دستور کار آزمایشگاه ماشین الکتریکی 1 و 2

دستور كار آزمايشگاه ماشين الكتريكي 1 و 2 دستور کار آزمایشگاه ماشین الکتریکی 1 و 2 در اين د ستور كار مطالب ا سا سي دروس ما شين الكتريكي در قالب 24 آزمايش ارائه گرديده ا ست. مطالب بيان شده در د ستور كار هر آزمايش شامل مقدمه شرح آزمايش و تحليل و جداول مربوطه و در پايان سؤاالت مربوط به آزمايش ميباشد. اين دستور كار طوری طرح شده است تا دانشجو حين انجام مراحل مختلف آزمايش بخشهای مختلف آن را تكميل نمايد و با تحليل نتايج حاصل به درک عميقتری از مفاهيم ماشينهای الكتريكي د ست يابد. طبيعتا به دليل زمان محدود آزماي شگاه انجام برخي محا سبات در آزماي شگاه تو سط دانشجو امكانپذير نبوده و اين مهم به بخش سؤاالت انتهای هر بخش منتقل شده است. هر دانشجو قبل از حضور در كالس ميبايست يک پيش گزارش راجع به مباحث جلسه جاری و گزارش تكميلشده جلسه قبل را تحويل نمايد. انجام بحث و تبادلنظر دانشججججويان و مدرس كالس راجع به نتايج حاصجججل از آزمايشهاتأثير قابل مالحظهای در درک عملكرد ماشينها دارد. مسلما گزارش حاصل همراه با نقص و كاستيهايي است كه با پيشنهادهای شما مدرسين و دانشجويان عزيز در نسخهه یا بعدی برطرف خواهد شد. أ

دستور كار آزمايشگاه ماشين الكتريكي 1 و 2 فهرست عناوین 1 آشنایی با ساختار آزمایشگاه و تجهیزات 1...... 1 تئوری............ 1 تجهیزات............ 1 مقدمه و معرفی 1-1 1-2 2 آشنایی با ساختار آزمایشگاه و تجهیزات 2...... 1 تئوری............ 1 2............ 5............ مقدمه و آزمایش و تحلیل سؤاالت آزمایش نتیجهگیری......... 6... 2-1 2-2 2-3 2-4 مستقل...... 7 موتور جریان مستقیم تحریک 3 7............ 8............ 11............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤاالت آزمایش 3-1 3-2 3-3 مستقل......12 ژنراتورهای جریان مستقیم تحریک 4 12............ 12............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤال......... 14... 4-1 4-2 4-3 5 موتور سری و موتور یونیورسال......15 15............ 15............ 17............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤاالت آزمایش 5-1 5-2 5-3 ب

دستور كار آزمايشگاه ماشين الكتريكي 1 و 2 6 ترانسفورماتور تکفاز...1 18... 18............ آزمایش...... 19... 20............ مقدمه تحلیل و شرح سؤاالت آزمایش 6-1 6-2 6-3 7 ترانسفورماتور تکفاز...2 23... 7-1 مقدمه......... 23... 7-2 شرح آزمایش......... 23... 7-3 سؤاالت آزمایش......... 25... 8 موتور القایی سه فاز 1...... 26 26............ 26............ 29............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤاالت آزمایش 8-1 8-2 8-3 9 موتور القایی سه فاز 2......31 31............ 32............ 33......... 33............ مقدمه آزمایش و تحلیل تایید مدل به دست آمده سؤاالت آزمایش 9-1 9-2 9-3 9-4 10 ترانس سه فاز...1... 34... 34............ آزمایش...... 34... 35............ مقدمه تحلیل و شرح سؤاالت آزمایش 10-1 10-2 10-3 ج

دستور كار آزمايشگاه ماشين الكتريكي 1 و 2 11 ترانس سه فاز...2... 37... 37............ آزمایش...... 37... 38............ مقدمه تحلیل و شرح سؤاالت آزمایش 11-1 11-2 11-3 12 موتور القایی روتور سیم پیچی شده......39 39............ 39............ 41............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤاالت آزمایش 12-1 12-2 12-3 13 راهاندازی و کنترل دور موتور القایی سه فاز 1...... 42 42............ 42............ 45............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤاالت آزمایش 13-1 13-2 13-3 14 راهاندازی و کنترل دور موتور القایی سه فاز 2...... 46 46............ 46............ 48............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤاالت آزمایش 14-1 14-2 14-3 قدرت... 49 مؤلفهه یا کیفیت توان و تصحیح ضریب 15 تئوری............ 49 49............ 50............ مقدمه و آزمایش و تحلیل سؤاالت آزمایش 15-1 15-2 15-3 تخمین متغیرهای حالت ماشین در حالت دائمی......51 16 د

دستور كار آزمايشگاه ماشين الكتريكي 1 و 2 51............ 51............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤال......... 53... 16-1 16-2 16-3 17 موتور سنکرون...... 54... 54............ 54............ 56............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤاالت آزمایش 17-1 17-2 17-3 18 ژنراتور سنکرون...1... 57... 57............ 57............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤال......... 59... 18-1 18-2 18-3 19 ژنراتور سنکرون...2... 60... 60............ 60............ مقدمه آزمایش و تحلیل سؤال......... 61... 19-1 19-2 19-3 20 موتور کمپوند...... 62 62............ 62............ مقدمه آزمایش و تحلیل 20-1 20-2 پروژه: دینامیک ماشین و شبیهسازی آن...... 64 پیوست...... 65... 21 22 1-22 تنظیمات مربوط به اینورتر.........65 ه

دستور كار آزمايشگاه ماشين الكتريكي 1 و 2 تنظیمات مربوط به مولتی فانکشن 68......... 2-22 برای انجام تنظیمات اولیه دستگاه بایس یت دو کلید V و A را به صورت ترکیبی برای 3 ثانیه نگه دارد. 22-3 سپس برای وارد کردن رمز عبور کلید )0000( A را فشار دهید.......68 ژنراتور ه یا جریان مستقیم شنت...... 69 23 مقدمه 69............ آزمایش و تحلیل 69............ سؤال......... 71... 23-1 23-2 23-3 ژنراتورهای جریان مستقیم کمپوند......72 24 مقدمه 72............ آزمایش و تحلیل 72............ سؤال......... 74... 24-2 24-3 24-4 و

آزمايش شماره 1 1 آشنایی با ساختار آزمایشگاه و تجهیزات 1 هدف: آشنايي با ساختار آزمايشگاه ماشين الكتريكي و تجهيزات مربوطه 1-1 مقدمه و تئوری در اين آزمايش معرفي و آ شنايي با تجهيزات آزماي شگاه و ساختار كلي انجام آزمايش ها فراهم مي گردد. معرفي تجهيزات در 4 بخش شجججامل 1- ماشجججين های الكتريكي 2- منابع تغذيه توان 3- بارهای الكتريكي و مكانيكي و 4- تجهيزات اندازه گيری و مانيتورينگ كامپيوتری صورت مي گيرد. به جز بخش شماره 4 كه به تفصيل در آزمايش شماره 2 بررسي مي گردد مابقي بخش ها در اين آزمايش معرفي مي گردند. 1-2 معرفي تجهيزات در ادامه معرفي بخش های اصلي آزمايشگاه صورت مي پذيرد. 1-2-1 ماشين های الكتريكي تجهيزات اين بخش شجججامل ماشجججين الكتريكي ACچند كاره ماشجججين الكتريكيDC چند كاره ماشجججين الكتريكي القايي و ترانسفورماتور سه فاز مي باشد. برای انجام آزمايش های مختلف با تغيير ماسجججک ماشجججينها امكان انجام آزمايش های مختلف فراهم مي گردد. برای موتورهای AC و DC يک ماشين القايي قفس سنجابي در مد ترمزی با موتورها كوپل شده و جهت اعمال بار مكانيكي استفاده مي گردد. همچنين برای ژنراتورهای AC و DC يک ما شين القايي قفس سنجابي در مد موتوری با آنها كوپل شده و به عنوان گرداننده ا ستفاده مي گردد. ما شين الكتريكي چند كاره AC با تغيير ما سک ما شين قابل تبديل به ما شين های الكتريكي القايي روتور قفسي القايي روتور سيم پيچي و سنكرون مي باشد. مشخصات پالک آن به همراه شكل ظاهری ماشين در ادامه نشان داده شده ا ست. با وجودی كه اين ما شين دارای ولتاژ نامي 220 ولت در سيم پيچ های ا ستاتور ا ست به منظور حفاظت كاربر و تجهيزات اتوترانس سه فاز به مقدار 150 ولت محدود شده است. ترانس سه فاز موجود در آزمايشگاه دارای مشخصاتي مطابق شكل زير مي باشد. هر سيم پيچ اوليه 380 ولت بوده و دو سيم پيچ ثانويه مستقل از هم 190 ولت مي باشند. توان كلي ترانس نيز 500 وات مي باشد. 1

آزمايش شماره 1 شكل 1 1 ترانس سه فاز الف( سربندی ب( تصوير ترانس 1-2-2 منابع تغذيه توان اين مجموعه آزماي شگاهي دارای سه نوع منبع تغذيه توان متفاوت مي با شد كه عبارتند از اتوترانس سه فاز با ولتاژ AC متغير منبع تغذيه DC متغير و اينورتر سه فاز با ويژگي تغيير ولتاژ و فركانس متغير. به خاطر حفاظت از تجهيزات اتوترانس سه فاز و منبع تغذيه DC هر يک بر روی مقدار 150 ولت خط و 40 ولت به ترتيب محدود شجججده اند. همه اين تجهيزات با فيوزهای محافظ تجهيز شده اند. در شكل زير مشخصات ظاهری ماژول اينورتر سه فاز نشان داده شده است.همچنين پل های ديودی سه فاز و تكفاز نيز بر روی مجموعه جهت تبديل نوع توان تعبيه شده اند. جهت ساختن تغذيه DC متغير در محدوده 0 تا 40 ولت از ماژول منبع تغذيه DC آماده استفاده مي گردد. برای ساختن تغذيه DC متغير در محدوده 0 تا 110 ولت از ماژول اتوترانس به همراه پل ديودی اسججتفاده مي گردد. الزم به ذكر اسججت كه به دليل محدود شدن ولتاژ خط اتوترانس در مقدار 110 ولت ضرورت دارد ورودی پل ديودی را از دو فاز متفاوت تغذيه نمود. در مواردی كه دو تغذيه همزمان 0 تا 110 ولت مستقيم مورد نياز است برای ساختن تغذيه DC دوم ميبايست از سری نمودن مقاومت پل ديودی و تغذيه AC ثابت بهره برد. 1-2-3 بارهای الكتريكي و مكانيكي بارهای الكتريكي شامل بارهای مقاومتي سلفي و خازني مي باشند. بار مكانيكي نيز در همه موارد يک ماشين الكتريكي ميباشد كه در مد ترمزی عمل مي نمايد. در تصوير زير بارهای الكتريكي نشان داده شده اند. 2

آزمايش شماره 1 شكل 1 2 بارهای الكتريكي مورد استفاده در آزمايش ها 3

آزمايش شماره 2 2 آشنایی با ساختار آزمایشگاه و تجهیزات 2 هدف: آشنايي با تجهيزات اندازهگيری الكتريكي و مكانيكي مورد استفاده در آزمايشگاه ماشين الكتريكي 2-1 مقدمه و تئوری 2-1-1 مانيتورينگ كامپيوتری با توجه به اهميت روز افزون سي ستم های كامپيوتری در اين مجموعه آزماي شگاهي ماژول AC & DC Interfase Unit جهت مانيتورينگ كامپيوتری مورد استفاده قرار گرفته است كه شامل اجزاء ذيل است 1- برد ايزوالتور ولتاژ جهت اندازه گيری ولتاژ برد ايزوالتور جريان جهت اندازه گيری جريان برد ارتباط داده Acquisition( )Data جهت انتقال اطالعات به نرم افزار -2-3 4- سنسور حساس به فلز به همراه برد شمارنده جهت اندازه گيری سرعت و انتقال اطالعات به كارت ارتباط داده 5- نرم افزار مربوطه كه تحت #c Visual بوده و كليه اطالعات الكتريكي ومكانيكي سيستم را مانيتور مي نمايد. در اين آزمايش از اين ماژول استفاده نمي گردد و در آزمايش های بعدی به دليل سادگي ترجيح بر استفاده از روش مانيتورينگ كامپيوتری جهت قرائت اطالعات مي باشد. شكل 1 2 تصوير AC & DC Interfase Unit 1

آزمايش شماره 2 2-1-2 اندازه گيری كميت ها به روش معمول يكي از مباحث اسججاسججي در يادگيری آزمايشججگاه اسججتفاده صججحيح و بهينه از تجهيزات آزمايشججگاه به خصججو تجهيزات اندازهگيريميباشد. آزمايشگاه ماشين الكتريكي شامل تجهيزات اندازهگيری الكتريكي و مكانيكي ميباشد كه ميتوانند بر اساس مكاني سم عملكرد شان به دو نوع ديجيتال و آنالوگ د ستهبندی شوند. حركت كلي در صنعت به سمت تجهيزات اندازهگيری مدرن ديجيتال ميباشد. تجهيزات اندازهگيری الكتريكي بر اساس نوع كميتي كه اندازهگيريمينمايند به دو نوع جريان مستقيم )DC( و جريان متناوب )AC( دستهبنديميشوند. ولت متر و آمپرمترهای آزمايشگاه در دو نوع آنالوگ و ديجيتال ميباشند. انواع ديجيتال دارای دقت اندازهگيری باالتری هستند و در مقابل انواع آنالوگ دارای رنجاندازهگيری بزرگتريميباشند. آمپرمترهای آنالوگ بدون تجهيز حفاظتي اضافي ميباشند. از مقاومت شنت يا ترانس جريان برای اندازهگيريمطمئنتر استفاده ميشود. آمپرمترهای ديجيتال DC از مقاومت شنت به مقدار 75 ميلي اهم اسجججتفاده مينمايند زيرا جريان مسجججتقيم از ترانس جريان عبور نمينمايد. آمپرمترهای ديجيتال AC از ترانس جريان 5 به 1 آمپر استفاده مينمايند. در مورد ساير ولتمتر و آمپرمترها مقياس بندی اطالعات قرائتشده مورد نياز نميباشد. در مورد مولتي فانكشجججن ميتر كه قابليت اندازهگيری ولتاژ جريان توان ضجججريب توان و... را در حالت سجججه فاز و تكفاز دارا ميباشججد توجه به نكات زير ضججروری اسججت. اين وسججيله برای اندازهگيريم طمئنتر جريان از ترانسهای جريان 5 به 1 آمپر استفاده مينمايد.كميتهای ديجيتال اندازهگيری شده توسط اين وسيله فقط برای حالت AC معتبر ميباشند زيرا اين وسيله از ترانس جريان استفاده مينمايد. سرعت سنج نوری جهت اندازهگيری كميت مكانيكي سرعت در آزماي شگاه فراهم شده ا ست كه از نوع سن سورهای مجاورتي حسجاس به فلز مي باشجد.. دور موتور در حال دوران بر حسجب واحد دور بر دقيقه )rpm( بر روی ماژول پالس متر نمايش داده ميشود. تئوریهای مربوط به اين آزمايش مرتبط با درس مدار ميباشد و از بيان آنها خودداری شده است. نكته مهم در كاربرد آمپرمترها سری قرار گرفتن آنها در مدار ميباشد. در صورت اتصال اشتباه آمپرمتر احتمال آسيب رسيدن به دانشجو آمپرمتر و تجهيزات مورد بررسي وجود دارد. از اين رو هميشه پس از بستن مدار و قبل از راهاندازی آزمايش ميبايست مدار مربوطه توسط مدرس يا دستيار آزمايشگاه چک شود. در مورد ولتمتر نيز اتصال موازی آن صحيح ميباشد. 2-2 آزمايش و تحليل در ادامه آزمايشهای متعددی جهت استفاده از تجهيزات اندازهگيری در حالتهای مختلف طرح شده است. اندازهگيری ولتاژ و جريان AC مدار مقاومتي 2-2-1 يک منبع 220 AC ولت را مطابق مدار زير به بار مقاومتي 240 اهم متصجل نماييد. جهت سجاختن مقاومت 240 اهم 5 عدد مقاومت 1200 اهم را با هم موازی نمائيد. نكته مورد توجه در مورد محاسبات تئوری اين است كه در همه متن محاسبات آنهاميبايست در هنگام تنظيم گزارش صورت گيرد. همچنين ارائه زير محاسبات صورت گرفته همراه با تحويل گزارش الزامي ميباشد. 2

آزمايش شماره 2 شكل 2 2 مدار آزمايش اندازهگيری ولتاژ و جريان AC مقدار ولتاژ و جريانهاياندازهگيری شده توسط ولتمتر و آمپرمتر را در جدول زير وارد نماييد. كميت/نوع وسيله اندازهگيری ولتمتر )V( آمپرمتر )A( تئوری عملي 2-2-2 اندازهگيری مشخصات الكتريكي مدار سلفي-مقاومتي يک منبع 220 AC ولت را مطابق مدار زير به بار مقاومتي 400 اهم و سجججلفي 1000 ميلي هانری متصجججل نماييد. به كمک مولتي فانك شن ميتر كميتهای الكتريكي م شخص شده در جدول زير را اندازهگيرينماييد. همچنين مقادير تئوری را در هنگام تنظيم گزارش محاسبه و وارد نماييد. 220 V, 50 Hz W 1000 mh 400 ohm شكل 3 2 مدار آزمايش اندازهگيری مشخصات الكتريكي مدار سلفي-مقاومتي كميت /نوع واحد عملي تئوری ولتاژ جريان توان واقعي )P( توان موهومي )Q( توان ظاهری )S( ضريب توان )PF( 3

آزمايش شماره 2 2-2-3 اندازهگيری مشخصات الكتريكي مدار سه فاز يک منبع 110 AC ولت سه فاز را مطابق مدار زير به بار مقاومتي 400 اهم مت صل نماييد. برای ساختن تغذيه 110 ولت از اتو ترانس سججه فاز اسججتفاده نماييد. محل قرارگيريولتمتر و آمپرمتر را بر روی شججكل مشججخص نماييد. كميتهای الكتريكي مشخصشده در جدول زير را اندازهگيری نماييد. همچنين مقادير تئوری را در هنگام تنظيم گزارش محاسبه و وارد نماييد. در همه مدارات سه فاز در صورتي كه نوع كميت ذكر نگردد به طور خط و برای توان سه فاز ميباشد. پيشفرض منظور از نوع كميت برای ولتاژ و جريان موثر و شكل 2 4 مدار آزمايش اندازهگيری مشخصات الكتريكي مدار سه فاز كميت /نوع واحد عملي تئوری ولتاژ فاز ولتاژ خط جريان فاز خط جريان توان )P( اندازهگيری مشخصات الكتريكي مدار DC 2-2-4 يک منبع 110 DC ولت به كمک اتو ترانس و پل ديودی بسججازيد و يک بار 240 اهمي را تغذيه نماييد. برای سججاختن منبع DCاتوترانس را به كمک سجعي و خطا بر روی مقدار مناسجب تنظيم نماييد. مدار مناسجب را همراه با ولتمتر و آمپرمتر رسجم نماييد. كميتهای الكتريكي م شخص شده در جدول را اندازهگيری و مقادير تئوری را در هنگام تنظيم گزارش محا سبه و وارد نماييد. 4

آزمايش شماره 2 شكل 2 5 مدار آزمايش اندازهگيری مشخصات الكتريكي مدار DC )توسط دانشجو پيشنهاد و سپس پيادهسازی گردد( كميت /نوع واحد عملي تئوری ولتاژ جريان توان 2-3 سؤاالت آزمايش 1- در آزمايش 2-2-2 مقدار امپدانس مدار را از روی كميتهاياندازهگيری شده محاسبه و با تئوری مقايسه نماييد. 2- رابطه ولتاژ و جريان آرايش ستاره را با توجه به مدار بسته شده در آزمايش 2-2-3 و نتايج اندازهگيری شده به دست آوريد..) V dc -3 line ( rms ) به كمک محاسبات تئوری مقدار اتوترانس مورد نياز جهت ساختن تغذيه 110 DC ولت را محاسبه نماييد )راهنمايي 2 2 V 4- در صورتي كه در آزمايش 2-2-4 برای اندازهگيری توان DC بخواهيد از مولتي فانكشن ميتر سه فاز استفاده كنيد روشي برای اين امر پيشنهاد نماييد. 5

آزمايش شماره 2 2-4 نتيجهگيری نكته مورد نظر در اين بخش جمعبندی و نتيجهگيری از تمام بندهای آزمايش توسط دانشجو ميباشد و در هنگام تحويل گزارش ميبايست تكميل گردد. در آزمايشهای بعدی اين بخش ديگر تكرار نميگردد. 6

آزمايش شماره 3 3 هدف موتور جریان مستقیم تحریک مستقل بررسي رفتار موتور DC تحريک مستقل در شرايط بي باری و بارداری 3-1 مقدمه موتورهای تحريک مسجتقل و شجنت دارای رابطه خطي بين سجرعت و گشجتاور ميباشجند. از اين رو برای كاربردهای كنترل سرعت گزينههای مناسبي ميباشند. امروزه در صنعت از اين موتورها به دليل سادگي كنترل استفاده ميگردد. موتورهای جريان مستقيم با ولتاژ DC تغذيه ميشوند و دارای دو سيمپيچ آرميچر و ميدان ميباشند. سيمپيچ آرميچر توان اصججلي جهت چرخش موتور را از تغذيه ورودی به شججكل انرژی الكتريكي دريافت مينمايد. اين توان الكتريكي در سججيمپيچ آرميچر تبديل به انرژی الكترومغناطيسججي ميشججود و در نهايت انرژی تبديل به فرم مكانيكيميشججود. جهت چرخش موتور احتياج به يک ميدان الكترومغناطي سي يكنواخت ميبا شد كه اين ميدان يكنواخت تو سط سيمپيچ تحريک ايجاد ميگردد. سيمپيچ تحريک بر روی ا ستاتور و سيمپيچ آرميچر بر روی روتور قرار دارد. در شكل زير ساختار داخلي موتور و نماد مداری مورد استفاده جهت نمايش موتور جريان مستقيم نشان دادهشده است. شكل 1 3 نماد مداری موتور جريان مستقيم شامل سيمپيچهای ميدان و آرميچر به همراه ساختار دروني موتور موتورهای جريان م ستقيم دارای انواع متفاوتي ميبا شند و ب سته به نحوه ات صال سيمپيچي آرميچر به سيمپيچي ميدان به چهار د سته كلي تحريک م ستقل شنت سری و كمپوند د ستهبنديمي شوند. در موتور جريان م ستقيم تحريک م ستقل سيمپيچي آرميچر و ميدان به صورت م ستقل از هم تحريک مي شوند. د ستهبندی اين موتورها در شكل زير ن شان داده شده است. 7

آزمايش شماره 3 )الف( )ب( شكل 3 2 )ج( )د( نماد مداری موتورهای جريان مستقيم الف( تحريک مستقل ب( سری ج( شنت و د( كمپوند 3-2 آزمايش و تحليل در ادامه موتور جريان مستقيم تحريک مستقل در شرايط بيباری و بارداری مورد بررسي قرار ميگيرد. جهت انجام آزمايشهای مختلف از واژه مقدار نامي در طول متن استفاده ميگردد. جهت تعيين مقدار نامي پارامترها در درجه اول از پالک ماشينهای الكتريكي مقادير قرائت ميشوند. در مواردی كه مقدار نامي بر روی پالک ذكر نشده باشد به كمک روابط تئوری يا اندازهگيری ميبايست اين مقدار محاسبه شود. 3-2-1 بيباری موتور جريان مستقل در شجرايط بيباری هيچ بار مكانيكي بر روی موتور قرار ندارد و توان تحويلي به موتور فقط صجرف گردش روتور ميشج ود. در ابتدا مقدار ولتاژ تحريک روی مقدار نامي قرار ميگيرد و با تغيير ولتاژ آرميچر تغيير رفتار موتور در اين شرايط ثبت ميگردد. مدار مورد نظر جهت اين آزمايش به صورت شكل زير مي باشد. در اين آزمايش ماشين DC چند كاره دارای ماسک ماشين شنت و ماشين القايي قفس سنجابي در مد ترمزی استفاده مي شود. به خاطر فراهم كردن ايزوال سيون بين دو تغذيه م ستقل موتور از يک ترانس با ن سبت تبديل 1 به 1 بين منبع و پل ديودی مطابق شكل زير استفاده مي گردد. هميشه ابتدا ولتاژ سيمپيچ تحريک را وصل نموده و سپس ولتاژ سيمپيچ آرميچر را به تدريج افزايش دهيد تا موتور به صورت نرم راهاندازی شود. قطع ناگهاني جريان تحريک در حين آزمايش باعث ناپايدار شدن موتور و وارد شدن آسيب به تجهيزات ميگردد. در همه شكل ها نماد G M و B داخل دايره نمادين ماشين به ترتيب معرف كاركرد موتوری ژنراتوری و ترمزی مي باشد. 8

آزمايش شماره 3 220 V F1 1kΩ, 0.2 A F2 A1 M B U V W A2 220 V Auto-trans Separate Excited DC Motor Induction Machine (DC Brake) شكل 3 3 نحوه اتصال موتور جريان مستقيم تحريک مستقل جهت بررسي مشخصات عملكردی در شرايط بي باری 230 210 180 150 120 90 60 30 ولتاژ اتوترانس )V( ولتاژ آرميچر )V( جريان آرميچر )A( سرعت موتور )rpm( در ادامه فرآيند فوق به ازای تغيير جريان ميدان مورد بررسججي قرار ميگيرد. در اين شججرايط ولتاژ آرميچر را بر روی 40 ولت تنظيم و فقط جريان تحريک تغيير مينمايد. در هر حالت ولتاژ آرميچر را از 0 تا مقدار نامي به آرامي افزايش دهيد. مدار مناسجججب جهت اين آزمايش را طرح نموده و جدول زير را تكميل نماييد. مقدار مقاومت R نيز از موازی كردن مقاومت های 1200 اهمي فراهم مي گردد. 1kΩ, 0.2 A A1 220 V F1 F2 M B U V W A2 R 220 V Auto-trans Separate Excited DC Motor Induction Machine (DC Brake) 9

آزمايش شماره 3 شكل 4 3 نحوه اتصال موتور جريان مستقيم تحريک مستقل جهت بررسي اثر جريان تحريک بر رفتار ماشين 0 300 400 600 1200 مقاومت سری )Ω( جريان تحريک )V( سرعت موتور )rpm( 3-2-2 بارداری موتور جريان مستقل در اين شجججرايط بار مكانيكي بر روی موتور تغيير مينمايد. به منظور تغيير بار مكانيكي موتور DC از موتور AC اسجججتفاده مي شود. به اين صورت كه يكي از فازهای موتور AC را به ولتاژ DC كه تو سط دو DC Exciter سری شده تامين شده متصل ميشود. سيمپيچ روتور موتور AC به يک ديگر متصل شده تا موتور به نوع القايي قفس سنجابي تبديل شود. در اين شرايط ولتاژ آرميچر و جريان تحريک ثابت نگه داشته ميشوند. در ابتدا مقدار ولتاژ تحريک روی مقدار نامي قرار ميگيرد و با تغيير ولتاژ آرميچر از صججفر تا مقدار نامي موتور به صججورت نرم راهاندازی ميشججود. تغيير رفتار موتور در اين شججرايط ثبت ميگردد. مدار مورد نظر جهت اين آزمايش به صججورت شججكل زير بوده و مقدار ولتاژ منبع DC به صججورت پيوسججته تغيير مينمايد. همچنين نتايج اندازهگيری در جدول دادهشده ثبت گردد و نمودار مربوطه رسم شود. در اين شرايط ولتاژ آرميچر را 70 ولت برای همه حاالت تنظيم نمائيد. 220 V F1 1kΩ, 0.2 A F2 A1 M B U11 DC A2 U12 R 220 V Auto-trans Separate Excited DC Motor Induction Machine (DC Brake) شكل 3 5 نحوه اتصال موتور جريان مستقيم تحريک مستقل جهت بررسي رفتار بارداری موتور 40 35 30 25 20 15 10 5 0 ولجتاژ منبع )V( DC جريان منبع )A( DC توان منبع )W(DC 10

آزمايش شماره 3 سرعت موتور )rpm( گشتاور )N.m( شكل 3 6 نمودار تغييرات ولتاژ آرميچر-سرعت در موتور DC تحريک مستقل 3-3 سؤاالت آزمايش 1- در آزمايش بارداری روشي جهت تخمين منحني گشتاور سرعت با توجه به دادههای جدول پيشنهاد نماييد. 2- با توجه به اطالعات آزمايش بيباری و رابطه K مقدار a a به دست آوريد. E را برای ماشين مورد آزمايش به صورت تقريبي K a a a 3- چگونه ميتوان در يک ماشين تحريک مستقل جريان مستقيم سيمپيچهای ميدان و آرميچر را تشخيص داد. 11

آزمايش شماره 4 ژنراتورهای جریان مستقیم تحریک مستقل بررسي رفتار پارامترهای ماشين بر رفتار ژنراتورهای DC تحريک مستقل 4 هدف 4-1 مقدمه ژنراتورهای جريان مستقيم جهت توليد برق مستقيم مورد استفاده قرار ميگيرند. نوع تحريک مستقل در اين آزمايش مورد بررسي قرارگرفته و رفتار ژنراتور برای اين وسيله مورد مطالعه قرارگرفته است. 4-2 آزمايش و تحليل در ادامه ژنراتور جريان مستقيم تحريک مستقل در شرايط بيباری و بارداری مورد بررسي قرار ميگيرد. 4-2-1 بيباری ژنراتورتحريک مستقل در اين بخش ولتاژ توليدی توسججط ژنراتور تحريک مسججتقل در شججرايط تغيير جريان تحريک و سججرعت ژنراتور DC تحقيق ميشجوند. جهت راهاندازی ژنراتور از يک موتور القايي كه با آن كوپل شجده اسجت اسجتفاده ميگردد. جهت تغيير دور موتور در مقادير نزديک به 3000 دور بر دقيقه و باالتر از آن از Auto Transformer جهت تغذيه موتور القايي بهره ببريد. در ابتدا مقدار جريان تحريک را بر روی مقدار نامي تنظيم و با تغيير ولتاژ اعمالي به موتور دور ژنراتور را از 0 تا دور نامي افزايش دهيد. همچنين نتايج اندازهگيری در جدول داده شده ثبت و در نمودار رسم گردد. نحوه اتصال سيمپيچه یا ماشينها در شكل 1-3 نشان دادهشده است و اتصال سه فاز ورودی موتور القايي مثلث ميباشد.. 12

آزمايش شماره 4 A1 220 V F1 F2 G U V W 3-phase AC Meter R S T 3-phase Auto Transfo rmer A2 Induction Motor V Separate Excited DC Generator شكل 4 1 نحوه اتصال ژنراتور جريان مستقيم تحريک مستقل جهت بررسي مشخصه بيباری به ازای سرعتهای چرخش مختلف 240 220 200 180 160 140 اندازه ولتاژ خروجي اتوترانس rms( )V ولتاژ آرميچر ژنراتور )V( سرعت موتور )rpm( شكل 4 2 نمودار تغييرات ولتاژ آرميچر-سرعت در ژنراتور DC تحريک مستقل در ادامه فرآيند فوق به ازای تغيير جريان ميدان مورد بررسجي قرار ميگيرد. در اين شجرايط سجرعت موتور بر روی مقدار نامي تنظيم و ثابت نگه داشججته شججود. با تغيير جريان تحريک مقدار ولتاژ توليدی در پايانههای ژنراتور را اندازهگيری نموده و جدول زير را تكميل نماييد. برای تغيير ولتاژ مقدار مقاومت سری با سيم پيچ تحريک را تغيير دهيد. 13

آزمايش شماره 4 240 300 400 600 1200 مقاومت سری )Ω( جريان تحريک ژنراتور )ma( ولتاژ آرميچر ژنراتور )V( 4-2-2 بارداری ژنراتور تحريک مستقل در اين بخش سرعت ژنراتور تحريک مستقل توسط موتور القايي در مقدار 90 درصد نامي ثابت نگه داشته ميشود. مقدار جريان تحريک ژنراتور نيز در مقدار نامي ثابت بوده و تغييری نمينمايد. به ازای بارهای مختلف در ترمينال آرميچر ژنراتور مشججخصججه ولتاژ جريان پايانه آرميچر ژنراتور ثبت ميگردد. مدار مورد مشابه شكل 1-4 مي باشد و تنها تفاوت اضافه شدن بار در ترمينال آرميچر و ثابت بودن ولتاژ خروجي اتوترانس در مقدار 240 V مي باشد. 300 400 600 1200 مقاومت موازی )Ω( ولتاژ آرميچر ژنراتور )V( جريان آرميچر ژنراتور )A( توان ژنراتور (W) 4-3 سؤال 1- با توجه به اندازهگيری توان موتور و ژنراتور ميزان راندمان مجموعه موتور ژنراتور شنت را به دست آوريد. عوامل عمده تلفات را نيز برشماريد. 2- نمودار تغييرات ولتاژ ترمينال-جريان ترمينال ماشين تحريک مستقل را تحليل نمائيد و با روابط تئوری مربوطه مقايسه نمائيد. 14

آزمايش شماره 5 موتور سری و موتور یونیورسال كاركرد موتور سری با تغذيه های DC و AC 5 هدف 5-1 مقدمه ما شين سری دارای گ شتاور راهاندازی بااليي ميبا شد و از اين رو از آنها برای راهاندازی بارهای مكانيكي با گشتاور راهاندازی باال چون قطارهای برقي استفاده ميگردد. با رسم مدار معادل موتور سری و استفاده از روابط گشتاور و نيرومحركه داخلي ماشينه یا جريان م ستقيم ميتوان رابطه گ شتاور-جريان اين موتورها را به د ست آورد. اين رابطه را برای موتور سری به د ست آورده و در مورد كاركرد اين ماشين با تغذيه متناوب اظهارنظر نماييد. موتور يونيور سال در واقع يک ما شين م ستقيم سری ميبا شد كه با تغذيههای م ستقيم و متناوب كار مينمايد و از اين رو به آن موتور يونيور سال ميگويند. اين موتورها به طور معمول با توجه به منحني گ شتاور سرعت آنها با سرعتهای باال به چرخش در ميآيند و برای كاربردهای لوازم خانگي و ابزار سوراخكاری به وفور مورد استفاده قرار ميگيرند. 5-2 آزمايش و تحليل در ادامه موتور سری تحت تغذيه مستقيم و موتور يونيورسال تحت تغذيههای مستقيم و متناوب مورد بررسي قرارگرفته است. 5-2-1 موتور سری مطابق شكل زير موتور سری را راهاندازی نماييد. در اين بخش رابطه ولتاژ و جريان اعمالي به موتور سری با تغييرات بار و به طبع آن سرعت بررسي شده است. جهت ايجاد بار مكانيكي از يک موتور القايي كه در شرايط ترمز كار مي نمايد استفاده شده است. در ابتدا با تغيير ولتاژ اعمالي به موتور و در شججرايطي كه موتور القايي مدار باز اسججت دور آن را از 0 تا دور نامي افزايش دهيد. در اين شرايط باری به ما شين مت صل ني ست. همچنين نتايج اندازهگيری در جدول داده شده ثبت گردد. نحوه ات صال سيمپيچه یا ماشينها در شكل 1-4 نشان دادهشده است. F1 F2 A1 110 V Auto-trans V M B U V W A2 Series Excited DC Motor Induction Motor شكل 1 5 نحوه اتصال موتور جريان مستقيم تحريک سری جهت بررسي مشخصه بيباری به ازای سرعتهای چرخش مختلف 60 50 40 25 15 ولتاژ اتوترانس )V( 15

آزمايش شماره 5 49.7 39.81 31.12 78.19 10 ولتاژ آرميچر موتور )V( 2597 2078 1516 713 222 سرعت موتور )rpm( در ادامه فرآيند فوق به ازای سرعت ثابت 2000 دور بر دقيقه و تغيير بار از بار تكرار نماييد و جدول زير را تكميل نماييد. در اين شرايط الزم است يک منبع DC به طور مستقيم به دو ترمينال ماشين القايي نصب گردد تا ترمز روی دهد. نمودار مربوطه را نيز رسم نمائيد. 15 10 5 0 ولتاژ منبع DC 39.8 41.2 41.9 41.6 ولتاژ ترمينال موتور سری )V( 1.374 1.13 1 0.998 جريان موتور سری )A( شكل 5 2 نمودار تغييرات ولتاژ ترمينال-جريان ترمينال در موتور سری به ازای مقادير اندازهگيری شجده در اين بخش مدار معادل ماشج ين سج ری را رسجم نماييد و مقادير پارامترهای مدار را محاسجبه نماييد. شكل 3 5 مدار معادل ماشين سری به همراه مقادير مدار معادل )طراحي( 16

آزمايش شماره 5 5-2-2 موتور يونيورسال در اين رفتار موتور يونيورسجججال به ازای تغذيه متناوب تحقيق ميگردد. در ابتدا موتور با تغذيه متناوب متغير از 0 تا 100 ولت تغذيه ميگردد. در اين شرايط تغييرات ولتاژ جريان و سرعت موتور ثبت ميگردد. مدار پيشنهادی مشابه شكل 1-5 مي باشد و تنها تفاوت تغذيه موتور با برق AC مي باشد. مقادير اندازهگيری را در شرايط تحريک متناوب در جدول زير وارد نماييد. 55 45 35 25 ولتاژ ترمينال )V( جريان موتور )A( سرعت چرخش )rpm( 5-3 سؤاالت آزمايش 1- با توجه به اندازهگيریهای ژنراتور سری منحني گ شتاور- سرعت ژنراتور سری را ر سم نماييد و نتيجه را با تئوری مقاي سه نماييد. 2- منحني ولتاژ ترمينال-جريان ترمينال ماشين سری را تحليل نمائيد. 17

آزمايش شماره 6 ترانسفورماتور تکفاز 1 6 هدف بررسي مشخصات ترانس تكفاز در شرايط كاری مختلف 6-1 مقدمه ترانس تكفاز جهت تبديل توان الكتريكي مورد استفاده قرار ميگيرد. نسبت تبديل در شرايط كاری مختلف و رگوالسيون ولتاژ حائز اهميت ميباشند. بر اساس قانون القای فارادی در شرايطي كه سيمپيچ با ولتاژ سينوسي تغذيه ميگردد رابطه زير برقرار است Erms 4.44 N f max كه در اين رابطهf N Erms و φmax به ترتيب عبارتاند از ولتاژ موثر سيمپيچ تعداد دور سيمپيچ فركانس تغذيه سينو سي و شار ماكزيمم داخل هسته سيمپيچ. بر اساس اين رابطه اساسي امكان تحليل بسياری از پديدههايماشينهای الكتريكي فراهم ميگردد. در اين آزمايش بررسي مشخصات ترانس در شرايط بيباری و بارداری و تحت تغيير ولتاژ ورودی و بار بررسي ميگردد. شكل 1 6 تصويری از يک ترانس تكفاز شبكه توزيع همراه با نام گزاری اجزای آن 18

آزمايش شماره 6 6-2 تحليل و شرح آزمايش 6-2-1 ترانس تكفاز در شرايط بيباری در اين بخش رفتار ترانس تكفاز در شجرايط بيباری و تحت تغيير ولتاژ ورودی محاسجبه ميگردد. همچنين به منظور فراهم شجدن يک ديد طراحي مقدار شار و چگالي شار مغناطيسي نيز محاسبه ميگردند. بدين منظور شكل زير را در نظر گرفته و به ازای تغيير ولتاژ ورودی جدول دادهشجججده را تكميل نماييد. جهت انجام اين آزمايش از يكي از سجججه ترانس موجود در ماژول ترانس سجججه فاز استفاده نمائيد. N1:N2 110 V V V شكل 6 2 مدار آزمايش بررسي ترانس تكفاز در شرايط بيباری 110 90 80 70 60 50 40 30 20 ولتاژ اوليه )V( ولتاژ ثانويه )V( نسبت تبديل 6-2-2 ترانس تكفاز در شرايط بارداری در اين شجرايط با تغيير بار اهمي و ثابت نگهداشجتن ورودی در مقدار ثابت آزمايش صجورت ميگيرد. به ازای تغيير بار از 0 تا 9 گام مختلف جدول دادهشده را تكميل نماييد. A N1:N2 A 110 V 1200 ohm V شكل 6 3 مدار آزمايش بررسي ترانس تكفاز در شرايط بارداری به ازای يک بار 1200 اهم 19

آزمايش شماره 6 200 240 300 400 مقاومت بار )Ω( ولتاژ ثانويه )V( جريان اوليه )A( جريان ثانويه )A( نسبت تبديل جريان رگوالسيون ولتاژ )%( در ادامه رفتار ترانس در شرايط بارداری برای بار سلفي-اهمي سری تحقيق ميگردد. به ازای تغيير مقادير سلف و مقاومت جدول زير را تكميل نماييد. در اين شججرايط مولتي فانكشججن در ورودی و خروجي مدار به نحوی قرار گيرد كه امكان اندازهگيری همزمان توان ولتاژ جريان و ضجريب قدرت ورودی و خروجي ترانس فراهم گردد.در اين شجرايط نيز ولتاژ ورودی بر روی مقدار نامي تنظيم شده است. 133 133 200 133 200 مقاومت بار )Ω( 100 10 10 0 0 مقدار سلف )mh( جريان اوليه )A( جريان ثانويه )A( ولتاژ ثانويه )V( توان اوليه )W( توان ثانويه )W( راندمان )%( ضريب قدرت اوليه 6-3 سؤاالت آزمايش 1- در چه باری راندمان ترانس بيشتر به دست آمده است. چرا جهت تحليل نمودار تغييرات بار-راندمان را رسم نمائيد. 20

آزمايش شماره 6 شكل 6 4 نمودار تغييرات بار-راندمان در ترانس تكفاز 2- با سلفي شدن بار ظرفيت تواني ترانسها كاهش مييابد. اينمسئله را به كمک نتايج آزمايشهای صورت گرفته تحقيق نماييد. 3- نسبت تبديل بيباری را بر حسب تغييرات ولتاژ ورودی رسم كرده و نسبت تبديل ترانس را به صورت يک عدد واحد محا سبه نماييد. شكل 6 5 نمودار تغييرات نسبت تبديل بي باری-ولتاژ ورودی در ترانس تكفاز 21

آزمايش شماره 6 4- رگوالسججيون ولتاژ چه اهميت و كاربردی برای ترانسها دارد. رابطه تغييرات آن با بار را بر اسججاس آزمايشهای صججورت گرفته تحقيق نماييد. 5- دامنه شار مغناطيسي داخل هسته را برای شرايط نامي محاسبه نماييد و به كمک آن مقدار چگالي شار نامي را محاسبه نماييد. 22

آزمايش شماره 7 7 ترانسفورماتور تکفاز 2 هدف يافتن پارامترهای مدار معادل ترانس و تاييد مدل حاصل 7-1 مقدمه يافتن يک مدل رياضجي برای ترانس امكان پيشبيني رفتار ترانس و شجبيهسجازی آن را فراهم مينمايد. در اين آزمايش به كمک آزمايشهای مدار باز و اتصجال كوتاه مقادير پارامترهای مدار معادل را محاسجبه مينماييم. به منظور تأييد مدل حاصجل برای يک شرايط نامي رفتار ترانس به كمک مدار معادل پيشبيني و با نتيجه آزمايش مقايسه ميگردد تا صحت مدل به دست آمده تأييد گردد. مدار معادل ترانس تكفاز برای حالت دقيق و تقريبي در شكل زير رسم شده است. ترانس مورد بررسي در اين آزمايش دارای توان 350 وات برای هر فاز و ولتاژ نامي 380 ولت مي باشد. R 1 X 1 X 2 R 2 R c V 1 V 2 X m )الف( R eq X eq V 1 V 2 )ب( شكل 1 7 الف( مدار معادل دقيق و )ب( مدار معادل تقريبي ترانسفورماتور تكفاز 7-2 شرح آزمايش 7-2-1 آزمايش مدار باز و اتصال كوتاه در اين بخش جهت يافتن پارامترهای مدار معادل دو آزمايش مشهور ترانس يعني بيباری و اتصال كوتاه صورت ميگيرند. جهت آزمايش بيباری ولتاژ ترانس در مقدار نامي تنظيم ميگردد. سپس در حالتي كه باری به ثانويه وصل نيست ولتاژ خروجي توان ورودی و جريان ورودی ثبت ميگردند. به كمک اندازهگيریهای صورت گرفته ن سبت تبديل ترانس مقاومت معادل مدل تلفات 23

آزمايش شماره 7 هسته و راكتانس مغناطيس كنندگي ترانس حاصل ميشوند. در اين آزمايش از يكي از ترانس های ماژول ترانس سه فاز استفاده مي گردد. جهت اعمال ولتاژ نامي 380 از ولتاژ خط سه فاز در ماژول تغذيه ثابت استفاده مي شود. محل انجام محاسبات 1 در شرايط اتصال كوتاه همه سيم پيچ ها به جز اوليه جريان در مقدار نامي تنظيم گردد. در اين شرايط ولتاژ ورودی مدار از صفر به تدريج افزايش مييابد تا زماني كه جريان اتصال كوتاه ثانويه به مقدار جريان نامي برسد. در اين شرايط جريان ثانويه جريان و ولتاژ اوليه و توان اوليه ثبت ميگردند. به كمک محاسبات پارامترهای مقاومت و راكتانس پراكندگي سيمپيچه یا اوليه و ثانويه به دست ميآيند. محل انجام محاسبات 2 7-2-2 تأييد مدل به دست آمده جهت تأييد مدل به دست آمده ترانس در شرايط ولتاژ نامي و توان نصف بار نامي مورد بررسي قرار ميگيرد. نتايج محاسبه تئوری و اندازهگيری آزمايشجگاهي در اين مورد مقايسجه ميگردند تا صجحت مدل به دسجت آمده در مرحله قبل مشجخص گردد. به اين منظور ابتدا با توجه به توان ترانس مقاومت بار مورد نياز را محاسججبه نماييد. مقدار جريان ورودی ترانس را در شججرايط نصججف بار نامي از دو روش تئوری و آزمايشگاهي مقايسه نماييد. محل انجام محاسبات 3 24

آزمايش شماره 7 7-3 سؤاالت آزمايش 1- در صورتي كه در ترانس در شرايط تغيير فركانس مورد استفاده قرار گيرد مدار معادل بازنويسي شده را رسم نماييد. 2- مدار معادل به د ست آمده را در محيط نرمافزار شبيه سازينماييد و صحت نتايج شبيه سازی را با نتايج اندازهگيری مقاي سه نماييد. 3- يافتن منحني مشخصه هسته در ترانس چه كاربردی دارد 25

آزمايش شماره 8 8 موتور القایی سه فاز 1 هدف بررسي موتور القايي قفس سنجابي تحت بارداری و بي باری 8-1 مقدمه موتور القايي سه فاز پركاربردترين موتور در صنعت ميباشد. اين موتورها بر اساس ساختار روتور آنها به دو نوع قفس سنجابي و روتور سيمپيچي شده د ستهبندی مي شوند. نوع قفس سنجابي مر سومتر بوده و به دليل قيمت ا ستحكام و قابليت اطمينان قابلتوجه در اكثر حيطههای صنعتي مورد استفاده قرار ميگيرند. نوع روتور سيمپيچي شده نيز در برخي كاربردها چون توليد برق از انرژی باد مورد اسججتفاده قرار ميگيرند. در اين سججری آزمايشها موتور القايي سججه فاز قفس سججنجابي مورد بررسججي و آزمايش قرار ميگيرد. در اين آزمايش رفتار موتور القايي سه فاز تحت شرايط بيباری و بارداری و تحت قرار ميگيرد. سربندیهای مختلف ا ستاتور مورد برر سي 8-2 آزمايش و تحليل 8-2-1 موتور القايي سه فاز در شرايط بيباری در اين بخش موتور القايي سه فاز توسط ولتاژ متغير سه فاز توليدی توسط اتو ترانس از سرعت صفر تا دور نامي به چرخش در ميآيد. اطالعات نامي موتور را از روی پالک آن يادداشت نموده و بر اين مبنا بخشهای آزمايش را انجام دهيد. در همه شرايط آزمايش موتور بيبار عمل مينمايد. مدار شكل زير را ببنديد و در شرايطي كه سربندی استاتور ستاره است جدول دادهشده را تكميل نماييد. 3-phase AC Source R S T 3-phase AC Meter U V W M B U V W Induction Motor Induction Brake شكل 1 8 مدار آزمايش بررسي موتور القايي سه فاز در شرايط بيباری 26

آزمايش شماره 8 380 350 320 290 260 230 200 170 ولتاژ خط )V( جريان خط )A( توان واقعي )W( ضريب توان سرعت چرخش )rpm( گيرد. همچنين با تغيير سربندی از ستاره به مثلث دوباره جدول را تكميل نماييد. مقايسه رفتار موتور برای دو حالت سربندی صورت 240 220 200 180 160 140 120 100 ولتاژ خط )V( جريان خط )A( توان واقعي )W( ضريب توان سرعت چرخش )rpm( 8-2-2 موتور القايي سه فاز در شرايط بارداری در اين بخش موتور القايي سه فاز از سرعت صفر به و سيله اتو ترانس راهاندازی مي شود و پس از اين ولتاژ خط ا ستاتور برای حالت ستاره و مثلث بترتيب برابر با 380 و 220 ولت بوده و ثابت ميماند. مدار مورد بررسي مطابق شكل ذيل است. جدول زير را تكميل نماييد. برای تخمين گشجتاور نيز از روابط ماشجين القايي بهره بگيريد. روشهای مختلفي جهت تخمين گشجتاور ارائه شده ا ست. با برر سي راندمان مجموعه راجع به سرعت كاركرد بهينه مجموعه بحث نماييد. با تغيير سربندی و تكرار آزمايش جدول دوم را تكميل نماييد. سربندی ستاره 27

آزمايش شماره 8 A1 220 V F1 F2 G U V W 3-phase AC Meter R S T 3-phase Auto Transfo rmer A2 Induction Motor R Separate Excited DC Generator 300 400 600 1200 اندازه مقاومت R جريان خط )A( ضريب توان سرعت چرخش )rpm( توان واقعي موتور )W( تخمين گشتاور موتور ولتاژ ژنراتور توان خروجي ژنراتور راندمان مجموعه 28

آزمايش شماره 8 و سر بندی مثلث 300 400 600 1200 اندازه مقاومت R جريان خط )A( ضريب توان سرعت چرخش )rpm( توان واقعي موتور )W( تخمين گشتاور موتور ولتاژ ژنراتور توان خروجي ژنراتور راندمان مجموعه جهت چرخش موتور القايي را با تغيير سربندی آن صورت دهيد و مشاهده نماييد. 8-3 سؤاالت آزمايش 1- با بررسي مجموعه گشتاورهای تخميني مقدار لغزشي كه در آن گشتاور حداكثر موتور اتفاق ميافتد محا سبه نماييد. يک كاربرد اين لغزش محاسبهشده را بيان نماييد. 2- چرا در سرعتهای پايين جريان استاتور بزرگتر از مقدار آن در سرعتهای باال ميباشد. 3- راندمان مجموعه به دليل تلفات الكتريكي و مكانيكي كمتر از 100 درصجد ميباشجد. روشجي جهت تفكيک تلفات صجورت گرفته به دو بخش الكتريكي و مكانيكي پيشنهاد نماييد. 29

آزمايش شماره 8 4- منحني تغييرات سرعت-گشتاور ماشين القايي مورد بررسي را رسم نمائيد. شكل 8 2 نمودار تغييرات سرعت-گشتاور در موتور القايي 5- به كمک محاسبات تئوری مشاهده روی داده در آزمايش تغيير جهت چرخش موتور را ثابت نمائيد. 30

آزمايش شماره 9 9 موتور القایی سه فاز 2 هدف يافتن مدار معادل موتور القايي سه فاز و تاييد آن 9-1 مقدمه به دليل اهميت قابلتوجه مدل رياضي در فرآيند تحليل و طراحي سيستمها در اين آزمايش مدل ماشين القايي سه فاز به كمک يک سری آزمايش ا ستخراج و اعتبار آن سنجيده مي شود. همچنين راهاندازی موتور با برق تكفاز به عنوان كاربردی خا ارائه گرديده است. در شكل زير مدار معادل موتور نمايش داده شده است. )الف( )ب( شكل 1 9 الف( مدار معادل تكفاز موتور القايي سه فاز ب( مدار معادل تكفاز موتور القايي در شرايط انتقال پارامترهای روتور به طرف استاتور 31

آزمايش شماره 9 9-2 آزمايش و تحليل 9-2-1 آزمايشهای يافتن مدار معادل در بخش اول به كمک مولتي متر مقدار مقاومت DC سججيم پيج اسججتاتور اندازه گيری مي گردد. در ادامه دو آزمايش بي باری و روتور قفل شده مي باي ست صورت گيرند. مدار شكل زير را ببنديد و در شرايطي كه سربندی ا ستاتور ستاره ا ست آزمايش را انجام دهيد. 3-phase AC Source R S T 3-phase AC Meter U V W M B U V W Induction Motor Induction Brake شكل 2 9 مدار آزمايش بررسي موتور القايي سه فاز در شرايط بيباری جهت يافتن پارامترهای مدار معادل نتايج اندازه گيری آزمايش بي باری جهت آزمايش روتور قفل شده روتور موتور را با دست نگهداريد و سپس مقدار ولتاژ استاتور را به كمک اتو ترانس سه فاز از صفر تا مقدار نامي تغيير دهيد. در شرايطي كه جريان موتور به مقدار نامي ر سيد ولتاژ جريان ضريب توان و توان ا ستاتور را قرائت نمائيد. نتايج اندازه گيری آزمايش روتور قفل شده 32

آزمايش شماره 9 به كمک اطالعات سه آزمايش صورت گرفته پارامترهای مدار معادل را محاسبه نمائيد 9-3 تاييد مدل به دست آمده در اين بخش به منظور تاييد مدل به دست آمده در بخش قبلي يک سری محاسبه و اندازه گيری صورت مي گيرد. به اين منظور شججرايط كاری موتور القايي سججه فاز را با تغيير مقدار ترمز ماشججين القايي متصججل به آن تغيير مي دهيم. با تكميل جدول زير در ستي مدل به د ست آمده تاييد مي گردد. در انجام اين آزمايش ولتاژ ترمينال موتور القايي ثابت و 110 ولت ا ست و سربندی آن ستاره است. 40 30 20 10 0 ولتاژ ترمز ماشين القايي )V( جريان خط به روش اندازه گيری )A( سرعت چرخش )rpm( جريان خط به روش تئوری )A( 9-4 سؤاالت آزمايش 1- داليل ايجاد خطا بين مقادير تئوری و اندازه گيری شده در آزمايش تاييد مدل به دست آمده بيان نمائيد. 2- مواردی وجود دارد كه دسترسي به برق سه فاز فراهم نيست. در اين موارد مي توان با استفاده از خازن و برق تكفاز موتور سه فاز را راه اندازی نمود. مدار مربوطه را طرح نمائيد و مقدار خازن مورد نياز را نيز محاسبه نمائيد. 33

آزمايش شماره 10 10 ترانس سه فاز 1 هدف بررسي ترانس سه فاز در شرايط مختلف كاری و تعيين سرهای سيم پيچ های ترانس ها 10-1 مقدمه جهت تبديل توان سه فاز از يک فرم به فرم ديگر مي توان از ترانس سه فاز ا ستفاده نمود. در اين آزمايش نحوه ات صاالت مختلف ترانس بررسي ميگردد. 10-2 تحليل و شرح آزمايش شكل 10 1 سربندی ترانس برای اوليه و ثانويه ها 10-2-1 نحوه بستن اتصاالت اوليه و ثانويه جهت تعيين سرهای سيم پيچ اوليه با فرض نام شخص بودن سرهای اوليه و ثانويه و فقط در اختيار بودن 6 سر متفاوت بدين صورت است. ابتدا با اهم متر در حالت اندزه گيری اهم يا تست بوق سرهای اول و آخر هر زوج سيم را مشخص مي نماييم. سيم پيچي كه دارای ولتاژ تحمل باالتری ا ست دارای مقاومت سيم پيچ باالتری نيز ميبا شد.بدين و سيله سيم پيچ ولتاژ باال و به طبع آن سيم پيچ ولتاژ پايين شناسايي مي گردد. 34

آزمايش شماره 10 پس از اين مرحله تشخيص سر دات دار يا بدون دات هر سيم پيچ مطرح مي گردد. برای اين منظور سه سر سيم پيچ اوليه را به دلخواه با هم مشترک مي نماييم. در اين شرايط به يكي از سيم پيچ ها يک ولتاژ تغذيه پايين چون 20 ولت اعمال مي نماييم. در اين شرايط ولتاژ القاء شده بين دو سر ديگر با سری كه به آن ولتاژ اعمال شده است مي بايست از 20 ولت بيشتر باشد. يا مطابق شكل.V2<V1 شكل 10 2 نحوه تعيين سرهای دات دار ترانس 10-2-2 رفتار ترانس در بي باری و تغيير سربندی اوليه در اين بخش رفتار ترانس در شرايط بيباری و تحت تغيير ولتاژ ورودی محاسبه ميگردد. ابتدا سربندی اوليه ترانس مثلث بسته شود و به ازای ولتاژهای ورودی مختلف ولتاژ های خروجي سه فاز قرائت گردند. 70 60 50 40 30 20 ولتاژ اولیه فاز )V( ولتاژ ثانویه فاز )V( 1 نسبت تبدیل اولیه به ثانویه 1 ولتاژ ثالثیه فاز )V( 1 با تغيير سربندی اوليه از مثلث به ستاره جدول زير را تكميل نمائيد. 70 60 50 40 30 20 ولتاژ اولیه فاز )V( ولتاژ ثانویه فاز 1 )V( نسبت تبدیل اولیه به ثانویه 1 سربندی مثلث باز و زيگزاگ نيز در برخي موارد مورد استفاده قرار مي گيرند. 10-3 سؤاالت آزمايش 1- با تغيير سربندی اوليه از مثلث به ستاره خروجي های ترانس چه تغييری مي نمايند. 35

آزمايش شماره 10 2- يک مورد استفاده برای سربندی مثلث باز و يک مورد برای زيگزاگ ذكر نمائيد. 36

آزمايش شماره 11 11 ترانس سه فاز 2 هدف بررسي رفتار ترانس تحت تغذيه بارهای مختلف 11-1 مقدمه در اين آزمايش ترانس سه فاز تحت بارهای متعادل خطي و غيرخطي برر سي مي گردد و اثر سربندی بر ميزان آلودگي هارمونيكي ايجاد شججده نيز بررسججي مي گردد.توصججيه مي شججود در اين آزمايش به دليل تعداد زياد قرائت ها وراحتي كار حتما از سججيسججتم مانيتورينگ كامپيوتری استفاده گردد. جهت قرائت جريان و ولتاژ مورد نظر سيگنال مربوطه را از طريق ايزوالتورهای ولتاژ و جريان اندازه گيری نمائيد. 11-2 تحليل و شرح آزمايش در اين بخش رفتار ترانس در شرايط كاری متعادل برر سي ميگردد. مطابق جدول زير آرايش های مختلف اوليه و ثانويه را ببنديد و رفتار ترانس را ثبت نمائيد. در همه آزمايش های اين بخش ولتاژ اوليه ترانس را 380 ولت و بار ترانس را برای هر فاز بار خطي 400 اهم بگذاريد.همچنين بار را در آرايش ستاره مورد استفاده قرار دهيد. در همه موارد فقط از سيم پيچ ثانويه 1 استفاده نمائيد. D-Y Y-D Y-Y سربندی ها )primary-secondary( جریان خط اولیه جریان نول اولیه )در صورت وجود( جریان خط ثانویه جریان نول ثانویه )در صورت وجود( در ادمه يک پل ديودی سه فاز بين بار 400 اهم و خروجي سه فاز ترانس ترانس قرار مي دهيم و آزمايش قبلي را تكرار مي كنيم. الزم به ذكر است در اين حالت بار ديگر سه فاز نيست و يک بار DC محسوب مي شود و فقط يک مقاومت به عنوان بار در خروجي پل ديودی قرار مي گيرد. 37

آزمايش شماره 11 D-D Y-D Y-Y سربندی ها )primary-secondary( جریان خط اولیه جریان نول اولیه )در صورت وجود( جریان خط ثانویه جریان نول ثانویه )در صورت وجود( 11-3 سؤاالت آزمايش 1- با مقايسه نتايج حاصل از جدول عملكرد بار متعادل غيرخطي بهترين آرايش كدام است 2- آزمايشي جهت تعيين منحني هيسترزيس هسته پيشنهاد نمائيد. 3 -جريان نول در ترانس به چه دليل ايجاد مي گردد در بار خطي تاثير سربندی بر جريان های نول را تحليل نمائيد. 38

آزمايش شماره 12 12 موتور القایی روتور سیم پیچی شده هدف تحقيق رابطه فركانس های كاری موتور القايي روتور سيم پيچي اعم از الكتريكي و مكانيكي 12-1 مقدمه موتور القايي روتور سيم پيچي شده نسبت به موتور القايي قفس سنجابي دارای قابليت دسترسي به سيم پيچي های روتور را دارد. امروزه از اين ماشجين ها جهت سجاخت ژنراتور القايي تغذيه دوگانه در توربينهای بادی اسج تفاده مي شج ود. در اين آزمايش ساخت تغذيه AC با فركانس متغير از طريق ترمينال های روتور و برر سي رابطه فركانس های كاری موتور القايي مد نظر است. 12-2 آزمايش و تحليل 12-2-1 موتور القايي سه فاز در شرايط تغذيه روتور با اينورتر در اين بخش استاتور موتور القايي سه فاز را با تغذيه 380 AC ولت و فركانس ثابت 50 هرتز تغذيه مي شود. روتور نيز از طريق اينورتر در محدوده فركان سي 0 تا 5 هرتز تغذيه مي گردد. در اين شرايط موتور دارای تغذيه دوگانه ا ست و در اين شرايط تغييرات سرعت بررسي ميگردد. سربندی استاتور نيز ستاره باشد. 3-phase AC Source R S T 3-phase AC Meter U V W M B U V W U2 V2 W2 3-phase AC inverter Induction Brake 1-phase AC 220 V Induction Motor شكل 1 12 مدار آزمايش بررسي موتور القايي سه فاز روتور سيم پيچي شده در شرايط تغذيه دوگانه 39

آزمايش شماره 12 در اين شرايط بسته به اين كه جهت ميدان ايجاد شده توسط روتور و استاتور هم جهت باشند يا نه سرعت مكانيكي موتور كمتر يا بي شتر از سرعت سنكرون )1500 دور بر دقيقه مي با شد(. برای دو حالت كاری سرعت مكانيكي زير سنكرون و باالی سججنكرون دو جدول زير را تكميل نمائيد. برای تغيير جهت نيز تنها الزم اسججت جای دو سججيم پيچ روتور را تعوي نمائيد. برای سرعت مكانيكي زير سنكرون 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 فركانس اينورتر يا روتور )Hz( اختالف فركانس تغذيه استاتور با روتور سرعت مكانيكي موتور )Hz( برای سرعت مكانيكي باالی سنكرون 5.5 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 فركانس اينورتر يا روتور )Hz( اختالف فركانس تغذيه استاتور با روتور سرعت مكانيكي موتور )Hz( در شكل زير نمودار تغييرات اختالف فركانس استاتور با روتور بر حسب سرعت مكانيكي را برای دو حالت فوق رسم نمائيد. شيب خط را نيز در هر حالت محاسبه نمائيد. شكل 12 2 نمودار تغييرات اختالف فركانس استاتور با روتور-سرعت مكانيكي 40

آزمايش شماره 12 12-3 سؤاالت آزمايش 1- بر ا ساس نتايج آزماي شات يک راه ساختن تغذيه AC سه فاز با فركانس متغير ا ستفاده از موتور القايي روتور سيم پيچي شده مي باشد. رابطه فركانس AC توليدی توسط روتور با سرعت چرخش مكانيكي را بيان نمائيد. 2 -اگر سجرعت باد متغير باشجد و از يک ژنراتور القايي سجه فاز روتور سجيم پيچي شجده جهت توليد توان اسجتفاده گردد و همچنين فركانس شججبكه )يا اسججتاتور( در مقدار ثابت 50 هرتز ثابت باشججد روش پايدار نگه داشججتن ژنراتور كنترل چه پارامتری است 41

آزمايش شماره 13 13 راهاندازی و کنترل دور موتور القایی سه فاز 1 هدف بررسي مساله راه اندازی نرم موتور القايي و راه حل های آن 13-1 مقدمه مسججاله راه اندازی نرم يا soft start در موتورهای القايي حائز اهميت مي باشججد. كاهش تنش های الكتريكي و مكانيكي زمان راه اندازی بسيار مهم مي باشد. روش های مختلفي جهت راه اندازی نرم اين موتورها پيشنهاد شده اند و مورد استفاده قرار مي گيرند. در اين آزمايش راه اندازی با دامنه ولتاژ متغير )توسجججط اتوترانس( و راه اندازی با فركانس و ولتاژ متغير )توسط اينورتر( مورد بررسي قرار مي گيرد. 13-2 آزمايش و تحليل 13-2-1 راه اندازی نرم با اتوترانس ابتدا موتور را به طور مستقيم و بدون هيچ مدار راه اندازی به تغذيه 110 ولت متصل مي نمائيم. در اين شرايط توسط نرم افزار مانيتورينگ ماشين يا مولتي متر حداكثر جريان قرائت شده در راه اندازی را قرائت مي نمائيم. به منظور بررسي دقيق تر اين موضوع پس از بستن مدار پيشنهادی زير جدول خواسته شده را تكميل نمائيد. 3-phase AC Source R S T 3-phase AC Meter U V W M B U V W + - Induction Motor Induction Brake شكل 1 13 مدار آزمايش بررسي جريان راه اندازی موتور القايي سه فاز 30 20 10 ولتاژ ترمز ماشين القايي 0 جريان حداكثر راه اندازی در شرايط سربندی مثلث )A( جريان حداكثر راه اندازی در شرايط سربندی ستاره )A( 42

آزمايش شماره 13 در شكل زير نمودار تغييرات جريان حداكثر راه اندازی بر حسب بار مكانيكي موتور را برای دو سربندی ستاره و مثلث رسم نمائيد و نتايج را مقايسه نمائيد. شكل 13 2 نمودار تغييرات جريان حداكثر راه اندازی بر حسب بار مكانيكي موتور را برای دو سربندی ستاره و مثلث در ادامه با تنظيم مقدار اتوترانس مطابق با مقادير مشججخص شججده و تنظيم مقدار ولتاژ ترمز ماشججين القايي در 30 ولت آزمايش قبلي را تكرار و جدول را تكميل نمائيد. 30 50 70 90 مقدار تنظيم اتوترانس 110 جريان حداكثر راه اندازی در شرايط سربندی مثلث )A( جريان حداكثر راه اندازی در شرايط سربندی سلتاره )A( در شكل زير نمودار تغييرات جريان حداكثر راه اندازی بر ح سب مقدار تنظيم اتوترانس را ر سم نمائيد و نتيجه حا صل را تحليل نمائيد. شكل 13 3 نمودار تغييرات جريان حداكثر راه اندازی بر حسب تنظيم ولتاژ اتوترانس 43

آزمايش شماره 13 13-2-2 موتور القايي سه فاز در شرايط تغذيه روتور با اينورتر موتور را در اين شجرايط با اينورتر سجه فاز تغذيه نمائيد. در اين شجرايط توسجط نرم افزار مانيتورينگ ماشجين يا مولتي متر حداكثر جريان قرائت شجده در راه اندازی را قرائت مي نمائيم. به منظور بررسجي دقيق تر اين موضجوع پس از بسجتن مدار پي شنهادی زير جدول خوا سته شده را تكميل نمائيد. در اين آزمايش سربندی موتور را نيز ستاره قرار دهيد. تنظيم مقدار ولتاژ ترمز ماشجين القايي در 30 ولت صجورت گيرد. الزم به ذكر اسجت كه اينورترها تنظيم دامنه و فركانس را به طور توام انجام مي دهند و معموال نسبت ولتاژ به فركانس را ثابت نگه مي دارند. 3-phase AC Source R S T 3-phase AC Meter U V W M B U V W + - Induction Motor Induction Brake شكل 4 13 مدار آزمايش بررسي جريان راه اندازی موتور القايي سه فاز در شرايط تغيير فركانس ورودی 20 15 10 5 فركانس اينورتر )Hz( جريان حداكثر راه اندازی در شرايط سربندی ستاره )A( جريان حداكثر راه اندازی در شرايط سربندی مثلث )A( در شكل زير نمودار تغييرات جريان حداكثر راه اندازی بر حسب بار مكانيكي موتور را برای دو سربندی ستاره و مثلث رسم نمائيد و نتايج را مقايسه نمائيد. شكل 13 5 نمودار تغييرات جريان حداكثر راه اندازی بر حسب فركانس تغذيه استاتور 44

آزمايش شماره 13 13-3 سؤاالت آزمايش 1- بر اساس نتايج آزمايشات رابطه ای تحليلي بين جريان راه اندازی با ولتاژ و فركانس ورودی طرح نمائيد. يكي از روش های راه اندازی نرم در گذشته استفاده از مقاومت پله ای در استاتور يا روتور بوده است راجع به عملكرد مقاومت در اين دو روش بحث نمائيد. -2 45

آزمايش شماره 14 14 راهاندازی و کنترل دور موتور القایی سه فاز 2 هدف كنترل حلقه بسته موتور القايي سه فاز 14-1 مقدمه با توجه به مزايای فوق العاده زياد موتور القايي سجججه فاز و كاربردهای متعدد مرتبط با كنترل دور موتور كنترل دقيق دور موتور حائز اهميت مي باشد. در اين آزمايش كنترل حلقه ب سته موتور با استفاده از سن سور حساس به فلز مبدل فركانس به ولتاژ ماژول كنترل PID و اينورتر صورت مي گيرد. 14-2 آزمايش و تحليل 14-2-1 كنترل حلقه باز در اين قسمت ابتدا با توجه به دفترچه راهنمای اينورتر تنظيم فركانس اينورتر را در حالت دريافت فرمان از طريق ترمينال ورودی تنظيم مي نمائيم. سجججپس با تغيير ولتاژ اعمالي به ترمينال فرمان تغييرات جدول را تكميل نمائيد. جهت انجام آزمايش مدار زير را ببنديد. در اين آزمايش ژنراتور تحريک مستقل را در شرايط بي باری قرار دهيد. 3-phase AC Inverter R S T 3-phase AC Meter U V W M B U V W + - 0-10 v Induction Motor Induction Brake شكل 1 14 مدار آزمايش بررسي كنترل دور موتور در شرايط كنترل حلقه باز 10 8 6 4 2 0 ولتاژ اعمالي به ترمينال كنترل )V( سرعت موتور به ازای )rpm(vdc 10 سرعت موتور به ازای )rpm(20vdc 46

آزمايش شماره 14 14-2-2 كنترل حلقه بسته سنسور حساس به فلز نصب شده بر روی ميز آزمايشگاهي از نوع القايي بوده و دارای خروجي پالسي مي باشد و در زمان هايي كه سنسور حساس به فلز در مقابل فلز نصب شده بر روی شفت مي باشد خروجي سنسور صفر مي باشد و در بقيه زمان ها خروجي 12 ولت توليد مي نمايد. اين پالس های توليدی به ماژول مبدل فركانس به ولتاژ اعمال مي گردد. نتيجه حا صل سيگنال پيو سته 0 تا 5 ولت جهت اعمال به ماژول كنترل PID مي با شد. اين ماژول مبتني بر مدارات op-amp ای بوده و سيگنال سرعت مطلوب را از طريق پتان سيومتر ن صب شده بر روی ماژول مبدل فركانس به ولتاژ دريافت مي نمايد. خروجي اين ماژول در محدوده 0 تا 10 ولت مي باشججد و جهت انجام عمليات كنترل اين خروجي به ورودی فرمان اينورتر اعمال مي گردد.. برای تنظيم ضرايب كنترل كنندهD PI نيز از روش سعي و خطا استفاده نمائيد. در اين آزمايش ژنراتور تحريک مستقل را در شرايط بي باری قرار دهيد. 3-phase AC Inverter R S T 3-phase AC Meter U V W M B U V W + - Control T erminal (0-10 V) Induction Brake PID Module Feedb ack F/V Converter Pulse Meter S etp oin t Closed Loop Control of IM شكل 14 2 مدار آزمايش بررسي كنترل دور موتور در شرايط كنترل حلقه بسته 5 4 3 2 1 0 ولتاژ اعمالي به ترمينال )V( Setpoint ولتاژ توليدی در ترمينال Feedback خطا در ماژول PID سرعت موتور) rpm ( 1500rpm ميباشد. 5V رابطه سرعت مطلوب با ولتاژ Setpoint خطي مي باشد و اين ضريب 47

آزمايش شماره 14 14-3 سؤاالت آزمايش 1500rpm 5V آزمايشي جهت به دست آوردن ضريب خطي پيشنهاد نمائيد. -1 از لحاظ كنترل يک سيستم حلقه بسته مقاوم بودن سيستم حلقه بسته به تغييرات اغتشاش بسيار مهم مي باشد. با توجه به آزمايش صورت گرفته مهم ترين اغتشاش در سيستم های كنترل دور موتور چه مي باشد -2 48

آزمايش شماره 15 15 مؤلفههای کیفیت توان و تصحیح ضریب قدرت هدف آزمايش: تصحيح ضريب توان با استفاده از خازن گذاری 15-1 مقدمه و تئوری ضريب قدرت اكثر بارهای الكتريكي كمتر از يک و معموال سلفي مي باشد. از اين رو به دليل كاهش تلفات و كاهش هزينه ها اصالح ضريب توان از طريق روش معمول خازن گذاری ضروری مي باشد. 15-2 آزمايش و تحليل 15-2-1 اصالح ضريب توان برای بار اهمي-سلفي يک منبع 220 AC ولت را مطابق مدار زير به بار مقاومتي 133 اهم و سججلفي 300 ميلي هانری متصججل نماييد. به كمک مولتي فانكشجن ميتر كميتهای الكتريكي مشجخص شجده در جدول زير را اندازهگيرينماييد. همچنين مقادير تئوری را در هنگام تنظيم گزارش محاسبه و وارد نماييد. شكل 1 15 مدار آزمايش اندازهگيری مشخصات الكتريكي مدار سلفي-مقاومتي كميت /نوع توان واقعي )P( توان موهومي )Q( ضريب توان )PF( توان موهومي مورد نياز جهت جبران ضريب توان مقدار خازن موازی جهت اصالح ضريب توان واحد اندازه گيری يا محاسبه 49

آزمايش شماره 15 پس از قرار دادن خازن محاسبه شده مجددا مدار را ببنديد و ضريب توان را قرائت نمائيد. 15-3 سؤاالت آزمايش با توجه به نتايج آزمايش های صورت گرفته رابطه ای تحليلي برای مقدار خازن مورد نياز جهت اصالح ضريب قدرت يک بار سلفي استخراج نمائيد. -1 2- يک نمونه بار خازني در شبكه مثال بزنيد. راه حل اصالح ضريب قدرت در اين شرايط چيست 50

آزمايش شماره 16 16 تخمین متغیرهای حالت ماشین در حالت دائمی هدف اندازه گيری سرعت بدون استفاده از سنسور سرعت 16-1 مقدمه يک مساله مهم در زمينه كنترل ماشين های الكتريكي مبحث اندازه گيری بدون سنسور )Sensorless( مي باشد. منظور از اندازه گيری بدون سنسور تخمين برخي متغيرهای ماشين به وسيله اندازه گيری يک سری ديگر از متغيرها مي باشد. برخي متغيرهای حالت ماشين دارای سنسور اندازه گيری گران قيمت يا سنسور اندازه گيری با قابليت اطمينان پايين مي باشند در اين موارد اندازه گيری بدون سنسور اهميت مي يابد. در اين آزمايش برای موتور شنت DC فرآيند تخمين سرعت موتور از روی ولتاژ و جريان آن بررسي مي گردد. 16-2 آزمايش و تحليل در ادامه موتور جريان م ستقيم شنت در شرايط بيباری مورد برر سي قرار ميگيرد. نتايج اندازهگيری در جدول داده شده ثبت گردد. نحوه اتصال سيمپيچه یا ماشينها در شكل نشان داده شده است 110 V Auto-trans F1 F2 A1 A2 M B U V W Shunt Excited DC Motor Induction Machine (DC Brake) شكل 1 16 نحوه اتصال موتور جريان مستقيم تحريک مستقل جهت تخمين سرعت در شرايط بي باری. 90 80 60 40 20 ولتاژ اتوترانس )V( ولتاژ آرميچر )V( جريان آرميچر )A( سرعت موتور )rpm( 51

آزمايش شماره 16 هدف يافتن يک رابطه استاتيكي به صورت زير مي باشد f (I,V ) m m m جهت انجام اين كار انواع و اقسام روش های محاسبات عددی مطرح شده اند. در ادامه به كمک جعبه ابزار CFTOOL يا برازش منحني نرم افزار MATLAB رابطه ای خطي بين ولتاژ و جريان موتور با سرعت آن به دست آوريد. رابطه حاصل به صورت زير به دست آمد در شكل زير تغييرات توام سرعت واقعي با سرعت تخميني را رسم نمائيد. شكل 16 2 نمودار تغييرات سرعت واقعي و سرعت تخميني بر حسب ولتاژ آرميچر در ادامه يک رابطه غيرخطي جهت برازش منحني پيشجججنهاد دهيد و به كمک روش های محاسجججبات عددی يا جعبه ابزار برازش منحني عمليات قبلي را تكرار نمائيد. برای رابطه جديد نيز نمودار زير را رسجججم نمائيد. پيشجججنهاد مي گردد رابطه غيرخطي از روابط تقريبي ماشين استخراج گردد. 52

آزمايش شماره 16 شكل 16 3 نمودار تغييرات سرعت واقعي و سرعت تخميني بر حسب ولتاژ آرميچر 16-3 سؤال 1- داليل ايجاد خطا بين سرعت تخميني و سرعت واقعي را بيان نمائيد. 2- در صورت تغيير بار مكانيكي مساله تخمين سرعت مشكل تر مي گردد. راه حلي برای رابطه غيرخطي پشنهادی در اين شرايط ارائه نمائيد. 53

آزمايش شماره 17 17 موتور سنکرون هدف بررسي رفتار موتور سنكرون به ازای بارهای مختلف و جريان تحريک متغير 17-1 مقدمه در كاربردهای توان باال و سجرعت ثابت اسجتفاده از موتورهای سجنكرون مقرون به صجرفه مي باشجد. در اين آزمايش موتور سنكرون مورد بررسي و تحليل قرار مي گيرد. 17-2 آزمايش و تحليل در ادامه موتور سنكرون در شرايط بيباری و بارداری مورد بررسي قرار ميگيرد. 17-2-1 بيباری موتور سنكرون در شرايط بيباری هيچ بار مكانيكي بر روی موتور قرار ندارد و توان تحويلي به موتور فقط صرف گردش روتور مي شود. در ابتدا مقدار جريان تحريک روی مقدار نامي قرار ميگيرد و با تغيير ولتاژ اسججتاتور تغيير رفتار موتور در اين شججرايط ثبت ميگردد. مدار مورد نظر جهت اين آزمايش به صورت شكل زير بوده مي باشد. ماشين AC چند كاره داری ماسک ماشين سنكرون مي با شد. سربندی موتور را نيز در حالت مثلث قرار دهيد. همچنين نتايج اندازهگيری در جدول داده شده ثبت گردد. منبع AC سه فاز در اين شكل 150 ولت تنظيم گردد. 3-phase AC Inverter R S T 3-phase AC Meter U V W M B U V W F1 F2 Induction Brake 35 V DC Synchronous Motor شكل 17 1 نحوه اتصال موتور سنكرون جهت بررسي مشخصات عملكردی در شرايط بي باری 54

آزمايش شماره 17 60 40 20 ولتاژ اتوترانس )V( جريان موتور )A( سرعت موتور )rpm( در ادامه فرآيند فوق به ازای تغيير جريان تحريک مورد بررسججي قرار ميگيرد. در اين شججرايط همه پارامترها ثابت و فقط جريان تحريک تغيير مينماييد. مدار مناسب جهت اين آزمايش را طرح نموده و جدول زير را تكميل نماييد. شكل 2 17 نحوه اتصال موتور سنكرون جهت بررسي اثر جريان تحريک بر رفتار ماشين )طراحي( 50 40 30 20 10 0 مقاومت سری )Ω( جريان تحريک )V( سرعت موتور )rpm( 17-2-2 بارداری موتور سنكرون در اين شرايط بار مكانيكي بر روی موتور تغيير مينمايد و ولتاژ ا ستاتور موتور و جريان تحريک ثابت نگه دا شته مي شوند. در ابتدا مقدار ولتاژ تحريک روی مقدار نامي قرار ميگيرد و با تغيير ولتاژ استاتور از صفر تا مقدار نامي موتور به صورت نرم راهاندازی مي شود. تغيير رفتار موتور در اين شرايط ثبت ميگردد. مدار مورد نظر جهت اين آزمايش به صورت شكل زير بوده و مقدار مقاومت به صورت پيو سته تغيير مينمايد. ما سک ماشين ها نيز م شابه حالت قبلي مي باشد. همچنين نتايج اندازهگيری در جدول داده شده ثبت گردد. سربندی موتور را نيز ستاره قرار دهيد و منبع AC سه فاز در اين شكل 150 ولت تنظيم گردد. 55

آزمايش شماره 17 3-phase AC Source R S T 3-phase AC Meter U V W M B U V W + - F1 F2 Induction Brake 35 V DC Synchronous Motor شكل 17 3 نحوه اتصال موتور جريان مستقيم تحريک مستقل جهت بررسي رفتار بارداری موتور 30 25 20 15 10 5 0 V dc جريان استاتور موتور )A( سرعت موتور )rpm( توان ورودی موتور )W( 17-3 سؤاالت آزمايش 1- در آزمايش بارداری روشي جهت تخمين منحني گشتاور سرعت با توجه به دادههای جدول پيشنهاد نماييد. 56

آزمايش شماره 18 18 ژنراتور سنکرون 1 هدف بررسي رفتار ژنراتور سنكرون 18-1 مقدمه ژنراتور سنكرون متداول ترين نوع ماشين جهت توليد توان الكتريكي در ابعاد توان باال مي باشد. راندمان باالی اين ماشين دليل عمده استفاده از آن ميباشد. همچنين در اين ماشين ها كنترل توان حقيقي با كنترل توان مكانيكي ورودی به ژنراتور و كنترل توان مجازی با كنترل ميزان جريان تحريک صججورت مي گيرد. در اين آزمايش رفتار ژنراتور سججنكرون بررسججي گرديده است. 18-2 آزمايش و تحليل 18-2-1 بيباری ژنراتور سنكرون در اين بخش ولتاژ توليدی توسجط ژنراتور سجنكرون در شجرايط تغيير جريان تحريک كه سجيم پيچ آن بر روی روتور سجوار است تحقيق ميشوند. جهت راهاندازی ژنراتور از يک موتور القايي كه با آن كوپل شده است استفاده ميگردد. در ابتدا مقدار جريان تحريک را بر روی مقدار نامي تنظيم و با تغيير ولتاژ اعمالي به موتور دور ژنراتور را از 0 تا دور نامي افزايش دهيد. همچنين نتايج اندازهگيری در جدول دادهشده ثبت گردد. نحوه اتصال سيمپيچهای ماشينها در شكل 1-3 نشان دادهشده است. سربندی ژنراتور نيز مثلث باشد. 3-phase AC Meter U V W G M U V W R S T 3-phase AC Inverter 35 V DC F1 F2 Induction Motor Synchronous Generator شكل 1 18 نحوه اتصال ژنراتور سنكرون جهت بررسي مشخصه بيباری به ازای سرعتهای چرخش مختلف 57

آزمايش شماره 18 60 50 40 30 20 10 فركانس اينورتر )Hz( ولتاژ توليدی ژنراتور بعد از ترانس )V( سرعت موتور )rpm( فركانس ولتاژاستاتور ژنراتور در ادامه فرآيند فوق به ازای تغيير جريان ميدان مورد بررسي قرار ميگيرد. در اين شرايط سرعت موتور بر روی مقدار نامي تنظيم )1500 دور بر دقيقه( و ثابت نگه داشججته شججود. با تغيير جريان تحريک مقدار ولتاژ توليدی در پايانههای ژنراتور را اندازهگيری نموده و جدول زير را تكميل نماييد. برای تغيير ولتاژ مقدار مقاومت سجری با سجيم پيچ تحريک را تغيير دهيد. به عنوان مقاومت متغير از رئوستای روميزی 50 اهمي استفاده نمائيد. 50 40 30 20 10 0 مقاومت سری )Ω( جريان تحريک ژنراتور )V( ولتاژ استاتور ژنراتور )V( 18-2-2 بارداری ژنراتور سنكرون در اين بخش سرعت مجموعه توسط موتور القايي كوپل شده با ژنراتور سنكرون در مقدار 100 درصد نامي ثابت نگه داشته ميشجود. مقدار جريان تحريک ژنراتور نيز در مقدار نامي ثابت بوده و تغييری نمينمايد. به ازای بارهای مختلف در ترمينال اسججتاتور ژنراتور مشججخصججه ولتاژ جريان پايانه اسججتاتور ژنراتور ثبت ميگردد. مدار مورد نظر را در شججكل زير طرح نماييد. سربندی ژنراتور نيز ستاره باشد. شكل 2 18 نحوه اتصال ژنراتور سنكرون به موتور القايي در شرايط بارداری ژنراتور )طراحي( 58

آزمايش شماره 18 400 600 1200 مقاومت موازی )Ω( ولتاژ استاتور ژنراتور )V( جريان استاتورر ژنراتور )A( توان ژنراتور (W) 18-3 سؤال 1- منحني ولتاژ-جريان خروجي ژنراتور سنكرون را تحليل نماييد. 59

Synchronizat ion Module آزمايش شماره 19 19 ژنراتور سنکرون 2 هدف اتصال ژنراتور سنكرون به شبكه 19-1 مقدمه در اين آزمايش دو مسجاله اتصجال ژنراتور به شجبكه و سجنكرون سجازی و همچنين اسجتفاده از ژنراتور سجنكرون به عنوان كندانسور توان راكتيو بررسي مي گردند. 19-2 آزمايش و تحليل 19-2-1 اتصال ژنراتور به شبكه مشابه آزمايش قبلي ژنراتور سنكرون را در سرعت نامي و جريان تحريک نامي راه اندازی نمائيد. جهت اتصال به شبكه از دو عدد فركانس متر و ولتمتر در ورودی و خروجي ماژول سنكرون ساز استفاده نمائيد. در شرايطي كه ولتاژ و فركانس دو سجر يكسجان اسجت جهت چک كردن همفازی ولتاژها از نحوه روشجن و خاموش شجدن همزمان المو های سجنكرون سجاز استفاده نمائيد. در اين شرايط جدول زير را تكميل نمائيد. سربندی ژنراتور نيز ستاره باشد. 3-phase AC Meter 1:2 3-phase Trans U V W G M U V W R S T 3-phase AC Source F1 F2 Induction Motor 35 V DC V and F meter and network Synchronous Generator شكل 19 1 نحوه اتصال ژنراتور سنكرون جهت اتصال به شبكه 60

آزمايش شماره 19 توان واقعي ژنراتور سنكرون )W( توان مجازی ژنراتور سنكرون )W( توان ظاهری ژنراتور سنكرون )W( ضريب توان ژنراتور 19-2-2 استفاده از ژنراتور سنكرون به تزريق كننده توان به شبكه در اين بخش تغييرات جريان تحريک ژنراتور و اثر آن بر توان تزريقي به شبكه بررسي مي گردد.در طول آزمايش دور ژنراتور 1500 دور بر دقيقه و ثابت در نظر بگيريد. ابتدا مشابه بخش قبلي ژنراتور را به شبكه متصل نمائيد و در ادامه با تغيير جريان تحريک ژنراتور جدول را تكميل نمائيد. سربندی ژنراتور نيز ستاره باشد. 1.4 1.2 1 0.9 0.7 جريان تحريک 0.5 توان حقيقي )W( توان مجازی )VAR( توان ظاهری( VA ) 19-3 سؤال 1- با توجه به آزمايش صورت گرفته تغيير جريان تحريک چه اثری بر توان های توليدی ژنراتور سنكرون دارد 61

آزمايش شماره 20 20 موتور کمپوند هدف بررسي رفتار موتور كمپوند 20-1 مقدمه موتورهای جريان مستقيم دارای انواع متفاوتي ميبا شند و بسته به نحوه اتصال سيمپيچي آرميچر به سيمپيچي ميدان به چهار دسته كلي تحريک مستقل شنت سری و كمپوند دستهبندی ميشوند. 20-2 آزمايش و تحليل در ادامه موتور جريان مستقيم كمپوند در شرايط بيباری و بارداری مورد بررسي قرار ميگيرد. 20-2-1 بيباری موتور كمپوند در شرايط بيباری هيچ بار مكانيكي بر روی موتور قرار ندارد و توان تحويلي به موتور فقط صرف گردش روتور مي شود. در ابتدا با تغيير ولتاژ ترمينال تغيير رفتار موتور در اين شجججرايط ثبت ميگردد. مدار مورد نظر جهت اين آزمايش مشجججابه آزمايش موتور شنت مي با شد )تنها تفاوت سری شدن سيم پيچ سری با سيم پيچ آرميچر مي با شد(. همچنين نتايج اندازهگيری در جدول داده شده ثبت گردد. 90 80 70 60 50 40 30 20 ولتاژ اتوترانس )V( ولتاژ ترمينال موتور )V( جريان ترمينال موتور) A ( سرعت موتور )rpm( 20-2-2 بارداری موتور كمپوند در شرايط بار مكانيكي بر روی موتور تغيير مينمايدو در شرايط ولتاژ آرميچر و جريان تحريک ثابت نگه دا شته مي شوند. در اين حالت ولتاژ ترمينال از صفر تا 90 تغيير به صورت نرم راهاندازی و در 90 ولت ثابت نگه داشته ميشود. تغيير رفتار موتور در اين شرايط ثبت ميگردد. مدار مورد نظر جهت اين آزمايش مشابه بند قبلي مي باشد و فقط بار مكانيكي به موتور اعمال مي گردد. همچنين نتايج اندازهگيری در جدول داده شده ثبت گردد. 62

آزمايش شماره 20 25 20 15 10 5 0 ولجتاژ منبع )V( DC جريان منبع )A( DC توان منبع )W( DC سرعت موتور )rpm( گشتاور )N.m( 63

آزمايش شماره 21 21 پروژه: دینامیک ماشین و شبیهسازی آن هدف پروژه شبيه سازی حالت گذرای ماشين های الكتريكي در اين آزمايش تماما نرم افزاری شبيه سازی چند ماشين نمونه به همراه بررسي ديناميک ها و حالت گذرای ماشين مد نظر مي باشد. روش های متعددی جهت اين كار وجود دارد. در اين آزمايش مدرس بسته به آشنايي دانشجويان با مباحث ماشين سنكرون يا القايي اقدام به ارائه پروژه شبيه سازی به آنها مي نمايد. در ادامه يكي از اين روش ها نشان داده شده است. يک موتور القايي سه فاز در فرم dq دارای مدل زير در محيط Simulink نرم افزار MATLAB مي باشد.برای پياده سازی از معادالت ديفرانسيل توصيف كننده هر ماشين استفاده مي گردد. u[2] p_teta 1 s teta1 1 Vdq f(u) p_omega f(u) p_flux_rd f(u) p_flux_rq f(u) p_i_sd f(u) p_i_sq 1 s omega1 1 s flux_rd1 1 s flux_rq1 1 s i_sd1 1 s i_sq1 1 teta 2 omega 3 flux_rd 4 flux_rq 5 i_sd 6 i_sq Vdq teta omega f lux_rd f lux_rq i_sd i_sq f(u) Torque1 7 torque torque induction motor شكل 21 1 نمودار پياده سازی مدل موتور القايي در محيط Simulink به فرم زيرسيستم همراه با توصيف آن 64

آزمايش شماره 22 22 پیوست 22-1 تنظیمات مربوط به اینورتر 65

آزمايش شماره 22 66

آزمايش شماره 22 67