چکیده :

این پروژه به معرفی موتور­های پله­ای و تحلیل اساس کار موتور پله­ای و همچنین نحوه کنترل سرعت موتور پله­ای  پرداخته است. موتورهای پله­ای نوعی از موتورهای  الکتریکی هستند که با دریافت هر پالس الکتریکی یک حرکت مکانیکی که اغلب بصورت دورانی است انجام می دهند. از جمله روش هایی که برای کنترل دور موتور پله ای می توان از آن استفاده کرد استفاده از میکروکنترلرها می باشد. ما در اینجا بدلیل کاربرد فراوان میکروکنترلرهای نوع AVR  و هم چنین گسترش و وجود این خانواده از میکروکنترلرها، از این نوع میکروکنترلر جهت کنترل دور موتور پله­ای استفاده کرده ایم.

 میکروکنترلر فوق با استفاده از برنامه ای که از کاربر دریافت کرده است پالس­هایی را جهت تحریک فازهای موتور پله­ای تولید و ارسال می کند.

کلید واژه ها: موتور پله­ای- درایو – موتورهای هیبریدی- میکروکنترلر

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول : نگاه کلی به ماشین های الکتریکی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
مقدمه . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1-1  ماشین های جریان مستقیم (DC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1-2  ماشینهای جریان متناوب (AC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1-3 ماشینهای مخصوص . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
 

فصل دوم : موتور پله ای STEPPR  MOTOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

132-1 موتور پله ای ، تاریخچه و مشخصه های اساسی آن. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2-2 مشخصه های اساسی موتورهای پله ای. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2-3 مزایا و معایب موتورهای پله ای  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

2-4 ویژگی های موتور پله ای از نظر نقطه کابرد. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

2-5 انواع موتورهای پله ای. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

2-6  روشهای تحریک. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2-7  موتورهای پله ای تکفاز. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

12-8  انواع سیم پیچی موتورهای پله ای. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

22-9  انواع تحریک . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2-10  ویژگی مشخصه های موتور پله ای . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

42-11  مکانیزم تولید گشتاور و محاسبه آن . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

62-12  انواع درایور . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

72-13  سیستم درایو . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

82-14  حذف کننده ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

92-15  ملاحظات طراحی design consideration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402-16

ساختار دندانه موتورهای پله ای. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

فصل سوم : کاربردهای جدید موتورهای پله ای . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .44

مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

53-1 کاربرد در لوازم جانبی کامپیوتر. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . .4

53-2 کاربرد در کنترل عددی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . .4

63-3 کاربرد در ماشینهای اداری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

73-4 کاربرد در اسکنرهای لیزری (Optical Scanner). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483-5

کاربرد موتورهای پله ای در تلسکوپ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

93-6 کاربرد موتورهای پله ای در فضاپیما و ماهواره ها . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

03-8 کاربردهای دیگر موتورهای پله ای. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

23-8 پارامترهای دیگر میکروکنترلرها. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

فصل چهارم : میکرو کنترلر AVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

مقدمه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

54-1 میکروکنترلرها و پردازنده های درونی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

54-2 میکروکنترلرهای    AVR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574-3

ساختار پردازنده AVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594-4

حافظه داده  SRAM – EEPROM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604-5 پورت

I/O . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614-6

سیستم پاس ساعت AVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614-7

وقفه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

34-8 دیگر پارامترهای مهم میکروکنترلرها. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

54-9  برنامه نویسی C با نرم افزار   Codevision. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 

فصل پنجم : آشنایی با نرم افزار AVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

785-1آشنایی با Codevision AVR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .795-2

تنظیم کامپایلر. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   . . . . . . . . . . . .8

55-3 تنظیمات نرم افزار. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88

فصل ششم : کنترل دور موتور پله­ای . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

4 6-1میکروکنترلر      ATmega 16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 6-2

برنامه  CodeVision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

جمع بندی و نتیجه گیری . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .87

منابع و مأخذ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

فهرست اشکال
عنوان صفحه
شکل 2-1 اساس کار موتور پله ای رلوکتانس متغیر . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
شکل 2-2 مقطع عرضی مدل موتور پله ای VRسه فاز و ترتیب سیم پیچی. . . . . . . . . . . . . . . .. 19
شکل 2-3 موقعیت تعادل با فاز یک تحریک شده. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
شکل 2-4 خطوط دارای انحنای مغناطیسی گشتاور ایجاد می کند. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
شکل 2-5 چگونه یک حرکت پله ای به هنگام سوئیچینگ تحریک از Ph1 به Ph2 انجام می گیرد . . . . 21
شکل 2-6 حرکت پله ای هنگامیکه ترتیب سوئیچینگ در یک موتور VR سه فاز انجام می شود. . 21
شکل 2-7 دید مقطع عرضی یک موتور VR سه فاز دارای دو دندانه در هر قطب. . . . . . . . . . . . . 22
شکل 2-8 ساختار یک موتور VR چند پشته ای. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
شکل 2-9  موتور PM ابتدایی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
شکل 2-10 پله ها در یک موتور PM. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
شکل 2-11 ساختار روتور یک موتور هیبرید. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
شکل 2-12 موتور خطی VR طراحی شده برای انتقال حامل در یک چاپگر سریال . . . . . . . . . . . 28
شکل 2-13 اساس موتور خطی Sawyer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
شکل 2-14 سیم پیچی دو رشته ای. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
شکل 2-15 سه مدار تحریک اساسی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
شکل 2-16 مشخصه های T/θ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . .. . . 34
شکل 2-17 مثاله هایی از مشخصه های T/I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
شکل 2-18 مشخصه های دینامیک. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
شکل 2-19 ساختار دندانه ای دارای گام دندانه یکسان در روتور و استاتور. . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
شکل 2-20 ساختار دندانه ای دارای گامهای دندانه متفاوت در روتور و استاتور. . . . . . . . . . . . . . 42
شکل 2-21 دو نوع ساختار دندانه ای در موتورهای هیبرید. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
شکل 3-1 ساختار اساسی یک چاپگر سریال نوع ضربه – کاراکتر. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
شکل3-2 اساس یک ماشین فاکس مایل. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. .. . 48
شکل 3-3 ساختار اصلی یک اسکنر لیزری. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .        48
شکل 3-4 کاربرد موتور پله­ای در تلسکوپ  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
شکل 3-5 کاربرد در  نورد های ظریف. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
شکل 3-6 اساس کار یک موتور پله ای در ساخت مدارهای چاپی و سیلیکونی. . . . . . . . . . . . . . . 52
شکل 3-7 کاربرد موتور پله ای در دوربین های عکاسی . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . .. . .. .  . . . . . 53
شکل 4-1  مقایسه سیستم میکروپروسسور و میکروکنترلر. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
شکل4-2 شکل پالس ساعت(کلاک). .. . . . . .. . . . ..  .. .. . .. .  .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
شکل 4-3 فرآیند وقفه. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . 64
شکل 5-1 نرم افزارCodevisionAVR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . .        79
شکل5-2 پنجره ی Create New File. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
شکل5-3 پنجره Confirm. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
شکل5-4  پنجره Create New Project. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
شکل5-5  پنجره Configure Project قسمت Files. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
شکل5-6 پنجره Configure Project قسمت C Compiler. . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . 82
شکل 5-7 پنجره Create New File. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
شکل 5-8 مدار مربوط برای روشن و خاموش کردن LED در PA0. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . 84
شکل 5-9 پنجره Configure Project بعد از اضافه کردن فایل main.c. . . . . . . . . . . . . . .   85
شکل 5-10 پنجره Configure Project قسمت Globally#define. . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
شکل 5-11 پنجره Configure Project قسمت Paths. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
شکل 5-12پنجره Configure Project قسمت After Make قبل از فعال کردن برنامه ریزی تراشه 87
شکل 5-13 پنجره Configure Project قسمت After Make بعد از فعال کردن برنامه ریزی تراشه 88
شکل 5-14 پنجره Debugger Settings. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   89
شکل 5-15 پنجره Programmer Settings. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
شکل 5-16 پنجره Information حاوی نتایج حاصل از کامپایل . .. . . . . .. .. . . . . . . . . . . . . . 90
شکل 5-1 نرم افزارCodevisionAVR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . .        79
شکل 5-17 پنجره Information قسمت Compile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
شکل 5-18پنجره  Information قسمت  Assembler. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
شکل 5-19 پنجره Information قسمت Programmer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
شکل 5-20 پنجره Flash Programming در زمان برنامه ریزی تراشه. . . . . . . . . . . . . . . . . 92
شکل 5-21 پنجره Verify برای اطمینان از صحت کدهای نوشته شده. .. . . . . .. .. . . . . . . . . . 92
شکل 6-1 شمای ظاهری میکرو کنترلر ATmaga16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .   97

فهرست جداول

عنوان صفحه
جدول 2-1 ترتیب تحریک در عملکرد یکفاز در تحریک. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
جدول 2-2 ترتیب تحریک در عملکرد دو فاز در تحریک. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
جدول 2-3 ترتیب تحریک در عملکرد نیم پله. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
جدول 4-1 میکروکنترلرهای خانواده Tiny AVR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
جدول 4-2 میکروکنترلرهای خانواده AT90S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
جدول 4-3  میکروکنترلرهای خانواده MEGA AVR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
جدول4-4   انواع داده ها. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
جدول 4-5 عملگر های حسابی و بیتی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
جدول 4-6 عملگر­های یکانی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
جدول 4-7 عملگر­های مقایسه­ای. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
جدول4-8 عملگر­های منطقی. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
جدول 4-9عملگرهای ا­نتسابی . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72

مقدمه

دنیا سرشار از چندین نوع انرژی است . از زمانهای خیلی قدیم بشر برای بکار انداختن این انرژی ها برای بهبود استانداردها ی زندگی خود سخت کوشیده است . بنابراین انرژی همانند خون برای پیشرفت دائمی و پیوسته تمدن بشر عمل می کند . از نظر مرتبه انرزی الکتریکی در حد عالی است. علت آنست که انرژی الکتریکی بسادگی برای تمام نیازها و علایق بشر به صورت اقتصادی و موثر قابل تطبیق است . ضمنا انرژی الکتریکی بسادگی کنترل شده و در محل مصرف کننده خالی از آلودگی است .افزایش استفاده از انرژی الکتریکی در حوزه های مختلف زندگی روزمره اساسا ناشی از دسترسی به تنوع بسیار ماشینهای الکتریکی به منظور تولید و استفاده از انرژی الکتریکی بوده است . ماشینهای الکتریکی به بیانی مبدلهای انرژی هستند که یک طرف این تبدیل انرژی، انرژی الکتریکی است.  ویژگی مشترک تمام ماشینهای الکتریکی عمل تبدیل انرژی در میدان مغناطیسی است که این نوع تبدیل انرژی بر دو نوع الکترومغناطیسی و الکترومکانیکی است که به ترتیب در ترانسفورماتورها و ماشین های چرخان انجام می گیرد که طبقه بندی و ایجاد ماشینهای الکتریکی مختلف بدلیل چگونگی ایجاد میدان مغناطیسی جهت تبدیل انرژی می باشد. ماشین­های الکتریکی از نظر نوع میدان مغناطیسی می توانند ساکن یا چرخان و از دید دیگر می توانند متغیر یا ثابت باشند . ویژگی میدان مغناطیسی ساکن این است که تغییرات مکانی ندارد و میدان مغناطیسی ثابت تغییرات زمانی ندارد. در مقابل میدان مغناطیسی ساکن، میدان مغناطیسی متغیر وجود دارد که آن را می توان با استفاده از آهنربای دائم چرخان و یا آهنربای الکتریکی ایجاد نمود .

                                            1- ساکن و ثابت : ماشین DC

                                          2- ساکن و متغیر : ترانسفورماتور و ماشین القایی یکفازمقدماتی بر اساس

  طبقه بندی ماشینهای الکتریکی      نوع میدان

                                           3- چرخان و ثابت : ماشین های سه فاز القایی و سنکرون

ماشینهای الکتریکی اصولا به ماشینهای جریان مستقیم (dc) و ماشینهای جریان متناوب (ac) تقسیم می شوند که می توانند بصورت مولد یا موتور به کار روند. ماشینهای الکتریکی را می توان به صورت زیر تقسیم بندی نمود:

1-1  ماشین های جریان مستقیم (DC)

در ماشینهای DC  قطبهای میدان روی یوغ استاتور قرار دارند و سیم پیچی آرمیچر و کموتاتور روی روتور هستند. جاروها روی سطح کموتاتور فشرده می شوند تا توان را از مولد  dc جمع کند و یا در موتور dc توان dc به آرمیچر تزریق کند. ماشینهای الکتریکی جریان مستقیم را از نظر تحریک می توان به دو دسته آهنربای دائمی و آهنربای الکتریکی دسته بندی کرد. آهنربای الکتریکی قابل تنظیم می باشد که می توان قطب مثبت و منفی آنرا عوض کرد ، بنابراین در ماشینهای سنگین و پیچیده از آهنربای الکتریکی استفاده می کنند­. برای ساخت آهنربای دائمی از فولاد سخت استفاده می شود که می تواند خاصیت آهنربایی خود را حفظ کند . ماشینهای جریان مستقیم بر چهار نوع تحریک مستقل ، سری، موازی(شنت) و کمپوند اند. در ماشین dc  سری سیم پیچ تحریک با مدار آرمیچر سری است . در ماشین dc شنت سیم پیچی تحریک میدان به دو سر مدار آرمیچر متصل است در حالی که موتور dc کمپوند دارای دو سیم پیچ تحریک است که یکی سری با سیم پیچ آرمیچر و دیگری موازی با سیم پیچ آرمیچر بسته می شود. ماشینهای dc به قطب کمکی مجهز اند و نیز دارای سیم پیچی جبرانگر بوده که در کفش قطبهای اصلی جاسازی شده است . ماشینهای dc دارای مشخصه کاری متنوعی هستند و موتور dc برای کنترل سرعت و ترمز الکتریکی بسادگی قابل استفاده است . موتور های dc را می توان به سه روش ترمز جریان معکوس، ترمز دینامیکی و ترمز مولدی (بازیافت انرژی ) متوقف نمود.

کنترل سرعت موتورهای dc

کنترل سرعت موتورهای الکتریکی در بسیاری از کاربردهای صنعتی حائز اهمیت است. موتورهای dc را می­توان در زیر یا بالای سرعت مبنا کنترل کرد. همچنین سیستم های کنترل سرعت موتورهای dc ارزانتر از سیستم های کنترل سرعت موتورهای ac است. اولین سیستم کنترل سرعت موتورهای dc به سیستم کنترل وارد لئونارد معروف است که در این روش سرعت موتور dc  را می توان به دو روش کنترل خطی ولتاژ و کنترل سهموی جریان (فوران) کنترل نمود. روش دیگری که امروزه بجای سستم وارد لئونارد استفاده می شود بکارگیری مبدلهای الکترونیکی هستند که از عناصر نیمه هادی تشکیل شده اند که این مبدلها از نوع یکسوکننده های کنترل شده یا برشگر هستند.

1-2  ماشینهای جریان متناوب (AC)

ماشینهای جریان متناوب را می توان به ترانسفورماتورها ، ماشین سنکرون ، ماشین القایی و ماشینهای ac کموتاتوری تقسیم نمود :

1-2-1  ترانسفورماتور

 ترانسفورماتورها مبدلهای الکترومغناطیسی هستند که در میدان مغناطیسی خود انرژی الکتریکی را به انرژی مغناطیسی و بالعکس تبدیل می کند. ترانسفورماتورها معمولاً انرژی الکتریکی را از یک مدار با یک سطح ولتاژ به سطح ولتاژ دیگر انتقال می دهند و تقریبا در تمام وسایل الکتریکی که از منبع ac تغذیه می شوند ، بکار می­روند. بعضی از ترانسفورماتورها نیز با ضریب تبدیل واحد جهت جداسازی (ایزوله کردن) بکار می روند.

در قدرت­های کم از ترانسفورماتور تکفاز و برای قدرت­های بالا از ترانسفورماتور سه فاز استفاده می شود. سیم­پیچی ترانسفورماتورهای فوق دارای اتصال مغناطیسی اند. اتوترانسفورماتورها نوعی از ترانسفورماتورها هستند که علاوه بر اتصال مغناطیس ، اتصال الکتریکی نیز دارند که از مزایای اتوترانسفورماتور می توان افزایش توان ظاهری و کاهش هزینه و مواد بکار رفته را برشمرد .

ترانسفورماتورهای سه فاز می توانند متشکل از سه ترانسفورماتور تکفاز باشند یا اینکه یک ترانسفورماتور سه فاز یکپارچه باشند که بر حسب نوع اتصالهای اولیه و ثانویه بصورت مثلث یا ستاره، به چهار نوع تقسیم می شوند.

1-2-2  ماشین های سه فاز سنکرون

ماشین های سنکرون تحت سرعت ثابتی به نام سرعت سنکرون می چرخند که همان سرعت میدان گردان شکاف هوایی است. در این ماشین­ها قطب­های میدان می توانند روی استاتور یا روتور باشند. در ابعاد بزرگتر قطب­های میدان روی روتور است. مولدهای سنکرون بسیار چشمگیرتر و فراوانتر از موتورهای سنکرون هستند به گونه ای که می توان گفت منظور از ماشینهای سنکرون ، مولد های سنکرون است. سیم پیچی کفه ای روی روتور با جریان dc تحریک می شود. در حالی که سیم پیچی استاتور توان سه فاز تولید می­کند. ماشین سنکرون یک ماشین دو تحریکه است و برای تولید توان سه فاز در تمام نیروگاه ها به کار می رود. ژنراتور های سنکرون سه فاز ستون فقرات شبکه های برق را در جهان تشکیل می دهند و موتورهای سنکرون در مواقعی که سرعت ثابت نیاز داریم به کار می روند و یکی از مزایای آن ها این است که می توانند از شبکه توان راکتیو دریافت  و یا به شبکه توان راکتیو تزریق کنند.

کنترل سرعت موتورهای سنکرون

سرعت موتورهای سنکرون را می توان با تغییر فرکانس منبع تغذیه کنترل نمود و تحت هر فرکانس خاصی به سرعت سنکرون جدیدی دست یافت. باید دانست با این ترتیب می توان حتی با تغییر بار سرعت چرخش را ثابت نگه داشت، مگر آنکه بار آنقدر شدید باشد که موتور از سنکرونیسم خود خارج شود. معمولاً برای کنترل سرعت موتورهای سنکرون از دو روش استفاده می شود :

  • روش اول استفاده از تغییر ولتاژ و فرکانس خروجی اینورتر می باشد.
  • در روش دوم فرکانس به صورت اتوماتیک بوسیله سرعت موتور تنظیم می شود و در این روش موتور را خود کنترل گویند.

1-2-3  ماشین های القایی (آسنکرون)

ماشین های القایی کلاً به موتورها و ژنراتورهای القایی گفته می شود، ولی ژنراتور القایی به دلیل مشخص نشدن فرکانس کاری خروجی برایمان زیاد به کار نمی رود و موتور القایی بیشتر مد نظر است. موتورهای القایی یکی از ماشین های پرمصرف در صنایع بوده و حاوی یک قسمت ساکن به نام استاتور و یک قسمت دوار به نام روتور می باشد. در موتورهای القایی استاتور به شبکه ی AC وصل شده و در روتور جریان AC بعلت عمل القا برقرار می گردد و به همین دلیل به آن ها موتور القایی گفته می  شود. می توان یک موتور القایی سه فاز متصل به منبع سه فاز را وقتی در سرعت فوق سنکرون می چرخد بصورت مولد القایی بهره­برداری کرد اما کاربرد مولد القایی بدلیل محدودیت هایی که دارد عمومیت ندارد.

در موتورهای القایی سه فاز سیم پیچی روتور به دو صورت می باشد که بر این اساس موتور القایی سه فاز را به دو نوع موتور القایی قفس سنجابی و موتور القایی روتور استوانه ای تقسیم می نمایند.

موتور القایی قفس سنجابی

 در این موتور میله های مسی یا آلومنیومی در شیارهای روتور قرار گرفته اند که این میله ها بوسیله دو حلقه انتهایی در دو طرف اتصال کوتاه شده اند موتور القایی قفس سنجابی ساختمان محکم داشته و در جایی بکار می رود که کنترل گشتاور راه اندازی یا سرعت نیاز نباشد.

موتور القایی روتور استوانه ای

استاتور این موتور همانند استاتور موتور القایی قفس سنجابی است ، اما روتور آن دارای سیم پیچی سه فاز است که سه سر آن وصل به حلقه لغزان است که روی محور روتور سوار شده است . جاروهای متکی بر حلقه لغزان ، ورود مقاومتهای خارجی را به مدار روتور امکان پذیر نموده است. موتور القایی روتور استوانه ای در جایی بکار می رود که کنترل سرعت یا گشتاور لازم باشد.

راه اندازی موتورهای القایی جهت مقابله با جریان راه اندازی زیاد این موتورها حائز اهمیت است. یکی از روش های راه اندازی موتورهای القایی سه فاز کم کردن ولتاژ ورودی به موتور است که جهت انجام این کار می توان از اتوترانسفورماتور و یا اتصال سری مقاومت یا راکتور بین سرهای منبع و موتور استفاده کرد. شیوه­ی دیگر راه اندازی موتورهای القایی، راه اندازی ستاره-مثلث است که این روش جهت راه اندازی موتورهایی بکار می رود که برای کار با اتصال مثلث طراحی شده اند. در این حالت در ابتدای کار و در هنگام راه اندازی سیم پیچ­های استاتور را بصورت ستاره قرار می دهند و بعد از راه اندازی دوباره به حالت مثلث باز می گردد.

 

کنترل سرعت موتوهای القایی

اگر موتور القایی سه فازی را به شبکه ای با ولتاژ و فرکانس خاصی وصل کرده و راه اندازی کنیم با تغییر بار سرعت آن تغییر چندانی نخواهد کرد. اما در برخی صنایع لازم است که سرعت موتور در یک محدوده و طیف نسبتا وسیعی تغییر کند. امروزه با پیشرفت علم الکترونیک قدرت و پیدایش کنترل کننده های حالت جامد، کنترل دور موتورهای القایی رو به تکامل است. از شیوه های کنترل سرعت موتورهای القایی می توان روش تغییر قطب، کنترل ولتاژ، کنترل فرکانس و تغییر مقدار مقاومت روتور را نام برد.

1-2-4  ماشین های کموتاتوری AC

چنانکه از نام این ماشینها پیداست این ماشینها از منبع ac تغذیه شده و به کموتاتور مجهزند ، ماشینهای کموتاتوری جریان متناوب بسیار متنوعند. موتورهای شراگ سه فاز و موتورهای تک فاز سری از این دسته بسیار معمولند. موتور سه فاز شراگ برای کنترل وسیع سرعت قابل اطمینان بوده و مانند موتورهای القایی سه فاز که توسط متناوب کننده تغذیه می شوند به سیستم تغذیه، هارمونیک تزریق نمی کنند.

وقتی گشتاور راه اندازی بالا و وزن کم مطلوب باشد از موتورهای سری تکفاز استفاده می شود مانند چرخ خیاطی، جاروی برقی و ابزارهای کوچک دستی. این موتورها در اندازه کوچک علیرغم ایجاد سر و صدا بزرگترین توان خروجی را دارا هستند. به­علاوه کنترل سرعت و گشتاور این موتور بسادگی با استفاده از کنترل کننده های تکفاز الکترونیک قدرت ممکن است.

1-3  ماشینهای مخصوص

بسیاری از ماشینهای الکتریکی ساختمان جدیدی دارند که برای موارد خاص تولید می شود. مولدهای القاگر ولتاژ با فرکانس بالا تولید می کند که برای گرم کردن با جریان فوکو استفاده می شود. سلزین های قدرت و سلزین های راهنما در صنایعی مانند کاغذ سازی ، فولاد، پارچه و غیره استفاده می شود. ماشینهای ac برای کنترل سرعت و موقعیت استفاده می شود.مانند موتورهای کنترل دو فاز و سرعت سنجها، موتورهای خطی در حمل و نقل ریلی و وسائلی با حرکت خطی محدود کاربرد دارند. ماشینهای تعلیق مغناطیسی نیز برای حمل و نقل ریلی پرسرعت در دست تولید است. دینامومتر برای اندازه گیری سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی، موتورهای حرارتی و غیره ، موتورهای مغناطیسی برای سیستم های موقعیتی راکتورهای هسته ای و موتورهای پس ماند برای چرخاندن محرکه های کم قدرت مورد استفاده است.

اخیراً موتورهای بسیار متنوعی نیز تولید شده اند که عبارتند از موتورهای پله ای(جهشی)، موتورهای dc بدون جاروبک ، موتورهای مغناطیسی متغیر، موتورهای dc آهنربای دائمی و غیره. این موتورها در کامپیوتر، ماشینهای کنترل عددی، چاپگرها موتورهای ماشین تایپ و چاپگرها، دوربین ویدئو، کنترل دقیق ربات­ها و غیره کاربرد خاص دارند. ماشینهای مخصوص تنوع متنوعی دارند که بصورتی که در ادامه متن به­اختصار بیان می شود طبقه بندی شده اند.


مقطع : کارشناسی

بلا فاصله بعد از خرید به ایمیلی که در مرحله بعد وارد می کنید ارسال می شود.

قیمت :25 هزار تومان
دارای فایل word  و pdf