تبادل
لینک هوشمند
ماشینهای جریان مستقیم
ماشینهای dc به اشکال مختلف و برای مقاصد متنوعی ساخته میشوند. این ماشینها از موتورهای پله ای به عرض 3 میلیمتر با جریان در حد میکرو آمپر و ولتاژ 1.5 ولت تا ماشین های بسیار بزرگ با توان 75000 کیلووات را دربرمیگیرند.
مشینهای dc بسیار متنوع بوده و دارای انعطاف پذیری فوق العاده ای هستند. این نوع ماشینها برای بارهایی که گشتاور راه اندازی، شتاب گیری و ترمزی بالایی را می طلبند بسیار مناسب هستند. علاوه بر این، ماشینهای dc را میتوان به راحتی در محرکه های با گستره وسیع کنترل سرعت و در کاربردهایی که نیاز به معکوس سازی سریع جهت چرخش موتور وجود دارد بکار برد. موتورهای dc در کارخانه های فولاد، سیستم های حمل و نقل و جرثقیل های سقفی مورد استفاده قرار میگیرند. آنها همچنین در بسیاری از سیستم های کنترل مانند عمل کننده ها و سنسورهای مکان وسرعت بکار گرفته میشود. با توجه به پذیزش سیستم ac برای تولید، انتقال وتوزیع انرژی الکتریکی، در حال حاضر استفاده عملی از ماشینهای dc به عنوان ژنراتور بسیار محدود شده است. علاوه بر این، به دلیل ظهور یکسو کننده ها، کاربرد ژنراتورهای dc در یک مجموعه موتور- ژنراتور (موتور ac و ژنراتور dc) برای تغذیه محرکهای dc نیز از بین رفته است. به هر حال در برخی کاربردهای خاص، مانند سیستمهای حمل و نقل الکتریکی، موتورهای dc برای لحظات کوتاهی در مدهای "باز تولید" یا "ترمزی" به صورت ژنراتور عمل میکنند.
مشخصه های ساختاری یک ماشین dc واقعی در نماهای مقطعی شکلهای 1و 2 آمده است. در این شکلها، تمامی قسمتهای مهم ماشین نامگذاری شده اند.
ماشینهای صنعتی بزرگ وکوچک دارای ساختار مشابه ای (روتور سیلندری غیر متقارن) هستند. گرچه برخی ماشینهای غیر متعارف با ساختار متقارن نیز طراحی شده اند.
استفاده از سیم پیچی میدان که از انرژی الکتریکی برای تولید میدان مغناطیسی در یک مدار مغناطیسی استفاده میکند باعث به وجود آمدن انواع مختلف ماشین dc مشخصه های عملکردی متنوع میشود. سیم پیچی آرمیچر از طریق جاروبک- کموتاتور (شکل 1، مورد شماره 6 را ببینید) به منبع انرژی خارجی متصل میشود. این سیستم یک وسیله یکسوساز (کلید زنی) مکانیکی است که جریان و emf القایی متناوب در آرمیچر را به مقادیر مستقیم تبدیل میکند.
روتور استوانه ای یا آرمیچر روی محور که با بلبرینگها حمایت میشود قرار میگیرد. یک یا دو انتهای محور به عنوان محل ورودی- خروجی ماشین عمل نموده و به صورت مکانیکی به بار (در حالت موتوری) و یا به محرک اولیه (در حالت ژنراتوری) متصل میشود. معمولا شیارهای روتور به صورت موازی با محور و فواصل مساوی بر روی سطح روتور قرار گرفته اند. در این شیارها، سیم پیچی آرمیچر با توجه به نوع سیم بندی انتخابی جاسازی میشود. مواد مغناطیسی بین شیارها، دندانه نامیده میشود. سطح مقطع شیار اثر قابل ملاحظه ای را بر روی عملکرد ماشین و پارامترهای آن نظیر اندوکتانس سیم بندی آرمیچر، اشباع مغناطیسی در دندانه ها، تلفات جریان گردابی در قطبهای استاتور و هزینه و پیچیدگی آرایش سیم بندی آرمیچر، باقی میگذارد.
ماشین DC
شکل 1 نمایش ساده های از یک ماشین dc دو قطبی را که بر روی روتور آن فقط یک حلقه سیم پیچی قرار دارد نشان میدهد. همانطور که نشان میدهد سیم پیچی میدان ساکن بوده و روی قطبهای برجسته پیچیده شده است. کفشک قطب بخش اعظمی از گام قطب را اشغال میکند.
به دلیل عبور آرمیچر از قطبهای استاتور، در کلاف آن ولتاژ متناوبی القا میگردد. دو انتهای کلاف قرار گرفته روی آرمیچر، به دو قطعه هادی (مسی) که اندازه هر حلقه آن کمی کوچکتر از یک نیم دایره است متصل میباشد. این قطعات از یکدیگر و از محوری که بر روی آن سوار شده اند عایق هستند. به این مجموعه کموتاتور اطلاق میگردد. جریان از طریق قطعات کموتاتور و توسط جاروبک های کربنی جمع آوری می شود. اتصالات کلاف فوق به مدار خارجی، در هر نیم سیکل به نحوی عوض می شود که پلاریته یک جاروبک همیشه مثبت و پلاریته دیگری همیشه منفی باقی میماند. این روند همان عمل یکسوسازی است که توسط ترکیب جاروبک- کموتاتور انجام میگیرد. همان طور که قبلا بدان اشاره شد به علت نیاز به این عمل یکسوسازی مکانیکی، لازم است که در ماشینهای dc، ارمیچر بر روی روتور و سیم پیچی میدان بر روی استاتور قرار گیرند.
طول فاصله هوایی در زیر قطبهای ماشین dc تقریبا یکنواخت بوده و علاوه بر این کفشک قطبها عریض تر از ماشینهای سنکرون است (طول قوس قطب در حدود 70 در صد گام قطب میباشد). در نتیجه، چگالی فوران در فاصله هوایی به صورت موج سینوسی سرتخت خواهد بود.