گزارش کارآموزی ماشین های الکترونیک در کارخانه صنایع نخ خمین

ساختمان کلی  سرو موتورها

این موتور ها در واقع نوعی از موتور های dc معمولی می باشند که توسط مدارات کنترلی حرکت مداوم دورانی موتور را به حرکت محدود 180درجه تبدیل کرده و نیز این غابلیت را به موتور dc می‌دهند که بتوان آن را در یک نقطه خاص قفل کرد.

در این گونه موتورها بر اساس باری که قرار است موتور تحمل کند و همچنین طول بازوی قرار گرفته بر روی شفت موتور و همچنین گشتاور مورد نیاز از موتور dc معمولی یا گیربکس دار استفاده
می کنند.

اساس کار بدین صورت است که با متصل کردن شفت موتور به یک پتانسیو متر یا هر سنسور که بتواند مقدار چرخش شفت را اندازه گیری کند و با استفاد از یک فیدبک منفی و اعمال دوباره آن به موتور می توان موتور را در یک وضعیت خاص نگه داشت.

این مدارات کنترلی یا به صورت از پیش طراحی شده در داخل ساختمان موتور قرار دارد و یا اینکه توسط کاربر و با توجه به نیاز، طراحی شده و به یک موتور dc مناسب از لحاظ مکانیکی متصل
 می شود لازم به ذکر است که در ساختمان بعضی از سرو موتورها از میکرو کنترلر های خاص استفاده شده که به این گونه سرو موتور ها سرو موتور های دیجیتال گفته می شود این گونه سرو موتورها بر خلاف سرو موتورهای معمولی یا آنالوگ با اختلاف ولتاژ کنترل نمی شوند و کنترل آنها با استفاده از یک پالس مربعی که فرکانس آن با توجه به محل قرار گیری موتور تغییر خواهد کرد کنترل می شوند.

ساختار موتور پله ای

این موتورعموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها

بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال

بیتهای 0و1به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی

ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتورمغناطیسی

 موجود در داخل موتور پله ای می شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی 0 و 1 کرد و گرنه موتو ر مطابق میل شما نخواهد چرخید یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوری زاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش 7درجه باشد این موتور در هر بار ی که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند 7 درجه در سمت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن بسته به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبی ولتاژ دار می شوند خو اهد چرخید این 7 درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود با این تعریف متوجه شدید که یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکن است.،100تا 200 پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور خواهد داشت.شما حتی می توانید یک موتور پله ای را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید این موتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند در واقع منظور حرکت خیلی ریز ودقیق است. وقتیکه شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی می شوید که از موتور پله ای بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیج متصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است.

نحوه کنترل

این موتور به صورت 1 بیتی یا دو بیتی حرکت می کند در حالت یک بیتی در هر لحظه تنها یک سیم پیچ پالس 1 را دریافت می کند ودر حالت دو بیتی دو سیم پیچ در هر لحظه پالس 1 را دریا فت
می کنند اگر این دریافت پالس به صورت منظم و پشت سر هم انجام شو د موتور نیز به صورت صحیح به سمت جهت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن حرکت خواهد کرد.

حال نحوه کنترل موتور پله ای را در دو حالت یک بیتی یا دو بیتی بررسی می کنیم.

نحوه کنترل 1 بیتی

در حالت یک بیتی اگر اول سیم پیچ 1 را تحریک کنیم .سیم پیچ 2و3و4 بدون تحریک باید باشند جهت حرکت موتور پله ای در سمت حرکت عقربه های ساعت بعد از سیم پیچ 1 نوبت سیم پیچ 2 است که تحریک شود.، و در این حالت نیز بقیه سیم پیچها بدون تحریک هستند بعد از آن نوبت سیم پیچ 3 و سپس نوبت سیم پیچ شماره 4 است دقت کنید که در هر لحظه یک سیم پیچ تحریک شو د اگر بعد از سیم پیچ 1 سیم پیچ 4 را تحریک کنیم و سپس به سراغ3و2 برویم موتور در جهت عکس عقربه های ساعت خواهد چرخید.

نحوه کنترل 2 بیتی

در حالت دو بیتی در لحظه دو سیم پیچ بار دار می شو ند مثلا اگر اول سیم پیچ 1 و2 تحریک شوند بعد سیم پیچ 2و3 سپس 3و4 ودر نهایت 4و 1 برای حرکت موتور پله ای بایست همین ترتیب را تا موقعییکه می خوا هید موتور حرکت داشته باشد ادامه دهید حال اگر این ترتیب را عوض کنید موتور در خلاف جهت فعلی حرکت می کند.

جهت عقربه های ساعت (تحریک 2 بیتی)          حرکت در جهت خلاف عقربه های ساعت (تحریک 2 بیتی)

نحوه حرکت موتورهای الکتریکی

حالا بیا یید ببینیم چه اتفاق می افتد که موتور پله ای حرکت می کند.

کلید فهمیدن اینکه موتورهای الکتریکی چگونه کار می کنند فهمیدن نحوه عملکرد آهن ربای الکتریکی است آهن ربای الکتریکی مبنای کار موتورهای الکتریکی است.

اگر سیمی حدود 10 سانتی متر بردارید و به دور میخی بپیچید و دو سر آنرا به دو سر یک باطری وصل کنید زمانیکه جریان از سیم عبور می کند یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد می شود و آن میخ تبدیل به آهنربا می شود این میدان تا زمانییکه جریان از سیم عبور میکند وجود دارد یعنی تا زمانییکه دو سر سیم به باطری متصل باشد و زمانییکه این اتصال قطع شود این میدان نیز از بین می رود آن سر میخ که به قطب مثبت باطری وصل شده S وسر دیگر را که به قطب منفی باطری وصل شده N می نامییم حال اگر یک آهن ربای نعلی شکل بردارید و این میخ را

به صورت معلق در وسط این آهن ربا قرار دهید به طورییکه میخ

کاملا افقی قرار گیرد در صورتیکه قطب N میخ در مقابل قطب N

آهن ربا ی نعلی شکل قرار بگیرد وقطب دیگر میخ نیز به همین صورت

در این وضعییت میخ 180 درجه خواهد چرخد تا قطب N میخ در مقابل قطب S آهنربا و قطب S میخ در مقابل قطب N آهن ربا قراربگیرد همانطور که میدانید دو قطب متضاد همدیگر را جذب ودو قطب همسان همدیگر را دفع می کنند که حرکت میخ نیز در آهن ربای نعلی شکل به همین صورت است
حرکت موتورهای الکتریکی نیز در واقع از همین قانون پیروی می کند ما هر بار که در یک موتور پله ای یک سیم پیچ را تحریک می کنیم در واقع قطبهای N , S را در داخل موتور ایجاد میکنیم و روتور نیز مثل آن میخ و با استفاده از قانون جذب ودفع قطبها به حرکت در مآید واین حرکت همان چیزی است که ما به صورت فیزیکی از موتور مشاهده می کنیم.

وسایل تبدیل انرژی الکترومکانیکی گردان را ماشینهای الکتریکی می گویند.

طبقه بندی ماشینهای الکتریکی

ماشینهای الکتریکی به دو طریق دسته بندی می شوند:

1- از نظر نوع جریان الکتریکی

الف- ماشینهای الکتریکی جریان مستقیم

ب- ماشینهای الکتریکی جریان متناوب

2- از نظر نوع تبدیل انرژی

الف- مولدهای الکتریکی که انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند
ب- موتورهای الکتریکی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند
به طور کلی ماشینهای الکتریکی جزء وسایل تبدیل انرژی غیر خطی هستند یعنی هر تغییر در ورودی همیشه به یک نسبت در خروجی ظاهر نمی شود.

مولد ساده جریان مستقیم

یک مولد ساده جریان مستقیم از چهار قسمت اصلی زیر تشکیل شده است:

1- قطبهای مغناطیسی: که وظیفه ایجاد میدان مغناطیسی مولد را بعهده دارد و می تواند بصورت آهنربای دائم و یا آهنربای الکتریکی باشد.

2- هادیها: برای ایجاد ولتاژ القایی به کار گرفته میشود.

3- کموتاتور: در ساده ترین حالت از دو نیم استوانه مسی که توسط میکا نسبت به یکدیگر عایق شده اند تشکیل می گردد، وظیفه یک طرفه کردن ولتاژ و جریان القایی را در خارج از مولد بعهده دارد.
4- جاروبک: جهت انتقال جریان الکتریکی از هادیها به مصرف کننده استفاده میشود شکل زیر مولد ساده جریان مستقیم را نشان میدهد.

طرز کار مولد ساده جریان مستقیم: با حرکت هادیها در فضای ما بین قطبها باعث میشود میدان مغناطیسی توسط هادیها قطع میشود بدین ترتیب مطابق پدیده القاء در هادیها ولتاژ القاء میشود.ابتدا و انتهای هر کلاف به یک نیم استوانه مسی یا یک تیغه کوموتاتور وصل میشود روی تیغه های کوموتاتور دو عدد جاروبک بطور ثابت قرار داشته و با حرکت هادیها تیغه های کموتاتور زیر جاروبک می لغزند، بدین ترتیب در ژنراتورهای جریان مستقیم از طریق کوموتاتور ولتاژ القاء شده طوری به جاروبکها منتقل می شود که همیشه یکی از جاروبکها دارای پلاریته مثبت و دیگری دارای پلاریته منفی است. شکل موج ولتاژ القاء شده در این مولد ساده بصورت زیر می باشد.

برای افزایش سطح ولتاژ القاء شده و بهبود یکسوسازی بمنظور داشتن ولتاژ با دامنه ثابت باید تعداد کلافها را افزایش داد و کلافها را به کمک تیغه های کوموتاتور سری کنیم.

چگونگی تغییر پلاریته ولتاژ القایی در مولد ساده

در مولد جریان مستقیم تغییر پلاریته ولتاژ خروجی عملاٌ در صورت ایجاد یکی از دو حالت زیر ممکن می شود:

1- جهت چرخش آرمیچر عوض شود

2- جهت جریان در سیم پیچ قطبها تغییر کند در صورتیکه قطبها از نوع مغناطیس دائم نباشد
چگونگی تغییر دامنه ولتاژ القایی در مولد ساده برای افزایش دامنه ولتاژ القا شده دو روش ممکن است:
1- افزایش سرعت چرخش آرمیچر که باعث افزایش ولتاژ بصورت خطی می شود.

2- افزایش جریان تحریک که باعث افزایش ولتاژ مولد بصورت غیر خطی می شود.

موتور ساده جریان مستقیم

موتور ساده از نظر ساختمانی مانند مولد ساده جریان مستقیم می باشد فقط نحوه کار آن با مولد ساده جریان مستقیم تفاوت دارد. در موتور ساده هادیها از طریق کوموتاتور و جاروبکها به یک منبع جریان مستقیم متصل می شود در اینصورت جریانی از هادیها عبور کرده و در نتیجه مطابق نیروی لورنس به هادیها نیروی وارد میشود و آنها به حرکت در می آید.

نحوه ایجاد نیرو و گشتاور در موتور ساده: در صورتیکه از یک کلاف تک حلقه که بین قطبهای یک مغناطیس قرار دارد جریان الکتریکی عبور کند مطابق شکل به بازوی سمت راست نیروی به سمت بالا و به بازوی سمت چپ نیروی بسمت پایین وارد می شود با وارد شدن دو نیروی مختلف الجهت به دو طرف کلاف طبیعی است که کلاف حول محورش شروع به دوران خواهد نمود یعنی وارد آمدن زوج نیرو موجب ایجاد گشتاور لازم شده است.

در این موتور ساده اگر صفحه کلاف عمود بر خطوط میدان مغناطیسی قرار گیرد به آن گشتاوری وارد نمیشود در ضمن که گشتاور وارد شده نیز دامنه یکنواخت ندارد برای رفع شدن این معایب می بایست تعداد کلافها و تیغه های کوموتاتور را افزایش داد کلافها در زاویه های مختلف قرار می گیرد و با هم توسط تیغه های کوموتاتور سری می شود.

تغییر جهت گردش در موتور ساده DC: تغییر جهت گردش موتور ساده به دو روش زیر ممکن است:
1- تغییر جهت جریان در کلاف که با تغییر پلاریته ولتاژ منبع از خارج موتور میسر است.

2- تغییر قطبهای مغناطیسی که با تغییر جهت جریان در سیم پیچی تحریک ممکن است

ساختمان ماشینهای جریان مستقیم

اجزاء تشکیل دهنده ماشینهای جریان مستقیم را میتوان به صورت زیر دسته بندی کرد:

1- قسمت ساکن شامل قطبها و بدنه

2- قسمت گردان (آرمیچر)

3- مجموعه جاروبک و جاروبک نگهدارها

هر کدام از قسمتهای فوق بطور خلاصه توضیح داده می شود.

1- اجزاء ساکن ماشینهای جریان مستقیم: قسمتهای ساکن جریان مستقیم شامل اجزاء زیر هستند:

الف- قطبهای اصلی

ب- قطبهای کمکی

ج- بدنه

- قطبهای اصلی: وظیفه این قسمت تامین میدان مغناطیسی مورد نیاز ماشین است. قطبهای اصلی خود شامل قسمتهای زیر می باشد:

- هسته قطب: از ورقهای فولاد الکتریکی به ضخامت حدود 0/5 تا 65/0 میلی متر با خاصیت مغناطیسی قابل قبول تشکیل می شود.

- کفشک قطب: شکل قطب به نحوی است که سطح مقطع کوچکتر برای سیم پیچ اختصاص داده می شود و قسمت بزرگتر که کفشک قطبی نام دارد سبب شکل دادن میدان مغناطیسی و سهولت هدایت فوران مغناطیسی به فاصله هوایی می شود.