پایان نامه بررسی ماشین مخصوص موتورهای تک فاز

پایان نامه بررسی ماشین مخصوص موتورهای تک فاز در 43 صفحه ورد قابل ویرایش 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                      صفحه

مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  2

فصل 1- موتورهای القاء یكفاز . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1-1- ساختمان و طرز كار موتورهای القاء یكفاز. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  4

1-1-1- تئوری میدان دوگانه دوار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  6

1-1-2-تئوری میدانهای متقاطع . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

1-2- موتور القاء یكفاز با راه اندازی خودبخود. . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . 8 

1-3- موتور القاء با راه انداز خازنی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1-3-1- محاسبات سیم بندی موتورهای یكفاز با سیم بندی استارت موقت . . . . . . . . 11 

1-3-2- محاسبه تعداد دور كلافهای موتورهای یكفاز . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1-4-انواع موتورها با خازن راه انداز . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21  

1-5- موتور خازنی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

1-5-1- موتور خازنی تك مقدار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

1-5-2-موتور خازنی دو مقدار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  .26    

1-6- موتورهای یكفاز با قطب چاكدار . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 

فصل 2- موتورهایی كه از طریق رتور راه اندازی می شوند . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2-1- موتور های ریپولسیونی ( دفعی ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2-1-1-ساختمان موتور ریپولسیون  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32 

2-1-2- اصل ریپولسیون. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2-1-3- موتور ریپولسیون جبرانی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

2-1-4- موتور القاء با راه انداز ریپولسیون . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34

2-1-5- موتور القاء - ریپولسیون . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2-2- موتور هایی سری جریان متناوب . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .36

2-2-1- موتور اونیورسال . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38

2-3- موتورهای سنكرون یكفاز بدون تحریك . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2-3-1- موتور مقاومت مغناطیسی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

2-3-2- موتور سنكرون پسماندی  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43

مقدمه

امروزه موتورهایی كه برای كار با منبع یكفاز طرح می شوند با انواع مختلف ساخته شده و در منازل ادارات ، كارخانه ها ، كارگاه ها و شركتهای تجارتی و غیره بطور وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند .

موتورهای كوچك مخصوصاً با قدرت كسر اسب بخار كاربرد فراوان دارند بطوریكه پیشرفت محصولات جدید سازندگان سفینه های فضائی ، هواپیماها ، ماشینهای تجارتی ، ماشین های ابزار و غیره در سایه طرح موتورهای با قدرت كسر اسب بخار امكان پذیر می باشد.

چون لزوماً عملكرد و موارد استعمال موتورها بسیار گوناگون است صنعت تولید موتور در زمینه انواع چنین موتورهائی تكامل پیدا كرده بطوریكه برای هر زمینه ای طرحی موجود است.

موتورهای یكفاز را میتوان بسته به ساختمان و روش راه اندازیشان تقسیم بندی كرد .

1- موتورهای القاء- القاء یكفاز انشعابی- القاء یكفاز انشعابی خازنی- با قطب چاكدار

2- موتورهای ریپولسیون ( موتورهای القائی )

3- موتورهای سری جریان متناوب

4- موتورهای سنكرون بدون تحریك

در این مجموعه سعی بر این شده است كه ساختمان- طرز كار و كاربرد انواع موتورهای یكفاز تا حد نیاز دانشجویان كاردانی مورد بررسی قرار گیرد.

فصل یك: موتورهای القاء یكفاز

هدفهای رفتاری

در پایان این فصل از دانشجو انتظار میرود كه:

-         موتورهای القای یكفاز را نام ببرد

-         ساختمان, طرزكار, مشخصه گشتاور و كاربرد موتورهای القایی یك فاز را شرح دهد

-         از دو طریق تئوری میدان دوگانه دوار و میدانهای صلیبی عدم راه اندازی موتورهای القایی یكفاز بخودی خود را شرح دهد.

-         محاسبات سیم بندی موتورهای یكفاز با سیم بندی استارت موقت را انجام دهد.

-         قطر سیم اصلی و راه انداز موتورهای یكفاز استارت موقت را محاسبه كند.

-         آرایش كلافهای موتورهای یك فاز استارت موقت را ترسیم كند.

-         خازن مورد نیاز موتورهای یكفاز استارت موقت را محاسبه كند.

1-1- ساختمان و طرز كار موتورهای القاء یكفاز :

از نظر ساختمان این موتور كمابیش شبیه موتور القاء چند فاز است جز اینكه :

1- استاتور آن با سیم پیچی یكفاز مجهز شده است .

2- یك كلید گریز از مركز در بعضی موتور بكار رفته تا سیم پیچی راه اندازی را از مدار خارج كند . وقتی سیم پیچی استاتور از منبع یكفاز تغذیه می شود ، شاری ( میدان ) تولید می شود كه فقط متناوب است یعنی فقط در طول یك محور فضا متناوب است . این شار بطور سنكرون نمی چرخد بر خلاف استاتوری كه با منبع دو فاز یا سه فاز تغذیه می شود . شار متناوب یا ضربانی نمی تواند رتور قفس سنجابی را بگردش در آورد ( فقط شار گردان میتواند ) باین ترتیب موتور یكفاز خودش می تواند راه بیفتد .

بعد از مدت زمانی A و  Bباندازه  و  طبق شكل (b) 1 بچرخیده اند و فشار نتیجه آنها چنین خواهد بود :

پس از گذشت یك ربع سیكل گردش شارهای A و B طبق شكل (c)1 در خلاف جهت یكدیگر شده بطوریكه شار منتجر صفر است .

بعد از نیم سیكل شارهای A و B نتیجه  دارند . بعد از سه ربع سیكل مجدداً نتیجه آنها فر می شود شكل (c) 1 و بهمین ترتیب . اگر مقادیر شار نتیجه را بر حسی  بین صفر تا ْ360 رسم كنیم منحنی شكل 2 بدست می آید با این ترتیب می توان شار متناوبی را بدو شار دوار بادامنه نصف با سرعت سنكرون در جهات مخالف تجزیه كرد . با ید یا اوری كرد كه اگر نقوش رتور s نسبت به شار دوار راستگرد s باشد دوار چپ گرد (s-2) خواهد بود .

هر یك از دو مولفه شار كه دور استاتور میچرخند رتور را قطع كرده و هر كدام در رتور نیروی محركه الكتریكی القاء كرده و كوپل تولید مینایند . واضح است كه این دو كوپل راست گرد و چپ گرد نام دارند ) در جهات مخالفند و بنابراین كوپل  نتیجه طبق شكل 3 برابر اختلاف این دوكوپل است .

اثبات: اگر N سرعت رتورباشد لغزش نسبت به شار دوار راستگرد:

شار چپ گرد درخلاف جهت گردش رتور میچرخدلغزش نسبت به شار چپ گرد:

اما اگر رتور چنین ماشینی را با دست ( یا با موتورهای كوچكی ) راه بیندازیم ( در هر جهتی سپس بلافاصله كوپل بالا رفته و موتور شتاب میگیرد تا بسرعت نهائی خود برسد ( جز اینكه اعمال شده خیلی زیاد باشد ) .

این عملكرد بخصوص موتور كفاز را می توان بدو طریق استدلال كرد :

1-   با تئوری دو میدان یا میدان دوبل گردان

2-   با موتوری میدان صلیبی

دراینجا تئوری اول را مختصراً بحث می نمائیم:

1-1-1- تئوری میدان دوگانه دوار

این تئوری با استفاده از این قانون كه یك كمیت متناوب تك محور ( تك امتداد ) را می توان با دو بردار نصف مقدار كه در خلاف جهت یكدیگر میچرخد جایگزین كرد بیان می شود . طبق این قانون یك شار متناوب سینوسی را می توان با دو شار گردان ( دورا ) نشان داد كه مقدار هر كدام نصف مقدار شار متناوب بوده و هر كدام با سرعت سنكرون  در جهات مخالف میچرخند .

چنانكه شكل (a)1 نشان میدهد شار متناوب دارای مقدار ماكزیمم  بوده و مولفه های A و B آن معادل  است كه در جهت ساعت و خلاف ساعت میچرخند .

حال قدرت تولیدی توسط رتور :

اگر N سرعت رتور باشد كوپل تولیدی :

بنابراین كوپلهای راست گرد و چپ گرد عبارتند از :

به وات سنكرون       به وات سنكرون

كوپل مجموعه ( نتیجه )

شكل 3 این دو كوپل و كوپل نتیجه را برای لغزشهای بین صفر تا 2+ نشان میدهد . در حال سكون 1=s و 1=s-2 بنابراین مقدار این دو كوپل مساوی بوده و د رخلاف جهت یكدیگرند و در نتیجه كوپل مجموعه صفر است باین ترتیب موتور یكفاز كوپل راه اندازی ندارد .

اگر رتور را قدری بچرخانیم مثلاً در جهت ساعت كوپل راست گرد رو با افزایش راست گرد  رو با افزایش گذاشته و كوپل چپ گرد رو بكاهش میگذارد بنابراین كوپل نتیجه در جهت ساعت مقداری خواهد داشت كه موتور را تا سرعت كامل شتاب خواهد داد .

فصل دو

موتورهایی كه از طریق رتور راه اندازی میشوند

2-1- موتورهای ریپو لسیون ( دفعی )

این نوع موتورها را میتوان به 4 دسته مشخص تقسیم كرد :

1- موتورریپولسیون :

این موتور از اجزاء زیر ساخته شده است:

الف) یك سیم پیچ استاتور

ب) یك روتور كه مانند آرمیچر ماشین جریان مستقیم پیچیده شده است.

ج) كموتاتور

د) یك سری جارو كه اتصال كوتاه شده و همیشه با كموتاتور اتصال كوتاه دارند.

این نوع موتور براساس دامنه قطب ها كار می كندو به وسیله اتصال كوتاه كننده بوجود می آید.

2- موتور ریپولیسیون جبرانی:

این نوع موتور كاملاً مشابه موتور ریپولسیون بوده جز اینكه :

الف) یك سیم پیچ استاتور اضافی دارد كه سیم پیچی جبر انگر نامیده می شود.

ب) یك سری جاروی دیگر بین سری جاروهای اتصال كوتاه شده قرار دارد سیم پیچی جبرانگر و این جارو ها بطور سری بسته شده اند.

3- موتور القاء با راه اندازی ریپولیسیون:

این موتور مانند موتور ریپولیسیون راه می افتد ولی در حالت كار عادی مانند یك موتور القاء با مشخصه سرعت ثابت كار می كند . اجزاء ساختمانی این موتور عبارتند از:

الف: یك سیم پیچ استاتور

ب: یك رتور كه مانند آرمیچر ماشین d.c پیچیده شده است.

ج: یك كموتاتور

د: یك وسیله گریز از مركز كه تمام تیغه های كموتاتور را اتصال كوتاه می كند (به كمك یك حلقه (طوق) اتصال كوتاه كننده) این عمل هنگامی انجام می شود كه سرعت موتور تقریباً به 75 درصد سرعت كامل آن برسد.

4- موتور القاء ریپولسیون

این موتور براساس تركیب قانون القاء و دافعه مغناطیسی (ریپولسیون) كار می كند و تشكیل شده از :

الف) سیم پیچی استاتور

ب) دو سیم پیچی رتور : یكی قفس سنجابی و دیگری مانند سیم پیچ آرمیچر ماشین d.c كه به كموتاتور وصل می شود.

ج)دو جاروی اتصال كوتاه

2-1-1- ساختمان موتور ریپولیسیون(دفعی)

اجزائ ساختمان این موتور عبارت است از

1- یك سیم پیچ استاتور توزیع شده از نوع قطب صاف كه در شیارهای یكنواخت استاتور پیچیده شده است. (مانند موتور القاء یك فاز انشعابی) استاتور عموماً برای 4 ، 6 یا 8 قطب پیچیده می شود.

2- یك رتور (از نوع شیاردار) دارای سیم پیچی توزیع شده (درهم یا موجی) كه به كموتاتور وصل شده است رتور عیناً مانند آرمیچر ماشین جریان مستقیم می باشد.

3- یك كموتاتور كه ممكن است بدو نوع ساخته شود : كموتاتور محوری با تیغه های موازی محور یا كموتاتور شعاعی یا عمودی با تیغه های شعاعی كه جارو ها بطور افقی روی آن قرار می گیرند.