مقاله ماشینهای سنكرون سه فاز

مقاله ماشینهای سنكرون سه فاز

مقدمه

ماشینهای سنكرون تحت سرعت ثابتی بنام سرعت سنكرون می چرخند . و جزء ماشینهای جریان متناوب (AC) محسوب می شوند . در این ماشینها بر خلاف ماشینهای القائی ( آسنكرون ) میدان گردان شكاف هوائی ورتور با یك سرعت كه همان سرعت سنكروه است می چرخند . ماشینهای سنكروه سه فاز بر دو نوع اند .

1- ژنراتورهای سنكرون سه فاز یا الترناتورها

2- موتورهای سنكروه سه فاز

امروزه ژنراتورهای سنكرون سه فاز ستون فقرات شبكه های برق را در جهان تشكیل می دهد و ژنراتورهای عظیم در نیروگاهها وظیفه تولید انرژی الكتریكی را به دوش می كشند . موتورهای سنكرون در مواقعی بكار می روند كه به سرعت ثابت نیاز داشته باشیم .

البته موتورهای سنكرون تكفاز كوچكی هم وجود دارد كه در فصل بعد راجع به ان اشاره می كنیم . نوع خطی موتورهای سنكرون بنام موتورهای سنكرون خطی یا LSM نیز در سیستم های حمل و نقل بكار می رود .

یكی از مزایای عمده موتورهای سنكرون اینست كه می تواند از شبكه توان راكتیو دریافت و یا به شبكه توان راكتیو تزریق كند . ماشینهای سنكرون اعم از ژنراتور و موتور جزء ماشینهای دو تحریكه محسوب می شوند زیرا سیم پیچ رتور آنها توسط منبع DC تغذیه گشته و از استاتور انها جریان AC می گذرد . باید دانست ساختمان ژنراتور و موتور سنكرون سه فاز شبیه یكدیگر است . شار شكاف هوائی در این ماشینها منتجه شارهای حاصله از جراین رتور و جریان استاتور می باشد .

در ماشینهای القائی ( فصل قبل ) تنها عامل تحریك كننده جریان استاتور محسوب می شد ، زیرا جریان رتور بر اثر عمل القاء پدید می امد . لذا موتورهای القائی همواره در حالت پس فاز مورد بهره برداری قرار می گیرند ، زیرا به جریان پس فاز راكتیوی نیاز داریم تا شار در ماشین حاصل شود . اما در موتورهای سنكرون اگر مدار تحریك رتور ، تحریك لازم را فراهم سازد ، استاتور جریان راكتیو نخواهد كشید و موتور در حالت ضریب توان واحد كار خواهد كرد .

اگر جریان تحریك رتور كاهش می یابد ، جریان راكتیو از شبكه به موتور سرازیر می شود تا به رتور جهت مغناطیس كننده گی ماشین كمك كند . در اینصورت موتور سنكرون سه فاز در حالت پس فاز كار خواهد كرد . اگر جریان تحریك رتور زیاد شود ( میدان رتور افزایش می یابد ) در اینصورت جریان راكتیو پیش فاز از شبكه كشیده می شود تا با میدان رتور به مخالفت برخیزد . در اینصورت موتور در حالت پیش فاز كار می كند و توان راكتیو به شبكه می فرستد .

از گفتار فوق نتیجه می شود كه با تغییر جریان تحریك ( مدار رتور ) كه جریانی DC است ، ضریب توان موتور سنكرون سه فاز را می توان كنترل نمود . باید دانست كه در تمامی مراحل موتور از شبكه توان اكتیو (P) می كشد اما توان راكتیو موتور (Q) به نحوه تحریك بستگی دارد .

اگر موتور بی بار باشد تغییر جریان تحریك باعث می گردد كه موتور گاهی بصورت مقاومت ، گاهی بصورت سلف و گاهی بصورت خازن عمل نماید . موتور سنكرون بی بار را كندانسور سنكرون می نامند و در سیستمهای انتقال انرژی جهت تنظیم ولتاژ مورد استفاده قرار می گیرد . در صنعت نیز گاهی برای بهبود ضریب توان بجای خازن از موتورهای سنكرون در حالت پیش فاز استفاده می شود .

در اینجا لازم است قدری درباره ساختمان ماشینهای سنكرون سه فاز اعم از موتور و ژنراتور بحث شود . شكل 1 و 6-1 شمای استاتور این ماشینها را نشان می دهد . درون شیارهای استاتور سیم پیچی سه فاز استاتور جا سازی شده است و استاتور در این ماشینها شبیه استاتور ماشینهای القائی فصل قبل است . در شكل 1 و 6-1 شمای دو نوع رتور برای ماشینهای سنكرون نشان داده شده است :

1- رتور با قطب های برجسته كه در آن برجستگی قطبها مشهود است و قطبها توسط سیم پیچی تحریك یا سیم پیچی میدان تحریك می شوند . واضح است كه در این نوع ماشینها شكاف هوائی ( فاصله بین رتور و استاتور ) غیر یكنواخت است . در زیر قطبها شكاف هوائی كم و در میان قطبها شكاف هوائی زیادی حاصل می شود شكل 1 و 6-1 .

2- رتور استوانه یا رتور غیر برجسته ، در این نوع ماشینها شكاف هوائی درون ماشین كاملا یكنواخت است و رتور بصورت یك استوانه نسبتا كامل ساخته می شود 0 شل 1 و 6-1) .

شكل (2 و 6-1) شمای بیرون ماشین سنكرون را نشان می دهد . می بینیم از استاتور سه پایانه خارج می شود كه مربوط به سیستم سه فاز استاتور است . تغذیه جریان DC تحریك مربوط به رتور If نیز از طریق حلقه های لغزان موجود بر روی محور ماشین انجام می شود . شكل 3 و 6-1 وضعیت سیم پیچی های سه فاز استاتور و سیم پیچ تحریك را نشان می دهد.