مقاله درآمدی بر کاربرد آرمیچر

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

  مقاله درآمدی بر کاربرد آرمیچر دارای ۷۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله درآمدی بر کاربرد آرمیچر  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله درآمدی بر کاربرد آرمیچر،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

---

بخشی از متن مقاله درآمدی بر کاربرد آرمیچر :

درآمدی بر کاربرد آرمیچر

چگونگی پیدایش جریان برق
از زمانهای بسیار قدیم بشر با آهن ربا های طبیعی آشنا بوده ، نیروهای جاذبه و دافعه بین قطعات مختلف این آهن ربا ها و نیز بین آنها و سایر قطعات آهنی را می شناخته است . اما تا حدود ۲۰۰ سال قبل تحلیل صحیح و دقیقی از رفتار اجسام مغناطیسی ارائه نشده بود و به همین دلیل استفاده چندانی از این پدیده انجام نمی شد .

در سال ۱۸۱۹ میلادی یک دانشمند دانمارکی به نام اورستد متوجه شد هنگام عبور جریان برق از یک سیم ، چنانچه در مجاورت آن قطب نمایی قرار دهیم ، عقربه قطب نما ( که از جنس آهن ربای طبیعی است ) منحرف می گردد . این تجربه نشان داد که جریان برق نیز مانن آهن ربای طبیعی در اطراف خود یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند که شدت آن بستگی به شدت جریان دارد.

درآمدی بر ماشینهای DC
امروزه ماشین های الکتریکی نقش اساسی در صنعت ایفا می کنند و بنابراین به عنوان یکی از دروس مهم مهندسی برق در دانشگاه های دنیا مطرح می باشند. متاسفانه بیشتر دانشجویان مهندسی برق به دلیل استفاده از فقط یک مرجع برای این درس و دید تک بعدی به ماشین های الکتریکی که همان دید مداری محض(KVL وKCL) است؛ همواره دارای ضعف اساسی در این درس می باشند.اولین ماشین های الکتریکی دوار که یک دانشجوی مهندسی برق با آنها آشنا می شود ماشین های DC هستند؛.

لذا زیر بنای فهم دانشجویان از اصول اساسی ماشین های الکتریکی گردان در همین نوع ماشین ها شکل می گیرد و چه بسا در صورت عدم فهم مناسب ماشین های DC ،دانشجو با سایر ماشین های دواری که بعداً با آنها مواجه می شود(نظیر موتور های القایی سه فاز،ژنراتور های سنکرون سه فاز،موتور های القایی تک فاز و ماشین های مخصوص)قطعاً دچار اشکال می گردد و نخواهد توانست دید مهندسی خوبی را نسبت به ماشین های الکتریکی ،پیدا کند.

من با توجه به مطالعه تعداد زیادی کتاب راجع به ماشین های الکتریکی و چند ترم تدریس این درس (به صورت TA در خدمت چند تن از اساتید محترم دانشکده برق دانشگاه صنعتی شریف) توانستم ضعف دانشجویان را در این درس ریشه یابی کنم ؛که همان طور در بالا اشاره شد نگاه یک چشمی به ماشین های الکتریکی به عنوان مدار های الکتریکی است.

در حالی که می دانیم موتور ها و ژنراتور های الکتریکی به عنوان مبدل انرژی الکتریکی به مکانیکی و بالعکس هستند و این تبدیل انرژی تنها در سایه پدیده های الکترو مغناطیسی صورت خواهد گرفت.از همین بیان می توان نتیجه گرفت که روشی که ماشین های الکتریکی را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهیم ترکیبی از سه دیدگاه زیر است: ۱)دیدگاه الکترومغناطیسی:محاسبات mmf و نیروهای الکترومغناطیسی و میدان های مغناطیسی.

۲)دیدگاه مکانیکی:محاسبات گشتاور-سرعت و اعمال فرم زاویه ای قانون دوم نیوتن برای تجزیه و تحلیل حالت های گذرای ماشین های DC به صورت معادله دیفرانسیل معمولی رسته دوم ۳)دیدگاه مداری:به دست آوردن مدار معادل الکتریکی ماشین های الکتریکی ومحاسبات ولتاژ و جریان پایانه ای ژنراتورها و جریانی که موتور از شبکه DC یاAC می کشدو مثلاً ضریب قدرت ورودی یک موتور AC که گفتیم این تنها دیدگاه دانشجویان نسبت به ماشین های الکتریکی است. کتابی که پیش رو دارید در ۸ فصل و از سه دیدگاه فوق به سبک استدلالی دقیق ماشین های DC را تجزیه و تحلیل می کند

. با توجه به این موضوع که گرایش اصلی من مخابرات میدان (الکترومغناطیس) می باشد لذا سعی کردم دیدگاه الکترومغناطیسی روشنی از ماشین های DC ارائه دهم این موضوع در سرتاسر این کتاب به چشم می خورد (مثلاً در فصل پنجم اثبات دقیق الکترومغناطیسی این حقیقت که توزیع mmf روتور یک ماشین DC یک شکل موج شبه مثلثی است آورده شده است که در هیچ یک از مراجع معتبر درس ماشین های الکتریکی مطرح نشده است).

مهم ترین نکته برجسته این کتاب زبان ساده به کار گرفته شده و تعدد شکل های واضح در آن است اما در عین حال سعی شده کلیه مطالب درسی مربوطه به طور کامل پوشش داده شوند.همچنین در این کتاب سیم پیچی موجی یک ژنراتور DC و شکل موج ولتاژ تولیدی آن در فصل سوم تجزیه و تحلیل شده که این مساله همیشه به عنوان یک مساله بی جواب در کلاس های درس دانشکده برق بین دانشجویان تیزبین مطرح بود و در هیچ یک از مراجع درس ماشین بدان اشاره ای نشده است

(فقط به ذکر فرمول تعداد مسیر های موازی جریان برابر ۲ است بسنده کرده اند).حال من به کمک نرم افزار Mechanical Desktop روتور ۱۸ شیاری با سیم پیچی موجی را ۵ درجه،۵درجه چرخانده ام و ولتاژ پایانه ای آن را به صورت تابعی از زمان درآوردم. با آرزوی موفقیت برای همه مهندسان برق ایرانی ژنراتورها وموتورهای الکتریکی : مقدمه: ژنراتورها و موتورهای الکتریکی گروه از وسایل استفاده شده جهت تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی یا برعکس .

توسط وسایل الکترومغناطیس هستند . یک ماشینی که انرژی الکتریکی به مکانیکی تبدیل می کند موتورنام دارد وماشینی که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند ژنراتور یا آلترناتور یامتناوب کننده یا دینام نامیده می شود . دو اصل فیزیکی مرتبط با عملکردموتورهاوژنراتور ها اولین اصل فیزیکی اصل القایی الکترومغناطیسی کشف شده توسط مایکل فارادی دانشمند بریتانیایی است. اگر یک هادی در میان یک میدان مغناطیسی حرکت کند یا اگر طول یک حلقه ی القایی ساکنی جهت تغییر استفاده شود. یک جریان ایجاد می شود یا القا می شود در کنتاکنتور بحث این اصل این است که در مورد واکنش الکترومغناطیسی بحث می کند

و این که این واکنش در ابتدا توسط آندر مری آمپر در سال ۱۸۲۰ که دانشمند فرانسوی است کشف شد.اگر یک جریان از میان یک کنتاکتور که در میدان مغناطیسی قرار گرفتند عبور کند . میدان نیروی مکانیکی بر آن وارد می کند

. ساده ترین ماشینی های دیناموالکتریک دیسک دینامیکی است که توسعه یافته توسط افرادی است که آن شامل یک صفحه ی مسی پیچیده شده است. که این پیچش از مرکز تالبه وجود دارد .و بین قطبهای یک آهنربای سمبر اسبی است . وقتی دیسک می چرخد یک جریان بین مرکز دیسک ولبه ی آن توسط عملکرد میدان آهنربا القا می شود که دیسک یا صفحه میتواند ساخته شود.

جهت عمل کردن به عنوان یک موتور توسط بکار بردن یک ولتاژ بین لبه ی دیسک و مرکزش که این به علت چرخش دیسک به دنده بدلیل نیروی تولید شده توسط واکنش مغناطیس است . میدان مغناطیسی آهن ربای دائم به اندازه ی کافی برای کار کردن کافی است . که حتی به عنوان یک موتور یا دینام کوچک بکار می رود ( کار می کند). در نتیجه برای ماشین های بزرگتر آهنربای بزرگتری بکار می رود. هم موتور ها وهم ژنراتورها دارای دو اصل هستند :

قسمتها ومیدان که آهنربای الکترومغناطیسی با سیم پیچ هایش و آرمیچر و ساختاری که از کنتاکتور حمایت می کند و کار قطع میدان مغناطیسی وحمل جریان القا شده ژنراتور یا جریان ناگهانی به موتور را دارد است. آرمیچر معمو هسته ی نرم آهنی اطراف سیم های القایی که دور سیم پیچ ها پیچیده شده اند است.

موتور های AC: دو نوع اساسی موتور ها طراحی شده اند برای عمل کردن بر روی جریان متناوب پولی فاز موتور های سنکرون و موتور های القایی موتور های سنکرون اساسآ یک تناوب گر(آلترناتور) سه فاز است که بصورت معکوس کار می کند. آهنربا های میدان روی رتور پیچیده شده اند توسط جریان مستقیم تحریک شده اند و سیم پیچ آرمیچر به سه قسمت تقسیم می شود و با جریان متناوب سه فاز تغذیه می شوند . تغییر موج های سه فاز جریاندر آرمیچر واکنش متغییر مغناطیس را با قطبهای آهنربا های میدان سبب می شوند.

و چرخش میدان با یک سرعت ثابت که ای سرعت ثابت توسط فرکانس جریان در خط قدرت AC تعیین می شود را سبب می گردند سرعت موتور سنکرون در وسایل خاصی سودمند است. همچنین در کاربدهایی که بار مکانیکی روی موتور خیلی زیاد می شود و نیز موتور های سنکرون نمی توانند استفاده شوند. بخاطر اینکه اگر موتور سرعتش کاسته شود تحت بار آن یک مرحله عقب می ماند .

در واقع یک پله کاسته می شود با فرکانس جریان و منجر به توقف موتور می شود موتور های سنکرون می توانند ساخته شوند برای عملکرد از یک منبع قدرت تک فاز توسط با شاکل شدن عناصر مدار مناسب که یک میدان مغناطیسی چرخش را سبب می شود ساده ترین موتور های الکتریکی نوع قفس سنجابی موتور های القایی استفاده شده باید یک تغذیه سه فاز می باشد استاتور یا ارمیچر ساکن از موتور قفس سنجابی شامل سه سیم پیچ ثابت مشابه با آرمیچر موتور سنکرون می باشد

عصر چرخشی متشکل از یک هسته: در قسمتی که یک سری از کنتاکتور ها سنگین نظم داده ومنظم شده اند وقرار گرفته اند بصورت یک دایره در اطراف شافت (میله) و موازی با آن برداشتنی هستند کنتاکتور های روتور به شکل قفسه ای استوانه ای و مشابه به ان استفاده می شوند بصورت سنجابی (کار می کنند) جریان سه فاز در سیم پیچ های استاتور جاری می شوند و یک میدان مغناطیسی چرخشی تولید می کند. این میدان یک جریان در کنتاکتور های نوع قفسه ای القا می کند . واکنش مغناطیسی بین میدان چرخشی و کنتاکتور های حامل جریان روتور روتور را به حرکت در می اورند. اگر روتور دقیقآ با سرعت یکسانی به مانند میدان مغناطیسی بچرخد هیچ جریانی در آن القا نخواهد شد. و از این رو روتور با سرعت سنکرون نباید به حرکت دراید.

در عمل سرعتهای چرخش روتور و میدان در حدود ۲ تا ۵ درصد با هم تفاوت دارند. این تفا وت سرعت بعنوان لغزش معروف است. متور ها با روتور های قفس سنجابی می توانند استفاده شوند روی جریان متناوب تکفاز بوسیله نظم های مختلفی از القا و ظرفیت و بر اساس این دو مورد که ولتاژ تکفاز را اصلاح می کند و تغییر می دهد و آن را به ولتاژ فاز تبدیل می کند چنین موتور هایی بعنوان موتور های فاز شکاف (Spelat Phase) مشخص و معروفند یا موتور های تعدیل کننده یا کند از سر(متور های خازنی) بر اساس نظم و ترتیب آن ها استفاده می شوند.

موتور های قفس سنجابی تکفاز گشتاور شروع(راه اندازی) زیادی ندارند. و برای به کار انداختن در حالی که گشتاور زیاد است موتور های خنثی القایی استفاده می شود . یک موتور خنثی القایی ممکن است از نوع فاز شکاف باشد. یا از نوع تعدیل کننده اما یک سوئیچ یا اتو ماتیک یا دستی دارد که اجازه می دهد جریان بین جاروبک های کموتاتور وقتی موتور شروع به حرکت می کند. جاری شود و اتصالات کوتاه همه اجزای کموتاتور بعد از اینکه موتور به یک سرعت تقسیم می شوند . موتور های دفع القایی یا خنثی القایی به ای خاطر نامیده شده اند .

که گشتاور راه اندازیشان وابسته است به دفع بین روتور و استاتور و گشتاورشان در زمان راه اندازی وابسته است به القا موتورهای سیم پیچی شده ی سری با کموتاتور ها که بر روی جریان متناوب با جریان مستقیم عمل می کنند. موتور های یونیورسال نامیده می شوند. آن ها معمولآ فقط در اندازه های کوچک ساخته می شوند و معمولآ در مصارف خانگی کاربرد دارند. آلتر ناتور های جریان متناوب(AC)(آلتر ناتور ها) ژنراتوها: همانتور که در بالا گفته شد یک ژنراتور ساده بدون کموتاتور تولید خواهد کرد که یک جریان الکتریکی که متناوب می شوند.

در مسیر همانطور که آرمیچر می چرخد چنین جریان متناوبی مزیت زیادی دارد . برای اتقال توان الکتریکی و از این رو بشترین ژنراتور های اللتریکی بزرگ از نوع AC هستند.در ساده ترین شکلش یک ژنراتور AC فقط در دو حالت خاص فرق می کند با ژنراتور DC پایانه های سیم پیچ آرمیچرش بیرون هستند. برای حلقه های لغزان جزئی شده جامد روی شافت(میله)ژنراتو بجای کموتاتور و سیم پیچ های میذان توسط یک منبع DC خارجی تغذیه انرژی می شوند. تا اینکه توسط خود ژنراتور این کار انجام می شود

. ژنراتور های AC سرعت پایینی با تعداد زیادی در حدود ۱۰۰ قطب ساخته می شوند. هم برای بهبود بازده شان و هم برای دست یافتن به فرکانس دلخواه به آسانی. آلترناتور ها با توربین های سرعت بالا راه اندازی می شوند. همچنین اغلب ماشین های دو قطبی هستند. فرکانس جریان گرفته شده توسط ژنراتو AC مساوی است

با نیمی از تعداد قطبها و تعداد چرخش آرمیچر در هر ثانیه. اغلب مطلوب است در مورد ژنراتور که واتژ بالایی وجود داشته باشد و آرمیچر های در حال چرخش در چنین کاربرد هایی صرف عمل نمی کنند. بخاطر احتمال جرقه زنی بین جاروبکها و حلقه های لغزان و خطر شکستهای مکانیکی که ممکن است سبب اتصال کوتاه شود . آلترناتور ها بنا بر این با یک سیم پیچ ساکن که بدور یک روتور می چرخد . و این روتور شامل تعدادی اهنربای مغناطیسی میدان هستندساخته می شوند اصل عملکرد آنها دقیقآ مشابه عملکرد ژنراتور های AC توصیف شده اند.

بجز اینکه میدان مغناطیسی(نسبت به کنتاکتور های آرمیچر) به حرکت در می ایند. جریان تولید شده توسط آلترناتور های توصیف شده در بالا به یک پیک می رسد و به صفر ختم می شوند و به یک پیک منفی افت می کنند. و دوباره به سمت صفر می آیند. و در چند زمان در واقع چندین بار در هر ثانیه بسته به فرکانس که ماشین طراحی شده چنین جریان را جریان متناوب تکفاز نامیده اند. همچنین اگر آرمیچر در داخل دو سیم پیچ قرار گیرد

که این سیم پیچ ها از زاویه ها و گوشه های راست یکدیگر کشیده شده اند و با اتصالات خارجی مجزا تهیه شده اند. دو موج جریان تولید خواهد شد. هر کدام در ماکزیممش خواهد بود وقتی که دیگری به صفر برسد .چنین جریانی را جریان متناوب سه فاز نامیده اند. اگر سه سیم پیچ ارمیچر با زوایای ۱۲۰درجه با یکدیگر قرار گیرند جریان به شکل موج سه برابر و کریپل تولید خواهد شد که به آن جریان متناوب سه فاز گفته می شود. یک تعداد زیادتری از فازها ممکن است با افرایش تعداد سیم پیچها بدست آمده باشند

و گرفته شوند در ارمیچر اما در مهندسی برق مدرن جریان متناوب سه فاز بسیا پر کاربرد است و آلترناتور سه فاز ماشینی دینامو الکتریکی است که بطور کلی برای تولید قدرت الکتریکی (یا توان الکتریکی) بکار می رود. ولتاژ های بالای ۱۳۲۰۰ در آلترناتور ها رایج ترند.
عکس العمل آرمیچر چیست؟
عکس العمل آرمیچر: عواملی که در حالت بارداری دینامو باعث تغییر نیروی الکتروموتوری آرمیچر می باشد عکس العمل آرمیچر نامیده می شود و مهمترین آنها به شرح زیر است:
۱- عکس العمل القا شونده که باعث افت ولتاژ در مقاومت سیم پیچ آرمیچر می شود در حالت ژنراتور V=E-RI و در حالت موتور V=E+RI می باشد 0E نیروی الکتروموتوری تولید شده و V ولتاژ دو سر آرمیچر و RI افت ولتاژ آرمیچر می باشد۰

۲- عکس العمل مغناطیسی که باعث نیروی الکتروموتوری و فوران می گردد و به دو دسته تقسیم می شود۰
الف: عکس العمل عرضی ب: عکس العمل طولی الف: عکس العمل عرضی میدان مغناطیسی یک ماشین ، توسط سیم پیچ تحریک تامین می گردد ۰ در یک ماشین باردار ، جریانی که از سیم پیچ های آرمیچر می گذرد نیز تولید میدان مغناطیسی می نماید و این میدان روی میدان اصلی اثر نموده و با عث ایجاد خطوط میدان تحریک می شود

. آرمیچر که از سیم پیچ های آن جریان می گذرد میدانی به وجود می آورد که محور آن بر محور جاروبکها منطبق است۰ وجود میدان آرمیچر سبب ایجاد فوران مغناطیسی تحت قطبها می شود و در یک طرف قطب ،آنرا تقویت و در طرف دیگر آن را تضعیف می کند . اگر ماشین اشباع نباشد عکس العمی عرضی آرمیچر در e.m.f. آرمیچر تغییر نمی دهد ولی در حالت اشباع ماشین e.m.f. ارمیچر کاهش می یابد. در حالت بارداری ، جریان میدان تحریک و جریان آرمیچر هر دو وجود دارند و m.m.f. های منتجه این دو جریان تولید موج دانسیته فوران مینماید . خط خنثای الکتریکی یا منطقه ای که دانسیته فوران در آن صفر است در حالت ژنراتور از خط خنثای هندسی ،

در جهت چرخش و در حالت موتور در جهت عکس چرخش تغییر مکان می دهد . مولفه فوران مغناطیسی در محور خنثی باعث اشکالات کموتاسیون میشود m.m.f. آرمیچر تولید عکس العمل آرمیچر می نماید . ضمن مهمترین مولفه (قسمت) از این m.m.f. در محور خنثی (محور ربعی ) واقع است. مدار مغناطیسی اشباع نشده: در این حالت قابلیّت نفوذ مغناطیسیاجرا مختلف مدار مغناطیسی را می توان ثابت فرض نمود

و در نتیجه دانسیته فوران منتجه در هر نقطه مساوی حاصل جمع جبری دانسیته های فوران آرمیچر و میدان تحریک می باشد .و در اثر تغییر شکل اندوکسیون منتجه محور خنثی در جهت گردش آرمیچر تغییر مکان می دهد۰ جاروبکها را باید در جهت گردش آرمیچر تغییر مکان داد،چون ومدار مغناطیسی به حال اشباع نرسیده است تقویت دانسیته فوران در یک گوشه از قطب و تضعیف آن در گوشه دیگر ،ؤ یکدیگر را جبران می نماید و فوران کلی تغییر نمی کند

اما به علت تغییر شکل خطوط قوای مغناطیسی و طولانی شدن راه آنها مقاومت مغناطیسی افزایش می یابد و چون نیروی محرکه مغناطیسی ثابت است لذا فوران مفید کاهش می یابد۰ مدار مغناطیسی اشباع شده: در این حالت نمی توان دانسیته فوران میدان اصلی و عکس العمل آرمیچر را جمع جبری نمود و باید نیروهای محرکه مغناطیسی را ترکیب نموده و از روی منتجه آنها اندوکسیون را در نقطه مطلوب تعیین نمود۰ با رعایت این نکته منحنی نمایش دانسیته فوران در سطح آرمیچر بر حسب نیروی محرکه مغناطیسی کلی در شکل (۱-۱) نشان داده شده است ۰فرض می شود

Boدانسیته فوران در حالت بی باری مولد و Fo نیروی محرکه مغناطیسی باشد که آنرا تولید می نماید۰ شکل شماره ۱-۱ تغییرات نیروی محرکه مغناطیسی ایجاد شده توسط جریانی که هنگام بارداری مولد از سیمهای آرمیچر آن می گذرد زیر قطبها خطی است و بعلاوه در روی محور قطبی ( محوری که از قطب می گذرد) صفر و درآن گوشه ‎ی قطب که آرمیچر از آن دور می شود مثبت و در آن گوشه‏ی قطب که القا شونده به آن نزدیک می شود منفی است،

در نقطه ای به فاصله X از محور قطبی ، شکل (۲-۱) ، این نیروی محرکه مغناطیسی را میتوان به صورت F1=Kx نوشت 0K ضریبی ثابت است که تابع جریان القا شونده میباشد ۰ نیروی مغناطیسی منتجه برابر است با:F=Fo+F1= Fo+Kx شکل ۲-۱ با مقایسه فورانهای حالت بی باری و بار داری مشاهده می شود که کاهش فوران در گوشه ورودی و افزایش آن در گوشه خروجی می باشد.افزایش فوران در گوشه خروجی نمی تواند کاهش فوران را در گوشه ورودی جبران کند و لذا از فوران مفید و در نتیجه نیروی الکتروموتوری القا شده در مولد کاسته می شود ۰

طرق مختلف جبران عکس العمل عرضی آرمیچر : تعبیه شیارها در کفشکهای قطبی : با ایجادچند شیار در کفشکهای قطبی فاصله هوایی در شیار مسیر فوران عکسالعمل آرمیچر به وجود می آورند ، تا با لفزایش مقاومت مغناطیسی از مقدار فوران عرضی کاسته شود۰ اما شیارهای کفشکهای قطبی مقطع آهن کفشکها را کاهش می دهد و در نتیجه زود تر آنرا به حال اشباع می رساند . به علاوه وجود شیارها در کفشکهای قطبی موجب می گردد که دانسیته فوران مغناطیسی در فاصله هوایی میان کفشکهای قطبی و آرمیچر از حالت یکنواختی خارج شود ، از این جهت به ندرت این طریق را به کار می برند۰

۲-سیم پیچی تعدیل اگر ولتاژ موجود بین تیغه های مجاور یک کلکتور را به صورت تابعی از وضع زاویه ای پیرامون کلکتور ، رسم نماییم نتیجه یک منحنی استکه تقزیبا شبیه منحنی توزیع دانسیته فوران می باشد ولتاژ بین تیغه های مجاور وقتی که دو طرف کلاف متصل به انها در قویترین میدان قرار گیرد، حداکثر خواهد بود . عکس العمل عرضی آرمیچر باعث توزیع ولتاژ در دور کلکتور می شود . در بعضی موارد ، ماشینها گاهی ، تحت بار اضافی یا تغییرات سریع بار قرار می گیرند

. زمانی که بار اضافی بیش از حد روی ماشین باشد یا تغییرات ناگهانی بار اتفاق بیفتد ، ولتاژ بین تیغه های کلکتور ممکن است بقدری زیاد شود که باعث ایجاد جرقه بین دو جاروبک مجاور با پلاریته مخالف گردد و باعث اتصال کوتاه یا بعضی اوقات ، سوختن کلکتور گردد . مگر اینکه برای غلبه بر عکس العمل عرضی آرمیچر اقداماتی صورت گیرد . برای این منظور سیم پیچ دیگری در ماشین تعبیه می شود .

m.m.f. مغناطیسی عرضی توسط این سیم پیچ که به سیم پیچ تعدیل معروف است و. در صفحات قطبهای اصلی تعبیه می شود خنثی می گردد . سیم پیچ تعدیل به صورت سری با سیم پیچ آرمیچر قرار می گیرد و شماره مفتول های آن طوری است m.m.f. آن مساوی است با m.m.f. مفتولهای آرمیچر که تحت صفحات قطبی قرار دارند، m.m.f.ها در دو جهت مخالف بوده و بنا بر این m.m.f. سیم پیچ تعدیل سبب تقلیل دانسیته فوران آرمیچر می شود . سیم پیچ های تعدیل برای خنثی نمودن اثر عکس العمل آرمیچر ،

در منطقه خارج از نفوذ قطبها کموتاسیون و بخصوص برای یکنواخت نگاه داشتن توزیع فوران تحت صفحات قطبهای اصلی به کار می رود . این سیم پیچ ها در شیارها یا سوراخهایی که در صفحات قطبی تعبیه می شود قرار می گیرند و جریان سیم پیچ کموتاسیون جریان آرمیچر را حملمی نماید . برای مثال ، نصف مفتولهای طرف راست صفحه یک قطب با نصف مفتولهای واقع در طرف چپ قطب مجاور به طور سری متصل می شوند ، بطوریکه جهت جریان در این مفتولها مخالف جهت جریان آن قسمت از سیم پیچ آرمیچر که مستقیماً روبروی آنها قرار دارد می باشد

. چون سیم پیچ های تعدیل کننده تمام جریان آرمیچر را حمل می نمایند فوران تولید شده توسط هر دور از آنها خیلی قویتر از فوران هر دور سیم پیچ آرمیچر می باشد ۰ باید به خاطر داشت که جریان مفتول آرمیچر برابر جریان کل آرمیچر تقسیم بر تعداد راه های جریان می باشد۰ لذا در صورتی که ماشین ۸ قطبی باشد و دارای سیم پیچ حلقوی ساده باشد در این حالت m.m.f. تولید شده توسط شش مفتول سیم پیچ تعدیل کننده برابر m.m.f. 48 مفتول سیم پیچ آرمیچر خواهد بود ۰ در طرح های عملط برای سیم پیچ های تعدیل کننده

، فقط آن مفتولهایی از آرمیچر که مستقیماً در مقابل صفحات قطبی قرار می گیرند توسط آمپر دورهای مساوی خنثی می شوند. در این نوع ماشینها قطبهای کموتاسیون از اثر عکس العمل آرمیچر در مناطق بین قطبها جلوگیری می نمایند۰ ب- عکس العمل طولی آرمیچر

: همان طور که گفته شد عکس العمل عرضی آرمیچر یک ژنراتور موجب تغییر شکل خطوط قوای مغناطیسی شده و در نتیجه محور خنثی در جهت تغییر آرمیچر تغییر مکان می یابد. بنابراین جاروبک ها را باید در جهت گردش آرمیچر روی کلکتور تغییر مکان داد تا در امتداد محور خنثی قرار گیرند لذا جهت جریان در هادی های القا شونده عوض می شود به طوریکه جهت جریان در عناصر القا شونده گوشه خروجی قطب شمال مخالف جهت جریان القا شده در عناصرالقا شونده گوشه ورودی قطب جنوب بوده از این رو این دو جریان با هم جمع می شوند

. در ماشین های چند قطبی که سیم بندی آرمیچر آنها a راه جریان دارد و جریان القا شده در آرمیچر آنها مساوی I است جریانی که از هر عنصر القا شونده می گذرد I برa است . کموتاسیون و ولتاژ راکتانس: کلکتور و جاروبکهای همراه با آن قسمتهای مهمی از ژنراتور dc را تشکیل میدهند.در مجموعه کلکتور و جاروبکها دو عمل لازم صورت می گیردند . یکی عمل کموتاسیون که شامل تبدیل جریان متناوب تولید شده به جریان مستقیم خروجی است و دیگری انتقال جریان از آرمیچر گردان به جاروبکهای ساکن و در نتیجه به بار. هر دو عمل باید به دقت و با استفاده از مواد مناسب و طرح خوب و تنظیم مناسب کنترل شود.

در غیر این صورت یک جرقه جدی و امکان از کار افتادن ماشین در بین خواهد بود . موقعی که یکی از کلافهای آرمیچر بین جاروبکهای مثبت و منفی متوالی می چرخد جریان در آن کلاف در یک جهت عبور نموده و سپس این کلاف برای کسری از ثانیه توسط جاروبک اتصال کوتاه می شود که پس از آن در منطقه بین جاروبکهای منفی و مثبت متوالی عبور می نماید (منطقه ای که در آن جریان در جهت مخالف قبل می باشد ) دو عامل عمده مایل است که از کموتاسیون ملایم جلوگیری نماید : ۱ـ امکان عبور جریان زیاد در کلاف اتصال کوتاه شده . ۲ـ خاصیت ضریب القا ی کلاف که با تغییر جهت جریان مخالفت می نماید

. اغلب کلکتور در جهت عقربه های ساعت می چرخد موقعی که کلاف از وضع یک به دو حرکت می کند جریان در کلاف به طرف چپ یعنی به طرف جاروبک مثبت می باشد سپس کلاف ناگهان توسط جاروبک منفی اتصال کوتاه می شود.اگر در این وضع دو طرف کلاف ، فورانی را قطع نماید ولتاژی تولید می شود و در نتیجه آن جریانی از کلاف عبور خواهد کرد .این دلیل لزوم استفاده از قطبهای کمکی است تا بتوان عکس العمل آرمیچر را خنثی نموده و فواصل بین قطبی را نسبتاً عاری از فوران کرد .بالاخره موقعی که کلاف در منطقه بین جاروبکهای مثبت و منفی قرار میگیرد از حالت اتصال کوتاه خارج شده و جهت جریان معکوس میگردد یعنی جریان به طرف راست جاری می شود .

کموتاسیون سه منطقه عمل دارد: ۱ـ قبل از اتصال کوتاه موقعی که جریان جهت مشخصی دارد. ۲ـدوره اتصال کوتاه که بدترین دوره است . ۳ـ حالت بعد از اتصال کوتاه موقعی که جریان در جهت مخالف شروع به حرکت می نماید . باید توجه نمود که جهت جریان در زمان بسیار کوتاهی عوض می شود و اندوکتانس یک کلاف که دارای چند دور سیم پیچی است و حول یک ماده مغناطیسی خوب پیچیده شده است با تغییر جریان از مثبت به منفی مخالفت می نماید

اکر به این ولتاژ ، اجازه عمل داده شود باعث جرقه خواهد شد. چنانچه تغییر جهت جریان درست در همان لحظه ای انجام گیرد که کلاف ، تیغه کلکتور را ترک می کند یعنی میان تیغه کلکتور و جاروبک در لحظه ای که از یکدیگر جدا میشوند هیچ جریانی عبور نکند در این صورت کموتاسیون را کامل می نامند برعکس اگر هنگام جداشدن تیغه کلکتور از جاروبک از کلافی که به آن تیغه متصل است جریانی عبور نماید جرقه ای بین جاروبک و تیغه کلکتور به وجود می آید و عمل کموتاسیون کامل نیست . ایجاد جرقه در جاروبک باعث گرم شدن فوق العاده کلکتور و جاروبکها میشود

و جاروبکها به سرعت ساییده میشوند و از بین میروند .ساییده شدن جاروبکها و خرده شدن تیغه های کلکتور موجب می شود که تماس جاروبک ها روی کلکتور کامل نباشد و در نتیجه قدرت ماشین کاهش می یابد . کموتاسیون هم دارای جنبه مکانیکی و هم دارای جنبه الکتریکی است ، از لحاظ مکانیکی ضرورت دارد که جاروبک ها پیوسته با تیغه های کلکتور که در زیر آن میگذرد تماس داشته باشد و با فشار ثابتی روی آنها قرار گیرد .از لحاظ الکتریکی کموتاسیون بسیار پیچیده است زیرا عوامل مختلفی نظیر خودالقایی کافی که در حال کموتاسیون است ،

القای متقابل این کلاف و سایر کلاف هایی که به مرحله کموتاسیون رسیده اند ،نیروی الکتروموتوری ایجاد شده در کلاف توسط میدان مغناطیسی خارجی مقومت اهمی این کلاف و بالاخره مقاومت اهمی محل تماس جاروبکها باتیغه های کلکتور در عمل کموتاسیون دخالت دارند . مقاومت محل تماس جاروبکها با تیغه های کلکتور به جنس جاروبکها ، فشار تماس آنها و شدت جریان و حرارت و غیره وابستگی دارد لذا قابل تغییر است ، برای از بین بردن ولتاژ راکتانس لازم است یکی از این دو عمل زیر انجام گیرد:

۱-تغییر مکان جاروبکها در ماشینهای بدون قطبهای کمکی . ۲-استفاده از قطب های کمکی به منظور خنثی نمودن فوران عکس العمل آرمیچر۰ کموتاسیون دو تیغه ای : این ساده ترین نوع کموتاسیون می باشد زیرا جاروبک فقط یک کلاف را اتصال کوتاه می نماید۰ فرض می شود که c کلافی باشد که عمل کموتاسیون در آن انجام می گیرد و a و b تیغه های کلکتور باشند که سر وته این کلاف به انها متصل شده است و B جاروبکی به عرض تیغه کلکتور باشد ۰ جریانی که از هر شاخه سیم بندی می گذرد I فرض می نماییم . کلکتور در جهت فلش f تغییر مکان می دهد۰ جریانهای دو کلاف c1 وc2 که قبل از کلاف C و بعد از آن قرار داردمساوی I است اما در این کلافها جهتشان مخالف یکدیگر است . جهت جریانی را که از کلاف C2می گذرد

مثبت و جهت جریانی را که از کلاف C1 می گذرد منفی قرار داده و جهت جریان I را که از کلاف C می گذرد در صورت تطابق با جهت جریانی که از قبل از شروع کموتاسیون از آن می گذشته مثبت فرض می نماییم ۰ اگر جریانهایی را که به تیغه کلکتور B می رسد به Ia و Ib نشان دهیم در این صورت خواهیم داشت Ia=I+i Ib=I-i وجریانی که از جاروبکها خارج می شود مساوی است با: Ia+Ib=2I هنگام تغییر مکان کلکتور ، جریان i تدریجاً کاهش می یابد و به صفر می رسد و سپس تغییر جهت داده

و در لحظه ای که جاروبک B از تیغه کلکتور a به کلی جدا می شود و تمام سطح تیغه b را می گیرد مقدار آن به صفر می رسد . اگر To زمان عبور تیغه a از زیر جاروبک باشد جریان I کلاف e در این مدت تغییر جهت می دهد و از +I به –I می رسد در همان مدت جریان Ia تیغه a کلکتور از مقدار ۲I به صفر و جریان Ib تیغه کلکتور از صفر به مقدار ۲I می رسد. کموتاسیون چند تیغه ای: در عمل عرض جاروبک را به اندازه ای انتخاب می کنند که چند تیغه را بپوشاند . در این نوع کموتاسیون که کموتاسیون چند تیغه ای نامیده می شود جاروبک در آن واحد چند کلاف مجاور را اتصال کوتاه می نماید ۰ وسایلی که برای بهبود کموتاسیون به کار میرود : برای از بین بردن نیروی الکتروموتوری خود القا ی کلاف اتصال کوتاه شده و بهبود کموتاسیون معمولاً به طرق زیر عمل می شود

: الف- تغییر مکان جاروبکها از محور خنثی در جهت گردش آرمیچر : همچنانچه که قبلاً ذکر شد جریان در سیم پیچ آرمیچر ، تولید میدان مغناطیسی می نماید که روی میدان اصلی قرار می گیرد ۰ باید توجه نمود که فوران آرمیچر به طرف پایین است در صورتی که میدان اصلی از طرف چپ به راست می باشد ،

یعنی دو میدان نسبت به یکدیگر زاویه ۹۰ درجه می سازند ، دو میدان روی یکدیگر اثر نموده و فوران منتجه می باشد۰جهت فوران منتجه بالاجبار به طرف پایین است ، چون محور خنثی باید همیشه با میدان منتجه زاویه ۹۰ درجه بسازد ۰ محور خنثی مغناطیسی جدید در جهت عقربه های ساعت تغییر مکان می دهد که همان جهت چرخش می باشد . واضح است که اگر کموتاسیون بدون جرقه مطلوب باشد باید جاروبکها را به اندازه زاویه تغییر مکان دهند۰ اثر دیگر عکس العمل آرمیچر که کاملاً واضح به نظر نمی رسد تقلیل ولتاژ تولید شده می باشد. برای آنکه دلیل آن روشن شود باید به این حقیقت توجه نمود که فوران آرمیچر ،

میدان را در نصف هر قطب تضعیف و در نصف دیگر تقویت می نماید اگر تضعیف مساوی تقویت باشد ، مقدار فوران منتجه بدون تغییر ما ماند ولی این حالت وجود ندارد زیرا معمولاًبه علت اشباع مغناطیسی ، تقلیل بیشتر از افزایش می باشد . در بیشتر حالات عملی تقلیل در فوران ممکن است از یک تا چهار در صد ( بین حالت بی باری و بار داری ) تغییر نماید ۰ تغییر مکان محور مغناطیسی خنثی در جهت چرخش در کموتاسیون موثر است زیرا باعث ایجادجرقه در جاروبکها می شود ، مگر آنکه آنها به محور خنثی جدید تغییر مکان داده شوند به علاوه جاروبکها باید به طور دایم با تغییر بار به جلو و عقب تغییر مکان داده شوند زیرا اثر عکس العما آرمیچر مربوط به مقدار جریان آرمیچر است

۰ اما چنانچه گفته شد این تغییر مکان باعث عکس العمل طولی آرمیچر می شود و این عکس العمل طولی فوران مفید را در آرمیچر تقلیل می دهد ۰ در عمل ، تغییر مکان دائم جاروبکها همان قدر مسئله به وجود می آورند که جرقه ها به وجود می آورند . بنابراین تغییر مکان جاروبکها مسئله کموتاسیون را به طور کامل حل نمی کند و فقط در ملشینهای با قدرت کم می توان از آنها استفاده کرد ۰ برای اینکه اثرات زیان آور عکس العمل آرمیچر روی یک ماشینdc تقلیل داده شود

لوکتانس مسیر فوران آرمیچر ممکن است افزایش داده شود . این عمل توسط افزایش فاصله ی هوایی و به وسیله استفاده از القای زیاد دندانه های فولادی انجام می گیرد ۰ افزایش القا توسط اشباع مغناطیسی ، سبب افزایش رلوکتانس دندانه ها می شود . این عمل معادل افزایش فاصله‎ی هوایی می باشد . البته افزایش رلوکتانس احتیاج به افزایش جریان تحریک دارد تا بتواند فوران مغناطیسی اصلی را نگه دارد

و این باعث افزایش اندازه و وزن ماشین می شود افزایش رلوکتانس در مسیر فوران آرمیچر فقط در ماشینهای کوچک مؤثر است . در طرح دیگر ، رلوکتانس بین قطب و سطح هسته آرمیچر را افزایش می دهند۰ این عمل ، فوران عکس العمل آرمیچر را در فواصل بین قطبها تقلیل می دهد ( یعنی منطقه ای که در آن برای وصول به کموتاسیون بدون جرقه ، باید عاری از فوران باشد). رد مونتاژ ورقه ها ، نوکهای قطبها به طور تناوب از یک طرف به طرف دیگر می باشد . برای آنکه سطح مقطع آهن در نوک های قطب ها به اندازه نصف قسمت وسط باشد در اکثر ماشینهای جریان مستقیم ، یک طرح مخصوص ( قطبهای کموتاسیون )

حذف تغییر مکان خط خنثای حقیقی با تغییر بار به کار برده می شود۰ قطب های کموتاسیون (قطب های کمکی) یکی از قسمتهای ماشین که در طرح ماشینهای dc استفاده می شود قطب های کموتاسیون می باشد که آثار عکس العمل آرمیچر را خنثی می نماید . اینها قطب های باریکی هستند که دقیقاً بین قطب های اصلی قرار می گیرند و مستقیماً با محور خنثای مغناطیسی در حالت بی باری که معمولاً خط خنثای مکانیکی نامیده می شود در یک خط قرار می گیرند

، سیم پیچ های تحریک برای این قطب ها همیشه به طور دائم با آرمیچر به طور سری قرار دارند زیرا قطب ها باید فورانهایی تولید نمایند که مستقیماً با جریان آرمیچر متناسب باشد. m.m.f های آرمیچر و قطب های کمکی ، همزمان تحت تاثیر جریان آرمیچر قرار می گیرند . با این نتیجه که فوران آرمیچر منطقه ی کموتاسیون که مایل است محور خنثای مغناطیسی را تغییر مکان دهد توسط یک مولفه متناسب با فوران قطب های کمکی خنثی می شود. از این رو محور خنثی در وضع خود بدون توجه به بار ثابت می ماند .

استفاده از قطب های کمکی چنان وسیع است که از ماشینهای بدون قطب های کمکی به ندرت استفاده می شود۰ به طور کلی ( ماشینهای بدون قطب کمکی در مواردی استفاده می شود که بار روی آنها همیشه ثابت باشد). m.m.f آرمیچر تولید یک میدان عمودی می نماید که جهت آن به طرف پایین است . چون قسمتی از میدان که برای کموتاسیون خوب مضر است در منطقه باریک اثر می نماید از این رو قطب ها در این منطقه قرار می گیرند و تولید یک m.m.f می نمایند به اندازه ای که عکس العمل آرمیچر را خنثی نماید . توجه نمائید که منطقه‎ی بین قطب ها بدون خاصیت مغناطیسی می باشد و در صورتی که شماره دورهای هر قطب کمکی به طور متناسب انتخاب شده باشد این شرط در تمام مقادیر صادق است زیرا جریان در سیم پیچ های قطب های کمکی همان جریان آرمیچر می باشد۰ حقیقت دیگر که باید در عمل قطب های کموتاسیون ذکر شود

این است که آنها فقط می توانند در مناطق بین قطبها اثر داشته باشند و مطلقاً نمی توانند اثری روی m.m.f آرمیچر که میدان اصلی را منحرف می نماید و عکس العمل عرضی نامیده می شود داشته باشند ۰ در بعضی ماشینهای بزرگ و ماشینهایی که در آنها تغییرات بار زیاد است عمل مغناطیس کنندهی‎ عرضی می تواند به اندازه کافی جدی باشد و باعث جرقه (شعله) بین جاروبک های مثبت و منفی بشود ۰ روشی که این اشکال را بر طرف می نماید استفاده از سیم پیچ های تعدیل می باشد که قبلاً درباره آنها بحث

استفاده از سیم پیچ های تعدیل کننده همراه با سیم پیچی قطبهای کموتاسیون طرح شده به طور صحیح در ماشینهای dc تولید یک کموتاسیون بدون جرقه می نماید ۰ و احتمال هر جرقه (شعله) را بین جاروبک ها از بین می برد۰ موقعی که ژنراتور طرح می شود معمولاً مشکل است که تعداد دورهای دقیق برای سیم پیچی قطب های کموتاسیون تعیین شود زیرا طرح ژنراتورها شامل بعضی مفروضات تجربی و فرضیاتی است که گرفته می شود به این دلیل معمولاً ماشینها را با قطب های کموتاسیون تقریباً آزاد می سازند و طول شعاعی هسته قطب کموتاسیون را کمی کوچکتر انتخاب می کنند و بعد از اینکه ژنراتور ساخته شد معمول است که رلوکتانس

مدار مغناطیسی قطب های کموتاسیون را توسط تنظیم فاصله هوایی تحت قطب ها تغییر می دهند و این عمل با آزمایش انجام می گیرد و بعد از تنظیم ، ترکیبی از ورقه های مغناطیسی و غیر مغناطیسی بین هسته قطب کموتاسیون و بدنه جایی که به هم پیچ می شوند قرار می دهند۰ موتورهای الکتریکی سه فاز انواع روتور قفسی سنجابی (قفسی) از مسائلی که در تعیین اساس رفتار موتورهای القایی حایز اهمیّت است مقادیر مقاومت های اهمی و القایی فازی روتور می باشد۰معمولاً در هنگام راه اندازی مقدار مقاومت القایی فازی مدار روتور از مقاومت اهمی فازی آن چند برابر بزرگتر می باشد که این نوع طراحی برای کاهش مقدار کشتاور و راه اندازی مورد نیاز می باشد ولی از معایب آن افزایش جریان راه اندازی تا چندین برابر جریان نامی خواهد بود که اگر مقدارمقاومت اهمی را تا نزدیکی مقدار مقاومت القایی افزایش دهیم در این صورت می توانیم مقدار جریان راه اندازی را تا حد زیادی کاهش دهیم

ولی از سوی دیگر گشتاور راه اندازی مورد نیاز موتور تا حد زیادی افزایش خواهد یافت ۰ به همین منظور برای افزایش مقدار مقاومت اهمی فازی روتور به جای استفاده از آلومینیوم خالص در ساخت میله های قفس روتور از جنس خاصی که از آلیاژهای آلو مینیوم می باشد استفاده می نماییم تا مقاومت اهمی بیشتری به وجود آید که در نتیجه با افزایش مقاومت اهمی روتور مقدار اختلاف فاز بین ولتاژ و جریان روتور کاسته شده و ضریب قدرت در روتور افزایش می یابد و با افزایش ضریب قدرت مقدار توان حقیقی روتور افزایش یافته و گشتاور راه اندازی بالاتری به دست خواهد آمد . البته انجام این عمل دارای معایبی می باشد زیرا با افزایش مقاومت اهمی میزان تلفات نیز بیشتر خواهد شد و راندمان سیستم پایین می آید .

بنابراین معمولاً برای بدست آوردن مقاومت اهمی و القایی مورد نیاز از آلیاژ آلومینیوم استفاده نمی‎نماییم بلکه با ابعاد میله های روتور قفسی و عمق شیارهای روتور و یا تغییر شکل هندسی آنها خواسته خویش را اعمال می نماییم۰ در نتیجه اتحادیه N.E.M.A روتورهای قفس سنجابی را در چهار گروه دسته بندی می نمایند که این چهار گروه A,B,C,D هر کدام دارای مشخصات و کاربردهای ویژه ای بوده که متناسب با گشتاور راه اندازی و جریان مربوط به راه اندازی در هر کدام می باشد .