در این درس، ابتدا توضیحاتی در خصوص انواع ماشینهای AC و ساختمان و عملکرد آنها توضیحاتی ارائه شده و در ادامه، نحوه تشکیل کوپل الکترومغناطیسی که اساس حرکت در ماشینهای AC است مورد مطالعه قرار می‌گیرد. معادلات موج ضربانی داخل موتور بیان گردیده و نقش آن در ماشینهای سنکرون شرح داده می‌شود. بمنظور درک بهتر نحوه عملکرد موتور و ایجاد چرخش در آن، موقعیت فازورهای فضایی میدانهای درون موتور ترسیم گردیده و تاثیر روش سیم‌بندی آرمیچر و روتور بر فازورهای میدان و عکس العمل آرمیچر نشان داده می‌شود.

 

مهندسی برق گرایش قدرت بر مبنای طراحی و بهره‌گیری مناسب از ماشینهای الکتریکی بنا نهاده شده است. درک عملکرد ماشینهای الکتریکی و تحلیل آن نیازمند آشنایی کامل با مباحث الکترومغناطیس، مدارات الکتریکی و مباحث فیزیک نیوتن است. ماشینهای الکتریکی به دو دسته عمده ثابت و متحرک تقسیم‌بندی می‌گردند. مهمترین و پرکاربردترین ماشینهای ساخته شده در هر یک از این دو دسته عبارت از ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی می‌باشند. هر کدام از این ماشینها دارای انواع و تنوع ساخت مربوط به خود بوده که هریک در جای خود قابل مطالعه است. سرفصلها و مطالب مرتبط با ترانسفورماتورهای تکفاز و سه فاز و همچنین موتورها و ژنراتورهای DC در درس ماشینهای الکتریکی ۱ ارائه گردید.

در این درس یعنی ماشینهای الکتریکی ۲، اصول عملکرد، ساختمان و نحوه تحلیل معادلات الکتریکی و مغناطیسی دو دسته عمده ماشینهای AC یعنی ماشینهای سنکرون و ماشینهای آسنکرون (اندوکسیونی) مورد مطالعه و تدقیق قرار می‌گیرد. در هر بخش، به فراخور نیاز سعی شده از مثالهایی جهت روشن شدن مبحث استفاده گردد. ماشینهای الکتریکی ۲ مشتمل بر ۱۱ درس است که رئوس مطالب آن در ادامه آمده است.

در این درس، ابتدا توضیحاتی در خصوص انواع ماشینهای AC و ساختمان و عملکرد آنها توضیحاتی ارائه شده و در ادامه، نحوه تشکیل کوپل الکترومغناطیسی که اساس حرکت در ماشینهای AC است مورد مطالعه قرار می‌گیرد. معادلات موج ضربانی داخل موتور بیان گردیده و نقش آن در ماشینهای سنکرون شرح داده می‌شود. بمنظور درک بهتر نحوه عملکرد موتور و ایجاد چرخش در آن، موقعیت فازورهای فضایی میدانهای درون موتور ترسیم گردیده و تاثیر روش سیم‌بندی آرمیچر و روتور بر فازورهای میدان و عکس العمل آرمیچر نشان داده می‌شود.

ژنراتورهای سنکرون با توجه به مشخصات فنی که بر اساس آن طراحی می‌شوند، دارای محدودیتهای بهره‌برداری هستند که رعایت این محدودیتها در بهره‌برداری صحیح و ایمن از ژنراتور سنکرون بسیار با اهمیت می‌باشد. در بخشهایی از این درس، نحوه ترسیم دیاگرام کار ژنراتور که بیانگر ناحیه ای از نقاط کار ژنراتور بوده که در آنها ماشین سنکرون دچار مشکلات اضافه جریان و اضافه دما و یا پایداری نمی‌شود شرح داده شده و بر اساس آن، ظرفیت تولید توان اکتیو و راکتیو ژنراتور تعریف می‌گردد.
پس از اتمام مطالب مرتبط با ماشین سنکرون، نوع دیگری از ماشینها تحت عنوان ماشینهای آسنکرون که با کاربرد موتوری بسیار متداول هستند معرفی شده و همانند موتورهای سنکرون، نحوه عملکرد و ساختمان آنها بطور کامل مورد مطالعه و بررسی قرار می‌گیرد. در خصوص ماشینهای آسنکرون، معادلات حرکت و دینامیک این موتورها تدوین گردیده و روشهای مختلف بهره‌برداری و کنترل دور آنها مورد مداقه قرار می‌گیرد.

 

آموزش ماشینهای الکتریکی ۲ — کلیک کنید

 

فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در این مجموعه آموزشی، در ادامه آمده است:

• درس یکم: مقدمه ای بر ماشینهای AC
  • انواع ماشینهای AC
  • ساختمان ماشینهای AC
  • سیم پیچیهای ماشینهای AC
  • سیم پیچی میدان در ماشینهای آسنکرون
  • سیم پیچی میدان در ماشینهای سنکرون
  • انواع روتور ماشین آسنکرون
  • میدانهای مغناطیسی سیم پیچیهای ماشین
• درس دوم: موج ضربانی و کوپل الکترومغناطیسی در داخل ماشین
  • معادلات موج ضربانی
  • موج گردان نیروی محرکه مغناطیسی
  • میدان مغناطیسی برآیند آرمیچر
  • میدانهای مغناطیسی ناشی از سیم پیچی روتور
  • شرایط تولید کوپل الکترومغناطیسی در ماشینهای AC
• درس سوم: ماشینهای سنکرون
  • مکانیزم القاء ولتاژ
  • ضریب گام سیم پیچی
  • مشخصه بی باری ژنراتور
  • میدان عکس العمل آرمیچر
  • ارتباط فازور فضایی میدانهای مغناطیسی
• درس چهارم: موقعیت فضایی فازورهای میدان ماشین سنکرون
  • اثبات موقعیت فضایی فازور میدان عکس العمل آرمیچر با میدان تحریک
  • مدل ماندگار ژنراتور سنکرون قطب صاف
  • دیاگرام برداری ولتاژ- جریان ژنراتور سنکرون
  • متغیرهای کنترلی مستقل ژنراتور
  • معادلات توان اکتیو و راکتیو ژنراتور سنکرون
• درس پنجم: اصول و مکانیزم بهره‌برداری از ژنراتور سنکرون
  • اصول و مکانیزم بهره‌برداری توان اکتیو
  • منحنی توان- زاویه ژنراتور سنکرون
  • معادله حرکت ژنراتور
  • فرکانس نوسانات طبیعی ژنراتور
  • میرایی نوسانات طبیعی ژنراتور- پایدارساز سیستم قدرت (PSS)
  • حد پایداری استاتیک ژنراتور سنکرون
  • حاشیه امنیت ژنراتور
  • ضریب سنکرونیزاسیون
  • اصول و مکانیزم بهره‌برداری توان راکتیو
• درس ششم: دیاگرام کار و حالتهای کاری ژنراتور سنکرون
  • محدوده کار مجاز یا دیاگرام کار ژنراتور
  • حالتهای کاری ژنراتور سنکرون
  • منحنی های مشخصه ژنراتور سنکرون
  • مشخصه بارگیری محرک اولیه توربوژنراتور
  • مشخصه بارگیری معادل یک شبکه قدرت بزرگ
• درس هفتم: نمایش مداری ماشین سنکرون و دیاگرام ولتاژ-جریان ماشین سنکرون قطب برجسته
  • شرایط پارالل نمودن ژنراتور به شبکه قدرت
  • مدل و نمایش مداری ماشین سنکرون
  • ماشینهای سنکرون قطب برجسته
  • دیاگرام برداری ولتاژ جریان ماشین سنکرون قطب برجسته
  • معادلات توان در ماشین قطب برجسته
  • مولفه‌های توان در ماشین سنکرون قطب برجسته
  • موتورهای سنکرون رلوکتانسی
• درس هشتم: مدل حالت گذرای ماشین سنکرون و معرفی ماشین آسنکرون
  • نمایش سیم پیچی آرمیچر با استفاده از مدل دو محوری پارک
  • دوره های گذرای پس از اغتشاش
  • سیستم تحریک ماشینهای سنکرون
  • معرفی ماشینهای آسنکرون
  • ماشینهای آسنکرون به عنوان رگولاتور دامنه و فاز
• درس نهم: مدار معادل الکتریکی موتور اندوکسیونی
  • استخراج مدار معادل الکتریکی موتور اندوکسیونی در حالت ماندگار
  • فلوی توان در موتورهای اندوکسیونی
  • حالتهای کاری موتورهای اندوکسیونی
  • ساده سازی مدار معادل الکتریکی موتور اندوکسیونی
  • معادله کوپل در ماشین اندوکسیونی
• درس دهم: معادله حرکت و دینامیک موتور اندوکسیونی
  • نقطه تعادل کاری موتور در حالت ماندگار
  • شرط ران اندازی موتور اندوکسیونی
  • معادله ساده شده کوپل- لغزش
  • نواحی تعادل پایدار و ناپایدار موتور اندوکسیونی
  • ویژگیهای رفتاری موتورهای اندوکسیونی
  • عوامل موثر بر راندمان موتورهای اندوکسیونی
  • مکانیزم تاثیر مقاومت روتور بر راندمان و ویژگیهای رفتاری موتور اندوکسیونی
  • چگونگی ایجاد کوپل راه اندازی و راندمان کاری بزرگ در موتورهای قفس سنجابی
• درس یازدهم: کنترل دور موتورهای اندوکسیونی و دیاگرام دایره ای
  • روشهای کنترل دور
  • دیاگرام دایره‌ای در ماشین آسنکرون
  • رسم دیاگرام دایره‌ای
  • دیگر معادلات کوپل و لغزش