌آوری با تغییراتی در برخی از قطار‌های بازی نیز استفاده می‌شود. موتورهای خطی عمودی نیز برای مکانیسم‌های بالابر در معدن های عمیق پیشنهاد شده است.

موتورهای خطی شتاب بالا

 

موتورهای خطی شتاب بالا برای کاربرهای متعددی پیشنهاد شده‌اند. به علت اینکه مهمات ضد زرهی کنونی بایستی گلوله‌های کوچکی با انرژی جنبشی بسیار بالا باشند یعنی دقیقاً آنچه که این موتورها فراهم می‌کنند، از آنها به عنوان تسلیحات استفاده شده‌ است. این موتورها همچنین برای استفاده در پیشرانه فضا پیماها به کار گرفته می‌شود. در چنین شرایطی به این موتورها راه‌اندازهای جرمی گفته می‌شود. ساده‌ترین روش استفاده از راه‌انداز جرمی برای پیشرانه فضا پیما، ساخت یک راه‌انداز جرمی بزرگ است که بتواند محموله را تا سرعت گریز شتاب دهد. طراحی موتورهای شتاب بالا به دلایل متعددی مشکل است. آنها مقادیر بزرگ انرژی را در مدت زمان کوتاه نیاز دارند. که برای هر پرتاب در فضا نیاز به 300GJ در مدت زمان کمتر از یک ثانیه دارد. ژنراتورهای الکتریکی معمولی برای چنین نوع از باری طراحی نشده‌اند اما روش‌های ذخیره انرژی الکتریکی کوتاه مدت را می‌توان مورد استفاده قرار داد. خازن ‌ها پر حجم و گران هستند اما می‌توانند به سرعت مقادیر بزرگ انرژی را فراهم کنند. ژنراتورهای هم قطب را می‌توان برای تبدیل سریع انرژی جنبشی یک چرخ طیار به انرژی الکتریکی به کار برد. موتورهای خطی شتاب بالا نیازمند میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی‌ای نیز هستند، در واقع میدان‌های مغناطیسی اغلب آنقدر قوی اند که اجازه استفاده از ابر رساناها را نمی‌دهند. اما با طراحی دقیق می‌توان این مشکل را حل کرد.

[am in 25,041]

موتورهای dc مشابه ژنراتورهای dc هستند با این تفاوت که جهت توان و درنتیجه جهت جریان آرمیچر در آن عوض شده است. درنتیجه یک ماشین هم می تواند به صورت موتور و هم به صورت ژنراتور به کار رود. اینکه واقعا به کدام صورت کار می کند تنها به جهت عبور توان در آن بستگی دارد.

ماشین dc وقتی که به عنوان مولد کار می کند ، توسط یک ماشین مکانیکی می چرخد و ولتاژی ایجاد می کند که باعث ایجاد جریان در یک مدار الکتریکی می گردد. حال وقتی که به عنوان موتور کار می کند ، توسط یک منبع ولتاژ تغذیه می شود که باعث ایجاد گردش مکانیکی می گردد.

به رغم اینکه سالیان سال است که از سیستم های قدرت ac استفاده می شود و دیگر سیستم های dc جایگاهی ندارند ، هنوز هم موتورهای dc رایج هستند. با این وجود سوال این است که چرا موتورهای dc اینقدر رایج اند ، حال آنکه سیستم های قدرت dc بسیار نادرند؟

رواج موتورهای dc چند علت دارد. یکی اینکه هنوز هم سیستم های توان dc در اتومبیل ها، کامیون ها و هواپیماها به کار می رود. مادامی که این وسایل با منبع توان dc کاربرد دارند بدیهی است که باید از موتور dc استفاده کرد. دلیل دیگر رواج موتورهای dc این است که محدوده ی تغییرات سرعت آن وسیع بوده و لذا کنترل دور خوبی دارد.

[am in 25,041]

در شکل زیر مدار معادل یک موتور DC نشان داده شده است.

 

 

همانطور که در رابطه ی بالا هم مشاهده می کنید Ea با شار ماشین و سرعت چرخش ماشین رابطه ی مستقیم دارد.

در ادامه به بررسی انواع موتورهای DC می پردازیم و مدار معادل دقیق آنها را رسم می کنیم.

[am in 25,041]

موتورهای dc را به نوع می توان طبقه بندی کرد:

 

1. موتور dc تحریک مستقل
   
2. موتور dc شنت (موازی)
   
3. موتور dc سری
   
4. موتور dc آهنربای دائم
   
5. موتور dc کمپوند
   

در ادامه به بررسی هر یک از این انواع می پردازیم

[am in 25,041]

در این قسمت قصد داریم مدار معادل هر 5 نوع موتور DC را نمایش دهیم که در ادامه آورده شده است.

مدار معادل موتور DC تحریک مستقل مانند مدار معادل کلی و ساده شده ی موتورهای DC است. که به صورت زیر است:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

مدار معادل موتور تحریک مستقل

 

 

 

و همچنین مدار معادل موتور DC شنت و رواط آن به صورت زیر است:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

مدار معادل موتور شنت (موازی)

 

 

 

مدار معادل یک موتور DC سری را نیز در شکل زیر می بینید:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

مدار معادل موتور سری (IA = Is = IL)

 

 

 

موتور DC کمپوند تلفیقی از موتور سری و شنت می باشد که در زیر مدار معادل موتور DC کمپوند شنت بلند و شنت کوتاه را می بینید:

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

مدار معادل موتور کمپوند شنت بلند و شنت کوتاه

[am in 25,041]

درواقع هدف ما کاهش جریان راه اندازی است که از دو روش زیر میسر می شود.

 

• افزایش تدریجی Vt :
  

در این روش به کمک یک منبع DC متغیر می توان راه اندازی را با ولتاژ Vt کوچک شروع کرده و آنرا به تدریج تا مقدار نامی افزایش می دهیم.

 

• راه اندازی به کمک مقاومت راه انداز :
  

در این روش از یک مقاومت متغیر یا چند پله ای استفاده می شود. در لحظه ی راه اندازی ، همه ی مقاومت در مدار است و با گذشت زمان و با شکل گیری Ea به ترتیب پله های مقاومتی از مدار خارج می شود.

[am in 25,041]

همانطور که در مقدمه نیز توضیح داده شد موتورهای dc دارای کنترل سرعت خوبی هستند و می توان سرعت آنها را در زیر یا بالای سرعت مبنا کنترل کرد. همچنین سیستم های کنترل سرعت موتورهای dc ارزان تر از سیستم های کنترل سرعت موتورهای ac است. اولین سیستم کنترل سرعت موتورهای dc به سیستم کنترل واردلئونارد معروف است اما امروزه به جای این سیستم از مبدل های الکترونیکی که از عناصر نیمه هادی تشکیل شده اند استفاده می شود.

[am in 25,041]

موتور پله ای یک موتور الکتریکی هست که حرکت آن کاملا دقیق و از پیش تعریف شده می باشد که ورودی الکتریکی دیجیتال را به یک حرکت مکانیکی تبدیل می کند و با ارسال بیتهای 0,1 به سیم پیچهای آن ٬می توان آنرا حرکت داد.

 

 

در واقع یک موتور پله ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونویید است. موتورهای پله ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده ای در حالت های موقعیتی معین قرار می گیرند، اما موتورهای پله ای نسبتا کنترل شده، می توانند بسیار آرام بچرخند.

موتورهای پله ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستم های تنظیم موقعیت هستند، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان بار باشند. این موتورها به صورت درجه ای دوران می کنند و با درجه های مختلف در بازار موجود هستند.

در واقع واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است. مثلا استپ موتوری با درجه 1.8 باید 200 پله انجام بدهد تا 360 درجه یا یک دور کامل بچرخد (1.8×200 = 360 ) و یک استپ با درجه 15 فقط باید 24 پله برای یک دور کامل انجام بدهد ( 15*24 =360 ) . این ویژگی فوائد بسیار زیادی دارد از جمله امکان کنترل سرعت.

این موتور عموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال بیتهای 0و1به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتورمغناطیسی موجود در داخل موتور پله ای می شود. البته میبایست این سیم پیچها را به توالی 0 و 1 کرد و گرنه موتور مطابق میل شما نخواهد چرخید.

یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوری زاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد. مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش 7درجه باشد٬ این موتور در هر بار ی که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند٬ 7 درجه در سمت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن بسته - به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبی ولتاژ دار می شوند- خو اهد چرخید. این 7 درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود . پس یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکن است.،100تا 200 پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور داشته باشد . شما حتی می توانید یک موتور پله ای را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید . این موتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند . در واقع منظور ٬ حرکت خیلی ریز ودقیق است. وقتیکه شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی می شوید که از موتور پله ای بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیج متصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است.

[am in 25,041]

برای این کار در مرحله اول باید مطمئن شویم هیچکدام از سیم ها به هم اتصال ندارند.سپس با دست شفت را بچرخانید میبینید که راحت و روان می چرخد.حال تمام سیم ها را به هم اتصال بدهیدو سعی کنید دوباره شفت را با دست بچرخانید.اگر یک مقاومت یا سفتی نسبت به حالت قبل وجود داشت موتور سالم است.

[am in 25,041]

این موتور به صورت یک بیتی یا دو بیتی حرکت میکند در حالت یک بیتی در هر لحظه تنها یک سیم پیچ پالس 1 را دریافت می کند ودر حالت دو بیتی دو سیم پیچ در هر لحظه پالس 1 را دریا فت می کنند اگر این دریافت پالس به صورت منظم و پشت سر هم انجام شو د موتور نیز به صورت صحیح به سمت جهت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن حرکت خواهد کرد

کنترل یک بیتی

 

ر حالت یک بیتی اگر اول سیم پیچ 1 را تحریک کنیم ٬ باید سیم پیچ 2 و3 و4 بدون تحریک باشند . جهت حرکت موتور پله ای در جهت حرکت عقربه های ساعت است . بعد از سیم پیچ 1 نوبت سیم پیچ 2 است که تحریک شود.، و در این حالت نیز بقیه سیم پیچها بدون تحریک هستند. بعد از آن نوبت سیم پیچ 3 و سپس نوبت سیم پیچ شماره 4 است . دقت کنید که در هر لحظه یک سیم پیچ تحریک شود ٬اگر بعد از سیم پیچ 1 سیم پیچ 4 را تحریک کنیم و سپس به سراغ 3و2 برویم موتور در جهت عکس عقربه های ساعت خواهد چرخید.

کنترل دو بیتی

 

در حالت دو بیتی در لحظه دو سیم پیچ باردار می شوند . مثلا اگر اول سیم پیچ 1 و2 تحریک شوند ٬بعد سیم پیچ 2و3 ٬ سپس 3و4 و در نهایت 4 و 1 .برای حرکت موتور پله ای بایست همین ترتیب را تا وقتیکه می خوا هید موتور حرکت داشته باشد ادامه دهید . حال اگر این ترتیب را عوض کنید موتور در خلاف جهت فعلی حرکت می کند .

[am in 25,041]

اگرترتیب صحیح سیم ها رعایت نشود موتوردرست نخواهد چرخید.برای یافتن ترتیب انها ابتدا سیم مشترک را به ولتاژ مورد نیاز موتور (روی بدنه موتور می نویسند ولی معمولا ۱۲ ولت است)وصل می کنیم. بعد از میان ۴ سیم باقیمانده یکی را انتخاب می کنیم و سر منفی یا زمین منبع را به ان اتصال می دهیم. اینکار باعث یک چرخش کوچیک میشود.یک کاغذ گرد یا یک تکه چوب به شفت ببندید تا چرخش های ریز معلوم شود. این چرخش کوچک در واقع همان یک پله موتور به اندازه زاویه موتور می باشد. حال سر منفی ( gnd) را به یکی از ۳ تا سیم دیگر اتصال دهید. اگر از این ۳ سیم، سیم صحیح را انتخاب کرده باشید یک گردش کوچک (به اندازه قبلی) در ادامه حرکت قبلی می بینید ولی اگر خطا باشد گردش معکوس یا بیش از حد (۲ یا ۳ پله) خواهید داشت. اگر سیم خطا بود دوباره زمین را به سیم اول اتصال دهید و همان کار را با ۲ سیم دیگر تکرار کنید تا زمانی که سیم صحیح پیدا شود. وقتی سیم صحیح پیدا شد سیم اول را کنار گذاشته و مراحل را از ابتدا برای سه سیم باقیمانده انجام دهید تا ترتیب ۴ سیم را پشت سر هم پیدا کنید.