تبلیغات
برق - ماشینهای الكتریكی :مقاله: بررسی مولدهای جریان مستقیم
 

ماشینهای الكتریكی :مقاله: بررسی مولدهای جریان مستقیم

نوشته شده توسط :مهدی مهدوی
جمعه 9 دی 1390-11:29 ب.ظ

کاربرد مولدهای جریان مستقیم
از مولدهای جریان مستقیم بیشتر به عنوان منبع انرژی برای تحریك مولدهای نیروگاهی و ماشینهای خودكار، هواپیماها، جوشكاری با قوس الكتریكی، قطارهای راه آهن، اتوبوسهای برقی، زیر دریاییها و غیره استفاده می نمایند بدین ترتیب كاربرد مولدهای جریان مستقیم زیاد و متنوع است و لذا مولدهای جریان مستقیم با توان ها و دورهای مختلف ساخته می شوند.
طبقه بندی مولدهای جریان مستقیم
ماشین های DC واقعی دارای دو دسته سیم پیچ هستند
1- سیم پیچ آرمیچر
2- سیم پیچ تحریك (قطب ها)
كه با توجه به نحوه ارتباط الكتریكی سیم پیچ تحریك و سیم پیچ آرمیچر به دو دسته كلی تقسیم بندی می شوند.
1- مولدهای تحریك مستقل
2- مولدهای خود تحریك
- در مولدهای تحریك مستقل بین سیم پیچ آرمیچر و سیم پیچ تحریك هیچ ارتباط الكتریكی وجود ندارد
- در مولدهای خود تحریك بین این دو سیم پیچ ارتباط الكتریكی وجود دارد و انرژی سیم پیچ تحریك از انرژی تولیدی خود مولد تامین می شود نحوه این ارتباط الكتریكی مولدهای خود تحریك را به دو دسته تقسیم بندی می كند.
- مولدهای تحریك شنت یا موازی
- مولدهای تحریك سری
- مولدهای تحریك مختلط یا كمپوند
با توجه به اهمیت مولدهای DC به بررسی كامل این مولدها و مشخصات آنها می پردازیم

مولد تحریك مستقل
همانطور كه گفته شد در این مولد بین سیم پیچ تحریك و آرمیچر هیچ ارتباط الكتریكی وجود ندارد و مدار تحریك توسط یك منبع تغذیه جریان مستقیم خارجی تغذیه میشود به این منبع اكسایتر گفته میشود. در مدار تحریك از یك مقاومت متغییر استفاده می شود تا جریان تحریك را كنترل و فوران مغناطیسی قطبها را تغییر دهد. شكل زیر مدار معادل الكتریكی یك مولد تحریك مستقل را نشان میدهد.
در این مولد جریان بار، ولتاژ ترمینال و جریان تحریك از روابط زیر بدست می آید.
IL : جریان بار
IA : جریان آرمیچر
VT : ولتاژ ترمینال                                                                                                               
EA : نیرومحركه القاء شده آرمیچر
RA : مقاومت اهمی آرمیچر
ε : افت ولتاژ ناشی از عكس العمل
VF : ولتاژ تحریك
RF : مجموع مقاومت سیم پیچ تحریك و رئوستای تنظیم
IF : جریان تحریك

- مشخصه بی باری یا مشخصه مغناطیسی مولد تحریك مستقل
مشخصه بی باری یا مغناطیس مولد تغییرات نیرومحركه القاء شده آرمیچر (EA) را به ازاء تغییرات جریان تحریك (IF) در شرایط  دور ثابت n = const و بدون بار IL = 0 نشان میدهد این مشخصه در شكل زیر نشان داده شده است.

در بررسی بیشتر این مشخصه به نكات زیر توجه بیشتری داریم
1- مشخصه مغناطیسی به سه قسمت تقسیم بندی می شود قسمت اول منحنی تقریباٌ خط مستقیم است زیرا به ازاء جریان تحریك كم، تمام نیرومحركه مغناطیسی برای ایجاد فوران در فاصله هوایی كه قابلیت نفوذ مغناطیسی آن ثابت است به مصرف می رسد اما در قسمت دوم اشباع ماشین شروع شده و مشخصه به شكل منحنی در می آید و در قسمت سوم كه هسته به اشباع می رود مشخصه با محور افقی تقریباٌ موازی می شود.
نقطه كار: ماشین باید در قسمت منحنی یعنی شروع حالت اشباع باشد زیرا اگر ولتاژ نامی ماشین روی قسمت خطی قرار گیرد به ازاء تغییر جزیی در جریان تحریك ولتاژ به شدت تغییر می كند و كار ماشین ناپایدار است و چنانچه روی قسمت اشباع شده واقع شود امكان تنظیم ولتاژ ماشین محدود میشود.
2- در صورتیكه این مشخصه را برای سرعت ثابت دیگری بدست آوریم شكل كلی مشخصه تغییر نخواهد كرد در صورتیكه سرعت بالاتر انتخاب كنیم مشخصه در بالاتر و به ازاء سرعت پایین تر مشخصه در پایینتر تشكیل می شود. 
نكته: اگر مشخصه را برای دور نامی داشته باشیم می توان مشخصه را برای دورهای دیگر نیز بدست آوریم.
مشخصه خارجی یا بارداری مولد تحریك مستقل: این مشخصه عبارت است از تغییرات ولتاژ خروجی به ازاء تغییرات جریان بار در شرایط جریان تحریك و سرعت ثابت
VT = f.(IL)                        RF=const                                  n=const           
این مشخصه در حقیقت نشان میدهد كه با عبور جریان از آرمیچر افت ولتاژ اهمی آرمیچر IA.RA و افت ولتاژ ناشی از عكس العمل مغناطیسی چگونه باعث كاهش ولتاژ ترمینال می شوند.

مولد تحریك شنت
در این مولد مدار تحریك با آرمیچر به صورت موازی وصل می شود. جریان تحریك تابع ولتاژ خروجی و مقاومت مدار تحریك است و قسمتی (حدود 2 تا 3 درصد) از جریان آرمیچر را تشكیل میدهد. برای اینكه با جریان تحریك كم بتوان آمپر دور زیاد برای مولد تامین نمود باید تعداد دور سیم پیچ تحریك زیاد باشد و در نتیجه سطح مقطع آن باید كاهش یابد. ولتاژ خروجی مولد توسط یك مقاومت متغییر كه با سیم پیچ تحریك سری می شود تنظیم می گردد. مدار معادل الكتریكی مولد شنت بصورت زیر است:
روابط زیر نیز برای جریان آرمیچر، ولتاژ خروجی و جریان تحریك مولد شنت برقرار است
راه اندازی مولد شنت و تعیین نقطه كار: شروع كار مولد شنت بر اثر وجود پسماند مغناطیسی قطبها می باشد. یعنی ژنراتور بوسیله محرك با دور نامی به گردش در می آوریم به علت قطع خطوط قوای پس ماند توسط هادیهای آرمیچر، ولتاژی در آن القاء می شود. این ولتاژ به دو سر مدار تحریك اعمال می گردد. جریان كمی از سیم پیچ قطبها عبور می كند و درنتیجه فوران قطبها زیاد شده (در صورتیكه فوران هم جهت پسماند باشد) و نیرومحركه الكتریكی بیشتری در آرمیچر القاء میشود و ولتاژ دو سر مدار تحریك بالا می رود و مجدداٌ جریان تحریك افزایش یافته و ولتاژ القائی بزرگتر میشود. افزایش ولتاژ القائی تا جایی ادامه می یابد كه به VT = Rf.If برسد در این مقدار نیرومحركه القایی ثابت می ماند. اگر مشخصه Rf.If را رسم كنیم خطی بدست می آید كه در نقطه ای مانند B منحنی بی باری را قطع می كند به خط Rf.If خط القاء گفته میشود نقطه تقاطع این خط با منحنی نقطه كار مولد شنت می باشد.
مقاومت بحرانی و دور بحرانی: در صورتیكه مقاومت مدار تحریك آنقدر زیاد شود كه خط القاء بر منحنی بی باری مماس شود مولد حالت ناپایدار خواهد داشت و نیرومحركه نمی تواند مقدار معینی داشته باشد در این حالت می گویند مقاومت مدار تحریك بحرانی است. اگر مدار تحریك مقاومت بیش از این داشته باشد دیگر مولد تحریك نخواهد شد در صورتیكه سرعت مولد آنقدر كم باشد كه مشخصه بی باری بر خط القاء مماس شود نیز مولد به حالت ناپایدار خواهد رسید این دور نیز به دور بحرانی معروف است.
عوامل زیر سبب عدم تحریك یا عدم راه اندازی مولد شنت می شود
1- پس ماند مغناطیسی ناچیز یا صفر باشد
2- جهت جریان تحریك طوری باشد كه فوران ناشی از فوران پسماند را خنثی كند
3- مقاومت مدار تحریك از حد معینی بیشتر باشد
4- جهت گردش آرمیچر برعكس باشد كه سبب عكس شدن جریان تحریك می شود
5- دور محور از حد معین كمتر باشد
مشخصه مغناطیسی یا بی باری مولد شنت: همانطور كه در مورد مولد تحریك مستقل گفته شد مشخصه بی باری تغییرات نیرومحركه القاء شده آرمیچر نسبت به تغییرات جریان تحریك در شرایط بدون بار و دور ثابت است. مشخصه بی باری مولد شنت با مولد تحریك مستقل تفاوتی ندارد و بصورت زیر می باشد.

مشخصه بارداری یا خارجی مولد شنت: این مشخصه تغییرات ولتاژ ترمینال به ازاء تغییرات جریان بار را در شرایط دور ثابت و ثابت RF = نشان میدهد.در مولد شنت سه عامل باعث افت ولتاژ خروجی خواهد شد:
1- افت ولتاژ اهمی آرمیچر
2- افت ولتاژ ناشی از عكس العمل
3- افت ولتاژ خروجی بدلیل كاهش جریان تحریك بعلت كاهش ولتاژ خروجی ناشی از دو عامل بالا
نكته مهم دیگر در این مولد با كاهش مقاومت بار جریان IL (بار) تا مقدار معینی Icr كه معمولاٌ 2 تا 5/2 برابر جریان نامی است افزایش می یابد و سپس رو به كاهش می رود. توجیه این مسئله (یعنی كاهش جریان بار با توجه به كم شدن مقاومت بار) به این صورت است كه در نقطه برگشت منحنی اثر كاهش ولتاژ خروجی آنقدر زیاد است كه نمی تواند جریان خروجی بار زیاد شود. شكل زیر مشخصه خارجی مولد شنت را در مقایسه با مولد تحریك مستقل را نشان میدهد.

كاربرد مولد شنت: از این مولدها بعلت اینكه تنظیم ولتاژ بهتری دارند در شارژ باتری ها و تامین برق روشنایی و تغذیه سیم پیچ مولدهای نیروگاهی استفاده میشود.
مولد تحریك سری
در این ژنراتور آرمیچر با سیم پیچ تحریك به صورت سری قرار می گیرد. از آنجا كه جریان بار از سیم پیچ آرمیچر و سیم پیچ تحریك عبور كند باید سیم پیچ تحریك دارای سطح مقطع زیاد و تعداد دور كم باشد. مدار الكتریكی مولد سری و روابط آن بصورت زیر است.

IS : جریان مدار تحریك سری                                         
RS : مقاومت سیم پیچ تحریك سری

مشخصه بی باری مولد سری:          (VT = f(IL)   n = const)
برای بدست آوردن مشخصه خارجی مولد سری دور مولد را به دور نامی می رسانیم، اول حداكثر مقاومت بار را در مدار قرار میدهیم در این حالت با عبور جریان كم از آرمیچر و تحریك، فوران اگر مخالف پسماند نباشد نیرومحركه القایی زیاد میشود كه در نتیجه ولتاژ خروجی افزایش می یابد با كاهش مقاومت بار جریان تحریك كه برابر با جریان بار و آرمیچر است زیاد شده و قطبها را اشباع می كند و در نتیجه فوران ثابت می ماند و چون دور هم ثابت است نیرومحركه ثابت می ماند اما ولتاژ خروجی به دلایل زیر كاهش می یابد:
1- افت ولتاژ در هادی های آرمیچر
2- افت ولتاژ در سیم پیچی تحریك
3- افت ولتاژ بر اثر عكس العمل مغناطیسی آرمیچر
كاربرد مولد سری: مورد استفاده مولد سری خیلی كم است چون ولتاژ دو سر آرمیچر بر اثر تغییر جریان بار به طور قابل ملاحظه ای تغییر می كند. در عین حال از این مولد بعنوان جبران كننده افت ولتاژ خطوط جریان مستقیم استفاده میشود.

مولد مختلط یا كمپوند
این مولد دارای دو سیم تحریك سری و موازی با آرمیچر می باشد.
مولد كمپوند از نظر اتصالات سیم پیچ دارای دو نوع هستند:
1- مولد كمپوند با انشعاب بلند
2- مولد كمپوند با انشعاب كوتاه
مدار الكتریكی این دو نوع كمپوند در شكل زیر نشان داده شده است
روابط تحلیل مولد كمپوند بصورت زیر است                                    
مولدهای كمپوند از نظر جهت فوران سیم پیچ تحریك سری بصورت زیر تقسیم بندی می شود:
1- مولد كمپوند اضافی
2- مولد كمپوند نقصانی
- مولد كمپوند اضافی: فوران ناشی در این مولد فوران سیم پیچ تحریك شنت را تقویت می كند در این مولد سیم پیچ تحریك شنت نقش اصلی را بعهده دارد و سیم پیچ تحریك سری برای جبران افت ولتاژ اهمی و عكس العمل مغناطیسی آرمیچر به كار میرود.
- مولد كمپوند نقصانی: در این مولد فوران ناشی از سیم پیچ تحریك سری با فوران ناشی از سیم پیچ تحریك شنت مخالفت می كند.
مشخصه خارجی مولد كمپوند اضافی
برای مولد كمپوند اضافی در حالت بارداری ممكن است یكی از سه حالت زیر پیش آید:
1- با افزایش بار ولتاژ خروجی نیز زیاد شود این حالت را فوق كمپوند می گویند. در این حالت افزایش نیرومحركه ناشی از سیم پیچ سری بزرگتر از افت ولتاژ در اثر مقاومت و عكس العمل آرمیچر است.
2- با افزایش بار ولتاژ خروجی ثابت می ماند، در این حالت افت ولتاژ ناشی از مقاومت و عكس العمل با افزایش نیرومحركه ناشی از سیم پیچ سری جبران میشود. به این حالت كمپوند مسطح گفته میشود.
3- با افزایش بار، ولتاژ خروجی كاهش می یابد در این حالت افزایش نیرومحركه ناشی از سیم پیچ سری نمی تواند افت ولتاژها را جبران كند این حالت را زیر كمپوند می گویند. حتی در این حالت افت ولتاژ مولد كمتر از افت ولتاژ مولد شنت می باشد. شكل این مشخصه ها در زیر رسم شده است.
مشخصه بارداری مولد كمپوند نقصانی
در این مولد ولتاژ خروجی با افزایش بار به شدت كاهش می یابد بدلیل اینكه با افزایش بار جریان سیم پیچ تحریك سری زیادتر و در نتیجه فوران سیم پیچ سری بیشتر شده و میدان اصلی را تضعیف تر می كند پس ولتاژ خروجی به شدت كاهش می یابد. مدار الكتریكی این مولد و مشخصه بارداری آن در شكل زیر رسم شده است.
كاربرد مولد كمپوند
از مولد كمپوند اضافی در تحریك مولدهای نیروگاهی استفاده می شود. از مولدهای كمپوند تخت جای استفاده می شود كه نیاز به ولتاژ ثابتی باشد و فاصله بین مولد و مصرف كننده كم باشد. در صورتیكه به علت وجود فاصله بین مولد و مصرف كننده در سیمها افت ولتاژ بوجود آید از مولد كمپوند در حالت فوق استفاده می شود از مولد كمپوند نقصانی در جوشكاری استفاده می شود چون در ابتدا برای ایجاد قوس نیاز به ولتاژ بالا و بعد از برقراری قوس برای جلوگیری از افزایش جریان ولتاژ باید بشدت كاهش یابد.


ir-e.blogfa.com







نظرات() 


What do you do for a strained Achilles tendon?
شنبه 4 شهریور 1396 04:05 ب.ظ
Howdy! I know this is somewhat off-topic however I had to ask.

Does managing a well-established website such as yours require a lot
of work? I'm completely new to writing a blog but I do write in my journal
on a daily basis. I'd like to start a blog so I will
be able to share my own experience and thoughts online. Please let
me know if you have any kind of ideas or tips for brand
new aspiring bloggers. Thankyou!
upsetcloset2397.weebly.com
شنبه 14 مرداد 1396 07:41 ق.ظ
Very nice blog post. I certainly love this website.

Continue the good work!
BHW
جمعه 25 فروردین 1396 12:09 ب.ظ
Great post. I was checking continuously this blog and I'm impressed!
Very useful information specially the last part :) I care for such
information much. I was looking for this certain information for a long
time. Thank you and good luck.
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


درباره وبلاگ:



آرشیو:


آخرین پستها:


پیوندها:


پیوندهای روزانه:


نویسندگان:


آمار وبلاگ:







The Theme Being Used Is MihanBlog Created By ThemeBox