بخشی از مقاله
الکتریسیته یا برق
توان الکتريکي که اغلب به عنوان برق يا الکتريسيته شناخته مي شود، شامل توليد و ارايه انرژي الکتريکي به ميزان کافي براي راه اندازي لوازم خانگي، تجهيزات اداري، دستگاه هاي صنعتي و فراهم آوردن انرژي کافي براي روشنايي، پخت و پز، گرماي خانگي و صنعتي و فرايندهاي صنعتي بکار مي رود.
تاريخچه
اگرچه که الکتريسته به عنوان نتيجه واکنش شيميايي اي که در يک پيل الکتروليک از زماني که الساندرو ولتا در سال1800م اين آزمايش را انجام داد، شناخته مي شده است، اما توليد آن به اين روش گران بوده و هست. در سال 1831م، ميشل فارادي ماشيني ابداع کرد که از حرکت چرخشي توليد الکتريسته مي کرد، اما حدود پنجاه سال طول کشيد تا اين فن آوري از نظر اقتصادي مقرون به صرفه شود. در سال 1878م، توماس اديسون جايگزين عملي تجاري اي را براي روشنايي هاي گازي و سيستم هاي حرارتي ايجاد کرد و به فروش رساند که از الکتريسته جريان مستقيمي استفاده مي کرد که بطور منطقه اي توليد و توزيع شده بود، استفاده مي کرد. در سيستم جريان مستقيم اديسون، ايستگاه هاي توليد توان اضافي مي بايست نصب مي شدند. بدليل اينکه اديسون قادر نبود سيستمي را توليد کند که به ژنراتورهاي چندگانه اجازه بدهد که به يکديگر متصل شوند، گسترش سيستم او نياز داشت که تمامي ايستگاه هاي توليد جديد مورد نياز ساخته شوند.
نياز به نيروگاه هاي اضافي ابتدا توسط قانون اهم بيان شده است: بدليل اينکه تلفات با مربع جريان يا بار و با خود مقاومت متناسب است، بکار بردن کابل هاي طولاني در سيستم اديسون به مفهوم داشتن ولتاژهاي خطرناک در برخي نقاط يا کابل هاي بزرگ و گران قيمت و يا هر دوي اينها بود.
نيکولا تسلا که مدت کوتاهي براي اديسون کار مي کرد و تئوري الکتريسته را بگونه اي درک کرده بود که اديسون درک نکرده بود، سيستم جايگزيني را ابداع کرد که از جريان متناوب استفاده مي کرد. تسلا بيان داشت که دو برابر کردن ولتاژ جريان را نصف مي کند و منجر به کاهش تلفات به ميزان 4/3 مي شود و تنها يک سيستم جريان متناوب اجازه انتقال بين سطوح ولتاژ را در قسمت هاي مختلف آن سيستم ممکن مي سازد. او به توسعه و تکميل تئوري کلي سيستم اش ادامه داد و جايگزين تئوري و عملي اي را براي تمامي ابزارهاي جريان مستقيم آن زمان ابداع کرد و ايده هاي بديعش را در سال 1887م در 30 حق انحصاري اختراع به ثبت رساند.
در سال 1888م کار تسلا مورد توجه جرج وستينگهاوس که حق انحصاري اختراع يک ترانسفورماتور را در اختيار داشت و يک کارخانه روشنايي را از سال 1886م در گريت بارينگتون، ماساچوست راه اندازي کرده بود، قرار گرفت. اگرچه که سيستم وستينگهاوس مي توانست از روشنايي هاي اديسون استفاده کند و داراي گرم کننده نيز بود، اما اين سيستم داراي موتور نبود. توسط تسلا و اختراع ثبت شده اش، وستينگهاوس يک سيستم قدرت براي يک معدن طلا در تلوريد، کلورادو در سال 1891 ساخت که داراي يک ژنراتور آبي 100 اسب بخار(75 کيلو وات) بود که يک موتور 100 اسب بخار (75 کيلو وات) را در آنسوي خط انتقالي به فاصله 5/2 مايل (4 کيلومتر) تغذيه مي کرد. سپس در يک قرارداد با جنرال الکتريک که اديسون مجبور به فروش آن شده بود، شرکت وستينگهاوس اقدام به ساخت يک نيرگاه در نياگارا فالس کرد که داراي سه ژنراتور تسلاي 5000 اسب بخار بود که الکتريسته را به يک کوره ذوب آلومينيوم در نياگارا ، نيويورک و به شهر بوفالو، نيويورک به فاصله 22 مايل (35 کيلومتر) انتقال مي داد. نيروگاه نياگارا در 20 آوريل 1895م شروع به کار کرد.
انرژي الکتريکي در حال حاضر
امروزه سيستم انرژي الکتريکي جريان متناوب تسلا کماکان مهمترين ابزار ارايه انرژي الکتريکي به مصرف کنندگان در سراسر جهان است. با وجود جريان مستقيم ولتاژ بالا (HVXC) براي ارسال مقادير عظيم الکتريسته در طول فواصل بلند بکار مي رود، اما قسمت اعظم توليد الکتريسته، انتقال توان الکتريکي، توزيع الکتريسته و داد و ستد الکتريسته با استفاده از جريان متناوب محقق مي شود.
در بسياري از کشورها شرکت هاي توان الکتريکي کليه زيرساخت ها را از نيروگاه ها تا زيرساخت هاي انتقال و توزيع در اختيار دارند. به همين علت، توان الکتريکي به عنوان يک حق انحصاري طبيعي در نظر گرفته مي شود. صنعت عموماْ به شدت با کنترل قيمت ها کنترل مي شود و معمولا مالکيت و عملکرد آن در دست دولت است. در برخي کشورها بازارهاي الکتريسته وسيع با توليد کننده ها و فروشندگان الکتريسته، الکتريسته را مانند پول نقد و سهام معامله مي کنند.
ترانسفورماتور
مهندسي و فن‌آوري > مهندسي > مهندسي برق
علوم طبيعت > فيزيک > الکتريسيته م مغناطيس > الکتريسيته
علوم طبيعت > فيزيک > فيزيک جامد و الکترونيک > فيزيک الکترونيک
(cacheX)
________________________________________
مقدمه
قسمت اعظم انرژي الکتريکي مورد نياز انسان در تمام کشورهاي جهان ، توسط مراکز توليد مانند نيروگاههاي بخاري ، آبي و هسته‌اي توليد مي‌شود. اين مراکز داراي توربينها و آلترناتيوهاي سه فاز هستند و ولتاژي که بوسيله ژنراتورها توليد مي‌شود، بايد تا ميزاني که مقرون به صرفه باشد جهت انتقال بالا برده شود. گاهي چندين مرکز توليد بوسيله شبکه‌اي به هم مرتبط مي‌شوند تا انرژي الکتريکي مورد نياز را بطور مداوم و به مقدار کافي در شهرها و نواحي مختلف توزيع کنند.
در محلهاي توزيع براي اينکه ولتاژ قابل استفاده براي مصارف عمومي و کارخانجات باشد، بايد ولتاژ پايين آورده شود. اين افزايش و کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتور انجام مي‌شود. بديهي است توزيع انرژي بين تمام مصرف کننده‌هاي يک شهر از مرکز توزيع اصلي امکانپذير نيست و مستلزم هزينه و افت ولتاژ زيادي خواهد بود. لذا هر مرکز اصلي به چندين مرکز يا پست کوچکتر (پستهاي داخل شهري) و هر پست نيز به چندين محل توزيع کوچکتر (پست منطقه‌اي) تقسيم مي‌شود. هر کدام از اين مراکز به نوبه خود از ترانسهاي توزيع و تبديل ولتاژ استفاده مي‌کنند.
بطور کلي در خانواده و توزيع انرژي الکتريکي ، ترانسفورماتورها از ارکان و اعضاي اصلي هستند و اهميت آنها کمتر از خطوط انتقال و يا مولدهاي نيرو نيست. خوشبختانه به دليل وجود حداقل وسايل ديناميکي در آنها کمتر با مشکل و آسيب پذيري روبرو هستند. مسلما اين به آن معني نيست که ميتوان از توجه به حفاظتها و سرويس و نگهداري آنها غفلت کرد. در اين مقاله نخست مختصري از تئوري و تعاريفي از انواع ترانسفورماتورها بيان مي‌شود، سپس نقش ترانسفورماتورها در شبکه توليد و توزيع نيرو و در نهايت شرحي در مورد سرويس و تعمير ترانسها ارائه مي‌شود.
تئوري و تعاريفي از ترانسفورماتورها
ترانسفورماتورها به زبان ساده و شکل اوليه وسيله‌اي است که تشکيل شده از دو مجموعه سيم پيچ اوليه و ثانويه که در ميدان مغناطيسي و اطراف ورقه‌هايي از آهن مخصوص به نام هسته ترانسفورماتور قرار مي‌گيرند. مقره‌ها يا بوشينگها يا ايزولاتورها و بالاخره ظرف يا محفظه ترانسفورماتور.
کار ترانسفورماتورها بر اساس انتقال انرژي الکتريکي از سيستمي با يک ولتاژ و جريان معين به سيستم ديگري با ولتاژ و جريان ديگر است. به عبارت ديگر ترانسفورماتور دستگاهي است استاتيکي که در يک ميدان مغناطيسي جريان و فشار الکتريکي را بين دو سيم پيچ يا بيشتر با همان فرکانس و تغيير اندازه يکسان منتقل مي‌کند.
انواع ترانسفورماتورها
سازندگان و استانداردها در کشورهاي مختلف هر يک به نحوي ترانسفورماتورها را تقسيم بندي کرده و تعاريفي براي درجه بندي آنها ارائه داده‌اند. برخي ترانسها را بنا بر موارد و ترتيب بهره برداري آنها متفاوت شناخته‌اند، مانند ترانسهاي انتقال قدرت ، اتو ترانس و يا ترانسهاي تقويتي و گروهي از ترانسها را به غير از ترانسفورماتور اينسترومنتي(ترانس جريان و ولتاژ) ، ترانس قدرت مي‌نامند و اصطلاحا ترانس قدرت را آنهايي مي‌دانند که در سمت ثانويه آنها فشار الکتريکي توليد مي‌شود.
اين نوع تقسيم بندي در عمل دامنه وسيعي را در بر مي‌گيرد که در يک طرف آن ترانسفورماتورهاي کوچک و قابل حمل با ولتاژ ضعيف براي لامپهاي دستي و مشابه آن قرار مي‌گيرند و طرف ديگر شامل ترانسهاي خيلي بزرگ براي تبديل ولتاژ خروجي ژنراتور به ولتاژ شبکه و خطوط انتقال نيرو است. در بين اين دو اندازه (حد متوسط) ترانسهاي توزيع و يا انتقال در مؤسسات الکتريکي و ترانسهاي تبديل به ولتاژهاي استاندارد قرار دارند.
ترانسها اغلب به صورت هسته‌اي يا جداري طراحي مي‌شوند. در نوع هسته‌اي در هر يک از سيم پيچها شامل نيمي از سيم پيچ فشار ضعيف و نيمي از سيم پيچ فشار قوي هستند و هر کدام روي يک بازوي هسته‌اي قرار دارند. در نوع جداري ، سيم پيچها روي يک هسته پيچيده شده‌اند و نصف مدار فلزي مغناطيسي از يک طرف و نصف ديگر از طرف هسته بسته مي‌شود.
در اکثر اوقات نوع جداري براي ولتاژ ضعيف و خروجي بزرگ و نوع هسته‌اي براي ولتاژ قوي و خروجي کوچک بکار مي‌روند (بصورت سه فاز يا يک فاز).
ترانسهاي تغذيه و قدرت مانند ترانس اصلي نيروگاه ترانس توزيع و اتو ترانسفورماتور ، ترانسفورماتورهاي قدرت معمولا سه فاز هستند، اما گاهي ممکن است در قدرتهاي بالا به دليل حجم و وزن زياد و مشکل حمل و نقل از سه عدد ترانس تک فاز استفاده کنند. ترانسهاي صنعتي مانند ترانسهاي جوشکاري ، ترانسهاي راه اندازي و ترانسهاي مبدل ترانس براي سيستمهاي کشش و جذب که در راه آهن و قطارهاي الکتريکي بکار مي‌رود. ترانسهاي مخصوص آزمايش ، اندازه گيري ، حفاظت مصارف الکتريکي و غيره.
مباحث مرتبط با عنوان
مقدمه
قبل از اينکه ارتباط بين مغناطيس و الکتريسته کشف شود، ژنراتورها از اصول الکتروستاتيک بهره مي‌بردند. ماشين ويمشارت از القاي الکتروستاتيک يا تأثير کردن استفاده مي‌کرد. ژنراتور واندوگراف از اثر تريبوالکتريک برق مالشي براي جدا سازي بارهاي الکتريکي با استفاده از اصطکاک بين عايقها استفاده مي‌کرد. ژنراتورهاي الکتروستاتيک کارآمد نيستند و تنها براي آزمايشات علمي که نيازمند ولتاژهاي بالا است، مناسب هستند.
فارادي
در سال 1831–1832م مايکل فارادي کشف کرد که بين دو سر يک هادي الکتريکي که بصورت عمود بر يک ميدان مغناطيسي حرکت مي‌کند، اختلاف پتانسيلي ايجاد مي‌شود. او اولين ژنراتور الکترومغناطيسي را بر اساس اين اثر ساخت که از يک صفحه مسي دوار بين قطبهاي يک آهنرباي نعل اسبي تشکيل شده بود. اين وسيله يک جريان مستقيم کوچک را توليد مي کرد.
دينامو
دينامو اولين ژنراتور الکتريکي قادر به توليد برق براي صنعت بود و کماکان مهمترين ژنراتور مورد استفاده در قرن بيست و يکم است. دينامو از اصول الکترومغناطيس براي تبديل چرخش مکانيکي به يک جريان الکتريکي متناوب ، استفاده مي‌کند. اولين دينامو بر اساس اصول فارادي در سال 1832 توسط هيپوليت پيکسي که يک سازنده تجهيزات بود، ساخته شد. اين وسيله داراي يک آهنرباي دائم بود که توسط يک هندل گردانده مي‌شد. آهنرباي چرخنده بگونه‌اي قرار داده مي‌شد که يک تکه آهن که با سيم پوشانده شده بود، از قطبهاي شمال و جنوب آن عبور مي‌کرد. پيکسي کشف کرد که آهنرباي چرخنده ، هر بار که يک قطبش از سيم پيچ عبور مي‌کند، توليد يک پالس جريان در سيم مي‌کند. به علاوه قطبهاي شمال و جنوب آهنربا جريانها را در جهتهاي مختلف القا مي‌کنند. پيکسي توانست با اضافه کردن يک کموتاتور جريان متناوب توليدي به اين روش را به جريان مستقيم تبديل کند.
ديناموي گرام
به هر حال هر دوي اين طرحها داراي مشکل يکساني بودند: آنها پرشهاي جرياني القا مي‌کردند که از هيچ چيز پيروي نمي‌کرد. يک دانشمند ايتاليايي به نام آنتونيو پاسينوتي اين مسأله را با جايگزيني سيم پيچ چرخنده توسط يک سيم پيچ حلقه‌اي که او با سيم پيچي يک حلقه آهني درست کرده بود، حل کرد. اين بدان معني بود که آهنربا همواره از بخشي سيم پيچ عبور مي‌کرد که اين مسأله موجب يکنواختي جريان خروجي مي‌شد. زنوب گرام چند سال بعد در حين طراحي اولين نيروگاه تجاري در پاريس در دهه 1870م ، اين طرح را دوباره ابداع کرد. طراحي وي با نام دينامي گرام معروف است. نسخه‌هاي مختلف و تغييرات زيادي از آن هنگام تا کنون در اين طراحي بوجود آمده است، اما ايده اصلي چرخش يک حلقه بي پايان از سيم ، کماکان قلب تمامي ديناموهاي پيشرفته باقي ماند.
مفاهيم
دانستن اين مطلب مهم است که ژنراتور توليد جريان الکتريکي مي‌کنند و نه بار الکتريکي که در سيمهاي سيم پيچي‌اش وجود دارد. اين تا حدودي شبيه يک پمپ آب است که ايجاد يک جريان آب مي‌کند اما خود آب را ايجاد نمي‌کند. ژنراتورهاي الکتريکي ديگري هم وجود دارند، اما بر اساس ديگر پديده‌هاي الکتريکي نظير: پيزو الکتريسته و هيدرو ديناميک مغناطيسي ، ساختار يک دينامو شبيه يک موتور الکتريکي است و تمام انواع عمومي ديناموها ميتوانند مانند موتورها کار کنند. همچنين تمامي انواع عمومي موتورهاي الکتريکي ميتوانند مانند يک ژنراتور کار کنند.
موتور الکتريکي
مهندسي و فن‌آوري > مهندسي > مهندسي برق
مهندسي و فن‌آوري > مهندسي > مهندسي الکترومکانيک
علوم طبيعت > فيزيک > فيزيک جامد و الکترونيک > فيزيک الکترونيک
(cacheX)
________________________________________
مقدمه
يک موتور الکتريکي ، الکتريسيته را به حرکت مکانيکي تبديل مي‌کند. عمل عکس آن که تبديل حرکت مکانيکي به الکتريسيته است، توسط ژنراتور انجام مي‌شود. اين دو وسيله بجز در عملکرد ، مشابه يکديگر هستند. اکثر موتورهاي الکتريکي توسط الکترومغناطيس کار مي‌کنند، اما موتورهايي که بر اساس پديده‌هاي ديگري نظير نيروي الکتروستاتيک و اثر پيزوالکتريک کار مي‌کنند، هم وجود دارند.
ايده کلي اين است که وقتي که يک ماده حامل جريان الکتريسيته تحت اثر يک ميدان مغناطيسي قرار مي‌گيرد، نيرويي بر روي آن ماده از سوي ميدان اعمال مي‌شود. در يک موتور استوانه‌اي ، روتور به علت گشتاوري که ناشي از نيرويي است که به فاصله‌اي معين از محور روتور به روتور اعمال مي‌شود، ميگردد.
اغلب موتورهاي الکتريکي دوارند، اما موتور خطي هم وجود دارند. در يک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده مي‌شود. موتور شامل آهنرباهاي الکتريکي است که روي يک قاب سيم پيچي شده است. گر چه اين قاب اغلب آرميچر خوانده مي‌شود، اما اين واژه عموماً به غلط بکار برده مي‌شود. در واقع آرميچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودي اعمال مي‌شود يا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجي ايجاد مي‌شود. با توجه به طراحي ماشين ، هر کدام از بخشهاي روتور يا استاتور ميتوانند به عنوان آرميچر باشند. براي ساختن موتورهايي بسيار ساده کيتهايي را در مدارس استفاده مي‌کنند.
انواع موتورهاي الکتريکي
موتورهاي XC
يکي از اولين موتورهاي دوار ، اگر نگوييم اولين ، توسط مايکل فارادي در سال 1821م ساخته شده بود و شامل يک سيم آويخته شده آزاد که در يک ظرف جيوه غوطه‌ور بود، مي‌شد. يک آهنرباي دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتي که جرياني از سيم عبور مي‌کرد، سيم حول آهنربا به گردش در مي‌آمد و نشان مي‌داد که جريان منجر به افزايش يک ميدان مغناطيسي دايره‌اي اطراف سيم مي‌شود. اين موتور اغلب در کلاسهاي فيزيک مدارس نشان داده مي‌شود، اما گاهاً بجاي ماده سمي جيوه ، از آب نمک استفاده مي‌شود.
موتور کلاسيک XC داراي آرميچري از آهنرباي الکتريکي است. يک سوييچ گردشي به نام کموتاتور جهت جريان الکتريکي را در هر سيکل دو بار برعکس مي کند تا در آرميچر جريان يابد و آهنرباهاي الکتريکي، آهنرباي دائمي را در بيرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور XC به مجموعه اي از ولتاژ و جريان عبوري از سيم پيچهاي موتور و بار موتور يا گشتاور ترمزي ، بستگي دارد.
سرعت موتور XC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جريان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغير يا عبور جريان و با استفاده از تپها (نوعي کليد تغيير دهنده وضعيت سيم پيچ) در سيم پيچي موتور يا با داشتن يک منبع ولتاژ متغير ، کنترل مي‌شود. بدليل اينکه اين نوع از موتور مي‌تواند در سرعتهاي پايين گشتاوري زياد ايجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهاي ترکشن (کششي) نظير لکوموتيوها استفاده مي‌کنند.
اما به هرحال در طراحي کلاسيک محدوديتهاي متعددي وجود دارد که بسياري از اين محدوديتها ناشي از نياز به جاروبکهايي براي اتصال به کموتاتور است. سايش جاروبکها و کموتاتور ، ايجاد اصطکاک مي‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها مي‌بايست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبي را برقرار کنند. نه تنها اين اصطکاک منجر به سر و صداي موتور مي‌شود بلکه اين امر يک محدوديت بالاتري را روي سرعت ايجاد مي‌کند و به اين معني است که جاروبکها نهايتاً از بين رفته نياز به تعويض پيدا مي‌کنند. اتصال ناقص الکتريکي نيز توليد نويز الکتريکي در مدار متصل مي‌کند. اين مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بيرون آن از بين مي‌روند، با قرار دادن آهنرباهاي دائم در داخل و سيم پيچها در بيرون به يک طراحي بدون جاروبک مي‌رسيم.
موتورهاي ميدان سيم پيچي شده
آهنرباهاي دائم در (استاتور) بيروني يک موتور XC را ميتوان با آهنرباهاي الکتريکي تعويض کرد. با تغيير جريان ميدان (سيم پيچي روي آهنرباي الکتريکي) مي‌توانيم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغيير دهيم. اگر سيم پيچي ميدان به صورت سري با سيم پيچي آرميچر قرار داده شود، يک موتور گشتاور بالاي کم سرعت و اگر به صورت موازي قرار داده شود، يک موتور سرعت بالا با گشتاور کم
خواهيم داشت. مي‌توانيم براي بدست آوردن حتي سرعت بيشتر اما با گشتاور به همان ميزان کمتر ، جريان ميدان را کمتر هم کنيم. اين تکنيک براي ترکشن الکتريکي و بسياري از کاربردهاي مشابه آن ايده‌آل است و کاربرد اين تکنيک مي‌تواند منجر به حذف تجهيزات يک جعبه دنده متغير مکانيکي شود.
موتورهاي يونيورسال
يکي از انواع موتورهاي XC ميدان سيم پيچي شده موتور ينيورسال است. اسم اين موتورها از اين واقعيت گرفته شده است که اين موتورها را ميتوان هم با جريان XC و هم AC بکار ب
رد، اگر چه که اغلب عملاً اين موتورها با تغذيه AC کار مي‌کنند. اصول کار اين موتورها بر اين اساس است که وقتي يک موتور XC ميدان سيم پيچي شده به جريان متناوب وصل مي‌شود، جريان هم در سيم پيچي ميدان و هم در سيم پيچي آرميچر (و در ميدانهاي مغناطيسي منتجه) همزمان تغيير مي‌کند و بنابراين نيروي مکانيکي ايجاد شده همواره بدون تغيير خواهد بود. در عمل موتور بايستي به صورت خاصي طراحي شود تا با جريان AC سازگاري داشته باشد (امپدانس/راکتانس بايستي مدنظر قرار گيرند) و موتور نهايي عموماً داراي کارايي کمتري نسبت به يک موتور معادل XC خالص خواهد بود.
مزيت اين موتورها اين است که ميتوان تغذيه AC را روي موتورهايي که داراي مشخصه‌هاي نوعي موتورهاي XC هستند بکار برد، خصوصاً اينکه اين موتورها داراي گشتاور راه اندازي بسيار بالا و طراحي بسيار جمع و جور در سرعتهاي بالا هستند. جنبه منفي اين موتورها تعمير و نگهداري و مشکل قابليت اطمينان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ايجاد مي‌شود و در نتيجه اين موتورها به ندرت در صنايع مشاهده مي‌شوند، اما عمومي‌ترين موتورهاي AC در دستگاههايي نظير مخلوط کن و ابزارهاي برقي که گاهاً استفاده مي‌شوند، هستند.
موتورهاي AC
• موتورهاي AC تک فاز:
معمولترين موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هايي بکار مي رود که گشتاور پايين نياز دارند، نظير پنکه‌هاي برقي ، اجاقهاي ماکروويو و ديگر لوازم خانگي کوچک. نوع ديگر موتور AC تک فاز موتور القايي است، که اغلب در لوازم بزرگ نظير ماشين لباسشويي و خشک کن لباس بکار مي‌رود. عموماً اين موتورها ميتوانند گشتاور راه اندازي بزرگتري را با استفاده از يک سيم پيچ راه انداز به همراه يک خازن راه انداز و يک کليد گريز از مرکز ، ايجاد کنند.
هنگام راه اندازي ، خازن و سيم پيچ راه اندازي از طريق يک دسته از کنتاکتهاي تحت فشار فنر روي کليد گريز از مرکز دوار ، به منبع برق متصل مي‌شوند. خازن به افزايش گشتاور راه اندازي موتور کمک مي‌کند. هنگامي که موتور به سرعت نامي رسيد، کليد گريز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعال مي‌شود، خازن و سيم پيچ راه انداز سري شده را از منبع برق جدا مي‌سازد، در اين هنگام موتور تنها با سيم پيچ اصلي عمل مي‌کند.
• موتورهاي AC سه فاز:
براي کاربردهاي نيازمند به توان بالاتر، از موتورهاي القايي سه فاز AC (يا چند فاز) استفاده مي‌شود. اين موتورها از اختلاف فاز موجود بين فازهاي تغذيه چند فاز الکتريکي براي ايجاد يک ميدان الکترومغناطيسي دوار درونشان ، استفاده مي‌کنند. اغلب ، روتور شامل تعدادي هاديهاي مسي است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طريق القاي الکترومغناطيسي ميدان مغناطيسي دوار در اين هاديها القاي جريان مي‌کند، که در نتيجه منجر به ايجاد يک ميدان مغناطيسي متعادل کننده شده و موجب مي‌شود که موتور در جهت گردش ميدان به حرکت در آيد.
اين نوع از موتور با نام موتور القايي معروف است. براي اينکه اين موتور به حرکت درآيد بايستي همواره موتور با سرعتي کمتر از فرکانس منبع تغذيه اعمالي به موتور ، بچرخد، چرا که در غير اين صورت ميدان متعادل کننده‌هاي در روتور ايجاد نخواهد شد. استفاده از اين نوع موتور در کاربردهاي ترکشن نظير لوکوموتيوها ، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال
افزايش است. به سيم پيچهاي روتور جريان ميدان جدايي اعمال مي‌شود تا يک ميدان مغناطيسي پيوسته ايجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با ميدان مغناطيسي دوار ناشي از برق AC سه فاز ، به گردش در مي‌آيد. موتورهاي سنکرون را مي‌توانيم به عنوان مولد جريان هم بکار برد.
سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذيه بستگي دارد و مقدار لغزش ، يا اختلاف در سرعت چرخش بين روتور و ميدان استاتور ، گشتاور توليدي موتور را تعيين مي‌کند. تغيير سرعت در اين نوع از موتورها را ميتوان با داشتن دسته سيم پيچها يا قطبهايي در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت ميدان دوار مغناطيسي تغيير مي‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پيشرفت الکترونيک قدرت مي توانيم با تغيير دادن فرکانس منبع تغذيه ، کنترل يکنواخت تري بر روي سرعت موتورها داشته باشيم.
موتورهاي پله‌اي
نوع ديگري از موتورهاي الکتريکي موتور پله‌اي است، که در آن يک روتور دروني ، شامل آهنرباهاي دائمي توسط يک دسته از آهنرباهاي خارجي که به صورت الکترونيکي روشن و خاموش مي‌شوند، کنترل مي‌شود. يک موتور پله‌اي ترکيبي از يک موتور الکتريکي XC و يک سلونوئيد است. موتورهاي پله‌اي ساده توسط بخشي از يک سيستم دنده‌اي در حالتهاي موقعيتي معيني قرار مي‌گيرند، اما موتورهاي پله‌اي نسبتا کنترل شده ، ميتوانند بسيار آرام بچرخند. موتورهاي پله‌اي کنترل شده با کامپيوتر يکي از فرمهاي سيستمهاي تنظيم موقعيت است، بويژه وقتي که بخشي از يک سيستم ديجيتال داراي کنترل فرمان يار باشند.
موتورهاي خطي
يک موتور خطي اساساً يک موتور الکتريکي است که از حالت دوار در آمده تا بجاي اينکه يک گشتاور (چرخش) گردشي توليد کند، يک نيروي خطي توسط ايجاد يک ميدان الکترومغناطيسي سيار در طولش ، بوجود آورد. موتورهاي خطي اغلب موتورهاي القايي يا پله‌اي هستند. مي‌توانيد يک موتور خطي را در يک قطار سريع السير ماگليو مشاهده کنيد که در آن قطار روي زمين پرواز مي‌کند.
توليد پراکنده «XG»
مهندسي و فن‌آوري > مهندسي > مهندسي برق
(cacheX)
________________________________________
توليد پراکنده گرايش جديدي در توليد توان الکتريکي است. اين ايده به مصرف کننده هاي الکتريسيته که الکتريسيته مورد نيازشان را خودشان توليد مي‌کنند، اين اجازه را مي‌دهد که اضافه توان الکتريکي‌شان را به شبکه توان بفرستند.
توليد
بسياري از کارخانجات، ادارات و خصوصاً بيمارستان‌ها نياز به منابعي با قابليت اطمينان بالا براي توليد الکتريسيته و سيستمهاي گرمايي هواساز و آب گرم دارند. براي بالا بردن قابليت اطمينان منابع تغذيه و کاهش هزينه‌ها، برخي از ادارات و کارخانجات، از توليد ترکيبي يا کارخانجات انرژي کلي استفاده مي‌کنند که اغلب از مواد اضافي نظير آشغال چوب يا گرماي اضافي حاصل از يک فرايند صنعتي، براي توليد الکتريسيته استفاده مي‌کنند. در برخي موارد، الکتريسيته از يک سوخت تغذيه شده به صورت محلي مانند گاز طبيعي يا گازوئيل توليد مي‌شود و سپس از گرماي اضافي منبع انرژي گرمايي ژنراتور براي فراهم آوردن آب داغ و نيز گرمايش صنعتي استفاده مي‌کنند. هنگامي که يک فرايند صنعتي نيازمند مقادير زياد گرمايي است که از منابع غير الکتريکي نظير سوخت‌هاي فسيلي يا زيست جرمي تامين مي‌شود، استفاده از يک کارخانه توليد ترکيبي مقرون به صرفه است.
مسائل نظارتي و تکنولوژيکي
تاکنون مسايل نظارتي و تکنولوژيکي بدين مفهوم بوده است که الکتريسيته توليد شده توسط مصرف کننده‌هاي خانگي را نمي‌توان به راحتي و بدون خطر با تغذيه توان ورودي همراه کرد. شرکت‌هاي الکتريکي بايستي توانايي جداسازي بخشهاي شبکه برق را داشته باشند، وقتي که يک خط از کار مي‌افتد، کارگران بايستي از قطع بودن برق قبل از کار روي آن مطمئن باشند. آنها همچنين وقت زيادي را صرف مي‌کنند تا کيفيت برق را در شبکه‌شان حفظ کنند. تاسيسات پراکنده برق هم مي‌تواند کنترل اين موارد را مشکل‌تر کند.
با ظهور تجهيزات الکترونيک قدرت با قابليت اطمينان بالا، نصب تجهيزات توليد ترکيبي حتي با اندازه‌هاي خانگي، اقتصادي و بي‌خطر شده است. اين تاسيسات ميتوانند آب داغ خانگي، الکتريسيته و گرمايش خانگي را توليد کنند و انرژي اضافي را به شرکت برق بفروشند. پيشرفت در الکترونيک موجب ساده شدن دسترسي به مسايل امنيتي و کيفي شرکت‌هاي الکتريکي شده است. براي برطرف کردن موانع رسيدن به افزايش سطوح توليد پراکنده، تنظيم کننده‌ها ميتوانند توسط تضمين عملکرد توليد‌هاي متمرکز و پراکنده بر روي يک زمينه با سطح متغير، اقدام کنند.
در ايالات متحده، قانون فدرال از شرکت‌هاي الکتريکي مي‌خواهد که برق را از توليد کنندگان مستقل که تحت پوشش قوانين و بيمه هستند خريداري کنند.
توليد پراکنده به سوخت فسيلي محدود نشده است. برخي از کشورها و مناطق در حال حاضر داراي منبع انرژي تجديد پذير قابل توجهي در توربين‌هاي بادي و احتراق زيست جرمي هستند. افزايش توليد پراکنده نيازمند تغيير در فن‌آوري مورد نياز براي مديريت انتقال و توزيع الکتريسيته است. در اين صورت نياز فزاينده‌اي به اپراتورهاي شبکه براي مديريت شبکه‌ها به صورت فعال به جاي غير فعال وجود خواهد داشت. با افزايش مديرت فعال، مزاياي اضافي براي مصرف کننده‌ها به وجود خواهد آمد که اين مزايا به صورت معرفي با حق انتخاب‌هاي بيشتري به نسبت خدمات تغذيه ي انرژي و رقابت بيشتر خواهد بود. اما به هر حال رفتن به سوي مديريتي فعال‌تر، مي‌تواند مشکل باشد. شبکه‌هاي توزيع الکتريسيته يک حق انحصار طبيعي هستند و بنابراين بشدت قانونمند شده‌اند تا هزينه زيادتري با کار مصرف کننده‌ها بدست نياورند. سرمايه گذاري شبکه يک معيار کليدي براي تعيين هزينه‌هايي است که شبکه مي‌تواند به مصرف کننده‌ها بدهد.
شبکه‌ها سعي مي‌کنند تا مزاياي شان را در چارچوب کاري فراهم شده توسط قوانين شان، حداکثر کنند. در حال حاضر چنين قوانيني خيلي مناسب تشويق به انجام رفتارهاي ابداعي توسط شبکه‌ها نيستند. به نظر مي‌رسد که اين امر هم براي توسعه شبکه‌ها و هم براي زياد شدن سطح توليد پراکنده که به شبکه‌ها اضافه مي‌شود، مانع ايجاد کند. اما نشانه‌هايي وجود دارد که مقامات نظارتي در حال آشنا شدن هر چه بيشتر با موانع بالقوه هستند و در حال ارائه قوانين هزينه‌هاي اتصال و شرايطي براي فعال کردن توليد کننده‌هاي پراکنده براي شرکت در بازار الکتريسيته هستند. اوفجم، تنظيم کننده گاز و الکتريسيته در بريتانيا، براي اپراتورهايي از شبکه توزيع الکتريسيته (XNOها) که روي تحقيق و توسعه راه حل‌هاي ابداعي شبکه براي سازگار کردن توليد پراکنده سرمايه گذاري مي‌کنند، تسهيلاتي فراهم کرده است.
علي رغم وجود پتانسيل توليد، بخش عظيمي از تغذيه برق از طريق منابع انرژي غير متمرکز، اعتبارات انرژي، کنترل جمعيت و پايداري سيستم کماکان موارد مهمي‌اند که گسترش اين فن‌آوري را محدود مي‌کنند. براي حفظ کنترل و پايداري سيستم قدرت در برخي از شبکه‌ها، مصرف کننده‌هاي همسايه بايستي تمامي توان الکتريکي‌اي را که ممکن است يک مصرف کننده (که توليد کننده هم هست) توليد کند، استفاده کنند. اين امر تضمين مي‌کند که يک جريان توان الکتريکي خالص از ژنراتور به مصرف کننده در شبکه توزيع وجود دارد، حتي اگر در توزيع محل
ي يک برون ريزي محلي وجود داشته باشد.
معرفي چند دستگاه براي كنترل سرعت موتورهاي AC :
اين دستگاهها براي كنترل سرعت موتورهاي AC آسنكرون قفس سنجابي و يا سيم پيچي شده ساخته شده اند. ( ساخت شركت پرتو صنعت )
اين دستگاهها قابل كنترل از راه دور بوده و مي توانند به كامپيوتر يا PLC متصل شوند. همچنين با اتصال چندين دستگاه به هم امكان ايجاد شبكه بر اساس پروتكل RS485 وجود دارد. اين دستگاهها مي توانند بصورت مستقل و يا در سيستمهاي كنترل و اتوماسيون صنعتي مورد استفاده قرار گيرند. سيستم كنترل اين دستگاهها ميكروپروسسوري بوده و تنظيم تمامي پارامترهاي سيستمي دستگاه، بصورت نرم افزاري و از طريق پانل كنترل روي دستگاه انجام مي گيرد.
مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاههاي PSMC-RM
اين دستگاهها در توانهاي مختلف از 2.2 تا 11 كيلو وات موجود مي باشند. دستگاههاي2.2 ،3 و 4 كيلووات فاقد فن خنك كننده و دستگاههاي 5.5 ، 7.5 و 11 كيلووات داراي فن خنك كننده مي باشند.
براي دريافت pXf يا WorX Zip file درباره مشخصات تكنيكي دستگاه PSMC-RM مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاه و نصب و راه اندازي اينجا را کليک کنيد.
مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاههاي PSMC-XM
اين دستگاهها در توانهاي مختلف از 3 تا 11 كيلو وات موجود مي باشند. دستگاههاي 3 و 4 كيلووات فاقد فن خنك كننده و دستگاههاي 5.5 ، 7.5 و 11 كيلووات داراي فن خنك كننده مي باشند.
براي دريافت pXf يا WorX Zip file درباره مشخصات تكنيكي دستگاه PSMC-XM مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاه و نصب و راه اندازي اينجا را کليک کنيد.
مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاههاي PSMC-XL
اين دستگاهها در توانهاي مختلف از 15 تا 37كيلو وات موجود مي باشند.
براي دريافت pXf يا WorX Zip file درباره مشخصات تكنيكي PSMC-XL مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاه و نصب و راه اندازي اينجا را کليک کنيد.
مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاههاي PSMC-XT-250A
اين دستگاهها در توانهاي مختلف از 200 تا 250 كيلو وات موجود مي باشند.
براي دريافت pXf يا WorX Zip file درباره مشخصات تكنيكي PSMC-XT-250A مشخصات فني و معرفي قابليتهاي دستگاه و نصب و راه اندازي اينجا را کليک کنيد.
درايوها چه کاري انجام ميدهند؟
درايو يا کنورتور فرکانس و يا کنترل کننده دور موتور براي تنظيم دور الکتروموتورهاي AC (موتورهاي سه فاز ) استفاده ميگردد. درايوها قادرند دور موتور را از صفر تا چندين برابر دور نامي موتور و بطور پيوسته تغيير دهند.
تنظيم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسه هاي صنعتي ، در کاربردهاي زيادي منجر به صرفه جوئي انرژي هم ميگردد. علاوه بر آن درايوها جريان راه اندازي کشيده شده از شبکه را به ميزان زيادي کاهش ميدهند. بطوريکه اين جريان خيلي کمتر از جريان اسمي موتور است.
درايوها ميتوانند موتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمايند. زمان استارت و استپ را ميتوان بدقت تنظيم نمود. اين زمانها ميتوانند کسري از ثانيه و يا صدها دقيقه باشد. توانائي درايو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنشهاي مکانيکي در کوپلينگها و ساير ادوات دوار ميگردد.
کنترل کننده هاي دور موتور :
كنترل كننده هاي دور موتورهاي الكتريكي هر چند كه ادوات پيچيده اي هستند ولي چون در ساختمان آنها از مدارات الكترونيك قدرت استاتيك استفاده مي شود و فاقد قطعات متحرك مي باشند، از عمر مفيد بالائي برخوردار هستند . مزيت ديگر كنترل كننده هاي دور موتور توانائي آنها در عودت دادن انرژي مصرفي در ترمزهاي مكانيكي و يا مقاومت هاي الكتريكي به شبكه مي باشد . در چنين شرائطي با استفاده از كنترل كننده هاي دور مدرن مي توان از اتلاف اين نوع انرژي جلوگيري نمود . بطوريكه در برخي كاربردها قيمت انرژي بازيافت شده از اين طريق ، در كمتر از يكسال معادل هزينه سرمايه گذاري سيستم بازيافت انرژي مي شود .
کنترل کننده هاي دور موتور انواع مختلفي دارند. آنها قادرند انواع موتورهاي AC و XC را کنترل کنند. قيمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژي بکار رفته در ساختمان آنها ميباشد.
