دانشگاه بیرجند دانشکده برق و کامپیوتر دستور کار آزمایشگاه مبانی برق

Transcript

1 دانشگاه بیرجند دانشکده برق و کامپیوتر دستور کار

2 فهرست: معرفی دستگاهها و وسایل و کلیدهاي آزمایشگاه... 2 آزمایش شماره 1 : بررسی بی باري ژنراتور DC تحریك مستقل آزمایش شماره 2 : بررسی بارداري ژنراتور تحریك مستقل آزمایش شماره 3 : بررسی بارداري موتور شنت آزمایش شماره 2 : موتور آسنکرون سه فاز روتورقفس سنجابی آزمایش شماره 5 : موتور آسنکرون تکفاز خازن دار آزمایش شماره 6 : موتور آسنکرون سه فاز روتورسیم پیچی شده آزمایش شماره 2: موتور سنکرون سه فاز آزمایش شماره 1 : ژنراتور سنکرون آزمایش شماره 9 : موتور یونیورسال

3 معرفی دستگاهها و وسایل و کلیدهاي آزمایشگاه : 1- دستگاههاي اندازه گیري: به طوري کلی می توان چنین گفت که هر دستگاه اندازه گیري از نظر نگاه ظاهري به سه دسته زیر تقسیم می شود: 1- صفحه مدرج و عقربه 2- سلکتور مدرج 3- ترمینال هاي ورودي- خروجی دستگاه و پیچ هاي تنظیم کننده ولت متر: ولت متر در مدارات به صورت موازي وصل میشود و اختالف ولتاژ)پتانسیل( دو نقطه از مدار را اندازه گیري میکند.از آنجایی که مقاومت داخلی ولتمتر بسیار زیاد است اگر به صورت اشتباه)سري(در مدار قرار گیرد مانع عبور جریان میشود ولی خود آسیبی نمی بیند.در آزمایشگاه شکل ولت متر و آمپرمتر مثل هم هستند یعنی میتوان این دستگاهها را به هر دو صورت استفاده کرد.ولی دقت کنید اگر دستگاه اندازه گیري به عنوان ولت متر استفاده شد دیگر نباید همزمان به عنوان آمپرمتر در مدار قرار گیرد و یا بالعکس.یعنی دستگاه اندازه گیري میتواند هم ولت متر باشد هم آمپرمتر ولی به صورت همزمان نمیتواند در هردو حالت استفاده شود.شکل این دستگاه و نحوه قرائت آن در صفحه بعد آورده شده است. در حالت ولت متري سیم ورودي مدار را به O و سیم خروجی را از V میگیریم.رنج اعداد ولت متر در سمت راست سلکتور قرار دارد.در ولتمتر مضارب 10 و 100 و k1 از باالي صفحه مدرج خوانده میشود و مضارب 3 و 30 و 300 از پایین خوانده میشود. در این دستگاه اگر با ولتاژ متناوب کار کنیم باید کلیدهاي باالي سلکتور را روي AC یا AC+DC و کلید سمت چپ روي RMSقرار گیرد واگر با ولتاژ مستقیم کار کنیم کلید باالي سلکتور باید فقط در حا لت AC+DC و کلید سمت چپ روي AVقرار گیرد. نوع دیگري از ولت متر در آزمایشگاه موجود است به نام ولت متر دوبل که از آن براي اندازه گیري ولتاژ چهار نقطه ي مدار استفاده میشود.در واقع کار دو ولت متر را انجام میدهد.این دستگاه براي آزمایش موازي کردن ژنراتور با شبکه)آزمایش 2 ( استفاده میشود و باید آن را موازي در مدار قرار داد. عالمت اختصاري ولت متر در مدار به صورت زیر است: 2

4 آمپرمتر: آمپرمتر در مدارات به صورت سري وصل میشود و جریان عبوري یك شاخه از مدار را اندازه گیري میکند.از آنجا که کل جریان بار از آمپرمتر عبور میکند براي اینکه خود آمپرمتر به عنوان بار عمل نکند مقاومت داخلی آن را بسیار کوچك انتخاب میکنند.در نتیجه اگر آمپرمتر اشتباها به صورت موازي با مدار قرار گیرد جریان بسیار زیادي از آن عبور کرده و باعث اتصال کوتاه و سوختن آمپرمتر میگردد. در حالت آمپرمتري سیم ورودي مدار را به O و سیم خروجی را از Iمیگیریم.رنج اعداد آمپرمتردر سمت چپ سلکتور قرار دارد. مضارب 0.1 و 1 و 10 از باال ي صفحه مدرج خوانده میشود و مضارب 0.1 و 3 و 30 از پایین صفحه مدرج خوانده میشود.بقیه تنظیمات همانند ولت متر است. نحوه قرائت بدین صورت است که ابتدا سکتور را روي بیشترین رنج ممکن قرار داده و مدار را وصل میکنیم.سپس آنقدر رنج را کم میکنیم تا عقربه تکان بخورد.سپس رنج انتخاب شده ایجاب میکند عدد انتخاب شده به وسیله سلکتور را بر آخرین عدد صفحه مدرج تقسیم کرده و سپس این حاصل تقسیم را که به ضریبقرائتصفحه معروف است در هر عددي که توسط عقربه به دستگاه اندازه گیري بر روي صفحه مدرج آن نشان داده می شود ضرب می کنیم. بدین صورت جواب حاصلضرب فوق مقدار واقعی کمیت مورد اندازه گیري را به ما نشان خواهد داد.به عنوان مثال اگر سلکتور روي 1A باشد و عقربه روي 8 قرار گیرد مقدار واقعی کمیت مورد اندازه گیري برابر است با : ((1/10)*8))=0.8 A عالمت اختصاري آمپر متر در مدار به صورت زیراست: cos φ متر: کسینوس فی متر دستگاهی است که حرکت عقربه آن نشان دهنده مقدار اختالف فاز بین جریان و ولتاژ می باشد.بر روي صفحه مدرج کسینوس فی مترها معموال مقدار اختالف فاز بر حسب درجه و نیز کسینوس اختالف فاز رامی نویسند که در دو طرف درجه ها یکسان است بر روي صفحه مدرج مقادیر توان پس فاز)خازنی( در سمت چپ)مقادیر منفی( است و مقادیر توان پیش فاز)سلفی(در سمت راست )مقادیر مثبت( قرار داردمثل 60 درجه. 3

5 کسینوس فی متر و وات متردو سیم پیچ دارند وبراي قرار دادن در مدار حتما باید سیم پیچ جریان بصورت سري و سیم پیچ ولتاژ بصورت موازي در مدار قرار گیرند.سر مشترك O جایی که سیم پیچ ولتاژ و جریان به هم وصل شده اند.دقت شود که بایستی ورودي مدار را به O داد و خروجی را از I گرفت. Uهم به نول وصل میشود. به عنوان مثال اگر عقربه روي 60- درجه قرار گرفت نشان میدهد که ضریب توان 0.5 است و بار خازنی میباشد. وات متر: وات متر دستگاهی است که توان عبوري را اندازه گیري میکند.لذا الزم است جریان و ولتاژ را اندازه گیري نماید.سلکتور جریان سمت راست دستگاه و سلکتور ولتاژ سمت چپ دستگاه قرار دارد.شکل دستگاه در صفحه بعد آورده شده است. 4

6 نحوه قرائت بدین صورت است که ابتدا دو سلکتور را روي ماکسیمم قرار داده )I=30A,V=1000v( حاال به تدریج مقادیر رنج را توسط سلکتور کم میکنیم تا جایی که چراغها روشن شود.)روشن شدن چراغها به معنی این است که این رنج کم است و بایستی آن را زیادتر کرد.(پس یك رنج برمیگردیم)رنج بزرگتر ) تا چراغها خاموش شود.بعد از اینکه این دو رنج تنظیم شد مثال ) I=10A,V=300v (سپس به سراغ جدول میرویم و از روي آن 10 و A 300 V را پیدا کرده و خانه ي مشترك را می یابیم.اوال رنگ آن خانه مهم است. اگر رنگ خانه مشترك سفید بود از روي صفحه مدرج مقادیر 0-3 )پایین(میخوانیم و اگر سیاه بود از روي مقادیر 0-10 )باال( خوانده میشود.حاال ضریب خانه ي مشترك داخل جدول بدین معنیست که هر عددي که روي وات متر خوانده شده را ضربدر این عدد کنید.)در این مثال ضریب مشترك 1000 با رنگ سفید است که باید ضربدر عدد خوانده شده از رنج 0-3 شود.( دقت شود که از این دستگاه میتوان به عنوان وارمتر هم استفاده کرد.کلیدي بر روي دستگاه بدین منظور تعبیه شده است. عالمت اختصاري کسینوس فی متر در مدار به صورت زیر است : شکل زیر هم نحوه صحیح اتصال وسایل اندازه گیري در مدار را نشان می دهد.دقت شود وسیله شماره )1( هم میت واند وات متر باشد هم کسینوس فی متر. 5

7 2- انواع کلیدهاي موجود در آزمایشگاه : کلید چپ گرد وراست گرد: کار این کلیداین است که جاي دو فاز از سه فاز را عوض میکند.در نتیجه جهت دوران میدان دوار عوض شده و جهت چرخش عوض میشود.به ورودي کلیدسه فاز مدار وارد میشود و از خروجی کلید به سر موتور میرود.علت اینکه روي این کلید صفر وسط قرار دارد )بین 1 و 2( این است که ابتدا موتور متوقف شود و سپس به جهت عکس چرخانیده شود تا موتور صدمه نبیند. زیرا مثال اگر ابتدا کلید روي 1 قرار داشته باشد و موتور راست گرد باشد و ما بالفاصله بخواهیم کلید را روي 2 قرار داده و آن را چپگرد کنیم موتور در اثر این چرخش معکوس بدون توقف صدمه میبیند.مزیت دیگري که این کلید دارد این است که در لحظه اي که میخواهیم جهت چرخش را عوض کنیم حالت ترمزي را به وجود می آورد.از این کلید در موتور هاي آسنکرون سه فاز استفاده می شود. کلید داالندر: کلید تغییر قطب)تغییر دور( است. فقط براي موتور داالندر استفاده می شود. در ماشینهاي سنکرون سرعت میدان دوار ns=(120*fe)/p است. یکی از روشهاي تغییر ns تغییر قطبها )p( است که با هم رابطه ي عکس دارند. کلید روي 1 2 قطب)دورزیاد( کلید روي 2 2 قطب)دورکم( به ورودي کلید,سه فاز مدار وارد می شود و خروجی آن به سرهاي موتور می رود. 6

8 کلید ستاره مثلث: موتورهاي قدرت پائین را می توان بطور مستقیم به شبکه وصل کرد. اما الکتروموتور با قدرتهاي باالتر را به علت جریان نسبتا زیاددر راه اندازي نباید مستقیما به شبکه وصل کرد بلکه بطور تدریجی که روشهاي مختلفی براي این کار وجود دارد که ساده ترین آنهاراه اندازي به روش ستاره مثلت است. در ماشینهاي آسنکرون جریان راه اندازي در 2 حالت ستاره و مثلث فرق دارد و در حالت ستاره جریان راه اندازي پایین تر و ولتاژ باالتر و در حالت مثلث بالعکس. به همین منظور از ابتدا براي راه اندازي کلید را در حالت ستاره میگذاریم تا موتور با جریان راه اندازي پایین شروع به کار کند و راه اندازي شود و پس از اینکه موتور به دور نرمال خود رسید کلید رادرحالت مثلث میگذاریم. پس کلید داراي سه حالت قطع ستاره و مثلث باشد. می کلید ورودي سه فاز)کلید معمولی( : اگر کلید روي صفر قرار گیرد مدار برق دار نیست ولی اگرکلید روي 1 قرار گیرد مدار برق دار می شود و می توان برق را به سر موتور و مدار سه فاز داد. دقت کنید که از ورودي هم می توان تك فاز و هم سه فاز گرفت. برق سه فاز) U-V-W ( اختالف ولتاژ بین دو فاز uو v 380 ولت برق تك فاز اختالف ولتاژ بین Uو 220 Nولت L 1, L 2, L 3 نشان دهنده ي شبکه سه فاز و N نول است. 3- وسایل حفاظتی: فیوز: 7

9 در تمامی مدارهاي الکتریکی ضروري است از یك فیوز که به صورت سري با کل مدار قرار میگیرد جهت حفاظت مدار در برابر اتصال کوتاه استفاده کرد. فیوزها در کلیه تاسیسات الکتریکی براي جلوگیري از صدمه دیدن و معیوب شدن وسایل و نیز براي قطع کردن دستگاههاي معیوب از شبکه که بر اثر عوامل مختلف از قبیل نقصان عایق بندي ضعف استقامت الکتریکی یا مکانیکی و ازدیاد بیش از حدجریان مجاز وسایل حفاظتی به وجود می آیدبه کار می رود.عالمت اختصاري فیوز در مدار به صورت روبه رو است: فیوز مینیاتوري: در آزمایشگاه DC ازاین کلید فیوزاستفاده شده است.نوعی فیوز اتوماتیك است که از سه قسمت رله ي مغناطیسی)رله جریان زیاد زمان سریع(,رله ي حرارتی یا رله بی متال)رله جریان زیاد تاخیري( و کلید تشکیل شده است.این مجموعه را کلید مینیاتوري می نامند.این فیوزها در انواع تك فاز و سه فاز ساخته می شوند.عالمت اختصاري آن در مدار به صورت رو به رو است : بی متال: در برخی مدارهاي الکتریکی صنعتی روي حفاظت مدار در برابر اضافه بار احتمالی از عنصري به نام بی متال,بعد از فیوز در مدارهاي فرمان استفاده می شود. عالمت اختصاري آن در مدار به این صورت است : 8

10 4- انواع رئوستا: رئوستا تحریك: در ماشینهاي DC یك سیم پیچ داریم به نام سیم پیچ تحریك.میتوان جریان سیم پیچ تحریك را از طریق رئوستاي تحریك تغییر داد.با تغییر مقاومت, جریان سیم پیچ میدان تغییر می کند و در نتیجه فلوي میدان تغییر می کند و از آنجا یی که داریم. EA=Kدر Φ W. نتیجه EA )ولتاژ داخلی( تغییر میکند.)تنظیم ولتاژ داخلی از طریق تغییر جریان میدان(. سمت راست سلکتور RMAX=5kΩ و هر چه ساعتگرد حرکت کنیم مقاومت به تدریج کم می شود تا به RMIN=0KΩ برسد. رئوستاي راه انداز موتور: در اکثر موتورها جریان راه اندازي زیاد است.براي اینکه در لحظه ي راه اندازي موتور آسیب نبیند ابتدا یك رئوستاي راه انداز در ابتداي مدار راه اندازي موتور قرار میدهیم)به صورت سري با موتور( و این رئوستا در ابتدا روي مقدارMAX قرار دارد.پس از راه اندازي به خاطر تلفاتی که ایجاد میکند رئوستا را از مدار خارج می کنیم. 9

11 رئوستاي موتور رتور سیم پیچی شده: از این رئوستا در آزمایش موتور سه فاز آسنکرون رتور سیم پیچی شده استفاده می کنیم.سه سر این رئوستا )مقاومت متغیر( به K, L, M روي موتورسه فاز آسنکرون رتور سیم پیچی شده وصل می شود.در واقع رئوستا را روي هر سه فاز رتور قرار می دهیم. از طریق تغییر مقاومت رتور مشخصه موتور آسنکرون تعیین می شود. )گشتاور راه اندازي این موتور با تغییر مقاومت تغییر می کند.( رئوستا بار مولد سنکرون: این یك رئوستاي بار اهمی مولد سنکرون نوع سه فاز است که حداقل مقاومت آن 5,9 کیلو اهم و حداکثر 5 کیلو اهم می باشد.با افزایش مقاومت رئوستا جریان بار کاهش می یابد. از سه فیوز 5,5 آمپر براي حفاظت دستگاه استفاده شده است. 11

12 5- سایر دستگاهها و وسایل: تاکو ژنراتور: در آزمایشگاه براي خواندن سرعت از دو روش استفاده میشود.یکی از روي واحد کنترل و روش دیگر تاکو ژنراتور است.موتور توسط شافت کوپل شده نیروي مکانیکی را به تاکو ژنراتور انتقال میدهد.و این دستگاه سرعت موتور را بر روي نمایشگر به صورت دیجیتالی نمایش می دهد. چون ورودي مکانیکی و خروجی الکتریکی است,در نتیجه ژنراتور است و این دستگاه به ازاي هر 1555 rpm یك ولت تولید میکند. بانك خازنی: جهت کاهش توان راکتیو شبکه که معموال بصورت سلفی است از خازن استفاده می شود. این خازنها که قابلیت اتصال دائم به شبکه را دارا می باشند به روشهاي مختلف در مدار قرار می گیرند که یکی از این روشها بصورت مجموعه اي از خازن است که به همراه تابلو اتصال و رگوالتور آن به کار می رود و بانك خازن نام دارد.این بانك خازن از سه خازن در سه ردیف تشکیل شده است.در سمت چپ خازن 0.68 میکرو فاراد( C31 C11), C21, و در وسط,خازن 1.5 میکرو فاراد (C32 C12), C22, و در سمت راست خازن 2.7 میکرو فاراد (C33 C13), C23, قرار دارد.خازنهاي اصالح ضریب توان در شبکه هاي سه فاز پس از اتصال به صورت ستاره یا مثلث به سه فاز متصل می شوند. 11

13 المپ هاي سیگنال: المپ هاي عالمت دهنده یا المپهاي سیگنال در کلیه ي دستگاههاي صنعتی و تابلوهاي توزیع و تابلو فرمان به کار میرود.از این المپ به عنوان خبر استفاده میشود و میتواند روشن بودن و یا عیب دستگاه و... را نشان دهد. المپ هاي سیگنال مقاومتشان زیاد و توان آنها کم است. عالمت اختصاري آن در مدار به صورت زیر است : موتور القایی تکفاز خازن دار: موتور محرك در ژنراتور ها است دو خازن راه انداز و دائم دارد.خازن راه انداز فقط لحظه راه اندازي وارد مدار می شود و پس از راه اندازي از مدار خارج می شود.خازن دائم عالوه بر راه اندازي اصالح ضریب توان را بر عهده دارد و همیشه در مدار است.این موتور از منبع متناوب تك فاز تغذیه می شود با افزایش ولتاژ AC سرعت محور آن زیاد می شود باید دو سر منبع به سرهاي F2 و U2 وصل شود ضمنا باید تمام خط چین هاي نقشه ي روي بردموتوردر عمل توسط سیم هاي رابط اجرا گردد.) به جز خط چین مربوط به رله ي درونی موتور( موتور یونیورسال: 12

14 یك موتور با تغذیه متناوب یا مستقیم است که )A1-A2( دو سر سیم پیچ هاي آرمیچر و )D1-D2( دو سر سیم پیچ DC و )D1-D3( دو سرسیم پیچ AC می باشد. هاي تحریك در حالت هاي تحریك در حالت *سیم پیچی موتور سه فاز و نحوه اتصال ترمینالها در شکل زیر نشان داده شده است.)سیم پیچها داخل موتور بسته است و ما باید ترمینالها را روي موتور ستاره یا مثلث ببندیم که در زیر نشان داده شده است.( نحوه اتصال ترمینال ها : عالمت اختصاري موتور الکتریکی در مدارات به صورت روبه رو است: 13

15 اتوترانس تکفاز: دستگاهی است در آزمایشگاه که ورودي اش به برق شهر متصل است و خروجی توسط سیم پیچ ثانویه و یك سلکتور به عنوان یك منبع تغذیه متغیر عمل میکند و مقدار ولتاژ را افزایش و کاهش میدهد.زمانی که کلید روي 1 قرار دارد خروجی AC میدهد وهنگامی که کلید روي 2 قرار دارد خروجی DC میدهد و زمانیکه کلید روي صفر است هیچ خروجی نداریم.مقدار ولتاژ هم توسط نمایشگر به صورت دیجیتالی نمایش داده میشود.براي تنظیم ولتاژ DC می توان از کلید دشارژ خازن که بر روي دستگاه تعبیه شده است استفاده نمود. ترمز الکترو مغناطیسی)ترمز فوکو(: کاربرد ترمز فوکو به عنوان ترمز بوده که در آن تجهیزات دوار در حال حرکت سرعت حرکتی را کم کرده موجب توقف این تجهیزات می شود که این عملکرد مانند ترمزهاي خودرو است.بخش ایجادکننده میدان مغناطیسی توسط جریان مستقیم - -DC درون میدان مغناطیسی حرکت می کند و به واسطه ي این حرکت جریان گردابی -فوکو-ایجاد شده که موجب هدر رفتن نیروي محرکه موتور در حال دوران می شود. واحد کنترل : دستگاهی است که به کمك آن گشتاور و سرعت ماشین هاي الکتریکی اندازه گیري و کنترل می شود. عالوه بر آن مشخصه گشتاور- سرعت را نیز می توان روي دستگاه ثبات رسم کرد. شکل )1( قسمت هاي مختلف این دستگاه را نشان می دهد. 1 اتصال به برق 220 V/50 Hz 14

16 2 کلید اصلی قطع و وصل دستگاه ON/OFF 3 المپ نشان دهنده وضعیت دستگاه 2 فیوز اصلی دستگاه 5 فیش مربوط به کابل ترمز فوکو brake) ( magnetic powder 6 کلید انتخاب وضعیت داراي حاالت زیر : )m=constant( : a این حالت براي موتورهایی است که هنگام بارگیري از آن سرعت تغییرات کمی دارد مانند موتورهاي آسنکرون و شنت )openloop( : b این حالت موقعی کاربرد دارد که هیچ کنترلی روي سرعت و گشتاور وجود نداشته باشد. )n=constant( : c این حالت براي موتور هایی کاربرد دارد که موقع بارگیري سرعت آن به شدت افت می کند مانند موتورهاي سري 2 پتانسیومتر چرخان جهت تنظیم سرعت وگشتاور : در حالت m=constant گشتاور بین max( 5( و در حالت n=constant سرعت بین )5-6555( تغییر می کند مانند شکل )2(. کار دیگر این پتانسیومتر این است که وقتی کلید AVTOM/START )شماره 9 ( عمل کند بطور اتومات بار موتور را از یك مقدار اولیه که توسط پتانسیومتر تعیین می شود در یك پریود 15 ثانیه اي زیاد می کند به عبارت دیگر در حالت m=cte گشتاور موتور از حالت M0 Mmax طی به پریود 15 ثانیه اي میرسد ودر حالت n=cte نیز دور موتور از n0 به صفر پس از 15 ثانیه میرسد. شکل )3( این دو حالت را نشان می دهد. 1 کلید محدود کننده گشتاور گشتاور ماکزیمم را تنظیم می کند. در حالت اتومات نیز گشتاور از این مقدار تنظیم شده تجاوز نمی کند. button 9 start جهت اتومات کردن دستگاه 15 گشتاور سنج آنالوگ )Nm( 11 سوئیچ انتخاب رنج گشتاور 12 تنظیم گشتاور : تنظیم در حالتی باید صورت پذیرد که ترمز به موتور وصل باشد و بار نیز صفر باشد. 13 خروجی آنا لوگ براي اندازه گیري گشتاور - 12 سرعت سنج آنالوگ بر حسب 1555 rpm 15 سوئیچ انتخاب رنج سرعت 16 خروجی آنا لوگ براي اندازه گیري سرعت 12 خروجی دیجیتال براي اندازه گیري سرعت توسط فرکانس متر میتوان دور را برحسب rpm اندازه گرفت 11 فیش ورودي جهت اتصال کلید حرارتی موتور تحت آزمایش 19 المپ نمایش دهنده حالت خطا : وقتی که کلید حرارتی عمل کند المپ روشن می شود. 25 کلید : Reset وقتی المپ نمایش دهنده خطا روشن باشد این کلید سیستم Reset میشود. 21 فیش خروجی جهت دستگاه ثبات 22 استفاده از کنترل کننده هاي ( P نسبی ) I ( انتگرال گیر ) و ( D مشتق گیر ) در کنترل سرعت و یا گشتاور موتور تحت آزمایش. 15

17 23 فیش ورودي جهت کنترل گشتاور از خارج : گشتاور تنظیم شده توسط کلید محدود کننده ( شماره ) 1 می تواند توسط سیگنال ولتاژي که از طریق کنترل 23 به دستگاه داده میشود تغییر کند. شکل شماره )1( 16

18 شکل شماره )2( شکل شماره )3( 17

19 اهداف آزمایش: آزمایش شماره 1 : بررسی بی باري ژنراتور DC تحریك مستقل 1- ترسیم یك دیاگرام مداري کامل جهت آزمون بی باري ژنراتورDC تحریك مستقل. 2- بکار واداشتن یك ماشین DCشنت بصورت ژنراتور DCتحریك مستقل. 3- تحقیق این مسئله که اندازه ولتاژژنراتور تابعی از کدامیك از متغیرهاي سرعت جریان آرمیچرویا جریان میدان می باشد. 2 -رسم لوپ هیسترزیس وآشنایی با پدیده هاي پسماندواشباع مغناطیسی. دیاگرام مداري آزمایش: توجه:جریانهاي تحریك موجود در جدول توسط ولتاژ تحریك تغییر می نماید. نکات مهم آزمایش: 1 -درژنراتورDCتحریك مستقل سیم پیچ میدان از طریق آمپرمتر به یك منبع ولتاژDCخارجی متصل می گردد. 2 -ژنراتور DCتحریك مستقل در عمل به عنوان یك منبع ولتاژDCتقریبا ثابت بکاربرده می شود. 3= دراین آزمون ازموتور تك فاز خازن دار جهت به حرکت درآوردن ژنراتورDCتحریك مستقل می توان استفاده نمود. نکته مهم: مدار اتصال موتور یونیورسال در صفحه 13 گنجانده شده است. 18

20 دستورکارآزمایش : در اولین مرحله آزمایش مشخصات نامی ماشین ( اعداد پالك ) که شامل ولتاژ- جریان ماشین توان سرعت-ولتاژ تحریك-جریان تحریك-کالس عایقی میباشد را از روي پالك یادداشت نمایید. 1 -با استفاده ازشکل ماشین DCشنت را بصورت ژنراتورDCتحریك مستقل متصل نمایید وازموتور خازن دار جهت به حرکت درآوردن ژنراتوراستفاده نمایید.براي تغذیه موتور دو سیم به سرهاي U2 از طریق منبع تغذیه متناوب متغییر استفاده نمایید به تدریج ولتاژ F2 و متناوب )کلید در وضعیت )AC را افزایش دهید تا سرعت محور به میزان مورد نیاز برسد. 2 -دستگاههاي اندازه گیري را به صورت نشان داده شده در شکل جهت قرائت جریان میدان و ولتاژ آرمیچر در مدار قرار دهید.ضمناازتاکوژنراتور جهت اندازه گیري دور ماشین استفاده نمایید. 3 -درهرمرحله درصورت لزوم دور ژنراتور رادر مقدار مورد نظر مجدداتنظیم نمایید وبراي این منظورولتاژمنبعAC تغذیه موتور خازن دار را تغییر دهید.. 2 -به کمك یك منبع ولتاژDCمتغیر سیم پیچ میدان ژنراتور را تغذیه نمایید.براي این منظور ابتدا ولتاژمنبع تغذیه را روي صفرقراردهید. 5 -با تغییر مقاومت رئوستاي میدان ژنراتور ویاتغییر ولتاژمنبع DCتغذیه میدان ژنراتور جریان سیم پیچ میدان ژنراتور را بین صفر تا مقدار نامی آن)حدود 125 میلی آمپر(تغییر دهید ودرهر مرحله ولتاژآرمیچر رااندازه گیري نموده ودرجدول) 1 (ثبت نمایید.)براي اینکه جریان میدان در ابتدا دقیقابرابر صفر گردد سیم پیچ میدان را قطع نمایید(.این ازمایش را یکبار با افزایش جریان میدان از صفر تا مقدار نامی وسپس با کاهش جریان میدان از مقدار نامی تا صفر انجام دهید. تذکر مهم:جهت دستیابی به یك لوپ هیسترزیس خوب سعی نمایید که تغییر جریان میدان کامالبصورت یکنواخت انجام گیرد وازکم وزیادنمودن جریان میدان حول یك نقطه مورد نظر اجتناب نمایید.ضمنادورژنراتور درطول آزمایش باید ثابت نگه داشته شود. 6 -با توجه به مقادیر بدست آمده منحنی تغییرات ولتاژ ژنراتور DC تحریك مستقل را برحسب جریان میدان بر روي کاغذ میلی متري ترسیم نمایید. 19

21 UG N rpm 2500rpm 2750 rpm IE ma کاهش افزایش کاهش افزایش 0 ma 20 ma 40 ma 60 ma 80 ma 100 ma 120 ma 140 ma جدول) 1 ( نتایج وسؤاالت: 1- آیاژنراتور DCتحریك مستقل در حالتی که جریان میدان آن صفر است ولتاژي را درترمینالهاي خود تولید می نماید در صورت مثبت بودن پاسخ این ولتاژناشی از چیست ومقدارآن به چه عواملی بستگی دارد 2- چه متغییرهایی در حالت بی باري روي ولتاژترمینالهاي ژنراتورDCتحریك مستقل تأثیرمی گذارد 3 -به چه روشهایی می توان پالریته ولتاژتولیدي توسط ژنراتور DCتحریك مستقل را تغییر داد 2- چراولتاژتولیدي درژنراتورDC تحریك مستقل به هنگام افزایش جریان میدان نسبت به حالت کاهش جریان میدان یکسان نیست این پدیده ناشی از چیست 5- مقدار ولتاژترمینالهاي ژنراتور به ازاي یك جریان میدان مشخص به هنگام افزایش جریان میدان بیشتر است یا به هنگام کاهش جریان میدان 21

22 اهداف آزمایش : آزمایش شماره 2 : بررسی بارداري ژنراتور تحریك مستقل 1- ترسیم یك دیاگرام مداري کامل جهت آزمون بارداري ژنراتور DC تحریك مستقل 2- بکار واداشتن یك ماشین DC شنت بصورت ژنراتورDC تحریك مستقل. 3- تحقیق چگونگی تغییرات اندازه ولتاژ ترمینالهاي ژنراتور به هنگام افزایش بار. 2- محاسبه توان الکتریکی تحویلی به بار و رسم منحنی تغییرات توان برحسب جریان آرمیچر. 5- رسم مشخصه بارداري ژنراتور DC تحریك مستقل. 6- تحقیق این مسئله که با افزایش بار ولتاژ ترمینالهاي ژنراتورکاهش میباید و توان الکتریکی تحویلی تا رسیدن به یك مقدار حداکثر افزایش می یابد. 2- دستیابی به حداکثر توان الکتریکی تولیدي توسط ژنراتور با استفاده از مشخصه بارداري. دیاگرام مداري آزمایش : توجه : درشکل زیرRBرئوستاي بار) اهم( است و منظور از + L و L سرهاي منبع تغذیه DC سیم پیچ میدان می باشد. نکات مهم آزمایش: 1- در ژنراتور DC تحریك مستقل سیم پیچ میدان به یك منبع ولتاژ DC خارجی متصل می گردد. 2- ولتاژ ترمینالهاي ژنراتور با متصل شدن بار به آن کاهش می یابد منتها از آنجایی که سیم پیچ میدان توسط منبع DC جداگانه اي تغذیه می گردد مقداراین کاهش نسبتا زیاد نیست. 2 -در این آزمون از موتور یونیورسال)باتغذیهDC (جهت به حرکت درآوردن ژنراتورDC تحریك مستقل می توان استفاده نمود. نکته مهم : مدار اتصال موتور یونیورسال در صفحه 13 گنجانده شده است. 5- با افزایش بارولتاژترمینالهاي ژنراتور کاهش بیشتري را نسبت به حالت بی باري نشان می دهد. دستور کار آزمایش : 21

23 وI وP دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر در اولین مرحله آزمایش مشخصات نامی ماشین ( اعداد پالك ) که شامل ولتاژ- جریان ماشین توان سرعت - ولتاژ تحریك - جریان تحریك - کالس عایقی میباشد را از روي پالك یادداشت نمایید. 1- با استفاده از شکل ماشینDC شنت را بصورت ژنراتورDC تحریك مستقل متصل نمایید واز موتور یونیورسال جهت به حرکت درآوردن ژنراتور استفاده نمایید.)جهت کاهش کمتاسیون و تأثیرات منفی آن بر روي موتور یونیورسال از تغذیهDC براي این موتور استفاده نمایید.( 2- دستگاه هاي اندازه گیري را به صورت نشان داده شده در شکل جهت قرائت جریان میدان جریان بارو ولتاژدو سربار در مدار قراردهید. ضمنا از تاکو ژنراتور جهت اندازه گیري دور ماشین استفاده نمایید. 3- رئوستاي میدان را بگونه اي تنظیم نمایید که دربی باري جریان میدان برابر 125 میلی آمپر گردد.)در مراحل آزمون جریان میدان ثابت باقی می ماند.( 2- موتور یونیورسال را به کمك منبع ولتاژDCمتغیر تغذیه نموده وبه کمك آن دور ژنراتور را درمقدار 2555 دوردردقیقه تنظیم نمایید.) در هر مرحله درصورت لزوم دورژنراتور رادر مقدار مورد نظر مجددا تنظیم نمایید و براي این منظور ولتاژ منبعDC تغذیه موتور یونیورسال را تغییر دهید.( 5- رئوستاي بار راابتدا روي حداکثر مقدار خود قراردهید سپس با کاهش آن در هر مرحله جریان بار رابر روي مقدار نشان داده شده در جدول) 1 (تنظیم نمایید سپس ولتاژ دوسربار را اندازه گیري نموده ودر جدول ثبت نمایید. 6- با استفاده از نتایج بدست آمده در هر مرحله مقدار توان الکتریکی تحویلی به بار را با استفاده از رابطهPout=IL.UGبدست آورده ودر جدول) 1 (وارد نمایید. 2- با توجه به نتایج بدست آمده منحنی هاي بارداري ژنراتورDC تحریك مستقل رارسم نمایید.)منحنیout UG برحسبIL ) 1- با استفاده از نتایج بدست آمده حداکثر توان تولیدي توسط ژنراتورDCتحریك مستقل را بدست آورید این توان به ازایچه مقادیري از UG L بدست می آید. جدول) 1 ( I L A 0 0/2 0/4 0/6 0/8 1/0 1/2 1/4 1/6 U G V P out W N=2500 rpm IE=140 ma نتایج وسؤاالت: 1- چه متغیرهاي در حالت بارداري بر روي ولتاژژنراتورDCتحریك مستقل تأثیرمی گذارد 2 -با استفاده از اطالعات تئوري ومدارمعادل ژنراتورDCتحریك مستقل تابع تغییراتUG وهمچنینPout را برحسبIAبدست آورید.)منحنی هاي بارداري ژنراتورDCتحریك مستقل( 3 -شرط حداکثر شدن توان خروجی ژنراتور DCتحریك مستقل را بدست آورید. 2 -مقدار رگوالسیون ولتاژ)تنظیم ولتاژ(را براي DCتحریك مستقل تحت آزمایش بدست آورید. 22

24 %R = U NL U FL U FL 100 :UNL ولتاژترمینال هاي ژنراتور دربی باري :UFL ولتاژ ترمینال هاي ژنراتور در بار کامل)بار کامل به ازاي جریان بار نامی یعنی 1/2 آمپر رخ می دهد.( 23

25 اهداف آزمایش : آزمایش شماره 3 : بررسی بارداري موتور شنت 1- ترسیم یك دیاگرام مداري کامل جهت آزمایش بارداري موتور DC شنت 2- بکار واداشتن یك ماشین DC شنت بصورت موتورDC شنت همراه با رئوستاي راه انداز و رئوستاي سري با میدان شنت. 3- اندازه گیري جریان راه اندازي به ازاي مقادیر مختلف راه انداز. 2- تعیین نقش رئوستاي سري با سیم پیچ میدان شنت. 5- تعیین مشخصه بارداري موتور DC شنت. دیاگرام مداري آزمایش : توجه: درشکل زیرRA رئوستاي راه انداز است. نکات مهم آزمایش : 1- در موتورDC شنت سیم پیچهاي میدان وآرمیچر بصورت موازي به یکدیگر متصل می گردند ولتاژ منبعDC تغذیه بر روي هر دوي آنها قرار می گیرد. 2- جهت کاهش هر چه بیشتر جریان سیم پیچ میدان شنت ضخامت این سیم پیچ بسیار کم وتعداد دور آن زیاد می باشد بطوري که مقاومت این سیم پیچ در مجموع بسیار زیاد است. 3- در راه اندازي نیروي ضد محرکه القایی در سیم پیچهاي آرمیچر صفر است و با افزایش دور نیروي ضد محرکه افزایش می یابد به همین دلیل جریان ماشین با به حرکت درآمدن آن کاهش می یابد.مقاومت راه انداز)استاتر(سبب کاهش جریان راه اندازي موتور می گردد. 2- در موتورهايDC شنت چنانچه در حین کار جریان سیم پیچ میدان به دلیلی قطع گردد.دور ماشین بطور خطرناکی زیاد خواهد شدکه به این حالت اصطالحا Over Speed اطمینان حاصل نمود. گفته می شود بنابراین هنگامانجام آزمایش از محکم بودن اتصاالت سیم پیچ میدان می بایست 5- موتورDCشنت داراي تغییرات دور نسبتا کوچکی از بی باري تا بارکامل می باشد به همین دلیل از این دسته از موتورهاي DCدرمصارفی که احتیاج به سرعت تقریبا ثابت باشد استفاده می گردد. 6- در موتورDCشنت دور موتور را می توان توسط تغییر ولتاژتغذیه ویا تغییر جریان میدان کنترل نمود. 24

26 وP دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دستور کارآزمایش : دهید. 1- با استفاده از شکل ماشینDC شنت را بصورت موتورDC شنت متصل نمایید وآنرا به منبع تغذیه ولتاژDCمتغییر متصل نمایید. 2- دستگاه هاي اندازه گیري را به صورت نشان داده شده در شکل جهت قرائت جریان آرمیچر جریان میدان و ولتاژ تغذیه موتور در مدار قرار 3- مقاومت راه انداز را بر روي صفر تنظیم نمایید وگشتاور باررا نیز در ابتداي آزمایش صفر نمایید. 2- رئوستاي میدان شنت را به گونه اي تنظیم نمایید که جریان نامی) 125 میلی آمپر(از سیم پیچ میدان شنت عبور نماید.)پس از این مرحله تنظیم رئوستاي میدان در مراحل مختلف آزمون نباید تغییر کند.( 5- ولتاژتغذیه موتور را برروي مقدار نامی) 225 ولت(ثابت نمایید.تحت این شرایط تنظیم صفر واحد کنترل بار را انجام دهید.)واحد کنترل بار در این آزمایش باید در حالت گشتاور ثابت M = Constant قرار داشته باشد.( 6 -گشتاور با موتور را توسط واحد کنترل افزایش داده ودر هر مرحله مقادیر مورد نظر را در جدول) 1 (یادداشت نمایید.این عمل را تا رسیدن جریان آرمیچر به مقدار نامی) 1/2 آمپر(ادامه دهید.مقدار ولتاژمنبع تغذیه موتور در طول این مرحله ازآزمایش می بایست بر روي 225 ولت ثابت نگه داشته شود. out توان الکتریکی ورودي به 2- با استفاده از نتایج بدست آمده در هر مرحله توان مکانیکی تحویلی به بار را با استفاده از رابطه = T.wm موتور را با استفاده ازPin=(IA+IE).UTرابطه.بدست آورده و درجدول) 1 (وارد نمایید. 1- ولتاژ تغذیه موتور را برابر 115 ولت و گشتاور بار را برابر 0/4 نیوتن- متر قرار دهید سپس رئوستاي راه انداز را برروي صفر تنظیم نمایید تحت این شرایط با قطع و وصل کردن منبع تغذیه موتور جریان راه اندازي موتور را اندازه گیري کرده و در جدول) 2 ( یادداشت نمایید. این آزمایش را براي حالتی که رئوستاي راه انداز روي %55 و %155 قرار داشته باشد تکرار نمایید. 9- با توجه به نتایج به دست آمده منحنی هاي بارداري موتورDCشنت را برروي کاغذ میلی متري ترسیم نمایید. ) نمایید. )منحنی N و Pout برحسبT 15- یکی از روشهاي کنترل دورموتورهاي شنت تغییر ولتاژتغذیه است.با کاهش ولتاژمنبع تغذیهDC چگونگی تغییرات دور موتور را بررسی یکی دیگراز روشهاي کنترل دور موتورهايDC شنت تغییر جریان میدان است.با افزایش مقاومت رئوستاي سري با میدان چگونگی -11 تغییرات دور موتور بررسی نمایید. T n.m 0 0/1 0/2 0/3 0/4 0/5 0/6 0/7 0/ N rpm A IA A IE W Pout W Pin جدول) 1 ( UT=220 V 25

27 RA %0 %50 %100 A IAجریان راه اندازی جدول) 2 ( UT=180 V T=0/4 n.m =Cte نتایج وسؤاالت: 1- با استفاده از اطالعات تئوري تابع تغییرات گشتاور برحسب دور یك موتورDC شنت را بدست آورید. 2- به چه روشهایی می توان جهت چرخش موتور DCشنت را تغییر داد. 3- آیا با تغییر پالریته ولتاژتغذیه موتورDCشنت جهت چرخش آن عوض می شود توضیح دهید. 2- باذکر دلیل توضیح دهیدکه تغییرات دور موتور DCشنت با تغییرات ولتاژتغذیه ومقاومت میدان چه نسبتی دارد 5- از نظر فیزیکی توضیح دهیدکه چرا هنگامی سیم پیچ میدان در موتورDCشنت قطع می گردد دور موتوربسیار زیاد می گردد. 26

28 آزمایش شماره 4 : موتور آسنکرون سه فاز روتورقفس سنجابی اهداف آزمایش : مطالعه موتور آسنکرون سه فاز با موتور قفس سنجابی)راه اندازي تغییر جهت دوران ومشخصه بار( تئوري آزمایش: موتورآسنکرون سه فازروتورقفسی سنجابی مشخصات آن با نوع موتورسیم پیچی شده تقریبا یکسان است.استاتور آن داراي یك سیم پیچ سه فاز است که تولید میدان دوار می کندوروتورآن ازتسمه هاي مسی تشکیل شده که از دو طرف اتصال کوتاه شده اند.سرعت میدان دوار به فرکانس وتعداد قطب ها بستگی دارد که از رابطه ي زیر محاسبه می شود: Ns = 60f rpm p با جابه جا کردن دوفاز جهت میدان دوار عوض شده ودر نتیجه جهت چرخش عوض می شود.روتور موتورهاي آسنکرون اغلب از نوع قفس سنجابی است وبراي کاهش جریان راه انداز آن را ابتدا به صورت ستاره وبعدمثلث راه اندازي می کنند.موتورهاي آسنکرون با توجه به نوع کاربردي که دارند در طرحهاي مختلف ساخته می شوند. مطابق با قراردادNEMAچند استاندارد خاص براي دستیابی به نیازهاي راه اندازي وکار عادي دردسترس می باشد که در شکل) 1 (کالسهاي مختلف بطور خالصه نشان داده شده است. کالسA :گشتاور راه اندازي وجریان راه اندازي عادي و لغزش کم. کالس B :گشتاور راه اندازي عادي جریان راه اندازي و لغزش کم. کالسC :گشتاور راه اندازي باال جریان راه اندازي پایین. کالسD :گشتاور راه اندازي باال لغزش باال. مراحل آزمایش: -1 لوازم مورد نیاز:موتور آسنکرون سه فاز روتورقفس سنجابی ترمزالکترومغناطیسی ) brake (واحد کنترل کلید چپ گرد راستگرد.مولتی متر کلید ستاره مثلث کلید سه فازولت متر. -2 راه اندازي: مشخصات موتور مورد آزمایش را از روي پالك آن یادداشت کنید وحداکثر ولتاژ هر سیم پیچ را بنویسید. مدار شکل )2( راببندید Mn=3000rpm M=1N M=constant. واحد کنترل را به صورت زیر تنظیم کنید. و آمپرمتر را درحالت 3A/ac و ولتمتر را در حالت 1000v/ac قرار دهید. کلید ستاره مثلث را در حالت ستاره و سپس مثلث قراردهید و توسط واحد کنترل گشتاور را آنقدر زیاد کنید تا موتور راه اندازي نگردد. در هر مرحله جریان راه انداز را در جدول شماره )1( ثبت کنید. 27

29 شکل) 2 ( مثلث ستاره اتصال I start جدول شماره )1( 3- چپگرد راستگردکردن : مدار شکل) 3 (را ببندید.کلید را ابتدا در حالت 1 و بعد درحالت 2 قرار دهید. در هر حالت جهت چرخش رامشاهده وثبت کنید. دلیل تغییر جهت دوران چیست شکل) 3 ( 2- مشخصه بار حالت ستاره : مدار شکل )2( را ببندید. واحد کنترل را بصورت زیر تنظیم نمایید. 28

30 دستگاههاي اندازه گیري را به صورت زیر تنظیم نمائید. گشتاور را روي مقادیر داده شده در جدول) 2 (تنظیم نمائید و در هرحالت n و I جدول رابه کمك روابط زیر تکمیل گیري شده منحنی هاي مربوط به شکل )5( را کامل کنید. M=constant M=1Nm n=3000rpm V=1000 v ac I=1Aac و PM و cosφ را اندازه بگیرید و در جدول ثبت کنید. ادامه نمائید. P1 توان الکتریکی ورودي یعنی 3PM و P2 توان مکانیکی خروجی است. به کمك مقادیر اندازه P1=3PM P2=2π Mn Mn S=3 0.5 V.I Cosφ = P1 S η= P2 P1 nr S=100(1- ) ns = 3000 rpm ns شکل) 4 ( 29

31 U (v) 380V M(Nm) 0/2 0/25 0/3 0/35 0/4 I(A) n(rpm) Cosφ PM(W) P1(W) P2(W) S(VA) η(%) S(%) جدول شماره )2( 5- مشخصه بارحالت مثلث: همانمدار شکل) 2 (راببندید با این تفاوت که این دفعه موتور را به صورت مثلث ببندید یعنی اتصاالت u2-v2- w1-v2 w2 را باز کنید و بجاي آن اتصاالت و و v1-u2 u1-w2 را برقرار نمائید کلیه مراحل آزمایش را تکرار و نتایج را در جدول )2( ثبت کنید. توجه: نمودارها را فقط از طریق نرم افزارهاي matlab یا excel ترسیم نمایید. 31

32 U (v) M(Nm) I(A) n(rpm) Cosφ PM(W) P1(W) P2(W) S(VA) η(%) S(%) 0/25 0/3 0/4 380V 0/6 0/8 1 1/2 جدول شماره) 4 ( نتایج وسؤاالت: 1- با توجه با نتایج آزمایش راه اندازي دلیل استفاده از کلید ستاره ومثلث موقع راه اندازي موتورها چیست ولتاژروي سیم پیچها در هر حالت چقدر است چرا در موقع راه اندازي گشتاور راه انداز در حالت ستاره مقدار آن در حالت مثلث است. 3- از نتایجی که در آزمایش حالت ستاره و حالت مثلث بدست آمده چگونگی تغییر مقادیرp2 n وI cosφو لغزش را با تغییر گشتاور بنویسید ودر هر مورد علت را بیان کنید. 31

33 اهداف آزمایش : راه اندازي تغییر دوران ورسم مشخصه بارموتور تکفاز خازن دار. تئوري ازمایش: آزمایش شماره) 5 (: موتور آسنکرون تکفاز خازن دار موتورهاي با قدرت کمتراز 5kw وعموما کمتر از 1hpکه مورد استفاده زیادي در صنعت لوازم خانگی و کنترل دارند اغلب نوع تکفاز می باشند زیرا منبع تغذیه تکفاز همه جا وجود دارد.این موتورها ازلحاظ ضریب قدرت راندمان وسروصدا بدتر از نوع سه فاز هستند. استاتور شبیه استاتور موتورهاي سه فاز داراي شیار است که درون آن سیم پیچ توزیع شده قرار می گیرد.معموال دو سیم پیچ که یکی اصلی ویکی کمکی است در استاتور وجود دارد.سیم پیچ کمکی نقش آن ایجاد گشتاور راه انداز است.اگر سیم پیچ کمکی نباشد و روتور دریکی از دو جهت بطور دلخواه چرخانده شود درهمان جهت شروع به حرکت خواهد کرد.روتورموتورهاي تکفاز قفس سنجابی است. شرط ایجاد میدان دوار ودر نتیجه ایجاد گشتاور راه انداز ایجاد اختالف مکانی وزمانی در دو سیم پیچ است اختالفمکانی به نحوه پیچیدن دوسیم پیچ بستگی دارد و اختالف زمانی یا اختالف فازدو سیم پیچ توسط دور وقطر سیم پیچها معین می شود. روشهاي راه اندازي عموما سه گونه است که عبارتنداز: الف(استفاده از سیم پیچ کمکی جهت راه اندازي ب(راه اندازي با استفاده از خازن)خازن راه انداز خازن دائم خازن دائم وراه انداز( ج(راه اندازي با استفاده از خازن واتوترانسفورماتور. ظرفیت خازن راه انداز معموالبیشتر از خازن دائم است وخازن دائم نوع روغنی می باشد. C1 :خازن دائم C2 :خازن راه انداز K :کلید گریز از مرکز شکل) 1 (موتور آسنکرون تکفاز با خازن راه انداز وخازن دائم را نشان می دهد. شکل) 1 ( 32

34 وZ دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر مراحل آزمایش : 1- لوازم مورد نیاز: موتور تکفاز خازن دار ترمزالکترومغناطیسی واحد کنترل منبع تغذیه AC کلید قطع و وصل مولتی متر آنالوگ 2 عدد واتمتر cosφ متر. 2- راه اندازي وتغییرجهت دوران : مدار شکل ) 2 (را ببندید. توجه کنید که روي تخته ترمینال موتور خطوطی که مقطع هستند باید به کابلهاي بیرونی وصل شوند وخطوطی که پیوسته هستند ازداخل وصل شده اند.رله جریانی که در مسیر قراردارد در ابتداي راه اندازي که جریان زیاد است خازنCA را وارد مدار می کند و در حالت دائم این خازن را از مدار خارج می کند. مقادیر نامی موتور را از روي پالك آن ثبت کنید. واحد کنترل ومولتی مترها را به صورت زیر تنظیم کنید. n =3000rpm M= constsnt M=1Nm A1=10 A/ac A2=3 A/ac شکل) 2 ( گشتاور را روي 0.2Nm تنظیم نمایید وموتور را راه اندازي کنید.جریان راه انداز چقدر است گشتاور را روي 0.8Nm تنظیم کنید موتور را قطع کرده دوباره راه اندازي کنید.مدت زمانی که رله راه انداز وصل می ماند رااندازه بگیرید. موتور را خاموش کرده با تعویض 1 است Z2 سیم پیچ کمکی جهت چرخش موتور را عوض کنید.آیا جهت چرخش نسبت به حالت قبل تغییر کرده 3- مشخصه بار:شکل) 3 (را ببندید تنظیم مولتی مترها وواحد کنترل بصورت زیر باشد. 33

35 n =3000rpm M=constant M=1Nm A=3 A/ac V=300 v/ac I=3 A rms V=300 v rms شکل) 3 ( واحد کنترل را برای تنظیم گشتاور از روی مقادیر جدول تنظیم کنید.از 0.3 NM شروع کنید. جریان سرعت ضریب قدرت و توان مصرفی را اندازه بگیرید و در جدول) 1 (ثبت کنید.از فرمولهای زیر استفاده کنید ومقادیر محاسبه ای را وارد جدول کنید. P 2 = M.n 9.55 S=V.Ia Cosφ= P1 S η = P 2 P 1 S = 100(1 n r n s )n s = 3000 rpm 34

36 U(v) M(Nm) 0/3 0/4 0/6 0/8 1 1/2 1/4 I(A) n(rpm) Cosφ(m) P1(w) P2(w) S(VA) Cosφ(c) η )%( S(%) جدول شماره) 1 ( از روي مقادیر اندازه گیري شده و محاسبه شده منحنی بار را بکشید. توجه کنید که این منحنی ها را روي نمودار شکل) 2 (رسم کنید.مقدار گشتاور نامی را روي منحنی ها مشخص کنید. نتایج وسؤاالت: 1 -کار رله جریان در موتور مورد آزمایش چیست 2- خازن راه انداز و دائم از لحاظ ظرفیت و نوع چه تفاوتی با هم دارند 3- با توجه به آزمایش مشخصه بار چگونگی تغییرات P2 را Cosφ η(%) S(%) n با تغییر گشتاور بیان کنید. 35

37 آزمایش شماره) 6 (: موتور آسنکرون سه فاز روتورسیم پیچی شده اهداف آزمایش : بررسی حاالت مختلف کار موتورآسنکرون)القائی(سه فاز بارتور سیم پیچی شده)راه اندازي تغییرات جهت دوران اندازه گیري فرکانس روتور ومشخصه بار( تئوري ازمایش: موتورآسنکرون باروتور سیم پیچی شده مشابه ترانسفورماتور سه فاز عمل می کند بطوري که استاتور آن معادل اولیه و روتورآن معادل ثانویه ترانس است.شکل) 1 (در مدار معادل ازموتور القائی را نشان می دهد. ب(مدار معادل ساده شده الف( مدار معادل شکل) 1 ( در این موتورها رابطه بین فرکانس روتور ولغزش به صورت زیر بیان می شود.در این رابطه لغزش می باشد. S = (n s n r ) n s f r = s. f s گشتاور داخلی ماشین را می توان بصورت زیر محاسبه کرد. T = P mech W mech P mech = q 1 I 2 2 R 2 (1 S) S W mech = (1 s)ω s T = 1 ωs q 1I 1 2 R 2 S T = q 1 R 2 ω s S V 1 a 2 (Re 1 + R 2 S )2 +(Xe 1 +X 2 ) 2 اگر در رابطه) 1 (مقدارs را برابر با یك قرار دهیم گشتاور راه انداز( Mstart ) بدست می آید. T start = 1 ω s q 1 R 2 V 1 a 2 (Re 1 +R 2 ) 2 +(Xe 1 +X 2 ) 2 طبق معادله) 2 (اگرR2 برابر صفر یا بی نهایت شود گشتاور راه انداز صفر است با تغییرR2 از صفر تا بی نهایت گشتاور ابتدا افزایش و بعد کاهش می یابد پس می توان R1 را بگونه اي تنظیم کرد کهTstart برابر مقدار مورد نظر شود. اگر از رابطه) 1 ( بر حسبS مشتق بگیریم و برابر صفر قرار دهیم Smو در نتیجه Tmaxبدست می آید. 36

38 مشاهده می شود که R2 در این رابطه نقشی ندارد. مراحل آزمایش: T max = 1 q 1 V 1 a 2 2ω 2 s (Re 1 +(Re 1 +(Xe1 +X 2 ) 2 ) 0.5 ) 1- اجزاء مورد نیاز: موتور آسنکرون سه فاز روتور سیم پیچی شده ترمز الکترومغناطیسی واحد کنترل کلید چپ گرد راست گرد راه انداز کلید سه فاز مولتی متر cosφ متر. 2- جریان راه انداز: مدار شکل )2( را ببندید و واحد کنترل را به صورت زیر تنظیم نمائید. N=1500rpm M=5Nm M=constant توسط واحد کنترل گشتاور را طوري تنظیم کنید که موتور راه اندازي نگردد. آمپر متر را در حالت ac I=3A قرار دهید.مقاومت راه انداز روتور را در حاالت مختلف قرار دهیدو در هر مرحله جریان راه اندازي را اندازه بگیریدو در جدول شماره) 1 ( ثبت کنید و نتیجه گیري نمائید. R start 1 2 (A) I start جدول شماره) 1 ( 3- راه اندازي: با همان مدار شکل) 2 ( واحد کنترل را به صورت زیر تنظیم نمائید. N=1500rpm M=2 Nm M=constant آمپر متر را در حالتac 3A قرار دهید توسط واحد کنترل گشتاور را در حالت 1,9 NM تنظیم نمائید و سرعت و جریان موتور را در هر یك از شش حالت راه انداز در جدول شماره )2( ثبت کنید در مورد چگونگی تغییر سرعت و جریان بر حسب تغییر مقاومت روتور بحث کنید. 37

39 شکل) 2 ( Rstart N(rpm) I(A) جدول شماره) 2 ( 2 -جهت چرخش: مدار شکل )3( را ببندید.واحد کنترل را همانند حالت راه اندازي تنظیم نمائید.سوئیچ چپ گرد راست گرد را ابتدا در حالت 1 و بعد در حالت 2 قرار دهید و در هر حالت جهت حرکت را مشخص نمائید. 5- ولتاژ روتور: مدار شکل )2( را ببندید واحد کنترل را به صورت زیر تنظیم نمائید. N=1500 rpm M=5 Nm M=constant 38

40 روي ترمینالهاي k-lروتور یك ولت متر قرار دهید وآن را روي V=100vقرار دهید.کلید اصلی موتور را وصل و آن را به کار بیندازید.ولتاژ روتور را اندازه بگیرید. موتور راه اندازي نمی شود حتی اگر بار نیز اعمال نشود.چرا 6- فرکانس روتور: در مدار شکل )2( روي ترمینالهاي k-lیك آمپرمترac قرار دهید و ترمینالها ي L-Mرا اتصال کوتاه کنید.واحد کنترل به همان صورت قبل باقی می ماند با گشتاور 0.25Nm موتور را به کار بیندازید.سرعت را اندازه بگیرید مقدار حداکثر و حداقل جریان را روي آمپر متر معین کنید.فرکانس روتور را با شمارش نوسانات جریان روتور در دقیقه بدست آورید.از رابطه -1)50=f که n n1 ) درآن n s =1500rpm است فرکانس روتور را بدست آورید و با مقدار بدست آمده از آزمایش مقایسه کنید. گشتاور را روي واحد کنترل به 1Nm برسانید و مراحل فوق را تکرار کنید. در این حالت فرکانس روتور را با حالت قبل مقایسه کنید و جریان متوسط آمپر متر را ثبت کنید. شکل) 4 ( آیا در این حالت می توان فرکانس روتور را توسط امپرمتر نشان داد.چرا N=1500 rpm M=1Nm M=constant 2- مشخصه خروجی: مدار شکل) 5 ( را ببندید واحد کنترل را بصورت زیرتنظیم نمائید. دستگاههاي اندازه گیري را به صورت زیر تنظیم کنید. I=1Aacv=1000vac موتور را به کار بیندازید گشتاور واحد کنترل را مطابق جدول شماره )3( تنظیم نمائید و در هر مرحله تنظیم را اندازه بگیرید و در جدول) 3 ( ثبت کنید دقت کنید که PMتوان الکتریکی است که وات متر نشان می دهد.با استفاده از روابط زیر بقیه جدول را پر کنید. P 1 = 3P M P 2 = 2π Mn 60 Mn 9.55 S=3 0.5 V.I Cosφ = 3P M S = P 1 S 39

41 η = P 2 P 1 S = 100(1 n r n s ) N s = 1500rpm شکل) 5 ( U(v) 380v M(Nm) 0/3 0/4 0/8 1 1/2 1/4 1/6 1/8 2 2/1 I(A) N(rpm) cosφ (meac) PM(W) P1(W) P2(W) S(VA) Cosφ(calc) η(%) S(%) جدول شماره) 3 ( 41

42 با استفاده از نتایج منحنی هايn s η p2 (%) cosφ I را بر حسب گشتاور رسم کنید. نتایج و سؤاالت : 1- دلیل تغییر جهت دوران موتور در اثر تغییر فاز جابجایی فاز چیست 2- تأثیر مقاومت راه انداز را روي جریان راه انداز بررسی کنید و آن را با نتایج آزمایشهاي جریان راه انداز مقایسه کنید. 3- چرا وقتی ترمینالهاي روتور باز است موتور راه نمی افتد است 2- به کمك رابطه )1( که در قسمت تئوري آزمایش آمده است در حالتی که گشتاور ثابت است تغییرات مقاومت روتور با سرعت ثابت چگونه η I n s بطور مختصر بحث کنید. P2 5- با استفاده از نتایجی که در آزمایش مشخصه خروجی بدست آورده اید در مورد تغییرات cosφ منحنی هاي مربوط به آزمایش مشخصه خروجی را در کاغذ شطرنجی رسم کنید. 41

43 وF دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر آزمایش شماره 7: موتور سنکرون سه فاز اهداف آزمایش : بررسی رفتار موتور سنکرون سه فاز و رسم منحنی هاي مشخصه بار و منحنی شکل تئوري ازمایش: موتور سنکرون داراي یك سیم پیچ سه فاز است که معموال در استاتور واقع شده و به شبکه سه فاز وصل می شود و ایجاد میدان دوار می کند و یك سیم پیچ تحریك)میدان( در روتور دارد و با جریان dcتغذیه می شود روتور آن به دو صورت سیلندري و قطب برجسته ساخته می شودروتور سیلندري براي حالت قطب کم و روتور قطب برجسته براي تعداد قطب زیاد مناسب است سرعت موتور سنکرون بر خالف موتور آسنکرون دقیقا برابر سرعت سنکرون یعنی ماشین سنکرون مطابق زیر می باشد. 2f p = nsاست در این رابطه pتعداد قطب ها و ns سرعت سنکرون بر حسب دور در ثانیه است.گشتاور T = π. P. φr. Ff. sinδrf 2 2 :φr فلوي منتجه در فاصله هواي هر قطب mmf :FF سیم پیچ میدان φr F زاویه بین محور مغناطیسی :δrf مقادیر مثبت و منفی به ترتیب بین حالت ژنراتوري و موتوري است.اگرFFنسبت به φrپیش فاز باشد δrfمثبت و در غیر این صورت منفی خواهد بود.درحالت موتوري اگر δrfاز حد معینی)تقریبا 95 (بیشتر شود گشتاور تولید شده بشدت افت می کند و موتور متوقف می گردد.موتور سنکرون گشتاور راه انداز ندارد وبراي راه اندازي یا باید توسط یك موتور دیگر راه اندازي شود ویا اینکه روي روتور آن سیم پیچ قفس سنجابی قرار دهند که به صورت آسنکرون راه اندازي شود وسپس بصورت سنکرون کارکند. منحنیVشکل: منحنی نمایش دهنده رابطه بین جریان تحریك درقدرت ثابت به عنوان منحنیVشناخته می شود.شکل) 1 (یك دسته از این منحنی ها را به ازاء قدر تهاي خروجی مختلف نشان می دهد. در قدرت ثابت جریان آرمیچر وقتی کمترین مقدار خود را دارد که برابر یك باشد. در جریان هاي زیر تحریك یعنی کوچکتر ازIfn موتور مانند یك سلف در شبکه عمل می کند و در جریان هاي بیشتر ازIfn یا فوق تحریك موتور حالت خازن را دارد در این حالت می توان بعنوان کمپونزاتور سنکرون جهت تصحیح ضریب توان شبکه از آن استفاده کرد. مراحل آزمایش : 1 -لوازم مورد نیاز: ماشین سه فاز سنکرون ترمز الکترومغناطیسی واحد کنترل منبع تغذیه سه فاز ترانس ایزوله متغیر) 0-200v ( کلید سه فاز مولتی متر آنالوگ دو عدد وات متر cosφ متر. 2- راه اندازي ومشخصه بار:مدار شکل) 2 ( را ببندید و واحد کنترل را به صورت زیر تنظیم نمائید. 42

44 n=1500rpm M=1Nm M=constant کنید. توسط کلیدset star / بار مکانیکی موتور را به حداقل برسانید تا موتور راه اندازي گردد.دستگاههاي اندازه گیري را نیز بصورت زیر تنظیم Istator=1A V=1000 V/ac Ifield=0.3A وات متر را در حالت اندازه گیري توان اکتیو تنظیم کنید. براي راه اندازي ابتدا جریان تحریك را روي 540mA تنظیم کنید.بعد کلید Kراروي ترمینال موتور فشار دهید سپس کلید سه فاز ورودي را وصل کنید تا موتور بصورت آسنکرون راه اندازي شود پس از اینکه به سرعت نهایی رسید این کلید را رها کنید از این به بعد موتور بصورت سنکرون کار میکند.مقدارگشتاور را از روي مقادیر داده شده در جدول) 1 (تنظیم نمائید از 0.3Nm شروع کنید. جریان استاتور ضریب قدرت توان ولتاژ خط سرعت را اندازه بگیریدو درجدول ثبت کنید وP1 η(%) cosφ s P2 از روابط زیر محاسبه و بقیه سطرهاي جدول) 1 ( را تکمیل کنید. P1=3PM P2=2π Mn Mn S=3 0.5 v.i Cosφ= 3pm = p1 s s η= p2 p1 cosφ= 3Pm s = p1 s 43

45 U(v) 380v N(rpm) 1500rpm (ma) Iexc 540ma M(Nm) 0/3 0/4 0/8 1/2 1/4 1/6 1/8 I(A) Cosφ (m) PM(W) P1(W) P2(W) S(VA) Cosφ(c) η(%) جدول شماره) 1 ( با مقادیري که از جدول) 1 (دارید منحنیهاي η P2 I cosφرا برحسب گشتاور رسم کنید. توجه:نمودارها را فقط از طریق نرم افزارهاي matlab یا excel ترسیم نمایید. 3 -مشخصهV شکل: مدار آزمایش قبل شکل) 2 (را ببندید واحد کنترل ودستگاههاي اندازه گیري را به همان حالت قبل تنظیم نمائید. توسط کلیدstart/set روي واحد کنترل بار موتور را به حدقل برسانید وجریان تحریك را روي 600ma تنظیم کنید کلیدK را فشار دهید سپس کلید اصلی را وصل کنید تا سرعت موتور به ماکزیمم مقدار ممکن برسد بعد کلید را رها کنید. روي واحد کنترل گشتاور را روي 0.2Nm تنظیم کنید جریان تحریك را روي مقادیر داده شده جدول) 2 (قرار دهید وجریان استاتور وضریب توان cosφ را یادداشت کنید.از حالت Lexc=100 MA شروع کنید. M(Nm) 0/2 Iexc(MA) I(MA) COSφ جدول شما ره) 2 ( M(Nm) 0/5 Iexc(MA) I(MA) COSφ جدول شماره) 3 ( 44

46 0/8 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر M(Nm) Iexc(MA) I(MA) COSφ جدول شماره) 4 ( توسط واحد کنترل گشتاور را به ترتیب در حالت هاي 0.5Nm جداول) 3 (و) 2 ( قرار دهید و جریان آرمیچر وcosφ را ثبت کنید. و 0.8Nm قرار دهید جریان تحریك را مطابق مقادیر داده شده در از مقادیر جداول) 2 (و) 3 (و) 2 ( استفاده کنید ومنحنی هاي Vشکل )L=f(Lexc)( را روي شکل 2 رسم کنید. منحنیcosφ را روي این شکل مشخص کنید. نتایج وسؤاالت: 1- با مراجعه به منحنی هاي شکل) 3 ( در مورد پاسخ جریان توان خروجی cosφ وراندمان توضیح دهید.در هر مورد علت را بطور مختصربیان کنید. 2- موتور درچه حالت سلفی و در چه حالت خازنی است 3- چرا موقعی که جریان تحریك کم می شود)زیر حد پایداري( موتور ناپایدار می شود 2- نحوه راه اندازي موتور سنکرون موجود درآزمایشگاه را توضیح دهید. 5- دیاگرام برداري موتور سنکرون در ضزیب قدرت پس فاز و پیش فاز را رسم کنید وراجع به توان راکتیو موتور بحث کنید. 45

47 اهداف آزمایش : آزمایش شماره 8 : ژنراتور سنکرون بررسی ژنراتور سنکرون و رسم منحنی هاي بی باري بارداري وتغییرات ولتاژ برحسب دور تئوري آزمایش: ژنراتورسنکرون از لحاظ ساختمانی دقیقا مشابه موتور سنکرون است روتور آن توسط ولتاژdc تحریك می شود محور آن توسط یك محرك به چرخش در می آید و در سیم پیچی هاي استاتور ولتاژ سه فاز القاء می شود.روتور آن در دو نوع سیلندري و قطب برجسته ساخته می شود.روتور سیلندري داراي قطب کم وبراي محرك هاي با سرعت باال مثل توربین ودیزل از آن استفاده می شود. روتور قطب برجسته قطر آن زیاد است وتعداد قطب بیشتري نیز دارد.این نوع ماشین براي محرکه هاي سرعت پایین مثل نیروگاه بادي و آبی کاربرد دارد.ولتاژمؤثر تولید شده به دور ماشین فلوي تولید شده توسط سیم پیچی تحریك و استاتور و همچنین دور سیم پیچی استاتور بستگی دارد.رابطه زیر ولتاژ القایی استاتور را نشان می دهد. Erms=4.44N f F = n.p 2 از روابط فوق نحوه وابستگی سرعت وجریان تحریك )یاφ ( به ولتاژ بی باري )Erms( مشخص می شود.در این آزمایش از ماشینdc شنت به دلیل داشتن اتصال ساده و کنترل خوب سرعت به عنوان محرك ژنراتور استفاده شده است.سرعت آن به راحتی با تغییر ولتاژ تغذیه ویا تغییرمقاومت میدان قابل تنظیم است. مراحل آزمایش: 1- لوازم مورد نیاز: ماشینdc شنت ترانس ایزوله 0-220v رگوالتور میدان روتورRf استارتر Ra ماشین سنکرون سه فاز قطب برجسته تاکوژنراتور مقاومت اهمی سه فاز منبعdc 0-240v براي ماشین dc کلیدسه فاز سه عدد مولتی متر 2- منحنی بی باري و تغییرات ولتاژ بر حسب سرعت:موتور dcشنت و ماشین سنکرون سه فاز و تاکوژنراتور را با یکدیگر گشتاور کنید مدار موتور dcرا مطابق شکل )1( ببندید و تا آخر آزمایش به همین صورت حفظ کنید.از منبع 0-240V/dc براي تغذیه موتور استفاده کنید. مدار شکل )2( را براي ژنراتور سنکرون ببندید.ابتدا ولتاژ موتور شنت که از ترانس ایزوله گرفته شده را وصل کنید و آن را روي 220V/dc تنظیم کنید رگوالتور میدان Rfدور را روي 1500rpm تنظیم کنید.دقت کنید که به ازاي هر 1000rpmدر خروجی تاکوژنراتور 1v القاء می شود.پس از اینکه موتور dcراه اندازي شد تحریك ژنراتور را وصل کنید. 46

48 شکل) 1 ( شکل) 2 ( با تغییر جریان تحریك از 100mAتاmA400 ولتاژ تحریك و ولتاژ ژنراتور را در جدول )1( قرار دهید.در هر مرحله از آزمایش سرعت را کنترل کنید تا همان مقدار 1500rpm باشد.دقت کنید در طول این مرحله از آزمایش تغییرات جریان تحریك پیوسته و صعودي باشد. جریان تحریك را روي 400Ma تنظیم کنید ولتاژ تحریك را در جدول )2( ثبت کنید.با تغییر دور موتورdcمطابق مقادیر جدول )2( ولتاژ ژنراتور را یادداشت کنید.توجه کنید که جریان تحریك را در طول آزمایش تغییر ندهید. V1=100 V/ac V2=3V/dc V3=300V/dc lfield=1adc 47

49 1500 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر N(rpm) Iexc(Ma) Vexc(v) VG(v) جدول شماره) 1 ( Iexc(MA) 400 Vexc(v) N(rpm) VG(v) جدول شماره) 2 ( منحنی بی باري ژنراتور و منحنی تغییرات ولتاژ ژنراتور بر حسب دور را روي کاغذ میلی متري رسم کنید. 3- بارداري ژنراتور سنکرون: مدار شکل) 3 ( را براي ژنراتور سنکرون ببندید.مدار مربوط به موتور به همان صورت قبل باقی می ماند.تنظیم دستگاه اندازه گیري را به صورت زیر قرار دهید. V2=3v/dc V3=300v/dc V1=1000V/ ac TG:1V/1000rpm A2=0.3A/dc A1=1A/ac بار اهمی را روی 4kΩ تنظیم کنید. شکل )3( 48

50 موتور محرك را با دور 1500rpm راه اندازي کنید.ولتاژ تحریك را رويv 130 تنظیم کنید این مقادیر نباید تا انتهاي آزمایش تغییر کند.با کم کردن مقاومت بار اهمی جریان هاي بار خواسته شده در جدول) 3 ( را ایجاد کنید در هر مرحلهVG وS=VG.I را در جدول ثبت کنید. N(rpm 1500 Vexc(v) 130 I(Ma) Vg(v) S(VA) جدول شماره) 3 ( با مقادیر جدول 3 منحنی بارداري ژنراتور را رسم کنید. توجه:نمودارها را فقط از طریق نرم افزارهاي matlab یا excel ترسیم نمایید. نتایج و سؤاالت: 1- چرا براي نیروگاههاي آبی و بادي از ژنراتور سنکرون قطب برجسته و در نیروگاههاي بخاري از ژنراتور روتور سیلندري استفاده می شود 2- در آزمایش منحنی بی باري چرا با افزایش جریان تحریك سرعت محرك کم می شود 3- با توجه به آزمایش منحنی بی باري نحوه تغییرات ولتاژ ژنراتور یا جریان تحریك و همچنین تغییرات ولتاژ ژنراتور با دور چگونه است 2- در آزمایش بارداري ژنراتور سنکرون با افزایش جریان بار توان و ولتاژ ترمینالها چگونه تغییر می کند 5- چرا براي بدست آوردن منحنی بی باري تغییرات جریان تحریك باید یکنواخت باشد 6- منحنی تغییرات ولتاژ ژنراتور بر حسب دور چگونه است.چرا 49

51 آزمایش شماره )9(: موتور یونیورسال اهداف آزمایش : بررسی مشخصه بار موتور یونیورسال در حالتac و dcو همچنین تغییر جهت دوران تئوري آزمایش: ساختمان موتور یونیورسال مشابه یك موتورdc سري است. مدار معادل آن در شکل )1( رسم شده است. این موتور داراي یك سیم پیچ آرمیچر با مقاومت Rd می باشد. از مقاومت Rs و یك سیم پیچ میدان با مقاومت Ra می توان به صورت زیر نوشت. جهت تنظیم سرعت موتور استفاده می شود. روابط ماشین را V t = K. φ. ω m + (R a + R s + R d )L f T = K. φ. I f ω m = vt kφ (R a+r s +R d )T (Kφ) 2 rad/s مدار معادل موتور در حالت DC شکل) 1 ( با توجه به رابطه فوق با افزایشRd سرعت کاهش می یابد.اگر این موتور را به ولتاژ acوصل کنیم جهت میدان تحریك و آرمیچر همزمان عوض می شود.در نتیجه جهت گشتاور تولیدي ثابت می ماند.کار موتور در حالت ac به دالیل زیر بدتر است. 1 -فلوي متناوب باعث ایجاد تلفات هسته می شود در نتیجه راندمان پایین می آید براي کاهش تلفات هسته را مورق می سازند. 2- بخاطر اندوکتانس زیاد تحریك پتانسیل زیادي روي سیم پیچهاي آن می افتد در عوض پتانسیل آرمیچر کم می شود. 3 -کموتاسیون خوب انجام نمی شود. موارد کاربرد این موتور در ابزارهاي دستی مانند دریل سنگ برقی و غیره می باشد.کاربرد زیاد این موتور باعث شده تا نواقص فوق را به طریقی رفع کنند براي تعدیل ولتاژ آرمیچر و تحریك تعداد دور آرمیچر را بیشتر انتخاب می کنند. منحنی گشتاور سرعت این ماشین به علت وجود راکتانس میدان در حالتac نسبت به حالتdc پایین تر است. براي تغییر جهت دوران کافیست دو سر سیم پیچ میدان و یا آرمیچر را عوض کرد. مراحل آزمایش: 51

52 وD دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر 1 -لوازم مورد نیاز: موتور یونیورسال ترمز الکترومغناطیس واحد کنترل منبع ولتاژdcمتغیربین 0-240v کلید سه فاز دوعد مولتی متر آنالوگ واتمتر cosφ متر. 2 -تغییر جهت دوران: مدار شکل) 2 ( را ببندید.واحد کنترل و دستگاه هاي اندازه گیري را بصورت زیر تنظیم کنید. M=constantn=6000rpm M=1Nm v=300v/dc I=10 A/dc شکل) 2 ( توسط پتانسیومتر set/startروي valve واحد کنترل گشتاور را روي 0.3NMتنظیم نمایید. موتور را راه اندازي کنید وجهت چرخش را مشاهده کنید. موتور را خاموش کنید و جهت سیم پیچ میدان را عوض کنید)جاي D1 راعوض 2 کنید(موتور را راه اندازي کنید وجهت حرکت را مشخص کنید چه تفاوتی کرده است 3- مشخصه بار در حالتdc : مدار شکل ) 2 (را ببندید.واحد کنترل و وسایل اندازه گیري را به همان صورت قبل تنظیم کنید.ولتاژمنبع تغذیه را 220 انتخاب v/dc کنید.ابتدا گشتاور را روي 0.1NM تنظیم کنید و بعد موتور را روشن کنید. توجه کنید هیچ گاه موتور را بی بار روشن نکنید. چرا سرعت وجریان را اندازه بگیرید و در جدول) 1 ( قرار دهید. گشتاور را روي مقادیر خواسته شده در جدول )1( تنظیم کرده آن را کامل کنید. از روابط زیر استفاده کنید و ادامه جدول) 1 ( را کامل کنید. منحنی هاي مشخصه بار را روي کاغذ میلیمتري رسم کنید. P2= M.n 9.55 P1=V.I η = P2 P1 51

53 220 دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر V(v) M(Nm) I(A) N(rpm) P1(W) P2(W) η(%) 0/1 0/2 0/3 0/4 0/5 0/6 0/7 0/8 جدول شماره) 1 ( شکل )3( 3- مشخصه باردر حالتac :مدار شکل) 3 ( را ببندید واحد کنترل و دستگاههاي اندازه گیري را بصورت زیر تنظیم کنید: I=3 A acv=300 v acm=constantm=1nmn=6000rpm توسط واحد کنترل گشتاور را روي 0.2NM تنظیم کنید سپس موتور را روشن کنید. دقت کنید در موقع راه اندازي بار موتور صفر نباشد. با تغییر گشتاور از 0.2NM تا 0.8NMجدول 2 را تکمیل کنید. Cosφ= P1 S η= P2 P1 S=V.I P2= M.n 9.55 منحنی هاي مشخصه بار را رسم کنید. توجه:نمودارها را فقط از طریق نرم افزارهاي matlab یا excel ترسیم نمایید. 52