مقاله درآمدی بر كاربرد آرمیچر

مقاله درآمدی بر كاربرد آرمیچر

چگونگی پیدایش جریان برق

از زمانهای بسیار قدیم بشر با آهن ربا های طبیعی آشنا بوده ، نیروهای جاذبه و دافعه بین قطعات مختلف این آهن ربا ها و نیز بین آنها و سایر قطعات آهنی را می شناخته است . اما تا حدود 200 سال قبل تحلیل صحیح و دقیقی از رفتار اجسام مغناطیسی ارائه نشده بود و به همین دلیل استفاده چندانی از این پدیده انجام نمی شد . در سال 1819 میلادی یك دانشمند دانماركی به نام اورستد متوجه شد هنگام عبور جریان برق از یك سیم ، چنانچه در مجاورت آن قطب نمایی قرار دهیم ، عقربه قطب نما ( كه از جنس آهن ربای طبیعی است ) منحرف می گردد . این تجربه نشان داد كه جریان برق نیز مانن آهن ربای طبیعی در اطراف خود یك میدان مغناطیسی ایجاد می كند كه شدت آن بستگی به شدت جریان دارد.

درآمدی بر ماشینهای DC

امروزه ماشین های الكتریكی نقش اساسی در صنعت ایفا می كنند و بنابراین به عنوان یكی از دروس مهم مهندسی برق در دانشگاه های دنیا مطرح می باشند. متاسفانه بیشتر دانشجویان مهندسی برق به دلیل استفاده از فقط یك مرجع برای این درس و دید تك بعدی به ماشین های الكتریكی كه همان دید مداری محض(KVL وKCL) است؛ همواره دارای ضعف اساسی در این درس می باشند.اولین ماشین های الكتریكی دوار كه یك دانشجوی مهندسی برق با آنها آشنا می شود ماشین های DC هستند؛. لذا زیر بنای فهم دانشجویان از اصول اساسی ماشین های الكتریكی گردان در همین نوع ماشین ها شكل می گیرد و چه بسا در صورت عدم فهم مناسب ماشین های DC ،دانشجو با سایر ماشین های دواری كه بعداً با آنها مواجه می شود(نظیر موتور های القایی سه فاز،ژنراتور های سنكرون سه فاز،موتور های القایی تك فاز و ماشین های مخصوص)قطعاً دچار اشكال می گردد و نخواهد توانست دید مهندسی خوبی را نسبت به ماشین های الكتریكی ،پیدا كند. من با توجه به مطالعه تعداد زیادی كتاب راجع به ماشین های الكتریكی و چند ترم تدریس این درس (به صورت TA در خدمت چند تن از اساتید محترم دانشكده برق دانشگاه صنعتی شریف) توانستم ضعف دانشجویان را در این درس ریشه یابی كنم ؛كه همان طور در بالا اشاره شد نگاه یك چشمی به ماشین های الكتریكی به عنوان مدار های الكتریكی است.در حالی كه می دانیم موتور ها و ژنراتور های الكتریكی به عنوان مبدل انرژی الكتریكی به مكانیكی و بالعكس هستند و این تبدیل انرژی تنها در سایه پدیده های الكترو مغناطیسی صورت خواهد گرفت.از همین بیان می توان نتیجه گرفت كه روشی كه ماشین های الكتریكی را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهیم تركیبی از سه دیدگاه زیر است:

...

 از جمله كاربردهای موتورهای القایی با روتور قفسه سنجابی در جرثقیل های كوچك و متوسط ، فن ها ، ماشین ابزارها و دستگاه های كشاورزی و بادبزنها و سایر امور می باشد. از معایب اصلی این موتورها مقدار زیاد جریان راه اندازی و همچنین كنترل سرعت محدود در آنها می باشد كه در بعضی جاها ، كاربرد آنها را محدود می سازد0 موتورهای آسنكرون با روتور سیم پیچی شده (رتور رینكی): در این نوع موتورهای القایی (آسنكرون) ساختمان استاتور همانند موتورهای القایی با رتور قفس سنجابی می باشد . اما بر خلاف ساختمان استاتور در دو ،حالت ، شكل روتور ها در موتورهای القایی رتور قفس سنجابی با موتورهای القایی دارای رتور سیم پیچی شده دارای اختلاف اساسی می باشند و در آن به جای میله های آلومینیومی از سیم پیچی های سه فازه همانند سیم پیچی استاتور استفاده می گردد0 در اصل در رتور موتور های القایی رتور سیم پیچی شده از یك سیم پیچی سه فاز تصویر آیینه ای سیم پیچ های استاتور است بهره می گیریم 0 سیم پیچی های سه فاز رتور معمولاً به صورت اتصال ستاره (Y ) بسته می شوند و انتهای سر سیم رتور به حلقه های لغزش روی محور بسته می شوند . سیم پیچی های رتور از طریق جاروبك سوار شده و بر روی حلقه های لغزش آن اتصال كوتاه می شوند بنابر این در موتورهای القایی با رتور سیم پیچی شده ، جریان های رتور در جاروبك های استاتور قابل دستیابی می باشد و از آنجا می توان به بررسی جریانها پرداخت و مقاومت اضافی در مدار رتور را سوار نمود و در نتیجه از مزّیت این خاصیت استفاده كرده و مشخصه گشتاور بر حسب سرعت موتور را تغییر داد . در نتیجه در ساختمان رتور سیم پیچی شده ، بر روی شفت رتور ، هسته مغناطیسی كه مركب از ورقه های مغناطیسی می باشد و رینگها نصب می گردد. ضمناً لازم به ذكر است كه نباید رینگها به محور و همچنین به یكدیگر متصل باشند بنابراین رینگها نسبت به هم و همچنین نسبت به شفت ، عایق مغناطیسی می باشند . سیم پیچ های رتور بر روی شیا رهایی كه از قبل بر روی هسته پیش بینی می گردد ، سوار می شوند. ضمناً از مقاومت های اضافی كه بر روی مدار رتور قرار می گیرد معمولاً به عنوان راه اندازی و همچنین برای كنترل سرعت چرخش رتور ، استفاده می شود 0 سه سر خروجی سیم پیچ های رتور را به صورت قرار دادی با حروف K,L,M نمایش می دهیم . البته لازم به ذكر است كه در بعضی مواقع كه موتور القایی دارای قدرت بالا می باشد به جای سیم پیچی سه فاز در رتور از سیم پیچی دوفاز استفاده می گردد كه در این حالت سرهای خروجی رتور را با حروف K,L,Q نمایش می دهند. عملكرد موتور القایی ، با رتور سیم پیچی شده متصل به بار: یكی از مزایای این نوع موتورهای القایی نسبت به موتور های القایی با رتور قفسی در كنترل بهتر سرعت چرخش رتور آنها می باشد . اگر در یك موتور القایی با رتور سیم پیچی شده حلقه های لغزنده را به یكدیگر اتصال كوتاه نموده و سپس سیم پیچی استاتور را به شبكه وصل كرده و باری را بر روی محور موتور قرار دهیم رفتار آن همانند موتورهای القایی با رتور قفسی خواهد بود ولی اگر برای متصل نمودن حلقه های لغزنده به یكدیگر از تعدادی مقاومت راه انداز استفاده نماییم طبق رابطه اصلی گشتاور این افزایش مقاومت در مدار رتور برای تغذیه نمودن بار معیّن كه دارای گشتاوری مشخص می باشد موجب بالا رفتن مقدار لغزش می گردد و با توجه به ثابت بودن سرعت میدان دوار استاتور این تغییر لغزش نشان دهنده تغییر سرعت چرخش رتور می باشد 0 بنابراین در این نوع موتورهای القایی كه دارای رتور سیم پیچی شده هستند برای كنترل دور آن مقاومت های راه انداز كه در مسیر اتصال حلقه های لغزنده قرار می‏گیرند، استفاده می نماییم .