آزمایش یک: آشنایی با تجهیزات کارگاه سیم پیچی... 3

Transcript

1 فهرست 1 آزمایش یک: آشنایی با تجهیزات کارگاه سیم پیچی... 3 کالف پیچ... 3 بوبین پیچ... 3 اتوترانس سه فاز... 3 میکرومتر... 4 هویه و سیم لحیم... 5 سیم الکی...5 هسته آهنی...6 موتور القایی سه فاز و تکفاز... 6 مولتی متر...7 میز کار... 7 آزمایش دو: اندازه گیری قطر سیم و چگالی جریان...9 شرح آزمایش... 9 آزمایش سه: طراحی و سیم پیچی سلف...10 شرح آزمایش آزمایش چهار: طراحی و سیم پیچی ترانس تکفاز آزمایش محاسبات عملی ترانس تکفاز...11 محاسبه سطح مقطع هسته...11 ابعاد هسته...1 شرح آزمایش پنج: طراحی و سیم پیچی ترانس سه فاز شرح آزمایش آزمایش شش: طراحی و سیم پیچی موتور القایی تکفاز تعیین جریان و قطر سیمدر موتور تک فاز شرح آزمایش آزمایش هفت: طراحی و سیم پیچی موتور القایی سه فاز محاسبات عملی موتور القایی سه فاز سیم پیچی طبقه...

2 طراحی و سیم پیچی موتور سرعته 3 فاز داالندر...7 پیوست: جدول سیم ه یا الکی استاندارد... 8

3 آزمایش یک: آشنایی با تجهیزات کارگاه سیم پیچی در این قسمت با مفاهیم مهم و کاربردی حفاظت الکتریکی و انواع آن انواع کابلها و مشخصات آنها و انتخاب کابل مناسب با توجه به آمپر مدار آشنا خواهیم شد. در تمامی مدارهای الکتریکی میبایست برای حفاظت از تجهیز الکتریکی یا اشخاص تدبیری اندیشیده شود. بدین منظور همانطور که در ادامه بیان میگردد تجهیزات و روشهای مختلفی وجود دارد که به سبب افزایش قابلت اطمینان سیستم مورد استفاده قرار میگیرند که در ادامه با برخی از این روشها آشنا خواهیم شد. کالف پیچ از این وسیله برای پیچیدن کالف های انواع ترانس و موتور استفاده میشود. بوبین پیچ از این وسیله برای پیچیدن بوبین انواع ترانس و موتور استفاده میشود. اتوترانس سه فاز اتوترانسفورماتور )گاهی به آن»اتوفورمر«هم میگویند( گونهای ترانسفورمر الکتریکی است که تنها یک سیمپیچ دارد. سیمپیچ اتوترانسفورماتور حداقل سه نقطه برای اتصال الکتریکی دارد که به آنها تپ میگویند. ولتاژ ورودی و بار الکتریکی به دو تپ متصل میشوند و یک تپ که در انتهای سیمپیچ قرار دارد مشترک است. هر تپ میتواند با منابع ولتاژی و بار الکتریکی متفاوتی 3

4 ارتباط داشته باشد. سیمپیچ موجود در اتوترانسفورماتور در واقع میتواند عمل سیمپیچهای اولیه و ثانویه موجود در ترانسفورمر را انجام دهد. میکرومتر میکرومتر یا ریزسنج ابزاری برای اندازهگیری طول با دقت زیاد است.میکرومترها ازنظر سیستم اندازهگیری مانند کولیس دو نوعند که آنها را میکرومترهای اینچی و میکرومترهای میلیمتری مینامند. میکرومتر از بخشه یا مختلفی تشکیل شدهاست که عبارتند از: فک ثابت فک متحرک استوانه مدرج و یا همان خطکش میکرومتر پوسته مدرج یا ورنیه میکرومتر و کمانی که برای گرفتن میکرومتر از آن استفاده میشود. در قسمت انتهایی میکرومتر یک جغجغه است و اهرمی که در هنگام اندازهگیری قفل میشود. روش کار با میکرومتر: همانگونه که گفته شد مقیاس اندازهگیری در میکرومتر میتواند اینچ یا میلیمتر باشد. اندازه طول خطکش میکرومتر بهصورت 5 میلیمتر 5 میلیمتر است. این به آن معنی است که این نوع میکرومتر از مقدار صفر تا 5 میلیمتر را اندازه میگیرد. نوع دیگر از 5 تا 50 میلیمتر را اندازه میگیرد. بههمینترتیب سایر اندازهها با میکرومتر مناسب آن محدوده اندازهگیری میشوند. میکرومترهای اینچی معموال با قابلیت تفکیک 0005/0 خواندن میکرومتر: 4 inch, inch0001/0 inch001/0, ساخته می شوند. اگر به خطکش میکرومتر توجه شود دیده میشود که دارای یک خط افقی است. یکسری تقسیمبندی باالی خط افق است و یکسری زیر خط افق است. تقسیمبندیای که باالی خط افق است فاصله بین آنها یک میلیمتر است و تقسیمبندیای که زیر خط افق است فاصله بین آنها نیم میلیمتر میباشد. استوانهای مدرج وجود دارد که روی خطکش اصلی ما حرکت میکند

5 معموال میکرومترها با دقت 01/0 میلیمتری ساخته میشوند. اگر دقت کنیم میبینیم که روی ورنیه از صفر تا 50 قسمت مساوی تقسیمبندی شدهاست. حال فرض میکنیم قطعهای را اندازهگیری کردیم و میخواهیم اندازه آن را بخوانیم برای خواندن میکرومتر میکنیم که به آخرین خط خطکش که از زیر ورنیه مشخص است دقت میکنیم. این اندازه اندازه اصلی آوردن مقدار خ رده آن توجه میکنیم که کدام خط ورنیه روبهر یو هنگام استفاده از میکرومتر به نکاتی باید توجه کرد: در زمان خواندن میکرومتر باید درست مقابل چشمان قرار دهیم. خط خطکش بهصورت کامل قرار گرفتهاست. بهاینصورت عمل ما است. برای بهدست در زمانی که ما قطعهای را در بین دو فک متحرک و ثابت قرار میدهیم و اندازه میگیریم بهوسیله دست استوانه مدرج را میچرخانیم تا با قطعه کار تماس پیدا کند و وقتی تماس پیدا کرد بقیه کار را با جغجغه انجام میدهیم. هویه و سیم لحیم هویه وسیلهای است که برای ذوب لحیم و اتصال قطعات به یکدگیر به کار میرود. هویهها را میتوان به دو دسته اصلی تقسیم کرد هویههای چکشی )غیرالکتریکی( و هویههای الکتریکی. با توجه به نقطه اتصال و اندازه آن باید هویه مناسب که بتواند دمای الزم را ایجاد کند انتخاب نمود. لحیم آلیاژی است از دو یا چند فلز مختلف که در اتصال ثابت فلزات بهویژه سیمها و کابلها به یکدیگر به کار میرود. ترکیبهای اصلی لحیم قلع و سرب هستند نسبت بین این دو عنصر میتواند نقطه ذوب لحیم را مشخص کند. آزمایشها نشان میدهد که اگر نسبت قلع و سرب در حدود 63 قلع و 37 سرب باشد نقطه ذوب در کمترین حد خود و حدود 190 درجه سلسیوس خواهد بود. سیم الکی از سیم الکی برای ساخت ترانس و موتور استفاده می شود که با توجه به پارامترهای درخواستی قطر سیم فرق میکند. 5

6 هسته آهنی از هسته جهت هدایت شار مغناطیسی استفاده می شود.هسته آهنی موتور القایی سه فاز و تکفاز موتور القایی نوعی از موتور جریان متناوب موتور AC آسنکرون )غیرهمزمان( است که توان مورد نیاز در قسمت متحرک آن از طریق القای الکترومغناطیسی تأمین میشود. موتورهای القایی AC AC پرکاربردترین موتورهایی هستند که در سامانهه یا کنترل حرکت صنعتی و همچنین خانگی به کار گرفته میشوند. طراحی ساده و پایدار بهای ارزان هزینه نگه داری پایین و اتصال آسان و کامل به یک سرچشمه نیروی AC برتریهای بنیادی موتورهای القایی AC هستند. انواع گوناگونی از موتورهای القایی موتورهای DC در بازار هست. موتورهای گوناگون برای کارهای گوناگونی شایستهاند. با اینکه طراحی موتورهای واداشتیی AC آسانتر از ساخت این نوع موتورهاست. است ولی کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف موتورهای القایی AC نیازمند دریافتی ژرفتر در طراحی و یک موتور الکتریکی در روتور خود انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکند. برای تأمین توان مورد نیاز روتور راهه یا مختلفی وجود دارد. در یک موتور DC توان آرمیچر مستقیما به وسیله یک منبع جریان مستقیم تأمین میشود در حالی که در یک موتور القایی این توان از طریق استاتور در روتور القا میشود. موتورهای القایی را به علت شباهت بسیار زیاد آنها به ترانسفورماتور ترانسفورماتور دوار نیز مینامند چرا که استاتور این موتورها از نظر عملکرد شباهت زیادی به سیمپیچ اولیه و روتور آنها به سیمپیچ ثانویه ترانس دارد. از موتورهای القایی به ویژه موتورهای القایی سه فاز به طور گستردهای در صنعت استفاده میشود. قدرت باال ساختار ساده و عدم وجود جاروبکها )که به تعمیر و نگهداری زیادی نیاز دارند( و قابلیت باالی موتورهای القایی برای کنترل سرعت از جمله دالیل استفاده از آنهاست. 6

7 شکل 0 8 موتور القایی مولتی متر مولتیمتر دستگاهی است برای مشاهده چندین کمیت الکتریکی از قبیل ولتاژ یا اختالف پتانسیل و امپراژ یا جریان و مقاومت الکتریکی. مولتیمترها در دو نوع آنالوگ و دیجیتال وجود دارند نوع دیجیتال آن برای مصارف گوناگونی طراحی میشوند. که به وسیله یک سلکتر مدور بین کمیتهای الکتریکی میتواند بر حسب نیاز گردش نماید. شکل 0 9 مولتی متر میز کار 7

8 8

9 آزمایش دو: اندازه گیری قطر سیم و چگالی جریان شرح آزمایش با استفاده از میکرومتر و روش قرائت آن که در فصل اول معرفی گردید سه سیم با قطرهای متفاوت موجود در کارگاه را اندازه گیری نمائید. سیم های الکی بر اساس قطر سیم نامگذاری می شوند. برای تکمیل جدول زیر مقادیر نامی بر اساس مقدار ادعایی بر روی قرقره تکمیل گردد. 3 1 سیم شماره قطر سیم قرائت شده با میکرومتر بر حسب میلی متر قطر سیم نامی بر حسب میلی متر برای محاسبه آمپراژ مجاز سیم الکی از مفهوم چگالی جریان استفاده می گردد. بسته به محیط و روش خنک سازی سیم پیچ چگالی جریان عددی بین 1 تا 5 در کاربردهای مختلف انتخاب می گردد. تعریف چگالی جریان به صورت زیر تعریف می شود: J = I(A) S(mm ) در این رابطه صورت کسر جریان بر حسب آمپر و مخرج آن سطح مقطع سیم بر حسب میلی متر مربع است. با فرض چگالی جریان 4 آمپر بر میلی متر مربع مقدار آمپراژ مجاز سیم های جدول قبلی را محاسبه و در جدول زیر وارد نمائید: نمره سیم )قطر سیم( بر حسب میلی متر سطح مقطع سیم بر حسب میلی متر مربع آمپراژ مجاز سیم 9

10 آزمایش سه: طراحی و سیم پیچی سلف شرح آزمایش هسته آهنی تکفاز موجود در کارگاه سایز 76 می باشد. برای ساختن سلف 100 میلی هانری با آمپراژ 4 آمپر محاسبات مربوط به قطر سیم تعداد دور آن و سطح مقطع مورد نیاز برای ساختن سلف و همچنین مقدار فاصله هوایی را انجام دهید. پس از سیم پیچی سلف به وسیله یک سلف سنج مقدار آن را اندازه گیری نمائید. روش دیگر اندازه گیری به کمک بستن مدار نمونه جهت اندازه گیری به کمک اتوترانس سه فاز می باشد. مدار مورد نیاز از سری نمودن اتوترانس با آمپر متر و سلف تشکیل شده است. در این مدار با تغییر مقدار ولتاژ اتوترانس از صفر به مقداری که به ازای آن جریان سلف به مقدار نامی برسد اقدام می گردد. در این شرایط با تقسیم ولتاژ بر جریان مقدار امپدانس سلف محاسبه می شود. همچنین از رابطه امپدانس مقدار سلف به دست می آید. در این مورد جدول زیر تکمیل گردد: ولتاژ جریان امپدانس ظرفیت سلف مقدار عملی قرائت شده را با مقدار تئوری طراحی شده مقایسه نمائید. 10

11 آزمایش چهار: طراحی و سیم پیچی ترانس تکفاز محاسبات عملی ترانس تکفاز محاسبه سطح مقطع هسته سطح مقطع هسته سطح موثر هسته آهنی است که شار مغناطیسی از آن عبورمی کند در بعضی از ترانسفورماتورها سطح مقطع به گونه ای انتخاب می شود که هسته سریع به اشباع برسد. این ترانسفورماتورها در ایجاد امواج ضربه ای( پالس یا تب )کار برد دارند.ولی در ترانسفورماتورهای قدرت سطح مقطع هسته را به گونه ای در نظر می گیرند که ترانسفورماتور در منطقه خطی کند و به توان ضریب تبدیل را در شکل های زیر دو نوع K = N N 1 مختلف هسته UI در کمیتهای الکتریکی اعمال کرد. وE نشان داده شده است. کار اندازه سطح مقطع موثر هسته از رابطه S = K P تعیین می شود. K ضریبی است که درفاصله بین 0,8 تا 1, بسته به توان ترانسفورماتور تغییر می کند. در ترانسفورماتورهای کوچک 1= / K و در ترانسفورماتورهای پرقدرت = 0 8/ K در نظرگرفته می شود.در رابطه باال P توان ظاهریدر خروجی ترانسفورماتور می باشدکه بر حسب ولت آمپر ) V.A ( بیان می شود S.سطح مقطع موثر هسته بر حسب سانتی متر مربع ) ( cm می باشد. برای کاهش تلفات فوکو هسته ترانسفورماتورها ورق ورق ساخته می شود.ورق ورق کردن هسته سبب می شود که مقدار موثر سطح مقطع آن ها کاهش یابد.برای جبران میزان کاهش آن از سطح مقطع ظاهری استفاده می شود.برای تعیین سطح مقطع ظاهری از ضریب تورق 0 /9 0 الی 95 / 0 استفاده می شود.اگر سطح مقطع ظاهری را با S نشان دهیم از رابطه مقابل می توان آن را محاسبه کرد. سطح مقطع موثر = سطح مقطع ظاهری ضریب تورق S = S 1. 1 S cm مثال :سطح مقطع هسته ترانسفورماتور به مشخصه P =1kVA را تعیین کنید. حل: 11

12 S = 1. P = cm سطح مقطع موثر هسته آهنی S = cm سطح مقطع ظاهری هسته آهنی مثال :سطح مقطع هسته ترانسفورماتور با ولتاژ = U 1 و I = 4A جریان رابدست آورید حل: P = U I = V. A S = 1. P = = cm S = 1. 1 S = = cm ابعاد هسته ) تعیین سطح مقطع هسته از روابط زیر نوع هسته را تعیین می کنیم.معموال ضخامت (ارتفاع ( هسته کمی بیشتر از عرض( پهنای بازو )هسته در نظر گرفته می شود. 1 -نوع هسته S EI 30 نوع هستهEI -نوع هسته S 30 UI نوع هستهU 3 -نوع هسته S L 30 نوع هستهL کاربرد خیلی کم) 4 -نوع هسته S EE 301 نوع هستهEE 3 5- نوع هسته S 3UI 50 نوع هستهE3UI -6 نوع هسته S M 50 نوع هسته EM مبنای محاسبات تعداد دورهای اولیه و ثانویه رابطهN E = 4.44 f BmS می باشد.عمال در محاسبات برای سادگی عمل E را یک ولت در نظر م یگیرند و تعداد دور را برای یک ولت بدست می آورند و آن را دور بر ولت می گویند و با Nv نشان می دهند. پس از تعیین Nv بر اساس ولتاژهای سیم پیچ های اولیه و ثانویه و در نظرگرفتن افت ولتاژها تعداد دورهای اولیه و ثانویه را تعیین می کنند. 1

13 شرح آزمایش ترانس تکفاز 0 به 1 را با فرض آمپر خروجی 4 آمپر در نظر بگیرید. مشخصات هسته را نیز هسته 76 موجود در کارگاه در نظر بگیرید. در این شرایط سطح مقطع هسته ترانس قطر سیم های مورد نیاز و تعداد دورهای آنها را محاسبه نمائید. برای طراحی از روابط ارائه شده در فصل دوم استفاده نمائید پس از سیم پیچی قرقره سایز 78 و جازدن آن در هسته و محکم نمودن پیچ های مربوطه اقدام به تست ترانس طراحی و ساخته شده نمائید. برای تست از جدول زیر استفاده نمائید: ولتاژ اتوترانس بر حسب ولت خروجی ولتاژ اندازه گیری شده از ترانس خروجی ولتاژ تئوری ترانس 13

14 آزمایش پنج: طراحی و سیم پیچی ترانس سه فاز شرح آزمایش ترانس سه فاز 380 به 170 را با فرض آمپر خروجی 4 آمپر در نظر بگیرید. مشخصات هسته را نیز هسته 180 موجود در کارگاه در نظر بگیرید. در این شرایط سطح مقطع هسته ترانس قطر سیم های مورد نیاز و تعداد دورهای آنها را محاسبه نمائید. برای طراحی از روابط ارائه شده در فصل دوم استفاده نمائید. برای سیم پیچی از دو قرقره سایز 105 و جازدن آنها در هسته و محکم نمودن پیچ های مربوطه استفاده نمائید. سپس اقدام به تست ترانس طراحی و ساخته شده نمائید. برای تست از جدول زیر استفاده نمائید: ولتاژ اتوترانس بر حسب ولت خروجی ولتاژ اندازه گیری شده از ترانس خروجی ولتاژ تئوری ترانس 14

15 آزمایش شش: طراحی و سیم پیچی موتور القایی تکفاز موتورهای تک فاز بر اساس دو سیم پیچ اصلی و کمکی با اختالف فاز زمانی و مکانی حدود در موتورهای تک فاز معمولی سیم پیچ اصلی π 3 کل شیارها وسیم پیچ کمکی 1 3 الکتریکی کار می کنند. کل شیارها را دربر می گیرد. نوع خاصی از موتور تک فاز تحت عنوان موتور تک فاز با طرح فاز وجود دارد که در این موتور نصف کل شیارها برای اصلی و نصف دیگر برای سیم پیچ راه انداز مورد استفاده قرار می گیرد. در موتورهای طرح فاز می توان کل موتور بین سیم پیچ بطور مساوی تقسیم می شود P A = P B = 1 p و سیم پیچ های اصلی و کمکی دارای مشخصات الکتریکی یکسانی می باشد و هر یک از سیم پیچ های فوق می تواند به عنوان اصلی و یا کمکی مورد استفاده قرار گیرد که راندمان موتورهای تک فاز با طرح دو فاز باالتر از موتورهای تک فاز معمولی است. p تعیین جریان و قطر سیم در موتور تک فاز برای تعیین جریان سیم پیچ های اصلی و کمکی از طریق توان به صورت زیر عمل می کنند: توان کل موتور p = kbm. DS. LS. Nr (Kw) Nr = Ns(1 s) p a = 3 p (Kw) P H = 1 3 P = 1 P a (Kw) P 1 = up. Ip. cos φ P = P 1. η I ph = P H up. η. cos φ d a = Ia j d H = I H j شرح آزمایش موتور القایی تکفاز موجود در کارگاه برای کولر آبی بوده و توان آن 0,5 اسب بخار می باشد. بر اساس روش سیم بندی متمرکز و یک طبقه برای آن طراحی مناسب را انجام دهید. پس از پیچیدن کالف ها و جازدن آنها و آماده سازی موتور برای تست موتور را با استفاده از اتوترانس سه فاز تست نمائید. 15

16 آزمایش هفت: طراحی و سیم پیچی موتور القایی سه فاز n: s سرعت سنکرون y: گام سیم بندی n: درجه هارمونیک y p = p p: جفت قطب y: p گام قطبی m: تعداد فاز :x e محاسبات عملی موتور القایی سه فاز : P : تعداد شیار q: تعداد شیار زیر هر قطب برای هر فاز : ε ضریب کوتاهی گام :x em زاویه هندسی شیارهای موتور تعداد قطب زاویه الکتریکی y : εy p ε = (1 1 n ) q: p. m x em = p x e : نکته:برایند از قانون دست راست گرفته شده و چهار انگشت سمت جهت نیرو جواب برایند را می دهد. نکته:مجموع شیارها 360 درجه هندسی با هم اختالف دارند. نکته :شیارها نسبت به شیار بعدی 10 درجه الکتریکی اختالف دارند. نکته:برای مشخص کردن یا باید به نمودار باال توجه کرد که در زمان مربوط به خود وارد می شود مثبت باشد و اگر منفی باشد است. m=3 مثال 1 :مطلوب است طرح دیاگرام گسترده برای الکترو موتوری 3 فاز 1 طبقه دارای 6 شیار و قطب t=1 p= y p = p = 6 = 3 q = p. m = 6 3 = 1 16

17 R 1 شروع فازها s α e = 3 t α e = 5 α e = 360 p = = 60 U Z V X W Y u v w نکته:در ترسیم 3 فاز همیشه باید اینگونه رسم شود مثال :دیاگرام گسترده الکترو موتور 3 فاز 1 طبقه با 1 شیار و 4 قطب ترسیم کنید: m=3 =1 p=4 y p = p = 1 4 = 3 α e = 360 p = = 60 q = = 1 = 1 p.m R شروع فازها s = 3 T = 5 17

18 u v x w y u v x w y u v w x y مثال 3 :مطلوبست ترسیم دیاگرام گسترده برای الکترو موتور 3 فاز 1 طبقه قطبی 1 شیار: m=3 p= =1 y p = 1 = 6 α e = 360 p = = 30 q = = 1 = p.m 3 R 1 S = 5 T = 9 U u Z v v x x w w y y u v x w y در الکترو موتورهای 3 فاز قطبی برای اینکه سیم پیچی ای متعارف تری به دست آوریم می توان q را به تقسیم کنیم و به عبارتی یک گروه کالف زوج تایی یا 4 تایی را به گروه کالف تکی یا تایی تجزیه کنیم مانند شکل زیر برای مثال 3 : u u x x 18

19 u X در این حالت گام سیم بندی کوتاهتر و در مصرف سیم صرفه جویی می شود. مثال 4 :الکترو موتور 3 فازی دارای 4 شیار است مطلوبست ترسیم نقشه ی گسترده ی موتور به صورت 1 طبقه: الف(اگر موتور 4 قطبی باشد. ب(اگر موتور 3 قطبی باشد. ج(موتور قطبی با کالف های تجزیه شده باشد. p= M=3 =4 p=4 )الف q = = 4 = p.m 4 3 α e = = y p = p = 4 4 = 6 R 1 s = 5 40 T = 9 u u v v x x W w y y u u v v x x w w y y U v w X y نکته:برای اتصال سر وته در پایین نقشه باید ته اول کالف به ته کالف دوم متصل می شود در دو قطبی ها اینطور می باشد که جاهایی که دو گروه کالف وجود دارد. سری و موازی کردن الکترو موتورها در گروه کالف ها: اگر کالف این موتور از کالف n به صورت یک گروه کالف( q>1 ) باشند. دوری استفاده شده باشد به ان کالف تکی می گوییم یعنی q=1 است و یا اینکه کالف می توانند گروه کالف تایی گروه کالف تکی q:1 q: 19

20 سری یا موازی کردن گروه کالف ها: 55v 55v 55v 55v 0v u X مثال 5 :اگر ولتاژ فازی ما 110 v باشد گروه کالف های فوق را چگونه به هم اتصال دهیم 55v 55v 55v 55v u 110v X _در مدار فوق اگر بخواهیم ولتاز فازی 55 v را به الکترو موتور وصل کنیم نحوه ی ارتباط کالف ها با یکدیگر چگونه خواهد بود 55 v 55 v 55 v 55 v L N تبدیل یک رشته سیم به n d = قطر هر رشته سیم نازکتر رشته با قطر یکسان: D = قطر سیم با مقطع بیشتر A = A 1 + A + + A n 0

21 D π 4 d = 1 π 4 d + π 4 d + + n π 4 π 4 (D ) = π 4 (d 1 + d + + d π ) D = d 1 + d + + d n D = d 1 + d + d n d = d 1 = d = d n d = D n D = n d 1 = d n مثال 6 :به جای یک رشته سیم با قطر 1mm از دو رشته سیم با قطر یکسان استفاده شده است قطر هر رشته سیم چقدر است D=1mm d= d= D = = مثال 7 :به جای یک سیم مسی به قطر می خواهیم از رشته سیم نازکتر استفاده کنیم تعیین کنید قطر هر رشته سیم را D=1.40 d=4 d= D 4 = = مثال 8 :قطر سیم محاسبه شده برای الکتروموتور 3mm می باشد می خواهیم به جای ان از 9 رشته سیم با قطر یکسان استفاده کنیم تعیین کنید قطر هر رشته را D=3 d=9 d= D 9 = 3 9 = 1mm D = d 1 + d + d 3 اگر قطر سیم ها نا مساوی باشد: d 1 > d > d 3 1

22 d cu = d A1 موتور القایی سه فاز موجود در کارگاه بر اساس پالک آن دارای توان آن یک اسب بخار می باشد. بر اساس روش سیم بندی متمرکز و یک طبقه برای آن طراحی مناسب را انجام دهید. پس از پیچیدن کالف ها و جازدن آنها و آماده سازی موتور برای تست موتور را با استفاده از اتوترانس سه فاز تست نمائید. سیم پیچی طبقه یکی از انواع سیم پیچی های متدول در ماشین های الکتریکی سیم پیچی طبقه می باشد در این نوع سیم پیچی بازوهای کالف های مربوط به هر فاز در شیارهای استاتور به طور گسترده تری پخش می شود.این نوع سیم پیچی با گام کامل و گام کسری قابل اجراء است و اجرای سیم پیچی به صورت گام کسری متداول تر است در سیم بندی دو طبقه در هر شیار استاتور بازو )از یک فاز یا دو فاز مختلف(قرار می گیرد.گسترده تر بودن سیم پیچی به خنک شدن سیم های هادی کمک نموده و از نیرو چگالی جریان باالتر و راندمان موتور خواهد شد. سیم پیچی طبقه با گام کسری: در این نوع سیم پیچی گام کالف نسبت به سیم پیچی با گام کامل کمتر است یعنی : و در سیم بندی با گام کوتاه به دلیل کاهش پشتیبانی کالف مقاومت اهمی سیم پیچی نیز کاهش پیدا می کندو خود y < y p عاملی برای کاهش تلفات ژولی موتور است.البته ذکر این نکته ضروری است که با کوتاه کردن گام سیم پیچی نیرو محرکه القاء شده در کالف ها کمتر شده و جریان موتور افزایش می یابد که برای جبران نیرو محرکه القایی با درصدی به تعداد دور هر کالف افزود با این حال تاثیر کوتاهی گام به گونه ای است که π n یا 180 n تالفات کاهش یابد در سیم بندی طبقه با گام کسری برای حذف هارمونیک های مزاحم کافیست گام سیم پیچی را درجه ی هارمونیک مورد نظر است. n کاهش دهیم RI مثال 9 :مطلوبست طراحی سیم پیچی گسترده الکترو موترو 3 فاز و طبقه با گام کسری جهت تصحیح اثرات هارمونیک 3 به طور یکه این الکترو موتور دارای 36 شیار بوده و تعداد قطب های ان 4 باشد Z=36 u v w p=4 m=3 x y

23 t= n=3 y p = p = 36 4 = 9 y = εy p ε = (1 1 n ) y = (1 1 ) 9 = 6 3 y p y = 9 6 = 3 α e = 360 p 36 = 0 R 1 s = 7 40 T = 13 q = p. m = = 3 u U U Z Z Z V V V X X X W W W Y Y Y U U U Z Z Z v V V X X X W W W Y Y Y Z Z Z V V V X X X W W W Y Y Y U U U Z Z Z V V V X X X W W W Y Y Y U U U u v w X y γ = t m : γ : ضریب سیم پیچی 3 : L S محاسبات موتورهای الکتریکی 3 فاز: تعداد دهانه استاتور)قطر رتور( طول موثر شیارهای رتور تعداد کالف های هر فاز B m K d D S F :فرکانس :چگالی شار ماکزیمم تعداد کالف های هر فاز

24 u ph = u l 3 u ph=ul مثلث ستاره ولتاژ فاز موتور ضریب پخش= k ضریب کوتاهی وتر)گام(= k p ضریب سیم پیچی k d = k p k If:y p = y k p = 1 if:y p > y k p < تعداد شیارها در هر قطب جمع برداری نیروها محرکه k p = جمع عددی نکته:البته فقط موتورهای دو طبقه اینگونه می باشد. زاویه الکتریکی هر شیار: جمع جبری: E = E + E = E E = E 1 + E جمع برداری: جبری E<E برداری <1 K P = COS α برداری E جبری E جمع برداری جمع جبری K Z = < = E جمع برداری S K P = Sin ( Y Z.α e ضریب کوتاهی وتر ) K Z = π Sin ( m ) q Sin ( π mq ) ضریب پخش P = K. B m. B S. L S. N r (KW) N r = N s (1 S) P P 1 P 1 = 3 V 1 I 1 Cos φ 4

25 P 1 I 1 = 3 V 1 Cos φ d = I P j مثلث I L = 3 I Ph ستاره I L = I Ph B: M چگالی شار mm طول رتور به L: s K: ضریب توان یابی mm دهانه استاتور به D :قطر s N r :سرعت نامی رتور مثال 10 :الکترو موتور 3 فازی با مشخصات زیر در دسترس است:)برحسب متر به دست اورید( V L = 380 V f = 50 HZ P = 4 L S = 8 cm D S = 10 cm مقدار Bm ما 0.84 می خواهیم الکترو موتور فوق را: الف(به صورت 1 طبقه ب(به صورت طبقه با هدف حذف هارمونیک 3 سیم پیچی کنیم مطلوب است تعداد حلقه های هر کالف موتور با استفاده از منحنی Bm=Fd اورید. به دست γ = u p t. m = = 16 k p = sin ( 4 30 ) = 3 y p = p = 4 4 = 6 k = sin( ) m q sin ( π ) = m q π sin 30 sin ( π = ) 1 ε = = 3 y = ε y p = 6 = 4 3 k d = = e= = 30 N ph = q = 0 ( ) 4 = = p. m = = 5

26 p = k. Bm. Ds. Ls. Nr p = (0. 8) = kw η = p p p 1 = p = = kw 1 η I = = d = I ph j = = مثال 11 : یک طبقه B m = 0. 8 k= D s = 6. L s = 6 s = 7. 3 j = 7 A mm γ = t. m = = 8 k p = sin ( 6 30 ) = 1 y p = p = 4 4 = 6 k = sin( ) m q sin ( π ) = m q π sin( π ) 6 sin ( π = ) 1 k d = = 0. 88,,, N r = N s (1 s) = 1500( )1391 N ph = 0 ( ) = 16 p = k. Bm. Ds. Ls. Nr p = (0. 8) = kw η = p p p 1 = p = = kw 1 η

27 N s = 60 f p = = 3000 = 1500 طراحی و سیم پیچی موتور سرعته 3 فاز داالندر در سیم پیچی موتورها به صورت داالندر توجه به دو اصل مهم ضروری است: سرعت نامی موتور که روی آن ذکر شده است بطوریکه طراحی های جدید برای سرعت های کمتر از سرعت نامی )قطب بیشتر( امکان پذیر می باشد به عنوان مثال اگر پالک موتور بیانگر یک موتور 4 قطبی باشد در طراحی جدید امکان سیم پیچی برای 4 قطب و 6 قطب و 8 قطب و... وجود دارد.اما طراحی سیم پیچی موتور فوق برای قطب کمتر ) قطب( امکان پذیر منی باشد.زیرا ارتفاع یوغ هسته ی استاتور بر اساس 4 قطب طراحی شده است.از این رو در قطب کمتر )نیاز به فوران بیشتر( هسته ی استاتور سریعا" به اشباع رسیده و جریان عبوری از سیم پیچ ها افزایش یافته و موتور داغ کرده و می سوزد. در موتورهای داالندر گروه کالف های موتور در اتصاالت مختلف موتور )ستاره سری- مثلث سری ستاره دوبل مثلث دوبل(بصورت سری و موازی به هم اتصال می یابند و نوع اتصاالت موتور باعث تغییر سرعت و توان موتور خواهد شد و جریان سیم پیچی ها در اثر تغییر توان متفاوت خواهد بود. از این رو در محاسبات باید قطر سیم بر اساس بیشترین جریان و تعداد دور بر اساس بیشترین ولتاژ کار انتخاب شوند. محاسبات موتور داالندر: برای تبدیل الکترو موتورهای یک سرعته 3 فاز به سرعته داالندرباید به پالک موتور توجه نمود بطوری که تبدیل یک موتور 4 قطب یک سرعته به یک موتور سرعته 4 قطبی و 8 قطبی میسر است اما وتور فوق را نمی توان به یک موتور قطبی تبدیل نمود در واقع وقتی موتور با قطب بیشتر به موتور با قطب کمتر تبدیل می شود فوران در هر قطب بیشتر شده از آنجایکه هسته استاتور اشباع می رسد لذا از سیم پیچ های موتور شدیدی عبور نموده و موتور داغ شده و خواهد سوخت. طراحی دیاگرام سیم پیچی موتور داالندر: موتور داالندر 1 طبقه و طبقه قابل اجراء می باشد در طراحی این موتور تند به معنی قطب کمتر است. P a برای دور کند به معنی قطر بیشتر و برای دور P b P a = P b ea = eb ea = 360 P a eb = 360 P b این امر باعث می شود تا توالی فازها در دور تند و کند بهم بخورد و جابجایی توالی فاز در سرعت های مختلف باعث تغییر جهت گردش میدان دوار خواهد شد از اینرو در موتور داالندر به هنگام تغییر اتصال از تند به کند و بلعکس جای فاز را با هم عوض می کنیم مانند تغییر در فازهای برای محاسبه وwb vb yp از وq p a در اتصال کند به تند. این تغییر اتصال توسط کلید یا کنتاکتور صورت می گیرد. y p = یا قطب کمتر استفاده می کنیم: t. t. q = p a p. m 7

28 پیوست: جدول سیم های الکی استاندارد جدول جریان مجاز سيیمهای عایقدار و کابلهای سيیمکشيی با حداکثر دمای هادی مسيی 70 درجه و دمای محیط 0 درجه سانتیگراد جدول ضریب تصحیح )به درصد( جریان مجاز برای سیمها و کابلهای سیمک شی در صورت تغییر دمای محیط از 5 درجه سانتیگراد 8