جستجو در تالارهای گفتگو

سلام... یکی از نقاط اتصال رشته مکانیک و برق قسمت ماشین هاست. اگر ماشین رو وسیله ای تعریف کنیم که انرژی مکانیکی را به الکتریکی و بالعکس تبدیل میکنه. موتور که الکتریکی به مکانیکی هست میشه برقی، ژنراتور که مکانیکی به الکتریکی هست میشه مکانیکی اکثرا ژنراتورهای مورد استفاده سنکرون هستن دلیلش هم این هست که خروجی این ژنراتور فرکانس ثابت داره و با فرکانس شبکه برابر هست و راحت به برق شبکه وصل میشه و میاد میرسه به سر منزل مقصود اما مکانیکی ها جدیدا به یک ژنراتور دیگه هم خیلی علاقه مند شدند: ژنراتور القایی، مزیتش هم این هست که چون خروجیش فرکانس متغیر داره در مواقعی که بار متغیر داریم خیلی مناسب هست. نمونه واضحش میشه توربین باد با این مقدمه میریم سراغ اصل مطلب...به کمک شما دوستان امیدوارم یک ژنراتور توربین بادی طراحی و در ابعاد کوچک ساخته بشه.نظر شما چیست؟ در مورد مراحل کار به مرور صحبت میکنیم.

ژنراتور جریان مستقیم (DC): از مولدهاي جريان مستقيم بيشتر به عنوان منبع انرژي براي تحريک مولدهاي نيروگاهي و ماشينهاي خودکار، هواپيماها، جوشکاري با قوس الکتريکي، قطارهاي راه آهن، اتوبوسهاي برقي، زير درياييها و غيره استفاده مي نمايند بدين ترتيب کاربرد مولدهاي جريان مستقيم زياد و متنوع است و لذا مولدهاي جريان مستقيم با توان ها و دورهاي مختلف ساخته مي شوند. طبقه بندي مولدهاي جريان مستقيم ماشين هاي DC واقعي داراي دو دسته سيم پيچ هستند: 1- سيم پيچ آرميچر 2- سيم پيچ تحريک (قطب ها) که با توجه به نحوه ارتباط الکتريکي سيم پيچ تحريک و سيم پيچ آرميچر به دو دسته کلي تقسيم بندي مي شوند. 1- مولدهاي تحريک مستقل 2- مولدهاي خود تحريک - در مولدهاي تحريک مستقل بين سيم پيچ آرميچر و سيم پيچ تحريک هيچ ارتباط الکتريکي وجود ندارد - در مولدهاي خود تحريک بين اين دو سيم پيچ ارتباط الکتريکي وجود دارد و انرژي سيم پيچ تحريک از انرژي توليدي خود مولد تامين مي شود نحوه اين ارتباط الکتريکي مولدهاي خود تحريک را به دو دسته تقسيم بندي مي کند. - مولدهاي تحريک شنت يا موازي - مولدهاي تحريک سري - مولدهاي تحريک مختلط يا کمپوند با توجه به اهميت مولدهاي DC به بررسي کامل اين مولدها و مشخصات آنها مي پردازيم مولد تحريک مستقل: همانطور که گفته شد در اين مولد بين سيم پيچ تحريک و آرميچر هيچ ارتباط الکتريکي وجود ندارد و مدار تحريک توسط يک منبع تغذيه جريان مستقيم خارجي تغذيه ميشود به اين منبع اکسايتر گفته ميشود. در مدار تحريک از يک مقاومت متغيير استفاده مي شود تا جريان تحريک را کنترل و فوران مغناطيسي قطبها را تغيير دهد. شکل زير مدار معادل الکتريکي يک مولد تحريک مستقل را نشان ميدهد. در اين مولد جريان بار، ولتاژ ترمينال و جريان تحريک از روابط زير بدست مي آيد. IL : جريان بار IA : جريان آرميچر VT:ولتاژ ترمينال EA : نيرومحرکه القاء شده آرميچر RA : مقاومت اهمي آرميچر ε : افت ولتاژ ناشي از عکس العمل VF : ولتاژ تحريک RF : مجموع مقاومت سيم پيچ تحريک و رئوستاي تنظيم IF : جريان تحريک - مشخصه بي باري يا مشخصه مغناطيسي مولد تحريک مستقل مشخصه بي باري يا مغناطيس مولد تغييرات نيرومحرکه القاء شده آرميچر (EA) را به ازاء تغييرات جريان تحريک (IF) در شرايط دور ثابت n = const و بدون بار IL = 0 نشان ميدهد اين مشخصه در شکل زير نشان داده شده است. در بررسي بيشتر اين مشخصه به نکات زير توجه بيشتري داريم 1- مشخصه مغناطيسي به سه قسمت تقسيم بندي مي شود قسمت اول منحني تقريباٌ خط مستقيم است زيرا به ازاء جريان تحريک کم، تمام نيرومحرکه مغناطيسي براي ايجاد فوران در فاصله هوايي که قابليت نفوذ مغناطيسي آن ثابت است به مصرف مي رسد اما در قسمت دوم اشباع ماشين شروع شده و مشخصه به شکل منحني در مي آيد و در قسمت سوم که هسته به اشباع مي رود مشخصه با محور افقي تقريباٌ موازي مي شود. نقطه کار: ماشين بايد در قسمت منحني يعني شروع حالت اشباع باشد زيرا اگر ولتاژ نامي ماشين روي قسمت خطي قرار گيرد به ازاء تغيير جزيي در جريان تحريک ولتاژ به شدت تغيير مي کند و کار ماشين ناپايدار است و چنانچه روي قسمت اشباع شده واقع شود امکان تنظيم ولتاژ ماشين محدود ميشود. 2- در صورتيکه اين مشخصه را براي سرعت ثابت ديگري بدست آوريم شکل کلي مشخصه تغيير نخواهد کرد در صورتيکه سرعت بالاتر انتخاب کنيم مشخصه در بالاتر و به ازاء سرعت پايين تر مشخصه در پايينتر تشکيل مي شود. نکته: اگر مشخصه را براي دور نامي داشته باشيم مي توان مشخصه را براي دورهاي ديگر نيز بدست آوريم. مشخصه خارجي يا بارداري مولد تحريک مستقل: اين مشخصه عبارت است از تغييرات ولتاژ خروجي به ازاء تغييرات جريان بار در شرايط جريان تحريک و سرعت ثابت VT = f.(IL) RF=const n=const اين مشخصه در حقيقت نشان ميدهد که با عبور جريان از آرميچر افت ولتاژ اهمي آرميچر IA.RA و افت ولتاژ ناشي از عکس العمل مغناطيسي چگونه باعث کاهش ولتاژ ترمينال مي شوند. مولد تحريک شنت: در اين مولد مدار تحريک با آرميچر به صورت موازي وصل مي شود. جريان تحريک تابع ولتاژ خروجي و مقاومت مدار تحريک است و قسمتي (حدود 2 تا 3 درصد) از جريان آرميچر را تشکيل ميدهد. براي اينکه با جريان تحريک کم بتوان آمپر دور زياد براي مولد تامين نمود بايد تعداد دور سيم پيچ تحريک زياد باشد و در نتيجه سطح مقطع آن بايد کاهش يابد. ولتاژ خروجي مولد توسط يک مقاومت متغيير که با سيم پيچ تحريک سري مي شود تنظيم مي گردد. مدار معادل الکتريکي مولد شنت بصورت زير است: روابط زير نيز براي جريان آرميچر، ولتاژ خروجي و جريان تحريک مولد شنت برقرار است راه اندازي مولد شنت و تعيين نقطه کار: شروع کار مولد شنت بر اثر وجود پسماند مغناطيسي قطبها مي باشد. يعني ژنراتور بوسيله محرک با دور نامي به گردش در مي آوريم به علت قطع خطوط قواي پس ماند توسط هاديهاي آرميچر، ولتاژي در آن القاء مي شود. اين ولتاژ به دو سر مدار تحريک اعمال مي گردد. جريان کمي از سيم پيچ قطبها عبور مي کند و درنتيجه فوران قطبها زياد شده (در صورتيکه فوران هم جهت پسماند باشد) و نيرومحرکه الکتريکي بيشتري در آرميچر القاء ميشود و ولتاژ دو سر مدار تحريک بالا مي رود و مجدداٌ جريان تحريک افزايش يافته و ولتاژ القائي بزرگتر ميشود. افزايش ولتاژ القائي تا جايي ادامه مي يابد که به VT = Rf.If برسد در اين مقدار نيرومحرکه القايي ثابت مي ماند. اگر مشخصه Rf.If را رسم کنيم خطي بدست مي آيد که در نقطه اي مانند B منحني بي باري را قطع مي کند به خط Rf.If خط القاء گفته ميشود نقطه تقاطع اين خط با منحني نقطه کار مولد شنت مي باشد. مقاومت بحراني و دور بحراني: در صورتيکه مقاومت مدار تحريک آنقدر زياد شود که خط القاء بر منحني بي باري مماس شود مولد حالت ناپايدار خواهد داشت و نيرومحرکه نمي تواند مقدار معيني داشته باشد در اين حالت مي گويند مقاومت مدار تحريک بحراني است. اگر مدار تحريک مقاومت بيش از اين داشته باشد ديگر مولد تحريک نخواهد شد در صورتيکه سرعت مولد آنقدر کم باشد که مشخصه بي باري بر خط القاء مماس شود نيز مولد به حالت ناپايدار خواهد رسيد اين دور نيز به دور بحراني معروف است. عوامل زير سبب عدم تحريک يا عدم راه اندازي مولد شنت مي شود 1- پس ماند مغناطيسي ناچيز يا صفر باشد 2- جهت جريان تحريک طوري باشد که فوران ناشي از فوران پسماند را خنثي کند 3- مقاومت مدار تحريک از حد معيني بيشتر باشد 4- جهت گردش آرميچر برعکس باشد که سبب عکس شدن جريان تحريک مي شود 5- دور محور از حد معين کمتر باشد مشخصه مغناطيسي يا بي باري مولد شنت: همانطور که در مورد مولد تحريک مستقل گفته شد مشخصه بي باري تغييرات نيرومحرکه القاء شده آرميچر نسبت به تغييرات جريان تحريک در شرايط بدون بار و دور ثابت است. مشخصه بي باري مولد شنت با مولد تحريک مستقل تفاوتي ندارد و بصورت زير مي باشد. مشخصه بارداري يا خارجي مولد شنت: اين مشخصه تغييرات ولتاژ ترمينال به ازاء تغييرات جريان بار را در شرايط دور ثابت و ثابت RF = نشان ميدهد.در مولد شنت سه عامل باعث افت ولتاژ خروجي خواهد شد: 1- افت ولتاژ اهمي آرميچر 2- افت ولتاژ ناشي از عکس العمل 3- افت ولتاژ خروجي بدليل کاهش جريان تحريک بعلت کاهش ولتاژ خروجي ناشي از دو عامل بالا نکته مهم ديگر در اين مولد با کاهش مقاومت بار جريان IL (بار) تا مقدار معيني Icr که معمولاٌ 2 تا 5/2 برابر جريان نامي است افزايش مي يابد و سپس رو به کاهش مي رود. توجيه اين مسئله (يعني کاهش جريان بار با توجه به کم شدن مقاومت بار) به اين صورت است که در نقطه برگشت منحني اثر کاهش ولتاژ خروجي آنقدر زياد است که نمي تواند جريان خروجي بار زياد شود. شکل زير مشخصه خارجي مولد شنت را در مقايسه با مولد تحريک مستقل را نشان ميدهد. کاربرد مولد شنت: از اين مولدها بعلت اينکه تنظيم ولتاژ بهتري دارند در شارژ باتري ها و تامين برق روشنايي و تغذيه سيم پيچ مولدهاي نيروگاهي استفاده ميشود. مولد تحريک سري در اين ژنراتور آرميچر با سيم پيچ تحريک به صورت سري قرار مي گيرد. از آنجا که جريان بار از سيم پيچ آرميچر و سيم پيچ تحريک عبور کند بايد سيم پيچ تحريک داراي سطح مقطع زياد و تعداد دور کم باشد. مدار الکتريکي مولد سري و روابط آن بصورت زير است. IS : جريان مدار تحريک سري RS : مقاومت سيم پيچ تحريک سري مشخصه بي باري مولد سري: (VT = f(IL) n = const) براي بدست آوردن مشخصه خارجي مولد سري دور مولد را به دور نامي مي رسانيم، اول حداکثر مقاومت بار را در مدار قرار ميدهيم در اين حالت با عبور جريان کم از آرميچر و تحريک، فوران اگر مخالف پسماند نباشد نيرومحرکه القايي زياد ميشود که در نتيجه ولتاژ خروجي افزايش مي يابد با کاهش مقاومت بار جريان تحريک که برابر با جريان بار و آرميچر است زياد شده و قطبها را اشباع مي کند و در نتيجه فوران ثابت مي ماند و چون دور هم ثابت است نيرومحرکه ثابت مي ماند اما ولتاژ خروجي به دلايل زير کاهش مي يابد: 1- افت ولتاژ در هادي هاي آرميچر 2- افت ولتاژ در سيم پيچي تحريک 3- افت ولتاژ بر اثر عکس العمل مغناطيسي آرميچر کاربرد مولد سري: مورد استفاده مولد سري خيلي کم است چون ولتاژ دو سر آرميچر بر اثر تغيير جريان بار به طور قابل ملاحظه اي تغيير مي کند. در عين حال از اين مولد بعنوان جبران کننده افت ولتاژ خطوط جريان مستقيم استفاده ميشود. مولد مختلط يا کمپوند: اين مولد داراي دو سيم تحريک سري و موازي با آرميچر مي باشد. مولد کمپوند از نظر اتصالات سيم پيچ داراي دو نوع هستند: 1- مولد کمپوند با انشعاب بلند 2- مولد کمپوند با انشعاب کوتاه مدار الکتريکي اين دو نوع کمپوند در شکل زير نشان داده شده است روابط تحليل مولد کمپوند بصورت زير است مولدهاي کمپوند از نظر جهت فوران سيم پيچ تحريک سري بصورت زير تقسيم بندي مي شود: 1- مولد کمپوند اضافي 2- مولد کمپوند نقصاني - مولد کمپوند اضافي: فوران ناشي در اين مولد فوران سيم پيچ تحريک شنت را تقويت مي کند در اين مولد سيم پيچ تحريک شنت نقش اصلي را بعهده دارد و سيم پيچ تحريک سري براي جبران افت ولتاژ اهمي و عکس العمل مغناطيسي آرميچر به کار ميرود. - مولد کمپوند نقصاني: در اين مولد فوران ناشي از سيم پيچ تحريک سري با فوران ناشي از سيم پيچ تحريک شنت مخالفت مي کند. مشخصه خارجي مولد کمپوند اضافي براي مولد کمپوند اضافي در حالت بارداري ممکن است يکي از سه حالت زير پيش آيد: 1- با افزايش بار ولتاژ خروجي نيز زياد شود اين حالت را فوق کمپوند مي گويند. در اين حالت افزايش نيرومحرکه ناشي از سيم پيچ سري بزرگتر از افت ولتاژ در اثر مقاومت و عکس العمل آرميچر است. 2- با افزايش بار ولتاژ خروجي ثابت مي ماند، در اين حالت افت ولتاژ ناشي از مقاومت و عکس العمل با افزايش نيرومحرکه ناشي از سيم پيچ سري جبران ميشود. به اين حالت کمپوند مسطح گفته ميشود. 3- با افزايش بار، ولتاژ خروجي کاهش مي يابد در اين حالت افزايش نيرومحرکه ناشي از سيم پيچ سري نمي تواند افت ولتاژها را جبران کند اين حالت را زير کمپوند مي گويند. حتي در اين حالت افت ولتاژ مولد کمتر از افت ولتاژ مولد شنت مي باشد. شکل اين مشخصه ها در زير رسم شده است. مشخصه بارداري مولد کمپوند نقصاني در اين مولد ولتاژ خروجي با افزايش بار به شدت کاهش مي يابد بدليل اينکه با افزايش بار جريان سيم پيچ تحريک سري زيادتر و در نتيجه فوران سيم پيچ سري بيشتر شده و ميدان اصلي را تضعيف تر مي کند پس ولتاژ خروجي به شدت کاهش مي يابد. مدار الکتريکي اين مولد و مشخصه بارداري آن در شکل زير رسم شده است. کاربرد مولد کمپوند: از مولد کمپوند اضافي در تحريک مولدهاي نيروگاهي استفاده مي شود. از مولدهاي کمپوند تخت جاي استفاده مي شود که نياز به ولتاژ ثابتي باشد و فاصله بين مولد و مصرف کننده کم باشد. در صورتيکه به علت وجود فاصله بين مولد و مصرف کننده در سيمها افت ولتاژ بوجود آيد از مولد کمپوند در حالت فوق استفاده مي شود از مولد کمپوند نقصاني در جوشکاري استفاده مي شود چون در ابتدا براي ايجاد قوس نياز به ولتاژ بالا و بعد از برقراري قوس براي جلوگيري از افزايش جريان ولتاژ بايد بشدت کاهش يابد. توضیحات بیشتر در مورد کمپوند 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 كوتاهمدار الكتریكی این دو نوع كمپوند در شكل زیر نشان داده شده استروابط تحلیل مولد كمپوند بصورت زیر استمولدهای 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 اضافیبرای 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 نقصانیدر 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 كمپونداز 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.