روتور از جنس آهنربای دائمی است و شش دندانه دارد که با فاصله های مساوی و یک در میان در قطب های N و S اطراف روتور قرار دارند.استاتور چهار قطب دارد که هر قطب دارای پیچه ای است که این پیچه از مرکز خروجی V را داراست.
پیچه های روی قطب های مختلف به هم وصلند بطوری که فقط پنج سیم A , B , C , D & +V از موتور خارج می شوند.پیچه با ارسال جریان به سیم +V و خروج آن از یکی از سیمهای دیگر فعال می شود.
سیم پیچ ها در دندانه های استاتور به روشی پیچیده می شوند به طوریکه نتایج زیر حاصل می شود :
اگر سیم B فعال باشد ، قطب 1 شمال و قطب 2 جنوب خواهند بود و اگر سیم A فعال باشد قطب 1 جنوب و قطب 2 شمال می شود.
اگر سیم C فعال باشد قطب 3 شمال و قطب 4
جنوب و اگر سیم D فعال باشد قطب 3 جنوب و در عوض قطب 4 شمال خواهند بود.
عملکرد استپ موتورها براساس این قانون است که وقتی قطبهای مشابه دفع می شوند ، قطبهای مخالف جذب می شوند. اگر سیم پیچ ها در توالی صحیح فعال باشند روتور در مسیر و جهتی معین خواهد چرخید.
شکل 2 نشان می دهدکه روتور هنگامی که پیچه ها با توالی داده شده در جدول 1 فعال اند چگونه می گردد.
همانطور که در شکل 2 مشاهده می شود ، ترتیب القاهای داده شده در در جدول 1 سبب چرخش روتور در جهت عقربه های ساعت می شود.

اگر توالی این القا ها معکوس شود ، جهت حرکت نیز معکوس می شود.

اگر حتی همه القا ها متوقف شده و هیچ جریانی به موتور وارد نشود ، به علت وجود آهنرباهای دائمی در روتور بازهم مقداری جاذبه میان قطب ها و دندانه ها وجود دارد. از این رو حتی هنگامی هم که هیچ تغذیه ای به موتور متصل نیست ، بازهم قدری ((گشتاور نگه دارنده)) در موتور باقی می ماند.
از شکل 2 می توان مشاهده نمود که موتور زاویه استپینگ یا زاویه مرحله 30 درجه دارد و برای کامل کردن یک چرخه به 12 استپ یا مرحله نیاز دارد. تعداد مرحله ها در هر دور در یک موتور استپی با اضافه کردن دندانه های بیشتر روی روتور می تواند افزایش یابد و با اضافه کردن دندانه هایی به دندانه های استاتور ، زاویه استپینگ یا زاویه طی مرحله یک موتور استپی را می توان تا حد 1.8 درجه کوچک کرد به طوری که برای طی یک چرخه دویست مرحله نیاز باشد.
برنامه القای پیچه ها در شکل 2 به القای تک فاز معروف است ; از آنجا که در هر زمان فقط یکی از چهار پیچه فعال است.
در هر مرحله دندانه های روتور دقیقا رد مقابل دندانه های فعال استاتور قرار می گیرند. با این حال راه اندازی موتور با دو پیچه حامل جریان در یک زمان امری ممکن است (القای دو فازی). در این حالت دندانه های روتور خود را در میان دوتا از دندانه های فعال استاتور قرار می دهند. جدول 2 برنامه کاری و موقعیت روتور را برای القای دو فاز و تک فاز نشان می دهد.توجه داشته باشید که زاویه مرحله یا همان Stepping Angle برای دو نوع القا یکی است بجز اینکه موقعیت های روتور با نصف زاویه مرحله تعیین می شوند.
اگر القای تک فاز و دو فاز با هم ترکیب شوند ، یک حالت نیم مرحله (Half Step mode) حاصل می شود. در این حالت تعداد مراحل یا استپ ها در هر چرخه دو برابر است ; به طوری که اگر موتوری در حالت مرحله کامل یا Full – Step برای کامل کردن چرخه به دویست دور نیاز داشته باشد ، در حالت نیم مرحله یا Half – Step به چهارصد دور برای تکمیل آن نیاز دارد. جدول 3 توالی کارکرد برای حالت نیم مرحله نشان می دهد.

استپ موتوری که در بالا شرح داده شد از دو پیچه با در مقابل هم قرار دادن مگنت های همنام در هر قطب استفاده می کند. به این دلیل است که این نوع ، استپ موتور "Bifilar" نامیده می شود.
نتیجتا کارایی و امکانات یک استپ موتور بسیار بیشتر از انواع دیگر الکترو موتورها می باشد. بدین لحاظ که بسیاری مکانیزم ها و حالات مختلف چرخش را می توان از آنها گرفت و همچنین این که کنترل این موتور ها بسیار آسان تر از سایرین است به طوری که عمدتا به وسایل کنترل سرعت اضافی از قبیل ترمز های الکتریکی و مکانیکی نیازی ندارند.
پس بر ماست تا با افزایش دانش خود در مورد این نوع کارامد از موتورهای الکتریکی سعی در استفاده هرچه بیشتر از امکانات آنها کنیم.
ادامه دارد .....

انواع موتورهای الکتریکی (1)

موتورهای DC :

یکی از اولین موتورهای دوار، اگر نگوییم اولین، توسط میشل فارادی در سال 1821م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرف جیوه غوطه ور بود، می شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی که جریانی از سیم عبور می کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می آمد و نشان می داد که جریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایرهای اطراف سیم می شود. این موتور اغلب در کلاس های فیزیک مدارس نشان داده می شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه، از آب نمک استفاده می شود.
موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکی است. یک سوییچ گردشی به نام کموتاتور جهت جریان الکتریکی را در هر سیکل دو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمی را در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریان عبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی، بستگی دارد. سرعت موتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسط ولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپ ها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، کنترل می شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می کنند.
اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیت ها ناشی از نیاز به جاروبک هایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک ها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می کند و هرچه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبک ها می بایست محکم تر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می کند و به این معنی است که جاروبک ها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچ ها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می رسیم.

موتورهای میدان سیم پیچی شده

آهنرباهای دائم در (استاتور) بیرونی یک موتور DC را میتوان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیم پیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالای کم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کم خواهیم داشت. می توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده آل است و کاربرد این تکنیک می تواند منجر به حذف تجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.

موتورهای یونیورسال

یکی از انواع موتورهای DC میدان سیم پیچی شده موتور ینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها را می توان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شده همواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا با جریان AC سازگاری داشته باشد (امپدانس/رلوکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند)، و موتور نهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهد بود. مزیت این موتورها این است که میتوان تغذیه ی AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارای گشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبه منفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجود کموتاتور ایجاد می شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می شوند اما عمومی ترین موتورهای AC در دستگاه هایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی ای که گاهاً استفاده می شوند، هستند.

موتورهای AC

عموماً ما دارای دو نوع از موتورهای AC هستیم: تک فاز و سه فاز.

موتورهای AC تک فاز

معمول ترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه های برقی، اجاق های ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک.
نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می رود. عموماً این موتورها می توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز، ایجاد کنند.
هنگام راه انداز ی، خازن و سیم پیچ راه انداز ی از طریق یک دسته از کنتاکت های تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار، به منبع برق متصل می شوند . خازن به افزایش گشتاور راه انداز ی موتور کمک می کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده، دسته کنتاکت ها فعال می شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می سازد. در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می کند.

موتورهای AC سه فاز

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان، استفاده می کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادی های مسی است که در فولاد قرار داده شده اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادی ها القای جریان می کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید. این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور، بچرخد چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کنندهای در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچ های روتور جریان میدان جدایی اعمال می شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در می آید. موتورهای سنکرون را می توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.
سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را میتوان با داشتن دسته سیم پیچ ها یا قطب هایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

موتورهای پله ای

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله ای است، که در آن یک روتور درونی، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می شوند ، کنترل می شود. یک موتور پله ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونویید است. موتورهای پله ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده ای در حالت های موقعیتی معینی قرار می گیرند، اما موتورهای پله ای نسبتا کنترل شده، می توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله ای کنترل شده با کامپیوتر یکی از فرمهای سیستم های تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

موتورهای خطی

یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله ای اند. می توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می کند.

اساس موتورهای القایی AC

امروزه در صنعت، ماشینهای متفاوت و با سرعت های مختلف مورد استفاده قرار می گیرد که موارد قابل ذکر عبارتند از : ماشین برش فلزات ، چرثقیل الکتریکی ، ماشینهای مربوط به حمل ونقل وانواع مختلف وسایل چاپ ، معدن ذغال سنگ و صنایع دیگر . برای مثال چرخاننده الکتریکی در ماشین برش فلزات ، سرعت سیستم می باید مطابق با نوع کار ، فلز و کیفیت نوع برش واندازه قطعه مورد نظر ، قابل تنظیم باشد . در کلیه ماشین آلات ذکر شده ، چرخاننده باید مجهز به کنترل سرعت باشد تا بتواند کمیت تولید زیاد ، شرایط کار مطلوب و کیفیت محصول خوب باشد . توسط کنترل سرعت می توان سرعت چرخاننده را به میزان مورد نیاز جهت انجام مراحل کار تغییر داد . مفهوم کنترل سرعت یا تنظیم نبا ید شامل تغییر طبیعی در هنگام اخذ بار شود . تغییر سرعت مورد نیاز در روی موتور چرخاننده و یا عنصر مرتبط به موتور چرخاننده انجام می گیرد ، که ممکن است این عمل با دست توسط اپراتور و یا به طور اتوماتیک توسط وسایل کنترل انجام گیرد . امروزه تنظیم سرعت توسط مدار الکتریکی توسعه یافته و از نظر اقتصادی و نتایج حاصله بر کنترل مکانیکی ارجحیت دارد .
موتورهای آسنکرون سه فاز به خاطر امتیازات چشمگیرشان در صنایع کاربرد متنوعی دارند . از آن جمله در سیستمهای محرکه ای که نیاز به تغییر وتنظیم دور دارند بیشتر وبیشتر بکار گرفته می شوند .
دور موتور آسنکرون به خودی خود حداکثر 1- min 3000 (برایP=1 ،F=50 HZ ) است . اما صنعت اتوماسیون و تنظیم دقیق ، نیاز به دورهایی از حدود1 تاmin -1 100000 و بیشتر ( مثلا min -1 350000 در دندانپزشکی با بلبرینگ مغناطیسی ) می باشد . برخی سیستمهای محرکه نظیر جراثقال به دور کمی نیازمنداند. دور موتور آسنکرون وابسته از F فرکانس شبکه ، P تعداد زوج قطب موتور و S لغزش آن می باشد :
Nr = (1- S) NS = ( 1-S )
توسط تغییرات این سه عامل می توان دور موتور آسنکرون را تغییر داد . برای این منظور مدارهای متنوعی را می توان تحقق بخشید . در این میان سعی برآنست مدارهائی مورد استفاده قرار گیرند که با هزینه کمتری تحقق پذیرند ، ساده ترند و نیز تلفاتشان کمتر است. بدین ترتیب تعداد این مدارها عملاً محدود می گردد در ادامه متدهای کلاسیک ومدرن تنظیم دور موتور آسنکرون را مورد بحث قرار خواهیم داد .
موتورهای القایی AC عمومی ترین موتورهایی هستند که در سامانه های کنترل حرکت صنعتی و همچنین خانگی استفاده می شوند.طراحی ساده و مستحکم , قیمت ارزان , هزینه نگه داری پایین و اتصال آسان و کامل به یک منبع نیروی AC امتیازات اصلی موتورهای القایی AC هستند.انواع متنوعی از موتورهای القایی AC در بازار موجود است.موتورهای مختلف برای کارهای مختلفی مناسب اند.با اینکه طراحی موتورهای القایی AC آسانتر از موتورهای DC است , ولی کنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف موتورهای القایی AC نیازمند درکی عمیقتر در طراحی و مشخصات در این نوع موتورهاست.
این نکته در اساس انواع مختلف , مشخصات آنها , انتخاب شرایط برای کاربریهای مختلف و روشهای کنترل مرکزی یک موتورهای القایی AC را مورد بحث قرار می دهد.

اصل ساخت اولیه و کاربری

مانند بیشتر موتورها , یک موتورهای القایی AC یک قسمت ثابت بیرونی به نام استاتور و یک روتور که در درون آن می چرخد دارند , که میان آندو یک فاصله دقیق کارشناسی شده وجود دارد.به طور مجازی همه موتورهای الکتریکی از میدان مغناطیسی دوار برای گرداندن روتورشان استفاده می کنند.یک موتور سه فاز القایی AC تنها نوعی است که در آن میدان مغناطیسی دوار به طور طبیعی بوسیله استاتور به خاطر طبیعت تغذیه گر آن تولید می شود.در حالی که موتورهای DC به وسیله ای الکتریکی یا مکانیکی برای تولید این میدان دوار نیاز دارند.یک موتور القایی AC تک فاز نیازمند یک وسیله الکتریکی خارجی برای تولید این میدان مغناطیسی چرخشی است.
در درون هر موتور دو سری آهنربای مغناطیسی تعبیه شده است.در یک موتور القایی AC یک سری از مغناطیس شونده ها به خاطراینکه تغذیه AC به پیچه های استاتور متصل است در استاتور تعبیه شده اند.بخاطر طبیعت متناوب تغذیه ولتاژ AC بر اساس قانون لنز نیرویی الکترومغناطیسی به روتور وارد می شود (درست شبیه ولتاژی که در ثانویه ترانسفورماتور القا می شود).بنابر این سری دیگر از مغناطیس شونده ها خاصیت مغناطیسی پیدا می کنند.-نام موتور القایی از اینجاست-.تعامل میان این مگنت ها انرژی چرخیدن یا تورک (گشتاور) را فراهم می آورد.در نتیجه موتور در جهت گشتاو بوجود آمده چرخش می کند.
استاتور از چندین قطعه باریک آلومنیوم یا آهن سبک ساخته شده است.این قطعات بصورت یک سیلندر تو خالی به هم منگنه و محکم شده اند(هسته استاتور) با شیارهایی
که در شکا یک نشان داده شده اند.سیم پیچهایی از سیم روکش دار در این شیارها جاسازی شده اند.هر گروه پیچه با هسته ای که آن را فرا گرفته یک آهنربای مغناطیسی (با دو پل) را برای کار کردن با تغذیه AC شکل می دهد.تعداد قطبهای یک موتور القایی AC به اتصال درونی پیچه های استاتوربستگی دارد.پیچه های استاتور مستقیما به منبع انرژی متصل اند.آنها به صورتی متصل اند که با برقراری تغذیه AC یک میدان مغناطیسی چرخنده تولید می شود.
روتور از چندین قطعه مجزای باریک فولادی که میانشان میله هایی از مس یا آلومنیوم تعبیه شده ساخته شده است.در رایج ترین نوع روتور (روتور قفس سنجابی) این میله ها در انتهای خود به صورت الکتریکی و مکانیکی بوسیله حلقه هایی به هم متصل شده اند.تقریبا 90 درصد از موتورهای القایی دارای روتور قفس سنجابی می باشند و این به خاطر آن است که این نوع روتور ساختی مستحکم و ساده دارد.این روتور از هسته ای چند تکه استوانه ای با محوری که شکافهای موازی برای جادادن رساناها درون آن دارد تشکیل شده است.هر شکاف یک میله مسی یا آلومنیومی یا آلیاژی را شامل می شود.در این میله ها به طور دائمی بوسیله حلقه های انتهایی آنها مدار کوتاه برقرار است.چون این نوع مونتاژ درست شبیه قفس سنجاب است , این نام برای آن انتخاب شده است.میله ای روتور دقیقا با محور موازی نیستند.در عوض به دو دلیل مهم قدری اریب نصب می شوند.
دلیل اول آنکه موتور با کاهش صوت مغناطیسی بدون صدا کارکرده و برای آنکه از هارمونیکها در شکافها کاسته شود.
دلیل دوم آن است که گرایش روتور به هنگ کردن کمتر شود.دندانه های روتور به خاطر جذب مغناطیسی مستقیم (محض) تلاش می کنند که در مقابل دندانه های استاتور باقی بمانند.این اتفاق هنگامی می افتد که تعداد دندانه های روتور و استاتور برابر باشند.
روتور بوسیله مهار هایی در دو انتها روی محور نصب شده ; یک انتهای محور در حالت طبیعی برای انتقال نیرو بلندتر از طرف دیگر گرفته می شود.ممکن است بعضی موتورها محوری فرعی در طرف دیگر(غیر گردنده - غیر منتقل کننده نیرو) برای اتصال دستگاههای حسگر حالت(وضعیت) و سرعت داشته باشند.بین استاتور و روتور شکافی هوایی موجود است.بعلت القا انرژی از استاتور به روتور منتقل می شود.تورک تولید شده به روتور نیرو داده و سپس برای چرخیدن به آن نیرو می کند.صرف نظر از روتور استفاده شده قواعد کلی برای دوران یکی است.
میدان مغناطیسی ای که در استاتور تولید میشود با سرعت سنکرون می چرخد.(Ns)
در روتور میدان مغناطیسی تولید می شود زیرا به طور طبیعی ولتاژ متناوب است.
برای کاهش سرعت نسبی نسبت به (شار)استاتور , روتور چرخش را در همان جهتی که شار استاتور دارد آغاز می کند و تلاش می کند تا به سرعت چرخش فلاکس نایل شود.با اینحال روتور هرگز موفق نمی شود که به سرعت میدان استاتور برسد.روتور از سرعت میدان استاتور کندتر می گردد.این سرعت Base speed نام دارد.(Nb)
تفاوتها میان Ns و NbSlip نام دارد.اسلیپ مقادیر مختلف فشار(مکانیکی) بستگی دارد.هر افزایشی در فشار موجب کندتر کار کردن روتور و افزایش اسلیپ می شود.برعکس کاهش فشار سبب سرعت گرفتن روتور و کاهش اسلیپ می شود.اسلیپ بوسیله درصد نشان داده می شود.
عموما دسته بندی موتورهای القای براساس تعداد پیچه های استاتور است که عبارتند از:
موتورهای القایی تک فاز
موتورهای القایی سه فاز

موتورهای AC :

موتورهای AC تک فاز:

معمولترین موتور تک فاز موتور سنکرون قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی ، اجاقهای ماکروویو و دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیر ماشین لباسشویی و خشک کن لباس بکار می‌رود. عموماً این موتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راه انداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز ، ایجاد کنند.
هنگام راه اندازی ، خازن و سیم پیچ راه اندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار ، به منبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعال می‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در این هنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند

موتورهای AC سه فاز:

برای کاربردهای نیازمند به توان بالاتر، از موتورهای القایی سه فاز AC (یا چند فاز) استفاده می‌شود. این موتورها از اختلاف فاز موجود بین فازهای تغذیه چند فاز الکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان ، استفاده می‌کنند. اغلب ، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریق القای الکترومغناطیسی میدان مغناطیسی دوار در این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسی متعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت در آید.
این نوع از موتور با نام موتور القایی معروف است. برای اینکه این موتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیه اعمالی به موتور ، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتور ایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها ، که در آن به موتور ترکشن آسنکرون معروف است، روز به روز در حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یک میدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که در موتور سنکرون وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز ، به گردش در می‌آید. موتورهای سنکرون را می‌توانیم به عنوان مولد جریان هم بکار برد.
سرعت موتور AC در ابتدا به فرکانس تغذیه بستگی دارد و مقدار لغزش ، یا اختلاف در سرعت چرخش بین روتور و میدان استاتور ، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در این نوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشن و خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال با پیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه ، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم. روشهای کنترل سرعت در موتورهای القایی : همانطور که در گذشته نیز گفته شد از معایب اصلی موتورهای آسنکرون نسبت به موتورهای DC در عدم امکانات مناسب در کنترل سرعت آنها می باشد که به همین دلیل در صنعت که احتیاج به کنترل دور موتور با دقت زیاد و در رنج وسیعی می باشد استفاده از ماشینهای DC ترجیح داده می شود و این مسئله در هنگامی که گشتاور راه اندازی بزرگی نیز مورد احتیاج باشد ، تشدید می گردد . به همین دلیل برای کنترل سرعت ماشینهای القایی نیز تمهیداتی انجام گرفته
است که توسط آنها بتوان تا حد امکان به کنترل سرعت این موتورها پرداخت0 به طور کلی به چهار روش می توان به کنترل دور موتورهای القایی پرداخت که این موارد عبارتنداز : 1-کنترل دور به وسیله کنترل ولتاژ 2-کنترل دور توسط کنترل فرکانس 3-کنترل دور به وسیله کنترل ولتاژ و کنترل فرکانس به صورت همزمان 4-کنترل سرعت از طریق کنترل جفت قطب در بین این روشها بهترین روش کنترل دوربه وسیله کنترل همزمان ولتاژ و فرکانس می باشد چون مقدار فوران میدان مغناطیسی دوار موتورهای القایی متناسب با نسبت ولتاژ به فرکانس می باشد بنا براین در صورتی که به همان نسبت که ولتاژ را تغییر می دهیم مقدار فرکانس را نیز تغییر دهیم نتیجتاً مقدار دامنه‏ی میدان مغناطیسی دوار موتور تغییری نمی‎نماید و در نتیجه در کار ماشین اختلالی وجود نخواهد داشت. از طرف دیگر با تغییر مشخصات منبع تغذیه منحنی گشتاور بر حسب سرعت تغییر خواهد نمود . عیب این روش در قیمت بسیار بالای مبدلهایی می باشند که به صورت همزمان فرکانس و ولتاژ را کنترل می نمایند و همچنین دارای ساختمان پیچیده ای هستند و تعمیر و نگهداری آنها مشکل می باشد و بعضاّ هزینه های مربوط به این مبدّل ها از هزینه مربوط به خود موتور بیشتر می گردد . بنابراین در بسیاری از مواقع از لحاظ اقتصادی استفاده از این روش برای کنترل سرعت موتور القایی مقرون به صرفه نمی باشد.

موتورهای پله‌ای :

نوع دیگری از موتورهای الکتریکی موتور پله‌ای است، که در آن یک روتور درونی ، شامل آهنرباهای دائمی توسط یک دسته از آهنرباهای خارجی که به صورت الکترونیکی روشن و خاموش می‌شوند، کنترل می‌شود. یک موتور پله‌ای ترکیبی از یک موتور الکتریکی DC و یک سلونوئید است. موتورهای پله‌ای ساده توسط بخشی از یک سیستم دنده‌ای در حالتهای موقعیتی معینی قرار می‌گیرند، اما موتورهای پله‌ای نسبتا کنترل شده ، می‌توانند بسیار آرام بچرخند. موتورهای پله‌ای کنترل شده با کامپیوتر یکی
از فرمهای سیستمهای تنظیم موقعیت است، بویژه وقتی که بخشی از یک سیستم دیجیتال دارای کنترل فرمان یار باشند.

موتورهای خطی :

یک موتور خطی اساساً یک موتور الکتریکی است که از حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیروی خطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش ، بوجود آورد. موتورهای خطی اغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریع السیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند.
احتمالا بیشتر از کل انواع موتورها از موتورهای القایی AC تک فاز استفاده می شود.منطقی است که باید موتورهای دارای کمترین گرانی و هزینه نگه داری بیشتر استفاده شود. موتور القایی AC تک فاز بهترین مصداق این توصیف است.آن طور که از نام آن برمیاید این نوع از موتور تنها یک پیچه (پیچه اصلی) دارد و با یک منبع تغذیه تک فاز کار می کند.در تمام موتورهای القایی تک فاز روتور از نوع قفس سنجابی است.
موتور القایی تک فاز خود راه انداز نیست.هنگامی که موتور به یک تغذیه تک فاز متصل است پیچه اصلی دارای جریانی متناوب می شود.این جریان متناوب میدان مغناطیسی ای ضربانی تولید می کند.بسبب القا روتور تحریک می شود.چون میدان مغناطیسی اصلی ضربانی است تورکی که برای چرخش موتور لازم است بوجود نمی آید و سبب ارتعاش روتور و نه چرخش آن می شود.از این رو موتور القایی تک فاز به دستگاه آغاز گری نیاز داردکه می تواندضربات آغازی را برای چرخش موتور تولید کند.
دستگاه آغاز گر موتورهای القایی تک فاز اساسا پیچه ای اضافی در استاتور است (پیچه کمکی) .پیچه استارت می تواند دارای خازنهای سری ویا سوئیچ گریز از مرکز باشد.هنگامی که ولتاژ تغذیه برقرار است جریان در پیچه اصلی بسبب مقاومت پیچه اصلی ولتاژتغذیه را افت میدهد (ولتاژ به جریان تبدیل می شود).در همین حین جریان در پیچه استارت بسته به مقاومت دستگاه استارت به افزایش ولتاژ تغذیه تبدیل می شود.فعل و انفعال میان میدانهای مغناطیسی که پیچه اصلی و دستگاه استارت می سازند میدان برایندی میسازند که در جهتی گردش می کند.موتور گردش را در جهت این میدان برایند آغاز میکند.
هنگامی که موتور به 75 درصد دور مجاز خود می رسد یک سوئیچ گریز از مرکز پیچه استارت را از مدار خارج می کند.از این لحظه به بعد موتور تک فاز می تواند تورک کافی را برای ادامه کارکرد خود نگه دارد.
بجز انواع خاص دارای Capacitor start / capacitor run عموماهمه موتورهای تک فاز فقط برای کاربری های بالای 3/4 hp استفاده می شوند.
بسته به انواع تکنیکهای استارت موتورهای القایی تک فاز AC در دسته بندی ای وسیع قرار دارند.

AC فاز شکسته

موتور فاز شکسته همچنین به عنوان Induction start/Induction run (استارت القایی/کارکرد القایی)هم شناخته می شود که دو پیچه دارد.پیچه استارت از سیم نازکتر و تعداد دور کمتر نسبت به پیچه اصلی برای بوجود آوردن مقاومت بیشتر ساخته شده است.همچنین میدان پیچه استارت در زاویه ای غیر از آنچه که پیچه اصلی دارد قرار می گیرد که سبب آغاز چرخش موتور می شود.پیچه اصلی که از سیم ضخیم تری ساخته شده است موتور را همیشه درحالت چرخش باقی نگه می دارد.
تورک آغازین کم است مثلا 100 تا 175 درصد تورک ارزیابی شده.موتور برای استارت جریانی زیاد طلب می کند.تقریبا 700 تا 1000 درصد جریان ارزیابی شده.تورک بیشینه تولید شده نیز در محدوده 250 تا 350 درصد از تورک براوردشده می باشد.
کاربریهای خوب برای موتورهای فاز شکسته شامل سمباده (آسیاب) های کوچک , دمنده ها و فنهای کوچک و دیگر دستگاههایی با نیاز به تورک آغازین کم با و نیاز به قدرت 1/20 تا 1/3 اسب بخار می باشد.از استفاده از این موتورها در کاربریهایی که به دوره های خاموش و روشن و گشتاور زیاد نیازدارند خود داری نمایید.
این نوع , موتور اصلاح شده فاز شکسته با خازنی سری با آن برای بهبود استارت است.همانند موتور معمولی فاز شکسته این نوع موتور یک سوئیچ گریز از مرکز داشته که هنگامی که موتور به 75 درصد سرعت ارزیابی شده می رسد , پیچه استارت را از مدار خارج می نماید.از آنجا که خازن با مدار استارت موازی است , گشتاور استارت بیشتری تولید می کند , معمولا در حدود 200 تا 400 درصد گشتاور ارزیابی شده.و جریان استارت معمولا بین 450 تا 575 درصد جریان ارزیابی شده است.که بسیار کمتر از موتور فاز شکسته و بعلت سیم ضخیمتر در مدار استارت است..
نوع اصلاح شده ای از موتو با استارت خازنی ، موتور با استارت مقاومتی است.در این نوع موتور خازن استارت با یک مقاومت جایگزین شده است.موتور استارت مقاومتی در کاربریهایی مورد استفاده قرار می گیرد که میزان گشتاور استارتینگی کمتر از مقداری که موتور استارت خازنی تولید می کند لازم است.صرف نظر از هزینه این موتور امتیازات عمده ای نسبت به موتور استارت خازنی ندارد.
این موتورها در انواع مختلف کاربریهای پولی و تسمه ای مانند تسمه نقاله های کوچک , پمپها و دمنده های بزرگ به خوبی بسیاری از خود گردانها و کاربریهای چرخ دنده ای استفاده می شوند.

AC القایی با خازن دائمی اسپلیت

این موتور (PSC) نوعی خازن دائما متصل به صورت سری به پیچه استارت دارد.این کار سبب آن میشود که پیچه استارت تازمانی که موتور به سرعت چرخش خود برسد بصورت پیچه ای کمکی عمل کند.از آنجا که خازن عملکرد اصلی , باید برای استفاده مداوم طراحی شده باشد , نمیتواند توان استارتی معادل یک موتور استارت خازنی ایجاد نماید.گشتاور استارت یک موتور (PSC) معمولا کم و در حدود 30 تا 150 درصد گشتاور ارزیابی شده است.موتورهای (PSC) جریان استارتی پایین , معمولا در کمتر از 200 درصد جریان برآورد شده دارند که آنها را برای کاربریهایی با سرعتهای دارای چرخه های خاموش روشن بالا بسیار مناسب میسازد. موتورهای PSC امتیازات فراوانی دارند.طراحی موتور براحتی برای استفاده با کنترل کننده های سرعت میتواند اصلاح شود.همچنین می توانند برای بازدهی بهینه و ضریب توان بالا در فشار برآورد شده طراحی شوند.آنها به عنوان قابل اطمینان ترین موتور تک فاز مطرح میشوند.مخصوصا به این خاطر که به سوئیچ گریز از مرکز نیازی ندارند.

موتورهای AC القایی استارت با خازن/ کارکرد با خازن

این موتور , همانند موتور با استارت خازن , خازنی از نوع استارتی در حالت سری با پیچه کمکی برای گشتاور زیاد استارت دارد.همچنین مانند یک موتور PSC خازنی از نوع کارکرد که درکنار خازن استارت در حالت سری با پیچه کمکی است که بعد از شروع به کار موتور از مدار خارج می شود.این حالت سبب بوجود آمدن گشتاوری در حد اضافی می شود.
این نوع موتور می تواند ... و بازده بیشتر طراحی شود .این موتور بخاطر خازنهای کارکرد و استارت و سوئیچ گریز از مرکز آن پرهزینه است.
این موتور می تواند در بسیاری از کاربریهایی که از هرموتور تک فاز دیگری انتظار میرود استفاده شود.این کاربریها شامل ماشینهای مرتبط با چوب , کمپرسورهای هوا , پمپهای آب فشار قوی , پمپهای تخلیه و دیگر کاربردهای نیازمند گشتاورهای بالا در حد 1 تا 10 اسب بخار می شوند.

AC با قطب سایه دار

موتورهای با قطب سایه دار فقط یک پیچه اصلی دارند و پیچه استارت ندارند.استارت خوردن بوسیله طرح خاص آن که حلقه پیوسته مسی ای را دور قسمت کوچکی از هر قطب موتور حلقه می کند انجام می شود.این سایه که قطب را دو تکه می کند سبب می شود که میدان مغناطیسی ای ضعیفتر در ناحیه سایه خورده نسبت به قسمت دیگر و در کنار آن بوجود آید.تعامل میان میدانها محور را به چرخش وامی دارد.
چون موتور با قطب سایه خورده پیچه استارت , سوئیچ استارت ویا خازن ندارد از نظر الکتریکی ساده و ارزان است.همچنین سرعت آن راصرفا با تغییر ولتاژ یا بوسیله یک پیچه با چند دور مختلف می توان کنترل کرد.
ساخت موتور با قطب سایه خورده از نظر مکانیکی اجازه تولید انبوه را میدهد.درحقیقت این موتورها به موتورهای یک بار مصرف معروفند.بدین معنی که جایگزین کردن آنها ارزانتر از تعمیر آنهاست.
موتورهای با قطب سایه دار بسیاری مشخصات مثبت دارند.اما چندین مورد بی فایدگی هم دارند.گشتاور استارت کم آن معمولا 25 تا 75 درصد گشتاور برآوردی است.این موتور موتوری با اتلاف بالاست که سرعتی حدود 7 تا 10 درصد سرعت سنکرون دارد.عموما بازده این نوع موتور بسیار پایین است (زیر 20 درصد)
هزینه اولیه پایین آن را برای قدرت کمتر یا کاربردهای با کار کمتر مناسب می سازد.شاید وسیعترین استفاده از آنها در فنهای چند سرعته برای استفاده خانگی است.ولی گشتاور کم موتور دارای قطب سایه دار را برای بیشتر کاربریهای صنعتی یا تجاری که در آنها کار مداوم یا چرخه های گردش بیشتر معمول است غیر قابل استفاده می کند.
PSC بسته به طراحیشان کاربری بسیار متنوعی دارند که شامل فنها , دمنده ها با نیاز به گشتاور استارت کم و چرخه های کاری غیر دائمی مانند تنظیم دستگاهها (طرز کارها) , عملگر درگاهها و بازکننده های درب گاراژها میشود.

آشنایی با استپ موتور

با پیشرفت روز افزون علم و فناوری همواره نیاز های جدید به وسایل و دستگاه های جدید تر جهت هماهنگی همه بخشهای صنعت با این پیشرفت ، به وجود می آیند. بدین منظور شناخت و طراحی راه کارها و وسایل جدید امری است اجتناب ناپذیر.از جمله این پیشرفت ها ساخت نوع جدید و پیشرفته تری از موتورهای الکتریکی به نام استپ موتور ها یا موتورهای پله ای است که با کاهش انواع هزینه ها در صناع کم کم جای مکانیزم های پیچیده مکانیکی را خواهند گرفت.در این مقاله سعی شده است تا بسیار مختصر و متناسب با محدودیت ها بزبانی ساده و قابل درک ساختار و نحوه کارکرد و کنترل موتورهای استپی بررسی و بیان شود.
با درک میدان های مغناطیسی و کشف آنکه می توان انرژی الکریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل نمود تحولی عظیم در تاریخ بشری بوجود آمد ، بگونه ای که بشر روز به روز به تفکر و طراحی و ساخت وسایلی که بتوانند با استفاده از انرژی الکتریکی ، انرژی مکانیکی تولید نمایند روی آورد. از این رو انواع موتور های الکتریکی به صحنه وجود آمده و همچنان سیر تکمیلی خود را طی نمودند تا به امروز که می توان برای هر نوع کاربری ، نوع خاصی از موتورها را بکار برد. اما ساخت اسپ موتور با امکاناتی که به طراحان و سازندگان ماشین آلات میدهد ، به گونه ای برجسته سبب کاهش هزینه ها در همه زمینه ها می شود. یکی از چندین مزایای بسیار زیاد این نوع الکتروموتورها تبدیل مکانیزم های بسیار پیچیده مکانیکی ، به تنها یک محرک استپی می باشد. در ادامه با این پدیده جالب آشنا تر خواهیم شد.

استپ موتور یا موتور پله ای

یک استپ موتور وسیله ای الکتریکی است چرخش زاویه ای گسسته یا پله ای دارد و با اتصال به ضربان هایی در فرکانسی خاص کار می کند. هر ضربان فرستاده شده به موتور سبب حرکت محور موتور تا زاویه ای معین می شود که این زاویه ، زاویه استپینگ (Stepping Angle) نامیده می شود.
شکل 1 ساختمان ساده شده یک استپ موتور "Bifilar" مگنت دائمی را نشان می دهد.

انواع موتورهای الکتریکی (2)

الکترو موتور وعیب یابی آن

موتور های الکتریکی (آسنکرون-یونیورسال-قطب چاکدار ) عیب یابی ورفع عیب موتور های مذکور .
موتور ها مهمترین اجزایی هستند که در لوازم برقی گردنده بکار می روند.موتور ها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند. الکتروموتور ها را می توان به سه دسته کلی تقسیم کرد:
1- موتور های آسنکرون
2 - موتور های یونیورسال
3- موتور با قطب چاکدار
1- موتور های آسنکرون:
که با برق متناوب کار می کنند از دو قسمت روتور واستاتور ساخته شده اند.با روشن شدن موتور سیم پیچ های درون شیار های استاتور یک میدان مغناطیسی دوار بوجود می آورند که این میدان برروتور که قسمت گردنده موتور ودارای محور انتقال حرکت می باشد نیز اثر گذاشته ودر آن خاصیت مغناطیسی بوجود می آید .به هر حال با بوجود آمدن قطب های مغناطیسی هم نام وغیرهم نام عمل جذب ودفع انجام شده که باعث حرکت چرخشی روتور می گردد.برای راه اندازی موتور ها از حالت سکون روش های مختلفی بکار می برند که مهمترین آن ها عبارتند از:
الف- آسنکرون با راه انداز غیر خازنی (کلاجی ) در این موتور به غیر از سیم پیچی های اصلی یک سری سیم پیچ کمکی نیز قرار دارد که میدان مغناطیسی دیگری با فاصله زمانی با میدان مغناطیسی اصلی بوجود می آورد.که باعث چرخش پرقدرت تر موتور می گردد. پس از این که سرعت موتور به 75 درصد سرعت اسمی رسید کلاج که تحت تاثیر نیروی گریز از مرکز کار می کند به عنوان یک کلید عمل کرده وسیم پیچ کمکی را از مدار خارج می کند.
ب - آسنکرون با راه انداز خازن موقت - این موتور ها دارای علامت اختصاری CSMمی باشند ودارای یک خازن الکترولیتی با ظرفیت حدود 200 الی 500 میکرو فاراد است که باسیم پیچ کمکی بطور سری بسته شده وهر دوی آنها باسیم پیچ اصلی موازی بسته می شوند. خازن وسیم پیچ کمکی یک اختلاف فاز ودو میدان مغناطیسی بوجود می آورد که باعث چرخش موتور می گردد. در این موتور نیز کلید گریز از مرکز سیم پیچ کمکی را از مدار خارج می کند.
ج - آسنکرون با راه انداز خازن موقت وخازن دایم.(با علامت اختصاری TCM) - یکی از خازن ها پس از راه اندازی از مدار خارج شده وخازن دیگر در حالتی که با سیم پیچ کمکی سری می باشد در مدار باقی می ماند.
د - آسنکرون با راه انداز خازن دایمی ( PSCM) در این موتور ها که دارای قدرت کم تری نسبت به موتور های قبلی هستند از یک خازن که با سیم پیچ کمکی سری بسته شده است استفاده شده و کلید گریز از مرکز ندارند بنابر این خازن به همراه سیم پیچ کمکی همیشه در مدار باقی است.

شناسایی سیم پیچ های اصلی وکمکی :

1- سیم پیچ های اصلی در زیر شیار ها و سیم پیچ کمکی در رو قرار دارند.
2- سطح مقطع سیم های کمکی همیشه از سیم های اصلی کمتر است.
3- سیم پیچ کمکی دارای مقاومت بیشتری (اهم بیشتر ) نسبت به سیم پیچ اصلی است وضمنا" خازن با سیم پیچ کمکی سری شده است.
عیب یابی موتور های آسنکرون - معیوب شدن موتور ها یا مربوط به قطعات برقی مثل سیم پیچ ها وخازن است یا مربوط به قطعات مکانیکی مثل بلبرینگ و بوشن ها .

عیب یابی قطعات برقی :

عیب1- موتور اصلا"روشن نشده و جریانی از مدار عبور نمی کند.
علت1 -جایی از مدار قطع است.
رفع عیب1- با آوامتر تمام مدار شامل پریز،دوشاخه ،سیم های رابط،کلیدها واتصالات در تخته کلم موتور را بر رسی وعیب مربوطه را بر طرف می نماییم.
عیب2- موتور اصلا"روشن نشده وجریانی از مدار عبور نمی کند.
علت2 -سوختن فیوز.
رفع عیب2-ابتدا علت سوختن فیوز که مربوط به اتصالی می باشد را بررسی نموده پس از آن به تعویض فیوز می پر دازیم.
عیب3-موتور پس از روشن شدن خیلی زود داغ می شود.
علت3-موتور نیم سوز است.
رفع عیب3- در هر کدام از سیم پیچ های کمکی واصلی میتواند اتصال حلقه ویا اتصال کلاف به کلاف بوجود آمده باشد.بنابر این مسیر جریان الکتریکی کوتاه شده در نتیجه میدان مغناطیسی مناسب برای گردش بوجود نمی آید وباعث داغی موتور میشود.موتور های نیم سوز جریان بیشتری نسبت به موتور های سالم مشابه خود دریافت می کنند. برای رفع عیب در صورتی که محل اتصالی مشخص باشد وبتوان به نحوی آن را عایق نمود اقدام کرده ودر غیر این صورت موتور باید دو باره سیم پیچی شود.
عیب4- موتور پس از روشن شدن خیلی زود داغ می شود.
علت4- زیاد بودن بار موتور.
رفع عیب 4- هر موتوری دارای توان مکانیکی مشخص است در صورتی که بیش از توان مربوطه از موتور نیرویی خواسته شود جریان بیشتری از سیم ها عبور می کند که با سطح مقطع وتعداد دور آن ها همخوانی ندارد وباعث گرما در موتور و آسیب دیدن آن خواهد شد .برای رفع عیب باید بار موتور را کم نموده واز کار مداوم آن خود داری کرد.
عیب5- موتور پس از روشن شدن خیلی زود داغ می شود وزیر بار می خوابد.
علت 5- عمل نکردن کلید گریز از مرکز .
رفع عیب 5 - علاوه بر جریان در یافتی توسط سیم پیچ اصلی ،سیم پیچ کمکی نیزچون از مدار خارج نمی شود جریان دریافت می کند .برای اطمینان از صحت عمل کرد کلید گریز از مرکز باید به صدای کنتاکت آن در حالت دور گرفتن موتور وهمچنین از دور افتادن آن گوش کرد .برای رفع عیب باید کلید سرویس ویا تعویض شود.
عیب 6- با روشن کردن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.
علت 6- خرابی کلید گریز از مرکز .
رفع عیب 6- درصورتی که کنتاکت های کلید در حالتی که موتور خاموش بوده وصل نشده باشد.درزمان شروع بکار ،سیم پیچ راه انداز در مدار قرار نگرفته وطبیعتا"موتور بگردش نمی افتد.برای رفع عیب کلید را با آوامتر امتحان ودر صورت معیوب بودن تعویض می نماییم.
عیب 7- با روشن شدن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.
علت 7 - قطعی سیم پیچ اصلی یا کمکی .
رفع عیب 7 - به کمک آوامتر هر دو مدار را امتحان ودر صورت مشخص بودن محل پارگی ،آن را تعمیر می نماییم.
عیب 8 - با روشن شدن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.
علت 8 - نیم سوز بودن یا سوختگی موتور .
رفع عیب 8 - موتور سریعا"داغ شده وجریان زیادی می کشد همچنین بوی سوختگی ویا دود از مشخصه های آن است.رفع عیب سیم پیچی مجدد است.
عیب 9 - با روشن کردن موتور صدای زیادی شنیده می شود ولی به گردش در نمی آید.
علت 9 - خرابی خازن.
رفع عیب 9 - خازن ها به منظور راه اندازی موتور بکار رفته اند خازن را مطابق با مطالبی که در مورد عیب یابی خازن ها گفتیم آزمایش نموده در صورت نیاز آن را تعویض می کنیم.
عیب 10 - با روشن کردن موتور فیوز عمل کرده مدار قطع می شود.
علت 10 - اتصال کوتاه در مدار اصلی موتور .
رفع عیب 10 - دوشاخه ،سیم های رابط وجعبه اتصالات موتور را بررسی کرده در صورت پیدا کردن محل اتصالی آن را مرتفع می نماییم.
عیب 11 - با روشن کردن موتور فیوز عمل کرده مدار قطع می شود.
علت 11 - سوختگی کامل موتور
رفع عیب 11 - با مشاهده استاتور وسیم پیچ های مربوطه عیب حاصل تایید گردیده وبرای رفع آن باید موتور سیم پیچی گردد.
عیب 12 - با روشن کردن موتور فیوز عمل کرده مدار قطع می شود.
علت 12 - اتصال کوتاه در خازن
رفع عیب 12 - اگر با جدا کردن خازن از مدار و به برق زدن موتور فیوز دیگر عمل نکرد عیب از خازن است وباید آن را تعویض نمود.

عیب یابی قطعات مکانیکی.

عیب 1 - محور موتور چه در حالت روشن وچه در حالت خاموشی به سختی حرکت می کند.
علت 1 -بطور کلی خرابی بلبرینگ ها ویاطاقان های دو سر محور موتور .
رفع عیب 1 - خرابی بلبرینگ ها شامل الف - ترک برداشتن حلقه های بلبرینگ،ترک بر داشتن ساچمه ها و غلطک ها .ب - بوجود آمدن حفره وشیار در سطح داخلی حلقه ها که علت آن وجود ذرات سخت بین ساچمه وحلقه می باشد.ج - گریپاژ (عدم چرخش ساچمه ها ) که ناشی از کثیفی و سخت شدن گریس بلبرینگ می باشد. د - فرسودگی وپوسیدگی - که به علت جازدن نادرست بلبرینگ ونفوذ رطوبت وعدم گریس کاری مناسب بوجود می آید. برای تشخیس عیوب گفته شده بلبرینگ را از نظر ظاهری مشاهده ولقی بین حلقه وساچمه را امتحان می کنیم . همچنین با چرخش بلبرینگ اگر صدای غیر عادی شنیده شود دلیل برخرابی آن می باشد که باید تعویض گردد.
عیب 2 - گاهی اوقات محور موتور با صدای زیادی می چرخد.
علت 2 - چرخش حلقه بیرونی بلبرینگ در جای خود.
رفع عیب 2 - جازدن نادرست بلبرینگ وعدم گریس کاری می تواند باعث لقی بلبرینگ در جای خود شود . رفع عیب-تعویض بلبرینگ در صورت معیوب بودن بوش زدن وتراش کاری جای آن یا تعویض دری موتور.
2-موتور های یونیورسال
این موتور ها که هم با جریان متناوب وهم با جریان مستقیم کار می کنند از دو قسمت اصلی تشکیل شده اند:
الف:قطب ها (بالشتک ها )
ب - آرمیچر
در این موتور ها میدان مغناطیسی قطب ها بر خلاف موتور های آسنکرون دوار نیست وسیم پیچ آرمیچر که قسمت گردنده موتور است با سیم پیچ قطب ها سری بسته شده است . پس از عبور جریان از مدار فوق خطوط قوای مغناطیسی قطب ها با خطوط قوای آرمیچر عکس العمل نشان داده وباعث گردش موتور می شود .سرعت این موتور ها بالا بوده وخیلی سریع به سرعت نهایی می رسند. از این موتور ها در اکثر لوازم برقی خانگی مثل چرخ گوشت ،آب میوه گیری ،هم زن ،آسیاب و... استفاده می شود. برای برقراری ارتباط قطب ها با آرمیچر که گردان می باشد از قطعه ای بنام کلکتور استفاده می شود . کلکتور از تیغه های مسی کنار هم تشکیل شده است که به شکل استوانه روی محور قرار دارد . تیغه ازهمدیگر واز محور آرمیچر بوسیله میکا عایق شده اند وسیم پیچ های داخل شیار آرمیچر به وسیله پیچک ها به یکدیگر وصل می شوند. دو قطعه ذغال به همراه فنر پشت آن ها ارتباط قطب ها با کلکتور را میسر می سازد.

عیب یابی موتور های یونیور سال :

عیب 1 - موتور روشن نمی شود.
علت 1 - نبودن برق.
رفع عیب 1 - پریز ،دوشاخه وسیم رابط را با آوامتر آزمایش نموده ورفع عیب می کنیم.
عیب 2 - موتور روشن نمی شود.
علت 2 - کوتاه شدن ذغال ها.
رفع عیب 2 - چون ذغال ها جزیی از مدار سری موتور می باشد.با کوتاه شدن آن ها ممکن است مدار قطع گردد وموتور روشن نشود با تعویض ذغال رفع عیب می شود در صورت نبودن ذغال در اندازه مورد نظر می توان از ذغال بزرگ تر استفاده کرده وبا سوهان آن را به اندازه دلخواه در آورد.
عیب 3 - موتور روشن نمی شود.
علت 3 - خرابی فنر ذغال ها
رفع عیب 3 - به منظور درگیر بودن همیشگی ذغال با کلکتور از قطعه ای فنر در پشت ذغال استفاده می شود گاهی در اثر رطوبت ویا کار زیاد خاصیت خود را از دست داده ومدار قطع می گردد. باتعویض فنر رفع عیب می شود

روشهای مختلف راه اندازی موتورهای آسنکرون

موتورهای آسنکرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازی میشوند و با توجه به اینکه موتور در لحظه شروع به کار جریان زیادی میکشد و این جریان زیاد علاوه بر اینکه به خود موتور صدمه میزند به مصرف کننده های دیگری که از این خط تغذیه می کنند لطمه زده و کار آنها را مختل می سازد.
بنابراین برای کم کردن جریان شروع به کار موتور باید چاره ای اندیشید؟؟
معمولاً به روشهای زیر راه اندازی میشود در نتیجه جریان راه اندازی‌ کم میشود :
1. به طور مستقیم
2. توسط کلید یا مدار ستاره – مثلث
3. توسط کمپانساتور
4. راه اندازی بوسیله اضافه کردن مقاومت در مدار روتور
5. راه اندازی بوسیله داخل کردن مقاومت در مدار استاتور
1- راه اندازی موتور به طور مستقیم : برای‌ موتورهایی که بزرگ نیستند و‌ آمپر زیادی از شبکه نمی کشند بوسیله یک کلید سه قطبی به شبکه متصل میشوند .
2-راه اندازی ستاره – مثلث : ابتدا ولتاژ اولیه را که بر هر فاز متصل میشود ،‌ را کم مى کنیم سپس وقتی که موتور به دور نرمال خود رسید ولتاژی که به هر فاز می رسد را زیاد می کنیم .
بنابراین در لحظه اول کلید به حالت ستاره بوده یعنی ولتاژ دو سر هر فاز به u/√3 تقلیل می یابد در نتیجه موتور با توان 3/1 توان نامی خود کار می کند .
استعمال کلید روی انواع موتورها با روتور قفسه ای یا روتور سیم پیچی امکان پذیر است . ولی در موتورهایی که با بار زیاد کار می کنند از کلید برای راه اندازی استفاده نمی شود . چون گشتاور مقاوم بار زیاد است .
3-راه اندازی توسط کمپانساتور : این وسیله راه اندازی که اتوترانسفورماتور کاهنده است بین موتور و شبکه قرار می گیرد . این طریق راه اندازی به دلیل اینکه جریان شروع به کار و گشتاور شروع به کار هر دو به یک نسبت پایین می آیند خیلی خوب است . ولی چون هزینه آن گراناست فقط در موتورهایی که قدرت زیاد دارند استفاده می شوند.
4-راه اندازی موتورهای قفسه ای بوسیله قرار دادن مقاومت سر راه استاتور : برای جلوگیری از عبور جریان زیاد در موقع راه اندازی موتور میتوان مقاومت هایی به طور سری سر راه سیم پیچی هایموتور قرار دارد . و به تدریج که موتور دور می گیرد دسته مقاومتهای راه انداز را به طرف چپ حرکت داده در این صورت کم کم مقاومتها از سر راه مدار خارج میشود.
این طریق راه اندازی به دلیل تلفات انرژی در مقاومتها زیاد و نیروی کشش در لحظه شروع به کار کم ، استعمال کمی دارد.
5-راه اندازی موتورهای آسنکرون با روتور سیم پیچی با قرار دادن مقاومت سر راه روتور : تمام مقاومتهای راه انداز را سر راه سیم پیچی روتور قرار داد . بدین وسیله مقاومت مدار سیم پیچی روتور را به حداکثر مقدار خود میرسانند و سپس استاتور را به شبکه برق وصل می کنند . مقاومت روئستای روتور به تدریج از مدار خارج میشود .

پیدا کردن سرسیم های موتور آسنکرون UVW-XYZ

آیا می دانید اگر موتور آسنکرونی سه فازی داشته باشیم و 6 سر سیم ، که سر سیم های آن مشخص نیست ، چه باید کرد ؟؟
اگر این سر سیم ها اشتباه وصل شود در عملکرد موتور چه تغییری حاصل می شود ؟

تعیین آرایش کلافها در شیار :

موتورهای سه فاز از سه سیم پیچ تشکیل شده که هر کدام از این سیم پیچها 3/1 شیارهای استاتور را اشغال می کند. این سیم پیچها به فاز اول (R) ، فاز دوم (S) ، فاز سوم (T) شناسایی می شوند.
? سیم پیچی که از فاز Rتغذیه می کند شروع سیم پیچی را (U ) و انتهای آنرا با ( X )
? سیم پیچی که از فاز S تغذیه می کند شروع سیم پیچی را (V ) و انتهای آنرا با ( Y )
? سیم پیچی که از فاز T تغذیه می کند شروع سیم پیچی را (W ) و انتهای آنرا با ( Z )

برای یافتن سر سیم ها‌ :

ابتدا باید دو سر هر کلاف را پیدا کنید از مولتی متر یا هر روش دیگری که می شناسید .( یک سر مولتی متر را به یک سر سیم گرفته ، سر دیگر مولتی متر را با 5 سر سیم باقی مانده امتحان می کنید . هر کدام که راه داد ، آن یک کلاف سیم پیچ است . )

اشتباه در سرسیم ها :

همانطور که می دانیم موتور سه فاز از سه سیم پیچ تشکیل شده است.که هر کدام از سیم پیچها 3/1 شیارهای استاتور را اشغال کرده وباعث تشکیل قطب در موتور می شود و قطب ها حرکت دورانی به روتورمی دهد . حال اگر سر سیمی تغییر کند در موتور ایجاد قطب نمی شود و موتور حرکت نمی کند و می تواند باعث سوختن موتور شود .
قبل از انجام کار اگر بار روی موتور قرار دارد بار را از روی موتور بردارید. ( تسمه یا ....)

تنظیم دور موتورهای آسنکرون

با دانستن رابطهNr=[60f/p](1-S) دور موتور آسنکرون را میتوان به طریقه های زیر تنظیم نمود :
1. تغییر فرکانس ولتاژ شبکه
2. تغییر قطبها
3. داخل کردن مقاومت در مدار روتور
4. تغییر ولتاژ موتور
1-تغییر دور بوسیله تغییر فرکانس : با تغییر فرکانس سرعت سنکرون تغییر میکند و دور موتور تغییر میکند . میتوان برای تغییر فرکانس از یک مولد یا مبدل فرکانس استفاده نمود . و یک یا چند موتور القایی که در شرایط مشابهی کار می کنند بوسیله آنها تغذیه شوند . مانند موتور ماشینهای کارخانه فولاد سازی و موتورهای محرک ماشین نساجی
2-تغییر دور بوسیله تغییر عده جفت قطبها : این تغییر را در موتورهای آسنکرونی است که بتوان با سیم پیچهای‌ آن تغییر قطب داد که این حالت در موتورهای دو سرعته ( دالاندر ) دیده می شود که میتوان با کلید ( دالاندر ) دور موتور را تغییر داد .
3-تغییر دور با داخل کردن مقاومت در مدار روتور : در موتورهای آسنکرون با روتور سیم پیچر شده با تغییر مقاوت مدار روتور میتوان سرعت گردش روتور را تنظیم کرد ولی چون راندمان موتور بر اثر تغییر دور تغییر میکند در نتیجه کاربرد این روش خیلی کم است
4-تغییر دور با تغییر ولتاژ : از این روش در موتورهای کوچک مانند پنکه و ... استفاده میشود .

موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده (روتور رینگی)

روتور سیم پیچی شده : به جای میله ، استاتور را می توان سیم پیچی سه فاز کرد و اینسیم پیچها را به صورت ستاره وصل می کنیم . درروی محور این موتور سه حلقه که نسبت به هم و نسبت به محور عایق هستند (رینگ) قرار دارد . سه سر سیم پیچی روتور به این سه حلقه متصل می شود و به وسیله جاروبکهائی که روی حلقه ها تکیه دارند به یک مقاومت سه فاز ستاره متصل میشود.

مزایای موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده :

? در موقع شروع به کار گشتاور قوی دارد .
? بر خلاف موتور آسنکرون با روتور قفسه ای که جریان شروع به کار آنها کم است جریان شروع به کار کمی‌ دارد .
? سرعت آن در مقابل بارهای مختلف تقریباً ثابت است .
? تعداد دور آن تا حدی قابل تنظیم است .( با کم و زیاد کردن رئوستا راه انداز )
? میتوان تا حدی بار آن را زیاد کرد .

معایب موتورهای آسنکرون با روتور سیم پیچی شده :

? در مقابل تغییر ولتاژ حساسیت دارد .
? ضریب قدرت آن در موقعیکه بار به حد نرمال نیست کم می باشد .
? ضریب قدرت آنها نسبت به ضریب قدرت موتور آسنکرون با روتور قفسه ای کمتر است.

موارد استفاده و کاربرد موتورهای آسنکرونبا روتور سیم پیچی شده :

از موتور آسنکرون با روتور سیم پیچی شده :برای قدرت های خیلی زیاد مخصوصاً اگر با فشار قوی باشد استفاده می شود و یا اینکه در موقع شروع به کار ، موتور احتیاج به گشتاور زیاد داشته باشد مانند به راه انداختن ترن یا جرثقیلها و غیره

راه اندازی موتورهای سنکرون در حالت بارداری

ساختمان : استاتور موتورهای سنکرون از نظر ساختمان دقیقاً مشابه استاتور موتورهای القایی است سیم پیچهای سه فاز آن در داخل شیارهای هسته آهنی استاتور تعبیه شده که وظیفه آنها ایجاد میدان دوار در هسته استاتور است.
روتور این موتور به صورت یکپارچه یا از ورقهای مغناطیسی ساخته می شود و بر روی آن یک سیم پیچی جریان مستقیم به نام سیم پیچ تحریک نصب می شود.
جریان تغذیه سیم پیچی تحریک روتور، از طریق دو حلقه که بر روی محور روتور نصب شده به وسیله جاروبکها تأمین می شود و روتور این موتورها عملا بصورت یک مغناطیس الکتریکی (چرخ قطب) رفتار می کند که تعداد قطبهای روتور به اندازه قطبهای سیم پیچی استاتور خواهد بود.
طرز کار: هنگام وصل استاتور به شبکه سه فاز ، یک میدان دوار که سرعت آن متناسب با فرکانس شبکه و تعداد قطبهای استاتور است در آن بوجود می آید و سطح روتور را جاروب می کند.قطبهای روتور از طریق قطبهای غیر همنام استاتور جذب و لحظه ای بعد مجدداً این قطبها به وسیله قطبهای همنام استاتور دفع خواهند شد. پس میانگین گشتاور صفر و روتور حرکت نمی کند قطبهای روتور به دلیل سنگینی و اینرسی موجود در آن نمی توانند به سرعت همراه میدان دوار استاتور بچرخند. پس باید با یک وسیله کمکی (راه انداز) ابتدا سرعت روتور را به نزدیکی سرعت میدان دوار استاتور رساند تا روتور بتواند همراه میدان دوار چرخش کند.
سؤال: گشتاور راه اندازی این موتورها چقدر است؟

روشهای راه اندازی موتورهای سنکرون:

برای راه اندازی موتورهای سنکرون سه روش اساسی می توان به کار برد.
1-کاهش سرعت میدان مغناطیسی استاتور: تا حدی که روتور بتواند طی نیم سیکل چرخش میدان مغناطیسی شتاب بگیرد و با آن قفل شود . این کار را می توان با کاهش فرکانس منبع تغذیه انجام داد.
2-استفاده از یک گرداننده اولیه: که سرعت موتور را تا حد سرعت سنکرون بالا میبرد و با طی مراحل موازی کردن ماشین مثل ژنراتور روی خط آورده شود. پس از این مراحل خاموش کردن با جدا کردن گرداننده اولیه ماشین سنکرون را تبدیل به موتور خواهد کرد.
3- استفاده از سیم پیچ های میرا کننده که در انتهای قطبین روتور نصب می شود.
در موتورهای سنکرون سرعت حرکت روتور در هر حال برابر با سرعت میدان دوار استاتور خواهد بود و افزایش بار فقط عقب ماندگی روتور نسبت به میدان را موجب می شود.
اختلاف فاز این دو میدان Bs وBR همان زاویه گشتاور است که از0 تا90 تغییر می کند. البته اگر افزایش بار بیش حد باشد. موتور از حالت سنکرونیزم خارج خواهد شد که اصطلاحا آن را ناپایدار می نامیم ضمنا هنگام کار با سرعت سنکرون با تغییرات جریان تحریک امتداد جریان آرمیچر و ضریب قدرت ماشین از حالت پس فازی به اهمی و پیش فازی قابل کنترل خواهد بود که از این خاصیت جهت اصلاح ضریب قدرت شبکه استفاده می شود که به موتورهای سنکرون پر تحرک (کاردر حالت پیش فازی) خازنهای سنکرون نیز گفته می شود . (موتورهای سنکرون در حالت کار پیش فازی کم تحریک هستند.) مدار معادل تکفاز موتور سنکرون بصورت زیر می باشد.

تکنولوژی ساخت موتور های پله

آیا تا کنون به واژه motion (حرکت) فکر کرده اید. امروزه اهمیت جابه جایی در کلیه زمینه ها احساس می شود. حرکت و سرعت تعریف جدیدی را از جهان امروز ارائه می دهد.
کنترل حرکتی در حوزه الکترونیک به معنی کنترل صحیح حرکت یک شی بر اساس فاکتور هایی مانند سرعت - مسافت- بارگیری و یا ترکیبی از کلیه موارد می باشد. امروزه سیستم های کنترل حرکتی بسیار زیادی مو جود است که می توان از stteper motors- linear stepper motors- Dc brush-... نام برد. در اینجا به توضیحات مختصری از تکنولوژی step motor ها اکتفا می کنیم.
در تئوری از stepper motor به عنوان یک شگفتی در ساده سازی یاد می شود. اساسا هر stepper یک مو تور با یک میدان مغناطیسی می باشد که خود به صورت الکتریکی رو شن شده و باعث چرخش دایرهای آرماتور آهنربا می شود.
قسمت کنترل کننده حرکت از یک کابل میکرو پروسسور جهت تولید پالس های پله ای و ایجاد سیگنال های مسیر حرکت تشکیل شده است. و هر indexer بایستی قادر به انجام دستورات اجرایی باشد.
motion driver و یا همان آمپلی فایر دستورات سیگنال های رسیده از منبع را به قدرت مورد نیاز برای چرخش پره های مو تور می شود. امروزه تعداد زیادی driver با قدرت های مختلف جریان و ولتاژ در ساختار تکنولوژی یافت می شود.
هر stepper motor یک وسیله مغناطیسی است که هر پالس دیجیتال را به یک چرخش مکانیکی مانند چرخش پره تبدیل می کند. از مزیت های آن به هزینه پایین- امنیت بالا - ساده بودن و قابل استفاده بودن در هر محیط می توان اشاره کرد.

انواع stepper motor ها :

variable reluctance
permanent magnet
hybrid
چگونگی طراحی هر driver تعیین کننده نوع خروجی هر stepper motor است که دارای سه نوع full- half- microstep می باشد.
Full step:
استاندارد طراحی دارای 50 چرخندا دندانه دار و تو لید کننده 20 پالس پله ای برای چرخش مکانیکی هر عنصر است.
Half step:
به معنی آن است که مو تور می تواند دارای 400 حرکت پله ای در هر دوره باشد. در این سیستم یک چرخنده خود دارای انرژی ست که باعث چرخش تناوبی دو چرخنده دیگر می شود. half stepping یک راه حل عملی تر در صنعت است.
microstep:
یک تکنولوژی نسبتا جدید است که جریان چرخش هر چرخنده را کنترل می کند. این کنترل در سطحی انجام می شود که تقسیم کننده ای فرئی دور تری در بین قطبها قرار گیرد.

موتور استارترها

همانطوری که می دانید ، راه اندازی موتورهای القایی در صنعت از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به خصوص این که امروزه استفاده از راه اندازهای الکترونیکی مانند راه اندازهای نرم - کنترلر های سرعت بسیار مرسوم شده است و لازم است علاقه مندان و کارشناسان این رشته روشهای کنترل و راه اندازی موتورها را به شیوه های کلاسیک به دیده فراموشی بسپارند و به فراگیری روشهای بروز بپردازند.
یکی از روشهای راه اندازی موتورهای القایی راه اندازهای نرم می باشد که از طریق آنها موتور ها از طریق کنترل ولتاژ-فرکانس در یک زمان مشخص بتدریج از سرعت صفر به سرعت نامی می رسند که این روش امروزه کاملا جا افتاده است.
راه اندازهای نرم تنها در هنگام راه اندازی بکار می روند و معمولا پس از راه اندازی توسط یک کنتاکتور بای پس از مدار خارج می گردند. این راه اندازها می توانند به سیستم از کار اندازی نرم نیز مجهز باشند که کاربرد های ویژه ای دارد. ضمن این که عموما این نوع راه اندازها به ترمز الکترونیکی از طریق تزریق جریان مستقیم نیز مجهز می باشند.
سازندگان این نوع راه اندازها معمولا حفاظت های مورد نیاز برای موتور را نیز در راه اندازها تعبیه می کنند که از این طریق حجم راه انداز محدود می گردد. ضمن این که با استفاده از این گونه راه اندازها نیاز به در نظر گرفتن کنتاکتور اصلی نیست . حفاظت هایی که معمولا در راه اندازهای نرم پیش بینی می گردد بشرح زیر است :
- حفاظت در مقابل اضافه بار
- حفاظت در مقابل توالی معکوس فازها و دو فاز شدن
- حفاظت در مقابل افزایش حرارت سیم پیچ های موتور که از طریق سنسورهای حرارتی انجام می گردد.
- حفاظت در مقابل کاهش ولتاژ
و موارد دیگر که بسته به سازنده راه انداز می تواند تغییر کند.
نکته مهم اینجاست که هنگام بسته شدن کنتاکتور بای پس حفاظت های تعبیه شده در راه انداز همچنان فعال می باشد چون مسیر بای پس تنها تایرستورها را بای پس می کند.
جهت بستن کنتاکتور بای پس بعد از راه اندازی موتور عموما از یک کنتاکت راه انداز استفاده می گردد که بعد از رمپ راه اندازی به صورت خودکار فعال می گردد. لازم به ذکر است که برخی از راه اندازهای نرم دارای سیستم بای پس داخلی هستند که دیگر نیاز به در نظر گرفتن کنتاکتور بای پس نیست.
با توجه به این که تایرستورهای بکار رفته در راه اندازهای نرم حرارت تولید می کنند اینطور استنباط می گردد که در تابلوهای دارای راه اندازهای نرم لازم است از فن استفاده گردد. ولی با توجه به کار راه انداز تنها در مرحله استارت ، حرارت تولید شده تنها به مرحله راه اندازی محدود می گردد و بنابر این در راه اندازهای دارای سیستم بای پس تنها تعبیه شکاف های عبور هوا متناسب با درجه حفاظتی تابلو توصیه می گردد. ضمن این که این گونه راه اندازها عموما مجهز به هیت سینک و فن هستند.
اکثر راه اندازهای نرم مجهز به پورت های اطلاعاتی مانند مودباس- پروفی باس و .... جهت تبادل اطلاعات می باشند که از این طریق می توان از کلیه اطلاعات داخل راه انداز مطلع گردید به این طریق کنترل این راه انداز ها توسط سیستم هایی مانند DCS بسیار ساده می باشد.

موتور های خطی

یک موتور خطی در واقع یک موتور الکتریکی است که استاتورش غیر استوانه شده است تا به جای اینکه یک گشتاور چرخشی تولید کند، یک نیروی خطی در راستای طول استاتور ایجاد کند.
طرح‌های بسیاری برای موتورهای خطی ارائه شده است که می‌توان آنها را به دو دسته تقسیم کرد: موتورهای خطی شتاب بالا و شتاب پایین. موتورهای شتاب پایین برای قطارهای مگلیو و دیگر کاربردهای حمل و نقلی روی زمین مناسب هستند. موتورهای شتاب بالا معمولاً خیلی کوتاه هستند و برای شتاب دادن به جسمی تا سرعت بسیار زیاد و سپس رها کردن آن به کار می‌روند. این موتورها معمولاً برای مطالعات برخورد سرعت بالا به عنوان تسلیحات نظامی یا به عنوان راه‌اندازنده جرمی برای پیشرانه فضاپیما به کار می‌رود. موتور خطی‌ای که برای شتاب دادن به یون ها یا ذره‌های زیر اتمی به کار می‌رود، یک شتاب دهنده ذره نامیده می‌شود. با نزدیک شدن ذره‌ها به سرعت نور، طراحی موتورها معمولاً متفاوت می‌شود و این ذره‌ها نیز عموماً داری بار الکتریکی هستند.

شتاب پایین

ایده موتور خطی اولین بار توسط پرفسور اریک لیتویت از کالج امپریال در لندن مطرح شد. در طرح وی و در اکثر طرح‌های شتاب پایین، نیرو توسط یک میدان مغناطیسی خطی سیار که بر روی هادی‌ها موجود در میدان عمل می‌کند، ایجاد خواهد شد. در هر هادی‌ چه یک حلقه، چه یک سیم‌پیچ یا یک تکه از فلز تخت که در این میدان قرار گیرد جریان‌های گردابی القا شده وجود خواهد داشت و بنابراین یک میدان مغناطیسی مخالف را ایجاد خواهد کرد. دو میدان مغناطیسی همدیگر را دفع خواهند کرد و بنابراین جسم هادی را از استاتور دور خواهند کرد و آن را در طول جهت میدان مغناطیسی سیار حمل خواهند کرد.
به علت این ویژگی‌ها، موتور خطی اغلب در پیشرانه قطار مگلیو به کار می‌رود هر چند که می‌توان صرف نظر از پرواز مغناطیسی از آنها استفاده کرد، مانند استفاده در فن‌آوری انتقال پیشرفته و سریع نور که در سیستم ترن آسمانی ونکوور ، Scarborough RT تورنتو، ترن هوایی فرودگاه JGK نیویورک و Putra RTL کووالالامپور به کار می‌رود. از این فن‌آوری با تغییراتی در برخی از قطار‌های بازی نیز استفاده می‌شود.
موتورهای خطی عمودی نیز برای مکانیسم‌های بالابر در معدن های عمیق پیشنهاد شده است.

شتاب بالا

موتورهای خطی شتاب بالا برای کاربرهای متعددی پیشنهاد شده‌اند. به علت اینکه مهمات ضد زرهی کنونی بایستی گلوله‌های کوچکی با انرژی جنبشی بسیار بالا باشند یعنی دقیقاً آنچه که این موتورها فراهم می‌کنند، از آنها به عنوان تسلیحات استفاده شده‌ است. این موتورها همچنین برای استفاده در پیشرانه فضا پیماها به کار گرفته می‌شود. در چنین شرایطی به این موتورها راه‌اندازهای جرمی گفته می‌شود. ساده‌ترین روش استفاده از راه‌انداز جرمی برای پیشرانه فضا پیما، ساخت یک راه‌انداز جرمی بزرگ است که بتواند محموله را تا سرعت گریز شتاب دهد.
طراحی موتورهای شتاب بالا به دلایل متعددی مشکل است. آنها مقادیر بزرگ انرژی را در مدت زمان کوتاه نیاز دارند. که برای هر پرتاب در فضا نیاز به 300GJ در مدت زمان کمتر از یک ثانیه دارد. ژنراتورهای الکتریکی معمولی برای چنین نوع از باری طراحی نشده‌اند اما روش‌های ذخیره انرژی الکتریکی کوتاه مدت را می‌توان مورد استفاده قرار داد. خازن ‌ها پر حجم و گران هستند اما می‌توانند به سرعت مقادیر بزرگ انرژی را فراهم کنند. ژنراتورهای هم قطب را می‌توان برای تبدیل سریع انرژی جنبشی یک چرخ طیار به انرژی الکتریکی به کار برد. موتورهای خطی شتاب بالا نیازمند میدان‌های مغناطیسی بسیار قوی‌ای نیز هستند، در واقع میدان‌های مغناطیسی اغلب آنقدر قوی اند که اجازه استفاده از ابر رساناها را نمی‌دهند. اما با طراحی دقیق می‌توان این مشکل را حل کرد.
دو طرح متفاوت پایه‌ای از موتور‌های خطی شتاب بالا ابداع شده است: تفنگ‌های ریلی و تفنگ های کویلی.

موتورهای فرمان یار DC بدون جاروبک

یک سرو موتور، یا یک موتورDC یا AC یا یک موتور DC بدون جاروبک می‌باشد که ترکیب شده با یک دستگاه تعیین محل موقعیت (کدبردار دیجیتالی). سروو موتورها در ربات‌ها کاربرد خیلی زیادی دارند. این موتورها کوچک ولی نسبت به اندازه‌شان بسیار پرقدرت می‌باشند. موتور DC بدون جاروبک یک موتورDC معمولی نیست، اما یک ماشین سنکرون آهنربای دائم است. این نام بردن واقعی است زیرا مشخصات عملیاتی آن همانند همان موتورهای DC شنت با جریان میدان ثابت است.

موتورهای پله‌ای

نوع خاصی از موتور سنکرون که برای چرخیدن محور به اندازه یک زاویه خاص برای همه پالس‌های الکتریکی که از واحد کنترل کننده خودش دریافت می‌کند، در نظر گرفته شده است. نوعی از پله‌ها 5/7 یا 15 درجه در هر پالس محور را می‌چرخانند. این است یک موتور که می‌تواند با دو دستورالعمل بچرخد، حرکت کند در زاویه‌‌هایی با فواصل کوچک و دقیق،گشتاور موجود در سرعت صفر را تحمل می‌کند و با مدار دیجیتالی کنترل می‌شود. حرکت می‌کند در زاویه‌های دقیق با فواصل کوچک معلوم به عنوان گام، در پاسخ به استفاده از پالس‌های دیجیتالی به مدار راه‌انداز الکتریکی. به طور کلی، این قبیل موتورها با گام‌هایی در هر دور ساخته می‌شوند. گام‌های موتورها دو قطبی هستند که نیاز به دو منبع قدرت دارند با تک قطبی هستند که تنها نیاز به یک منبع قدرت دارند.

موتورهای یونیورسال

موتورهای یونیورسال موتورهای چرخشی هستند شبیه به موتورهای DC اما طراحی شده‌اند برای ولتاژ DC با AC تکفاز. سیم‌پیچی‌های استاتور و رتور این موتورها به صورت سری بین کموتاتور رتور متصل شده‌اند. بنابراین موتورهای یونیورسال همچنین معروف هستند به موتورهای AC سری یا یک موتور با کموتاتور AC. موتورهای یونیورسال می‌توانند کنترل شوند با راه‌انداز زاویه فاز و یا راه‌اندازهای برشگر.
موتورهای یونیورسال یک مشخصه گشتاور- سرعت با افت زیاد از یک موتور DC را دارد.

نمونه کاربرد در جاروبرقی، دریل و وسایل آشپزخانه
موتور القایی تک فاز

چندین نوع موتور القایی تک فازکه امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، وجود دارد. به طور اساسی آنها یکسان هستند مگر برای وسایل راه‌اندازی. آنها طبقه‌بندی می‌شوند به : موتور‌های القایی با انشقاق فاز، موتور با استارت خازنی.

معیارهای انتخاب موتور

1-دردست بودن منبع تغذیه
2- شرط یا عوامل راه اندازی
3-مشخصه‌های راه اندازی (گشتاور – سرعت) مناسب
4-سرعت عملکرد کار مطلوب
5- قابلیت کارکردن به جلو و عقب
6- مشخصه‌هی شتاب (وابسته به بار)
7- بازده مناسب در بار اسمی
8-توانایی تحمل اضافه بار
9-اطمینان الکتریکی و حرارتی
10-قابلیت نگهداری و عمر مفید
11-ظاهر مکانیکی مناسب (اندازه، وزن،‌ میزان صدا، محیط اطراف)
12- پیچیدگی کنترل و هزینه

چند نوع موتور القایی
موتور القایی AC فاز شکسته

1. موتور القایی با استارت خازنی
2. موتورهای AC القایی با خازن دائمی اسپلیت
3. موتورهای AC القایی استارت با خازن/ کارکرد با خازن

موتور القایی AC فاز شکسته

موتور فاز شکسته همچنین به عنوان Induction start/Induction run (استارت القایی/کارکرد القایی)هم شناخته می شود که دو پیچه دارد.پیچه استارت از سیم نازکتر و تعداد دور کمتر نسبت به پیچه اصلی برای بوجود آوردن مقاومت بیشتر ساخته شده است.همچنین میدان پیچه استارت در زاویه ای غیر از آنچه که پیچه اصلی دارد قرار می گیرد که سبب آغاز چرخش موتور می شود.پیچه اصلی که از سیم ضخیم تری ساخته شده است موتور را همیشه درحالت چرخش باقی نگه می دارد.
تورک آغازین کم است مثلا 100 تا 175 درصد تورک ارزیابی شده.موتور برای استارت جریانی زیاد طلب می کند.تقریبا 700 تا 1000 درصد جریان ارزیابی شده.تورک بیشینه تولید شده نیز در محدوده 250 تا 350 درصد از تورک براوردشده می باشد.
کاربریهای خوب برای موتورهای فاز شکسته شامل سمباده (آسیاب) های کوچک , دمنده ها و فنهای کوچک و دیگر دستگاههایی با نیاز به تورک آغازین کم با و نیاز به قدرت 1/20 تا 1/3 اسب بخار می باشد.از استفاده از این موتورها در کاربریهایی که به دوره های خاموش و روشن و گشتاور زیاد نیازدارند خود داری نمایید.

موتور القایی با استارت خازنی

این نوع , موتور اصلاح شده فاز شکسته با خازنی سری با آن برای بهبود استارت است.همانند موتور معمولی فاز شکسته این نوع موتور یک سوئیچ گریز از مرکز داشته که هنگامی که موتور به 75 درصد سرعت ارزیابی شده می رسد , پیچه استارت را از مدار خارج می نماید.از آنجا که خازن با مدار استارت موازی است , گشتاور استارت بیشتری تولید می کند , معمولا در حدود 200 تا 400 درصد گشتاور ارزیابی شده.و جریان استارت معمولا بین 450 تا 575 درصد جریان ارزیابی شده است.که بسیار کمتر از موتور فاز شکسته و بعلت سیم ضخیمتر در مدار استارت است.
نوع اصلاح شده ای از موتو با استارت خازنی ، موتور با استارت مقاومتی است.در این نوع موتور خازن استارت با یک مقاومت جایگزین شده است.موتور استارت مقاومتی در کاربریهایی مورد استفاده قرار می گیرد که میزان گشتاور استارتینگی کمتر از مقداری که موتور استارت خازنی تولید می کند لازم است.صرف نظر از هزینه این موتور امتیازات عمده ای نسبت به موتور استارت خازنی ندارد.
این موتورها در انواع مختلف کاربریهای پولی و تسمه ای مانند تسمه نقاله های کوچک , پمپها و دمنده های بزرگ به خوبی بسیاری از خود گردانها و کاربریهای چرخ دنده ای استفاده می شوند.

موتورهای AC القایی با خازن دائمی اسپلیت

این موتور (PSC) نوعی خازن دائما متصل به صورت سری به پیچه استارت دارد.این کار سبب آن میشود که پیچه استارت تازمانی که موتور به سرعت چرخش خود برسد بصورت پیچه ای کمکی عمل کند.از آنجا که خازن عملکرد اصلی , باید برای استفاده مداوم طراحی شده باشد , نمیتواند توان استارتی معادل یک موتور استارت خازنی ایجاد نماید.گشتاور استارت یک موتور (PSC) معمولا کم و در حدود 30 تا 150 درصد گشتاور ارزیابی شده است.موتورهای (PSC) جریان استارتی پایین , معمولا در کمتر از 200 درصد جریان برآورد شده دارند که آنها را برای کاربریهایی با سرعتهای دارای چرخه های خاموش روشن بالا بسیار مناسب می سازد.
موتورهای PSC امتیازات فراوانی دارند.طراحی موتور براحتی برای استفاده با کنترل کننده های سرعت میتواند اصلاح شود.همچنین می توانند برای بازدهی بهینه و ضریب توان بالا در فشار برآورد شده طراحی شوند.آنها به عنوان قابل اطمینان ترین موتور تک فاز مطرح میشوند.مخصوصا به این خاطر که به سوئیچ گریز از مرکز نیازی ندارند.
موتورهای PSC بسته به طراحیشان کاربری بسیار متنوعی دارند که شامل فنها , دمنده ها با نیاز به گشتاور استارت کم و چرخه های کاری غیر دائمی مانند تنظیم دستگاهها (طرز کارها) , عملگر درگاهها و بازکننده های درب گاراژها میشود.

موتورهای AC القایی استارت با خازن/ کارکرد با خازن

این موتور , همانند موتور با استارت خازن , خازنی از نوع استارتی در حالت سری با پیچه کمکی برای گشتاور زیاد استارت دارد.همچنین مانند یک موتور PSC خازنی از نوع کارکرد که درکنار خازن استارت در حالت سری با پیچه کمکی است که بعد از شروع به کار موتور از مدار خارج می شود.این حالت سبب بوجود آمدن گشتاوری در حد اضافی می شود.
این نوع موتور می تواند ... و بازده بیشتر طراحی شود.این موتور بخاطر خازنهای کارکرد و استارت و سوئیچ گریز از مرکز آن پرهزینه است.
این موتور می تواند در بسیاری از کاربریهایی که از هرموتور تک فاز دیگری انتظار میرود استفاده شود.این کاربریها شامل ماشینهای مرتبط با چوب , کمپرسورهای هوا , پمپهای آب فشار قوی , پمپهای تخلیه و دیگر کاربردهای نیازمند گشتاورهای بالا در حد 1 تا 10 اسب بخار می شوند.
منابع:
milad0milad0pop.blogfa.com
bselectron.mihanblog.com
www.abbas3stars.blogfa.com
sanat-bargh.blogfa.com
www.ess.blogfa.com
coil.blogfa.com
mohammadhaydari20.blogfa.com
spd.persianblog.com
محاسبه و طراحی موتورهای القایی سه فاز تالیف :مهندسان عراقی و رحیمیان پرور و حیدری و معیری ناشر : شرکت سیم لاکی فارس
تکنولوژی برق جلد 4تالیف : بی . ال . تراژا ترجمه : سعید شعاری‌ نژاد
ماشینهای الکتریکی ( تئوری ، عملکرد و کاربرد ) تالیف : پرفسور بیم بهارا ترجمه : دکتر سلطانی و دکتر لسانی
اصول ماشینهای الکتریکی ( با کاربردهائی از الکترونیک قدرت ) تالیف : دکتر محمد ال هاواری‌

شیرهای صنعتی valve

شیر وسیله ای است که برای مهار کردن جریان و فشار سیالات به کار می رود وظایف اصلی شیرهای صنعتی عبارتند از :
1) قطع و وصل کامل جریان
2) جلوگیری از بازگشت مایعات و گازهای عبور کرده
3) تنظیم عبور مقدار مورد نیاز مایعات و گازها
4) تنظیم و کنترل مقدار و فشار مایعات و گازها
5) کنترل و ایمن نگه داشتن دستگاه های تحت فشار
و اصولا شیرها در مواردی به کار می روند که برای جریان سیال (اعم از مایع و گاز ) اختلاف فشار وجود داشته باشد .

تاریخچه

اولین شیرهایی که به‌وسیله انسان اختراع شد، همان چیزی است که اکنون به عنوان (دریچه) آب‌بند میشناسیم. دریچه‌ای که با گذاشتن یا برداشتن آن در مسیر آب، جریان را بسته، باز یا نیمه باز می گذاشتند. شیرهای دروازه‌ای امروزی در واقع همان آب بند های قدیمی هستند.

جنس و مواد

بنا به کاربرد، مصالحی که در ساخت شیر بکار برده می‌شود، مختلف است. در کارهای ساختمانی شیرهای چدنی، برنزی، برنجی و گاهی استیل (SS) استفاده می‌شود. در کارهای صنعتی مانند، نیروگاهها، کارخانه‌های پتروشیمی، پالایشگاهها، کشتی سازی و صنایع دارویی / غذایی، بسته به نوع سیالی که از شیر عبور می‌کند ویا محیطی که شیر در آن قرار دارد، بدنه و دیگر اجزای آنرا از فولاد کربنی، فولاد آلیاژی، فولاد زنگ نزن(Stainless Steel) میسازند.
شیرها یا به‌وسیله دست یا عملگر خودکار (Actuator) باز و بست می‌شوند.
نکات مهم در طراحی و ساخت شیرها عبارتند از:
1- نیروی راه انداز وتجهیزات خاص راه اندازی
2- ارتعاش شیر
3- کاویتاسیون
4- تاثیر در جریان
5- میزان تحمل فشار
6- آب بندی وموادمصرفی درآب بندها
7- سهولت تعمیرو نگهداری ونصب وتنظیم آنها
8- حوضچه های آرامش

انواع مختلف شیرها

1) شیرهای دستی که با نیروی انسان کار می کنند manual valves
2) شیرهای خودکار که با نیروی هوا ، مایعات و گازهای کنترل شونده کار می کنند control valves
3) شیرهای خودکار که با نیروی برق کار می کنند . electric motor operated valves
شیرهایی که در این قسمت بررسی می شود عبارتند از:
1)شیرهای سوزنی needle valves
2)شیرهای سماوری plug or clock valves
3)شیرهای کروی globe valves
4)شیر زاویه ای ANGLE VALVE
5)شیر توپی BALL VALVE
6)شیرهای کشویی gate valves
7)شیرهای دیافراگمی diaphragm valves
8)شیر برگشت معکوس فاضلابی BAKE WATER VALVE
9)شیر فشار شکPRESSURE REDUCING VALVE
10)شیرهای یکطرفه non return or check valves
11)شیرهای پروانه ای butterfly valves
12)شیرهای اطمینان safety valves
13)شیر تخلیه
14)شیر سه راهه دستی CROSS GLOBE VALVE
15)شیر زانویی ANGLE VALVE
16)شیر شلنگی HOSE VALVE
17)شیر آب نما WATER GAUGE VALVE
18)شیر های خاص SPECIAL PURPOSE VALVES
19)شیرهای خودکار control valves
20) شیرهای متعادل کننده BALANCING VALVES
21 ) شیر های تخلیه کننده فشارPRESSURE RELIEF VALVES
که در زیر به تفصیل آنها را توضیح می دهیم:

1) شیرهای سوزنی needle valves

شیر سوزنی که اسم خود را از شکل دیسک و نشیمنگاه خود گرفته از لحاظ ساختمان و طرز کار جزو خانواده شیرهای کروی می باشد با این شیرها می توان کنترل دقیق جریان سیال را به خصوص در لوله های باریک و ظریف برقرار کرد. ساختمان این شیر طوری است که جریان به یک حفره کوچک هدایت می شود و پس از چرخش °90 به نوک یک مخروط هدایت می شود و همانگونه که از شکل پیداست جریان از بین این حفره و یک قطعه سوزنی شکل به خروجی راه می یابد ..دیسک این نوع شیر از میله مخروطی شکل نازکی تشکیل شده که از داخل سوراخ مدور صفحه عبور می کند و جریان حرکت سیال را محدود می سازد .ساختمان این شیرها بیشتر در کاربراتورها به کار می رود .
این نوع شیر از لحاظ ساختمان بسیار ظریف و تقریبا کوچک می باشد و بعلت داشتن مکانیسم مورد اعتماد در عملیات حساس و دقیق به کار گرفته می شود . در آزمایشگاه های نفت یا پتروشیمی و وسائل ابزار دقیق کاربرد آن بسیار می باشد . قطر شیرهای سوزنی معمولا از 2 اینچ تجاوز نمی کند و شیر سوزنی را بیشتر در محل هایی به کار می برند که محدودیت لازم باشد و منظور از محدودیت یعنی تاخیر زمانی و تغییر آرام فشار است .

2) شیرهای سماوری plug or clock valves

این شیرها برای جریان های کم می باشد و سه راهه ساخته می شوند : شیر های پیسوار از این نوع هستند . این نوع شیرها تشکیل شده از میله ای که در میان آن حفره ای برای عبور جریان آب به وجود آورده شده است و در میان یک محفظه ای که در سطح داخلی آن ماشین کاری و پرداخت شده , قرار گرفته است . این نوع شیرها نیز مانند شیر دروازه ای مقاومت بسیار کمی در مقابل جریان آب به وجود می آورند . برای باز و بسته کردن شیر سماوری فقط کافی است دسته آن را به اندازه 90 درجه بگردانیم . .معمولا این شیرها به عنوان وسیله کنترل دو حالته (قطع/ وصل) استفاده می شوند . زیرا (1) نسبتا ارزان هستند , (2) وقتی تنظیم شوند در همان وضعیت باقی می مانند , و (3) کارکنان می توانند وضعیت باز یا بسته بودن آن را به وضوح مشاهده کنند . اگر مساحت سطح روزنه شیرORIFICE) برابر با مساحت سطح مقطع لوله باشد , از بازده شیر به عنوان یک وسیله کنترل کننده جریان , کاسته خواهد شد .

3) شیرهای کروی globe valves

این شیر اسم کروی را از روی شکل ظاهری بدنه خود که کروی شکل است گرفته و ساختمان داخلی آن طوری است که مایع از نقطه ورود به شیر تا خروج از آن 180 درجه تغییر جهت می دهد . ساختمان دریچه و نشیمنگاه آن طوری است که به مجرد برقرار شدن جریان تماس آنها با هم قطع می شود .همچنین باز نبودن کامل شیر کروی موجب فرسودگی ان نمی شود . ولذا از آن می توان برای تنظیم و کنترل جریان استفاده کرد. متناسب بودن تعداد دور دسته شیر با حجم مجرای خروجی مایع کار تنظیم مقدار جریان را با دست آسان می سازد .
ازمشخصات شیرهای کروی می توان به موارد زیر اشاره کرد :
جهت جریان سیال بر خلاف شیر کشویی تغییر می کند .
تغییر جهت جریان سیال ایجاد تلاطم می نماید .
تلاطم افت فشار را افزایش می دهد .
در شیر کروی افت فشار بیشتر از شیر کشویی می باشد .
در شیر کروی به محض قطع اتصال صفحه انتهایی ساقه و نشیمنگاه سیال کاملا جریان می یابد
در شیر کروی فرسودگی به علت اصطکاک خیلی کمتر از شیر کشویی می باشد .
یکی از انواع شیرهای کروی شیر کروی زاویه ای می باشد که در آن تغییر جهت سیال کمتر از شیر کروی معمولی می باشد و تلاطم سیال در شیر کروی زاویه ای کمتر از شیر کروی معمولی است .
در آخر در مورد شیرهای کروی باید گفت که این نوع شیر برای کنترل سیال طراحی شده است و بعلت تغییر ناگهانی مسیر سیال ، باز کردن و بستن شیر ، خیلی سریعتر انجام می شود . درضمن باید گفت که مواد مختلف که در ساخت آنها به کار می رود در دسترس می باشد . و تعمیرات آنها از شیر کشویی کمتر و سهلتر می باشد به طوری که تعمیر آنها بدون خارج کردن آنها از مسیر لوله کشی امکان پذیر می باشد و جنس شیر اغلب از نیکل یا فولاد زنگ نزن می باشد.

4) شیر زاویه ای ANGLE VALVE

این نوع شیر همان شیر کروی است , با این تفاوت که یک زاویه 90 درجه بین ورودی و خروجی آن وجود دارد0 این نوع شیر نسبت به شیر کروی افت فشار کمتری ایجاد می کند و نیز به علت شکل مخصوص آن , در مصرف اتصالات لوله کشی و همین طور وقت مورد نیاز برای نصب صرفه جویی می کند .

5) شیر توپی BALL VALVE

این نوع شیرها ضربه ای نیز نامیده می شوند . جریان آب در این نوع شیرها از میان سوراخ یک ساچمه کروی که در جایگاه کروی کاملا صیقلی شده ای قرار دارد , عبور می کند . برای باز و بسته کردن این نوع شیرها نیز مانند شیر های سماوری فقط گردش 90 درجه ای دسته آن کافی است . این شیرها نیز مقاومت کمی در برابر جریان آب ایجاد می کنند . از این نوع شیرها در لوله کشی آب گرم و سرد و همچنین لوله کشی گاز فشار ضعیف می توان استفاده کرد .

6) شیرهای کشویی gate valves

این شیرها بیشتر در محل هایی به کار می رود که بخواهند جریان سیال را به طور کامل بسته یا باز نمایند . از خواص این شیرها کم بودن افت فشار در طول آن می باشد به همین دلیل در سر راه لوله های طویل از این شیرها به کار می رود . هنگامی که کشو یا بند آور (gate) کاملا به بالا هدایت شده و از مسیر جریان سیال خارج گردیده و در نتیجه هیچ مقاومتی در مقابل عبور جریان ندارد ولی اگر کشو به پایین ترین محل خود هدایت شده باشد در نتیجه سیال بعلت تغییر مسیر و تصادم با کشو ایجاد تلاطم و افت فشار می نماید . در لوله کشی ها اغلب لوله و شیر به هم پیوسته اند (بوسیله جوشکاری یا بوسیله پیچ ) ولی به طور کلی اتصال شیر و لوله بوسیله فلنچ و پیچ و مهره انجام گردیده و برای جلوگیری از نشتی بین لوله فلنج شیر لائی آب بندی یا gasket گذارده می شود .

ساختمان ساقه (stem)

ساقه میله بلند و باریکی است که از یک طرف به فلکه دست (hand wheel) و ازطرف دیگر به کشویی (gate) متصل می باشد .
ساقه متصل به کشوی شیر از جعبه ای به نام (stuffing box) عبور می کند .
دو نوع gate valve وجود دارد:
1) نوع اول که به نام موازی معروف است بر اساس استفاده از یک دیسک تخت دروازه ای که در بین دو نشیمنگاه موازی قرار گرفته تشکیل گردیده است.(جریان بالادست وجریان پائین دست) این ولوها همچنین دارای یک لبه تیزی در قسمت پائین خود می باشند که این لبه تیز برای برش واز بین بردن ذرات جامد ورودی به ولو می باشد.
مزیت مهم این قبیل ولوها اینستکه این ولوها علاوه بر بکار رفتن برای valve seat های نامتقارن ، می توانند برای valve seat های زاویه ای نیز بکار روند.
2) نوع دیگر ازgate valve ها بنام gate valve های با gate گوه ای شکل می باشند.
دراین نوع از ولوها از دو seat مورب ویک gate مورب استفاده می گردد.(به منظور امکان بسته شدن در حالت shut off)
همان طور که می دانیم ساقه کشو را بالا و پایین می برد و بدین ترتیب مقدار باز و بسته کردن شیر را کنترل می کند . فراموش نکنیم که در شیر کشویی جهت حرکت سیال کاملا مستقیم بوده و در صورتی که شیر کاملا باز باشد کشو از مسیر جریان خارج شده و افت فاشر به حداقل می رسد همچنین تلاطم جریان بسیار کم است .

7) شیرهای دیافراگمی diaphragm valves

شیر پرده ای یا دیافراگمی ساختمان ساده و جالبی دارد . این نوع شیر از سه قسمت مهم تشکیل شده است بدنه (body) ، دیافراگم (diaphragm) ، و سرپوش (bonnet)
دیافراگم از پرده لاستیکی تقویت شده یا جنس قابل ارتجاع دیگر ساخته شده که با حرکت دسته شیر پرده قابل ارتجاع بالا و پایین شده و مجرای عبور سیال را کم و زیاد و در نتیجه مقدار سیال را کنترل می نماید .دیافراگم محتوای شیر را از مکانیسم باز و بستن آن جدا می کند لذا احتیاج به وسائل آب بندی ندارد .در صورتی که مواد از اطراف شیر بیرون بریزد نشان سوراخ بودن پرده می باشد که باید تعویض شود از این نوع شیر برای کنترل مواد خورنده مثل اسیدها استفاده می گردد.
باید توجه داشت که بکار بردن شیر دیافراگمی برای مواقعی که درجه حرارت زیاد باشد بی فایده خواهد بود زیرا در درجه حرارت زیاد دیافراگم ذوب می شود . می توان دیافراگم را از مواد پلاستیکی مقاوم در برابر حرارت ساخت ولی مقرون به صرفه نمی باشد . این نوع شیرها دارای خاصیت خوب بستن می باشند به طوری که در حالت بسته شدن به هیچ وجه سیال از آن عبور نمی کند از این نوع شیر در فشار ها ودرجه حرارت پایین استفاده می شود .
ولوهای دیافراگمی بر اساس شکل بدنه به دو گروه زیر تقسیم بندی می شوند:
1) نوع با برامدگی داخل بدنه(weir type)
در این نوع یک قسمت برامدگی در داخل بدنه بصورت ریخته گری تعبیه می گرددو درهنگام بسته شدن ولو ، دیافراگم بر روی این برامدگی می نشیند و عبور جریان را محدود می کند.
2) نوع بدون برامدگی داخل بدنه (straight-through type )
در این نوع ولوها ، دیافراگم بصورت یک شکل گوه ای در می آید
از ولوهای دیافراگمی می توان در کنترل نمودن جریان نیز استفاده نمود.نوع( weirدارای برامدگی سد کننده در وسط) برای کنترل جریان گزینه مناسبی بوده ولی عیب آن محدود بودن منطقه عبور سیال می باشد.
از ولوهای دیافراگمی همچنین برای کنترل جریانهای کوچک وهنگامی که سیال دارای خاصیت خورندگی بوده وسیالات رادیواکتیو، می توان استفاده نمود.
عمر مفید دیافراگم بستگی به نوع ماده ای که از داخل ولو می گذرد وهمچنین دما، فشار و تعداد دفعات استفاده از ولو بستگی دارد.
در بعضی از انواع مواد تشکیل دهنده دیافراگمهاکه از نوع الاستومری می باشند ، این دیافراگمها مقاومت بسیار خوبی در دماهای بسیار بالا دارند.هرچند که باید توجه داشت خواص مکانیکی مواد الاستومری در دماهای بالا پائین خواهد آمد وامکان از بین رفتن آن نیز در فشار های بالا وجود دارد.
بیشتر مواد الاستومری در دمای پائین تر از 150 F بهترین عملکرد را دارا می باشند.
از موارد دیگر مزایای این ولوها ایزوله کردن قسمتهای مختلف ولو در مقابل سیال عبوری می باشد.بگونه ای که دیافراگم خود باعث ایزوله کردن قسمتهای مختلف ولو در مقابل سیال عبوری می گردد.با توجه به این خاصیت این ولوها برای سیالات خورنده و همچنین سیالاتی که دارای مواد جامد معلق می باشند مناسب خواهند بود..باتوجه به اینکه مجموعه درپوش ولو در معرض تماس با سیال عبوری قرار نمی گیرد لذا در تهیه متریال آن می توان از مواد ارزانتری استفاده نمود.با توجه به پیشرفتی که در طراحی دیافراگم ومواد آن صورت پذیرفته ، امروزه دیافراگم های جدید قادر به عملکرد با انواع سیالات عبوری می باشند.

8) شیر برگشت معکوس فاضلابی BAKE WATER VALVE

این نوع شیرها فقط در لوله کشی فاضلاب مورد استفاده , قرار می گیرند و کاملا شبیه شیر های یک طرفه آزاد عمل می کند . در حالاتی که به علل مختلف , فاضلاب به سمت مجراهای ورودی فاضلاب ساختمان برگشت می کند , این شیرها از این عمل جلوگیری می کند . این نوع شیرها , معمولا در جاهایی نظیر زیر زمین ساختمان که ارتفاع کمی نسبت به محل دفن فاضلاب دارد , برای جلو گیری از برگشت فاضلاب نصب می شود .

9) شیر فشار شکنPRESSURE REDUCING VALVE

شیر فشار شکن یا شیر تنظیم کننده فشار , به طور معمول نزدیک کنتور آب ساختمان ها بعد از انشعاب از لوله اصلی آب شهر نصب می شود تا فشار های زیاد و تغییرات فشار آب شهر را تقلیل دهد . این شیر را می توان یک وسیله تمام خود کار خواند , زیرا برای انجام تغییرات و تقلیل فشار دارای ساختمانی مخصوص است که این عمل را بدون انتقال انرژی انجام می دهد . این شیرها یک پیچ مخصوص تنظیم فشار دارد که به وسیله آن فشار خروجی شیر تنظیم می شود. همان طور که در شکل پیدا است , باید یک آشغال گیر یا صافی به شیر فشار شکن متصل کرد تا مواد خارجی احتمالی باعث خرابی مکانیزم داخلی این شیر نشود

10) شیرهای یکطرفه non return or check valves

از شیرهای یکطرفه برای جلوگیری از بازگشت مایع یا گاز که بمقصد فرستاده شده انتقال می گردد . دلائل استفاده از آنها در صنعت و وسائل خانگی به شرح زیر می باشد.
الف- در منازل : روی ورودی آب را به طرف ساختمان قرار می دهند که در صورت قطع آب مقدار آبی که در وسائل خانگی و داخل لوله ها ذخیره شده به لوله اصلی باز نگردد.
ب- روی لوله ورودی آب گرمکن ها قرار می دهند که بر اثر قطع آب و یاشکستن لوله در داخل ساختمان آب ذخیره شده در مخزن آب گرمکن خالی نشود . زیرا ممکن است کوره به کار ادامه دهد و باعث سوختن آب گرمکن گردد.
ج- در پالایشگاه ها شیر یکطرفه را روی لوله خروجی تلمبه قرار می دهند که پس از انتقال مقدار لازم مواد نفتی ، و بستن تلمبه یا خاموش شدن اضطراری تلمبه مواد ارسال شده نتواند برگردد زیرا در اثر برگشت علاوه بر هدر رفتن انرژی مصرف شده برای ارسال آن ممکن است طرف دریافت کننده مواد را نیز با کمبود فوری مواجه سازد از این مهمتر ممکن است فشار مایع برگشتی که از همان مسیر رفته معکوس شود و در نتیجه تلمبه گریز از مرکز را با سرعت فزاینده بچرخاند و سرعت آنقدر زیاد شود که تلمبه داغ شده از کار بیفتد و حتی منفجرشود .
طرز کار آنها به این صورت می باشد که فشار مایع یا گاز دریچه شیر را بلند می کند و باعث عبور مایع یا گاز می شود تا زمانی که فشار زیر دریچه بیشتر از فشار روی آن باشد شیر باز می ماند و عبور مایع یا گاز ادامه می یابد اگر به هر علتی فشار زیر دریچه کمتر از فشار روی آن شود وزن خود دریچه و فشار موادی که قصد برگشتن دارند باعث بسته شدن شیر و جلوگیری از برگشت مواد می شود .

11) شیرهای پروانه ای butterfly valves

یکی از ساده ترین شیرهای است که کاربرد آن ها در واحد های نفت و پتروشیمی متداول می باشد . ساختمان آنها تشکیل شده از یک بدنه معمولی و یک صفحه مدور که تقریبا در وسط قرار دارد .این صفحه حول میله ای در حدود 90 درجه می گردد و بوسیله اهرمی بقسمت حرکت دهنده شیر وصل می باشد. این محرک می تواند دستی یا بوسیله فشار هوا و یا برق باشد .
شیرهای پروانه ای کوچک را در اندازه های 4 اینچ الی 24 اینچ می سازند تعمیرات آنها ساده است ولی باید مرتبا گریسکاری شود . بعضی از آنها را در موارد خاصی بوسیله فلکه دستی که به میله گرداننده صفحه وصل می باشد و مکانیزم آن د ر یک جعبه چرخ دنده قرار دارد مجهز می کنند . تا چنانچه اگر گرداننده اصلی که هوا یا هیدرولیک می باشد از کار بیفتد بتوانند با آزاد کردن آن از دنده با اهرم یا فلکه دستی صفحه را درهر حالت که باشد نگهدارند . کاربرد شیرهای پروانه ای در واحدهایی که فشار آنها حین کار کم باشد بعلت حداقل بودن افت فشار بسیار متداول می باشد و اصولا طراحان کارخانجات صنعتی تا آنجایی که ممکن است سعی می کنند که از بوجود آمدن افت فشار در سیستم ها جلوگیری کنند زیرا در غیر این صورت از لحاظ هزینه نصب آنها مقرون به صرفه نمی باشد . ویژگی دیگر این شیرها به حداکثر رساندن سرعت جریان سیال در حداقل زمان و حرکت شیر می باشد مخصوصا درمورد کنترل فشار سیالات در مخازن یا برج های تحت فشار، همچنین این نوع شیرها در حجم زیاد انتقال سیالات مورد استفاده قرار می گیرد . با توجه به سبکی وزن و ارزانی قیمت همکاری جدی بین طراحان شیر پروانه ای و متخصصان در رشته فلز شناسی و رشته های پلاستیک و لاستیک سازی به وجود آمده که جنس صفحه دیسک و نشیمنگاه به صورت های گوناگون سبک و قابل ارتجاع ساخته شود . اهمیت و شهرت شیر پروانه ای به این جهات می باشد : آسانی کاربرد، نداشتن قطعات لغزنده و کشویی ، کاهش افت فشار ، قابلیت کنترل ، ارزانی و سبک بودن ، عدم ترکیب جنس ساخته شده صفحه با فرآورده های عبور کننده اعم از شیمیایی یا پتروشیمی
موارد استفاده از شیرهای پروانه ای عبارتند از :
ایستگاه نیروی حرارتی ، ایستگاه نیروی هیدروالکتریکی ، صنایع به خصوص نفت و گاز ،لوله کشی آب و فاضلاب

12) شیرهای اطمینان safety valves

کمپرسورها و دیگ های بخار ،توربین ها ، ظروف ولوله ها وسایر تاسیسات تحت فشار که محتوای گاز یا مایعات هستند اغلب شرایط کارشان طوری است که با فشار بالا رونده ولی کنترل شده مواجه می باشند . بعضی اوقات ممکن است که دستگا ه های کنترل کننده خراب و وظیفه خود را درست انجام ندهند و باعث بالا رفتن بیش از حد مجاز فشار دستگاه ها گردند د این صورت امکان صدمه دیدن ،ترکیدن و در نتیجه وارد آوردن خسارت جانی و مالی فراوان می باشد . برای جلوگیری از این گونه حوادث علاوه بر دستگاه های کنترل کننده وسیله دیگری بنام شیر ایمنی روی دستگاه ها ی تحت فشار نصب می نمایند . که در صورت بالا رفتن از حد مجاز فشار بطور خودکار باز و با خارج کردن مقداری از محتوای دستگاه فشار آن را تا حد مجاز پایین می آورند .
Safety valves فقط برای گازها ، هوا ، بخار و غیره (به استثنای مایع ) بکار برده می شود این شیرها به طور خودکار از افزایش غیر مجاز فشار بر روی ظروف تحت فشار و سیستم لوله کشی جلوگیری می کنند . همچنین این شیرها دارای گواهینامه بوده که قبل از مصرف باید آنها را حتما چک کرد .
شیر ایمنی بطور خودکار از افزایش فشار فشار گاز قبلا تعیین شده جلوگیری می نماید بعبارت دیگر در مواقع لزوم مقدار لازم گاز ،بخار آب یا هوا را تخلیه می نماید تا فشار دستگاه به اندازه مجاز برسد . دریچه ی اطمینان راباید طوری انتخاب کرد که در صورت بهم خوردن تعادل فشار ظرف (در حدود 10 درصد بیش از فشاری که ظرف باید معمولا نگهدارد و یا در حد بالاترین فشاری که ظرف می تواند تحمل کند ) شیر اطمینان باز شده و مقادیر مایع یا گاز را خارج می کند.
سطح دریچه شیر اطمینان بایستی مساوی و یا بالاتر از سطح دریچه شیر ورودی ظرف و یا مخزن مورد نظر باشد . شیرهای اطمینان طوری انتخاب می گردند که نه فقط در فشار معینی باید باز شوند بلکه ظرفیت آنها طوری است که مقادیر زیادی مایع یا گاز محتوی را ک در اثر حرارت (تبخیر مایعات یا انبساط گازها ) تغییر حالت داده است باید خارج کنند و این شیرها به سه نوع مشخص می شوند :
شیرهایی که روی منابع ظروف و دستگاه های محتوی گاز نصب می شوند و بنام safety valve نامیده می شوند .
شیرهایی که روی منابع و دستگا ه های محتوی مایع نصب می شوند بنام relief valve نامیده می شوند .
شیرهایی که بر روی منابع و دستگاه های محتوی گاز و مایع نصب می شوند و بنام safety relief valve نامیده می شوند .
شیرهای اطمینان بر سه نوع تقسیم می شوند :
1- شیراطمینان با فنر :
این نوع شیرها بهترین محافظ برای ظروف تحت فشار می باشند که روی صفحه دریچه آنها فنر مناسبی تعبیه شده و در بالای فنر مهره ای قرار دارد که بوسیله ی آن فشار روی دریچه فشار مخزن را در حد ایمنی مورد نظر کم و زیاد می کند .
2- شیرهای اطمینان وزنه ای :
این نوع شیرها ،شیرهای هستند که بانیروی وزنه های روی دریچه فشار درون مخزن را در حد مجاز ایمنی مهار می کنند .
3- شیرهای اطمینان با فنر و دیاگرام :
برای کنترل مواد و سیالات در ظروف از این نوع شیرها استفاده می شود زیرا با این شیرها هم فشار و هم سطح مایع در یک ظرف یا مخزن را می توانند کنترل نمایند . باید اطمینان حاصل کرد که ظرفیت گواهی شده شیر اطمینان صحیح باشد برای اینکه ظرفیت شیر را بدست آورند آ ن را با هوا یا بخار اشباع شده و یا گاز طبیعی آزمایش می کنند .

13) شیر تخلیه

شیر تخلیه که بیشتر در دیگ های بخار تعبیه می شوند و در پایین ترین قسمت دیگ نصب می شوند و در صورت لزوم با استفاده از آن , رسوب و جرم و دیگر ناخالصی هایی که ته نشین می شوند , تخلیه می کنند

14) شیر سه راهه دستی CROSS GLOBE VALVE

هدف از کاربرد این نوع شیرها , کنترل کردن درجه حرارت سیال خروجی از شیر سه راهه مخلوط کننده است . این شیر همواره دو راه را به هم مرتبط می کند . این شیر می تواند در یک مسیر اصلی نصب شود و طرف سوم آن به یک انشعاب وصل گردد و توسط آن می توان میزان عبور آب به انشعاب را تنظیم کرد . عملکرد شیر های سه راهه مخلوط کننده و تقسیم کننده با یکدیگر تفاوت دارد . در شیر های سه راهه مخلوط کننده , دو جریان با یکدیگر مخلوط می شوند و یک جریان مشترک را به وجود می آورند . در حالی که در شیر های سه راهه تقسیم کننده یا کنار گذر جریان , برای کنترل کردن درجه حرارت , یک جریان سیال به دو قسمت تقسیم می گردد . در برخی از کار بری ها (مثلا کنترل برج خنک کن ) باید در عوض شیر مخلوط کننده , از شیر کنار گذر یا تقسیم کننده استفاده شود.

16) شیر شلنگی HOSE VALVE

این شیرها برای آبیاری باغچه و فضای سبز به کار می رود و در قطر های 2/1 ,4/3 و 1 اینچ ساخته می شود

17) شیر آب نما WATER GAUGE VALVE

این شیرها در آب نما های شیشه ای برای قطع و وصل ارتباط آب و آب نما به کار می روند

18) شیر های خاص SPECIAL PURPOSE VALVES

در برخی از کار بری ها , از شیرهای خاص استفاده می شود , مثلا چهار راهه برای گردش آب در حلقه دیگ . یک نوع از شیرهای چهار راهه نیز به عنوان شیر تبدیل وضعیت در سیستم سرمایش به کار برده می شود . با استفاده از نوع شیر در سیستم های پمپ حرارتی , نقش تبخیر کننده (EVAPORATOR) با چگالنده (CONDENSER)تعویض می گردد .شیر های شناور نوع دیگری از شیرهای خاص هستند که برای تغذیه آب به یک مخزن با یک منبع و یا در موارد خاص به عنوان شیر تغذیه دیگ به کار برده می شوند.

19) شیرهای خودکار control valves

شیر های خودکار معمولا شیرهایی هستند که هماهنگ با یک کنترل کننده خود کار برای کنترل کردن مقدار گذر جریان استفاده می شوند . شیر های کنترل را به گروه های زیر تقسیم می کنند : الف) نوع دارای عملگر (ACTUATOR TYPES) : یک عملگر شیر سیگنال خروجی از کنترل کننده (مثلا یک سیگنال الکتریکی یا بادی ) را به حرکت خطی یا دورانی تبدیل می کند . عملگرها دارای اندازه ها , نوع ها , خروجی ها و مودی های کنترلی متفاوت و گسترده ای هستند . متداول ترین عملگر های مورد استفاده برای شیر های خود کار عبارتند از : عملگر های مغناطیسی (SOLENOID) , بادی (PNEUMATIC) , موتور الکتریکی , الکترونیکی , هیدرولیکی و ترموستاتیکی . ب) دو راهه ( یک و دو نشیمن گاهی ) (TWO-WAY SINGLE AND DOUBLE-SEAT) : در شیرهای خودکار دو راهه سیال از دهانه ورودی وارد می شود و از دهانه خروجی , خارج خواهد شد . با توجه به موقعیت ساقه شیر (STEM) و دیسک شیر (DISK) , ممکن است جریان کامل و یا جریان کمتری از درون شیر بگذرد . شیرهای دو راهه می توانند دارای یک یا دونشیمنگاه باشند . در مورد شیرهای یک نشیمنگاهی , برای بستن شیر از یک نشیمنگاه و یک دیسک استفاده می شود . شیرهای دو نشیمنگاهی , نوع خاصی از شیرهای دو راهه هستند که دارای دو نشیمنگاه و دو دیسک هستند . از این شیرها در مواردی استفاده می شود که مقدار افت فشار در هنگام بسته شدن شیر , بیش از حد شیر های یک نشیمنگاهی باشد . ج) شیر های سه راهه (THREE-WAY VALVES) : در شیر های سه راهه مخلوط کننده (MIXING) , دو جریان با یکدیگر مخلوط می شوند . معمولا در سیستم های (HVAC) این شیرها برای اختلاط آب سرد کننده یا آب گرم کننده استفاده می شود . کار برد این شیرها کنترل درجه حرارت هوا در بعد از کویل های آب سرد کننده می باشد . برای این منظور , آب سرد کننده در حال تغذیه به کویل , با آب گرم تر برگشتی از کویل مخلوط می گردد. همین کار را می توان در مورد آب گرم کننده نیز انجام داد. د ) شیر های پروانه ای (BUTTERFLY VALVES) : در برخی از کاربری ها ,به دلیل محدودیت جا و یا محدودیت اندازه های موجود شیرهای سه راهه مخلوط کننده و تقسیم کننده , نمی توان از این شیرها استفاده کرد . در چنین مواردی از دو شیر پروانه ای که بر روی یک سه راهه نصب شده و توسط اهرم بندی به یکدیگر متصل هستند , استفاده خواهد شد . توجه شود که مشخصه های جریان شیرهای پروانه ای با مشخصه های شیرهای استاندارد دارای دیسک و نشیمنگاه تفاوت دارد , بنابراین کاربرد این شیرها فقط در مواردی میسر است که مشخصه های جریان آن ها جوابگو باشد.

20) شیرهای متعادل کننده BALANCING VALVES

شیرهای متعادل کننده دستی می توانند دارای ساقه گردان (ROTARY) , بالا رونده (RISING) , و یا غیر بالا رونده (NONRISING) باشند . عموما ساختمان این شیرها دارای یک قسمت متحرک دارای روزنه است که با توجه به نیرو های فشاری , موقعیت خود را تنظیم می کند و بدین ترتیب , مساحت گذر گاه جریان را تغییر خواهد داد . با استفاده از این شیر وقتی مقدار افت فشار شیر تغییر کند , مقدار جریان سیال به مقدار از پیش تعیین شده خواهد رسید .

21 ) شیر های تخلیه کننده فشار PRESSURE RELIEF VALVES

معمولا از اصطلاحات شیر اطمینان و شیر تخلیه فشار به جای یکدیگر نیز استفاده می گردد . شکل ظاهری و کاری که در هر دو نوع شیر انجام می دهند , یکسان است و آن محدود کردن مقدار فشار یک مایع , بخار یا گاز از طریق تخلیه کردن قسمتی از آن سیال است . شیر های اطمینان معمولا برای هوا و بخار آب استفاده می شوند . مشخصه این شیرها باز و بسته شدن سریع آن ها است . شیرهای تخلیه کننده فشار عموما برای مایعات به کار می روند و باز یا بسته شدن آن ها در هنگام زیاد یا کم شدن فشار , و به کندی صورت می گیرد.
منابع تحقیق :
http://njavan.ir/forum/showthread.php?p=40076
http://fa.wikipedia.org
http://www.eshtehard.net
http://www.hamkelasy.com
http://hkousha.blogspot.com
http://mahrae.blogfa.com

توربین

واژه? توربین برای اولین بار به وسیله ( Claude Burdin )1790-1873 در سال 1828 به وجود آمد که از لغت یونانی به معنی چرخنده یا سر گردان مشتق شده‌است. توربین موتوری چرخنده‌است که می‌تواند از یک سیال انرژی به‌دست آورد.
ساده‌ترین توربین‌ها یک بخش چرخنده و تعدادی پره دارند که به بخش اصلی متصل شده‌است سیال به پره‌ها برخورد می‌کند و بدین ترتیب از انرژی ناشی از متحرک بودن آن استفاده می‌کند به عنوان اولین توربین‌ها می‌توان آسیاب بادی و چرخاب را نام برد.
توربین‌های گاز، بخار و آب معمولاً پوشش محافظی در اطراف پره‌هایشان دارند که سیال را کنترل می‌کنند پوشش‌ها و پره‌ها می‌توانند اشکال هندسی مختلفی داشته باشند که هر کدام برای نوع سیال و بازده متفاوت است.
کمپرسور یا پمپ دستگاهی مشابه توربین است ولی با عملکرد بر عکس به طوری که این دستگاه انرژی را می‌گیرد و باعث حرکت یک سیال می‌شود.

انواع توربین

توربین‌های بخار:

برای تولید برق در نیروگاه‌های حرارتی که از ذغال سنگ، نفت و انرژی هسته‌ای استفاده می‌کنند به کار برده می‌شوند روزی از آنها برای هدایت وسایل نقلیه مانند کشتی استفاده می‌شد.

توربین‌های گازی:

این توربین‌ها معمولاً دارای یک ورودی، فن، کمپرسور، محفظه متراکم کننده و یک نازل است.

توربین‌های ترانسونیک:

جریان گاز در اکثر توربین‌ها همواره سرعتی زیر صفر دارد در این نوع توربین‌ها سرعت گاز هنگام خروج بالاتر از صفر است. این توربین‌ها در فشار بالاتری کار می‌کند ولی معمولاً بازده کمی دارند و خیلی هم مرسوم نیستند.

توربین‌های کنترا رتاتینگ:

دو توربین که یکی بالا دیگری پایین در جهت مخالف هم می‌چرخند این سیستم پیچیدگی‌هایی دارد که تولید آن را کاهش می‌دهد.

توربین‌های سرامیک:

توربین‌های با فشار بالا که از آلیاژ نیکل و فولاد ساخته شده‌اند معمولا دارای سیستم‌های خنک کننده پیچیده هستند اخیرا پره‌های سرامیکی روی توربین‌های گازی امتحان شده‌است.
ما در این مقاله به تفصیل توربین بخار و توربین گازی را توضیح می دهیم .

توربین های بخار

توربین بخار یک دستگاه مکانیکی است که انرژی گرمائی از بخار تحت فشار دریافت و آنرا به کار مکانیکی مفید تبدیل می‌کند. توربین بخار تقریباً جانشین موتور بخار پیستونی، که توسط توماس نیوکامن Thomas New Comen اختراع شد و توسط جیمز وات James watt توسعه یافت، شد. توربین بخار برای به حرکت درآوردن ژنراتور برق بسیار مناسب است و 86 درصد برق در جهان از طریق استفاده از این توربین تولید می‌شود. این توربین نوعی موتور حرارتی است که بیشتر راندمان ترمودینامیکی را از استفاده چند مرحله‌ای انبساط بخار آب دریافت می‌کند.
یکی از بهترین گزینه ها برای ساخت نیروگاههای حرارتی استفاده از توربین های بخار است چون این توربین ها عمر طولانی دارند و با توجه به اینکه در حرارت و فشار کمتری در مقایسه با توربین های گازی کار می کنند عمر طولانی تری هم دارند و نیز کمتر به تعمیرات اساسی نیاز دارند . از این رو می توان از آنها بعنوان توربین های برای تولید برق پایه کمک گرفت .
اما عیب عمده آنها این است که اولا دستگاههای پر حجم و بزرگی هستند جای زیادی را اشغال می کنند و ثانیا دیر وارد مدار می شوند و مدتی برای پیش گرم کردن =WARM UP آنها باید زمان صرف شود . از همه اینها گذشته توربین های بخاز نیاز به نصب دیگ های بخار =BOILER دارند که این نیز خودش نیاز به تاسیسات و فضای فراوان دارد . ونیز تاسیساتی برای تصفیه آب مورد نیاز برای تغذیه دیگ بخار که همه آنها مستلزم صرف هزینه و فضای لازم است . اما با این حال استفاده از توربین های بخار یک سرمایه گذاری دائمی و با ارزش است

تاریخچه

اولین دستگاهی را که ممکن است آنرا به عنوان توربین بخار به حساب آورد چیزی که بهتر از یک اسباب به نظر می‌رسید بود که توسط قهرمان اسکندریه در مصر رومی ساخته شد. اولین توربین بخار واقعی در سال 1551 در مصر عثمانی توسط تقی‌الدین اختراع شد. در سال 1629 توربین دیگری به وسیله یک فرد ایتالیایی بنام Giovanni Branca ساخته شد. بهرحال این توربین‌های بخار اولیه با مدل جدید بسیار متفاوت بودند. مدل جدید توربین در سال 1884 توسط یک مهندس انگلیسی به نام چارلز پارلز Charles Parsons اختراع شد. اولین مدل توربین او به یک دینام وصل شد که 5/7 کیلووات برق تولید کرد. اختراع وی به ثبت رسید و سپس توربین وی توسط یک فرد آمریکایی بنام جرج وستینگهاس توسعه یافت.
تعدادی توربین متفاوت ساخته شدند و به خوبی با بخار عمل کردند. توربین de laval turbine که توسط Gustaf de laval اختراع شد راندمان بخار را افزایش داد. این توربین ساده‌تر، ارزان‌تر بود و می‌توانست با هرگونه فشار بخار عمل کند.

انواع توربین

توربین‌های بخار با ظرفیت‌های مختلف ساخته می‌شدند. از توربین‌های باظرفیت یک اسب بخار (75/0 کیلووات) که برای پمپ‌ها و کمپرسورها و غیره تا توربین‌های دو میلیون اسب بخار (000/500/1 کیلووات) که برای تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. توربین‌های بخار از نظر عملکرد طبقه‌بندی می‌شوند.

توربین‌های ایمپالس (Impulse)

یک توربین ایمپالس چند نازل ثابت دارد که بخار را به ژیگلورهای با سرعت بالا هدایت می‌کنند. این ژیگلورها حاوی انرژی جنبشی قابل توجه هستند که از طریق تیغه‌های رتور که شبیه بیلچه‌ می‌باشند این انرژی را به شفت انتقال می‌دهند، در توربین‌های ایمپالس انبساط بخار فقط در نازل‌ها اتفاق می‌افتد.
انواع توربین‌های ایمپالس به قرار زیر هستند:
توربین بانکی - Banki Turbine
توربین کرارد - Girard Turbine
توربین پلتون - pelton Turbine
توربین تورگو - Turgo Turbine
توربین‌های ری اکشن (Reaction)
در توربین ری‌اکشن تیغه‌های رتور به حالتی قرار می‌گیرند که باعث همگرائی نازل‌ها می‌شوند. در این نوع توربین از نیروی ری‌اکشن (عکس‌العمل) استفاده می‌شود.
انواع توربین‌های ری‌اکشن به قرار زیر هستند:
توربین فورنیرون - Fourneyron Turbine
توربین فرانسیس - Francis Turbine
توربین تامسون - Thompson Turbine
توربین کاپلان - Kaplan Turbine
توربین پروپیلر - Propeller Turbine
انواع توربین‌های بخار شامل: توربین های متراکم کننده،‌ غیر متراکم کننده، با حرارت مجدد، کششی و القائی است. توربین‌های غیر متراکم اغلب برای کاربردهای بخار فرآیند استفاده می‌شوند. فشار تخلیه گاز به وسیله شیر تنظیم کننده متناسب با نیاز فشار بخار کنترل می‌شود. این توربین‌ها معمولاً در پالایشگاهها واحدهای حرارتی، کارخانه‌های کاغذسازی و دستگاههای آب شیرین کن و در مکان‌هائی که مقادیر زیادی بخار کم فشار بایستی در دسترس وجود داشته باشد یافت می‌شود.
- توربین‌های متراکم کننده اغلب در نیروگاهها مخصوصاً نیروگاههای هسته‌ای وجود دارند. این توربین‌ها بخار را در حالت بسیار متراکم تخلیه می‌کنند. این نوع توربین‌ها آب در حال تراکم در آخرین توربین به مواد گران‌تر احتیاج دارد، در غیر اینصورت خوردگی تیغه‌های توربین‌ها مسائل بزرگی به وجود می‌آورد. این مواد بهرحال به دلائل مختلف در نیروگاههای هسته‌ای بسیار معمول است.
- توربین‌های با حرارت مجدد نیز تقریباً به طور انحصار در نیروگاهها مورد استفاده قرار می‌گیرند. در این نوع توربین جریان بخار از بخش فشار زیاد در داخل توربین خارج می‌شود و برای افزایش حرارت آن به بویلر (دیگ بخار) برمی‌گردد. این بخار سپس به بخش فشار متوسط توربین برمی‌گردد و در آنجا منبسط می‌شود.
- توربیـن‌هـای اکسترکتینگ (Extracting Turbines) در بسیـــاری از مــوارد مخصوصــاً در بخش‌های تولیدی مانند صنعت کاغذسازی که به بخار با فشار و حرارت معین نیاز دارند بسیار معمول است. در این نوع توربین، بخار از یک نقطه توربین با درجه حرارت و فشار مطلوب دریافت می‌شود و یا به سیستم گرم‌کننده آب تغذیه بویلر ارسال می‌شود. افزایش گرمای سیستم گرم کننده آب تغذیه بویلر باعث بهبود راندمان توربین خواهد شد.
- توربین‌های کروزینگ (Cruising Turbines)
این توربین‌ها در دهه‌های 1950 و 1960 در نیروی دریائی آمریکا استفاده شد. توربین‌های کروزینگ برای سرعت‌های کم و متوسط طراحی شد.
- توربین‌های معکوس (Reversing Turbines) دارای یک یا چند سری تیغه هستند که در جهت عکس محور اصلی قرار می‌گیرند. ترتیب دریچه‌ها به صورتی است که باعث می‌شود خط اصلی بخار به طرف تیغه‌های جلو بسته می‌شود و به طرف تیغه‌های معکوس باز می‌گردد. تیغه‌های معکوس روی همان شفت تیغه‌های جلوئی نصب شده‌اند. توربین‌های بخار معکوس زمانی در صنعت دریائی مورد استفاده قرار می‌گرفت.

توربین های گازی

از زمان تولد توربینهای گازی امروزی در مقایسه با سایر تجهیزات تولید قدرت , زمان زیادی نمی گذرد . با این وجود امروزه این تجهیزات به عنوان سامانه های مهمی در امر تولید قدرت مکانیکی مطرح می باشند . از تولید انرژی برق گرفته تا پرواز هواپیماهای مافوق صوت همگی مرهون استفاده از این وسیله سودمند می باشند . ظهور توربینهای گازی باعث پیشرفت زیادی در رشته های مهندسی مکانیک , متالورژی و سایر علوم مربوطه گشته است . توربین های گازی دارای شرایط کاری سخت می باشند و قطعاتی نظیر پره های توربین باید در درجه حرارت های بالا استحکام مناسبی داشته باشند.همچنین به دلیل اتمسفرشدیدا اکسیدکننده و خورنده توربین ها، قطعات مختلف توربین بویژه پره ها باید مقاومت بالایی در برابر خوردگی داغ و اکسیداسیون داشته باشند. تاکنون آلیاژهای پایه نیکل و پایه کبالت بهترین آلیاژها برای ساخت قطعات توربین بوده اند اما حتی با بهینه کردن ترکیب شیمیایی سوپر آلیاژها امکان دستیابی به کلیه خواص مطلوب فوق وجود ندارد لذا برای مقاوم سازی این آلیاژها در برابر خوردگی داغ، اکسیداسیون و سایش، پوشش هایی در سطح آنها صورت می گیرد . یک نوع از پوشش های کار آمد برای این منظور پوشش های سد حرارتی (Thermal Barrier Coatings) هستند که به اختصار پوشش های TBC نامیده می شوند.
اغلب پوشش های TBC بر پایه زیرکونیا ( Zro2 ) می باشند که با افزودن ترکیباتی مثل ایتر یا (Y2o3 ) پایدار می گردند. Zro2 دارای هدایت حرارتی کم و ضریب انبساط حرارتی بالا می باشد و افزودن Y2o3 به آن موجب ایجاد مقاومت بیشتر در برابر شرایط سیکل حرارتی می گردد. با بکارگیری این پوشش ها و با استفاده از خاصیت هدایت حرارتی کم آنها راندمان توربین های گازی افزایش می یابد زیرا با حضور این پوششها دمای فلز پایه تا 170?C کاهش پیدا میکند ودرنتیجه امکان افزایش دمای کاری توربین فراهم میشود.
در حال حاضر تحقیقات برای توسعه اینگونه پوشش ها و همچنین بکارگیری نوع دیگری از پوشش های فلزی که بعنوان لایه bond coat بین فلز پایه و پوشش سرامیکی قرار می گیرند، درحال گسترش می باشد.
لایه bond coat معمولا یک پوشش فلزی است که چسبندگی پوشش سرامیکی را به فلز پایه افزایش می دهد. درحال حاضر برروی سوپر آلیاژها ابتدا یک لایه از پوشش فلزی bond coat به ضخامت 80-150μm داده شده است و بر روی آن پوشش سد حرارتی با ضخامتی در حدود 300μm تا 2 mmبکار گرفته می شود.
برنامه (Industrrial Power Generation) IPG یک همکاری مشترک از سازندگان توربین گاز، دانشگاهها، شرکتهای گاز طبیعی، تولید کنندگان انرژی الکتریکی، آزمایشگاههای ملی و استفاده کنندگان صنعتی می باشد. همکاری فوق که شامل طیف وسیعی از مشارکت کنندگان مختلف است منابع و امکانات فنی- اقتصادی- تحقیقاتی مناسبی را برای ایجاد یک تحول اساسی در فن آوری توربین گاز فراهم می آورد. یکی از قدمهای اولیه این برنامه تولید پوشش سد حرارتی TBC برای توربینهای گاز بوده است.
به همین خاطر امروزه به تکنولوژی توربینهای گازی تکنولوژی مادر گفته می شود و کشوری که بتواند توربینهای گازی را طراحی کند و بسازد هر چیز دیگری را هم می تواند تولید کند.

اجزای توربینهای گازی

به طور کلی کلیه توربینهای گازی از سه قسمت تشکیل می شوند:
.1.کمپرسور 2.محفظه احتراق 3.توربین
که بنا به کاربرد قسمتهای دیگری نیز برای افزایش راندمان و کارایی به آنها اضافه می شود . به عنوان مثال در برخی از موتورهای هواپیماها قبل از کمپرسور از دیفیوزر و بعد از توربین از نازل استفاده می شود . که دراین رابطه بعدها مفصلاً بحث خواهد گردید .

سیکل توربینهای گازی:

سیکل ترمودینامیکی توربینهای گازی سیکل استاندارد هوایی یا برایتون می باشد که در حالت ایده ال مطابق شکل زیر شامل دو فرایند ایزنتروپیک در کمپرسور و توربین و دو فرایند ایزو بار در محفظه احتراق و دفع گازها می باشد.

سیکلهای توربینهای گازی در دونوع باز و بسته می باشند . در سیکل باز ( شکل فوق) گازهای خروجی از توربین به درون اتمسفر تخلیه می شوند که این سیکل بیشتر در موتورهای هواپیما مورد استفاده قرار می گیرد . در نوع بسته که عمدتاً در نیرو گاههای برق مورد استفاده قرار می گیرد گازهای خروجی از توربین ( مرحله 4) از درون بخش دفع گرما (cooler ) عبور کرده و بعد از خنک شدن مجددا وارد کمپرسور گردیده و سیکل تکرار می شود.
همانطورکه قبلا بیان گردید توربینهای گازی از نظر کاربردی به دو گروه صنعتی و هوایی تقسیم می شوند که نوع اول در صنعت و نوع دوم در هوانوردی مورد استفاده قرار می گیریند . که ذیلا در ارتباط با هرکدام از آنها بحث خواهیم نمود.

توربینهای گازی صنعتی:

منظور از توربینهای گازی صنعتی اشاره به کاربرد آنها غیر از بخش هوانوردی می باشد . در شکل زیر شمایی از یک واحد تولید نیروی برق توسط توربین گاز , نشان داده شده است.

شکل زیر هم نوعی توربین گازی با ظرفیت تولیدی 400 مگاوات را نمایش می دهد.

توربینهای گازی که در صنعت برق مورد استفاده قرار می گیرند دارای ظرفیتهای متفاوتی می باشند که شکل قبل نوعی از این توربینها با ظرفیت 400 مگاوات را نشان می دهد.

توربینهای گازی هوایی یا موتورهای جت:

همانطور که گفته شد سیکل توربینهای گازی موتورهای هواپیما شبیه به توربینهای گازی صنعتی می باشد بجز اینکه قبل از ورود هوا به کمپرسور از یک دیفیوزر و بعداز توربین از یک نازی برای بالا بردن سرعت گازهای خروجی و حرکت هواپیما به سمت جلو استفاده می کنند . این گازهای پرسرعت بر هوای خارج از موتور نیرویی وارد می کنند که طبق قانون سوم نیوتن نیروی عکس العمل آن سبب حرکت هواپیما به سمت جلو می شود . شایان ذکر است که نازل در هواپیماهای جت از نوع متغیر
می باشد. یعنی دهانه آن با توجه به دبی گذرجرمی گازهای خروجی قابل تغییرو تنظیم است.
موتورهای هواپیما انواع مختلفی دارند که به دو سته کلی تقسیم می شوند:

1) موتورهای پیستونی:

که از نظر کاری شبیه به موتور خودروها می باشند.

2 )موتورهای توربینی:

این موتورها به سه دسته کلی توربوجت, توربوفن و توربوپراپ تقسیم بندی می شوند
توربوجتها اولین موتورهای جت می باشند که امروزه به دلیل مسائلی مثل صدای زیاد و آلودگی محیط زیست بجز در موارد خاص استفاده ای از انها نمی شود . توربوفنها نوع پیشرفته موتورهای توربوجت هستند . به این صورت که ردیف اول کمپرسور در این موتورها به عنوان فن عمل کرده و مقداری از هوای ورودی به موتور را از اطراف موتور by pass کرده که این عمل علاوه بر افزایش نیروی جلوبرندگی باعث کاهش صدا,آلودگی محیطی و ... می شود .
در موتورهای توربوفن با اتصال یک ملخ به گیربکس و سپس به کمپرسور , نیروی جلوبرندگی ایجاد می شود . در این حالت سعی می شود که بیشترین انرژی جنبشی گازها صرف چرخاندن توربین و از آنجا کمپرسور و در نتیجه ملخ شود . وجود گیربکس به این خاطر است که سرعت دورانی ملخ از حد معینی تجاوز نکند . یعنی باید سرعت انتهای ملخ از عدد ماخ کوچکتر باشد . زیرا سرعتی بیش از این سبب ایجاد ارتعاشات شدید و در نتیجه شکستگی ملخ می شود.
موتورهای توربوشفت نیز نوعی موتور توربوپراپ می باشند که از آنها جهت به حرکت درآوردن هلیکوپترها استفاده می شود .بطور کلی موتورهای توربوپراپ بدلیل اینکه در ارتفاع پروازی کم از قدرت زیادی برخوردار هستند از آنها در هواپیماهای ترابری استفاده می شود مثل (سی 130)

توربین های گازی پیشرفته امروزی

توربین های گازی جدید ی که برای موارد تولید انرژی الکتریکی طراحی شده و بکار می روند ، در حالت کلی از نظر اندازه ، مواد به کاررفته در اجزای مختلف و فناوری ، تغییرات اساسی یافته اند . مشخصات کلی به قرار زیر است :
1) توان تولید برق درحدود 150 مگاوات در 60 هرتز یا 200 مگاوات در 50 هرتز
2) دمای گاز ورودی توربین در حدود Cº1260 و نسبت فشار کمپرسور 1: 16؛
3) کارایی کل واحد با گاز طبیعی حدود 35 درصد و در صورت استفاده از سیکل ترکیبی ،47 درصد.
مشخصات کلی توربین گازی سری قبلی این مدل ، 100 مگاوات ، Cº 1100و
33 درصد است .چند نمونه از توربین های گازی پیشرفته ای که سازندگان توربین گازی در کشورهای مختلف ارائه داده اند به قرارزیر است :
مدل GT13E2 ساخت شرکت ABB درسال 1995 در هلند به بهره برداری رسید . توان خالص تولید ی این توربین در 50 هرتز با سوخت گاز طبیعی برابر 164 مگاوات در کارایی 7/35 درصد و با سوخت مایع برابر 161 مگاوات در کارایی 4/35 درصد است . نسبت فشار کمپرسور این واحد برابر 15:1 است . در این نمونه 72 مشعل در محیط محفظه ی احتراق قرار گرفته است که این نوع مشعل ، ظرفیت تولید گاز NOx بسیار کمتری دارد . مقدار NOx تولید شده با سوخت گاز ، کمتر از PPm 25 و با سوخت مایع و تزریق آب ، کمتراز PPm 42 است . دمای ورودی گاز به توربین ºC 1100 و خروجی ºC 525 است .
این توبین 5 مرحله پره دارد که در دو ردیف اول روتور ، و سه ردیف ثابت ، که در آنها سیستم خنک کننده نیز تعبیه شده است . سیستم خنک کننده ، در ریشه پره های دو ردیف آخرنیز نصب شده است. جنرال الکتریک و شرکت اروپایی توربین گازی به طور مشترک ، مدل F 9001 MS را با فرکانس 50 هرتز ارائه داده اند که در نیرو گاه جنویلرس فرانسه ازآن استفاده می شود .
توان تولید ی این واحد 215 مگاوات در کارایی 35 درصد است . توان تولید ی مدل جدید تری ازاین سری به 226 مگاوات افزایش یافته است . کمپرسور این توربین گازی دارای 18 مرحله با نسبت فشار 20:1 و محفظه ی احتراق مجهز به 18 مشعل با سیستم کنترل NOx است .
توربین ، از نوع سه مرحله ای است که در دوردیف اول ، خنک کاری انجام می شود . دمای ورودی توربین ºC 1288 است . از مدل 60 هرتز که FA 7001 MS نامیده
می شود ، در نیروگاه نیو مارتین فلوریدا بهره برداری می شود . توان تولیدی این توربین 149 مگاوات با NOx کمتر از PPm 25 با سوخت گاز طبیعی است . کارایی این واحد با سیکل ترکیبی 47 درصد است . این واحد ها ی بزرگ با کارایی بالا که برای زمانهای حداکثر بار طراحی شده است ، قابلیت مانور بالایی دارند .
توربین گازی جنویلوس از لحظه آغاز راه اندازی تا رسیدن به شرایط تولید با ظرفیت کافی فقط به 12 دقیقه زمان نیاز دارد و چون هزینه تولید این واحد پایین است ، انتظار
می رود که از آن در سیکل های ترکیبی استفاده شود. در این صورت ، تولید الکتریسیته برای بار پایه صورت می گیرد و تعداد دفعات راه اندازی و از کاراندازی آن کاهش خواهد یافت . با تغییر روش استفاده و با بهره برداری بهینه ، ویژگیهای تعمیراتی نیز تغییر خواهد کرد که در این صورت باید به این موارد نیز در طراحی توجه شود .
لازم است ذکر شود که در صورت استفاده در بار پایه ، خروج واحد از شبکه بدون برنامه ریزی قبلی ، ضررمالی قابل توجهی را به دنبال خواهد داشت .

منابع تحقیق:

http://cmw.persianblog.ir
http://news.tavanir.org.ir
http://chengr.parsiblog.com
http://www.vmrpcr.ir
http://www.iran-eng.com
http://www.newaerospace.blogfa.com

کمپرسور پیستونی ( Reciprocating Compressor )

امروزه در صنعت تبرید بیشتر از کمپرسورهای پیستونی استفاده می شود . در این نوع کمپرسور ها نیز از حرکت رفت و آمدی پیستون سیال را متراکم می نمائیم .
این نوع کمپرسور اغلب در سیستم تبرید مورد استفاده قرار می گیرد و ممکن است قدرت آنها از چند دهم اسب تا چند صدم اسب خواهد بود و می توان از یک سیلندر ویا چند سیلندر تشکیل شده باشد . سرعت دورانی محور کمپرسور ممکن است از 2 تا 6 ( r . s -1 ) تغییر نماید . در کمپرسور ها ممکن است موتور و کمپرسور از هم جدا بوده که کمپرسور های باز نامیده می شوند . ( Hermiticaly Compressor ) خواهیم داشت که بیشتر در یخچالهای منزل که موتور کوچکی دارند از این نوع کمپرسورها استفاده می شود .
کمپرسورهای باز با قدرت های بالا غالباً افقی بوده و ممکن است دو عمله نیز باشند . در حالی که کمپرسورهای بسته معمولاً عمودی و یک مرحله می باشند .

ـ تقسیم بندی کمپرسورهای پیستونی :

الف) از نظر قدرت برودتی به شرح زیر تقسیم بندی می شوند :
1) ریز ـ تا5/ 3 kw/h ( 300 کیلو کالری در ساعت)
2) کوچک ـ از5 / 3 تا 23 kw/h ( 3 تا 20 هزار کیلو کالری در ساعت )
3) متوسط ـ از 23 تا 105 kw/h ( 20 تا 90 هزار کیلو کالری در ساعت )
4) بزرگ ـ بیش از 105 kw/h ( بیش از 90 هزار کیلو کالری در ساعت)
ب) از نظر مراحل تراکم به کمپرسورهای یک مرحله ای وکمپرسورهای دو یا سه مرحله ای .
ج) از نظر تعداد حفره کارگر به حرکت ساده به طوری که مبرد فقط در یک طرف پیستون متراکم می شود و حرکت دوبل که مبرد به نوبت در هر دو طرف پیستون متراکم می شود .
د) از نظر سیلندر به تک سیلندر و چند سیلندر .
و) از نظر قرار گرفتن محور سیلندرها به افقی و قائم و زاویه ( V شکل و مایل)
ر) از نظر ساختمان سیلندر و کارتر به ترکیبی و انفرادی .
م) از نظر مکانیزم میل لنگ و شاتون به بدون واسطه ( معمولی ) و با واسطه .

اجزاء کمپرسور پیستونی تناوبی :

کارتر

در کمپرسورهای قائم و V شکل کارتر یک قسمت اساسی برای اتصال قسمتهای مختلف است و ضمناً نیروی ایجاد شده را تحمل می کند لذا باید سخت و مقاوم باشد .
کارتر های بسته تحت فشار مکش بوده و مکانیزم میل لنگ و شاتون و روغن کاری در آن قرار می گیرد و برای کنترل سطح روغن شیشه روغن نما و برای دسترسی به مکانیزم میل لنگ و شاتون و پمپ روغن درپوشهای حفره ای و جنبی وجود دارد . در کمپرسورهای کوچک معمولاً یک درپوش حفره ای وجود دارد , به فلانژ بالائی کارتر سیلندر متصل می گــردد . در کمپرسور های متوسط بزرگ کارتر و سیلندر با هم ریخته می شوند .
این امر باعث کم شدن تعداد برجستگی ها و هرمتیک بودن کمپرسور و درست قرار گرفتن محور سیلندر ها نسبت به محور درز ( سوراخ ) زیر یاطاقان میل لنگ می شود .
کارتر کمپرسور معمولاً از چدن ریخته شده بوده و در کمپرسور های کوچک از آلیاژ آلومینیوم می باشد.

سیلندرها :

در کمپرسورهای عمود ( قائم ) و V شکل بدون واسطه بصورت مجموعه دو سیلندر یا بصورت مجموع سیلندرها می سازند . در سیستم کارتر بوش داخلی پرس می شود که باعث کم شدن خورندگی و ساده شدن تعمیرات می گردد و در صورت سائیده شدن قابل تعویض هستند . مجموعه سیلندرها دارای کانال مکش و رانش مشترک می باشند . تحولات در داخل سیلندر عبارت است از مکش و تراکم رانش مبرد است و بدنه سیلندر نیروهای فشار گاز و فشردگی رینگها و نیروی نرمال مکانیزم میل لنگ و شاتون را تحمل می کند .

پیستون:

در کمپرسورهای عمودی وV و VV شکل بدون واسطه پیستون های تخت عبــوری بکــار می رود . ولی در کمپرسورهای غیر مستقیم الجریان ساده تر و غیر عبوری می باشد . در پیستون های عبوری که فرم کشیده تری دارند و سوپاپ مکش روی آن قرار دارد کانالی وجود دارد که از طریق این کانال بخار مبرد از لوله مکش به سوپاپ مکش هدایت شده . در کمپرسورهای اتصال مستقیم با اتصال پیستون به شاتون به وسیله اشپیل های شناور پیستونی (3 گژنپین ) انجام می گیرد .
پیستون بدون رینگ معمولاً از چدن یا فولاد با کربنیک پائین ساخته می شود . پیستون کمپرسورهای افقی از چدن یا فولاد با تسمه های بابیتی در قسمت پائین می باشد . مهره و پیستون از جنس فولاد است . در پیستون های تخت لوله ای سوراخ های زیر گژنپین باید در یک راستا و عمود بر محور پیستون باشد . ( برای اینکه در جمع کردن پیستون با شاتون پیستون نسبت به محور سیلندر کج نباشد . در پیستون های دیسکی سوراخ زیر میله باید در یک راستای سطح خارجی پیستون وسطح نگهدارنده لوله عمود بر محور پیستون باشد. شیارهای رینگ ها باید موازی هم بوده و سطوح خارجی آنها عمود بر پیستون باشد . مفصل اتصال پیستون و شاتون ( دسته پیستون ) کاملاً شناور و آزاد است و می تواند در داخل بوش شاتون و بوشهای بدنه پیستون آزادانه بچرخد .

رینگ های پیستون :

برای جلوگیری از نفوذ گاز متراکم شده به کارتر از رینگ های فشار( کمپرسی) و همچنین جلوگیری از خروج روغن از آن از رینگ های روغن استفاده می شود که در شیارهای مخصوص روی پیستون سوار می شوند . رینگ ها باید حتی الامکان کیپ شیار و در عین حال مانع حرکت آزاد پیستون در سیلندر نشوند . تعداد رینگهای آب بندی بستگی به دور کمپرسور دارد .

واسطه ( کریسکف):

واسطه برای اتصال رابط و شاتون بکار می رود و یک حرکت متناوب مستقـــیم الخط را طی می کند .

شاتون :

شاتون برای اتصال میل لنگ به پیستون یا به واسطه بکار می رود و جنس آن فولاد و بعضی اوقات چدن تشکیل شده از میله با دو سر که یکی از آنها اتصال ثابت دارد و دیگری مجزا یا جدا شونده است .

میل لنگ :

این قسمت کمپرسور یکی از مهم ترین اجزاء می باشد و باید خیلی سخت و محکم و در سطح اتصال آن نباید در شرایط مختلف خورندگی ایجاد شود . میل لنگ یک محور چرخنده است که در حرکت دورانی الکتروموتور را توسط شاتون به حرکت متناوبی پیستون در داخل سیلندر تبدیل می کند .

چرخ طیّار :

چرخ طیار را روی میل لنگ بر خار نشانده و با مهره محکم می کنند . در زمانی که برای انتقال انرژی از الکتروموتور به میل لنگ از تسمه استفاده می شود .

کاسه نمد :

برای محکم نمودن میل لنگ و آب بندی خروجی آن از بدنه کارتر در کمپرسورهای اتصال مستقیم از کاسه نمد استفاده می شود . درست کارکردن کاسه نمد باعث آب بندی بودن کمپرسور و در نتیجه کار صحیح کمپرسور می شود .
کاسه نمدها را می توان به دو گروه تقسیم کرد:
1) کاسه نمد کمپرسورهای اتصال مستقیم با حلقه های اصطکاک , آب بندی بین حلقه ها در اثر ارتجاع فنر یا سیلیفون یا دیافراگم و همچنین به کمک وان روغنی که ایجاد سیفون هیدرولیکی می نماید می باشد . به گروه اول می توان کاسه نمد سیلیفونی و فنری را نسبت داد .
2) کاسه نمد کمپرسورهای اتصال غیرمستقیم دارای خانه های زیاد با حلقه های برجسته فلزی یا مسطح با قشر فلوئور است . کاسه نمد سیلیفونی با گشتاور ( کوپل) اصطحکاک برتری .
فولاد تا سالهای اخیر در کمپرسورهای کوچک فریونی با میل لنگ به قطر تا 40 میلی متر مورد استفاده قرار می گرفت. کاسه نمد فنری ـ کار کمتر در تهیه ، معتبر در کار ، مونتاژ ساده و کار ساده تر مزایای کاسه نمدهای فنری با سیفون روغنی است .
بهترین نوع کاسه نمد فنری با کوپل یا چفت های حلقه ای می باشد که یکی از گرافیت مخصوص و دیگری از فولاد سخت می شوند .

سوپاپ های مکش و رانش کمپرسور :

در کمپرسورهای مبرد این نوع سوپاپ ها خودکار است و بر اثر اختلاف فشار در دو طرفه صفحه سوپاپ بازشده و در اثر ارتجاع فنر صفحه بسته می شود . مورد استفاده بیشتر را نوع نواری ( صفحه های باریک ) ارتجاعی بدون فنر دو طرفه دارد که یک آب بندی قابل اطمینان را بوجود آورده و مقطع عبور زیادی را ایجاد می نمایند . صفحات این نوع سوپاپ ها از صفحات باریک فولادی که خاصیت ارتجاعی دارند و به ضخامت2/ 0 تا 1 میــلی متر هستــند تهیــه می شوند و فرم صفحات مختلف است . اجزاء اساسی هر سوپاپ عبارتند از صفحه سوپاپ , پایه ( نشیمنگاه) که صفحه روی آن می نشیند و مقطع عبور و بست را تشکیل می دهند و محدود کننده صفحات روی پایه . در بعضی از سوپاپ ها صفحه سوپاپ به وسیله فنر به پایه فشرده می شود . و در کمپرسورهای فریونی غیر مستقیم الجریان سوپاپ های مکش و رانش در قسمت فوقانی سیلندر ( تخته سوپاپ ) واقع هستند .

سوپاپ محافظ :

برا ی حفاظت کمپرسور از سانحه در مواقع ازدیاد سریع فشار رانش از سوپاپ محافظ استفاده می شود . ازدیاد سریع فشار رانش ممکن است بخاطر نبودن آب در کندانسور یا بسته بودن شیر رانش در زمان روشن کردن کمپرسور بوجود بیاید .
در زمان کار کمپرسور سوپاپ محافظ باید بسته باشد و وقتی فشار از حد مجاز در سیلندر تجاوز کرد آن باز شده و قسمت رانش را با قسمت مکش کمپرسور مرتبط می کند . فشار باز شدن سوپاپ محافظ بستگی به اختلاف فشار محاسبه ای ( Pk - Po ) دارد که معمولاً برای آمونیاک و فریون 22 حدود2 / 1 مگا پاسکال یا 12 کیلو گرم بر سانتی متر مربع و برای فریون 12 حدود8/ 0 مگا پاسکال می باشد که باز شـدن ســـوپاپ محافــظ در اختلاف فــشار6/ 1 ( آمونیاک و فریون 22 ) و یک مگا پاسکال برای فریون 12 تنظیم می شود .

بای پاس (میان بر) :

دو نوع میان بر وجود دارد :
برای کم کردن قدرت مصرفی در استارت کمپرسورهای متوسط و بزرگ از میان بر استارت استفاده می شود و قسمت رانش را به قسمت مکش متصل می کند و در نتیجه در زمان استارت نیروی وارد بر پیستون حذف می شود یعنی کمپرسور در خلاص کار می کند و قدرت فقط برای حرکت کمپرسور و جبران نیروی انرسی و مقاومت مصرف می گردد .
میان بر گاز ممکن است دستی یا اتوماتیک باشد که در این صورت برای باز شدن از یک شیر برقی (سلونوئید) استفاده می شود و بسته شدن از طریق ضربان رله زمانی وقتی الکتروموتور دور کافی را بدست می آورد صورت می پذیرد .
در میان بر دستی زمان استارت کمپرسور شیرهای رانش و مکش هر دو بسته هستند در حالی که در میان بر اتوماتیک هر دو باز بوده و در لوله برگشت یک سوپاپ برگــشت بکار می رود. در کمپرسورهای کوچک و متوسط تا قدرت 20 کیلو وات معمولاً از میان بر استارت استفاده نمی شود و الکتروموتور آنها با گشتاور استارت بیشتری انتخاب می گردد . در کمپرسور های بزرگ برای تغییر بازده برودتی از میان بر تنظیم استفاده می شود و بطور دستی یا اتوماتیک قسمت سیلندر به قسمت مکش متصل می گردد و بدین ترتیب بازده برودتی حدود 40 الی 60 درصد کاهش می یابد .

سیستم روغن کاری :

روغن کاری گرم شدن و خورندگی قسمت های متحرک کمپرسور را کم کرده و انرژی مصرفی برای مقاومت را تقلیل می دهد . همچنین باعث آب بندی بیشتر کاسه نمد , رینگ ها و سوپاپ ها می گردد . در کمپرسور های مبرد از روغن های مخصوص طبیعی و مصنوعی استفاده می گردد و برای مبردهای مختلف روغن های متفاوتی بکار می رود .( با عددی که نشان دهنده غلظت روغن است) روغن کاری کمپرسورها به دو طریق فشاری یک پمپ کوچک روغن را تحت فشار به یاطاقانها ثابت متحرک می رساند . پمپ های مورد استفاده چرخ دنده ای یا پروانه ای و یا پیستونی می باشند که یک سوپاپ آزاد کننده فشار در مسیر پمپ سوار می شود تا از تمرکز فشار زیاد بر روی پمپ جلوگیری بعمل آورد . نیروی لازم برای کار پمپ از گردش میل لنگ تأمین می گردد که در پمپ های پیستونی شناور انتهای میل لنگ یک بادامک یا برجستگی خارج از مرکز خواهد داشت و در پمپ چرخ دنده ای سر میل لنگ نیز چرخ دنده ای برای چرخش پمپ دارد و در پمپ های پروانه ای انتهای میل لنگ دارای یک وسیله گرداننده پره ای می باشد .
در قسمت مکش پمپ یک فیلتر قرار می گیرد . توری در ارتفاع 10 تا 15 میلی متر از کف کارتر قرار گرفته و تعداد خانه های ( شبکه های توری) فیلتر بین 150 تا 300 عدد در یک سانتی متر مربع می باشد . در قسمت رانش پمپ روغن کمپرسورهای متوسط و بزرگ یک فیلتر صفحه ای شکافدار توری ریز قرار می گیرد که با کمک آنها وقتی محور بطور دستی می گردد متناوباً تمیز می شود . فاصله بین صفحات03/ 0 تا1/ 0 میلی متر است . فشار روغن از طریق سوپاپ مخصوص کنترل می شود و در صورت افزایش فشار باز شده و روغن از قسمت رانش پمپ به کارتر می ریزد . معمولاً فشار روغن بین6/ 0 تا 2 اتمسفر بیش از فشار در کارتر است و هر چقدر فشار روغن زیاد باشد مقدار روغن خروجی از کمپرسور نیز زیادتر می گردد . وقتی از یاطاقانهای لغزنده استفاده می شود معمولاً تمام روغن از پمپ به یاطاقان فرستاده شده و از طریق کانال های مخصوص در میل لنگ به یاطاقان شاتون و همچنین کاســه نمد می رود . وقتی میل لنگ با یاطاقان نوسانی استفاده می شود , روغن به کاسه نمد داده شده و از شیار میل لنگ به قسمت های دیگر روانه می گردد . کمپرسور ها معمولاً دارای کلید اطمینان روغن هستند که به فشار روغن کار می کند و هر زمان که فشار روغن به دلیل خرابی سیستم افت کند موتور را از کار می اندازد و کمپرسور خاموش می شود . در سیستم روغن کاری به طریق پاشش کارتر تا نیمه های یاطاقان اصلی پر از روغن می شود و زمانی که میل لنگ می چرخد ته شاتون ( قسمت خمیده ) وارد روغن شده و با گردش میل لنگ روغن را به قسمت انتهای سیلندر و پیستون می پاشد . گاهی قسمت انتهای شاتون در اتصال به میل لنگ دارای محفظه ای است که در ورود به روغن پر شده و وارد یاطاقان می شود . سیستم روغن کاری پاششی معمولاً در کمپرسور های کوچک مورد استفاده قرار می گیرد .
در بعضی از کمپرسور ها برای سیستم روغن کاری خنک کننده آبی یا هوائی بصورت کوئل در نظر می گیرند . در کمپرسور های معمولی مخزن روغن همان کارتر کمپرسور است ولی در کمپرسورهای واسطه ای مخزن روغن مخصوصی در نظر گرفته میشود.
در کمپرسور هرمتیک از روغن کاری فشاری استفاده می شود .

سیستم خنک کنندة کمپرسور :

کمپرسورها به دو علت اساسی خنک می شوند که یکی اصطکاک بین قطعات متحرک و دیگری افزایش درجه حرارت ناشی از تراکم بخار است . خنک کردن کمپرسور به منظور جلوگیری از کاهش کارآیی کمپرسور و همچنین نگهداری کیفیت روغن و روغن کاری است .
روغنی که برای روغن کاری به گردش در می آید وسیله خوبی برای جـــذب و دفع گرمــا می باشد و به همین جهت در بعضی از کمپرسورها خنک کننده مخصوص بــرای روغن بکار می رود و در بعضی از کمپرسورها سطح خارجی را پره دار می سازند تا سطح تبادل حرارتی آنرا با هوا زیاد کنند و در بعضی انواع نیز از یک موتور و پنکه جهت عبور هوا بر روی کمپرسور و خنک کردن آن استفاده می شود .
در سیستم هائی که تقطیر مبرد به وسیله آب خنک کننده برج است , کمپرسور نیز با آب خنک می شود . برای گردش آب لوله با محفظه ای در قسمت مجاور بالای سیلندر در نظر گرفته می شود که به کیسه خنک کننده معروف است . کمپرسور های هرمتیک ( بسته ) که موتور و کمپرسور در یک پوسته قرار دارند بیشتر در معرض داغی قرار دارند و معمولاً با عبور دادن بخار قسمت مکش کمپرسور با اطراف موتور گرمای آنرا می گیرند .
منبع: مقالات علمی ایران

نگهداری، تعمیرات نیروگاهها و اصول مربوط به آن از دیدگاه علمی- تخصصی

/ج