تحقیق در مورد انواع الکتروموتورهای جریان مستقیم و الکتروموتور های اونیور سال

بخشی از مقاله

انواع الكتروموتورهاي جريان مستقيم و الكتروموتور هاي اونيور سال
الكتروموتور هاي جريان مستقيم مانند الكتروموتور هاي متناوب از سه بخش اصلي تشكيل شده اند .

1-استاتور
2-آرميچر
3-هسته
براي راه اندازي موتورهاي جريان مستقيم كه به آنها موتورهاي جريان دائم هم مي
گويند لازم است كه به استاتور و آرميچر هر دو برق جريان مستقيم را اعمال نماييم.
بر روي محور آرميچر تعدادي تيغه هاي مسي قرار دارد كه به نام كلكتور معروف مي باشند.اين تيغه هاكه تعداد شان متناسب با تعداد كلافهاي آرميچر مي باشد به طريقي در امتدادمحور نصب شده اند كه تشكيل يك شكل استوانه اي را روي محور آرميچر مي دهند به نحوي كه تمام تيغه ها نسب به همديگر و بدنه عايق مي باشند،دنباله اين تيغه ها به

كلافهاي سيم پيچي آرميچر كه به صورت موجي يا خوابيده مي باشند اتصال و لحيم شده اند .كار اين كلكتور جمع كردن جريان هاي مثبت ومنفي مي باشد كه در نتيجه يكسوساز،
هم مي باشد.به شكل زير توجه نماييد.

آرميچر قطب استاتور
s ثابت N ثابت

+ -
با توجه به شكل ملاحظه مي شود كه كلكتور (محل اتصال + و+برق )كاري مي كند كه هميشه جريان مثبت زير قطب Sاستاتور و جريان منفي زير قطب Nاستاتور قرار ميگيرند و يا برعكس وبا وجود كلكتور اين وضعيت ثابت مي ماند،همانطور كه مي دانيم كلكتور در ژنراتورها ،جريان توليد شده را كه در كلافهاي آرميچر به صورت متناوب توليد مي شوند،مي گيرد و به صورت يكسو به بيرون مي فرستد،ولي در الكتروموتور هاي جريان مستقيم وظيفه كلكتور اين است كه جريان مستقيمي را كه از بيرون به ذغال هاي آن وصل شده است از طريق تيغه هاي خود مي گيرد و به داخل سيم پيچي آرميچر مي فرستد به نحوي كه قطبهاي آرميچر متناسب با دور آرميچر تغيير پيدا كنند،يعني قسمتي از آرميچر كه زير قطب Nاستاتور قرار دارد هميشه مثلاًS و قسمت ديگري از آرميچر كه زير قطب S استاتور قرار مي گيرد هميشه N باشد.(با توجه به شكل صفحه قبل)

دور الكتروموتور هاي جريان مستقيم قابل كنترل و كم و زياد شدن ميباشد،هم از طريق مدار قطبهاي استاتور و هم از طريق برق آرميچر ،چنانچه جريان قطبهاي استاتور را به وسيله رئوستا كم كنيم دورموتور ،زياد مي شود وبر عكس اگر جريان قطبهاي استاتور زياد شود.دور كم ميشود.همچنين اگر جريان آرميچر را زياد نماييم .دور زياد واگر كم نماييم دور كم ميشود.

براي عوض كردن گردش يا دور موتور ها معمولاً جهت جريان آرميچر را عوض مي كنند البته با تغيير جهت جريان استاتور هم ميسر است.
مصرف الكتروموتور هاي جريان مستقيم در صنعت كم است به علت اينكه برق جريان مستقيم به صورت معمول در دنيا وجود ندارد.(توليد برق اصولاًبه صورت متناوب است) و هزينه اي اضافي بر معمول لازم است تا يك منبع جريان دائم تهيه شود.

در الكتروموتور هاي جريان مستقيم دو نوع مقاومت راه اندازوجود دارد يكي رئوستايي كه در مسير آرميچر به صورت سري قرار مي گيرد به نام مقاومت راه انداز و ديگري رئوستايي كه در مسير قطبهاي استاتور به صورت سري قرار دارد به نام مقاومت تنظيم دور .

معمولاًدر موقع راه اندازي موتور هاي جريان مستقيم،لازم است حداكثر ولتاژ مجاز در قطب هاي استاتور باشد،زيرا در اين حالت جريان راه اندازي آرميچر به حداقل مي رسد و ضمناًدور هم كمتر از مقدارنامي است. الكترو موتورهاي جريان مستقيم از لحاظ سيم پيچي و اتصالات به سه نوع تقسيم مي شوند كه اين سه نوع عبارتند از :

1-الكتروموتور هاي سري
2-الكتروموتور هاي موازي يا شنت
3-الكتروموتور هاي كمپوند يا (سري موازي )
-الكتروموتور هاي سري

الكتروموتور هاي سري داراي ساختماني هستند كه سيم پيچي هاي استاتور و آرميچر با همديگر به صورت سري در مدار قرار مي گيرند .طبق شكل زير:
AB=كلاف آرميچر

EF=كلاف سري (استاتور)
اين نوع موتورها نبايد بدون بار روشن شوند،زيرا اگر بدون بار كار كنند چون از نوع سري هستند دور ،بي نهايت زياد مي شود وممكن است باعث خطراطي گردد،بنابراين بايد هميشه در رابطه با بار كاركنند .در ضمن براي ارتباط محور موتور با دستگاه يا بار نبايد از تسمه هاي بافتني استفاده كرد و حتماًلازم است از كو پلينگ هاي محكم و چرخدنده استفاده نمود زيرا ممكن است تسمه پاره شود و ايجاد خطراتي از نظر زياد شدن دور موتور را سبب مي شود نيروي گشتاور در الكتروموتور هاي سري برابر است با:

M= نيروي گشتاور
= جريان آرميچر
C= مربوط به ساختمان الكتروموتور
جريان لحظه راه اندازي برابر مقدار زير است:

= جريان استارت(راه اندازي)

N= ولتاژ
= به ترتيب مقاومتهاي آرميچر،استاتور،خارجي.
= نيروي ضد محركه الكتروموتور.
نيروي ضد محركه (ضد الكتروموتوري)در موتورهاي جريان مستقيم سوي را با حروف نمايش مي دهند و مقدار آن برابر معادله زير است :

زمانيكه موتور بدون بار كار ميكند بيشترين نيرو ي ضد محركه را توليد ميكند.
منحني سرعت گردش يك موتور سوي جريان مستقيم را در شكل زير ملاحظه نماييد.
N
2400
1600
800

Kw 0.5 1 1.5

الكترو موتورهاي شفت يا موازي
موتورهاي جريان مستقيمي كه سيم پيچي آرميچر با سيم پيچي استاتور به صورت موازي در مدار قرار ميگيرند به نام موتورهاي سوي چنانچه بدون بار كار مي كنند هيچگونه اشكالي به وجود نمي آورند و به طور كلي بار ،هيچگونه اثري روي جريان شنت (قطب هاي استاتور)ندارد.
منحني سرعت گردش يك الكتروموتور شنت يا موازي كوچك را در شكل زير ملاحظه فرماييد .p.p.m
1400
100
600
200

1 2 3
موتور شنت يا موازي نسبتاًبيشتر از موتورهاي سري وكمپوند ،در صنعت مورد استفاده دارند.
زيرا نسبتاًدور آنها ثابت است ،از مزاياي موتور شنت مي توان به نكات زير اشاره كرد .
1-سرعت گردش موتور شنت يا موازي عملاًثابت است و اگر افت كند خيلي كم است.
2-دور گردشي آن بدور بارو صددر صد زير بار فقط چند در صد تنزل مي كند.

البته موتور شنت نسبت به موتور سري يك عيب دارد و آن اين است كه نيروي كشش موتور شنت كمتر از موتور سري است.
شكل زير نقشه ساده مدار يك الكتروموتور شنت يا موازي را نشان مي دهد.

- كم وزياد كردن دور گردشي الكتروموتور هاي شنت
در موتورهاي شنت از طريق زير مي توان دور را كم يا زيادكرد:

به وسيله تغيير مقدار جريان استاتور ويا آرميچر ،چنانجه جريان قطب هاي اساتور را بيشتر نماييم ،دور محور كمتر ميشود ويا برعكس،
در صورتيكه جريان استاتور ثابت باشد و جريان آرميچر كم كنيم در اينجا دور كمتر مي شود و برعكس ،

چنانجه جريان آرميچر كاملاًقطع شود ولي جريان استاتور وصل باشد موتوردر اين حالت نمي چرخد و محور آن ثابت وبه اصطلاح قفل ميكند .
براي برعكس چرخيدن دور موتور ،لازم است جهت جريان ،در يكي از قطبها (استاتور يا آرميچر )نسب به ديگري عوض شود كه معمولاًجهت جريان در آرميچر را تغيير مي دهند .

موتور هاي شنت جريان مستقيم در حالت بدون بار بيشترين نيروي ضد محركه را توليد ميكنند.
زيرا در آن زمان كمترين جريان را در مدار ميگيرند .
- الكتروموتورهاي كمپوند.

موتورهاي جريان مستقيمي كه كلافهاي آن به صورت سري موازي با هم در مدار قرار ميگيرند به نام موتورهاي كمپوند يا سري موازي معروف هستند .البته داخل قطبها ي استاتور اين موتورها يك نوع كلاف وجود داردبه نام قطبهاي سري كه معمولاًاين قطبها با آرميچر سري مي شوند،تركيب آنها با قطبهاي استاتور به صورت موازي در مدار قرار مي گيرند.

كلافهاي سري درموتورهاي كمپوند را بايد به صورت نقصاني در مدار ،اتصال داد،زيرا در اين حالت ،موتوردر زير بار افت دور ندارد،
مدار يك موتوركمپوند در صفحه بعد آمده است.

الكترو موتورهاي انيور سال
يك نوع الكتروموتور وجود دارد كه هم با برق مستقيم كار مي كند و هم با برق متناوب تك فاز ، اين نوع موتور را الكترو موتور اونيورسال مي گويند . نقشه زير اتصال موتور اونيور سال به طريقه (باركهازن ) را نشان مي دهد . تنظيم دور بوسيله مقاومت تقسيم كنند . ولتاژ مي باشد .

الكترو موتورهاي سنكرون و اسنكرون و طرق مختلف راه اندازي آنها
به طور كلي الكتروموتورهاي جريان متناوب به دو گروه زير تقسيم مي شوند :
1- الكترو موتورهاي سنكرون
2- الكتروموتورهاي آسنكرون كه هم در قالب 3 فاز و هم تك فاز وجود دارد .
الكترو موتورهاي سنكرون

الكترو موتورهاي سنكرون معمولاً داراي دور ثابت مي باشند و به همين جهت به آنها سنكرون (هم سرعت ) مي گويند . به عبارت ديگر در موقع كار وروشن بودن دور عملي روتور و در دوراني حوزه مغناطيسي استاتور ( كه به چشم ديده نمي شود ) با هم برابرند و اختلافي بين دوره ها وجود نخواهد داشت به همين خاطر از اين نوع موتورها بيشتر در ساعتهاي برقي به كار برده مي شوند كه سنجش زمان بايد ثابت باشد .
به طور كلي ساختمان موتورهاي سنكرون داراي قسمتهاي زير مي باشد :

1- استاتور
2- روتور
3- پوسته و ياطاقانها (يا بلبرينگها)

روتور اين الكترو موتورها داراي قطبهاي سيم پيچي مي باشد كه در زمان كار بايد برق مستقيم به آنها وصل شود و طرز راه اندازي آنها بدين صورت است كه ابتدا برق استاتور وصل مي شود و همزمان بوسيله محرك ( در قديم بوسيله محرك خارجي بود ولي اكنون به صورت استارت راه انداز وجود دارد ) روتور آن به گردش در آورده مي شود . هنگاميكه دوروتور نزديك به حد نامي مي شود برق جريان مستقيم به قطبهاي روتور وصل مي شود و در اين موقع محرك را از آن جدا مي كنند ، به اين ترتيب موتور به طور يكنواخت و با دور ثابت به گردش خود ادامه مي دهد . بنابراين متوجه مي شويم كه موتورهاي سنكرون به دو نوع برق متناوب و مستقيم احتياج دارند و از اين بابت در صنعت مقرون به صرفه نيستند .

و اما مزايا و معايب الكتروموتورهاي سنكرون به شرح زير است :
مزايا :
1- ضريب توان خوب
2- بازده يا راندمان خوب
3- تا حدي بيش از نرمال مي شود از آن بار گرفت .
4- در مقابل تغيير فشار الكتريكي حساس نيست .
معايب :
1- خود بخود به راه نمي افتد .
2- روتور آن احتياج به برق ديگري (مستقيم) دارد .
3- سرعت آن قابل تنظيم نيست .
4- در اضافه بار زياد از كار مي افتد .

در موتورهاي سنكرون چنانچه تحريك روتور كمتر از حد معمول ( نامي) شود .موتور يك جريان بي وات و ناپديدي از شبكه مي گيرد و ضريب قدرت يا كسينوس في cosQ آن كم مي شود ، ولي اگر تحريك روتور بيش از حد معمول يا نامي شود در اين صورت موتور يك جريان بي وات و ناپديدي به شبكه مي دهد و ضريب توان شبكه را نيز بهتر مي كند . توجه شود كه بارهاي سلفي يا اندكتيويته ضريب توان شبكه را كم مي كنند . علت اينكه موتور سنكرون به منزله خازن عمل مي كند ، در لحظه اي است كه تحريك روتور آن بيشتر از حد معمول و نامي مي شود و ضريب توان شبكه را بهتر مي كند .

موتورهاي سنكرون را چنانچه استارت راه انداز نداشته باشند به هر جهتي كه بوسيله محرك اوليه بچرخانيم در همان جهت شروع به كار مي كنند .
الكتروموتورهاي سنكرون هم در قالب 3 فاز وجود دارد و هم تك فاز .
الكتروموتورهاي آسنكرون

الكتروموتورهاي آسنكرون ( غير هم سرعت ) 2 نوع مي باشند :
1- الكتروموتورهاي آسنكرون باروتور اتصال كوتاه (قفس سنجابي ) كه به روتور كيج هم معروف هستند .
2- الكتورموتورهاي آسنكرون با روتور سيم پيچي شده با مقدار كمي تفاوت نسبت به روتور سنكرون كه به موتورهاي روتور فازي معروف هستند .

ساختمان موتورهاي آسنكرون مشابه سنكرون بوده با اين تفاوت كه روتور سنكرون داراي قطبهاي سيم پيچي شده مي باشد كه در هنگام كار به برق مستقيم وصل مي شود ولي روتور موتور آسنكرون يا حالت اتصال كوتاه به وسيله شمش هاي آلومينيومي و مسي دارد و يا روتور فازي مي باشد كه در هنگام كار لزوماً از طريق رينگ هاي لغزنده به جعبه مقاومت هاي خارجي وصل مي شود . ( براي كنترل مقدار دور نسبت به بار ) الكتروموتورهاي آسنكرون داراي لغزش مي باشند . يعني هميشه دور عملي روتور از دور مغناطيسي نامي استاتور عقب مي ماند و اين عقب ماندگي تقزيباً بين 4 % تا 7% دور نامي است ، به عبارت ديگر

الكتروموتور آسنكروني كه داراي دور نامي 3000 دور در دقيقه مي باشد در هنگام كار ، دور عملي روتور آن ممكن است بشود 2850 دور در دقيقه به همين خاطر به اين نوع موتورها آسنكرون يا غير هم سرعت مي گويند. الكتروموتورهاي آسنكرون هم به صورت سه فاز وجود دارد هم به صورت تك فاز .
بدنيست گفته شود كه الكتروموتورها داراي 2 نوع فركانس مي باشند .

1- فركانس استاتور كه از طريق برق شبكه به آن مي رسد و در كشور ايران مقدار آن 50 هرتز مي باشد .
2- فركانسي كه در دوتور آن بوجود مي آيد و مقدارش بستگي دارد به دور همان روتور و معادله آن چنين است :

= فركانس روتور
= فركانس استاتور (شبكه )
= دور نامي استاتور ( دور حوزه مغناطيسي)
= دور عملي روتور
بنابراين چنانچه فركانس استاتور الكتروموتوري كه از شبكه برق مي گيرد 50 هرتز باشد و دور نامي استاتور 3000 دور و دور عملي روتور 2850 دور در دقيقه باشند فركانس روتور برابر است با :
پس فركانس روتور در حالت كار 2.5 هرتز در ثانيه مي شود . البته بايد توجه داشت ، زمانيكه برق شبكه به استاتور وصل شده ولي هنوز روتور ثابت است و حركت نكرده ، در همين لحظه فركانسهاي استاتور و روتور با هم برابرند .
راه اندازي الكتروموتورهاي آسنكرون
الكترو موتورهاي آسنكرون 3 فاز به خاطر كاهش جريان راه اندازي به روشهاي مختلفي راه اندازي مي شوند :
1- راه اندازي به صورت ستاره مثلث

2- راه اندازي به صورت قرار دادن مقاومت در خط
3- راه اندازي روتور فازي و قرار دادن مقاومت در مسير روتور
4- راه اندازي رپو لزيوني (موتورهاي رپولزيوني كه از طريق جاروبكها و سيم پيچي روتور جريان راه اندازي را كم مي كنند ).
راه اندازي الكتروموتورهاي آسنكرون سه فاز به صورت ستاره مثلث

در اين نوع راه اندازي ، جريان راه اندازي((A1 دو برابر جريان نامي موتور (A2) مي باشد. راه اندازي به طريقه ستاره مثلث معمولاً براي الكتروموتورهايي است كه قدرت آنها از 3Kw بيشتر است ، كمتر از 3kw احتياجي به راه اندازي ستاره مثلث ندارد بلكه مي شود به صورت ساده راه اندازي نمود .

A1
A2

راه اندازي الكتروموتور آسنكرون سه فاز روتور فازي به صورت قرار دادن مقاومت در مسير روتور
جريان راه اندازي در اين نوع موتورها 2 برابر جريان نامي است يعني
= جريان نامي موتور
= جريان راه اندازي
N = تعداد دور در دقيقه

A1
A2

چنانچه الكتروموتور آسنكرون سه فاز در زير بار نامي راه انداز شود ، منحني آن طبق شكل زير است . در اين نوع راه اندازي جريان لحظه راه اندازي A1 ، 6 برابر جريان نامي A2 مي باشد .

A1

A2

اگر الكتروموتور آسنكرون سه فاز با بار سنگين راه اندازي شود در اين نوع راه اندازي ، جريان راه اندازي برابر است با جريان قطع كردن موتور ، يعني جريان كار معمولي موتور در زير بار مساوي جريان راه اندازي است .
به شكل زير توجه فرمائيد :

A1
A2

الكترو موتورهاي آسنكرون در موقع راه اندازي و كار معمولي داراي افت ولتاژ مي باشند . بدين معني كه در موقع راه اندازي 15% و در موقع كار معمولي 3% افت ولتاژ دارند معمولاً جريان شروع به كار (جريان راه اندازي ) الكتروموتورهاي روتور فازي بيشتر از موتورهاي قفس سنجابي مي باشد. روتور فازي 7 برابر جريان نامي و قفس سنجابي 6 برابر جريان نامي مي باشد . ياد آور مي شود كه بعضي از الكترو موتورهاي آسنكرون داراي 2 مقدار دور مي باشد يعني فرضاً 1500 و 3000 دور در دقيقه ، اين نوع الكتروموتورها كه به موتورهاي (دالاندر ) معروف هستند داراي 2 گروه سيم پيچي مربوط به هم در يك استاتور هستند كه يك بار به صورت مثلث با دور كمتر و يك بار به صورت 2 ستاره با دور بيشتر اتصال مي شوند ، معمولاً موتور دالاندر به الكتروموتورهايي گفته مي شود كه دور آنها يك به دو مي باشد ، يعني دور بيشتر آن برابر دوركمتر آن است ، در غير اين صورت موتورهاي 2 دور ناميده مي شوند نه دالاندر كه داراي 2 سيم پيچي مجزا بوده و دورهاي آن ممكن است يك به دو نبوده بلكه مثلاً يك به چهار باشد .
شكل زير سيم پيچ يك الكتروموتور دالاندر را نشان مي دهد ، اعداد كنار حروف تعداد و قطبها را نشان مي دهد . مثلاً 8 قطب مثلث و 4 قطب دو ستاره.

استفاده از وسايل حفاظتي الكترو موتورها
وسايل حفاظتي موتورهاي الكتريكي كه در بحث گذشته به آن اشاره شد عبارتند از :
1- فيوز ، براي جلوگيري از اتصال كوتاه و اتصال بدنه يا اتصال پيچيك ها
2- رله حرارتي ، براي جلوگيري از بار اضافي ( جلوگيري از جريان بيش از حد نامي مصر ف كننده )
3- رله ماكسيموم شدت جريان ، كه به جاي فيوز براي موارد قطع و وصل زياد ، زير بار به كار مي رود .
در انتخاب فيوز براي الكتروموتورها كه راه اندازي ساده دارند چه به صورت ستاره و چه مثلث ، بايد ضريب 2.5 را در نظر گرفت ، يعني فيوزي انتخاب كرد كه جريان مجاز آن 2.5 برابر جريان نامي الكتروموتور مورد نظر باشد .