مزايا و معايب موتورهاي القايي سه فاز - ساختمان موتورهاي القايي سه فاز - نحوه كار موتور القايي - تئوري ميدان گردان - تحليل رفتار موتور القا يي سه فاز - مدار معادل كلي در موتور القايي و ساده سازي آن - محاسبه پارامترهاي موتور القايي - توان و گشتاور در موتور القايي - گشتاور ماكزيمم - راه اندازي موتورالقايي با رتور سيم پيچي شده - راه اندازي موتور القايي قفس سنجابي - موتورهاي القايي از نوع شيار عميق - موتورهاي القايي از نوع دو قفسه اي - كلاسهاي مختلف موتورهاي القايي-- به همراه تمرین و حل تمرین

موتورهای القایی دو فاز

موتورهاي القايي دو فاز - مؤلفه هاي متقارن در يک سيستم دو فاز - تحليل موتورهاي القايي دو فاز در شرايط نامتعادل - به همراه ش

موتورهای القایی تک فاز

موتورهاي القائي تكفاز - مدار معادل موتور القائي تکفاز - روشهاي راه اندازي موتور القائي تکفاز - عملکرد کليد گريز از مرکز - بهينه سازي مقدارZa از نظر طراحي - تعيين ظرفيت خازن - موتور خازن دائم - مدار معادل - موتورهاي دو خازني - موتور قطب چاک دار - موتور با راه اندازی رلوکتانسی - موتور ريپالسيوني يا موتور دفعي - انواع موتورهاي ريپالسيوني - محدوده قدرت موتورها - به همراه تمرین و حل تمرین

موتورهای القایی تک فاز 2

موتورهاي سنكرون تكفاز - موتورهاي هيسترزيس - گشتاور الكترومغناطيسي - موتورهاي رلوكتانسي تكفاز

سروموتورها

سرو موتورها - انواع سرو موتورها - مزايا و معايب انواع سرو موتورها - سرو موتورها DC - سرموتورهاي AC - مقايسه سرموتورهاي DC وAC - سيستم نمونه - مشخصه های سروموتورها - کاربرد سروموتورها در کنترل وضعيت رادار – سنکروها

آمپلی فایرهای گردان

آمپلي فايرهاي گردان - ولتاژها و جريانهاي القايي - تلفات در آمپلي فايرهاي گردان

موتورهای خطی

مقدمه - قوانين عملكردي پايه موتورهاي خطي - ساختار هندسي موتورهاي القائي خطي - شباهتها، تفاوتهاي ميان يک موتور القائي خطي و مشابه دوارش - آناليز ميدان - موتورالقائي خطي ايده آل با يک ثانويه به ضخامت بي نهايت - بدست آوردن اندوکسيون فاصل هوائي - پارامترهاي تاثير گذار بر عملکرد موتور خطي - پارامترهای موتور القائي - مدار معادل موتور القائي خطي - نتيجه گيري

موتورهای دی سی بدون جاروبک

موتور dc بدون جاروبک - موتور dc آهنربای دائم - حذف لوازم جاروبک و کموتاتور – روتورهاي آهنربای دائم - انواع مواد از نظر مغناطیسی - مواد آهنرباي دائم – خواص مغناطیسی - تغييرات حلقه هيسترزيس با دما براي دو نمونه ماده – موتور - حسگرهاي موقعيت - حسگرهاي نوري - حسگرهاي رلوکتانسی - حسگرهاي میدان مغناطیسی - حسگرهاي خازنی - حسگرهاي نیروي ضد محرکه - مقایسه بین روشهاي تعیین موقعیت روتور - رمز گشاي کموتاسیون - عناصر کلیدزنی

مزايای موتور سنكرون:

1- اين موتور دارای ضريب قدرت مناسب و قابل تنظيم است.

2- بازده عالی دارد.

3-در مقابل نوسان ولتاژ حساسيت ندارد.

4- امكان بكار بردن آن به طور مستقيم با ولتاژ زياد وجود دارد.

5- با تحريك مناسب هيچگونه قدرت راكتيو مصرف نمیكند و فقط قدرت اكتيو مناسب می گيرد.

6- از اين موتور ميتوان به عنوان مولد قدرت راكتيو برای بالا بردن ضريب قدرت خط استفاده كرد.

معايب موتور سنكرون:

4-- يك وسيله راه اندازی اوليه كه موتور كمكی و غيره می باشد احتياج دارد.

2- علاوه بر جريان متناوب برای سيم پيچ استاتور ، جريان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتياج است در نتيجه قيمت ماشين را نسبت به مشابه خود بالا ميبرد.

3- سرعت آن ثابت است در نتيجه قابل تنظيم است.

4- نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتيكه خيلی زيادتر از حد مجاز به آن بار دهند ميايستد و دوباره بايستی آنرا راه اندازی كرد.

كاربرد موتور سنكرون:

به خاطر راه اندازی مشكل موتور سنكرون ، مورد استفاده آن محدود است.

به خاطر سرعت ثابت آن، در موارديكه دور ثابت نياز باشد، استفاده می شود. در وسايل دقيق مانند ساعتهای الكتريكی و گرام و ....

كاربرد مهم موتور سنكرون ، برای اصلاح Cosِ است. بار روی آن قرار نداده يعنی موتور بدون بار كار ميكند در اين حالت موتور سنكرون را خازن سنكرون گويند.

معرفی چند دستگاه برای كنترل سرعت موتورهای AC :

اين دستگاهها برای كنترل سرعت موتورهای AC آسنكرون قفس سنجابی و یا سیم پیچی شده ساخته شده اند. ( ساخت شركت پرتو صنعت

این دستگاهها قابل كنترل از راه دور بوده و می توانند به كامپیوتر یا PLC متصل شوند. همچنین با اتصال چندین دستگاه به هم امكان ایجاد شبكه بر اساس پروتكل RS485 وجود دارد. این دستگاهها می توانند بصورت مستقل و یا در سیستمهای كنترل و اتوماسیون صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. سیستم كنترل این دستگاهها میكروپروسسوری بوده و تنظیم تمامی پارامترهای سیستمی دستگاه، بصورت نرم افزاری و از طریق پانل كنترل روی دستگاه انجام می گیرد.

مشخصات فنی و معرفی قابلیتهای دستگاههای PSMC-RM

این دستگاهها در توانهای مختلف از 2.2 تا 11 كیلو وات موجود می باشند. دستگاههای2.2 ،3 و 4 كیلووات فاقد فن خنك كننده و دستگاههای 5.5 ، 7.5 و 11 كیلووات دارای فن خنك كننده می باشند.

برای دریافت pdf یا Word Zip file درباره مشخصات تكنیكی دستگاه PSMC-RM مشخصات فنی و معرفی قابلیتهای دستگاه و نصب و راه اندازی اینجا را کلیک کنید.

درایوها چه کاری انجام میدهند؟

درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترل کننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتورهای AC (موتورهای سه فاز ) استفاده میگردد. درایوها قادرند دور موتور را از صفر تا چندین برابر دور نامی موتور و بطور پیوسته تغییر دهند.

تنظیم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسه های صنعتی ، در کاربردهای زیادی منجر به صرفه جوئی انرژی هم میگردد. علاوه بر آن درایوها جریان راه اندازی کشیده شده از شبکه را به میزان زیادی کاهش میدهند. بطوریکه این جریان خیلی کمتر از جریان اسمی موتور است.

درایوها میتوانند موتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمایند. زمان استارت و استپ را میتوان بدقت تنظیم نمود. این زمانها میتوانند کسری از ثانیه و یا صدها دقیقه باشد. توانائی درایو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنشهای مکانیکی در کوپلینگها و سایر ادوات دوار میگردد.

کنترل کننده های دور موتور :

كنترل كننده هاي دور موتورهاي الكتريكي هر چند كه ادوات پيچيده اي هستند ولي چون در ساختمان آنها از مدارات الكترونيك قدرت استاتيك استفاده مي شود و فاقد قطعات متحرك مي باشند، از عمر مفيد بالائي برخوردار هستند . مزيت ديگر كنترل كننده هاي دور موتور توانائي آنها در عودت دادن انرژي مصرفي در ترمزهاي مكانيكي و يا مقاومت هاي الكتريكي به شبكه مي باشد . در چنين شرائطي با استفاده از كنترل كننده هاي دور مدرن مي توان از اتلاف اين نوع انرژي جلوگيري نمود . بطوريكه در برخي كاربردها قيمت انرژي بازيافت شده از اين طريق ، در كمتر از يكسال معادل هزينه سرمايه گذاري سيستم بازيافت انرژي مي شود .

کنترل کننده های دور موتور انواع مختلفی دارند. آنها قادرند انواع موتورهای AC و DC را کنترل کنند. قیمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آنها میباشد.

1- روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس(یا کنترل V/ F ثابت) : ساده ترین روش کنترل موتورهای AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس میباشد. اینک این روش، بطور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع کنترلرها از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پایداری خوب عمل میکنند. مزیت این روش سادگی سیستمهای کنترلی آن است. در مقابل این نوع کنترلرها برای کاربردهای با پاسخ سریع مناسب نمی باشند.

2-- روش کنترل برداری : روبوتها و ماشینهای ابزار نمونه هائی از کاربردهای با دینامیک بالا هستند. در این کاربردها روشهای کنترلی برداری استفاده میشود. در روشهای کنترلی برداری با تفکیک مولفه های جریان استاتور به دو مولفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آنها با استفاده از رگولاتورهای PI ترتیبی داده میشود که موتور AC نظیر موتور DC کنترل شود. و بدین ترتیب تمام مزایای موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سریع آنها در موتورهای AC نیز در دسترس خواهد بود.

3- روش کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control ) : پاسخ گشتاور در روشهای برداری حدود 10 – 20msو در روشهای کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control ) این زمان حدود 5ms است.

تنظيم دور موتورهای آسنكرون :

در قسمت های قبل انواع راه اندازی اين موتورها گفته شد در اين قسمت انواع روشهای كنترل دور را می نويسم .

با دانستن رابطه Nr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنكرون را ميتوان به طريقه های زير تنظيم نمود :

1-تغيير فركانس ولتاژ شبكه

2-- تغيير قطبها

3- داخل كردن مقاومت در مدار روتور

4- تغيير ولتاژ موتور

1- تغيير دور بوسيله تغيير فركانس : با تغيير فركانس سرعت سنكرون تغيير ميكند و دور موتور تغيير ميكند . ميتوان برای تغيير فركانس از يك مولد يا مبدل فركانس استفاده نمود . و يك يا چند موتور القايی كه در شرايط مشابهی كار می كنند بوسيله آنها تغذيه شوند . مانند موتور ماشينهای كارخانه فولاد سازی و موتورهای محرك ماشين نساجی

2- تغيير دور بوسيله تغيير عده جفت قطبها : اين تغيير را در موتورهای آسنكرونی است كه بتوان با سيم پيچهای‌ آن تغيير قطب داد كه اين حالت در موتورهای دو سرعته ( دالاندر ) ديده می شود كه ميتوان با كليد ( دالاندر ) دور موتور را تغيير داد .

3- تغيير دور با داخل كردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچر شده با تغيير مقاوت مدار روتور ميتوان سرعت گردش روتور را تنظيم كرد ولی چون راندمان موتور بر اثر تغيير دور تغيير ميكند در نتيجه كاربرد اين روش خيلی كم است.

4- تغيير دور با تغيير ولتاژ : از اين روش در موتورهای كوچك مانند پنكه و ... استفاده ميشود

تنظيم دور موتورهای آسنكرون :

در قسمت های قبل انواع راه اندازی اين موتورها گفته شد در اين قسمت انواع روشهای كنترل دور را می نويسم .

با دانستن رابطه Nr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنكرون را ميتوان به طريقه های زير تنظيم نمود :

1-- تغيير فركانس ولتاژ شبكه

2- تغيير قطبها

3- داخل كردن مقاومت در مدار روتور

4- تغيير ولتاژ موتور

1- تغيير دور بوسيله تغيير فركانس : با تغيير فركانس سرعت سنكرون تغيير ميكند و دور موتور تغيير ميكند . ميتوان برای تغيير فركانس از يك مولد يا مبدل فركانس استفاده نمود . و يك يا چند موتور القايی كه در شرايط مشابهی كار می كنند بوسيله آنها تغذيه شوند . مانند موتور ماشينهای كارخانه فولاد سازی و موتورهای محرك ماشين نساجی

2- تغيير دور بوسيله تغيير عده جفت قطبها : اين تغيير را در موتورهای آسنكرونی است كه بتوان با سيم پيچهای‌ آن تغيير قطب داد كه اين حالت در موتورهای دو سرعته ( دالاندر ) ديده می شود كه ميتوان با كليد ( دالاندر ) دور موتور را تغيير داد .

3- تغيير دور با داخل كردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچر شده با تغيير مقاوت مدار روتور ميتوان سرعت گردش روتور را تنظيم كرد ولی چون راندمان موتور بر اثر تغيير دور تغيير ميكند در نتيجه كاربرد اين روش خيلی كم است

4- تغيير دور با تغيير ولتاژ : از اين روش در موتورهای كوچك مانند پنكه و ... استفاده ميشود

روشهای مختلف راه اندازی موتورهای آسنكرون

در مورد ساختمان و مزايا و معايب اين موتورها در قسمتهای قبلی اين وبلاگ مطالبی را مشاهده كرديد در اين قسمت از راه اندازی اين موتورها مطالبی‌ را مينويسم اميدوارم مورد توجه تان قرار گيرد .

موتورهای آسنكرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازی ميشوند و با توجه به اينكه موتور در لحظه شروع به كار جريان زيادی ميكشد و اين جريان زياد علاوه بر اينكه به خود موتور صدمه ميزند به مصرف كننده های ديگری كه از اين خط تغذيه می كنند لطمه زده و كار آنها را مختل می سازد.

بنابراين برای كم كردن جريان شروع به كار موتور بايد چاره ای انديشيد؟؟

معمولاً به روشهای زير راه اندازی ميشود در نتيجه جريان راه اندازی‌ كم ميشود :

1- به طور مستقيم

2-- توسط كليد يا مدار ستاره – مثلث

3-توسط كمپانساتور

4- راه اندازی بوسيله اضافه كردن مقاومت در مدار روتور

5- راه اندازی بوسيله داخل كردن مقاومت در مدار استاتور

1- راه اندازی موتور به طور مستقيم : برای‌ موتورهايی كه بزرگ نيستند و‌ آمپر زيادی از شبكه نمی كشند بوسيله يك كليد سه قطبی به شبكه متصل ميشوند .

2- راه اندازی ستاره – مثلث : ابتدا ولتاژ اوليه را كه بر هر فاز متصل ميشود ،‌ را كم مى كنيم سپس وقتي كه موتور به دور نرمال خود رسيد ولتاژی كه به هر فاز می رسد را زياد می كنيم .

بنابراين در لحظه اول كليد به حالت ستاره بوده يعنی ولتاژ دو سر هر فاز به u/√3 تقليل می يابد در نتيجه موتور با توان 3/1 توان نامی خود كار می كند .

استعمال كليد روی انواع موتورها با روتور قفسه ای يا روتور سيم پيچی امكان پذير است . ولی در موتورهايی كه با بار زياد كار می كنند از كليد برای راه اندازی استفاده نمی شود . چون گشتاور مقاوم بار زياد است .

3- راه اندازی توسط كمپانساتور : اين وسيله راه اندازی كه اتوترانسفورماتور كاهنده است بين موتور و شبكه قرار می گيرد . اين طريق راه اندازی به دليل اينكه جريان شروع به كار و گشتاور شروع به كار هر دو به يك نسبت پايين می آيند خيلی خوب است . ولی چون هزينه آن گران است فقط در موتورهايی كه قدرت زياد دارند استفاده می شوند.

4- راه اندازی موتورهای قفسه ای بوسيله قرار دادن مقاومت سر راه استاتور : برای جلوگيری از عبور جريان زياد در موقع راه اندازی موتور ميتوان مقاومت هايی به طور سری سر راه سيم پيچی های موتور قرار دارد . و به تدريج كه موتور دور می گيرد دسته مقاومتهای راه انداز را به طرف چپ حركت داده در اين صورت كم كم مقاومتها از سر راه مدار خارج ميشود.

اين طريق راه اندازی به دليل تلفات انرژی در مقاومتها زياد و نيروی كشش در لحظه شروع به كار كم ، استعمال كمی دارد.

5- راه اندازی موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچی با قرار دادن مقاومت سر راه روتور : تمام مقاومتهای راه انداز را سر راه سيم پيچی روتور قرار داد . بدين وسيله مقاومت مدار سيم پيچی روتور را به حداكثر مقدار خود ميرسانند و سپس استاتور را به شبكه برق وصل می كنند . مقاومت روئستای روتور به تدريج از مدار خارج ميشود .

پيدا كردن سرسيم های موتور آسنكرون UVW-XYZ

آيا می دانيد اگر موتور آسنكرونی سه فازی داشته باشيم و 6 سر سيم ، كه سر سيم های آن مشخص نيست ، چه بايد كرد ؟؟

اگر اين سر سيم ها اشتباه وصل شود در عملكرد موتور چه تغييری حاصل می شود ؟

در سايتها و وبلاگهای مختلف در اين موضوع مطالبی ديدم كه اشتباه يا ناقص بيان شده ، سعی كردم مطالب و تجربياتی كه در زمينه سيم پيچی داشتم در اختيار شما دوستان قرار دهم . اميدوارم مطالب مورد استفاده تان قرار گيرد . خوشحال می شوم بتوانم از تجربيات شما نيز استفاده كنم .

تعيين آرايش كلافها در شيار :

موتورهای سه فاز از سه سيم پيچ تشكيل شده كه هر كدام از اين سيم پيچها 3/1 شيارهای استاتور را اشغال می كند . اين سيم پيچها به فاز اول (R) ، فاز دوم (S) ، فاز سوم (T) شناسايی می شوند . سيم پيچی كه از فاز R تغذيه می كند شروع سيم پيچی را (U ) و انتهای آنرا با ( X )

سيم پيچی كه از فاز S تغذيه می كند شروع سيم پيچی را (V ) و انتهای آنرا با ( Y )

سيم پيچی كه از فاز T تغذيه می كند شروع سيم پيچی را (W ) و انتهای آنرا با ( Z )

برای يافتن سر سيم ها‌ :

ابتدا بايد دو سر هر كلاف را پيدا كنيد از مولتی متر يا هر روش ديگری كه می شناسيد .( يك سر مولتی متر را به يك سر سيم گرفته ، سر ديگر مولتی متر را با 5 سر سيم باقی مانده امتحان می كنيد . هر كدام كه راه داد ، آن يك كلاف سيم پيچ است

برای بيان بهتر از روی شكل توضيح می دهم :

اگر سيم پيچ U-X را از ولتاژ متناوب تغذيه كنيم . در سيم پيچ ( 4-3 ) و ( 6-2 ) نصف ولتاژ تغذيه القا می شود .

اگر اختلاف سطح ولتاژ بين ( 2-1 ) و ( 3-1 ) حدود 5/1 برابر ولتاژ تغذيه U-X باشد. اتصال صحيح است در اين صورت ما بين ترمينالهای ( 2و3 ) اختلاف پتانسيل صفر خواهد بود .

اگر اختلاف سطح بين ( 1و3 ) كمتر از اختلاف سطح تغذيه باشد در اين صورت جای( 4و3 ) را با يكديگر عوض می كنيم .

اگر اتصال سيم پيچها به صورت مثلث باشد . ابتدا ستاره اتصال داده و با معلوم شدن سرها ، سيم پيچ را مجدداً به صورت مثلث اتصال می دهيم .

اشتباه در سرسيم ها :

همانطور كه می دانيم موتور سه فاز از سه سيم پيچ تشكيل شده است.كه هر كدام از سيم پيچها 3/1 شيارهای استاتور را اشغال كرده و باعث تشكيل قطب در موتور می شود و قطب ها حركت دورانی به روتورمی دهد . حال اگر سر سيمی تغيير كند در موتور ايجاد قطب نمی شود و موتور حركت نمی كند و می تواند باعث سوختن موتور شود .

قبل از انجام كار اگر بار روی موتور قرار دارد بار را از روی موتور برداريد. ( تسمه يا ....)

اين مطالب را به صورت خلاصه نوشته ام انتقاد يا پيشنهادی داريد خوشحال می‌شوم بيان كنيد ؟

مطالب گفته شده برای كسانی كه كار سيم پيچی كرده اند بهتر و روشنتر است

موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده ( روتور رينگی)

روتور سيم پيچی شده : به جای ميله ، استاتور را می توان سيم پيچی سه فاز كرد و اين سيم پيچها را به صورت ستاره وصل می كنيم . در روی محور اين موتور سه حلقه كه نسبت به هم و نسبت به محور عايق هستند (رينگ) قرار دارد . سه سر سيم پيچی روتور به اين سه حلقه متصل می شود و به وسيله جاروبكهائی كه روی حلقه ها تكيه دارند به يك مقاومت سه فاز ستاره متصل ميشود.

مزايای موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده :

1- در موقع شروع به كار گشتاور قوی دارد .

2- بر خلاف موتور آسنكرون با روتور قفسه ای كه جريان شروع به كار آنها كم است جريان شروع به كار كمی‌ دارد .

3-سرعت آن در مقابل بارهای مختلف تقريباً ثابت است .

4-تعداد دور آن تا حدی قابل تنظيم است .( با كم و زياد كردن رئوستا راه انداز

5- ميتوان تا حدی بار آن را زياد كرد .

معايب موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچی شده :

1- در مقابل تغيير ولتاژ حساسيت دارد .

2- ضريب قدرت آن در موقعيكه بار به حد نرمال نيست كم می باشد .

3- ضريب قدرت آنها نسبت به ضريب قدرت موتور آسنكرون با روتور قفسه ای كمتر است.

موارد استفاده و كاربرد موتورهای آسنكرون با روتور سيم پيچی شده :

از موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی شده : برای قدرت های خيلی زياد مخصوصاً اگر با فشار قوی باشد استفاده می شود و يا اينكه در موقع شروع به كار ، موتور احتياج به گشتاور زياد داشته باشد مانند به راه انداختن ترن يا جرثقيلها و غيره

موتور آسنكرون با روتور قفسه ای (Squirrel Cage Rotor)

برای دیدن یک نمونه تصویر روتور قفسه سنجابی

روتور قفسه سنجابی (Squirrel Cage Rotor)

از يك عده ميله مسی يا آلومينيومی كه در شيارهای محيطی استوانه آهنی‌ كار گذاشته است.كه بر دو نوع است كه نوع اول از ميله های‌ گرد تشكيل شده است و در نوع دوم از ميله های مستطيلی و يا به شكل دو دايره كه به هم متصل و يا جدا از هم هستند تشكيل ميشود .

روتور های قفسه ای يك طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به كار ندارند .

روتور های قفسه ای دو طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به كار دارند .

آيا می دانيد چرا شيارها در روی روتور مورب می باشد ؟ با مورب كردن شيارها ، لرزش و صداهای‌ موتور جلوگيری می كند. همچنين از تمايل روتور به ايستادن و قفل شدن در موقع راه اندازی جلوگيری می كند .

مزايای موتور آسنكرون با روتور قفسه ای :

1- راه اندازی موتور آسنكرون با روتور قفسه ای بر خلاف موتور سنكرون خيلی ساده ميباشد يعنی نه به موتور فرعی و نه به جريان دائم كه در موتورهای سنكرون مورد احتياج بود ، احتياج دارد.

2- ساختمان اين موتور ساده است .

3- امكان افزايش بار در آنها زياد است .

4- سرعت آن در بارهای مختلف تقريباً ثابت است .

5- ضريب قدرت بهتری نسبت به موتور آسنكرون با روتور سيم پيچی‌ شده دارد .

معايب موتور آسنكرون با روتور قفسه ای :

1- در موقع شروع به كار جريان زيادی‌ از شبكه ميگيرد .

2- گشتاور شروع به كار آن كم می‌باشد .

3- در موقعيكه بار آن به حد كافی نيست ضريب قدرتش كم است .

4- در مقابل تغيير فشار الكتريكی حساسيت دارد .

4- تنظيم تعداد دور آنها مشكل می باشد .

موارد استفاده و كاربرد موتورهای آسنكرون :

1- موتور آسنكرون با روتور سنجابی كه روتور آن دارای يك قفسه هادی است : برای قدرتهای كم و غالباً به صورت تك فاز ساخته می شوند . موارد كاربرد آن موتورهای كولر و لباسشوئی و و يخچال و غيره می باشد .

2- موتور آسنكرون با روتور سنجابی كه روتور آن دارای دو قفسه هادی است : دارای‌ گشتاور شروع به كار خوب و جريان راه اندازی آنها نيز نسبتاً كم است بنابراين ميتوان از اين موتور در جاهايی كه قدرت زياد احتياج است استفاده شود .

موتورهای آسنكرون

به خاطر كاربرد فراوان اين موتور در لوازم خانگی و كارخانجات و …. توضيح كامل تری نسبت به موتورهای سنكرون در اين وبلاگ مینويسم

ساختمان موتور آسنكرون:

1- استاتور

2- روتور

استاتور: يك استوانه تو خالی ، كه اين استوانه از صفحات نازك فولاد سيليسيم دار به ضخامت 5/0 ميليمتر ساخته شده است.و اين استوانه داخل يك پوسته چدنی پيچ شده است .

روتور: از يك استوانه آهنی كه از ورقه های مخصوص فولاد كه نسبت به هم عايق هستند ساخته شده و روی محوری سوار ميشود .

در محيط اين استوانه شيارهائی يا سوراخهائی تعبيه شده كه اين شيارها نيمه بسته يا تمام بسته هستند. كه انواع مختلفی دارد :

1- روتور قفسه سنجابی : از يك عده ميله مسی يا آلومينيومی كه در شيارهای محيطی استوانه آهنی‌ كار گذاشته است.كه بر دو نوع است كه نوع اول از ميله های‌ گرد تشكيل شده است و در نوع دوم از ميله های مستطيلی و يا به شكل دو دايره كه به هم متصل و يا جدا از هم هستند تشكيل ميشود .

روتور های قفسه ای يك طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به كار ندارند .

روتور های قفسه ای دو طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به كار دارند .

آيا می دانيد چرا شيارها در روی روتور مورب می باشد ؟ با مورب كردن شيارها ، لرزش و صداهای‌ موتور جلوگيری می كند. همچنين از تمايل روتور به ايستادن و قفل شدن در موقع راه اندازی جلوگيری می كند .

2- روتور سيم پيچی شده : به جای ميله ، استاتور را می توان سيم پيچی سه فاز كرد و اين سيم پيچها را به صورت ستاره وصل می كنيم . در روی محور اين موتور سه حلقه كه نسبت به هم و نسبت به محور عايق هستند (رينگ) قرار دارد . سه سر سيم پيچی روتور به اين سه حلقه متصل می شود و به وسيله جاروبكهائی كه روی حلقه ها تكيه دارند به يك مقاومت سه فاز ستاره متصل ميشود.

موتورهای الکتریکی جریان متناوب

مرسی از مطلبت کوکو جان اینم یه سری مطالب تکمیلی واسه این بخش

موتور AC

• معمولاً در مدارهایی با مصرف انرژی زیاد و دستگاههای الکتریکی خانگی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• این موتورها با جریان متناوب برق کار می‌کنند لذا به آنها موتور AC گفته می‌شود. یخچال ، جاروبرقی و آبمیوه ‌گیری موتور AC دارند.

• مکانیسم کنترلی موتورهایAC تقریباً پیچیده است.

• برای کنترل میزان چرخش موتور از وسیله‌ای به نام شیفت انکودر استفاده می‌شود.

موتورهای الکتریکی جریان مستقیم

موتور DC

• توان مکانیکی آنها عموماً کمتر از موتورهای AC است.

• موتورهای DC ساختار ساده‌ای دارند.

• بسیاری از اسباب بازیهای برقی با موتور DC کار می‌کنند.

• آرمیچر بارزترین نوع موتور DC است.

• اغلب برای استفاده از موتورDC به مدار راه‌انداز نیاز داریم.

• برای چرخش یکنواخت موتور DC فقط کافیست تغذیه موتور با یک ولتاژ DC صاف (رگوله( مثل باطری تأمین شود.

• ایراد موتور DC عدم امکان کنترل دقیق سرعت و چرخش موتور است. برای امتحان این موضوع کافیست تغذیه یک آرمیچر در حال چرخش را قطع کنید و مشاهده کنید که مدتی طول می کشد تا آرمیچر بطور کامل از حرکت باز ایستد.

• قیمت پایین، تنوع قدرت و سرعت، از جمله مزایای استفاده از موتورهای DC می‌باشد.

موتور پله‌ای (Stepper motor)

موتور پله‌ای (Stepper motor)

• استپ موتور نوعی موتور مثل موتورهای DC است که حرکت دورانی تولید می کند. با این تفاوت که استپ موتورها دارای حرکت دقیق و حساب شده تری هستند.

• این موتورها به صورت درجه ای دوران می کنند و با درجه های مختلف در بازار موجود هستند.

• موتورهای پله ای موجود در بازار معمولا در دو نوع ۵ یا ۶ سیم یافت می شود.

• موتور دیسک سخت یک نمونه موتور پله‌ای است.

• کاربرد اصلی این موتورها در کنترل موقعیت است.

• این موتورها ساختار کنترلی ساده‌ای دارند. لذا در ساخت ربات کاربرد زیادی دارند. بطوریکه به تعداد پالسهایی که به یکی از پایه‌های راه ‌انداز آن ارسال می‌شود موتور به چپ یا راست می‌چرخد.

• توان خروجی این موتورها کمتر از دو نوع قبلی است.

• استفاده از موتور پله‌ای مشکلاتی از جمله وزن زیاد، قیمت بالا و قدرت بسیار کم را بدنبال دارد.

اصول کار موتور پله‌ای

• واژه پله به معنی چرخش به اندازه درجه تعریف شده موتور است.

مثلاً موتور پله‌ای با درجه ۱.۸ باید ۲۰۰ پله حرکت کند تا ۳۶۰ درجه یا یک دور کامل بچرخ د: ۱.۸X۲۰۰ =۳۶۰

• یک استپ موتور با درجه ۱۵ فقط باید ۲۴ پله برای یک دور کامل انجام دهد : ۲۴X۱۵=۳۶۰

به این ترتیب هرچه تعداد پله¬های یک موتور بیشتر باشد دقا چرخش آن افزایش می¬یابد.

• مکانیسم کنترلی موتور پله ای طوریست که امکان کنترل سرعت به سادگی میسر می شود.

موتور پله کامل و نیم پله

موتور پله کامل و نیم پله

• در حالت عادی میزان چرخش موتور به تعداد پالسهای اعمالی و گام موتور بستگی دارد. هر پالس یک پله موتور را می‌چرخاند.

• با تحریک دو فاز مجاور در موتور می‌توان موتور را به اندازه نیم پله حرکت داد. به این ترتیب تعداد پله‌های موتور دو برابر می‌شود و در نتیجه دقت چرخش موتور هم دوبرابر می گردد.

راه اندازی موتور پله‌ای

• تراشه L297 یک راه انداز مناسب برای موتور پله‌ای است.

• مدارهای راه‌انداز متنوعی برای استفاده از موتورهای پله‌ای وجود دارد. در اینجا از مدارمجتمع L297 و L298 برای راه‌اندازی موتور پله‌ای استفاده می‌شود. که طریقه بستن آن در شکل زیر نشان داده شده است.

• جهت کنترل موتور به قابلیت هایی همچون حرکت به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور احتیاج داریم و این نیازها را درایور مورد نظر ما یعنی L298 براحتی تامین می نماید. L298 یک آیسی پل-H دوتایی ( DUALH-Bridge) دارای ۱۵ پایه می‌باشد که قادر است وظایفی چون چرخش موتور به عقب و جلو، کنترل سرعت، کنترل جریان و توقف آنی موتور را انجام دهد. کنترل موتور به این شرح است که پس از محاسبه میزان چرخش موتور برای جابجایی مورد نظر با استفاده از میکرو کنترلر به تعداد مورد نظر پالس به پایه راه انداز ارسال می‌کنیم.

• یک پایه برای تعیین جهت چرخش (ساعتگرد و پاد ساعتگرد) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

• پایه Enableمدار راه‌انداز را فعال و غیر فعال می‌نماید.

ماشین های سنکرون گرچه امروزه بیشتر به عنوان ژنراتور استفاده میشود ولی جا دارد بیشتر با این ماشین ها آشنا شد.در این مقاله به طبقه بندی های گوناگون ماشین های سنکرون پرداخته شده است

ماشین های سنکرون

ماشینهای سنکرون به دو دسته تقسیم می شوند :

1- ژنراتور سنکرون یا آلتروناتور 2- موتور سنکرون

البته نوعی ماشین سنکرون به نام کمپانستور compansator یا اصلاح کننده ضریب توان نیز در صنایع موجود می باشد.

این ماشین ها نیز از دوقسمت تشکیل شده اند که قسمت متحرک این ماشین ها را روتور و قسمت ساکن آنها را استاتور گویند. رتور ماشین های سنکرون از لحاظ ساختمان دو دسته اند . ماشینهای سنکرون با قطب صاف و ماشین های با قطب برجسته .

و همچنین ماشینهای سنکرون بسته به آنکه نوع وسیله گرداننده روتور آنها چه توربینی باشد به صورت زیر تقسیم می شود :

1- توربو ژنراتور: در این وسیله گرداننده ی روتور توربین بخار است و چون توربین بخار جزء ماشین های تند گرد است بنابر این توربو ژنراتور دارای قطب های صاف بوده و این ماشین توانایی ایجاد دورهای بسیار بالا را در قدرت های زیاد دارد امروزه اغلب توربو ژنراتورها را دو قطبی می سازند چون با افزایش سرعت گردش کار توربین های بخار با صرفه تر و ارزانتر تمام می شود.

2- هیدرو ژنراتور : در آن وسیله گرداننده رتور به وسیله ی توربین آبی است و چون توربین آبی دارای دور کم است بنابراین هیدرو ژنراتور دارای قطب برجسته بوده ودارای سرعت کم می باشد.

3- دیزل ژنراتور : در قدرت های کوچک و اضطراری وسیله گرداننده ی رتور دیزل است که در این مورد هم قطب های روتور آن قطب برجسته می باشد.

مولدهای AC یا آلترناتورها درست مثل مولدهای dc بر اساس القاء الکترومغناطیسی کار می کنند ، آنها نیز شامل یک سیم پیچ آرمیچر ویک میدان مغناطیسی هستند. اما یک اختلاف مهم بین این دو وجود دارد : درحالی که در ژنراتورهای dc آرمیچر چرخیده می شود وسیستم میدان ثابت است در آلترناتورها آرایش عکس وجود دارد.

یک موتور سنکرون از نظر الکتریکی مشابه یک آلترناتور یا ژنراتور ac می باشد در حقیقت از نظر تئوری یک ماشین سنکرون می تواند به عنوان آلترناتور استفاده گردد که به طور مکانیکی راه اندازی شده و یا به عنوان موتوری استفاده گردد که به صورت الکتریکی راه اندازی شده باشد.بیشتر موتورهای سنکرون دارای مقدار نامی 150 کیلو وات تا 15 مگاوات بوده ودارای محدوده سرعتی rpm150 تا rpm1800 کار میکنند .بعضی از خواص مشخصه ی یک موتور سنکرون که جالب توجه است عبارتند از :

1- هم در سرعت سنکرون کار می کند وهم کار نمی کند یعنی در حال کار سرعترا ثابت نگه می دارد . تنها روش برای تغییر سرعت آن تغییر دادن در فرکانس تغذیه می باشد.

2- ذاتا خود راه انداز نبوده و مجبور استتا سرعت سنکرون با استفاده از وسیله خاص تا رسیدن به حالت سنکرون به حرکت در آید.

3- توانایی عمل کردن در محدوده ی وسیعی از ضریب قدرت های پس فاز و پیش فاز رادارد . لذا می تواند برای مقاصد تصحیح توان و به علاوه برا تغذیه گشتاور وراه اندازی بارها استفاده گردد.

اصول چرخش موتورهای سنکرون)همزمان)

شکل مقابل، اساس کار موتورهای سنکرون را نشان می دهد؛ به این صورت که با به چرخش درآمدن آهنربای نعلی شکل، آهنربای کوچک نیز به حرکت در می آید. چون قطب N آهنربای کوچک کنار قطب S آهنربای نعلی شکل قرار دارد، همدیگر را جذب می کنند و قفل مغناطیسی بوجود می آورند که بصورت همزمان شروع به چرخش می کنند. در عمل استاتور موتورهای سنکرون سه فاز را سیم پیچی می کنند. زمانی که استاتور را به شبکه وصل می کنیم، میدان گردان بوجود می آید که با سرعت سنکرون می چرخد. روتور این موتورها نیز سیم پیچی شده است که توسط منبع DC تغذیه می شود. روتور نیز میدان مغناطیسی ثابتی ایجاد می کند. برای راه اندازی موتور سنکرون، ابتدا روتور را به سرعت سنکرون می رسانیم و بعد جریان استاتور را وصل می کنیم. در این صورت، قفل مغناطیسی به وجود می آید و موتور پس از قطع محرک اولیه، با سرعت سنکرون می چرخد.

نکته 1: ماشین سنکرون، ماشینی است که هم بعنوان ژنراتور سنکرون و هم بعنوان موتور سنکرون می تواند به کار رود.

نکته 2: از این موتور برای اصلاح ضریب قدرت در کارخانه ها استفاده می شود.

اصول چرخش موتورهای آسنکرون ) غیرهمزمان(

با به حرکت درآمدن آهنربای نعلی شکل در میله های قفس جریانی بوجود می آید. در نتیجه این جریان، میله ها نیز شروع به حرکت می کنند (میله حامل جریان در میدان. حرکت آهنربا و قفس همیشه بصورت غیرهمزمان خواهد بود. این موتورها بخاطر ساختمان ساده ای که دارند، در صنعت بیشترین استفاده را دارند. به این موتورها، موتورهای القائی یا روتور قفس سنجابی می گویند. در عمل، وقتی استاتور این موتورها را به شبکه وصل می کنیم، میدان دوار سنکرون بوجود می آید. میله های روتور داخل این میدان شروع به چرخش می کنند؛ یعنی همیشه سرعت روتور کمتر از سرعت سنکرون استاتور خواهد بود.

میدان دوار

شرط بوجود آمدن میدان دوار یا حوزه مغناطیس دوار، وجود اختلاف فاز زمانی و مکانی 120 درجه سیم پیچها در داخل استاتور است.

موتورهای جریان متناوبAC

1- موتورهای سنکرون

2- موتورهای آسنکرون

موتورهای آسنکرون به علت نداشتن کلکتور و سادگی ساختمان آن بیشتر از موتور سنکرون متداول است.

مزایای موتور سنکرون:

1- این موتور دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.

2- بازده عالی دارد.

3- در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.

4- امکان بکار بردن آن به طور مستقیم با ولتاژ زیاد وجود دارد.

5- با تحریک مناسب هیچگونه قدرت راکتیو مصرف نمیکند و فقط قدرت اکتیو مناسب می گیرد.

6- از این موتور میتوان به عنوان مولد قدرت راکتیو برای بالا بردن ضریب قدرت خط استفاده کرد.

معایب موتور سنکرون:

1- یک وسیله راه اندازی اولیه که موتور کمکی و غیره می باشد احتیاج دارد.

2- علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور ، جریان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتیاج است در نتیجه قیمت ماشین را نسبت به مشابه خود بالا میبرد.

3- سرعت آن ثابت است در نتیجه قابل تنظیم نیست.

4- نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتیکه خیلی زیادتر از حد مجاز به آن بار دهند میایستد و دوباره بایستی آنرا راه اندازی کرد.)

کاربرد موتور سنکرون:

به خاطر راه اندازی مشکل موتور سنکرون ، مورد استفاده آن محدود است.

به خاطر سرعت ثابت آن، در مواردیکه دور ثابت نیاز باشد، استفاده می شود. در وسایل دقیق مانند ساعتهای الکتریکی و گرام و ....

کاربرد مهم موتور سنکرون ، برای اصلاح Cosφ است. بار روی آن قرار نداده یعنی موتور بدون بار کار میکند در این حالت موتور سنکرون را خازن سنکرون گویند.

موتورهای آسنکرون

به خاطر کاربرد فراوان این موتور در لوازم خانگی و کارخانجات و …. توضیح کامل تری نسبت به موتورهای سنکرون در این وبلاگ مینویسم

ساختمان موتور آسنکرون:

1- استاتور

2- روتور

استاتور: یک استوانه تو خالی ، که این استوانه از صفحات نازک فولاد سیلیسیم دار به ضخامت 5/0 میلیمتر ساخته شده است.و این استوانه داخل یک پوسته چدنی پیچ شده است .

روتور: از یک استوانه آهنی که از ورقه های مخصوص فولاد که نسبت به هم عایق هستند ساخته شده و روی محوری سوار میشود .

در محیط این استوانه شیارهائی یا سوراخهائی تعبیه شده که این شیارها نیمه بسته یا تمام بسته هستند. که انواع مختلفی دارد :

1- روتور قفسه سنجابی : از یک عده میله مسی یا آلومینیومی که در شیارهای محیطی استوانه آهنی‌ کار گذاشته است.که بر دو نوع است که نوع اول از میله های‌ گرد تشکیل شده است و در نوع دوم از میله های مستطیلی و یا به شکل دو دایره که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل میشود .

روتور های قفسه ای یک طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار ندارند .

روتور های قفسه ای دو طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار دارند .

آیا می دانید چرا شیارها در روی روتور مورب می باشد ؟ با مورب کردن شیارها ، لرزش و صداهای‌ موتور جلوگیری می کند. همچنین از تمایل روتور به ایستادن و قفل شدن در موقع راه اندازی جلوگیری می کند .

2- روتور سیم پیچی شده : به جای میله ، استاتور را می توان سیم پیچی سه فاز کرد و این سیم پیچها را به صورت ستاره وصل می کنیم . در روی محور این موتور سه حلقه که نسبت به هم و نسبت به محور عایق هستند (رینگ) قرار دارد . سه سر سیم پیچی روتور به این سه حلقه متصل می شود و به وسیله جاروبکهائی که روی حلقه ها تکیه دارند به یک مقاومت سه فاز ستاره متصل میشود.

موتور آسنکرون با روتور قفسه ای (Squirrel Cage Rotor)

روتور قفسه سنجابی (Squirrel Cage Rotor)

از یک عده میله مسی یا آلومینیومی که در شیارهای محیطی استوانه آهنی‌ کار گذاشته است.که بر دو نوع است که نوع اول از میله های‌ گرد تشکیل شده است و در نوع دوم از میله های مستطیلی و یا به شکل دو دایره که به هم متصل و یا جدا از هم هستند تشکیل میشود .

روتور های قفسه ای یک طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار ندارند .

روتور های قفسه ای دو طبقه ، گشتاور خوبی در شروع به کار دارند .

آیا می دانید چرا شیارها در روی روتور مورب می باشد ؟ با مورب کردن شیارها ، لرزش و صداهای‌ موتور جلوگیری می کند. همچنین از تمایل روتور به ایستادن و قفل شدن در موقع راه اندازی جلوگیری می کند .

مزایای موتور آسنکرون با روتور قفسه ای :

1- راه اندازی موتور آسنکرون با روتور قفسه ای بر خلاف موتور سنکرون خیلی ساده میباشد یعنی نه به موتور فرعی و نه به جریان دائم که در موتورهای سنکرون مورد احتیاج بود ، احتیاج دارد.

2- ساختمان این موتور ساده است .

3- امکان افزایش بار در آنها زیاد است .

4- سرعت آن در بارهای مختلف تقریباً ثابت است .

5- ضریب قدرت بهتری نسبت به موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی‌ شده دارد .

معایب موتور آسنکرون با روتور قفسه ای :

1- در موقع شروع به کار جریان زیادی‌ از شبکه میگیرد .

2- گشتاور شروع به کار آن کم می‌باشد .

3- در موقعیکه بار آن به حد کافی نیست ضریب قدرتش کم است .

4- در مقابل تغییر فشار الکتریکی حساسیت دارد .

5- تنظیم تعداد دور آنها مشکل می باشد .

موارد استفاده و کاربرد موتورهای آسنکرون :

1- موتور آسنکرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای یک قفسه هادی است : برای قدرتهای کم و غالباً به صورت تک فاز ساخته می شوند . موارد کاربرد آن موتورهای کولر و لباسشوئی و و یخچال و غیره می باشد .

2- موتور آسنکرون با روتور سنجابی که روتور آن دارای دو قفسه هادی است : دارای‌ گشتاور شروع به کار خوب و جریان راه اندازی آنها نیز نسبتاً کم است بنابراین میتوان از این موتور در جاهایی که قدرت زیاد احتیاج است استفاده شود .

ساختمان : استاتور موتورهای سنکرون از نظر ساختمان دقیقاً مشابه استاتور موتورهای القایی است سیم پیچهای سه فاز آن در داخل شیارهای هسته آهنی استاتور تعبیه شده که وظیفه آنها ایجاد میدان دوار در هسته استاتور است.

روتور این موتور به صورت یکپارچه یا از ورقهای مغناطیسی ساخته می شود و بر روی آن یک سیم پیچی جریان مستقیم به نام سیم پیچ تحریک نصب می شود.

جریان تغذیه سیم پیچی تحریک روتور، از طریق دو حلقه که بر روی محور روتور نصب شده به وسیله جاروبکها تأمین می شود و روتور این موتورها عملا بصورت یک مغناطیس الکتریکی (چرخ قطب) رفتار می کند که تعداد قطبهای روتور به اندازه قطبهای سیم پیچی استاتور خواهد بود.

طرز کار: هنگام وصل استاتور به شبکه سه فاز ، یک میدان دوار که سرعت آن متناسب با فرکانس شبکه و تعداد قطبهای استاتور است در آن بوجود می آید و سطح روتور را جاروب می کند.

قطبهای روتور از طریق قطبهای غیر همنام استاتور جذب و لحظه ای بعد مجدداً این قطبها به وسیله قطبهای همنام استاتور دفع خواهند شد. پس میانگین گشتاور صفر و روتور حرکت نمی کند قطبهای روتور به دلیل سنگینی و اینرسی موجود در آن نمی توانند به سرعت همراه میدان دوار استاتور بچرخند. پس باید با یک وسیله کمکی (راه انداز) ابتدا سرعت روتور را به نزدیکی سرعت میدان دوار استاتور رساند تا روتور بتواند همراه میدان دوار چرخش کند.

سؤال: گشتاور راه اندازی این موتورها چقدر است؟

روشهای راه اندازی موتورهای سنکرون.

برای راه اندازی موتورهای سنکرون سه روش اساسی می توان به کار برد.

1-کاهش سرعت میدان مغناطیسی استاتور: تا حدی که روتور بتواند طی نیم سیکل چرخش میدان مغناطیسی شتاب بگیرد و با آن قفل شود . این کار را می توان با کاهش فرکانس منبع تغذیه انجام داد.

2- استفاده از یک گرداننده اولیه: که سرعت موتور را تا حد سرعت سنکرون بالا میبرد و با طی مراحل موازی کردن , ماشین مثل ژنراتور روی خط آورده شود. پس از این مراحل خاموش کردن با جدا کردن گرداننده اولیه ماشین سنکرون را تبدیل به موتور خواهد کرد.

3- استفاده از سیم پیچ های میرا کننده که در انتهای قطبین روتور نصب می شود.

در موتورهای سنکرون سرعت حرکت روتور در هر حال برابر با سرعت میدان دوار استاتور خواهد بود و افزایش بار فقط عقب ماندگی روتور نسبت به میدان را موجب می شود.

اختلاف فاز این دو میدان Bs وBR همان زاویه گشتاور است که از0 تا90 درجه تغییر می کند. البته اگر افزایش بار بیش حد باشد. موتور از حالت سنکرونیزم خارج خواهد شد که اصطلاحا آن را ناپایدار می نامیم ضمنا هنگام کار با سرعت سنکرون با تغییرات جریان تحریک امتداد جریان آرمیچر و ضریب قدرت ماشین از حالت پس فازی به اهمی و پیش فازی قابل کنترل خواهد بود که از این خاصیت جهت اصلاح ضریب قدرت شبکه استفاده می شود که به موتورهای سنکرون پر تحریک (کاردر حالت پیش فازی) خازن های سنکرون نیز گفته می شود

سرعت موتور آسنکرون

سرعت در یک موتور AC به دو عامل فرکانس و تعداد قطب‌های موتور بستگی دارد و از فرمول زیر به دست می‌آید:

که:

NS سرعت میدان دوار یا سرعت سنکرون (r.p.m)

f فرکانس منبع AC (هرتز)

P تعداد قطب‌های سیم‌پیچی به ازای هر فاز است.

میزان سرعت واقعی روتور همیشه از سرعت میدان دوار کمتر است. این اختلاف سرعت را لغزش می‌نامند و با S (slip) نمایش می‌دهند. در حالت بی‌باری سرعت روتور به سرعت سنکرون خیلی نزدیک خواهد بود و در بار نامی موتور لغزشی بین ۲ تا ۳ درصد خواهد داشت که در برخی موتورها این لغزش تا ۷٪ نیز می‌رسد. میزان لغزش در یک موتور AC از رابطه زیر به دست می‌آید:

که:

Nr سرعت روتور (r.p.m)

S میزان لغزش است که می‌تواند عددی بین ۱ و ۰ باشد.

موتور AC سه فاز سنکرون

اگر خروجی قطب‌های روتور به وسیله کلکتورها از موتور خارج شده و به یک منبع خارجی وصل شود به طوری که روتور نیز به نوبه خود میدانی جداگانه و مداوم را ایجاد کند به موتور موتور سنکرون یا همزمان گفته می‌شود. سرعت چرخش روتور در موتورهای سنکرون هنواره برابر سرعت میدان دوار است و به همین دلیل این موتورها را همزمان می‌نامند.

از این موتورها می‌توان به عنوان یک ژنراتور AC نیز استفاده کرد.

امروزه موتورهای سنکرون را اغلب به وسیله کنترل کننده‌های ترانزیستوری فرکانس راه‌اندازی می‌کنند. این موتورها همچنین می‌توانند به صورت یک موتور القایی نیز راه‌اندازی شوند به این صورت که در روتور این موتورها از میله‌های هادیی شبیه روتورهای قفسی استفاده می‌شود و پس از راه اندازی, این قسمت روتور خود به خود از مدار خارج می‌شود به این صورت که پس از رسیدن موتور به دور نامی مقدار ناچیزی جریان در قفس رتور القا می‌شود و بدین ترتیب تقریباً از مدار خارج می‌شود.

یکی از کاربردهای موتورهای سنکرون اصلاح ضریب توان است. در مراکز صنعتی تقریباً تمامی بارها (به جز موتورهای سنکرون پر تحریک) از انرژی الکتریکی به صورت پس فاز استفاده می‌کنند. بارهای پس فاز موجب به وجود آمدن اختلاف فاز در مدار شده و ضریب توان مدار را کاهش می‌دهند که این می‌تواند موجب به وجود آمدن تلفات اضافی در طول خطوط شود. به دلیل خصوصیت خاص موتورهای سنکرون می‌توان از آنها برای اصلاح ضریب توان نیز استفاده کرد, چراکه در صورتی که موتور سنکرون در حالت پر تحریک کار کند تقریباً مانند یک بار خازنی عمل کرده و از انرژی الکتریکی به صورت پیش فاز استفاده می‌کند و به این ترتیب می‌توان از یک موتور سنکرون به جای خازن‌های اصلاح ضریب توان استفاده کرد. این خصوصیت موتورهای سنکرون باعث شده که با وجود مشکلات مربوط به راه‌اندازی آنها, استفاده از آنها هنوز رایج باشد.

برخی از بزرگترین موتورهای AC در نیروگاه‌های آب تلمبه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند چراکه این موتورها به راحتی می‌توانند نقش ژنراتور را ایفا کنند و به این ترتیب در ساعات کم مصرف انرژی الکتریکی به صورت موتور عمل کرده و آب را به مخزن پر ارتفاعی پمپ کنند و سپس در ساعات پر مصرف با پایین آمدن آب به صورت ژنراتور عمل کرده و از شبکه پشتیبانی کنند. در نیروگاه آب تلمبه‌ای Bath County در ورجینیای آمریکا از شش ژنراتور سنکرون ۳۵۰ مگاواتی استفاده شده‌است که در زمان پمپ, هرکدام می‌توانند توانی برابر ۵۶۳۴۰۰ اسب بخار (۴۲۰۱۲۷ وات) تولید کنند.

سروو موتورهای دو فاز AC

یک سروو موتور AC دارای یک روتور قفسی است و سیم‌پیچ آن شامل دو قسمت است: ۱) سیم پیچ اصلی ۲) سیم پیچ کمکی که از آن برای به وجود آوردن میدان دوار استفاده می‌شود. در این موتورها مقاومت روتور بالا است و بنابراین منحنی گشتاور-دور این موتورها تقریباً خطی است. به طور کلی این موتورها, موتورهایی پر سرعت و با گشتاور پایین هستند و معمولاً قبل از وصل به بار سرعت آنها به وسیله وصل به چرخ‌دنده‌ها کاهش می‌یابد.

موتور با قطب سایه دار

برخی موتورهای AC, دارای قطب سایه‌دار هستند. از این قطب برای ایجاد گشتاور راه‌اندازی در موتور استفاده می‌شود. نمونه این موتورها در فن‌های الکتریکی کوچک و برخی پمپ‌های کوچک و برخی دیگر از موتورهای توان پایین دیده می‌شود. در این موتورها از یک سیم پیچ کوچک و با سطح مقطع پایین با نام سیم‌پیچ سایه‌ای استفاده می‌شود به این صورت که قسمتی از هر قطب به وسیله این سیم‌پیچ پوشیده شده‌است. طرز کار این موتورها به این صورت است که با القای الکتریکی در سیم‌پیچ‌ها به علت خاصیت سلفی سیم‌پیچ‌های سایه‌ای, این سیم‌پیچ‌ها با تغییرات جریان مخالفت می‌کنند (قانون لنز) و بنابراین یک اختلاف اندک بین جریان در سیم پیچ اصلی و سیم‌پیچ سایه‌ای ایجاد می‌شود که موجب چرخش موتور شده و از قفل شدن موتور در لحظه راه‌اندازی جلوگیری می‌کند. با افزایش سرعت روتور نیاز به وجود قطب‌های کمکی از بین می‌رود چراکه به دلیل وجود اینرسی موتور به چرخش ادامه می‌دهد.

موتور القایی با انشقاق فاز

یکی دیگر از انواع موتورهای تک فاز القایی, موتور با انشقاق فاز است که نسبت به موتور با قطب سایه‌دار کاربردهای مهمتری دارد. از جمله کاربردهای این موتورها می‌توان به موتورهای مورد استفاده قرار گرفته در ماشین‌های لباسشویی و خشک‌کن‌ها اشاره کرد. در مقایسه با موتورهای با قطب سایه‌دار این موتورها گشتاور راه‌اندازی خیلی بیشتری دارند و این به دلیل استفاده از سیم‌پیچ راه انداز است. این سیم‌پیچ راه‌انداز معمولاً پس از راه‌اندازی کامل موتور به وسیله یک کلید گریز از مرکز از مدار خارج می‌شود.

در موتورهای انشقاق فاز, سیم‌پیچ راه انداز همیشه با مقاومت بیشتری نسبت به سیم‌پیچ اصلی ساخته می‌شود و به این ترتیب نسبت المان‌های سلفی و مقاومتی در هر سیم پیچ متفاوت است, همچنین تعداد دور سیم‌پیچ کمکی کمتر از سیم‌پیچ اصلی است که این موجب کاهش خاصیت سلفی این سیم‌پیچ می‌شود. بنابراین این سیم‌پیچ نسبت به سیم‌پیچ اصلی دارای مقاومت بیشتر و اندوکتانس کمتر است. کمتر بودن نسبت L به R موجب به وجود آمدن اختلاف فاز در دو سیم‌پیچ می‌شود که معمولاً بیشتر از 30 درجه نیست. این اختلاف فاز موجب چرخش موتور در لحظه راه‌اندازی می‌شود. پس از راه‌اندازی به علت وجود اینرسی موتور به چرخش خود ادامه می‌دهد و به این ترتیب نیازی به سیم‌پیچ کمکی نخواهد بود به همین دلیل سیم‌پیچ کمکی به وسیله کلید گریز از مرکز از مدار خارج می‌شود و به این ترتیب از ایجاد تلفات اضافی به وسیله سیم‌پیچ کمکی جلوگیری می‌شود.

موتورهای AC با خازن راه‌انداز

در موتورهایی که از خازن برای راه اندازی استفاده می‌کنند از یک خازن که با سیم‌پیچ کمکی سری شده استفاده می‌شود. این خازن در واقع وظیفه ایجاد اختلاف فاز بین سیم‌پیچ‌ها را بر عهده دارد. اختلاف فاز ایجاد شده توسط خازن‌ها در لحظه راه‌اندازی خیلی بیشتر نوع قبلی است و بنابراین میزان گشتاور راه‌اندازی این موتورها نیز بیشتر است و البته هزینه این موتورها نیز بیشتر است.

موتورهای خازنی با خازن ثابت

نوع دیگری از موتورهای AC موتورها با خازن ثابت یا موتورهای (PSC) هستند. این موتورها دقیقاً مانند موتورهای خازنی که در بالا توضیح داده شد عمل می‌کنند با این تفاوت که فاقد کلید گریز از مرکز بوده و بنابراین خازن در این موتورها هنواره در مدار است. موتورهای با خازن ثابت به طور گسترده‌ای در فن‌ها, دمنده‌ها و سیستم‌هایی که تغییر سرعت برای آنها مطلوب است استفاده می‌شوند. در برخی موارد که نیاز به استفاده از یک موتور سه فاز به صورت تک فاز است با اتصال یک خازن به یکی از فازها و سری کردن دوفاز دیگر می‌توان از موتور سه فاز به صورت تک فاز استفاده کرد که البته در این حالت گشتاور موتور کاهش می‌یابد.

موتور پولزیون

موتور پولزیون یا موتور دفع کننده نوعی موتور تک فاز AC است. روتور این موتورها سیم‌پیچی شده و تا حدودی شبیه موتورهای یونیورسال هستند. در گذشته تعدادی از این موتورها ساخته می‌شد اما استفاده از موتورهای RS-IR (راه‌انداز دفع کننده-حرکت القایی) به نسبت رایج تر بود. موتورهای RS-IR دارای یک کلید گریز از مرکز هستند که پس از رسیدن به سرعت نامی تمام کلکتورها را به هم وصل کرده و روتور را به صورت یک روتور قفسی در می‌آورد بنابر این موتور در هنگام کار مانند یک موتور روتور قفسی عمل می‌کند. از موتورهای RS-IR در مواردی استفاده می‌شده که نیاز به وجود گشتاور راه‌اندازی بالا در دمای پایین و تنظیم ولتاژ اندک بوده. امروزه این نوع موتورها ساخته نمی‌شوند.

موتور سنکرون AC تک فاز

موتورهای سنکرون تک فاز کوچک به جای ایجاد میدان مغناطیسی به وسیله یک منبع خارجی از آهنرباهای کوچک برای ایجاد میدان استفاده می‌کنند. بنابراین روتور این موتورها نیازی به جریان القا کننده نخواهد داشت. خصوصیت اصلی این موتورها سرعت ثابت آنهاست به طوریکه اغلب در وسایلی از آنها استفاده می‌شود که نیاز به سرعتی ثابت دارند. این موتورها در ساعت‌ها, دیسک گردان‌ها, ضبط صوت‌ها و برخی دیگر از تجهیزات دقیق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ساختمان :

استاتور موتورهای سنکرون از نظر ساختمان دقیقاً مشابه استاتور موتورهای القایی است سیم پیچهای سه فاز آن در داخل شیارهای هسته آهنی استاتور تعبیه شده که وظیفه آنها ایجاد میدان دوار در هسته استاتور است.

روتور این موتور به صورت یکپارچه یا از ورقهای مغناطیسی ساخته می شود و بر روی آن یک سیم پیچی جریان مستقیم به نام سیم پیچ تحریک نصب می شود.

جریان تغذیه سیم پیچی تحریک روتور، از طریق دو حلقه که بر روی محور روتور نصب شده به وسیله جاروبکها تأمین می شود و روتور این موتورها عملا بصورت یک مغناطیس الکتریکی (چرخ قطب) رفتار می کند که تعداد قطبهای روتور به اندازه قطبهای سیم پیچی استاتور خواهد بود.

طرز کار:

هنگام وصل استاتور به شبکه سه فاز ، یک میدان دوار که سرعت آن متناسب با فرکانس شبکه و تعداد قطبهای استاتور است در آن بوجود می آید و سطح روتور را جاروب می کند.

قطبهای روتور از طریق قطبهای غیر همنام استاتور جذب و لحظه ای بعد مجدداً این قطبها به وسیله قطبهای همنام استاتور دفع خواهند شد. پس میانگین گشتاور صفر و روتور حرکت نمی کند قطبهای روتور به دلیل سنگینی و اینرسی موجود در آن نمی توانند به سرعت همراه میدان دوار استاتور بچرخند. پس باید با یک وسیله کمکی (راه انداز) ابتدا سرعت روتور را به نزدیکی سرعت میدان دوار استاتور رساند تا روتور بتواند همراه میدان دوار چرخش کند.

سؤال: گشتاور راه اندازی این موتورها چقدر است؟

روشهای راه اندازی موتورهای سنکرون:

برای راه اندازی موتورهای سنکرون سه روش اساسی می توان به کار برد.

۱-کاهش سرعت میدان مغناطیسی استاتور: تا حدی که روتور بتواند طی نیم سیکل چرخش میدان مغناطیسی شتاب بگیرد و با آن قفل شود . این کار را می توان با کاهش فرکانس منبع تغذیه انجام داد.

۲- استفاده از یک گرداننده اولیه: که سرعت موتور را تا حد سرعت سنکرون بالا میبرد و با طی مراحل موازی کردن , ماشین مثل ژنراتور روی خط آورده شود. پس از این مراحل خاموش کردن با جدا کردن گرداننده اولیه ماشین سنکرون را تبدیل به موتور خواهد کرد.

۳- استفاده از سیم پیچ های میرا کننده که در انتهای قطبین روتور نصب می شود.

در موتورهای سنکرون سرعت حرکت روتور در هر حال برابر با سرعت میدان دوار استاتور خواهد بود و افزایش بار فقط عقب ماندگی روتور نسبت به میدان را موجب می شود.

اختلاف فاز این دو میدان Bs وBR همان زاویه گشتاور است که از۰ تا۹۰ درجه تغییر می کند. البته اگر افزایش بار بیش حد باشد. موتور از حالت سنکرونیزم خارج خواهد شد که اصطلاحا آن را ناپایدار می نامیم ضمنا هنگام کار با سرعت سنکرون با تغییرات جریان تحریک امتداد جریان آرمیچر و ضریب قدرت ماشین از حالت پس فازی به اهمی و پیش فازی قابل کنترل خواهد بود که از این خاصیت جهت اصلاح ضریب قدرت شبکه استفاده می شود که به موتورهای سنکرون پر تحریک (کاردر حالت پیش فازی) خازن های سنکرون نیز گفته می شود . (موتورهای سنکرون در حالت کار پیش فازی کم تحریک هستند.) مدار معادل تکفاز موتور سنکرون بصورت زیر می باشد

مزایای موتور سنکرون:

۱- این موتور دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.

۲- بازده عالی دارد.

۳- در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.

۴- امکان بکار بردن آن به طور مستقیم با ولتاژ زیاد وجود دارد.

۵- با تحریک مناسب هیچگونه قدرت راکتیو مصرف نمیکند و فقط قدرت اکتیو مناسب می گیرد.

۶- از این موتور میتوان به عنوان مولد قدرت راکتیو برای بالا بردن ضریب قدرت خط استفاده کرد.

معایب موتور سنکرون:

۱- یک وسیله راه اندازی اولیه که موتور کمکی و غیره می باشد احتیاج دارد.

۲- علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور ، جریان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتیاج است در نتیجه قیمت ماشین را نسبت به مشابه خود بالا میبرد.

۳- سرعت آن ثابت است در نتیجه قابل تنظیم است.

۴- نداشتن تحمل اضافه بار ( در صورتیکه خیلی زیادتر از حد مجاز به آن بار دهند میایستد و دوباره بایستی آنرا راه اندازی کرد.)

کاربرد موتور سنکرون:

به خاطر راه اندازی مشکل موتور سنکرون ، مورد استفاده آن محدود است.

به خاطر سرعت ثابت آن، در مواردیکه دور ثابت نیاز باشد، استفاده می شود. در وسایل دقیق مانند ساعتهای الکتریکی و گرام و ….

کاربرد مهم موتور سنکرون ، برای اصلاح Cosφ است. بار روی آن قرار نداده یعنی موتور بدون بار کار میکند در این حالت موتور سنکرون را خازن سنکرون گویند.

معمولترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی ، اجاقهای ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز ، ایجاد کنند.

هنگام راه اندازی ، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار ، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.

اصول عملکرد و مقایسه موتور های القایی با موتورهای سنکرون

بزرگترین تفاوت بین یک موتور القایی AC و یک موتور سنکرون AC این است که در موتور سنکرون توان روتور به طور مستقیم از یک منبع خارجی تامین می‌شود. این جریان در روتور نیز خود میدان مغناطیسی تولید خواهد کرد و به دلیل اثر متقابل میدان‌های استاتور و روتور, روتور در جهت میدان دوار استاتور به حرکت در خواهد آمد.

از طرفی برای القای جریان در روتور باید اختلاف سرعتی بین سرعت میدان دوار و سرعت گردش روتور وجود داشته باشد در غیر این صورت میدان دوار نسبت به روتور حرکتی نخواهد داشت و هادی‌های روتور شار میدان تولید شده توسط استاتور را قطع نکرده و در نتیجه ولتاژی در روتور القا نخواهد شد. این اختلاف سرعت بین سرعت میدان دوار و سرعت حرکت روتور در اصطلاح لغزش (Slip) نامیده می‌شود. لغزش یک موئلفه بدون واحد است. از آنجا که در موتورهای القایی اختلاف سرعت شرط و ضرورت عملکرد آنهاست به این موتورهای موتورهای غیرهمزمان یا آسنکرون می‌گویند.

فرمول‌ها

مهمترین رابطه در موتورهای القایی رابطه بین فرکانس منبع f, تعداد زوج قطب‌ها p و سرعت میدان دوار ns است:

.

و از این رابطه خواهیم داشت:

و سرعت روتور برابر است با:

و s نشان‌دهنده لغزش (Slip) است و از این رابطه به دست می‌آید:

در موتورهای سنکرون سرعت روتور همیشه برابر سرعت میدان دوار است و از این رابطه به دست می‌آید.

اصول چرخش موتورهای سنکرون (همزمان)

شکل مقابل، اساس کار موتورهای سنکرون را نشان می دهد؛ به این صورت که با به چرخش درآمدن آهنربای نعلی شکل، آهنربای کوچک نیز به حرکت در می آید. چون قطب N آهنربای کوچک کنار قطب S آهنربای نعلی شکل قرار دارد، همدیگر را جذب می کنند و قفل مغناطیسی بوجود می آورند که بصورت همزمان شروع به چرخش می کنند. در عمل استاتور موتورهای سنکرون سه فاز را سیم پیچی می کنند. زمانی که استاتور را به شبکه وصل می کنیم، میدان گردان بوجود می آید که با سرعت سنکرون می چرخد. روتور این موتورها نیز سیم پیچی شده است که توسط منبع DC تغذیه می شود. روتور نیز میدان مغناطیسی ثابتی ایجاد می کند. برای راه اندازی موتور سنکرون، ابتدا روتور را به سرعت سنکرون می رسانیم و بعد جریان استاتور را وصل می کنیم. در این صورت، قفل مغناطیسی به وجود می آید و موتور پس از قطع محرک اولیه، با سرعت سنکرون می چرخد.

نکته ۱: ماشین سنکرون، ماشینی است که هم بعنوان ژنراتور سنکرون و هم بعنوان موتور سنکرون می تواند به کار رود.

نکته ۲: از این موتور برای اصلاح ضریب قدرت در کارخانه ها استفاده می شود.

موتور سنکرون خطی با استاتور بلند

مزایا

*سیم‌پیچی استاتور و تجهیزات تأمین توان در ایستگاه فرعی و در کنار ریل قرارگرفته‌اند و بدین ترتیب قطار اساساً باید سبک باشد

*قابلیت توان بالای موتور می‌تواند احتیاجات بخش‌های خاصی از مسیر در نواحی با نرخ سرعت بالا و شتاب بالا را فراهم سازد .

* سیستم‌های دیگر مانند نیروگاه برق وسیستم محرک می‌تواند با سیستم محرک یکی شود

*قرارگرفتن تجهیزات قدرت در ایستگاه فرعی و کاهش وزن قطار، شتاب بالا و توانایی کاهش سریع سرعت را نتیجه می‌دهد

*راندمان مکانیکی به الکتریکی موتور سنکرون خطی در ترمینال‌های موتور بالاست

معایب

*امپدانس ناشی از طول غیر فعال ریل راندمان را کاهش می‌دهد

*ویژگی شتاب بالا برای آسایش حرکت، عملکرد مناسب کمربند ایمنی و امنیت جانی محدود شده‌است

*طول بخش‌های غیرفعال از طول قسمت فعال LSM بلندتر بوده و این راندمان را کاهش می‌دهد

*نیاز به اطلاعات دقیق برای اطمینان از موفعیت آهنرباها و هم‌زمانی با موج سیار تولید شده توسط سیم‌پیچی استاتور در ریل می‌باشد

سیستم اندازه‌گیری سرعت و موقعیت قطار باید بسیار دقیق و قابل اطمینان باشد

*در مقایسه با ریل عکس العملی مورد استفاده در موتور القایی خطی، ساختار ریل LSM بسیار پیچیده است

*عملکرد سیستم حمل‌ونقل به‌وسیلۀ ترکیب قسمت‌های فعال ریل مشخص می‌شود و سیستم

نمی تواند با تغییرات تعداد مسافرین خود را هماهنگ کند

ﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻗﻴﻖ ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﺷﻴﺎردار ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ

اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﻲ ﺑﻪ ﻛﻤﻚﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻳﻚﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روشاﺟﺰاء ﻣﺤﺪود

ﻧﺮﻳﻤﺎن روﺷﻨﺪل ﺗﻮاﻧﺎ ﻋﺒﺎسﺷﻮﻻﻳﻲ

shoulaie@iust.ac.ir nroshandel@ee.iust.ac.ir

داﻧﺸﻜﺪه ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﺑﺮق، آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎه ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺗﻲ داﻧﺸﮕﺎه ﻋﻠﻢ و ﺻﻨﻌﺖ اﻳﺮان

ﺗﻬﺮان- اﻳﺮان

واژهﻫﺎي ﻛﻠﻴﺪي: ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ، ﻣﻌﺎدﻻت ﻣﺎﻛﺴﻮل، روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود، ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ

ﭼﻜﻴﺪه

از آﻧﺠﺎ ﻛﻪ در ﺗﺤﻠﻴﻞ و ﻃﺮاﺣﻲ ﻣﺎﺷﻴﻦ ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ

آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ داﺷﺘﻦ اﻃﻼﻋﺎت دﻗﻴﻖ درﺑﺎره ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر

ﻧﺎﺷﻲ از آﻫﻨﺮﺑﺎ، ﻣﻴﺪان ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﻧﺎﺷﻲ از ﺗﺤﺮﻳﻚ آرﻣﻴﭽﺮ،

ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ و ﻧﻴﺮوي ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ اﻣﺮي

ﺿﺮوري ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. در اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﻳﻚ ﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻗﻴﻖ ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎي

ﻣﻌﺎدﻻت ﻣﺎﻛﺴﻮل اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﻫﺪف آن ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ

ﻓﺮﻣﻮلﻫﺎي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ اﻳﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎ در اﻳﻦ

ﻧﻮع ﻣﺎﺷﻴﻦ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. ﻓﺮﻣﻮلﻫﺎي اراﺋﻪ ﺷﺪه در اﻳﻦ روش ﻛﻪ ﺑﻪ

ﻓﺮم ﺳﺮي ﻓﻮرﻳﻪ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻳﻚ اﺑﺰار ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاي ﺑﺮرﺳﻲ رﻓﺘﺎر

ﻣﺎﺷﻴﻦ ﻣﻲﺑﺎﺷﻨﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ ﺳﺒﺐ دﻗﺖ ﺑﺎﻻﻳﻲ ﻛﻪ دارﻧﺪ ﻗﺎﺑﻞ اﺳﺘﻔﺎده

در ﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻳﻨﺎﻣﻴﻜﻲ و اﻟﮕﻮرﻳﺘﻢﻫﺎي ﺗﻜﺮاري ﻃﺮاﺣﻲ و ﺑﻬﻴﻨﻪ

ﺳﺎزي ﻣﻮﺗﻮر ﻣﻲﺑﺎﺷﻨﺪ. ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ارزﻳﺎﺑﻲ روش ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ اراﺋﻪ

ﺷﺪه، ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از اﻳﻦ روش ﺑﺎ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از

روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود و ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از ﻳﻚ ﻣﺪل

آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺮرﺳﻲﻫﺎي اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺘﻪ

ﻣﺆﻳﺪ دﻗﺖ ﺑﺎﻻي اﻳﻦ روش ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ.

ﻓﻬﺮﺳﺖ ﻋﻼﺋﻢ

ﺑﺮدار ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ

ﺑﺮدار ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ

ارﺗﻔﺎع آﻫﻨﺮﺑﺎ

ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر ﭘﺴﻤﺎﻧﺪ آﻫﻨﺮﺑﺎ

ﮔﺎم ﻗﻄﺐ

ﻋﺮضآﻫﻨﺮﺑﺎ

ﮔﺎم ﺳﻴﻢﭘﻴﭽﻲ

ﺳﺮﻋﺖ ﻣﻮﺗﻮر

ﺗﻌﺪاد دور ﺳﻴﻢﭘﻴﭽﻲ

ﺷﻴﺎر ﺑﺎز اﺳﺘﺎﺗﻮر

ﺿﺮﻳﺐ ﭘﺮﺷﺪﮔﻲ

ﻋﺮضﻣﻮﺗﻮر

زاوﻳﻪ ﺑﺎر

09-F-ELM-0140 ﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻗﻴﻖ ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﺷﻴﺎردار ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﻲ ﺑﻪ ﻛﻤﻚﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻳﻚ ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود

ﺑﻴﺴﺖو ﭼﻬﺎرﻣﻴﻦ ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲﺑﻴﻦاﻟﻤﻠﻠﻲﺑﺮق

1- ﻣﻘﺪﻣﻪ

در ﺑﺴﻴﺎري از ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ در آنﻫﺎ ﻧﻴﺎز ﺑﻪ ﺣﺮﻛﺖ ﺧﻄﻲ

ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﺤﺮﻛﻪﻫﺎ و ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﺧﻄﻲ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ

ﻣﺤﺮﻛﻪﻫﺎي دوار ﺗﺮﺟﻴﺢ داده ﻣﻲﺷﻮد. دﻟﻴﻞ اﻳﻦ ﻣﻮﺿﻮع ﻋﺪم

ﻧﻴﺎز ﺑﻪ ﻣﺒﺪلﻫﺎي ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﭼﺮخ دﻧﺪه، ﺗﺴﻤﻪ ﻳﺎ زﻧﺠﻴﺮ

ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ در ﭘﻲ آن راﻧﺪﻣﺎن ﺑﺎﻻﺗﺮ، ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ اﻃﻤﻴﻨﺎن ﺑﻴﺸﺘﺮ و

در ﻧﻬﺎﻳﺖ دﻳﻨﺎﻣﻴﻚ ﺳﺮﻳﻌﺘﺮ ﻣﺤﺮﻛﻪﻫﺎي ﺧﻄﻲ ﺣﺎﺻﻞ ﻣﻲﺷﻮد

.[2-1]

ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﻣﺎﺷﻴﻦﻫﺎي ﺧﻄﻲ داراي ﮔﺴﺘﺮه وﺳﻴﻌﻲ از

ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﺑﺎ ﺗﻮان ﭘﺎﻳﻴﻦ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﭘﻤﭗ ﻗﻠﺐﻫﺎي ﻣﺼﻨﻮﻋﻲ،

اﺗﻮﻣﺎﺳﻴﻮن ﻛﺎرﺧﺎﻧﺠﺎت و ژﻧﺮاﺗﻮرﻫﺎي درﻳﺎﻳﻲ ﺗﺎ ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﺑﺎ

ﺗﻮان ﺑﺎﻻ ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺣﻤﻞ و ﻧﻘﻞ رﻳﻠﻲ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ [5-3].

در ﻣﻴﺎن اﻧﻮاع ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﺧﻄﻲ، ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ

آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ( PMLSM

1

) ﺑﻪ دﻟﻴﻞ اﻳﻨﻜﻪ از آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ، ﻛﻪ

اﻧﺮژي زﻳﺎدي ﺗﻮﻟﻴﺪ ﻣﻲﻛﻨﻨﺪ، اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲﻧﻤﺎﻳﻨﺪ داراي ﻧﻴﺮوي

راﻧﺶ زﻳﺎد، ﺗﻠﻔﺎت ﻛﻢ، ﺛﺎﺑﺖ زﻣﺎﻧﻲ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﻛﻮﭼﻚ و ﭘﺎﺳﺦ

ﺳﺮﻳﻊ ﻣﻲﺑﺎﺷﻨﺪ ﻛﻪ اﻣﺮوزه ﺑﻴﺸﺘﺮ از ﺳﺎﻳﺮ اﻧﻮاع ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﺧﻄﻲ

ﻣﻮرد ﺗﻮﺟﻪ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪاﻧﺪ [6].

ﻋﻤﻠﻜﺮد ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ

ﻧﻴﺎزﻣﻨﺪ ﺑﻬﻴﻨﻪ ﺳﺎزي ﻃﺮاﺣﻲ آنﻫﺎ اﺳﺖ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻳﻚ ﻣﺪﻟﺴﺎزي

ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﻣﻨﺎﺳﺐ و ﻛﺎرآﻣﺪ ﻛﻪ ﺑﺘﻮاﻧﺪ ﻳﻚ ﭘﻞ ارﺗﺒﺎﻃﻲ ﺑﻴﻦ

ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي اﺻﻠﻲ ﻃﺮاﺣﻲ ﻣﺎﺷﻴﻦ و ﻋﻤﻠﻜﺮد آن را ﻓﺮاﻫﻢ آورد

ﺑﺴﻴﺎر ﺳﻮدﻣﻨﺪ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ.

در ﺗﺤﻘﻴﻘﺎت ﮔﺬﺷﺘﻪ ﺗﻼشﻫﺎﻳﻲ ﺑﺮاي رﺳﻴﺪن ﺑﻪ اﻳﻦ ﻫﺪف

ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ، ﻛﻪ ﻋﻤﺪهﺗﺮﻳﻦ آن روش ﻣﺪار ﻣﻌﺎدل

ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﺑﺎ ﻋﻨﺎﺻﺮ ﻓﺸﺮده ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ [7]. ﻫﺮ ﭼﻨﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ روش

ﺳﺎده و ﺳﺮﻳﻊ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ، اﻣﺎ ﺑﻪ ﺳﺒﺐ ﺳﺎدهﺳﺎزيﻫﺎي زﻳﺎدي ﻛﻪ

در آن ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ ﻓﺎﻗﺪ دﻗﺖ زﻳﺎد ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. از اﻳﻨﺮو

ﺑﺮاي ﺟﺒﺮان اﻳﻦ ﺳﺎدهﺳﺎزيﻫﺎ ﺑﺮرﺳﻲﻫﺎﻳﻲ در [11-8] ﺑﻪ

ﻣﻨﻈﻮر در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﺷﺎرﻫﺎي ﻧﺸﺘﻲ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﻮاﻳﻲ، ﺷﺎرﻫﺎي

ﻧﺸﺘﻲ زﻳﮕﺰاگ، اﺛﺮات اﻧﺘﻬﺎي و اﺷﺒﺎع ﺻﻮرت ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ.

1

. Permanent Magnet Linear Synchronous Motor.

روش دﻳﮕﺮي ﻛﻪ ﺑﺮاي ﺗﺤﻠﻴﻞ اﻳﻦ ﻣﺎﺷﻴﻦﻫﺎ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده

ﻗﺮار ﻣﻲﮔﻴﺮد روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود( FEM

2

) ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. اﻳﻦ روش

ﺑﺴﻴﺎر ﭘﻴﭽﻴﺪه و دﻗﻴﻖ ﺑﻮده و ﺑﻪ دﻟﻴﻞ زﻣﺎنﺑﺮ ﺑﻮدن ﻗﺎﺑﻞ اﺳﺘﻔﺎده

در اﻟﮕﻮرﻳﺘﻢﻫﺎي ﺗﻜﺮاري ﻃﺮاﺣﻲ و ﺑﻬﻴﻨﻪﺳﺎزي ﻧﻤﻲﺑﺎﺷﺪ و ﺗﻨﻬﺎ

ﺑﺮاي ارزﻳﺎﺑﻲ ﻧﻬﺎﻳﻲ ﻃﺮاﺣﻲ و ﻣﺪﻟﺴﺎزي ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﻣﻲ-

ﮔﻴﺮد.

در اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﻳﻚ روش ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻴﺪان

ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ در ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ اراﺋﻪ

ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﻪ ﻛﻤﻚ آن ﻣﻲﺗﻮان ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ، ﻧﻴﺮوي

ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ را ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻧﻤﻮد. اﻳﻦ ﻣﺪﻟﺴﺎزي،

ﻳﻚ ﻓﺮﻣﻮل ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﺑﺮاي ﻫﺮ ﻳﻚ از ﻣﺸﺨﺼﻪﻫﺎي ﻣﺬﻛﻮر اراﺋﻪ

ﻣﻲﻛﻨﺪ ﻛﻪ اﻣﻜﺎن ﺑﺮرﺳﻲ دﻗﻴﻖ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﻫﺮ ﻳﻚ از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي

اﺻﻠﻲ ﻃﺮاﺣﻲ ﻣﻮﺗﻮر را ﺑﺮ روي رﻓﺘﺎر آن ﻓﺮاﻫﻢ ﻣﻲآورد،

ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﻪ دﻟﻴﻞ دﻗﺖ ﺑﺎﻻ و ﺳﺮﻋﺖ ﻣﺤﺎﺳﺒﺎت زﻳﺎد ﺑﺴﻴﺎر

ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺑﺮاي اﺳﺘﻔﺎده در اﻟﮕﻮرﻳﺘﻢﻫﺎي ﭘﻴﭽﻴﺪه ﻃﺮاﺣﻲ و ﺑﻬﻴﻨﻪ-

ﺳﺎزي ﺧﻮاﻫﺪ ﺑﻮد.

ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﻲ دﻗﺖ ﻣﺪﻟﺴﺎزي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ اراﺋﻪ ﺷﺪه،

ﻣﺸﺨﺼﻪﻫﺎي ﻣﻮﺗﻮر ﺧﻄﻲ ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از ﻣﺪل

آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود ﻣﻮرد ارزﻳﺎﺑﻲ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ

اﺳﺖ. ﻛﻪ ﺑﺮرﺳﻲﻫﺎ ﻳﻚ ﺗﻄﺎﺑﻖ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﻴﺎن ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﺳﻪ

روش را ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ ﻛﻪ اﻳﻦ اﻣﺮ ﺻﺤﺖ روش ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ و

ﻛﺎرآﻣﺪي آن را ﺗﺄﻳﻴﺪ ﻣﻲﻛﻨﺪ.

2-ﻣﺪﻟﺴﺎزي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ

1-2-ﺳﺎﺧﺘﺎر ﻣﻮﺗﻮر

در ﺷﻜﻞ (1) ﺗﻮﭘﻮﻟﻮژي ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي

داﺋﻢ ﻳﻚ ﻃﺮﻓﻪ ﺷﻴﺎردار ﻛﻪ در اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﻲ ﻗﺮار

ﮔﺮﻓﺘﻪ، ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ. ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ آرﻣﻴﭽﺮ در ﺑﺨﺶ

اﺳﺘﺎﺗﻮر ﻗﺮار دارد و ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﺤﺮﻳﻚ ﻣﻮﺗﻮر در ﻗﺴﻤﺖ ﻣﺘﺤﺮك

آن ﻧﺼﺐ ﺷﺪه اﺳﺖ. در ﺷﻜﻞ (2) ﻧﻤﻮﻧﻪ آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ اﻳﻦ ﻧﻮع

ﻣﻮﺗﻮر ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه ﻛﻪ اﺑﻌﺎد و ﻣﺸﺨﺼﺎت اﺻﻠﻲ آن در

ﺟﺪول (1) اراﺋﻪ ﮔﺮدﻳﺪه اﺳﺖ.

2

. Finite Element Method. ﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻗﻴﻖ ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﺷﻴﺎردار ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﻲ ﺑﻪ ﻛﻤﻚﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻳﻚ ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود

ﺑﻴﺴﺖو ﭼﻬﺎرﻣﻴﻦ ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲﺑﻴﻦاﻟﻤﻠﻠﻲﺑﺮق

2-2-ﺗﻮزﻳﻊ ﻣﻴﺪان ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﻧﺎﺷﻲ از آﻫﻨﺮﺑﺎ

ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر اراﺋﻪ ﻳﻚ راه ﺣﻞ ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻴﺪان

ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﻧﺎﺷﻲ از آﻫﻨﺮﺑﺎ در ﻳﻚ ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ ﻻزم

اﺳﺖ ﺳﺎده ﺳﺎزيﻫﺎي زﻳﺮ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﻮد[12]:

1) ﻃﻮل ﻣﺎﺷﻴﻦ ﻧﺎﻣﺤﺪود ﻓﺮضﻣﻲﺷﻮد.

2 ) ﻧﻔﻮذﭘﺬﻳﺮي آﻫﻦ ﺑﻲﻧﻬﺎﻳﺖ ﻟﺤﺎظ ﻣﻲﺷﻮد.

3) ﺷﻴﺎرﻫﺎي اوﻟﻴﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﺻﺎف در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪه و

اﺛﺮات ﺷﻴﺎر ﺑﺎ وارد ﻛﺮدن ﺿﺮﻳﺐ ﻛﺎرﺗﺮ ﺑﻪ ﺣﺴﺎب آورده ﻣﻲ-

ﺷﻮد.

ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻓﺮﺿﻴﺎت ﻓﻮق ﺗﺤﻠﻴﻞ ﻣﻴﺪان ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ در

ﻣﻮﺗﻮر ﺧﻄﻲ ﻣﺤﺪود ﺑﻪ دو ﻧﺎﺣﻴﻪ ﻫﻮا و آﻫﻨﺮﺑﺎ ﻣﻲﺷﻮد. در

ﺷﻜﻞ (3) ﻧﺤﻮه ﺗﻮزﻳﻊ ﺟﺮﻳﺎن ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ ﻛﻨﻨﺪﮔﻲ ﻧﺎﺷﻲ از

آﻫﻨﺮﺑﺎ در ﻣﺪل ﺳﺎده ﺷﺪه ﻣﻮﺗﻮر ﺑﻪ ﻧﻤﺎﻳﺶ در آﻣﺪه اﺳﺖ.

ﺷﻜﻞ 1: ﺗﻮﭘﻮﻟﻮژي ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ ﻳﻚ ﻃﺮﻓﻪ ﺷﻴﺎردار.

ﺷﻜﻞ 2: ﺗﻮﭘﻮﻟﻮژي ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ.

ﺷﻜﻞ 3: ﻣﺪل ﺳﺎده ﺷﺪه ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ ﻳﻚ ﻃﺮﻓﻪ ﺷﻴﺎردار.

ﺟﺪول 1: ﻣﺸﺨﺼﺎت ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ.

ﭘﺎراﻣﺘﺮ(واﺣﺪ) ﻣﻘﺪار ﭘﺎراﻣﺘﺮ(واﺣﺪ) ﻣﻘﺪار

ﮔﺎم ﻗﻄﺐ(315 (mm ارﺗﻔﺎع آﻫﻨﺮﺑﺎ(15 (mm

220 (mm)ﻋﺮضآﻫﻨﺮﺑﺎ 20 (mm)ﻋﺮضﻣﻮﺗﻮر

Br

52/5 (mm)ﺷﻴﺎر ارﺗﻔﺎع 1/13 (T)آﻫﻨﺮﺑﺎ

ﻧﻔﻮذ ﭘﺬﻳﺮي ﻧﺴﺒﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎ 1 ﻋﺮضﺷﻴﺎر(17/5 (mm

ﺑﺮاي ﻣﺎﺷﻴﻦﻫﺎي ﺳﻨﻜﺮون ﺷﻴﺎردار، اﺛﺮ ﺷﻴﺎر ﻣﻲﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ

وﺳﻴﻠﻪ ﻳﻚ ﺿﺮﻳﺐ ﻛﺎرﺗﺮ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﻮد. از اﻳﻨﺮو

ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﻮاﻳﻲ ﻣﻮﺛﺮ ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ راﺑﻄﻪ زﻳﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻲ-

ﺷﻮد[13]:

(1)

ﻛﻪ و ﻃﻮل ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﻮاﻳﻲ ﻣﻜﺎﻧﻴﻜﻲ ﻣﻲ-

ﺑﺎﺷﺪ. ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻴﺪان ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ در ﻣﻮﺗﻮر آﻫﻨﺮﺑﺎﻳﻲ ﺑﺎ اﺳﺘﺎﺗﻮر

ﺷﻴﺎردار ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﻮاﻳﻲ ﻣﻮﺛﺮ ﺻﻮرت ﻣﻲﮔﻴﺮد.

ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ ﻣﻌﺎدﻻت ﻣﺎﻛﺴﻮل ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺗﻮزﻳﻊ ﻣﻴﺪان

ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﺑﺮﺣﺴﺐ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﺑﺮداري ﺑﺎ در ﻧﻈﺮ

ﮔﺮﻓﺘﻦ ﭘﻴﻤﺎﻧﻪ ﻛﻠﻤﺐ، ، ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻣﻌﺎدﻻت ﻻﭘﻼس

و ﭘﻮاﺳﻮن ﺗﻌﺮﻳﻒ ﻣﻲﺷﻮد[14]:

(2)

ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺟﺮﻳﺎن ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲﻛﻨﻨﺪﮔﻲ ﻧﺎﺷﻲ از آﻫﻨﺮﺑﺎ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ و

ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:

(3)

ﻛﻪ و ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ و ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺮزي ﻣﻮرد

ﻧﻴﺎز ﺑﺮاي ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻻت دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ اراﺋﻪ ﺷﺪه در راﺑﻄﻪ (2) ﺑﻪ

ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﻴﺎن ﻣﻲﺷﻮد:

(4)

ﺑﺎ ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻻت (2)، و در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻦ راﺑﻄﻪ

ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر در دو ﻧﺎﺣﻴﻪ 1 و 2 ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ

ﻣﻲﺷﻮد:

(5)ﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻗﻴﻖ ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﺷﻴﺎردار ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﻲ ﺑﻪ ﻛﻤﻚﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻳﻚ ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود

ﺑﻴﺴﺖو ﭼﻬﺎرﻣﻴﻦ ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲﺑﻴﻦاﻟﻤﻠﻠﻲﺑﺮق

(6)

(7)

(8)

(9)

ﺛﺎﺑﺖﻫﺎي ، ، و ﻛﻪ ﺑﻪ ﻛﻤﻚ ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺮزي

ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻲﺷﻮﻧﺪ ﺑﺮاﺑﺮ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﺑﺎ:

(10)

(11)

(12)

(13)

3-2-ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ

ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ در ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﺳﻨﻜﺮون آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﻧﺎﺷﻲ از

ﺑﺮ ﻫﻢ ﻛﻨﺶ ﻣﻴﺎن ﺟﺮﻳﺎن ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ آرﻣﻴﭽﺮ و ﻣﻴﺪان ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ

ﻧﺎﺷﻲ از آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻗﺎﻧﻮن ﻟﻮرﻧﺘﺰ

دارﻳﻢ[15]:

(14)

ﻧﻴﺮوي ﺣﺎﺻﻞ از ﺗﺤﺮﻳﻚ ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ ﻳﻚ ﻓﺎز ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ

ﺑﺪﺳﺖ ﻣﻲآﻳﺪ:

(15)

ﻛﻪ در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:

(16)

ﺑﺮاي ﻳﻚ ﻣﺎﺷﻴﻦ ﺳﻪ ﻓﺎز ﻛﻪ ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﺟﺮﻳﺎنﻫﺎي ﻣﺘﻐﻴﺮ ﺑﺎ زﻣﺎن

ﺳﻴﻨﻮﺳﻲ ﻣﺘﻌﺎدل ﺗﺤﺮﻳﻚ ﻣﻲﺷﻮد، ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:

( 17)

( 18)

ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ راﺑﻄﻪ (18) ﻣﺘﻮﺳﻂ ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ

ﺑﻴﺎن ﻣﻲﺷﻮد:

(19)

4-2-ﻧﻴﺮوي ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ

ﺷﺎر ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﻧﺎﺷﻲ از آﻫﻨﺮﺑﺎ ﻛﻪ از ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ ﻳﻚ ﻓﺎز

ﻋﺒﻮر ﻣﻲﻛﻨﺪ ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:

(20)

ﻛﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ:

(21)

ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻗﺎﻧﻮن ﻓﺎرادي، ﻧﻴﺮوي ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ اﻟﻘﺎ ﺷﺪه

در ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ ﻳﻚ ﻓﺎز ﻛﻪ ﺑﻪ واﺳﻄﻪ ﺗﻐﻴﻴﺮات ﺷﺎر ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ

ﻋﺒﻮري از آن اﻳﺠﺎد ﻣﻲﮔﺮدد ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﻴﺎن ﻣﻲﺷﻮد:

(22)

5-2-ﺗﻮزﻳﻊ ﻣﻴﺪان ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ آرﻣﻴﭽﺮ

روش ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻴﺪان ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﻧﺎﺷﻲ از ﺗﺤﺮﻳﻚ ﺳﻴﻢ

ﭘﻴﭽﻲ آرﻣﻴﭽﺮ، ﻣﺸﺎﺑﻪ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻴﺪان ﻧﺎﺷﻲ از آﻫﻨﺮﺑﺎ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ.

ﺗﻮزﻳﻊ ﺟﺮﻳﺎن در ﻳﻚ اﺳﺘﺎﺗﻮر ﺷﻴﺎردار ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﻌﻤﻮل ﺑﻪ

ﺻﻮرت ﻳﻚ ورق ﺟﺮﻳﺎن ﻛﻪ ﺑﺮ ﺳﻄﺢ آن ﻗﺮار دارد ﻓﺮض ﻣﻲ-

ﺷﻮد.

در اﻳﻦ ﺑﺨﺶ ﻣﻴﺪان ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﻧﺎﺷﻲ از ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ ﻳﻚ ﻓﺎز

ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻲﺷﻮد و ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻴﺪان ﻧﺎﺷﻲ از ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ ﺳﻪ

ﻓﺎز ﺑﺎﻳﺪ از اﺻﻞ ﺟﻤﻊ آﺛﺎر اﺳﺘﻔﺎده ﺷﻮد. ﺑﺴﻂ ﺳﺮي ﻓﻮرﻳﻪ

ﺑﺮاي ﺗﻮزﻳﻊ ﺟﺮﻳﺎن ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ ﻳﻚ ﻓﺎز ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﻴﺎن

ﻣﻲﺷﻮد: ﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻗﻴﻖ ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﺷﻴﺎردار ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﻲ ﺑﻪ ﻛﻤﻚﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻳﻚ ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود

ﺑﻴﺴﺖو ﭼﻬﺎرﻣﻴﻦ ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲﺑﻴﻦاﻟﻤﻠﻠﻲﺑﺮق

(23)

ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﻳﻨﻜﻪ اﺛﺮ ﺷﻴﺎر ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﺿﺮﻳﺐ ﻛﺎرﺗﺮ در ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺘﻪ

ﺷﺪه اﺳﺖ ﻣﻌﺎدﻟﻪ ﻣﻴﺪان ﺣﺎﻛﻢ ﺑﺮ ﺣﺴﺐ ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ

ﺑﺮداري ﻋﺒﺎرت اﺳﺖ از:

(24)

ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺮزي ﻻزم ﺑﺮاي ﺣﻞ ﻣﻌﺎدﻻت دﻳﻔﺮاﻧﺴﻴﻞ ﻓﻮق ﺑﻪ

ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ:

(25)

ﺑﺎ ﻛﺮل ﮔﺮﻓﺘﻦ از ﭘﺘﺎﻧﺴﻴﻞ ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺷﺪه از ﺣﻞ

ﻣﻌﺎدﻟﻪ (24) ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﻧﺎﺷﻲ از ﺗﺤﺮﻳﻚ

ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ ﻳﻚ ﻓﺎز ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻲﺷﻮد:

(26)

(27)

ﺿﺮاﻳﺐ و ﺑﺮاﺑﺮ اﺳﺖ ﺑﺎ:

(28)

(29)

ﻛﻪ در راﺑﻄﻪ ﻓﻮق ﺑﻪ ﺻﻮرت زﻳﺮ ﺑﻴﺎن ﻣﻲﺷﻮد:

(30)

3-ارزﻳﺎﺑﻲ ﻧﺘﺎﻳﺞ

در اﻳﻦ ﺑﺨﺶ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از ﻓﺮﻣﻮلﻫﺎي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ

ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﺷﺪه ﺑﺮ ﻣﺒﻨﺎي ﻣﻌﺎدﻻت ﻣﺎﻛﺴﻮل ﺑﺎ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از

ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود ﻣﻮرد ﻣﻘﺎﻳﺴﻪ ﻗﺮار

ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ.

در اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود ﺑﺎ ﺑﻪ ﻛﺎرﮔﻴﺮي ﺷﺮاﻳﻂ

ﻣﺮزي ﭘﺮﻳﻮدﻳﻚ (Periodic) در ﻣﺮزﻫﺎي ﻋﻤﻮدي و اﻋﻤﺎل

ﺷﺮاﻳﻂ ﻣﺮزي دﻳﺮﻳﺸﻠﻪ (Dirichlet) در ﺳﺎﻳﺮ ﺳﻄﻮح ﻣﺮزي

ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻣﻲﺷﻮد. ﻋﻼوه ﺑﺮ اﻳﻦ، ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﭘﻴﺎده ﺳﺎزي ﻓﺮآﻳﻨﺪ

ﺣﺮﻛﺖ ﺑﻪ ﻛﻤﻚ روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ ﻧﻴﺮوي ﺿﺪ

ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ و ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ ﻻزم اﺳﺖ ﻛﻪ ﻳﻚ ﺷﺮاﻳﻂ

ﻣﺮزي ﺿﻌﻴﻒ ﺑﺮ روي ﻣﺮزﻫﺎي ﻟﻐﺰﻧﺪه ﻣﺎ ﺑﻴﻦ ﺑﺨﺶ ﻣﺘﺤﺮك

ﻣﻮﺗﻮر و اﺳﺘﺎﺗﻮر ﺗﺤﻤﻴﻞ ﺷﻮد[16].

در روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود اﺛﺮ اﺷﺒﺎع در ﻫﺴﺘﻪﻫﺎي آﻫﻨﻲ ﺑﺎ

اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﻨﺤﻨﻲﻫﺎي B-H ﻣﺘﻨﺎﻇﺮ ﺑﺎ ﻫﺮ ﻳﻚ از ﻣﻮاد

ﻓﺮوﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺲ ﻟﺤﺎظ ﻣﻲﺷﻮد. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود ﺗﻤﺎم

ﭘﺪﻳﺪهﻫﺎي ﻣﻬﻢ و ﻛﻠﻴﺪي از ﺟﻤﻠﻪ اﺛﺮ ﺷﻴﺎر و ﺣﻞ ﻏﻴﺮﺧﻄﻲ را

ﻛﻪ در ﻳﻚ ﻣﻮﺗﻮر واﻗﻌﻲ وﺟﻮد دارد در ﻧﻈﺮ ﻣﻲﮔﻴﺮد.

ﺷﻜﻞ (4) ﭼﮕﻮﻧﮕﻲ ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر ﻧﺎﺷﻲ از آﻫﻨﺮﺑﺎ و

ﺷﻜﻞ (5) ﻳﻚ اراﺋﻪ ﮔﺮاﻓﻴﻜﻲ از ﺧﻄﻮط ﺷﺎر در وﺿﻌﻴﺖ ﻣﺪار

ﺑﺎز ﻣﻮﺗﻮر را ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ.

ﺷﻜﻞ 4: ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر در ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ.

ﺷﻜﻞ 5: ﺗﻮزﻳﻊ ﺧﻄﻮط ﺷﺎر در ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ.

ﻣﻘﺎﻳﺴﻪاي ﻣﻴﺎن ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود و

روش ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﺑﺮاي ﻣﻮﻟﻔﻪﻫﺎي x و y ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر ﻣﺪار

ﺑﺎز ﻣﻮﺗﻮر در وﺳﻂ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﻮاﻳﻲ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻳﻚ ﺗﺎﺑﻊ از ﻣﻮﻗﻌﻴﺖ

x در ﺷﻜﻞﻫﺎي (6) و (7) اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. اﺧﺘﻼف اﺻﻠﻲ در

ﻣﻨﺤﻨﻲﻫﺎي ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از دو روش، ﻧﺎﻫﻤﮕﻮﻧﻲ در ﺗﻮزﻳﻊ

ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر در ﻧﺰدﻳﻜﻲ ﺷﻴﺎرﻫﺎ اﺳﺖ ﻛﻪ اﻳﻦ ﻣﺴﺌﻠﻪ ﺑﻪ ﻋﻠﺖ

ﻧﺎدﻳﺪه ﮔﺮﻓﺘﻦ اﺛﺮ ﺷﻴﺎر در ﻣﺪﻟﺴﺎزي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. اﻣﺎ ﻧﺘﺎﻳﺞ

ﻛﻠﻲ ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ ﻛﻪ ﺗﻮاﻓﻖ ﺧﻮﺑﻲ ﻣﻴﺎن ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از دو

روش وﺟﻮد دارد. ﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻗﻴﻖ ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﺷﻴﺎردار ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﻲ ﺑﻪ ﻛﻤﻚﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻳﻚ ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود

ﺑﻴﺴﺖو ﭼﻬﺎرﻣﻴﻦ ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲﺑﻴﻦاﻟﻤﻠﻠﻲﺑﺮق

ﺷﻜﻞ 6: ﻣﻮﻟﻔﻪ y ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر آﻫﻨﺮﺑﺎ در وﺳﻂ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﻮاﻳﻲ.

ﺷﻜﻞ 7: ﻣﻮﻟﻔﻪ x ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر آﻫﻨﺮﺑﺎ در وﺳﻂ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﻮاﻳﻲ.

ﺷﻜﻞ 8: اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ.

ﻣﺸﺨﺼﻪ ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ در ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﻳﻚ

ﻧﻴﺮوﺳﻨﺞ دﻳﺠﻴﺘﺎﻟﻲ (Load Cell) ﺑﺎ ﻣﺪل Lutron FG-5100 ﻛﻪ

ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﻳﻚ ﭘﻮرت ﺳﺮﻳﺎل ﺑﻪ ﻛﺎﻣﭙﻴﻮﺗﺮ وﺻﻞ ﺷﺪه و ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ

ارﺳﺎل دادهﻫﺎ را ﺑﻪ ﻛﺎﻣﭙﻴﻮﺗﺮ دارد اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺘﻪ اﺳﺖ. ﻧﺤﻮه

اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﻣﺸﺨﺼﻪ ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ در ﺷﻜﻞ (8) ﻧﺸﺎن داده

ﺷﺪه، ﻛﻪ دﻳﺪه ﻣﻲﺷﻮد ﺑﺨﺶ ﻣﺘﺤﺮك ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﻧﻴﺮوﺳﻨﺞ ﺑﻪ ﻳﻚ

ﻣﻜﺎن ﺛﺎﺑﺖ ﺑﺴﺘﻪ ﺷﺪه و ﺗﺤﺮﻳﻚ ﺳﻴﻢﭘﻴﭽﻲ ﺳﻪ ﻓﺎز ﺑﺮﻗﺮار ﻣﻲ-

ﺷﻮد. آﻧﮕﺎه اﻃﻼﻋﺎت ﻣﺮﺑﻮط ﺑﻪ ﻣﺸﺨﺼﻪ ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ ﺛﺒﺖ

ﻣﻲﮔﺮدد.

در ﺷﻜﻞ (9) ﻧﻴﺮوﺳﻨﺞ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده در اﻳﻦ آزﻣﺎﻳﺶ ﻧﺸﺎن داده

ﺷﺪه اﺳﺖ.

ﺷﻜﻞ 9: وﺳﺎﻳﻞ اﻧﺪازهﮔﻴﺮي.

آزﻣﺎﻳﺶ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﺑﺮاي ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ در ﺟﺮﻳﺎن ﻧﺎﻣﻲ

ﻣﻮﺗﻮر ﻳﻌﻨﻲ 36 آﻣﭙﺮ اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺘﻪ، ﻛﻪ در ﺷﻜﻞ (10) ﻣﻘﺎﻳﺴﻪاي

ﻣﻴﺎن ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از ﺳﻪ روش ﻣﺨﺘﻠﻒ اراﺋﻪ ﮔﺮدﻳﺪه

اﺳﺖ. ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻣﻲﺷﻮد اﺧﺘﻼﻓﻲ ﻣﻴﺎن ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از

روش ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ و اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود ﺑﺎ اﻧﺪازهﮔﻴﺮي آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ

وﺟﻮد دارد ﻛﻪ ﻋﺎﻣﻞ اﺻﻠﻲ اﻳﻦ اﺧﺘﻼف ﺑﻪ واﺳﻄﻪ اﺻﻄﻜﺎك

ﻧﺎﺷﻲ از ﻧﻴﺮوي ﻋﻤﻮدي (ﻧﻴﺮوي ﺟﺎذﺑﻪ ﻣﻴﺎن آﻫﻨﺮﺑﺎ و دﻧﺪاﻧﻪﻫﺎي

اﺳﺘﺎﺗﻮر) و ﺷﺎرﻫﺎي ﻧﺸﺘﻲ در ﻟﺒﻪﻫﺎي ﻋﺮﺿﻲ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ.

ﺷﻜﻞ 10: ﻣﺸﺨﺼﻪ ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ.

ﺳﻨﺴﻮر وﻟﺘﺎژ

ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺮدار

ﺳﻨﺴﻮر ﺟﺮﻳﺎن

ﻧﻴﺮو ﺳﻨﺞﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻗﻴﻖ ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﺷﻴﺎردار ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﻲ ﺑﻪ ﻛﻤﻚﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻳﻚ ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود

ﺑﻴﺴﺖو ﭼﻬﺎرﻣﻴﻦ ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲﺑﻴﻦاﻟﻤﻠﻠﻲﺑﺮق

ﺷﻜﻞ (11) ﺗﺠﻬﻴﺰات ﻣﻮرد ﻧﻴﺎز ﺑﺮاي اﻧﺪازهﮔﻴﺮي ﻧﻴﺮوي

ﺿﺪ ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ را ﻧﺸﺎن ﻣﻲدﻫﺪ. ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻣﻲﺷﻮد ﻛﻪ

ﺑﺨﺶ ﻣﺘﺤﺮك ﻣﻮﺗﻮر ﺧﻄﻲ ﺑﻪ ﻳﻚ ﻣﻮﺗﻮر DC دوار ﺑﺎ ﻣﺪل

Westinghouse ﻣﺘﺼﻞ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﺧﻄﻲ

63 ﺣﺮﻛﺖ ﻣﻲﻛﻨﺪ.

ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺷﻜﻞ (9)، ﻧﻴﺮوي ﺿﺪ ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ در

ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ آرﻣﻴﭽﺮ ﻣﻮﺗﻮر ﺧﻄﻲ ﺑﻪ وﺳﻴﻠﻪ ﻳﻚ ﺳﻨﺴﻮر وﻟﺘﺎژ ﺑﺎ

ﻣﺪل LEM LV25-p ﻛﻪ ﻣﺘﺼﻞ ﺑﻪ ﻳﻚ ﻛﺎرت ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺮداري

Advantech ﺑﺎ ﻣﺪل USB4711 ﻛﻪ ﻗﺎدر ﺑﻪ ﻧﻤﻮﻧﻪ ﺑﺮداري ﺑﺎ

ﻧﺮخ 100 ﺑﺮاي 8 ﻛﺎﻧﺎل آﻧﺎﻟﻮگ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ اﻧﺪازهﮔﻴﺮي

ﺷﺪه اﺳﺖ.

ﺷﻜﻞ 11: اﻧﺪازه ﮔﻴﺮي ﻧﻴﺮوي ﺿﺪ ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ.

در ﺷﻜﻞ (12) ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از ﺳﻪ روش ﻣﺨﺘﻠﻒ

ﺑﺮاي ﻧﻴﺮوي ﺿﺪ ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﻣﻮﺗﻮر ﺧﻄﻲ ﻣﺘﻨﺎﺳﺐ ﺑﺎ

ﺳﺮﻋﺖ ﻧﺎﻣﻲ 10رﺳﻢ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﻼﺣﻈﻪ ﻣﻲﺷﻮد

ﺗﻄﺎﺑﻖ ﻣﻨﺎﺳﺒﻲ ﻣﻴﺎن ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از اﻳﻦ روشﻫﺎ وﺟﻮد دارد.

ﺷﻜﻞ 12: ﻧﻴﺮوي ﺿﺪ ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ اﻟﻘﺎء ﺷﺪه در ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ آرﻣﻴﭽﺮ.

ﺷﻜﻞﻫﺎي (13) و (14) ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از ﭘﻴﺶ ﺑﻴﻨﻲ

ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود را ﺑﺮاي ﻣﻮﻟﻔﻪﻫﺎي x و y ﺗﻮزﻳﻊ

ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر ﻧﺎﺷﻲ از ﺗﺤﺮﻳﻚ ﻳﻚ ﻓﺎز ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ آرﻣﻴﭽﺮ ﺑﻪ

وﺳﻴﻠﻪ ﺟﺮﻳﺎن ﻧﺎﻣﻲ ﻧﺸﺎن داده ﺷﺪه اﺳﺖ.

ﺷﻜﻞ 13: ﻣﻮﻟﻔﻪ y ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر آرﻣﻴﭽﺮ در وﺳﻂ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﻮاﻳﻲ.

ﺷﻜﻞ 14: ﻣﻮﻟﻔﻪ x ﺗﻮزﻳﻊ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر آرﻣﻴﭽﺮ در وﺳﻂ ﻓﺎﺻﻠﻪ ﻫﻮاﻳﻲ

ﻣﺪﻟﺴﺎزي دﻗﻴﻖ ﻣﻮﺗﻮر ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ ﺷﻴﺎردار ﻫﻤﺮاه ﺑﺎ اﻋﺘﺒﺎرﺳﻨﺠﻲ ﺑﻪ ﻛﻤﻚﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﻳﻚ ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ و روش اﺟﺰاء ﻣﺤﺪود

ﺑﻴﺴﺖو ﭼﻬﺎرﻣﻴﻦ ﻛﻨﻔﺮاﻧﺲﺑﻴﻦاﻟﻤﻠﻠﻲﺑﺮق

اﺧﺘﻼف اﻧﺪك ﻣﻴﺎن ﻣﻨﺤﻨﻲﻫﺎي ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از

دو روش، ﺑﻪ واﺳﻄﻪ ﻧﺎدﻳﺪه ﮔﺮﻓﺘﻦ اﺛﺮ ﺷﻴﺎر در روش ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ

ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ، اﻣﺎ دﻟﻴﻞ ﻛﻤﺘﺮ ﺑﻮدن داﻣﻨﻪ ﭼﮕﺎﻟﻲ ﺷﺎر در اﺑﺘﺪا و

اﻧﺘﻬﺎي ﺑﺨﺶ ﻣﺘﺤﺮك ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻣﻴﺎﻧﻪ آن در روش اﺟﺰاء

ﻣﺤﺪود ﺑﻪ ﺧﺎﻃﺮ اﺛﺮات اﻧﺘﻬﺎﻳﻲ و ﭘﺮاﻛﻨﺪﮔﻲ ﺷﺎر ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ، ﻛﻪ

ﺑﺎز ﻫﻢ ﻫﻤﺴﻮﻳﻲ ﺧﻮﺑﻲ ﺑﻴﻦ ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از دو روش

دﻳﺪه ﻣﻲﺷﻮد.

4-ﻧﺘﺎﻳﺞ

وﺟﻮد ﻛﺎرﺑﺮدﻫﺎي ﮔﺴﺘﺮده ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎي ﺳﻨﻜﺮون ﺧﻄﻲ

آﻫﻨﺮﺑﺎي داﺋﻢ در ﺻﻨﻌﺖ ﺳﺒﺐ ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﻣﺪﻟﺴﺎزي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ

و ﻧﻴﺰ ﻃﺮاﺣﻲ ﺑﻬﻴﻨﻪ در اﻳﻦ ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎ اﻣﺮي ﺿﺮوري ﺑﻪ ﺷﻤﺎر

آﻳﺪ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﻳﻦ در اﻳﻦ ﻣﻘﺎﻟﻪ ﻳﻚ ﻣﺪﻟﺴﺎزي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﺑﺮاي ﭘﻴﺶ

ﺑﻴﻨﻲ رﻓﺘﺎر و ﻋﻤﻠﻜﺮد اﻳﻦ ﮔﻮﻧﻪ ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎ اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.

ﻓﺮﻣﻮلﻫﺎي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه از اﻳﻦ روش ﻛﻪ ﺑﺮاي ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ

ﻣﻴﺪانﻫﺎي ﻣﻐﻨﺎﻃﻴﺴﻲ ﻧﺎﺷﻲ از آﻫﻨﺮﺑﺎ و ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ آرﻣﻴﭽﺮ،

ﻧﻴﺮوي ﻣﺤﺮﻛﻪ اﻟﻜﺘﺮﻳﻜﻲ ﺳﻴﻢ ﭘﻴﭽﻲ و ﻧﻴﺮوي راﻧﺶ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ

اﻣﻜﺎن ﺑﺮرﺳﻲ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﻫﺮ ﻳﻚ از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي اﺻﻠﻲ ﻃﺮاﺣﻲ ﻣﺎﺷﻴﻦ

را در ﻋﻤﻠﻜﺮد آن ﻓﺮاﻫﻢ ﻣﻲآورد. ﻫﻤﭽﻨﻴﻦ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺑﺮرﺳﻲ

ﺻﺤﺖ ﻣﺪﻟﺴﺎزي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ در اﻳﻦ ﺗﺤﻘﻴﻖ از روش اﺟﺰاء

ﻣﺤﺪود و ﻣﺪل آزﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻫﻲ اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه اﺳﺖ ﻛﻪ ﺗﻄﺎﺑﻖ

ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﻴﺎن ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺣﺎﺻﻞ از ﺳﻪ روش، دﻗﺖ و درﺳﺘﻲ روش

اراﺋﻪ ﺷﺪه را ﺗﺄﻳﻴﺪ ﻣﻲﻛﻨﺪ. از اﻳﻨﺮو ﻓﺮﻣﻮلﻫﺎي ﺗﺤﻠﻴﻠﻲ اراﺋﻪ

ﺷﺪه ﺑﻪ دﻟﻴﻞ دﻗﺖ و ﻓﺮم ﺑﺴﺘﻪاي ﻛﻪ دارﻧﺪ ﻗﺎﺑﻞ اﺳﺘﻔﺎده ﺑﺮاي

اﻟﮕﻮرﻳﺘﻢﻫﺎي ﺗﻜﺮاري ﻃﺮاﺣﻲ و ﺑﻬﻴﻨﻪﺳﺎزي اﻳﻦ ﻣﻮﺗﻮرﻫﺎ

ﺧﻮاﻫﻨﺪ ﺑﻮد.

ﻣﺮاﺟﻊ

[1]- A. boldea and S. Nasar, Linear Electromagnetic

Devices. New York: Taylor & Francis, 2001.

[2]- A. boldea and S. Nasar, Linear Electric Actuators

and Generators. Cambridge, U.K.: Cambridge Univ.

Press, 1997.

[3]- M. Wtada, K. Yanashima, Y. Oishi and D.

Ebihara, “Improvement on characteristics of linear

oscillatory actuator for artificial hearts”, IEEE Trans,

Magn., vol. 29, no. 4, pp. 3361-3363, Nov .1993.

[4]- D. Colli et al, “A tubular generator drive for wave

energy conversion”, IEEE Trans, Ind. elec., vol. 53, no.

4, pp. 1453-1458, Aug .2006.

[5]- A. Cassat and M. Juffer, “MAGLEV project

technology aspects and choices”, IEEE Trans, Appl

Superconductivity., vol. 12, no. 1, pp. 915-925, Mar

.2002.

[6]- J. G. Gieras and Z. J. Piech, Linear Synchronous

Motors. Boca Raton, FL: CRC, 2000.

[7]- S. Vaez-Zade and A. H. Isfahani, “Enhanced

modeling of linear permanent magnet synchronous

motors”, IEEE Trans, Magn., vol. 43, no. 1, pp. 33-39,

Jan .2007.

[8]- C. C. Hwang and Y. H. Cho, “Effect of leakage

flux on magnetic fields of interior permanent magnet

synchronous motors”, IEEE Trans, Magn., vol. 37, no.

4, pp. 3021-3025, Jul .2001.

[9]- W. B. Tsai and T. Y. Chang, “Analysis of flux

leakage in a brushless permanent magnet motor with

embedded magnets”, IEEE Trans, Magn., vol. 35, no.

1, pp. 543-547, Jan .2001.

[10]- D. Qu and T. A. Lipo, “Analysis and modeling of

air gap and zigzag leakage fluxes in a surface mounted

permanent magnet machine”, IEEE Trans, Ind. Appl.,

vol. 40, no. 1, pp. 121-127, Jan/Feb .2004.

[11]- C. Mi, M. Filippa, W. Liu and R, Ma, “Analytical

method for predicting the air gap flux density of

interior type permanent magnet machines”, IEEE

Trans, Magn., vol. 40, no. 1, pp. 50-58, Jan8 .2004.

[12]- J. Wang and D. Howe, “Design optimization of

radially magnetized, iron-cored, tubular permanentmagnet machines and drive systems,” IEEE Trans.

Magn., vol. 40, no. 5, pp. 3262-3277, Sep. 2004.

[13]- Z. Q. Zhu and D. Howe, “Instantaneous magnetic

field distribution in brushless permanent magnet dc

motors-part III: effect of stator slotting,” IEEE Trans.

Magn., vol. 29, no. 5, pp. 143-151, Jan. 1993.

[14]- G. H. Kang, J. P. Hong, and G. T. Kim, “A novel

design of an air-core type permanent magnet linear

brushless motor by space harmonics field analysis,”

IEEE Trans. Magn., vol. 37, no. 5, pp. 3732-3736, Sep.

2001.

[15]- J. Wang, G. W. Jewell and D. Howe, “A general

framework for the analysis and design of tubular linear

permanent magnet machines,” IEEE Trans. Magn., vol.

35, no. 3, pp. 1986-2000, May. 1999.

[16]- D. Rodger, H. C. Lai and P. J. Leonard, “Coupled

element for problems involving movement,” IEEE

Trans. Magn., vol. 26, no. 2, pp. 548-550, Mar. 1990.