تحقیق درباره ماشين های سنكرون سه فاز

تحقیق درباره ماشين های سنكرون سه فاز

مقدمه
ماشينهاي سنكرون تحت سرعت ثابتي بنام سرعت سنكرون مي چرخند . و جزء ماشينهاي جريان متناوب (AC) محسوب مي شوند . در اين ماشينها بر خلاف ماشينهاي القائي ( آسنكرون ) ميدان گردان شكاف هوائي ورتور با يك سرعت كه همان سرعت سنكروه است مي چرخند . ماشينهاي سنكروه سه فاز بر دو نوع اند .
1- ژنراتورهاي سنكرون سه فاز يا الترناتورها
2- موتورهاي سنكروه سه فاز
امروزه ژنراتورهاي سنكرون سه فاز ستون فقرات شبكه هاي برق را در جهان تشكيل مي دهد و ژنراتورهاي عظيم در نيروگاهها وظيفه توليد انرژي الكتريكي را به دوش مي كشند . موتورهاي سنكرون در مواقعي بكار مي روند كه به سرعت ثابت نياز داشته باشيم .
البته موتورهاي سنكرون تكفاز كوچكي هم وجود دارد كه در فصل بعد راجع به ان اشاره مي كنيم . نوع خطي موتورهاي سنكرون بنام موتورهاي سنكرون خطي يا LSM نيز در سيستم هاي حمل و نقل بكار مي رود .
يكي از مزاياي عمده موتورهاي سنكرون اينست كه مي تواند از شبكه توان راكتيو دريافت و يا به شبكه توان راكتيو تزريق كند . ماشينهاي سنكرون اعم از ژنراتور و موتور جزء ماشينهاي دو تحريكه محسوب مي شوند زيرا سيم پيچ رتور آنها توسط منبع DC تغذيه گشته و از استاتور انها جريان AC مي گذرد . بايد دانست ساختمان ژنراتور و موتور سنكرون سه فاز شبيه يكديگر است . شار شكاف هوائي در اين ماشينها منتجه شارهاي حاصله از جراين رتور و جريان استاتور مي باشد .
در ماشينهاي القائي ( فصل قبل ) تنها عامل تحريك كننده جريان استاتور محسوب مي شد ، زيرا جريان رتور بر اثر عمل القاء پديد مي امد . لذا موتورهاي القائي همواره در حالت پس فاز مورد بهره برداري قرار مي گيرند ، زيرا به جريان پس فاز راكتيوي نياز داريم تا شار در ماشين حاصل شود . اما در موتورهاي سنكرون اگر مدار تحريك رتور ، تحريك لازم را فراهم سازد ، استاتور جريان راكتيو نخواهد كشيد و موتور در حالت ضريب توان واحد كار خواهد كرد .

تحقیق درباره ماشين های سنكرون سه فاز
اگر جريان تحريك رتور كاهش مي يابد ، جريان راكتيو از شبكه به موتور سرازير مي شود تا به رتور جهت مغناطيس كننده گي ماشين كمك كند . در اينصورت موتور سنكرون سه فاز در حالت پس فاز كار خواهد كرد . اگر جريان تحريك رتور زياد شود ( ميدان رتور افزايش مي يابد ) در اينصورت جريان راكتيو پيش فاز از شبكه كشيده مي شود تا با ميدان رتور به مخالفت برخيزد . در اينصورت موتور در حالت پيش فاز كار مي كند و توان راكتيو به شبكه مي فرستد .
از گفتار فوق نتيجه مي شود كه با تغيير جريان تحريك ( مدار رتور ) كه جرياني DC است ، ضريب توان موتور سنكرون سه فاز را مي توان كنترل نمود . بايد دانست كه در تمامي مراحل موتور از شبكه توان اكتيو (P) مي كشد اما توان راكتيو موتور (Q) به نحوه تحريك بستگي دارد .
اگر موتور بي بار باشد تغيير جريان تحريك باعث مي گردد كه موتور گاهي بصورت مقاومت ، گاهي بصورت سلف و گاهي بصورت خازن عمل نمايد . موتور سنكرون بي بار را كندانسور سنكرون مي نامند و در سيستمهاي انتقال انرژي جهت تنظيم ولتاژ مورد استفاده قرار مي گيرد . در صنعت نيز گاهي براي بهبود ضريب توان بجاي خازن از موتورهاي سنكرون در حالت پيش فاز استفاده مي شود .
در اينجا لازم است قدري درباره ساختمان ماشينهاي سنكرون سه فاز اعم از موتور و ژنراتور بحث شود . شكل 1 و 6-1 شماي استاتور اين ماشينها را نشان مي دهد . درون شيارهاي استاتور سيم پيچي سه فاز استاتور جا سازي شده است و استاتور در اين ماشينها شبيه استاتور ماشينهاي القائي فصل قبل است . در شكل 1 و 6-1 شماي دو نوع رتور براي ماشينهاي سنكرون نشان داده شده است :

تحقیق درباره ماشين های سنكرون سه فاز
1- رتور با قطب هاي برجسته كه در آن برجستگي قطبها مشهود است و قطبها توسط سيم پيچي تحريك يا سيم پيچي ميدان تحريك مي شوند . واضح است كه در اين نوع ماشينها شكاف هوائي ( فاصله بين رتور و استاتور ) غير يكنواخت است . در زير قطبها شكاف هوائي كم و در ميان قطبها شكاف هوائي زيادي حاصل مي شود شكل 1 و 6-1 .
2- رتور استوانه يا رتور غير برجسته ، در اين نوع ماشينها شكاف هوائي درون ماشين كاملا يكنواخت است و رتور بصورت يك استوانه نسبتا كامل ساخته مي شود 0 شل 1 و 6-1) .
شكل (2 و 6-1) شماي بيرون ماشين سنكرون را نشان مي دهد . مي بينيم از استاتور سه پايانه خارج مي شود كه مربوط به سيستم سه فاز استاتور است . تغذيه جريان DC تحريك مربوط به رتور If نيز از طريق حلقه هاي لغزان موجود بر روي محور ماشين انجام مي شود . شكل 3 و 6-1 وضعيت سيم پيچي هاي سه فاز استاتور و سيم پيچ تحريك را نشان مي دهد.

ساختمان ماشينهاي سنكرون سه فاز
استاتور ماشينهاي سنكرون سه فاز اعم از ژنراتور و موتور حاوي سيم پيچي سه فازي است كه درون شيارهاي استاتور جا سازي شده و رد طلو محيط آن پخش و توزيع گرديده اند . استاتور ماشينهاي سنكرون سه فاز شبيه ماشينهاي القائي سه فاز است .
استاتور در ژنراتور بار را تغذيه مي كند و در موتور سنكرون به شبكه وصل مي شود تا جريان به درون موتور سرازير شود . در هر دو حال جريان استاتور يك جريان AC است . به سيم پيچي استاتور سيم پيچي آرميچر نيز گفته مي شود و اين امر بر خلاف ماشينهاي DC است . زيرا در ماشينهاي DC سيم پيچي آرميچر بر روي رتور قرار دارد . سيم پيچي استاتور يا آرميچر در ماشينهاي سنكرون طوري طراحي مي شوند كه جريان و ولتاژ زيادي را تحمل نمايند .
رتور ماشينهاي سنكرون حاوي سيم پيچي تحريك يا سيم پيچي ميدان است و اين سيم پيچي توسط جريان DC تحريك مي گردد . شكل 6-1 شماي كلي ماشينهاي سنكرون را نشان مي دهد و قبلا قدري راجع به ان صحبت كرديم . همانطور كه در شكل 6-1 ديديم رتور اين ماشينها بر دو نوع است:
1- رتور قطب برجسته : اين رتورها عمدتا در ماشينهائي بكار مي رود كه سرعت سنكرون آنها كم است .
2- رتور قطب برجسته : اين رتورها عمدتا در ماشينهائي بكار مي رود كه سرعت سنكرون آنها زياد است .
در اينجا بد نيست بدانيد در نيروگاههاي بخاري از ژنراتورهاي با رتور استوانه اي ( غير برجسته ) استفاده مي شود . در نيروگاههاي ديگر كه سعرت چرخش توربين متصل به محور ژنراتور كم است از رتورهاي قطب برجسته استفاده مي شود. شكل 6-2 تصوير يك ژنراتور با قطب استوانه اي ( غير برجسته ) عظيم الجثه را نشان مي دهد و شكل 6-3 تصوير يك ژنراتور قطب بر جسته را به نمايش مي گذارد . در اين فصل ابتدا راجع به عملكرد ماشينهاي سنكرون بارتور استوانه اي در حالت ماندگار مانا بحث مي شود و سپس اثر برجستگي قطبها را مطرح مي سازيم .

ژنراتور سنكرون
شكل 1 و 6-4 را در نظر مي گيريم و فرض مي كنيم اگر جريان (If) DC از سيم پيچي تحريك رتور بگذرد شاري با توزيع سينوسي در شكاف هوايي ايجاد مي كند . حال اگر رتور توسط محرك اوليه مثل موتور ديزل يا تورين يا موتور DC چرخانده شود يك ميدان گردان در شكاف هوائي حاصل مي شود . به اين ميدان لفظ ميدان تحريك نيز اطلاق مي شود .
اين ميدان در سيم پيچهاي سه فاز آرميچر ( cc/,bb/ , aa/ در شكل 6-4 ) ولتاژ القاء مي كند و اين سه ولتاژ القائي در شكل 2 و 6-4 نشان داده شده است . اين ولتاژها از نظر دامنه يكسان ، اما با هم 120درجه الكتريكي اختلاف فاز دارند . به اين ولتاژها نامهاي زير اطلاق مي گردد و با علامت Ef مشخص مي شوند.
1- ولتاژ القاء شده
2- ولتاژ توليد شده
3- ولتاژ داخلي
4- ولتاژ تحريك
گفتني است كه سرعت رتور سرعت سنكرون و فركانس ولتاژهاي القائي طبق رابطه زير بهم مربوط مي شوند :
(6-1)
يا :
(6-2)

N سرعت رتور ( سرعت سنكرون ) بر حسب دور در دقيقه بوده و p تعداد قطبهاي رتور است . مقدار موثر ولتاژ تحريك (Ef) از رابطه 5-27 فصل قبل قابل استحصال است .
(6-3) Ef=4/44f f Nkw

f شار هر قطب بخاطر جراين تحريك If تعبير مي شود . N تعداد حلقه ها يا
تحقیق درباره ماشين های سنكرون سه فاز

پسورد فایل: www.bazaarfile.ir

مطالعه بیشتر