فصل سوم ژنراتورهاي جريان مستقيم

Transcript

1 فصل سوم ژنراتورهاي جريان مستقيم هدفهاي رفتاري پس از پايان اين فصل از فراگير انتظار ميرود که: ژنراتورهاي جريان مستقيم را تعريف كند و آنها را طبقهبندي نمايد. مشخصات اصلي ژنراتورهاي جريان مستقيم را تعريف كند و آنها را از يكديگر تميز دهد. توان راندمان و تلفات ژنراتورهاي جريان مستقيم را تعريف كند و روابط حاكم بر آنها را توضيح دهد. تقسيمبندي تلفات انرژي در ژنراتورهاي جريان مستقيم را توضيح دهد. نمودار پخش توان در ژنراتورهاي جريان مستقيم را رسم كند و آن را تجزيه و تحليل نمايد. ژنراتور تحريك مستقل را تعريف كند و ساختمان داخلي آن را از روي شكل توضيح دهد. مدار الكتريكي معادل ژنراتور تحريك مستقل را رسم كند و آن را تجزيه و تحليل نمايد. منحني مشخصههاي ژنراتور تحريك مستقل را از هم تميز دهد. كاربرد ژنراتور تحريك مستقل را توضيح دهد. ژنراتور تحريك شنت را تعريف كند و ساختمان داخلي آن را از روي شكل توضيح دهد. مدار الكتريكي معادل ژنراتور تحريك شنت را رسم كند و آن را تجزيه و تحليل نمايد. منحني مشخصههاي ژنراتور تحريك شنت را از هم تميز دهد. كاربرد ژنراتور تحريك شنت را توضيح دهد. ژنراتور تحريك سري را تعريف كند و ساختمان داخلي آن را از روي شكل توضيح دهد. مدار الكتريكي معادل ژنراتور تحريك سري را رسم كند و آن را تجزيه و تحليل نمايد. منحني مشخصههاي ژنراتور تحريك سري را از هم تميز دهد. كاربرد ژنراتور تحريك سري را توضيح دهد. ژنراتور كمپوند را تعريف كند و ساختمان داخلي آن را از روي شكل توضيح دهد. مدار الكتريكي معادل ژنراتور كمپوند را رسم كند و آن را تجزيه و تحليل نمايد. منحني مشخصههاي ژنراتور كمپوند را از هم تميز دهد. 8

2 كاربرد ژنراتور كمپوند را توضيح دهد. ضرورت كنترل ولتاژ در ژنراتورهاي جريان مستقيم را توضيح دهد. عوامل موثر در مقدار ولتاژ ژنراتورهاي جريان مستقيم را توضيح دهد. روشهاي تنظيم ولتاژ در ژنراتورهاي جريان مستقيم را توضيح دهد. به پرسشهاي اين فصل پاسخ دهد. تمرينهاي اين فصل را حل نمايد. مقدمه در سالهاي اخير فناوري الكترونيك قدرت آنچنان پيشرفت كرده است كه در حوزههايي كه در گذشته در انحصار ژنراتورهاي جريان مستقيم بود اكنون از مدارهاي الكترونيكي استفاده ميشود. البته اين به آن مفهوم نيست كه امروزه ديگر ژنراتورهاي جريان مستقيم توليد نميشوند بلكه تنوع و انعطاف و سادگي نسبي سيستمهاي تحريك آنها تداوم حضورشان در حوزه وسيعي از كاربردها را تضمين كرده است. بعضي از كاربردهاي ژنراتورهاي جريان مستقيم در جوشكاري با كيفيت باال در اسكلتهاي فلزي و دينامومتر براي اندازهگيري گشتاور و تاكومتر براي اندازهگيري سرعت و در مدارات كنترل با سيستمهاي حلقه بسته و آبكاري الكتريكي و نظاير آن غيرقابل جايگزين است. وقتي آبكاري در تجهيزات گران قيمت قطعات هواپيما و غيره الزم باشد ولتاژ DC ثابت بدون وقفه بهوسيله چند ژنراتور جريان مستقيم كه به طور موازي با هم كار ميكنند تامين ميشود. در شكل ) 3( يك ژنراتور جريان مستقيم نشان داده شده است. 9 ژنراتورهاي جريان مستقيم ماشينهايي هستند كه سيستم الكتريكي آنها جريان مستقيم است و انرژي مكانيكي را به انرژي الكتريكي تبديل ميكنند. بديهي است در فرآيند اين تبديل بخشي از انرژي به گرما تبديل خواهد شد كه از آن به عنوان»تلفات«نام برده ميشود )شكل 3(. شكل 3 از مزاياي برجسته ژنراتورهاي جريان مستقيم اين است كه داراي مشخصههاي كاري هستند كه به سادگي قابل كنترل ميباشند. ويژگي ژنراتورهاي جريان مستقيم اين است كه با تركيبهاي متنوع در ارتباط مدار تحريك با مدار آرميچر ميتوان به ژنراتورهاي تحريك مستقل تحريك موازي تحريك سري و تحريك تركيبي دست يافت كه هر يك از آنها مشخصههاي ولت آمپر منحصر به خود را دارند. Direct Current Generators.

3 شكل 3 ژنراتور جريان مستقيم 3 پخش توان و تلفات در ژنراتورهاي جريان مستقيم طرح ساختماني ژنراتور جريان مستقيم در شكل )3 3( نشان داده شده است. قسمت ساكن يا استاتور قطبهاي برجسته دارد. درصورتيكه سيمپيچي قطبها توسط جريان تحريك شوند فوران ناشي از آن در فاصله هوايي توزيع خواهد شد. رتور يا قسمت متحرك كه سيمپيچي آرميچر در شيارهاي آن سيمبندي شده است درون ميدان مغناطيسي قطبهاي استاتور قرار داده شده است. با گرداندن رتور در سيمپيچي آرميچر نيروي محركه E القا ميشود و ماشين جريان مستقيم حالت القايي ولتاژ و ژنراتوري به خود گرفته و در پايانههاي R L به پايانههاي V ايجاد ميشود. در صورت اتصال بار L در سيمپيچي آرميچر و جريان جريان و R L جاري ميشود. در بار توان مكانيكي مورد نياز براي گرداندن محور رتور توسط موتور ديزلي يا بنزيني يا هر محرك ديگري تامين ميشود. در ژنراتورهايي كه توان الكتريكي مورد نياز تحريك P mec n R L L شكل 3 3 طرح ساختماني ژنراتور جريان مستقيم P توسط منبع خارجي تامين ميشود مجموع توان P in P به عنوان توان ورودي مكانيكي و توان تحريك محسوب ميشود. در صورتيكه توان الكتريكي مورد P توسط خود ژنراتور تامين شود توان نياز تحريك P in محسوب خواهد مكانيكي آنها به عنوان توان ورودي شد. با گردش رتور اصطكاك ميان قسمتهاي ساكن و متحرك ايجاد خواهد شد. بخشي از اين اصطكاك در ياتاقانها است كه ناشي از سايش ميان قسمت متحرك با قسمت ساكن و بخش ديگر آن در اثر اصطكاك بين قسمتهاي متحرك فن ماشين با هوا به وجود ميآيد. P in كه در اثر اصطكاك مقداري از توان ورودي Mechanical Power. Power low. 3

4 و گويند» مكانيكي»تلفات را ميشود تبديل گرما به توان از P mis مكانيكي تلفات ميدهند. نشان P mis با نشان 3( )4 شكل در فرآيند اين ميكاهد. P in ورودي است. شده داده از و دارد الكتريكي شكل P conv شده تبديل توان است. محاسبه قابل نيز 3( ) رابطه P = E )3-) conv (P +P ) رابطه: اين در ]w[ شده تبديل توان P conv Pin P in P mis ]V[ آرميچر القايي محركه نيروي E ][ آرميچر جريان ميباشد. و آرميچر سيمپيچيهاي در جريان شدن جاري با توان از مقداري ميشوند. گرم سيمپيچيها اين تحريك تبديل گرما به سيمپيچيها در كه P conv شده تبديل ميدهند. نشان P cu با و گويند» 4 مسي»تلفات را ميشود ميباشد آرميچر سيمپيچي در كه مسي تلفات از بخشي بخش ميدهند. نشان P با و گويند آرميچرتلفات را را آن و بوده تحريك سيمپيچي در مسي تلفات ديگر تلفات. 5 ميدهند نشان P با و گويند تحريكتلفات و ميكاهد P conv شده تبديل توان از P( +P ( مسي گويند خروجيتوان را باقيمانده توان شدن كم از بعد 3( )6 شكل در فرآيند اين ميدهند. نشان P out با و» 6 توان پخش»نمودار شكل اين به است. شده داده نشان گويند. مستقيم جريان ژنراتورهاي در 3 4 شكل اثر در و رتور و استاتور هسته در فوران شدن جاري با P H هيسترزيس تلفات و P فوكو تلفات رتور گرداندن توان از مقداري ميآيد. بهوجود رتور و استاتور هسته در درون هيسترزيس و فوكو تلفات اثر در كه P in ورودي گويند» هسته»تلفات را ميشود تبديل گرما به هسته با همراه P core هسته تلفات ميدهند. نشان P core با و و ميكاهد P in ورودي توان از P mec مكانيكي تلفات» 3 شده تبديل»توان را باقيمانده توان شدن كم از بعد نشان P conv با و ميگويند الكترومغناطيسيتوان يا شده داده نشان 3( )5 شكل در فرآيند اين ميدهند. است. P in P mis P conv = P in (P mis +P core ) P conv P out P in 3 P mis 3 5 شكل P core به مكانيكي شكل از كه است تواني شده تبديل توان است. شده تبديل الكتريكي شكل P mis P core P cu = (P +P ) مستقيم جريان ژنراتورهاي در توان پخش نمودار 3 6 شكل Copper Losses.4 Converted Power.3 Core Losses. Miscellaneous Losses. منظور و محاسبه آنها مسي تلفات كمكي قطب و جبرانگر سيمپيچي وجود صورت در ميشود. منظور آرميچر تلفات در جاروبكها تلفات معموال 5. Power low Diagram.6 شد. خواهد

5 3( ) رابطه از و است الكتريكي P out خروجي توان است. محاسبه قابل نيز (P +P ) Pout = V L P 4 4 )3-) رابطه: اين در كه ]W[ خروجي توان P out ]V[ ژنراتور ترمينالهاي ولتاژ V ][ بار جريان با 4 kw مستقيمي جريان ژنراتور 3 مثال مكانيكي و 5 W هسته و 3 W مسي تلفات است: مطلوب است. مفروض W P conv شده تبديل توان الف P in ورودي توان ب حل: مينماييم: تبديل وات به را خروجي توان واحد P out = 4KW = 4 [W] داريم: P P= 3( )6 شکل P) P+ توان ) پخش نمودار به توجه با out 4KW 4 P conv =P out + (P +P ) P conv = 4 + ( 3) = 43[W] P in =P conv +P core +Pmis P in = = 5 [W] P=P +P +P مستقيم جريان ژنراتورهاي كل تلفات 3 مستقيم جريان ژنراتورهاي در تلفات جمع حاصل ميدهند. نشان ΔP با را آن و گويند كلتلفات را كل تلفات 3( )6 شكل توان پخش نمودار به توجه با با: است برابر كل تلفات = مكانيكي تلفات + هسته تلفات + مسي تلفات ميشود: نوشته 3( )3 رابطه بهصورت و 43 5 in P=P +P +P mis core cu )3-3) P=P P P out خروجي توان و P in ورودي توان بين تفاوت نشان 3( )4 رابطه با را آن و است ΔP كل تلفات ميدهند: P=P +P +P mis core cu P=P P )3-4) in out P=P +P +(P +»تلفات را P core هسته تلفات و P mis مكانيكي تلفات گويند. ثابت«است n آرميچر محور سرعت تابع مكانيكي تلفات زيرا E آرميچر القايي محركه نيروي تابع هسته تلفات و ميشود سعي مستقيم جريان ژنراتورهاي در ميباشد. ثابت آرميچر القايي محركه نيروي و سرعت كميتهاي هسته و مكانيكي تلفات صورت اين در شوند. داشته نگه خواهند ثابت مقداري نيز هستند كميت دو اين تابع كه داشت. تلفات و P آرميچر تلفات شامل مسي تلفات آرميچر تلفات زيرا گويند. متغيرتلفات را P تحريك تحريك تلفات و آرميچر جريان مجذور با متناسب مقادير ميباشد. تحريك جريان مجذور با متناسب به ژنراتور نوع به توجه با تحريك و آرميچر جريانهاي مصرف جريان و دارد بستگي L مصرفكننده جريان تلفات لذا ميكند تغيير كننده مصرف تغيير با كننده ميكند. تغيير مسي توسط مستقيم جريان ژنراتور يك 3 مثال اگر ميشود. گردانده HP قدرت به ديزلي موتور 3

6 تلفات مكانيكي 5 W و تلفات هسته 65 W و تلفات مسي 65 W باشد مطلوب است: الف تلفات كل ب توان خروجي حل: از رابطه )3 3( تلفات كل بهدست ميآيد: P=P +P +(P +P ) mis core [ W] P = + + = P W واحد توان ورودي بر حسب اسب بخار HP است آن Pin = 746 = 746 HP را به وات تبديل ميكنيم: [ W] P=P P توان خروجي از رابطه )4 3( بهدست ميآيد: P=P out in P out Pout = Pin P P = = 64[ W] P 3 3 بازده ژنراتورهاي جريان مستقيم P in در ژنراتورهاي جريان مستقيم توان ورودي P out الكتريكي ميباشد. مكانيكي است و توان خروجي نسبت توان خروجي به توان ورودي را»بازده» يا راندمان گويند و آن را با نشان η ميدهند و از رابطه )5 3( بهدست ميآيد: بازده را بر حسب درصد بيان ميكنند و از رابطه )6 3( محاسبه ميشود: P η )3-6) P out % = in P بازده بدون واحد است زيرا نسبت دو توان خروجي و ورودي است. هر چه بازده به % نزديك شود تلفات ژنراتور كمتر خواهد شد. مثال 3 3 يك ژنراتور جريان مستقيم 4 kw V با بازده %8 مفروض است. مطلوب است: P in الف توان ورودي L ب جريان بار حل: از رابطه )5 3( توان ورودي بهدست ميآيد: P η= P out in Pout P in = η 8 8 بازده %8 است يعني كه برابر /8 است. 4kw P in= = 5 [ kw] / 8 P =V جريان بار از رابطه ) 3( بهدست ميآيد: / 8 P =V out P out L = V L P 4 4 [W] 33 Pout η= P in P )3-5) Efficiency.

7 34 توان خروجي بر حسب kw است آن را به W تبديل ميكنيم: = 4 = 4 [W] P out KW 4 L = = [] E =( ) پرسش 3 پرسشهاي كامل كردني فرآيند تبديل انرژي مكانيكي به الكتريكي توسط... صورت ميگيرد. تواني كه در اثر... و... در هسته به گرما تبديل ميشود را... گويند. 3 تلفات مكانيكي تابع... است. 4 از مزاياي ژنراتورهاي جريان مستقيم اين است كه داراي مشخصههاي كاري هستند كه به... قابل... است. پرسشهاي صحيح غلط در ماشينهاي الكتريكي فرآيند تبديل انرژي برگشتپذير است. صحيح غلط حاصل جمع تلفات در ژنراتورهاي جريان مستقيم را تلفات كل گويند. گويند. صحيح غلط 3 تلفات آرميچر و تلفات تحريك را تلفات ثابت صحيح غلط 4 از ژنراتور جريان مستقيم در جوشكاري و اندازهگيري گشتاور استفاده ميشود. صحيح غلط پرسشهاي تشريحي ژنراتور الكتريكي را تعريف كنيد. نمودار پخش توان در ژنراتورهاي جريان مستقيم را رسم نماييد و كميتهاي الكتريكي را بر روي آن مشخص كنيد. 3 تلفات مكانيكي را تعريف كنيد. 4 مفهوم توان تبديل شده در ژنراتورهاي جريان مستقيم را بيان كنيد. 5 تلفات تحريك را تعريف كنيد. 6 تلفات ثابت در ژنراتورهاي جريان مستقيم كداماند چرا 7 بازده را تعريف كنيد. 8 آيا بازده ژنراتورها به % ميرسد چرا تمرين 3 ژنراتور جريان مستقيمي با توان 5 HP گردانده ميشود. در صورتيكه تلفات هسته 5 W و تلفات مسي W و تلفات مكانيكي 3 W باشد. مطلوب است: الف توان تبديل شده ب توان خروجي ژنراتور جريان مستقيم kw توسط موتور ديزلي به قدرت HP گردانده ميشود. اگر تلفات ثابت W باشد مطلوب است: الف تلفات كل ب تلفات متغير 3 يك ژنراتور جريان مستقيم 5 V توسط موتور بنزيني با قدرت 5 W گردانده ميشود. مطلوب است:

8 R L ig خروجي توان الف بازده ب الكتريكي مدار و اختصاري عالمت 3 4 مستقيم جريان ژنراتور معادل شكل مستقيم جريان ژنراتور ساختماني طرح ميدهد. نشان را يكديگر از مجزا قسمت دو 3( )3 سيمپيچ ديگري و استاتور درون تحريك سيمپيچ يكي اين اختصاري عالمت ميباشد. رتور روي بر آرميچر به است. شده داده نشان 3( )7 شكل در قسمت دو زا سادهاي نمايش ميتوان اختصاري عالمتهاي كمك كرد. ارايه مستقيم جريان ژنراتورهاي تحريك سيمپيچ معادل الكتريكي مدار 3 8 شكل شكل: اين در تحريك سيمپيچ اهمي مقاومت معادل R تحريك سيمپيچ القايي خود ضريب L تحريك سيمپيچ جريان منبع يك آرميچر سيمپيچ معادل الكتريكي مدار مقاومت يك با سري مستقيم جريان مستقل ولتاژ است. شده داده نشان 3( )9 شكل در كه ميباشد G L R V E آرميچر سيمپيچ معادل الكتريكي مدار 3 9 شكل آرميچر اختصاري عالمت الف 3 7 شكل تحريك سيمپيچ اختصاري عالمت ب اتصاالت دادن نشان براي اختصاري عالمت از استفاده مستقيم جريان ژنراتورهاي در الكتريكي ميشود. به مستقيم جريان ژنراتورهاي الكتريكي تحليل و جريان ولتاژ الكتريكي كميتهاي محاسبه منظور است. امكانپذير معادل الكتريكي مدار از استفاده با توان RL مدار يك تحريك سيمپيچ معادل الكتريكي مدار شده داده نشان 3( )8 شكل در كه ميباشد سري است. شكل: اين در آرميچر سيمپيچ در القايي محركه نيروي معادل E ]V[ ]Ω[ آرميچر سيمپيچي اهمي مقاومت معادل R ]H[ آرميچر سيمپيچي القايي خود ضريب L ][ آرميچر سيمپيچي جريان ]V[ آرمیچر سر دو ولتاژ V 35

9 3 فعاليت كنيد. تحقيق كاري شرايط و عايقي كالسهاي درباره نتايج كه است مشخصاتي شامل دوم گروه تنظيم از پس را ژنراتور بارداري و بيباري آزمايشهاي ميشوند. ناميده» مشخصه»منحني و ميكنند ترسيم است. شده پرداخته مشخصهها منحني اين به ادامه در E =f( ) بيباري مشخصه منحني 3 5 بر تحريك جريان تأثير بيباري مشخصه منحني و ثابت سرعت در را E آرميچر القايي محركه نيروي بيباري در مشخصه اين ميدهد. نشان L = بار بدون آن لذا است مغناطيسي منحني مشابه و ميآيد بهدست گويند. مغناطيسيمشخصه يا باز«مدار»مشخصه را V =f( L ) بارداري مشخصه منحني 3 5 ولتاژ بر L بار جريان تأثير بارداري مشخصه منحني تحريك جريان و ثابت سرعت در V ژنراتور پايانههاي ميدهد. نشان را ثابت f =f( L ) تنظيم مشخصه منحني را تحريك جريان تغيير تنظيم مشخصه منحني ثابت ولتاژ و ثابت سرعت در L بار جريان تغيير ازاي به ميدهد. نشان تجزيه از كه است مشخصاتي شامل سوم گروه 3 بهدست دوم و اول دسته مشخصات اطالعات تحليل و مشخصات اين از يكي ميشوند. محاسبه و ميآيد ولتاژ تغييرات كه است V«R ولتاژ»تنظيم كميت و ميدهد نشان را بار ولتاژ به نسبت بار بدون خروجي ميآيد. بهدست 3( )7 رابطه از جريان ژنراتورهاي مشخصات 3 5 مستقيم سازنده كارخانه توسط مستقيم جريان ژنراتورهاي كه نتايجي ميگيرند. قرار متعددي آزمايشهاي مورد»مشخصات عنوان به ميآيد بهدست آزمايشها اين از مشخصات اين ميشوند. ارايه مستقيم«جريان ژنراتور از يك هر به ادامه در ميشوند. دستهبندي گروه سه در است. شده پرداخته گروهها اين روي به كه است مشخصاتي شامل اول گروه پالك 3( ) شكل در ميشود. ثبت ماشين پالك است. شده داده نشان مستقيم جريان ژنراتور يك V.KW 5.5 P55 4RPM S 35Kg 3 شكل»مقادير را ميشوند ثبت پالك روي بر كه مشخصاتي طراحي گونهاي به ژنراتورها معموال مينامند. نامي«نبيند. آسيب نامي مقادير ازاي به كه ميشوند ژنراتور به مربوط 3( ) شكل پالك مشخصات سرعت با كه است آمپري 5/5 ولتي مستقيم جريان اين نامي توان شود. گردانده بايد دقيقه بر دور 4 و 35 كيلوگرم وزن داراي و است كيلووات / ژنراتور ميباشد. S كاري شرايط و P55 حفاظتی كالس Voltage Regulation. Characteristic Curve. 36

10 ثابت ولتاژ و متغير سرعت در بار جريان تغيير ازاي به ميدهد. نشان غلط صحيح ميآيد بهدست ژنراتور آزمايشهاي از كه نتايجي دارد. نام مستقيم جريان ژنراتور مشخصه منحني غلط صحيح تشريحي پرسشهاي جريان ژنراتورهاي در اختصاري عالمت كاربرد كنيد. بيان را مستقيم جريان ژنراتورهاي معادل الكتريكي مدار كاربرد دهيد. توضيح را مستقيم استخراج را 3( ) شكل پالك اطالعات 3 دهيد. توضيح را يك هر و نماييد كنيد. تعريف را بيباري مشخصه منحني 4 آرميچر و تحريك سيمپيچ معادل الكتريكي مدار 5 نماييد. مشخص را آنها كميت و كنيد رسم را آنرا رابطه و كنيد تعريف را ولتاژ تنظيم درصد 6 بنويسيد. كنيد. تعريف را بارداري مشخصه منحني 7 جريان ژنراتورهاي طبقهبندي 3 6 مستقيم تامين نحوۀ به توجه با مستقيم جريان ژنراتورهاي»خود و» مستقل»تحريك ژنراتورهاي به تحريك تغذيه تحريك خود ژنراتورهاي شدهاند. تقسيمبندي» تحريك مدار با آرميچر مدار بين الكتريكي ارتباط اساس بر نيز L E V = V R )3-7) V E V و ميكنند بيان درصد بهصورت را V R ولتاژ تنظيم ميشود. محاسبه 3( )8 رابطه از E V R )3-8) V %V = =N رابطه: اين در كه ولتاژ تنظيم V R آرميچر القايي محركه نيروي E ژنراتور پايانههاي ولتاژ V افزايش اثر در باشد كمتر ولتاژ تنظيم درصد چه هر مييابد. كاهش كمتر ژنراتور پايانههاي ولتاژ بار جريان بيشتري پايداري از V ژنراتور پايانههاي ولتاژ بنابراين است. برخوردار 3 پرسش كردني كامل پرسشهاي را ميشوند ثبت پالك روي بر كه كميتهايي مينامند.... بر... تأثير بارداري مشخصه منحني ميدهد. نشان... و ثابت سرعت در بر... تأثير بيباري مشخصه منحني 3 ميدهد. نشان بار بدون و... در را غلط صحيح پرسشهاي را تحريك جريان تغيير تنظيم مشخصه منحني 37 Self Excited. Separately Excited.

11 تحريك به ژنراتورهاي»تحريك شنت»»تحريك سري» و»تحريك كمپوند» 3 تقسيمبندي ميشوند. در شكل ) 3( نحوه تقسيمبندي ژنراتورهاي جريان مستقيم نشان داده شده است. طرح ساختماني ژنراتور تحريك مستقل در شكل )3 3( نشان داده شده است. ژنراتورهاي جريان مستقيم خود تحريک تحريک مستقل 3 تحريک شنت تحريک سري تحريک کمپوند نقصاني اضافي شنت کوتاه شنت بلند شنت کوتاه شنت بلند شكل 3 تقسيمبندي ژنراتورهاي جريان مستقيم R adj 7 3 ژنراتور جريان مستقيم با تحريك S V مستقل S V R L ژنراتور جريان مستقيم با تحريك مستقل را به اختصار»ژنراتور تحريك مستقل«گويند. در ژنراتور تحريك مستقل ارتباط الكتريكي بين مدار آرميچر با مدار تحريك وجود ندارد. عالمت اختصاري موتور تحريك مستقل در شكل ) 3( نشان داده شده است. G شكل 3 نقشه اختصاري ژنراتور تحريك مستقل شكل 3 3 طرح ساختماني ژنراتور تحريك مستقل در اين شكل استاتور داراي دو قطب برجسته ميباشد. سيمپيچي تحريك به دور قطبها پيچيده شده است. اين سيمپيچي با تعداد دور زياد براي جريان كم به گونهاي طراحي ميشود تا نيروي محركه مغناطيسي =N) ( θ مورد نياز را تامين نمايد. سيمپيچي تحريك KVL ) V تغذيه شده است. براي توسط منبع ولتاژ مستقل Compound ield.3 Series ield. Shunt ield. 38

12 مدار معادل الكتريكي نشان ميدهد بين مدار سيمپيچ تحريك و سيمپيچ آرميچر ارتباط الكتريكي وجود ندارد. 39 تغيير و تنظيم جريان تحريك از مقاومت متغير سري با سيمپيچي تحريك استفاده شده است. اين مقاومت متغير را»مقاومت تنظيمكننده جريان تحريك«R adj نشان ميدهند. براي قطع و وصل مينامند و با S استفاده شده است. مدار كردن مدار تحريك از كليد تحريك مستقل است و ارتباط الكتريكي با مدار آرميچر S به پايانههاي R L توسط كليد ندارد. مصرفكننده آرميچر اتصال داده شده است. براي اندازهگيري و L از و جريان بار از آمپرمتر جريان تحريك استفاده شده است. ولتمتر V با اتصال به آمپرمتر V كه همان ولتاژ بار است را پايانههاي ماشين ولتاژ اندازه ميگيرد. 8 3 راهاندازي ژنراتور تحريك مستقل براي راهاندازي ژنراتور تحريك مستقل ابتدا كليدهاي S شكل )3 3( را باز ميكنند تا مدار الكتريكي S و آرميچر و تحريك قطع شود. مقاومت تنظيمكننده تحريك را در حداكثر مقدار خود قرار ميدهند. رتور را توسط محرك با سرعت»نامي«و»ثابت«به گردش S بسته ميشود در ميآورند. سپس كليد مدار تحريك و با كم كردن مقاومت تنظيمكننده جريان تحريك R adj جريان سيمپيچي تحريك افزايش مييابد. فوران قطبها زياد ميشود و در سيمپيچي آرميچر نيروي E القا شده و زياد خواهد شد. افزايش جريان محركه تحريك تا جايي ادامه مييابد تا ولتاژ پايانههاي ژنراتور V به مقدار نامي خود برسد. اين ولتاژ توسط ولتمتر V اندازهگيري ميشود. در اين لحظه ژنراتور راهاندازي شده است و آماده اتصال به بار است. 8 3 بهرهبرداري»تنظيم«و»ثبت«ولتاژ پايانههاي ژنراتور در محدوده بار نامي را»بهرهبرداري«گويند. به منظور بهرهبرداري از ژنراتور تحريك مستقل شكل )3 3( پس از راهاندازي S بار به ژنراتور متصل خواهد شد. با با بستن كليد V كاهش اتصال بار به ژنراتور ولتاژ پايانههاي ژنراتور مييابد. براي تنظيم ولتاژ مقاومت تنظيمكننده جريان R adj را كم ميكنند تا جريان تحريك افزايش تحريك V دوباره در مقدار نامي يابد و ولتاژ پايانههاي ژنراتور تثبيت شود. بديهي است با كم كردن يا قطع بار ولتاژ پايانههاي ژنراتور افزايش مييابد كه براي كاهش آن جريان تحريك را كم ميكنند. الزم به ذكر است كه اين تنظيمها در محدوده مقادير نامي امكانپذير است. 9 3 مدار الكتريكي معادل ژنراتور تحريك مستقل محاسبه كميتهاي الكتريكي ولتاژ جريان و توان با استفاده از مدار الكتريکي معادل امكانپذير است. در شكل )4 3( مدار الكتريكي معادل سيمپيچ تحريك و سيمپيچ آرميچر ژنراتور تحريك مستقل در كنار يكديگر نشان داده شده است. V R adj L R L R E V R L شكل 4 3 مدار الكتريكي معادل ژنراتور تحريك مستقل djustment.

13 (R R adj) Ρ = + (3-3) R Ρ = R (3-4) V توان خروجي از رابطه ) 3( بهدست ميآيد. R Ρ = V out L KVL ) V R R مثال 5 3 ژنراتور جريان مستقيمي با تحريك مستقل ولتي آمپري با مدار الكتريكي معادل مطابق شكل )5 3( در نظر است. مطلوب است: الف جريان مدار تحريك E ب نيروي محركه القايي آرميچر L = R adj Ω L V V R 8Ω R.Ω V =V R L L E شكل 5 3 مدار الكتريكي تحريك و آرميچر را با روش حلقه يا روشهاي ديگر ميتوان تحليل كرد. معموال در تحليل مدار الكتريكي اثرات مغناطيسي عكسالعمل آرميچر و كموتاسيون به دليل پيچيدگي محاسبات در نظر گرفته نميشود. روش متداول اندازهگيري اثرات مغناطيسي استفاده از منحني مشخصههاي ژنراتور است. با نوشتن KVL براي حلقههاي مدار تحريك و مدار آرميچر معادالت )9 3( و ) 3( بهدست ميآيد. KVL ) V + Radj + R = (3-9) KVL ) E R V KVL ) E + R + V = (3-) دقت كنيد جريان مدارهاي تحريك و آرميچر تغييرات ندارند و مدار در حالت»پايدار«ميباشد و همچنين جريان آنها DC است و فركانس ندارد. لذا در L افت ولتاژ ايجاد L و سلفهاي با ضريب خود القايي نميشود و بنابراين در نوشتن KVL لحاظ نخواهد شد. و جريان حلقه از محل جريان جريان حلقه L ميگذرد. بنابراين روابط و از محل جريانهاي ) 3( و ) 3( را ميتوان نوشت. = (3-) = L = (3-) (R R ) تلفات تحريك از رابطه )3 3( و تلفات آرميچر از رابطه )4 3( بهدست ميآيد. مقاومت توان مجذور جريان حل: را انتخاب ميكنيم و براي مدار تحريك حلقه KVL مينويسيم. w] KVL ) V + R + R = = + 4 = 4 = = = / 5 [] 4 / 5 [] adj 4

14 V =.4 R adj V R L 45Ω L L R.5Ω E 6V V =5V ميگذرد. محل از حلقه 4 = = / 5 [] ميكنيم انتخاب را حلقه آرميچر مدار حلقه براي مينويسيم. KVL و KVL ) E + R + V = ميگذرد. L محل از حلقه L [ ] = = KVL ) E + / ( ) + = E + + = E = [V] ژنراتور يك الكتريكي كميتهاي 3 6 مثال است: زير بهشرح مستقل تحريك با مستقيم جريان و ميكنيم انتخاب را حلقه تحريك مدار براي مينويسيم. KVL KVL ) V + R + R = adj / 4 [] لذا: ميگذرد حلقه محل از = = / 4 [] + R ( / 4) + 45( / 4) = adj adj + / 4R + 8= / 4R = adj Radj = = 5[ Ω] / 4 KVL ) E R V و ميكنيم انتخاب را حلقه آرميچر مدار براي مينويسيم: KVL / 4 KVL ) E + R + V = 6+ / 5 + 5= / 5 = = = [ ] / 5 [] ميگذرد: حلقه L و جريانهاي محل از / 5 = L = = [] (R R ) 4 [ ] V = [V], = / 4 [], R = 45 Ω E = 6[V], R = / 5 [ Ω ], V = 5[V] KVL ) V R R است: مطلوب تحريك جريان تنظيمكننده مقاومت مقدار الف آرميچر و بار جريان ب خروجي توان و مسي تلفات ج حل: با مستقيم جريان ژنراتور الكتريكي معادل مدار را آن كميتهاي و ميكنيم رسم را مستقل تحريك مينويسيم.

15 ميآيد. بهدست 3( ) رابطه از تحريك تلفات (R R adj) Ρ = + Ρ = ( 45+ 5) / 4 = 8[W] P R ميآيد. بهدست 3( ) رابطه از آرميچر تلفات P = R Ρ = / 5 = [W] 8 8 W و تحريك تلفات جمع حاصل از مسي تلفات ميآيد. بهدست آرميچر و جريان ولتاژ الكتريكي كميتهاي محاسبه 5 است. امكانپذير... از استفاده با توان غلط صحيح پرسشهاي ژنراتورهاي به مستقيم جريان ژنراتورهاي شدهاند. تقسيمبندي تحريك خود و مستقل تحريك غلط صحيح الكتريكي ارتباط مستقل تحريك ژنراتورهاي در دارد. وجود تحريك مدار با آرميچر مدار بين غلط صحيح قطب داراي مستقل تحريك ژنراتور استاتور 3 ميباشد. برجسته غلط صحيح ات ميشود طراحي گونهاي به تحريك سيمپيچي 4 كند. تامين را نياز مورد مغناطيسي محركه نيروي غلط صحيح جريان تنظيمكننده مقاومت كردن زياد با 5 مييابد. افزايش تحريك غلط صحيح تشريحي پرسشهاي شكل مستقل تحريك ژنراتور ساختماني طرح دهيد. توضيح را 3( )3 بيان را مستقل تحريك ژنراتور راهاندازي نحوه كنيد. رسم را مستقل تحريك ژنراتور اختصاري نقشه 3 كنيد. را مستقل تحريك ژنراتور معادل الكتريكي مدار 4 5 Ρ + Ρ = + = [ ] 8 8 W V ميآيد. بهدست 3( ) رابطه از خروجي توان 8 8 Ρ = V P out out L = 5 = 5 [ W] / 5[], R [ ], R 3[ 3 3 پرسش كردني كامل پرسشهاي بين... مستقل تحريك ژنراتورهاي در ندارد. وجود تحريك مدار با آرميچر مدار... از تحريك جريان تنظيم و تغيير براي است. شده استفاده با را رتور مستقل تحريك ژنراتور راهاندازي براي 3 درميآورند. گردش به... و... سرعت در ژنراتور پايانههاي ولتاژ... و... 4 گويند. بهرهبرداري را نامي بار محدوده 4

16 V = L R R L = L= V V كنيد. معرفي را آن الكتريكي كميتهاي و كنيد رسم معادل الكتريكي مدار براي KVL نوشتن در چرا 5 ميشود صرفنظر L و L ولتاژها افت محاسبه از 3 تمرين E مستقيم جريان ژنراتور يك الكتريكي كميتهاي است: زير شرح به 5 5 تحريك ژنراتور بيباري آزمايش الكتريكي مدار 3 6 شكل مستقل متر آمپر و تحريك جريان آمپرمتر ژنراتور پايانههاي ولتاژ V ولتمتر و آرميچر جريان ميدهند. نشان را V ميشود. بيان ( ) رابطه با القايي محركه نيروي 5 E = Κ ϕ ω E القايي محركه نيروي ω سرعت داشتن نگه ثابت با قطبها فوران شد. خواهد قطبها فوران از تابعي E محركه نيروي پس است. تحريك جريان از تابعي نيز به را آن و شد خواهد تحريك جريان از تابعي القايي E خوانند مي و ميدهند نشان E = ( ) صورت. از تابعي و ميباشد بار بدون ژنراتور بيباري آزمايش در اثرات لذا است. = آرميچر سيمپيچي جريان كموتاسيون و آرميچر KVL عكسالعمل از ناشي مغناطيسي خواهيم 3( ) رابطه طبق طرفي از نميآيد. بهوجود داشت: KVL ) E + R + V = پس: است. = = آنجاييكه از KVL ) KVL ) E + R ( ) + V = E V 43 = / 5[], R = [ Ω ], R = 3[ Ω] L adj E = 5[V], R = / [ Ω ], = [] E است: مطلوب V ژنراتور ترمينالهاي ولتاژ الف V تحريك ولتاژ ب تحريك و آرميچر مسي تلفات ج تحريك مستقيم جريان ژنراتور يك آرميچر سيمپيچي مقاومت با 5V و مستقل 5kW است: مطلوب است. مفروض Ω آرميچر مدار جريان الف شده تبديل توان ب آرميچر تلفات ج ژنراتور بيباري مشخصه منحني 3 مستقل تحريك بهدست بيباري آزمايش از بيباري مشخصه منحني نيروي بر تحريك جريان تأثير تعيين هدف و ميآيد براي است. ثابت سرعت در E آرميچر القايي محركه الكتريكي مدار مطابق را ژنراتور بيباري آزمايش انجام ميدهند. اتصال 3( )6 شكل

17 است. موسوم بيباري«برگشت»منحني به آمده بهدست برگشت و رفت نتايج 3( ) و 3( ) جداول RPM V kw ژنراتور بيباري آزمايش ميدهند. نشان را 5 [] / /8 /4 / /6 /8 E 6/ [V] بيباري آزمايش رفت نتيجه 3 جدول [] /8 /6 / /4 /8 / E [V] بيباري آزمايش برگشت نتيجه 3 جدول جريان ازاي به ولتاژ هر مقدار نشاندهنده نقاط بيباري آزمايش برگشت و رفت جداول معين تحريك نقاط اتصال با است. شده داده نشان 3( )7 شكل در به برگشت نقاط اتصال با و رفت منحني يكديگر به رفت ميشود. ترسيم برگشت منحني يكديگر E [V] 5 n=5[rpm] 5 5 [] E + + V = E = V E 6 / 7[V] اندازهگيري با V ولتمتر بيباري آزمايش در بنابراين ميدهد. نشان را E مقدار V بيباري آزمايش 3 توسط را آن رتور است بار بدون ژنراتور كه حالي در سپس ميآورند. در گردش به ثابت سرعت با محرك چند طي را تحريك جريان V منبع ولتاژ افزايش با نيروي مقدار مرحله هر در و ميدهند افزايش مرحله V ولتمتر توسط كه را E آرميچر القايي محركه اين مينمايند. يادداشت جدولي در ميشود اندازهگيري مقدار به تحريك جريان تا ميدهند ادامه آنقدر را كار برسد. نامي آن افقي محور كه مختصات دستگاه يك روي سپس محركه نيروي آن عمودي محور و تحريك جريان به E مقدار نشاندهنده نقاط است E آرميچر القايي اين مينمايند. مشخص را معين تحريك جريان هر ازاي آمده بهدست منحني ميكنند. وصل يكديگر به را نقاط است. موسوم بيباري«رفت»منحني به جريان V منبع ولتاژ كاهش با آزمايش ادامه در هر در و ميدهند كاهش مرحله چند طي را تحريك توسط كه را E القايي محركه نيروي مقدار مرحله مينمايند. يادداشت ميشود اندازهگيري V ولتمتر صفر تحريك جريان تا ميدهند ادامه آنقدر را كار اين رفت منحني كه مختصاتي دستگاه روي بر سپس شود. مقدار دهنده نشان نقاط بودند كرده ترسيم را بيباري مشخص حالت اين در را تحريك جريان هر ازاي به E منحني ميكنند. وصل يكديگر به را نقاط اين مينمايند. بيباري برگشت و رفت منحني 3 7 شكل نيروي و متغير تحريك جريان بيباري آزمايش در رفت منحني ترسيم در لذا است. تابع E القايي محركه و )متغير( x محور بر منطبق تحريك جريان برگشت و 44

18 انتخاب )تابع( y محور بر منطبق القايي محركه نيروي است. شده 3( )7 شكل برگشت و رفت منحني ميانگين شكل در كه گويند بيباري«مشخصه»منحني را است. شده داده نشان 3( )8 E [V] 5 E = f ( ) n=5[rpm] 5 5 E = [] 5 RPM سرعت در بيباري مشخصه منحني 3 8 شكل مشخصه منحني شبيه بيباري مشخصه منحني ناحيه سه داراي و است فرومغناطيسي مواد مغناطيسي»منحني آن به لذا است»اشباع«و»خميدگيخطي«ميگويند. نيز مغناطيسي«است. خطي تقريبا بيباري مشخصه منحني ابتداي اشباع به قطبها هسته تحريك جريان افزايش با اما درميآيد. منحني شكل به بيباري مشخصه و ميروند بر تحريك جريان افزايش قطبها كامل اشباع از پس خواهد بيتأثير تقريبا E آرميچر القايي محركه نيروي گرفت. نظر در ثابت ميتوان را E مقدار و شد منحني خطي ناحيه ابتداي در القايي محركه نیروی»ولتاژ را صفر تحريك جريان ازاي به بيباري مشخصه شكل در ميدهند. نشان E o با را آن و مينامند پسماند«ولتاژ است. E =6 / 7[V] برابر مقدار اين )3 8( E n اب قطبها مغناطيسي پسماند فوران ازاي به پسماند ميشود. القا آرميچر سيمپيچي در رتور گردش Excel xp گسترده صفحه برنامه 3 فعاليت است Microsoft Office مجموعه برنامههاي از يكي دارد. کاربرد نمودار ايجاد نظير عملياتي انجام جهت كه آزمايش جداول به مربوط نمودار برنامه اين از استفاده با كنيد. رسم را بيباري 45

19 جريان تحريك مربوط به نقطه كار ژنراتور در انتهاي ناحيه خميدگي و شروع ناحيه اشباع منحني مشخصه بيباري تنظيم خواهد شد. تا ژنراتور»پايدار«بماند و مقدار ولتاژ آن ثابت شود. در صورتيكه جريان تحريك مربوط به نقطه كار ژنراتور در ناحيه خطي منحني مشخصه بيباري تنظيم شود به ازاي تغيير جزيي جريان تحريك ولتاژ به شدت تغيير ميكند و كار ماشين»ناپايدار«ميشود. و چنانچه در ناحيه اشباع منحني مشخصه بيباري تنظيم شود امكان تنظيم ولتاژ ماشين»محدود«ميشود. n در صورتيكه منحني مشخصه بيباري در دور بهدست آمده باشد ميتوان آن را بدون تكرار آزمايش n نيز بهدست آورد. براي اين منظور بيباري در دور با استفاده از رابطه )5 3( در جريان تحريك معين n را به ازاي مقدار نيروي محركه القايي در سرعت n بهدست آورد. سرعت 6 7 E E n = n (3-5) n 5RPM كه در اين رابطه: n E نيروي محركه القايي آرميچر در سرعت n E نيروي محركه القايي آرميچر در سرعت منحني مشخصه شكل )8 3( به ازاي سرعت = 5RPM n RPM مشخصه در سرعت n رسم شده است. براي ترسيم اين 5 = RPM n به ازاي چند نقطه E در سرعت مقادير نيروي محركه القايي تحريك n با استفاده از رابطه )5 3( محاسبه و در جديد جدول )3 3( يادداشت شده است. [] E [v] n =5RPM E [v] n =RPM 6/7 / / 39/5 6/3 /8 7 7/3 جدول 3 3 /4 53/5 /3 / 84 /6 / /8 4 E به ازاي جريان تحريك = نحوه محاسبه 5 n به اين صورت است كه E ابتدا در سرعت = RPM از منحني مشخصه بيباري شكل )8 3( به ازاي E بهدست = مقدار نيروي محركه القايي 6/7 = E E در سرعت ميآيد. سپس با رابطه )5 3( مقدار 5 n محاسبه و در جدول )3 3( يادداشت = RPM نيز به شده است. بديهي است به ازاي ديگر مقادير همين ترتيب عمل ميشود. E n = E n 6/7 5 = E 6 / 7 E = = / [ V] 5 KVL ) E R V E به ازاي جريان تحريك هر مقدار از ولتاژ جدول )3 3( در شكل )9 3( با يك نقطه نشان داده شده است و با اتصال اين نقاط به يكديگر منحني 46

20 E [V] n ترسيم 5 = RPM مشخصه بيباري در سرعت ميشود. 5 n =5[RPM] 5 E = f ( ) n =[RPM] 5 E = [] شكل 9 3 منحني مشخصه بيباري در سرعت RPM 3 منحني مشخصه بارداري ژنراتور تحريك مستقل منحني مشخصه بارداري از آزمايش بارداري بهدست L بر ولتاژ ميآيد و هدف تعيين تأثير جريان بار V در سرعت ثابت و جريان تحريك پايانههاي ژنراتور ثابت است. براي انجام آزمايش بارداري ژنراتور تحريك مستقل را مطابق مدار الكتريكي شكل ) 3( اتصال ميدهند. L L R S S S n V R V V L H H H n E شكل 3 مدار الكتريكي آزمايش بارداري ژنراتور تحريك مستقل 47

21 جريان و آمپرمتر جريان تحريك آمپرمتر L را كه در ژنراتور تحريك مستقل با جريان آرميچر بار برابر است را نشان ميدهند. ولتمتر V با اتصال V يا ولتاژ مصرفكنندهها به پايانههاي ژنراتور ولتاژ V با نوشتن را نشان ميدهد. ولتاژ پايانههاي ژنراتور KVL از رابطه ) 3( بهدست خواهد آمد. 5 KVL ) E + R + V = V = E R V E R رابطه 6( )3 بهدست L به جاي با جايگزيني ميآيد: V E R = L V E R E K (3-6) V E R نيروي محركه القايي آرميچر E = K ϕ ω تابع سرعت و جريان تحريك است. در آزمايش U بارداري سرعت و جريان تحريك ثابت نگه داشته ميشوند لذا E مقداري ثابت خواهد داشت. نيروي محركه القايي پس با توجه به رابطه )6 3( در آزمايش بارداري L خواهد بود. V تابع جريان بار ولتاژ ژنراتور H n به عنوان H تا در شكل ) 3( از المپهاي S n براي اتصال آنها به ژنراتور S تا بار و از كليدهاي استفاده شده است. 3 آزمايش بارداري براي انجام آزمايش بارداري ابتدا رتور ژنراتور توسط محرك با سرعت ثابت گرداننده ميشود. سپس با V جريان افزايش ولتاژ منبع مستقل مدار تحريك را افزايش ميدهند تا ولتاژ پايانههاي ژنراتور تحريك S n شكل S تا V به مقدار نامي برسد. اكنون كليدهاي ) 3( را به ترتيب ميبندند و بدين ترتيب با روشن L را طي چند H n جريان بار H تا كردن المپهاي مرحله افزايش ميدهند و در هر مرحله مقادير ولتاژ V كه توسط ولتمتر V و جريان پايانههاي ژنراتور اندازهگيري ميشوند را در L كه توسط آمپرمتر بار جدولي ياداشت مينمايند. اين كار آنقدر ادامه مييابد L به مقدار نامي ژنراتور برسد. تا جريان بار سپس روي يك دستگاه مختصات كه محور افقي آن L و محور عمودي آن ولتاژ پايانههاي ژنراتور جريان بار V معیني را مشخص مينمايند تا»منحني مشخصه بارداري«ژنراتور تحريك مستقل بهدست آيد. جدول )4 3( نتيجه آزمايش بارداري ژنراتور تحريك مستقل 5/5 kw آمپر ولتي را درسرعت 5 RPM نشان ميدهد. L [] V [V] /8 98 /4 95 3/8 9 5/5 87 جدول 4 3 نتيجه آزمايش بارداري نقاط نشاندهنده مقدار هر ولتاژ به ازاي جريان بار معين جدول )4 3( در شكل ) 3( نشان داده شده است. با اتصال نقاط به يكديگر منحني مشخصه بارداري ترسيم شده است. 48

22 V [V] 5 87 U شكل 3 منحني مشخصه بارداري ژنراتور تحريك مستقل L [] 49 L متغير و ولتاژ در آزمايش بارداري جريان بار V تابع است. لذا جريان بار منطبق پايانههاي ژنراتور V منطبق بر محور y )تابع( بر محور x )متغير( و ولتاژ انتخاب شده است. فعاليت 3 با استفاده از برنامه Excel نمودار مربوط به جدول )4 3( را رسم كنيد. منحني مشخصه بارداري شكل ) 3( نشان L باعث كاهش ولتاژ ترمينال ميدهد افزايش جريان بار V خواهد شد. اين كاهش ولتاژ را»افت ولتاژ ژنراتور U U U آرميچر«گويند و با افت ولتاژ آرميچر نشان ميدهند. L است و تابع جريان بار اثرات مغناطيسي عكسالعمل آرميچر و كموتاسيون افت ولتاژ ناشي از مقاومت اهمي سيمپيچي آرميچر»ε«و افت ولتاژ ناشي از اثرات مغناطيسي با R«با «نشان داده مي شوند. بنابراين براي افت ولتاژ آرميچر U رابطه )7 3( نوشته خواهد شد. U U U = R + ε (3-7) منحني مشخصه بارداري شكل ) 3( همچنين U همان اختالف نشان ميدهد افت ولتاژ U آرميچر ولتاژ ترمينال ژنراتور به ازاي = U L يعني ولتاژ بيباري UV است كه با رابطه E با ولتاژ بارداري يا همان )8 3( نشان داده ميشود. عواملي كه سبب ايجادU آن خواهند شد عبارت است از: مقاومت اهمي سيمپيچي آرميچر

23 L U = E V (3-8) R / 5 اثرات از ناشي ولتاژ افت اندازهگيري متداول روش و بارداري مشخصه منحني از استفاده ε مغناطيسي 4( )7 مثال در كه است 3( )8 و 3( )7 روابط است. شده آورده شكل بارداري مشخصه منحني 4 7 مثال مقاومت با مستقل تحريك ژنراتور به مربوط 3( ) L ازاي به است. R = / 5 Ω آرميچر R سيمپيچي اهمي / 5 است: 5 / مطلوب 5 = 5 / 5 بار جريان ε مغناطيسي اثرات از ناشي ولتاژ V افت حل: بهدست بارداري مشخصه منحني به توجه با ميآوريم. مستقل تحريك ژنراتور كاربرد 3 مناسب بسيار مستقل تحريك ژنراتور ولتاژ پايداري تحريك ژنراتور از است. ثابت تقريبا بار جريان تغيير با و ژنراتورهاي تحريك تغذيه و باتريها شارژ براي مستقل است. شده استفاده برق نيروگاههاي در متناوب جريان از قبل كه شهري بين و شهري خودروهاي همچنين ژنراتور به مجهز شدهاند توليد ميالدي 975 سال بودهاند. روشنايي تامين و باتري شارژ منظور به مستقل 3 4 پرسش كردني كامل پرسشهاي بهدست... از بيباري مشخصه منحني ميآيد.... ناحيه سه داراي بيباري مشخصه منحني است.... و... و بهدست... از بارداري مشخصه منحني 3 ميآيد. غلط صحيح پرسشهاي تأثير تعيين بيباري آزمايش انجام از هدف ثابت سرعت در القايي محركه نيروي بر تحريك جريان است. غلط صحيح ولتاژ تأثير تعيين بارداري آزمايش انجام از هدف است. ثابت سرعت در بار جريان بر ژنراتور غلط صحيح تحريك تغذيه براي مستقل تحريك ژنراتور از 3 استفاده برق نيروگاههاي در متناوب جريان ژنراتورهاي = V = E = [V] L = 5 / 5 [] V = 87 [V] L U E V داشت. خواهيم 3( )8 رابطه به توجه با U = E V U = 87 = 3 [V] U R اثرات از ناشي ولتاژ افت 3( )7 رابطه از و 87 3 ميآيد. بهدست مغناطيسي U = R + ε 3 = / 5 5 / 5 + ε ε = 6 / 5 [V] E V بهدست 6 5 3( )8 رابطه از ولتاژ تنظيم درصد %V E V R = V 87 %V R = = % 6 / ميآيد. 5

24 4 46 v با مقاومت اهمي سيمپيچ آرميچر /3 Ω به شرح زير است. L [] 3 4 V [V] مطلوب است: الف منحني مشخصه بارداري ب افت ولتاژ آرميچر در بارنامي ج افت ولتاژ ناشي از اثرات مغناطيسي در بارنامي 3 3 ژنراتور جريان مستقيم با تحريك شنت ژنراتور جريان مستقيم با تحريك شنت را به اختصار»ژنراتور شنت» گويند. در ژنراتور شنت مدار تحريك با مدار آرميچر به صورت موازي اتصال داده ميشود و بين آنها ارتباط الكتريكي برقرار ميباشد. عالمت اختصاري ژنراتور شنت در شكل ) 3( نشان داده شده است. 5 G شكل 3 نقشه اختصاري ژنراتور شنت طرح ساختماني ژنراتور شنت در شكل )3 3( نشان داده شده است. در اين شكل استاتور داراي قطبهاي برجسته ميباشد. سيمپيچي تحريك بر روي قطبها قرار داده شده است. اين سيمپيچي با تعداد دور زياد براي جريان كم به گونهاي طراحي ميشود تا نيروي محركه مغناطيسي =N) ( θ مورد نياز را تامين نمايد. KVL ) سيمپيچي تحريك با سيمپيچي آرميچر موازي است. ميشود. صحيح غلط پرسشهاي تشريحي نحوه انجام آزمايش بيباري ژنراتور تحريك مستقل را شرح دهيد. چرا در آزمايش بيباري سرعت ژنراتور بايد ثابت نگه داشته شود 3 هدف از انجام آزمايش بيباري را بنويسيد. 4 نحوه انجام آزمايش بارداري ژنراتور تحريك مستقل را شرح دهيد. 5 چرا در آزمايش بارداري سرعت و جريان تحريك بايد ثابت نگه داشته شود 6 هدف از انجام آزمايش بارداري را بنويسيد. 7 كاربرد ژنراتور تحريك مستقل را بنويسيد. تمرين 3 3 ميانگين نتايج رفت و برگشت آزمايش بيباري ژنراتور تحريك مستقل در سرعت 3 RPM به شرح زير است. [] / /6 /8 / E [v] مطلوب است: الف منحني مشخصه بيباري در سرعت 3 RPM ب منحني مشخصه بيباري در سرعت 5 RPM نتيجه آزمايش بارداري ژنراتور تحريك مستقل Shunt Generator.

25 R adj S V S R L 5 لذا ولتاژ سيمپيچ تحريك برابر ولتاژ آرميچر ميباشد و جريان آن از ولتاژ آرميچر تامين ميشود. براي تغيير و تنظيم جريان تحريك از مقاومت متغيري با سيمپيچ تحريك سري ميشود. اين مقاومت متغير را»مقاومت تنظيمكننده جريان تحريك«مينامند و با S توسط كليد R L R adj نشان ميدهند. مصرفكننده شكل 3 3 طرح ساختماني ژنراتور شنت آرميچر اتصال داده شده است و به ترمينالهاي تا آن نيز همانند سيمپيچ تحريك با سيمپيچ آرميچر موازي شود و از ولتاژ و جريان آرميچر تغذيهكند. براي و جريان بار آمپرمتر اندازهگيري جريان تحريك V ولتمتر و ولتاژ پايانههاي ماشين L آمپرمتر V در مدار قرار داده شدهاند.

26 شنت ژنراتور راهاندازي 3 4 شكل S و S كليدهاي شنت ژنراتور راهاندازي براي جريان تنظيمكننده مقاومت و ميگذارند باز را 3( )3 ميدهند. قرار خود مقدار حداقل در را R adj تحريك ميآورند در گردش به نامي سرعت با را رتور سپس نيروي قطبها مغناطيسي پسماند از ناشي فوران تا و كند القا آرميچر سيمپيچي در پسماند القايي محركه لحظه اين در نمايد. ايجاد آرميچر پايانههاي در ولتاژي آرميچر مدار با موازي تحريک مدار S کليد بستن با سيمپيچي از ضعيفي جريان آرميچر ولتاژ و ميشود افزايش قطبها فوران نتيجه در ميدهد. عبور تحريك سيمپيچي در بيشتري القايي محركه نيروي و مييابد آرميچر پايانههاي ولتاژ صورت اين در ميكند. القا آرميچر خواهد زيادتر تحريك سيمپيچي جريان و ميشود بيشتر القايي محركه نيروي دوباره افزايش به منجر كه شد اشباع قطبها تا مييابد ادامه آنقدر عمل اين ميشود. حداكثر در آرميچر پايانههاي ولتاژ لحظه اين در شوند. شده راهاندازي ژنراتور شد. خواهد ثابت خود مقدار مقدار به V ژنراتور پايانههاي ولتاژ تنظيم براي و است زياد را R adj تحريك جريان تنظيمكننده مقاومت نامي پايانههاي ولتاژ و يابد كاهش تحريك جريان تا ميكنند شود. ثابت نامي حد در V ژنراتور راهاندازي شرايط 3 4 ژنراتور رتور آوردن در گردش به از پس مواقع برخي»ولتاژگيري«اصطالحا و نميشود راهاندازي شنت شنت ژنراتور راهاندازي عدم سبب كه عواملي نمينمايد. از: عبارتند شد خواهند قطبهاي در مغناطيسي پسماند وجود عدم استاتور القا آرميچر سيمپيچي در ولتاژي شرايط اين در رفع براي نميشود. انجام تحريكي خود و شد نخواهد سرهاي ميكنند. متوقف را رتور گردش مشكل اين جدا آرميچر سيمپيچي سرهاي از را تحريك سيمپيچي مناسب ولتاژ با DC ولتاژ منبع به اتصال با و مينمايند مجددا شد. خواهد»احيا«قطبها مغناطيسي پسماند سيمپيچي سرهاي به را تحريك سيمپيچي سرهاي ميكنند. راهاندازي را ژنراتور و ميدهند اتصال آرميچر صحيح تحريك سيمپيچي در جريان جهت نميباشد. از جريان عبور اثر در كه فوراني شرايط اين در از ناشي فوران با ميشود ايجاد تحريك سيمپيچي و نيست جهت هم قطبها مغناطيسي ماند از پس رفع براي ميبرد. بين از را قطبها مغناطيسي پسماند سرهاي ميكنند. متوقف را رتور گردش مشكل اين جدا آرميچر سيمپيچي سرهاي از را تحريك سيمپيچي ميكنند. احيا را قطب مغناطيسي پسماند و مينمايند به قبل حالت برعكس را تحريك سيم سرهاي سپس را ژنراتور و ميدهند اتصال آرميچر سيمپيچي سرهاي ميكنند. راهاندازي نباشد. صحيح رتور گردش جهت 3 مستقيم جريان ماشينهاي بدنه روي بر معموال صورتيكه در ميكنند. مشخص را رتور گردش جهت محركه نيروي پالريته شود گرداننده جهت خالف رتور درنتيجه ميشود. معكوس آرميچر سيمپيچي در القايي و ميشود عوض تحريك سيمپيچي جريان جهت اين در ميبرد بين از را قطب مغناطيسي پسماند قطبها مغناطيسي پسماند بايد بند مطابق صورت 53

27 گردش به صحيح جهت در را رتور پس و نمود احيا را كرد. راهاندازي را ژنراتور و درآورد 54 R adj تحريك جريان تنظيمكننده مقاومت مقدار 4 باشد. زياد مقدار از كمتر تحريك مدار جريان شرايط اين در نامي ولتاژ از كمتر در ژنراتور ولتاژ و ميشود خود نامي به مشكل اين بروز از جلوگيري براي ميشود. ثابت تحريك جريان تنظيم مقاومت مقدار راهاندازي هنگام ميدهند. قرار صفر يعني خود مقدار حداقل در را R adj باشد. نامي سرعت از کمتر رتور گردش سرعت 5 سيمپيچي در کمتري محرکه نيروي شرايط اين در ولتاژ از کمتر در ژنراتور ولتاژ و ميشود القا آرميچر اشکال اين بروز از جلوگيري براي شد. خواهد ثابت نامي سرعت به تا ميدهند افزايش را محرک گردش سرعت برسد. نامي بهرهبرداري 3 4 S کليد بستن با شنت ژنراتور راهاندازي از پس و شد خواهد متصل ژنراتور به بار 3( )3 شکل به بار اتصال با ميگيرد. قرار بهرهبرداري مورد ژنراتور براي مييابد. کاهش V ژنراتور پايانههاي ولتاژ ژنراتور R adj تحريک جريان تنظيمکننده مقاومت ولتاژ تنظيم ولتاژ و يابد افزايش تحريک جريان تا ميکنند کم را بديهي شود. تثبيت نامي مقدار به V ژنراتور پايانههاي مييابد افزايش ژنراتور پايانههاي ولتاژ بار قطع با است ميکنند زياد را R adj مقدار آن کاهش منظور به که ژنراتور پايانههاي ولتاژ تحريک جريان کاهش اثر در تا نامي مقادير محدوده در تنظيمها اين بيابد. کاهش V است. امکانپذير شنت ژنراتور معادل الکتريکي مدار 3 5 توان و جريان ولتاژ الکتريکي کميتهاي محاسبه امکانپذير الکتريکي معادل مدار از استفاده با الکتريکي ژنراتور معادل الکتريکي مدار 3( )4 شکل در است. است. شده داده نشان شنت L R adj R L R V R L L E موازي تحريک ژنراتور معادل الکتريکي مدار 3 4 شکل سيمپيچ مدار ميدهد نشان الکتريکي معادل مدار داده ارتباط آرميچر سيمپيچي مدار با موازي تحريک است. شده يا گره پتانسيل روش با شنت ژنراتور الکتريکي مدار تحليل در معموال کرد. تحليل ميتوان ديگر روشهاي و آرميچر عکسالعمل مغناطيسي اثرات الکتريکي مدار گرفته نظر در محاسبات پيچيدگي دليل به کموتاسيون مغناطيسي اثرات اندازهگيري متداول روش نميشود. است. ژنراتور مشخصههاي منحني از استفاده آرميچر و تحريک مدار گره براي KCL نوشتن با ميآيد. بهدست 3( )9 معادله KCL) + + = (3-9) L V و جريانهاي مقادير اهم قوانين بردن بهکار با آمد. خواهد بهدست = R E V V + R adj (3-)

28 Vجاري E بسوي از محل جريان مدار آرميچر E و خواهيم داشت. است پس > V E E V = (3-) R P V L بهدست ميآيد. Pout جريان از رابطه = V L out P L = P out V (3-) P (R R ) تلفات تحريک از رابطه )3 3( و تلفات آرميچر از = + adj P (R R ) P = R رابطه )4 3( بهدست ميآيد. حل: بهدست از رابطه ) 3( جريان مدار تحريک ميآيد. V = = = R + Radj [] 3 P 5 L بهدست خواهد و از رابطه ) 3( جريان بار آمد. L P out 3 5 = = = 5 [] V KCL) بهدست از رابطه )9 3( جريان آرميچر ميآيد. KCL) + + = = = 6 [ ] L E V از رابطه ) 3( نيروي محرکه القايي آرميچر E بهدست ميآيد. 6 E V = R E 6 = / 5 6 / 5 = E E = + 6 / 5 = 3 [V] E 4, R [ ], R 3 V مثال 8 3 ژنراتور شنت V 5 kw با مدار معادل الکتريکي مطابق شکل )5 3( در نظر است. مطلوب است: الف جريان آرميچر ب نيروي محرکه القايي آرميچر L R adj 75Ω L R 5Ω R.5Ω V =V L E شکل

29 KCL) + + = L 4 V V = 3 4 3V V 48 مخرج مشترک ميگيريم V + V + 48 = 3 3V 37= 37 V = = [V] 3 E V 4 را و V مقادير جريانهاي اکنون با محاسبه مثال 9 3 کميتهاي الکتريکي ژنراتور شنت L [ ] [ ] adj بهشرح زير است: E = 4, R = [ Ω ], R = 3 [ Ω] = 6, R = [ Ω] V V V مطلوب است: الف ولتاژ ترمينال ژنراتور ب تلفات مسي آرميچر و تحريک حل: مدار معادل الکتريکي ژنراتور تحريک موازي را رسم ميکنيم و کميتهاي آن را مينويسيم. L =6 R adj Ω L R 3Ω R Ω V =? L E 4V رابطه ) 3( را براي جريان تحريک V V V = = = R + R 3+ 3 adj مينويسيم. E V 4 V رابطه ) 3( را براي جريان آرميچر E V V = = 4 R مينويسيم. از روابط ) 3( و ) 3( بهدست ميآيد. 3 E V 4 = = = [] R V = = = R + Radj 3+ 4 [] P (R R ) ( 3 ) 4 48[w از رابطه )3 3( تلفات تحريک و از رابطه )4 3( تلفات آرميچر بهدست ميآيد. adj P = (R + R ) = ( 3+ ) 4 = 48[w] P = R = = 4[w] E V پرسش 5 3 پرسشهاي کامل کردني در ژنراتور شنت مدار تحريک با مدار آرميچر به صورت... اتصال داده ميشود و بين آنها... برقرار ميباشد. سيمپيچي تحريک بر روي... قرار داده KCL) براي گره مدار تحريک و آرميچر KCL مينويسيم. L را جايگزين ميکنيم. و و مقادير 56

30 است. شده... از تحريک جريان اندازهگيري براي 3... از ماشين پايانههاي ولتاژ اندازهگيري براي و ميشود. استفاده غلط صحيح پرسشهاي براي کم دور تعداد با شنت تحريک سيمپيچي است. شده طراحي زياد جريان غلط صحيح جريان تنظيم براي R adj متغير مقاومت از ميشود. استفاده تحريک غلط صحيح مغناطيسي اثرات اندازهگيري متداول روش 3 است. ژنراتور مشخصههاي منحني از استفاده غلط صحيح تشريحي پرسشهاي 3( )٢٣ شکل شنت ژنراتور ساختماني طرح دهيد. توضيح را بنويسيد. را شنت ژنراتور راهاندازي نحوه بايد نکاتي چه شنت ژنراتور راهاندازي براي 3 شود رعايت قطبهاي مغناطيسی پسماند صورتيکه در 4 کرد بايد چه برود بين از شنت ژنراتور برعکس راهاندازي هنگام به شنت ژنراتور 5 آن صحيح راهاندازي براي اکنون است. شده گردانده کرد بايد چه کنيد رسم را شنت ژنراتور معادل الکتريکي مدار 6 کنيد. معرفي را آن الکتريکي کميتهاي و محرکه نيروي سوي از آرميچر جريان جهت چرا 7 است شنت ژنراتور ترمينالهاي سمت به E القايي 3 4 تمرين آرميچر و تحريک جريان با شنت ژنراتور تنظيمکننده و تحريک مدار مقاومت است. مفروض مقاومت اگر ميباشد. Ω هم روي تحريک جريان است: مطلوب باشد /5Ω آرميچر سيمپيچي ژنراتور ترمينالهاي ولتاژ الف ژنراتور خروجي توان ب آرميچر القايي محرکه نيروي پ راندمان با V 4 kw شنت ژنراتور و /Ω آرميچر مدار مقاومت است. مفروض % 8 است: مطلوب است. Ω تحريک مدار آرميچر القايي محرکه نيروي الف شده تبديل توان ب ثابت تلفات پ بخار اسب توان با محرک توسط شنت ژنراتور 3 جريان و 5 V ولتاژ ژنراتور و ميشود گردانده و R = 5 Ω تحريک مدار مقاومت اگر ميدهد بار به است: مطلوب باشد. R آرميچر /Ω = ژنراتور بازده الف مسي تلفات ب ثابت تلفات پ ژنراتور يک آرميچر و تحريک مدار مقاومت ٤ تلفات اگر ميباشد. /Ω و Ω ترتيب به شنت آرميچر سيمپيچ تلفات و 8 W تحريک سيمپيچ 57

31 W باشد مطلوب است: الف جريان آرميچر و بار ب نيروي محرکه القايي آرميچر پ بازده ژنراتور در صورتيکه تلفات ثابت 5 W باشد. 6 3 منحني مشخصه بيباري ژنراتور شنت منحني مشخصه بيباري از آزمايش بيباري بهدست ميآيد و هدف تعيين تأثير جريان تحريک E در سرعت ثابت بر نيروي محرکه القايي آرميچر است. براي انجام آزمايش بيباري ژنراتور شنت ابتدا مدار سيمپيچي تحريک را از مدار سيمپيچي آرميچر جدا ميکنند. سپس مانند يک ژنراتور تحريک مستقل مطابق آنچه که در قسمت 3 توضيح داده شد آزمايش بيباري را انجام ميدهند. منحني مشخصه بيباري ژنراتور شنت مشابه منحني مشخصه بيباري ژنراتور تحريک مستقل است. 7 3 منحني مشخصه بارداري ژنراتور شنت منحني مشخصه بارداري از آزمايش بارداري L بر بهدست ميآيد و هدف تعيين تأثير جريان بار V در سرعت n ثابت و جريان ولتاژ پايانههاي ژنراتور ثابت است. تحريک براي انجام آزمايش بارداري ژنراتور شنت را مطابق مدار الکتريکي شکل )6 3( اتصال ميدهند. L R R adj S S S n R L V V H H H n L E جريان و آمپرمتر جريان تحريک آمپرمتر V را نشان L و ولتمتر V ولتاژ پايانههاي ژنراتور بار ميدهند. V از رابطه ) 3( بهدست ولتاژ پايانههاي ژنراتور 58 شکل 6 3 مدار الکتريکي آزمايش بارداري ژنراتور شنت ميآيد. 4 E V = R R = E V V E R V = E R (3-3) R / 5 در آزمايش بارداري سرعت و جريان تحريک ثابت E نگه داشته ميشوند. لذا نيروي محرکه القايي

32 L به مقدار جريان نامي ژنراتور برسد. تا جريان بار سپس روي يک دستگاه مختصات نقاط نشاندهنده L معيني را مشخص V به ازاي جريان بار مقدار مينمايند. اين نقاط را به يکديگر وصل ميکنند تا»منحني مشخصه بارداري«ژنراتور شنت بهدست آيد. جدول )5 3( نتيجه آزمايش بارداري ژنراتور شنت 5 RPM را در سرعت V و 5/5 kw نشان ميدهد. اين همان ماشيني است که بر روي آن آزمايش بيباري و باداري در بخش 3 انجام شده است. L [] /8 /4 3/8 5/5 V [v] 93/ جدول 5 3 نتيجه آزمايش بارداري ژنراتور شنت نقاط نشاندهندهي مقدار هر ولتاژ به ازاي جريان بار معين جدول )5 3( در شکل )7 3( نشان داده شده است. با اتصال نقاط به يکديگر منحني مشخصه متاثر از مقداري ثابت خواهد داشت. جريان آرميچر L است. پس با توجه به رابطه )3 3( ولتاژ جريان بار L ميباشد. V تابعي از جريان بار پايانههاي ژنراتور H n به عنوان H تا در شکل )6 3( از المپهاي S n براي اتصال آنها به پايانههاي S تا بار و از کليدهاي ژنراتور استفاده شده است. 7 3 آزمايش بارداري براي انجام آزمايش بارداري ابتدا رتور ژنراتور توسط محرک با سرعت ثابت گردانده ميشود. سپس R adj با کاهش مقاومت تنظيمکننده جريان تحريک جريان تحريک را افزايش ميدهند تا ولتاژ پايانههاي S V به مقدار نامي برسد. اکنون کليدهاي ژنراتور S n شکل )6 3( را به ترتيب ميبندند و با روشن تا L را طي چند H n جريان بار H تا کردن المپهاي مرحله افزايش ميدهند و در هر مرحله مقادير ولتاژ V که توسط ولتمتر V و جريان پايانههاي ژنراتور اندازهگيري ميشوند را در L که توسط آمپرمتر بار جدولي يادداشت مينمايند. اين کار آنقدر ادامه مييابد بارداري ترسيم شده است. V [V] 5 U شکل 7 3 منحني مشخصه بارداري ژنراتور شنت L []

33 نمودار Excel برنامه از استفاده با 3 3 فعاليت نماييد. رسم را 3( )5 جدول به مربوط شکل بارداري مشخصه منحني 4 9 مثال اهمي مقاومت با شنت ژنراتور به مربوط 3( )7 جريان ازاي به است. R = / 5Ω آرميچر سيمپيچي 5 بهدست را %V 5 / 5 R ولتاژ تنظيم درصد L = 5 / 5 بار V% آوريد. حل: بهدست بارداري مشخصه منحني به توجه با ميآوريم: مغناطيسي اثرات و R آرميچر سيمپيچي اهمي مقايسه از موضوع اين شد. خواهد بيشتر ε آرميچر است. مشهود كامال 4( )9 و 4( )7 مثالهاي تحريك تغذيه و باتريها شارژ در شنت ژنراتورهاي دارند. كاربرد نيروگاهها ژنراتورهاي 3 6 پرسش را شنت ژنراتور بارداري آزمايش انجام نحوه دهيد. شرح بنويسيد. را بارداري آزمايش انجام از هدف تحريك ژنراتورهاي با شنت ژنراتورهاي بين 3 دهيد. انجام مقايسهاي كاربرد ديدگاه از مستقل بنويسيد. را شنت ژنراتور كاربرد تمرين شنت ژنراتور بارداري و بيباري آزمايش نتايج آرميچر سيمپيچ اهمي مقاومت با 4 kw 4 V شرح به R 3Ω= تحريك سيمپيچ و R =/3Ω است: زير [] / /4 /6 /8 / /4 /5 E [V] L [] V [V] است: مطلوب نامي بار در آرميچر و تحريك سيمپيچ جريان الف نامي بار در مغناطيسي اثرات از ناشي ولتاژ افت ب = V = E = [V] L = 5 / 5[] V = 7[V] L E V بهدست ولتاژ تنظيم درصد 3( )8 رابطه به توجه با ميآيد. E V %VR = V 7 %V R = = % 7 7 R / 3 شنت ژنراتور كاربرد 3 8 مستقل تحريك ژنراتورهاي از بيش شنت ژنراتور براي مستقل ولتاژ منبع به زيرا ميكند پيدا كاربرد ندارد. احتياج تحريك شنت ژنراتورهاي آرميچر سيمپيچي طرفي از تحريك جريان و L بار جريان تامين به موظف تحت شنت ژنراتور آرميچر سيمپيچي بنابراين است. قرار مستقل تحريك ژنراتور به نسبت بيشتري جريان مقاومت از ناشي ولتاژ افت دليل همين به ميگيرد. 6

34 9 3 ژنراتورهاي جريان مستقيم با تحريك سري ژنراتور جريان مستقيم با تحريك سري را به اختصار»ژنراتور سري» گويند. در ژنراتور سري مدار تحريك با مدار آرميچر به صورت سري اتصال داده ميشود و بين آنها ارتباط الكتريكي برقرار ميباشد. نقشۀ اختصاري ژنراتور سري در شكل )8 3( نشان داده شده است. G شكل 8 3 نقشه اختصاري ژنراتور سري طرح ساختماني ژنراتور سري در شكل )9 3( نشان داده شده است. استاتور داراي قطبهاي برجسته ميباشد. سيمپيچي تحريك بر روي قطبها قرار داده شده است. اين سيمپيچي با تعداد دور كم براي جريان زياد به 3 گونهاي طراحي ميشود تا نيروي محركه مغناطيسي N) ( θ = مورد نياز را تأمين نمايد. سيمپيچي تحريك سري با سيمپيچي آرميچر اتصال داده شده است. لذا جريان سيمپيچي تحريك برابر جريان آرميچر ميباشد و ولتاژ سيمپيچي تحريك با عبور جريان آرميچر از سيمپيچ R L توسط كليد تحريك تأمين ميشود. مصرف كننده آرميچر اتصال داده شده و S به ترمينالهاي است. با بستن كليد S مقاومت بار و سيمپيچ تحريك با سيمپيچ آرميچر به صورت سري در ميآيند و از ولتاژ و جريان آرميچر تغذيه ميكنند. جريان اين مدار سري V توسط توسط آمپرمتر و ولتاژ پايانههاي ماشين ولتمتر V اندازهگيري ميشود. شكل 9 3 طرح ساختماني ژنراتور سري 3 راهاندازي ژنراتور سري براي راهاندازي ژنراتور سري كليد S شكل )9 3( را باز ميگذارند. سپس رتور را با سرعت نامي به گردش درميآورند تا فوران ناشي از پسماند مغناطيسي E o در سيمپيچي قطبها نيروي محركه القايي پسماند آرميچر القا كند. در اين لحظه ولتاژ پايانههاي ژنراتور به حداقل مقدار خود كه برابر نيروي محركه القايي پسماند E o است ميرسد. در اين حال ژنراتور راهاندازي شده است و آماده براي اتصال به بار است. 6 Series Generator.

35 بهرهبرداري 3 بستن با سري تحريك ژنراتور راهاندازي از پس متصل ژنراتور پايانههاي به بار 3( )9 شكل S كليد تحريك سيمپيچي بار شامل سري مدار و شد خواهد محركه نيروي ميشود. ايجاد آرميچر سيمپيچي و ضعيفي جريان آرميچر سيمپيچي E o پسماند القايي و تحريك سيمپيچي بار از متشكل سري مدار در فوران جريان اين مينمايد. جاري آرميچر سيمپيچي محركه نيروي تا ميدهد افزايش را قطبها مغناطيسي لذا شود. القا آرميچر سيمپيچي در بيشتري القايي ولتاژ افزايش با مييابد. افزايش ژنراتور پايانههاي ولتاژ عبور هنگام جريان اين ميشود. زياد بار جريان پايانهها افزايش دوباره را قطبها فوران تحريك سيمپيچي از پايانههاي ولتاژ تا مييابد ادامه آنقدر عمل اين ميدهد. شود. ثابت ژنراتور راهاندازي شرايط 3 ژنراتور رتور آوردن در گردش به از پس مواقع برخي و نميشود راهاندازي ژنراتور بار به اتصال و سري راهاندازي عدم سبب كه عواملي نميکند.»ولتاژگيري«از: است عبارت شد خواهند سري تحريك ژنراتور ندارد. وجود قطبها در مغناطيسي پسماند نيست. صحيح تحريك سيمپيچي جريان جهت نيست. صحيح رتور گردش جهت 3 است. نامي سرعت از كمتر رتور گردش سرعت 4 كه آنچه مطابق باال عوامل از ناشي اشكال رفع براي ميشود. اقدام شد داده توضيح 3 4 بخش در سري ژنراتور معادل الكتريكي مدار 3 توان و جريان ولتاژ الكتريكي كميتهاي محاسبه است. امكانپذير الكتريكي معادل مدار از استفاده با سري ژنراتور معادل الكتريكي مدار 3( )3 شكل در است. شده داده نشان R L L L R V R L E سري تحريك ژنراتور معادل الكتريكي مدار 3 3 شكل سيمپيچي مدار ميدهد نشان معادل مدار اين آرميچر سيمپيچي مدار با سري صورت به تحريك است. شده داده ارتباط حلقه جريان روش با سري ژنراتور الكتريكي مدار تحليل در معموال است. تحليل قابل ديگر روشهاي يا و آرميچر عكسالعمل مغناطيسي اثرات الكتريكي مدار گرفته نظر در محاسبات پيچيدگي دليل به كموتاسيون مغناطيسي اثرات اندازهگيري متداول روش نميشود. است. ژنراتور مشخصههاي منحني از استفاده معادل الكتريكي مدار حلقه براي KVL نوشتن با )3 )3 معادل تحريك و آرميچر سيمپيچيهاي ميآيد. بهدست KVL ) E + R L + R L + V = (3-4) L و جريانهاي محل از حلقه جريان ميآيد. بهدست 3( )5 رابطه و ميگذرد 6