X
تبلیغات
مهندسی مکانیک - گزارش کار آزمایشگاه مبانی برق-دانشگاه شهرکرد
 
مهندسی مکانیک
 
 
آخرین اطلاعات فنی و مهندسی در زمینه مکانیک و طراحی و ساخت
 
 

توزیع برق و تغذیه خانگی

بر خلاف جریان DC ، جریان AC را می‌توان توسط یک ترانسفورماتور به سطوح مختلف ولتاژی انتقال داد. هر چه میزان ولتاژ افزایش یابد، انتقال توان هم موثرتر صورت خواهد گرفت. افزایش میزان قابلیت انتقال توان به علت قانون اهم است، تلفات انرژی الکتریکی وابسته به عبور جریان از یک هادی است. تلفات توان به علت جریان توسط رابطه P = Ri2t محاسبه می‌شود، بنابراین اگر جریان دو برابر شود، تلفات چهار برابر خواهد شد با استفاده از ترانسفورماتور ، ولتاژ را می‌توانیم به یک ولتاژ بالا افزایش دهیم تا بتوانیم توان را در طول فواصل بلند در سطح جریان پایین انتقال داده و در نتیجه تلفات کاهش یابد. سپس می‌توانیم ولتاژ را دوباره به سطحی که برای تغذیه خانگی بی خطر باشد، کاهش دهیم.

تولید الکتریکی سه فاز بسیار عمومی است و استفاده‌ای موثرتر از ژنراتورهای تجاری را برای ما ممکن می‌سازد. انرژی الکتریکی توسط چرخش یک سیم پیچ داخل یک میدان مغناطیسی در ژنراتورهای بزرگ و با هزینه بالا ایجاد می‌شود. اما به هر حال جای دادن سه سیم پیچ جدا روی یک محور (بجای یک سیم پیچ) ، هم نسبتا آسان و هم مقرون به صرفه است. این سیم پیچها روی محور ژنراتورها نصب شده‌اند اما از نظر فیزیکی جدا هستند و دارای یک اختلاف زاویه 120 درجه‌ای نسبت به هم هستند. سه شکل موج جریان تولید می‌شود که دارای اختلاف فاز 120 درجه‌ای نسبت به هم ، اما اندازه‌های یکسان هستند.

توزیع الکتریسیته سه فاز بطور وسیعی در ساختمانهای صنعتی و توزیع الکتریسیته تک فاز در محیطهای خانگی بکار می‌رود. نوعا یک ترانسفورماتور سه فاز ممکن است مسیرهای مختلفی را با یک فاز متفاوت برای بخشهای مختلف هر مسیر تغذیه کند. سیستمهای سه فاز به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در محل بار متعادل باشند، اگر باری بطور صحیح متعادل شده باشد، جریانی از نقطه خنثی عبور نخواهد کرد. این بدین مفهوم است که می‌توان جریان را تنها با سه کابل بجای شش کابل که در غیر این صورت مورد نیاز است، انتقال داد. گفتنی است که برق سه فاز در واقع نوعی از سیستم چند فازه است. در بسیاری از موارد تنها یک برق تک فاز برای تغذیه روشنایی خیابانها یا مصرف کننده‌های خانگی مورد نیاز است. وقتی که یک سیستم توان الکتریکی سه فاز داریم، یک کابل چهارمی که خنثی است را در توزیع خیابانی قرار می‌دهیم تا برای هر خانه یک مدار کامل را فراهم کنیم، «یعنی هر خانه می‌تواند از یکی از کابلهای فاز و کابل خنثی برای مصرف استفاده کند». خانه‌های مختلف در خیابان از فازهای مختلف استفاده می‌کنند یا وقتی که مصرف کننده‌های زیادی به سیستم متصلند، آنها را به صورت مساوی در طول برق سه فاز پخش می‌کنند تا بار روی سیستم متعادل شود. بنابراین کابل تغذیه هر خانه معمولا تنها شامل یک هادی فاز و نول و احتمالا با یک پوشش آهنی زمین شده ، است.

برای اطمینان یک سیم سومی هم اغلب بین هر یک از وسایل الکتریکی در خانه و صفحه سوییچ الکتریکی اصلی یا جعبه فیوز وصل می‌شود. این سیم سوم در انگلستان و اکثر کشورهای انگلیسی زبان سیم earth و در آمریکا سیم ground خوانده می‌شود. در صفحه سوییچ اصلی سیم earth را به سیم نول و نیز به یک تیرک متصل به زمین یا هر نقطه earth در دسترس (برای آمریکاییها نقطه ground) نظیر لوله آب ، متصل می‌کنند.

در صورت وقوع خطا ، سیم زمین می‌تواند جریان کافی را برای راه اندازی یک فیوز و جدا کردن مدار دارای خطا ، از خود عبور دهد. همچنین اتصال زمین به این مفهوم است که ساختمان مجاور دارای ولتاژی برابر ولتاژ نقطه خنثی است. شایعترین نوع خطای الکتریکی (شوک) در صورتی رخ می‌دهد که شیئی (معمولاً یک نفر) بطور تصادفی بین یک هادی فاز و زمین مداری تشکیل دهد. در این صورت یک جریان خطا از فاز به زمین ایجاد می‌شود که به جریان پس ماند معروف است. یک مدار شکن جریان پس ماند طراحی شده است تا چنین مشکلی را شناسایی کند و مدار را قبل از اینکه شوک الکتریکی منجر به مرگ شود قطع کند.
 

آزمايش شماره (1)

- مدار کليد تک پل با لامپ هاي سري و موازي -

شرح و توضيح آزمايش:

همانطور که در شکل زير ديده مي شود,در اين مدار ساده در يک شاخه دو لامپ سري و در شاخه ديگر دو لامپ موازي قرار داده ايم که هر شــاخه با يک کليد , قطع يا وصل مي شود .

مي بينيم که در حالت موازي روشنايي لامپ ها بيشتراست . علت اين امر اين است که در حالت سري ولتاژ ورودي (220 ولت) بين دو لامپ تقسيم مي شود , در حالي که در حالت موازی ولتاژ دو سر هرکدام از لامپ ها 220 ولت است . به عبارت ديگر در صورتي كه هر دو لامپ به صورت موازي درمدار وصل شوند چون مقاومت كل كاهش مي يابد . جريان عبوري از هر لامپ دو برابر مدار قبلي شده ونور لامپها افزايش مي يابد , در ضمن در حالت موازی در صورتي كه يكي از لامپ ها بسوزد لامپ ديگر خاموش نخواهد شد چون مدار آن همواره وصل است .

  

آزمايش شماره (2)

- مدار كليد يک پل , پريز و کنتور تكفاز -

شرح و توضيح آزمايش:

نکاتي که مي توان در اين آزمايش به آن ها اشاره کرد عبارتنداز :

سيم فاز حتماً بايد از فيوز عبور کند . وظيفه فيوز قطع جزيان برق در مواقع اتصالي است .

به يک ســر لامپ و پريز سيم فاز وصل شــده و به سر ديگر سيم نول وصل مي شود .

کليد بايد حتماً بر سر راه سيم فاز قرار گيرد نه سيم نول ؛ زيرادر غير اين صورت به هنگام باز بودن کليد نيز , درون لامپ برق وجود داشته و خطر برق گرفتگي وجود دارد .

از کنتور تکفاز براي اندازه گيري انرژي مصرف شده در مدار برحسب کيلووات ساعت استفاده مي شود . اين کنتور داراي يک ورودي و خروجي فاز و يک ورودي و خروجي نول است که طبق شکل زير در مدار قرار مي گيرند .

 

آزمايش شماره (3)

- مدارلامپ فلورسنت -

مفاهیم پایه لامپ پرتوی کاتدی

این وسیله از نظر ظاهر و ساختمان شبیه لامپی است که برای بررسی اثر میدانهای الکتریکی و آهنربایی پرتوهای کاتدی به کار می‌رود. تفاوت اساسی در این است که قبلا کاتد سرد بود و به علت بمباران با یونها ، الکترون گسیل می‌کرد. حالا چشم الکترون تفنگ الکترونی است که در قسمت باریک لامپ قرار دارد.

 

طرز کار لامپ پرتوی کاتدی

باریکه الکترونی خارج شونده از تفنگ الکترونی ، در مسیرش به طرف پرده ، از بین دو جفت صفحه‌های فلزی موازی می‌گذرند. اگر به جفت صفحه‌های اول ، ولتاژی اعمال شود، میدان یکنواختی ایجاد می‌شود و الکترونهایی را که از آن می‌گذرند به طرف صفحه‌ای مثبت منحرف می‌کند و لکه روشن روی پرده در امتداد افقی به طرف چپ یا راست منحرف خواهد شد. به همین ترتیب ، اگر ولتاژی به جفت صفحات دوم اعمال شود تا باریکه به طرف صفحه مثبت منحرف می‌گردد و لکه روشن روی پرده در امتداد قائم به طرف بالا یا پایین تغییر مکان می‌دهند.

سپس از روی جا بجایی لکه روشن روی پرده می‌توان در مورد ولتاژ اعمال شده بر صفحات منحرف کننده ، نظر داد. در اینجا چیز مهم و حائز اهمیت این است که به علت جرم اینرسی ناچیز الکترونها ، به هر تغییر ولتاژ روی صفحات خیلی سریع واکنش نشان می‌دهد. بنابراین لامپ پرتوی کاتدی را می‌توان برای ردیابی فرآیندهایی که در آنها تغییرات بسیار سریع ولتاژ و جریان روی می‌دهند بکار برد. مسائلی از این نوع در مهندسی رادیو که در آنجا جریانها و ولتاژها چندین میلیون بار در ثانیه تغییر می‌کنند بسیار حائز اهمیت است.

کاربردهای لامپ پرتوی کاتدی

 

تلویزیون یکی از وسایلی است که مجهز به لامپ پرتوی کاتدی است. می‌توان گفت که لامپ پرتوی کاتدی مهمترین قسمت دستگاههای تلویزیونی است. در دستگاههای تلویزیونی ، لامپهایی که بجای کنترل الکتریکی ، باریکه الکترونی را بطور مغناطیسی کنترل می‌کنند، نیز بطور عمده‌ای بکار می‌روند.

 

 

 

لامپ هاي كم مصرف

لامپ های هالوژن يكي ديگر از انواع لامپ هاي تابشي هستند كه با افزايش ناچيزي در طول عمر لامپ؛ قابل مقايسه با لامپ هاي تابشي استاندارد مي باشد. عليرغم رنگ نور مناسب لامپ هاي هالوژن؛ بخاطر گرماي توليدي زياد آن استفاده كنندگان به مصرف انواع مدل هاي جديد لامپ هاي فلورسنت كم مصرف تشويق شده اند،

لامپ هاي HID مزاياي بيشتري نسبت به لامپ های فلورسنت كم مصرف همچون كنترل نوري بهتر؛ خروجي بيشتر وحساسيت كمتري براي استارت زدن و ايجاد حرارت كمتر دارند با اين وجود؛ زمان بيشتري طول مي كشد تا آنها براي روشن شدن، گرم و آماده شوند و زمان طولاني تري براي روشن شدن مجدد بعد از خاموش شدن لازم دارند وداراي معايبي چون انديس ارائه رنگ كمتر و سوسوزدن در فركانس 120هرتزنيز مي باشند.

لامپ هاي فلور سنت كم مصرف براي عمل کرد در رنج حرارتي خاصي طراحي شده اند. حرارت در زير اين رنج سبب توليد خروجي كمتري  مي شود. اغلب اين لامپ ها براي استفاده در داخل ساختمان مي باشند، اما هيچ مدلي براي استفاده محيط بيرون وجود ندارد. رنج حرارتي لامپ هاي فلورسنت كم مصرف بر روي بسته بندي آنها حك شده است. لامپ هاي فلورسنت كم مصرف براي نصب خارجي بايد در تجهيزات برقي بسته قرار گيرد.

لامپ هاي فلورسنت همچنين شامل يك مقدار ميكروسكوپي جيوه هستند لذا براي جلوگيري از تماس با جيوه در موقع خرد شدن لامپ بايد از يك محافظ استفاده شود.

استفاده از لامپ هاي فلورسنت كم مصرف در خانه بر كيفيت توان به طور محسوس اثر نمي گذارد، اما استفاده از آنها در تعداد زياد مي تواند اثر گذار باشد. به همين علت سازندگان به دنبال توليداتي با مجموع تحريف هارمونيكي (THD) پايين تر( زير 30% )و ضريب قدرت بيشتر از 9/0 هستند.

كارخانه هاي لامپ هاي فلور سنت كم مصرف اغلب اظهار مي كنند كه محصولات آنها داراي ضريب قدزت بالاي 9/0 است .

 

شرح و توضيح آزمايش:

در بين لامپ هاي تخليه از گاز در حال حاضر لامپ هاي فلورسنت بيشتر از همه مورد استفاده قرار مي گيرند . اين لامپ زنندگي کمتر و عمر بيشتري نسبت به لامپ هاي معمولي داشته و مصرف آن نيز کمتر است .

طرز کار اين لامپ ها بر اساس تخليه گاز است . در يک لوله شيشه اي که از داخل به وسيله مواد فلورسنت پوشانده شده است ، پس از تخليه هوا مقداري جيوه و گاز آرگون با فشار کم قرار مي دهند . در دو سر لوله الکترودها قرار دارند . هرگاه در دوسر لامپ جريان الکتريکي برقرار شود ، الکترونها با سرعت زياد در فضاي تخليه شده حرکت کرده و در برخورد با بخار جيوه توليد امواج الکترومغناطيس مي کنند . اين امواج ازنظر توليد نور مرئي بسيار ضعيف بوده و تشعشعات آنها بيشتر به صورت ماوراي بنفش است ، ولي در برخورد با مواد فلورسنت لامپ توليد امواج مرئي مي کنند .

آزمايش شماره (4)

- مدار کليد دوپل -

شرح و توضيح آزمايش:

از اين مدار در برق کشي خانه ها خيلي زياد استفاده مي شود . هر گاه فقط يکي از کليدها بسته باشند , اين مدار تبديل به مدار آزمايش اول مي شود و هرگاه هر دو کليد بسته باشند , عملاً مداريست با دو لامپ موازي که ولتاژ دو سر هرکدام از آنها 220 ولت است .

 

آزمايش شماره (5)

- به کار بردن ولتمتر و فرکانس متر در مدار تكفاز -

شرح و توضيح آزمايش:

تنها نکته اي که در اين آزمايش وجود دارداين است که ولتمتر و فرکانس متر بايد به صورت موازي در مدار قرار داده مي شوند. پس از زدن كليد تك پل چون جريان عبوري از ولتمتر و فركانسمتر به خاطر مقاومت بالاي آنها کم مي باشد به همين خاطر بيشتر جريان عبوري از لامپ عبور كرده و اختلاف پتانسيل دو سر آن با اختلاف پتانسيل دو سر ولتمتر برابر مي شود .

در اين آزمايش ولتاژ برابر با 230 V و فرکانسي برابر 50Hz اندازه گيري شد .

 

آزمايش شماره (6)

- استفاده از کليد تبديل -

شرح و توضيح آزمايش:

اين مدار يکي از مدار هاي جالب و پرکاربرد است که از آن براي قطع و وصل برق يک مصرف کننده از دو نقطه استفاده مي شود . بارز ترين مورد کاربرد آن در سالنها و راه پله ها است که مي توان با قرار دادن اين مدار , از يک طرف سالن وارد شده و لامپ را روشن کرد و از سمت ديگر , خارج شده ولامپ را خاموش کرد .

يکی ديگر ازموارد استفاده آن در اتاق خواب است که می توان با يک کليد تبديل , لامپ 6 ولتی را خاموش کرده و لامپ 220 ولتی را روشن کردو يا بالعکس .

 

تو ضیحاتی در مورد تــوان

توان الکتریکی در یک مقاومت چگونه است ؟

توان در مقاومت همواره بصورت مصرفی است . به این معنی که مقاومت در یک مدار همیشه توان را مصرف می کند . این توان بصورت حرارت خود را نشان می دهد که مقدار آن تابع مستقیم مجذور جریان عبوری از ان است .

 

منحنی تغییرات توان در مقاومت در جریان AC چگونه است ؟

در جریان AC که شکل موج بصورت سینوسی است ولتاپ و جریان همفا ز می باشند در نتیجه حاصل ضرب ایندو همواره دارای یک علامت است ( توان همیشه در مقاومت مثبت می باشد ) به شکل 1 توجه کنید .

  

در یک سلف خالص توان چگونه است ؟

در جریان dc سلف فقط در حین قطع و صل جریان از خود عکس العمل نشان می دهد اما ÷س از جاری شدن جریان همانند یک مقاومت سیمی عمل می کند . اما در جریان ac سلف مطابق قانون لنز در برابر تغییرات جریان یک نیروی ضد محرکه ایجاد می کند که خود را بصورت عکسالعملی در برابر تغییر جریان نشان می دهد . بنابراین در سلف جریان و ولتاپ همفاز نبوده بلکه جریان 90 درجه نسبت به ولتاژ ÷س فاز است . این موضوع در توان یک سلف خود را بصورت توانهای مثبت و منفی نشان می دهد . ( شکل 2 ) بعبارت دیگر سلف در یک سیکل از جریان یا ولتاژ دارای دو سیکل بوده که در این دو سیکل هنگام توان مثبت از شبکه بار می شود و در توان منفی به شبکه انرژی پس می دهد .

 

با این اوصاف سلف در مدار توان مصرفی ندارد این موضوع را چگونه توضیح می دهید ؟

در حالت تئوری محض این قضیه کاملا درست است و وفقط در زمان اتصال مدار سلف از شبکه جریان می کشد . اما در عمل اتفاقی که روی می دهد اتلاف انرپی در مسیر عبور جریان به سلف است . به این معنی که سلف بخشی از توانی را که می خواهد به شبکه پس بدهد بصورت حرارت در مسیر عبور آن هدر می دهد  

 

چرا از سلف در مدارات استفاده می شود ؟

هیچگاه در برق تفکیک الکتریسیته از مغناطیس امکان پذیر نیست . هر جا الکتریسته وجود دارد ردی از مغناطسی هم وجود دارد . همچنین در تمامی وسایلی که در آنها از سیم پیچ استفاده می شود ( مانند الکتروموتورها مولدها و ترانسها ) اثر سلفی مدار وجود دارد . نمی توان کار دستگاههای ذکر شده را بدون تصور خاصیت سلفی ممکن دانست . پس سلف و خاصیت آن را نمی توان از بین برد .

توان اکتیو و راکتیو به چه معنا است ؟

توانی که از شبکه کشیده می شود توان راکتیو نام دارد . این توان در مقاومت بیشترین مقدار خود را دارد . توانی که در یک مدار سلفی خالص بین سلف و شبکه تبادل می شود توان راکتیو است . این توان برای انجام کار سلف ضروری است اما با زگشت آن به شبکه بار ان را زیاد می کند .

منظور از توان راکتیو چیست ؟

در مصرف کننده هایی که بین ولتاپ و جریان آنها اختلاف فاز وجود دارد توان دارای دو مقدار مثبت و ومنفی است . به این معنی که مصرف کننده گاهی از شبکه توان می کشد و گاهی به آن توان می دهد . این موضوع سبب ایجاد توان راکتیو می شود . ار آنجایی که در این مصرف کننده ها امکان صفر کردن اختلاف فاز ممکن نیست نتیجه این می شود که توان راکتیو را نیم توان از بین برد .

 

آیا توان راکتیو لازم است ؟

آری زیرا ماهیت کار این وسایل داشتن توان راکتیو است . مثلا در یک الکتروموتور نمی توان بدون توان راکتیو نیروی الکتروموتوری ایجاد نمود .

 

توان راکتیو برای شبکه مفید است یا مضر ؟

این توان سبب اضافه شدن جریان شبکه و در نتیجه افزایش تلفات توان در مسیر سیم کشی بصورت حرارت می شود .

 

انواع توان راکتیو کدامند ؟

در الکتریسته دو عنصر خازن و سلف توان راکتیو ایجاد می کنند پس در نتیجه توان راکتیو دارای دو نوع سلف و خازنی است .

 

آیا می توان مقدار توان راکتیو یک شبکه را کاهش داد بدون اینکه مصرف کننده دوچار اخلال شود ؟

آری برای این منظور کافی است توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده را از راهی غیر از شبکه تامین نمود . به این منظور با توجه به ماهیت سلف و خازن که عکس هم عمل میکنند کافی است برای کاهش توان راکتیو خازنی از توان راکتیو سلفی استفاده کرد و برعکس . از انجائیکه بیشتر مصرف کننده های یک شبکه از نوع سلفی می باشند می توان با استفاده از بانک خازنی به این مهم دست پیدا کرد .

مقدمه در مورد موتور های الکتریکی

یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

 

آزمايش شماره (7)

- مدار موتور کولر به کمک کليد تبديل -

کولر آبی

از آنجایی کولرهای آبی در پشت بام نصب می‌شوند، باید از نظر استحکام در محلی گذاشته شوند که در سقف ایجاد لرزش و صدا ننمایند. مثلا آنها را نباید روی ستونها یا نزدیک دیوارها قرار داد. محل قرار گرفتن کانالهای کولر باید از قبل پیش بینی شده باشد، که در روی پشت بام ورودی کانال از طریق اطاقک سیمانی توسط برزنت به کولر متصل گردد. در قسمت زیر کولر معمولا یک قاب فلزی چهار پایه به ارتفاع حدود 30 سانتیمتر قرار داده می‌شود.

 

ساختمان موتور کولر آبی

این نوع موتورها از نوع قفسی (قفس سنجابی) با راه انداز خازنی یا مقاومتی دو دور می‌باشند، که در قدرتهای مختلف 0.25 ، 0.5 و 0.75 اسب بخار و بالاتر نسبت به حجم هوادهی کولر انتخاب می‌شوند. این نوع موتورها به دلیل نداشتن کلکتور (روتور سیم پیچی شده) با صدای بسیار کم ‌، حجم ، قیمت کمتر و عمر طولانی‌تر مورد استفاده قرار می‌گیرند. موتور کولر دارای دو دور حدود 1000 و 1500 دور در دقیقه است، که به نام دور کند و دور تند معروف است. ساختمان این موتورها بر اساس سه مشخصه سیم پیچ که راه انداز دورکند و دورتند هستند، ساخته می‌شوند.


در روی بدنه موتور کولر قسمت الکتریکی کلید گریز از مرکز وجود دارد که سرهای خروجی سیم پیچ‌ها و کابل ورودی برق به آن متصل می‌شود. روی قسمت کائوچویی این کلید لغات (COM) مشترک (HI) تند (LO) کند دیده می‌شود. جریانی که موتور در دورهای تند و کند می‌کشد، حدود یک اسب بخار و (4.2 آمپر) است. برای کولرهای با حجم هوا دهی زیاد از موتورهای سه فاز با یک دور (1500 دور در دقیقه) استفاده می‌شود. ساختمان کولر آبی از بخشهای مختلفی تشکیل شده‌اند که آنها را بررسی می‌کنیم.

استاتور (قسمت ساکن موتور)

استاتور از سه قسمت اصلی تشکیل شده است.

بدنه (طوقه)

این قسمت استاتور از ورقهای فولادی ساخته شده و توسط دستگاه درز جوش به صورت استوانه‌ای کامل در آمده است. قبل از جوش بدنه سوراخ‌هایی توسط پرس جهت تهویه روی آن تعبیه می‌گردد. قبل از اینکه هسته و سیم‌بندی در آن قرار گیرد، روی آن آزمایشهایی انجام می‌گیرد. بدنه ابتدا فسفاته ، سپس لعابکاری و سرانجام رنگ می‌شود. موقعی که استاتور روی پایه‌اش قرار می‌گیرد، حتما قسمت بیرون منفذ آن باید به سمت بالا باشد تا در مقابل ریزش آب و غیره محافظت گردد.

هسته

هسته الکتروموتور از ورق‌های دینامو (فولاد سیلیس‌دار) که روی آن شیارهای مخصوص و متفاوت تعبیه گردیده ، تشکیل شده است. قطر داخلی هسته 8.9 سانتیمتر و طول یا ضخامت محوری هسته برای موتورهای 3/1 اسب بخار ، 4.3 سانتیمتر و برای موتورهای 2/1 و 4/3 اسب بخار 5.4 سانتیمتر است.

رتور

رتور نیز از ورق‌های دینامو (فولاد سیلیس‌دار) تشکیل شده است. در روی ورقها شیارهایی تعبیه شده است که آلومینیم مذاب درآن تزریق می‌شود. آلومینیم مذاب پره‌های خنک‌کننده دو سر رینگ را که میله‌های روتور را اتصال کوتاه می‌کند، نگه می‌دارد. جهت سبک شدن روتور و تهویه بهتر آن در روی هسته در قسمت مرکزی سوراخهایی تعبیه می‌شود.

درپوش و بوش‌ها

درپوش‌های انتهایی ، قسمتی از موتور را تشکیل می‌دهند، که در مرکز آنها بوش‌های نگهدارنده محور رتور تعبیه شده است. جنس بوش‌ها از استیل و قسمت داخلی آنها از برنز می‌باشد تا در مقابل بارهای سنگین و سبک از استحکام کافی برخوردار باشند. روی بوشها منفذی تعبیه گردیده که در داخل آن نمد مخصوص آغشته به روغن قرار می‌گیرد.

کلید گریز از مرکز (صفحه اتصالات)

این کلید روی درپوش عقب الکتروموتور قرار دارد و چهارسر توسط فیش‌ها از زیر به آن اتصال دارد. در قسمت رویی یا بیرونی کلید ، یک سیم مخصوص دور زیاد که به فیشی با علامت HI که مخفف ‌HIGH ، سیم دور کم به فیشی که به علامت LO که مخفف LOW و سیم برق مشترک به فیش با علامت COM که مخفف (COMON) است، متصل می‌شوند.

توربین (بادبزن)

قسمت اصلی کولر که هوای داخل اطاقک را به داخل کانال می‌دمد، توربین یا بادبزن نامیده می‌شود. توربین از طریق یک فلکه (پولی) بزرگ با یک تسمه به فلکه موتور متصل می‌گردد. توربین از تعدادی پره که با شکل و زاویه خاصی حول یک استوانه قرار دارند، تشکیل شده است.

پولی یا فلکه

پولی از آلومینیم خشک تهیه شده و انتقال قدرت از الکتروموتور به فن یا پروانه از طریق آنها انجام می‌گیرد. پولی کوچک روی محور موتور و پولی بزرگ روی محور پروانه نصب می‌شود. طرز قرار گرفتن آنها طوری است که هر دو آنها دقیقا روی یک صفحه فرضی قرار می‌گیرند. در غیر این صورت باعث خوردگی تسمه می‌شوند. روی مرکز هریک از پولی‌ها یک پیچ مغزی قرار دارد که باید توسط آچار آلن روی سطح صاف محورها تنظیم و سپس محکم شود. در غیر اینصورت پس ازمدتی به صورت هرزگرد حرکت می‌کنند.

یاتاقان

یاتاقان یا بستر قسمتی است که یک سر محور فن در داخل آنها قرار می‌گیرد. ساختمان یاتاقان طوری است که نیروی وزن ناشی ا زمحور و فن و اصطکاک را به بدنه منتقل می‌سازد، و چون باید حداقل اصطکاک و ساییدگی را داشته باشد، لازم است ماهانه یک بار روغن‌کاری شوند. بهترین یاتاقانها نوع گرافیتی و بلبرینگی هستند.

واترپمپ (پمپ آب)

واتر پمپ یا پمپ آب کولر مانند همه پمپها از دو قسمت الکتریکی (موتور) و یک قسمت مکانیکی (پمپ) تشکیل می‌شود.

قسمت الکتریکی

· استاتور : قسمت استاتور از دو بوبین یا بالشتک تشکیل شده است،· که روی هسته در داخل شیارها قرار گرفته‌· اند.

· روتور : هسته روتور ،· واترپمپ را از ورق‌· های آهن سیلیس‌· دار تهیه و شیارهایی به منظور قرار گرفتن میله یا هادی‌· ها روی روتور ،· روی آن ایجاد می‌· کنند. این شیارها به منظور افزایش گشتاور واتر پمپ انتخاب می شوند. در داخل آنها مواد مذاب تزریق می‌· کنند. بطوری که یک قفسه آلومینیومی تشکیل می‌· شود.

· درپوش ها :درپوش‌· ها محل قرار گرفتن یاتاقانها و نگهداری دو سر محور موتور می‌· باشند،· و در نگهداری روتور نقش مهمی ایفا می‌· کنند.

قسمت مکانیکی

· واتر پمپ(پمپ آب) : قسمتی از مجموعه موتور کولر که به شکل پره‌· های منظم در قسمت انتهایی (پایینی) محور قرار دارد،· واتر پمپ نامیده می‌· شود،· و عمل پمپاژ آب را به بدنه کولر انجام می‌· دهد. قسمتهای مختلف پمپ عبارتند از :

o پایه اصلی پمپ که در داخل آب قرار می‌o گیرد.

o پروانه چهار یا سه پره که نقش توربین را داشته و آب را پمپاژ می‌o کند.

o کفی یا پایه پمپ که در زیر پایه نصب می‌o گردد و نقش آب‌o بندی پمپ را دارد.

o چپقی پایه پمپ ،o محل قرار گرفتن شیلنگ ،o که آب را به سه راهی منتقل می‌o کند.

o کلاهک پمپ ،o قسمت فوقانی الکتروپمپ ،o که به صورت چتری بالای الکتروپمپ قرار می‌o گیرد تا از ورود آب به داخل آن جلوگیری کند.

بدنه کولر (اطاقک هوا)

اطاقک هوا از یک مکعب تشکیل شده است که دارای کف سقف و یک بدنه ثابت می‌باشد. سه دیوار دیگری که پوشال‌ها در آن جای داده می‌شوند. معمولا متحرک هستند، و می‌توان آنها را از اطاقک جدا ساخت. در مواقع تعویض پوشال‌ها و یا سرویس کولر این کار ضروری است. قسمت دیوار ثابت از طریق یک دریچه لبه‌دار با یک قطعه برزنت به کانال اصلی متصل می‌گردد. بدین ترتیب از انتقال ضربه و لرزش کولر به کانال جلوگیری می‌شود.

شناور (فلوتر)

شناور وسیله‌ای است که برای تنظیم مقدار و ارتفاع آب داخل مخزن کولر یا هر مخزن دیگری بکار می‌رود، و از سرریز شدن آب جلوگیری می‌کند. این دستگاه که قابل تنظیم نیز هست، از یک شیر فشاری که توسط یک بازو به یک کره پلاستیکی توخالی متصل است تشکیل می‌شود.

جعبه اتصال الکتریکی

جعبه اتصال که از مواد عایق ساخته شده است، به بدنه ثابت کولر در داخل آن متصل می‌باشد. طوری که روی آن سرپیچ‌های اتصال ، همراه با حروف و در بعضی موارد با نقشه اتصال دیده می‌شود. این جعبه دارای یک درپوش محافظ است.

شرح و توضيح آزمايش:

همانطور که در شکل زير نشان داده شده,موتورکولر يک موتور دو سرعته با دو سيم پيچ مجزا است که روي ترمينال موتور سه کنتاکت به شرح زير وجود دارد :

کنتاکت مشترک بين دو سيم پيچ .

کنتاکت مربوط به سيم پيچ قطب کم (سرعت زياد) .

کنتاکت مربوط به سيم پيچ قطب زياد (سرعت کم) .

به کمک يک کليد تبديل مي توان موتور را در يکي از حالات تند يا کند قرار داد .

با استفاده ازآمپرمتر ميتوان مقدارجريان عبورکرده از مدار را اندازه گرفت . توجه شود که آمپرمتر بر خلاف ولتمتر بايد به طور سري در مدار قرار گيرد . مي بينيم که در حالت تند موتور جريان بيشتري مي کشد و بنابراين توان بيشتري مصرف مي کند .

آزمايش شماره (8)

- اندازه گيري ضريب توان و اصلاح آن به كمك خازن -

 

خازن

خازن وسیله الکتریکی است کخ در مدارهای الکتریکی اثر خازنی ایجاد می کند . اثر خازنی حاصیتی است که سبب می شود مقداری انرژی الکتریکی در یک میدان الکترواستاتیک ذخیره شود و بعد از مدتی آزاد گردد . به تعبیر دیگر ، خازنها المانهایی هستند که می توانند مقداری الکتریسیته را بصورت یک میدان الکترواستاتیک در خود ذخیره کنند . همانگونه که یک مخزن آب برای ذخیره کردن مقداری آب مورد استفاده قرار می گیرد . خازنها به اشکال گوناگون ساخته می شوند که متداول تریم آنها خازنهای مسطح هستند . این نوع خازنها از دو صفحه ی هادی که بین آنها عایق یا دی الکتریک قرار دارد ، تشکیل می شوند . صفحات هادی نسبتا بزرگ اند و در فاصله ای بسیار نزدیک به هم قرار می گیرند . دی الکتریک انواع مختلفی دارد و با ضریب مخصوصی که نسبت به هوا سنجیده می شود ، معرفی می گردد . این ضریب را ضریب دی الکتریک می گویند .

شرح و توضيح آزمايش:

در اين آزمايش که مدار آن در شکل زير نشان داده شده است،بايد به نحوه قرار گرفتن کسينوسِ في متر در مدار دقت کرد.مقادير جريان و ضريب توان اندازه گيري شده در دو حالتِ (با خازن)و(بدون خازن)به قرار زير هستند :

با خازن

بدون خازن

Cos φ

Cos φ

0.95

0.5

0.52

1.9

کند

0.62

1.5

0.5

3.6

تند

 

خازن استفاده شده در اين مدار ، خازني به ظرفيت 25μF ± 10 % است . مي بينيم که در صورت وجود خازن , جريان کل کم مي شود.علت اين امر اين است که در توان ثابت چون وجود خازن باعث افزایش Cos φ مي شود طبق رابطه P = V I Cos Φ ، جريان کم مي شود .

آزمايش شماره (9)

- اندازه گيري توان به كمك واتمتر تكفاز -

شرح و توضيح آزمايش:

به کمک مدار زير مي توان توان مصرفي مدار را اندازه گيري کرد . به نحوه قرار گرفتن مبدل واتمتر در مدار دقت نماييد . در اين مدار که دو لامپ 100 W در آن به صورت موازي قرار گرفته اند , مي بينيم که واتمتر عددي نزديک به 200 W را نشان مي دهد که برابر توان مصرفي کل دو لامپ است .

 

آزمايش شماره (10)

- راه اندازي موتور سه فاز به صورت دستي -

اصول تبدیل ستاره مثلث

این تبدیل به منظور بوجود آوردن معادل هایی برای شبکه هایی با سه ترمینال بوجود آمده است

برای بدست آوردن شبکه معادل می بایست مقاومت بین هر دو ترمینال برای هر دو شبکه یکسان باشد

اتصال ستاره

برای کاهش دادن تعداد اتصالات الکتریکی به یک ژنراتور انتهای هر یک سیم پیچ ها را به یک نقطه مشترک که نقطه خنثی یا نقطه شروع نامیده می شود، متصل می کنند. انتهای دیگر اتصال خودش را دارد. در این صورت برای یک موتور سه فاز، چهار اتصال به ژنراتور خواهیم داشت: یک اتصال خنثی و سه فاز.

مزیت این روش این است که سیم خنثی را می توانیم نازک تر از سیم های فاز بسازیم و بنابراین هم در وزن و هم در هزینه صرفه جویی خواهیم کرد. در برخی از سیستم ها، سیم خنثی حذف می شود و جریان های بازگشتی از طریق زمین عبور می کنند.

اتصال مثلت

وقتی که به یک ژنراتور سه سیم وصل شود که هر سیم به دو سر مقابل دو سیم پیچ مجاور وصل شده باشد، یک اتصال مثلث ایجاد کرده ایم.

شرح و توضيح آزمايش:

در اين آزمايش موتور سه فاز را به صورت ستاره راه اندازي مي كنيم . با مشاهده موتور سه فاز مي بينيم كه اين موتور داراي ســه كلاف بوده كه هر كدام شامل دو سر مي باشد (u , v , w) به عنوان سرهای ورودي و (x , y , z) به عنوان سرهای خروجي در نظر گرفته مي شوند .

براي بستن موتور به صورت ستاره بايد سه خروجي با يكديگر اتصال كوتاه شوند . براي محافظت از مدار همان طور كه در طرح مدار نشان داده شده است از دو وسيله استفاده مي شود كه عبارتند از :

فيوز سه فاز كه براي محافظت مدار در برابر اتصال كوتاه به كار مي رود .

تيغه هاي بيمتال كه براي محافظت موتور در برابر جريان زياد به كار مي رود .

روش كار تيغه هاي بيمتال به صورت ترموالكتريكي است يعني اينكه با استفاده از ضرايب انبساط حرارت مختلف دو ماده و نيز گرمايي كه در اثر عبور جريان در آنها به وجود مي آيد , در صورت عبور بيش از حد جريان مدار قطع مي شود . به طور كلي هر موتور سه فاز بايد با سه فيوز و سه تيغه بيمتال محافظت شود .

توجه شود كه موتور به صورت دو فاز راه اندازي نشود چون در اثر كوچك شدن گشتاور دور موتور كم شده و به خاطر اينكه سرعت نسبي ميدان روتور و ميدان استاتور بيشتر مي شود لذا ولتاژ بيشتري در سيم پيچهاي استاتور القا شده و جريان بيشتري كشيده مي شود كه اين امر منجر به سوختن موتور مي شود . پس از انجام آزمايش و به خاطر سپردن جهت گردش محور موتور حال جاي دو فاز را عوض كرده و آزمايش را تكرار مي كنيم متوجه مي شويم كه جهت چرخش محور موتور عوض مي شود . علت اين پديده به صورت زير توجيه پذير است :

همانطور كه مي دانيم با عوض شدن جاي دو فاز،از آنجاييكه كلافهاي موتور هم از لحاظ الكتريكي و هم از لحاظ قرار گرفتن روي دايره استاتور با يكديگر 120 0 اختلاف فاز دارند ، لذا جهت برآيند ميدانهاي دوار استاتور نيز عكس شده و جهت نيرو و در نتيجه گشتاور نيز عكس مي شود و موتور در خلاف جهت حالت قبل به گردش در مي آيد .

قابل توجه است که اگر به جاي کليد گردان سه فاز , کليد چپگرد- راستگرد استفاده کنيم ، مي توانيم موتور را با تغيير وضعيت کليد به صورت چپگرد يا راستگرد راه اندازي کنيم .

 

آزمايش شماره (11)

- راه اندازي موتور سه فاز به صورت ستاره مثلث دستي -

شرح و توضيح آزمايش:

همانطور که در شکل زير ديده مي شود در اين آزمايش به جاي کليد گردان سه فاز از کليد ستاره ـ مثلث گردان سه فاز استفاده مي شود که بايد به نحوه بستن آن در مدار دقت کرد .

در آزمايش قبل نحوه بستن موتور به صورت ستاره تشريح شد.حال مي خواهيم نحوه بستن موتور سه فاز به صورت مثلث را تشريح كنيم .

در مدار ما كليد Υ / Δ به طور داخلي كار اتصال به صورت مثلث را انجام مي دهد .

حال مي خواهيم به مقايسه بين ولتاژها ، جريانها ، توانهاي حالتهاي مثلث و ستاره بپردازيم . براي اين امر داريم :

اختلاف بين ولتاژ خط دو سر هر كلاف 380 0 با اختلاف فاز 120 0 مي باشد .

در اين آزمايش از دو موتور سه فاز به صورت سري استفاده شده است.علت,اين است که در حالت مثلث به سيم پيچ هاي موتور سه فاز , ولتاژ 380 V وصل مي شود و موتور هاي موجود در آزمايشگاه تحمل اين ولتاژ را ندارند . با قرار دادن دو موتور به صورت سري ولتاژ دو سر هرموتور به نصف تقليل مي يابد .

آزمايش شماره (12)

- راه اندازي موتور سه فاز به صورت اتوماتيك

شرح و توضيح آزمايش:

1) در اين آزمايش موتور را به صورت ستاره راه اندازي مي كنيم .

2) كنتاكتور وسيله اي براي كنترل فرامين مدارهاي سه فاز مي باشد (مانند كليد در مدارهاي تك فاز) وشامل تيغه هايي به صورت باز و بسته مي باشد كه پس از عبور جريان و عمل كنتاكتور حالت تيغه هاي آن عكس مي شود .

با توجه به روابط قسمت قبل نتيجه گرفتيم كه در حالت مثلث موتور 3 برابر حالت ستاره جريان مي كشد . از آنجايي كه در هنگام راه اندازي موتور تا 8 برابر حالت عادي جريان مي كشد ، لذا اگر موتور را با حالت مثلث راه اندازي كنيم موتور حدود 24 برابر حالتي كه موتور با آرايش ستاره كار مي كند جريان مي كشد كه اين امر مي تواند به موتور آسيب برساند . لذا در حين راه اندازي ، موتور را به صورت ستاره راه اندازي مي كنيم و از آنجائي كه توان حالت مثلث ، سه برابر حالت ستاره مي باشد پس از راه اندازي موتور به صورت ستاره ، وضعيت آنرا به مثلث تبديل مي كنيم تا بتوانيم از مدار توان بيشتري بگيريم .

 |+| نوشته شده در  پنجشنبه 1386/07/05ساعت 6:18 بعد از ظهر  توسط احمد گوهری  | 
 
  بالا  





Powered by WebGozar