الأسئلة الشائعة واجابتها

ارجو من جميع الاخوة ترك الاسئلة اللى محيراهم ونناقشها مع بعض
معا نستطيع التواصل
ولنبدأ النقاش :


سؤال 1: ما هو الفرق بين المحرك العادى والمحرك المصمم للعمل على الانفرتر؟

الاجابة:

المحرك المصمم للعمل على الانفرتر يسمح بتشغيله اعلى من السرعة المقننة له ولذلك فان المواصفات التالية يجب ان تتوفر فيه:
1- قابلية عزل الملفات للعمل مع الجهد الخارج من الانفرتر من حيث درجة العزل ضد التغيرات السريعة فى الجهد voltage transient dv/dt والتى تسبب اجهادات متكررة على العزل قد تؤدى لانهياره.

2- درجة حرارة التشغيل المسموح بها اعلى من المحرك العادى حيث انه فى السرعات المنخفضة تدور مروحة التبريد المركبة على المحرك بسرعة منخفضة وبذلك تنخفض كفاءة تبريد المحرك.
3- يحتاج المحرك الى فلتر وذلك لتقليل dv/dt وايضا للسماحية بطول اكبر للكابل المغذى للمحرك
4- المحرك يصمم لتحمل اهتزازات ميكانيكية اعلى mechanical vibration
من ناحية التصميم الميكانيكى لتثبيت الملفات فلا يوجد فرق بينهما.

س2 : ماذا تعرف عن محركات AC


محركات الـ AC
في الغالب المقصود بها المحركات الحثية لإنه من النادر إستخدام الآلات التزامنية كمحركات، حيث أن أكثر من 90% من المحركات المستخدمة في العالم هي محركات حثية وأغلب المحركات (إذا لم نقل كل) في البيوت هي محركات حثية.

أهم طرق التحكم في سرعتها
من المعادلة الآتية:


n=120*f/P(1-s)......1


يتضح من المعادلة 1 أنه يمكن التحكم في سرعة المحركات الحثية عن طريق تغيير أحد العوامل على الأقل الموجودة بالمعادلة>

حيث أن
n سرعة المحرك
f تردد التيار بالهرتز (تردد ملفات الجزء الثابت وهو نفسه تردد مصدر الجهد)
P عدد الاقطاب المغناطيسية
s الإنزلاق

أولا: تغيير الإنزلاق
يتحقق ذلك بربط مقاومة متغيرة على التوالي مع ملفات الجزء الدوار ولايمكن هذا إلا مع المحرك الحثي ذو الحلقات الانزلاقية حيث يمكننا ربط أي عنصر خارجي مع جزؤه الدوار ، ولايمكن ذلك مع المحرك ذو القفص السنجابي لأنه عبارة عن دائرة مغلقة.
عند ربط هذه المقاومة فإن المفاقيد النحاسية بالجزء الدوار سوف ترتفع نتيجة لإرتفاع قيمة مقاومة ملفات العضو الدوار، مما يزيد من قيمة الإنزلاق حسب العلاقة التالية:


S=Pcu2/Pg


Pcu2 الفقد النحاسي بالجز الدوار
Pg قدرة الفجوة الهوائية

وبما أن المفاقيد النحاسية سترتفع ، سيرفع ذلك من قيم الإنزلاق مما يجعل من سرعة المحرك تنخفض وذلك حسب المعادلة 1.

من مميزات هذه المقاومة أيضاً هو الخفض من قيمة تيار الإقلاع (تيار البدء) وكذلك الرفع من قيمة عزم البدء وهو مهم جداً لأي محرك ولكن مشكلة هذه الطريقة هو نفس ماذكرته سابقا عنها في محركات التيار المستمر ، حيث أنها تزيد من المفاقيد النحاسية مما يؤدي إلى خفض قيمة الكفاءة وبالتالي فإنها تستخدم في أضيق الحدود وذلك عندما يراد تخفيض السرعة بنسبة لاتتجاوز ال 15% من السرعة المقننة.


ثانيا: التحكم في السرعة عن طريق عدد الأقطاب
ما يميز المحركات الحثية عن محركات التيار المستمر أنه يمكن تغيير عدد الأقطاب المغناطيسية لنحصل على سرعة متناسبة مع الحمل. من نفس المعادلة رقم (1) يمكننا ملاحظة أن العلاقة بين السرعة وعدد الأقطاب علاقة عكسية، بمعنى أنه كلما زاد عدد الأقطاب انخفضت سرعة المحرك،

يمكن تطبيق هذا التغيير في حالة محركات القفص السنجابي
في حالة محركات القفص السنجابي نحن بحاجة لتغيير عدد الأقطاب في الجزء الثابت فقط ، وبما أن عدد الأقطاب في الجزئين الثابت والدوار يجب أن يكون متساوياً فإن قضبان القفص السنجاب في الجزء الدوار تقوم بتغيير مناظر للتغيير الذي حدث في أقطاب الجزء الثابت تلقائياً ودون الحاجة لعمل نفس الإجراء.

في المحرك ذو الحلقات الإنزلاقية
نحن بحاجة لتغيير عدد الأقطاب في الجزء الثابت والدوار مما يجعل من هذه العملية معقدة وغير ممكنة.

طرق تغيير عدد الأقطاب
كما نعرف فإن عدد الأقطاب يعتمد على اتجاه التيار في الملفات وطريقة توزيعها بالجزء الثابت وبالتالي يمكن تغيير عدد الإقطاب بإحدى الطريقتين التاليتين:
يصمم المحرك بحيث يحتوي جزؤه الثابت على عدد معين من الملفات، كل مجموعة من هذه الملفات خاصة بعدد أقطاب معينة وبالتالي فإن لكل مجموعة سرعة معينة.
يصمم المحرك بحيث تكون به مجموعة واحدة من الملفات في جزئه الثابت ، عن طريق تغيير ربط هذه الملفات بإمكاننا الحصول على سرعات مختلفة للمحرك.
الطريقة الأولى تفضل على الثانية لأنه سنقلل من عدد الملفات وبالتالي سيكون حجم ووزن المحرك أقل.

س3:

What is alternating current (AC)?

Most students of electricity begin their study with what is known as direct current (DC), which is electricity flowing in a constant direction, and/or possessing a voltage with constant polarity. DC is the kind of electricity made by a battery (with definite positive and negative terminals), or the kind of charge generated by rubbing certain types of materials against each other.

As useful and as easy to understand as DC is, it is not the only "kind" of electricity in use. Certain sources of electricity (most notably, rotary electro-mechanical generators) naturally produce voltages alternating in polarity, reversing positive and negative over time. Either as a voltage switching polarity or as a current switching direction back and forth, this "kind" of electricity is known as Alternating Current (AC):



Whereas the familiar battery symbol is used as a generic symbol for any DC voltage source, the circle with the wavy line inside is the generic symbol for any AC voltage source.

One might wonder why anyone would bother with such a thing as AC. It is true that in some cases AC holds no practical advantage over DC. In applications where electricity is used to dissipate energy in the form of heat, the polarity or direction of current is irrelevant, so long as there is enough voltage and current to the load to produce the desired heat (power dissipation). However, with AC it is possible to build electric generators, motors and power distribution systems that are far more efficient than DC, and so we find AC used predominately across the world in high power applications. To explain the details of why this is so, a bit of background knowledge about AC is necessary.

If a machine is constructed to rotate a magnetic field around a set of stationary wire coils with the turning of a shaft, AC voltage will be produced across the wire coils as that shaft is rotated, in accordance with Faraday's Law of electromagnetic induction. This is the basic operating principle of an AC generator, also known as an alternator:

س4:مالأفضل هل التيار ذو التردد 50 أو ذو التردد 60 هيرتز ولماذا؟
اولا المجال من 50 الى 60 هيرتز لايوجد مفاضله بينهما لكن ممكن نقول لماذا لم يستخدم تردد اقل من 50 هرتز سوف اقول لك ان دوائر الأضاءة سوف تتاثر و يكون له تأثير على العين فى الرؤية فى صور تذبذب او رملاحظة رعشة فى الضوء كما ان حجم اللألات الحثية مثل المحولات و المحركات التأثيرية حجمها سوف يزيد وكذلك و زنها لانه توجد علاقة عكسية بين التردد و حجم الاله.
اما اذا استخدمنا تردد أعلى من 60 هرتز سوف يكون له تأثير سىء على أجهزة الأتصالات المنزلية ( شوشرة و تداخلات)
مثل اجهزة الراديو.
ملحوظة
توجد بعض المولدات الخاصة تقوم بتوليد تيار متردد 400 هرتز و ذلك للوصول الى مولد صغير الحجم و الوزن مثل المستخدم فى الطائرات
مع تحياتى

الزعيم

س5:ماذا تعرف عن الكورونا؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟؟


تنتج ظاهرة التفريغ الهالى الـ Corona فى حالة وجود مجال كهربى غير منتظم و يمكن ملاحظة هذة الظاهرة على خطوط النقل كوميض لامع مائل للزرقة و تكون هذة الظاهرة مصاحبة بصوت ازيز و تحدث تداخل مع موجات الراديو
و تتاثر ظاهرة الكورونا او التفريغ الهالى بالعوامل التالية:
1 – حالة سطح الموصل (كلما ازدات خشونة السطح ازاد المجال الكهربى الغير منتظم و تزدات ظهور الكورونا)
2 – حالة الغاز المحيط (نسبة الرطوبة – درجة الحرارة – نوع الغاز – الضغط الجوى)
3 – شكل الموصلات الكهربية و المسافة بينها


يمكن ان توجد ظاهرة الكورونا داخل المواد العازله مثل الزيت والكابلات الكهربيه وتكون خطيرة حيث انها تسبب انهيار المتانه الكهربيه (قوه العزل الكهربى)
الكرونا تنقسم إلى نوعين:-
1- كورونا صوتية
2- كورونا ضوئية
وهى ظاهرة تحدث نتيجة القدرة المنقولة مع قلة وجود الأحمال المستهلكة فإن القدرة الزائدة تتحول إلى مفاقيد losses على شكل ضوء أو صوت
والضوء على شكل هالة من الضوء تأخد شكل الكابل أو خط النقل يشبه اللمبة الفلوروسنت
والصوت يكون على شكل أزيز
وتتأثر الكورونا ببعض العوامل مثل نسبة الرطوبة – درجة الحرارة – نوع الغاز – الضغط الجوى

يمكن تقليل الcorona عن طريق عمل ما يسمى بالbundle conductors و ذلك عن طريق تزويد مساحة مقطع الموصل وذلك بجعل الموصل الواحد عبارة عن أكثر من موصل ثم يتم عمل short circuitعلى هذه الموصلات

كذلك ظاهره الكورونا هى هاله ضوئيه تحيط بالموصل الهوائى نتيجه زياده الفولت عليه اكثر من المسموح به وعند حدوثها تشم رائحه غاز الاوزون وتسمع صوت زنه ولو زاد الجهد اكبر من هذا الحد لحدث break down
وظاهره الكورونا تؤدى الى زياده التيار الكهربى جدا وبالتالى ارتفاع درجه حراره الموصل وزياده الفواقد

مع تحيات الزعيم

نبذة مختصرة عن معامل القدرة حتى لا اطيل عليكم


تستهلك الأحمال الكهربية (المواتير-السخانات-الأفران-................) مركبتين من الطاقة الكهربية:
الطاقة الفعالة :وهى تقاس بالكيلووات ساعة Kwh ويرمز لها بالرمز((P وهى تتحول الى شغل ميكانيكى أو حرارة أو إضاءة
الطاقة الغير فعالة:وهى تقاس بالكيلوفارKVAR ويرمز لها بالرمز (Q) وتأخذ أحد الشكلين:
الطاقة الغير فعالة التي تتطلبها الدوائر الكهربية التأثيرية مثل المحولات والمحركات و...............
الطاقة الغير فعالة التي تتطلبها الدوائر السعوية مثل مكثفات الكابلات ومكثفات القوى و..............
ويعرف المجموع الاتجاهي لكل من القدرة الفعالة والغير فعالة بالقدرة الظاهرية ويرمز لها بالرمزS))
وهى بالكيلو فولت امبير KVA [S=P+Q]


عند توصيل مصنع أو شركة على شبكة الكهرباء فإن الأحمال الكهربية تسحب كل من القدرة الفعالة
والقدرة الغير فعالة وتبعا لقيمة احتياجها من الطاقة الفعالة والطاقة الغير فعالة يتحدد معامل قدرة هذه الأحمال
معامل القدرة:ويرمز له بالرمز(P.F) او(Ф(cos
معامل القدرة=(القدرة الفعالة / القدرة الظاهرة)=[P/S]
ويعرف ايظا بأنه جيب تمام الزاوية بين القدرة الفعالة والظاهرة وتتراوح قيمته من 0 الى 1 وكلما اقترب
من الواحد كلم تعاظمت الفائدة العائدة على كل من المستهلك وشركة الكهرباء
متوسط قيمة معامل القدرة لبعض المعدات والأجهزة الكهربية
المحرك التأثيري الشائع بنسبة تحميل 100% =0.85
اللمبات التوهجية (التقليدية) =1.0
اللمبات الفلورسنت (بدون مكثف تعويض) =0.5
اللمبات الفلورسنت (بمكثف تعويض) =0.93
ماكينات لحام بالمقاومات الكهربية=0.8/0.9
وحدات لحام بالقوس الكهربي=0.7/0.9

لماذا يجب تحسين معامل القدرة ؟؟؟؟
وحيث أن أغلب الأحمال الكهربية عبارة عن أحمال حثية (المواتير-الطلمبات-مصابيح الفلورسنت-..........)
فإنها تستهلك طاقة غير فعالة كبيرة لذلك يتم تركيب مكثفات قوى لتحسين معامل القدرة وذلك للحفاظ على القدرة
الغير فعالة في مستوى أقل من القيمة التعاقدية التي يتم الاتفاق عليها مع شركة الكهرباء حيث تلزم الشركة المتعاقدين بألا يقل متوسط معامل القدرة عن0.9 فى السنة
وينص عقد توريد الكهرباء مع شركات التوزيع لبد معامل القدرة:
الأسعار موضوعة على أساس متوسط معامل القدرة 0.9 فى السنة
لكل 1/100 من انخفاض معامل القدرة عن 0.9 تزداد قيمة الطاقة بقدار 0.5% وذلك حتى معامل قدرة 0.7
لكل 1/100 من انخفاض معامل القدرة عن 0.7 تزداد قيمة الطاقة بمقدار 1%
معنى هذا أن المشتركين الذين يقل متوسط معامل القدرة لأحمالهم عن 0.9 تطبق عليهم فروقات الانخفاض طبقا لقيمة متوسط معامل القدرة0
تحسين معامل القدرة من إستخدام محولات وكابلات وقواطع أصغر حجما بالاضافة إلى تخفيض الفقد والجهد الكهربي
كيف يمكن تحسين معامل القدرة؟؟؟؟
يعتمد تحسين معامل القدرة على تقليل القدرة الغير فعالة الازمة للأحمال الكهربية بمعنى اخر أن المكثفات
تركب لتوفير الكمية المطلوبة من القدرة الغير فعالة للأحمال الكهربية.
تحتاج أغلب الأحمال في المصانع لتحسين معامل القدرة إلى مجموعة مكثفات تعرف بالمراحل
Automatic self regulating capacitor bank))
وهى عبارة عن مجموعة من المكثفات ومصهرات وكونتاكتورات وقاطع تيار وجهاز تحكم وتوصل المجموعة على التوازي مع أحمال المشترك وهذه المجموعة تقوم بضبط قيمتها أتوماتيكيا حسب الاحتياج للقدرة غير الفعالة
ويعتمد الضبط على قيمة الحمل غير الفعال بالدوائر المركب عليها المجموعة وكذلك بالتغير فيه والقيمة المطلوبة لمعامل القدرة.


مثال مبسط:
القيمة التعاقدية للأحد المنشآت =206 ك0وات
معامل القدرة حاليا=0.67
المطلوب رفع معامل القدرة إلى 0.95
أولا:يتم حساب القدرة الغير فعالة التى تستهلكها المنشأة عند معامل القدرة 0.67
cosФ=0.67 so, Ф=47.93°
Q=P X tanФ =206 x tan47.93=228.24 KVAR


ثانيا:حساب لقدرة الغير فعالة التى تستهلكها المنشأة عند معامل القدرة 0.95
cosФ=0.95 so, Ф=18.19°
Q=P X tanФ =206 x tan18.19=67.7 KVAR

إذا المنشأة تحتاج إلى لوحة مكثفات لتوفير 160.54 ك.فار لرفع معامل القدرة إلى 0.95 بدلا من 0.67
__________________

__________________
أحبب حبيبك هوناً ... عسى أن يكون بغيضك يوماً
وابغض بغيضك هوناً ... عسى أن يكون حبيبك يوماً
الزعيم

شكراً يا زعيم
موضوووع رووووووعة

وأيوة كدة مستنييين مواضيع باور

وعذراً تم تقسيم الموضوع
" اهداء خاص للحبار " إلى قسم برامج الكمبيوتر "

واليكم ابسط المعلومات عن contactor
لكونتاكتور هو القاطع الالي نطلق عليه اسم القاطعع الصناعي وهو قاطع يختلف عن القواطع المستخدمه في اللوحات الكهربائية المنزليه من ناحية الشكل والاستخدام والحجم وهو يستعمل في الكهرباء الصناعيه ويركب في اللوحات الصناعيه التي يستخدم بها التيار الثلاثي ( L1 –L2- L3- ) ويحتوي هذا القاطع علي عدة تماسات ومنها مايسمي تماسات دارة الاستطاعه – وتماسات دارة التحكم – ومنها التماسات المساعدة وتماسات التثبيت 0 ويقوم هذا القاطع بوصل او فصل التيار الكهربائي عن المحركات الكهربائية او الالات الكهربائية التي يتحكم بها هذا القاطع وهو يعمل علي مجال التحريض المغناطيسي عند توصيل التيار للملف ( البوبين) يتحرك الجزء المتحرك من الملف ويلتصق باالجزء الثابت ويتم بذلك وصل تماسات الاستطاعه فيصل التيار للمحرك وتتم عمليه تشغيل القاطع بواسطة ضواغط خاصه للتشغيل (ستارت) وضواغط خاصه للايقاف ( ستوب) وتحتوي هذة الضواغط علي تماس مغلق وتماس مفتوح كما ان القاطع ايضا يحتوي علي تماسات مغلقه واخري مفتوحه ولكل من هذة التماسات عملها الخاص بها 0 وللقواطع انواع واحجام واشكال مختلفه وقياسات تختلف عن بعضها ويتم اختيار القاطع مايتناسب مع لوحه موصفات المحرك – الاستطاعه – التيار – قوة التحمل – التوتر –
ولهذا القاطع مجالات كثيرة وعديدة في الاستعمال وله فوائد كبيرة كما انه يستعمل في لوحات المصاعد الكهربائية والسلالم المتحركه والروافع الكهربائية وفي لوحات ابار الماء والمولدات الكهربائية في عملية التحويل الالي للتيار الكهربائي عند الانقطاع ( يلاحظ ذلك في المستشفيات ) ويكون القاطع مرقم حسب الاستعمال وتكون تماسات الاستطاعه من الاعلي وترقيم تماسات الاستطاعه يكون بشكل متقابل ( 1 – 2 - 3- 4- 5- 6- ) مدخل ومخرج التيار وتكون تماسات دارة التحكم من الاسفل ولها ارقام خاصه لتوصليها ومنها تماسات مغلقه وتماسات مفتوحه وتماسات للتثبيت التشغيل وفي اغلب الاحيان يكون هذا التماس رقم ( 13- 14- ) اضافة الي تماس الملف الذي يوصل به فاز – نتر – عن طريق ضاغطه التشغيل ( L1—N ) ويرقم الملف بحرف – A B - - -ونستطيع ايضا تركيب تماسات اضيافيه اذا دعت الحاجه لذلك ويمكن تركيب علي القاطع من ناحية تماسات الاستطاعه ريلها ت حررايه للحمايه من ارتفاع زيادة التيار ودرجة الحرارة ولهل تماسات تصبح مشتركه مع تماسات الكونتاكتور ولها تماسات خاصه بها وهي تقوم بفصل التيا ر عن القاطع وبالتالي يفصل القاطع التيار عن المحرك في حال ارتفاع دراجة الحرارة ولها عدة تماسات ومنها تماس رقم 95 في اغلب الاحيان توصل من خلال هذا التماس لمبه اشارة تعرف بلمبة الخطاء توجد في اللوحه الكهربائية تضيء هذة الاشارة في وجود خطاء او عطل 0
ويستعمل القاطع الالي في امور كثيرة ومنها لتشغيل المحركات الكهربائية مع عكس حركة المحرك ( يمين - يسار ) والمعروف انه لعكس حركة دوارن المحرك الثلاثي يكون باستبدال فاز مكان فاز والقاطع الالي يقوم بهذا التبديل ومن الاستعمالات للقاطع يتم اقلاع المحركات الثقيله والتي تسحب شدة تيار كبيرة جدا عند اقلاعها ولتخفيف ذلك يقوم القاطع بعملية اقلاع مايسمي نجمي مثلثي واغلب الاستعمالات لهذا القاطع يكون في المجال الصناعي 0ولكن يستخدم في ايضا في مجالات اخري في الانارة العامه مثل انارة الشوارع والطرق الرئسيه والحدائق العامه ويستخدم ايضا في اشارات المرور الضوئيه ما استخدام الريلهيات الزمنيه المؤقت الزمني
وانا استخدم القاطع لتحكم بخليه ضوئيه للانارة العامه ( عند غياب الشمس
يعتبر البوبين ( الملف) العنصر المهم في الكونتاكتور 0
وعنصر القيادة في تشغيل القاطع الالي 0
ويمكن ان يتعطل هذا الملف نتجية ارتفاع التيار الذي لايتطبق مع قيمه التيار الفعلي لجهد التحكم
واذا كان قد تم استبدال الملف فيجيب ان يكون الملف الجديد بنفس القيمه الفعليه لجهد التحكم
عدم الاغلاق التام والكامل للجزء المتحرك لوجود مشكله مكيانيكيه او وجود غبار واوساخ بين الجزء الثابت والمتحرك يمنع حصول الاغلاق التام مما يسبب بزيادة الحرارة في الملف 0
ويتلف ايضاء عندما تسبب الطاقه المبعثرة التسخين الزائدله 0
او عدم التطابق المحكم بين الجزء الثابت والمتحرك فيما لو كان قد تم فكه من قبل 0
مع تحيات
الزعيــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــم

وإليكم مجموعة اسئلة واجاباتها


1. What is the function of carbon brush used in D.C generator?

The function of carbon brush is to collect current from the commutator and supply is to the external load circuit and to the field circuit.



2. Distinguish between lap winding and wave winding used in dc machine

§ Lap winding is designed for high current and low voltage machines.

§ Wave winding is designed for low current and high voltages.



3. Write the number of parallel paths in a lap and wave connected windings

In a lap wound machine, the number of parallel paths is equal to the number of poles. But in wave wound machine, the number of parallel paths is always two irrespective of number of poles.



4. Name the three things required for the generation of emf

o Presence of armature conductors

o Presence of magnetic field

o Relative motion between conductor and magnetic field



5. What are the different types of dc generator



6. What is meant by self excited and separately excited dc generator



· Self-excited generator are those whose field magnets are energized by the current produced by the generator themselves

· Separately excited generator are those whose field magnets are energized from an independent external source of dc current



7. What is the basic difference between dc generator and dc motor

Generator converts mechanical energy into electrical energy. Motor converts electrical energy into mechanical energy. But there is no constructional difference between the two.



8. Write down the emf equation of dc generator. Give the meaning of each symbol

Emf induced E=ФZNP/60A

Ф=flux per pole in Weber

Z=total number of armature conductors

N=speed of armature in rpm

P=number of poles

A=number of parallel paths



9.what is pole pitch?

The periphery of the armature is divided for a number of poles of the generator. the center to center distance between two adjacent poles is called pole pitch

It is also equal to the number of armature slots or armature conductors per pole.



10.How can the voltage in a DC generator be increased?

Increasing the main field flux and the speed of the armature can increase the voltage in a DC generator.



11.What is critical resistance of a DC shunt generator?

The value of resistance of shunt field winding beyond which the shunt generator fails to build up its voltage is known as “ critical resistance “.

12.what are the conditions to be fulfilled for a shunt generator to build up Voltage?

a) There must be some residual magnetism in the field poles.

b) The shunt field resistance should be less than critical resistance.

c) The field coils should be connected with the armature in such a way that current flowing through them should increase the EMF induced by the residual magnetism.



13.What do you mean by residual flux in DC generator.

The magnetic flux retained in the poles of the machine even without field supply is called the residual flux.



14.A DC generator fails to self excite. . List the cause for the failure for the failure.

a) Residual magnetism may not there in the poles.

b) Direction of rotation may be wrong.

c) The field resistance may be more than critical resistance.

d) There may be disconnection in the field winding.

e) Brush contact may be poor.

f) The field coils may be connected with the armature to oppose the EMF due to residual magnetism.



15.What are open circuit characteristics of DC shunt generator.

It is the relation between the field current and the emf induced in the armature



16. Why a 3-phase synchronous motor will always run at synchronous speed?

Because of the magnetic coupling between the stator poles and rotor poles the motor runs exactly at synchronous speed.



17. Mention the methods of starting of 3-phase synchronous motor.

a. A D.C motor coupled to the synchronous motor shaft.

b. A small induction motor coupled to its shaft.

c. Using damper windings as a squirrel cage induction motor.



18.What are the principal advantages of rotating field system type of construction of synchronous machines?



· Form Stationary connection between external circuit and system of conditions enable the machine to handle large amount of volt-ampere as high as 500 MVA.

· The relatively small amount of power required for field system can be easily supplied to the rotating field system via slip rings and brushes.

· More space is available in the stator part of the machine for providing more insulation to the system of conductors.

· Insulation to stationary system of conductors is not subjected to mechanical stresses due to centrifugal action.

· Stationary system of conductors can easily be braced to prevent deformation.

· It is easy to provide cooling arrangement.



19.Write down the equation for frequency of emf induced in an alternator.



F = PN / 120 Hertz

Where P = No. Of poles

N = Speed in rpm.



20.What are the advantages of salient pole type of construction used for synchronous machines?



· They allow better ventilation.

· The pole faces are so shaped radial air gap length increases from the pole center to the pole tips so that flux distribution in the air gap is sinusoidal in shape which will help to generate sinusoidal emf.

· Due the variable reluctance, the machine develops additional reluctance power, which is independent of excitation.



21Why do cylindrical rotor alternators operate with steam turbines?



Steam turbines are found to operate at fairly good efficiency only at high speeds. The high-speed operation of rotor tends to increase mechanical losses, so the rotors should have smooth external surface. Hence smooth cylindrical type rotors with less diameter and large axial length are used for synchronous generators driven by steam turbines with either 2 or 4 poles.



22.Which type of synchronous generators are used in Hydroelectric plants and why?



As the speed of operation is low, for hydro turbines used in hydroelectric plants, salient pole type synchronous generators are used. These allow better ventilation and also have other advantages over smooth cylindrical type rotor.



23.What is the relation between electrical degree and mechanical degree?



Electrical degree θe and mechanical degree are related to one another by the number of poles P, the electrical machine has, as given by the following equation.

θe = (P/2) θm



24. What is the meaning of electrical degree?



Electrical degree is used to account the angle between two points in rotating electrical machines. Since all electrical machines operate with the help of magnetic fields, the electrical degree is accounted with reference to the polarity of magnetic fields. 180 electrical degrees is accounted as the angle between adjacent North and South poles



25. Why short-pitch winding is preferred over full pitch winding?



Advantages: -

· Waveform of the emf can be approximately made to a sine wave and distorting harmonics can be reduced or totally eliminated.

· Conductor material, copper is saved in the back and front-end connections due to less coil span.

· Fractional slot winding with fractional number of slots/phase can be used which in turn reduces the tooth ripples.

· Mechanical strength of the coil is increased.

·

26. Write down the formula for distribution factor.



Kd = sin (mβ/2) or Kdn = sin (mnβ/2)

msin(β/2) msin(nβ/2)



where

m - number of slots/pole/phase

β - angle between adjacent slots in electrical degree

n - order of harmonics.



27. Define winding factor.



The winding factor Kw is defined as the ratio of phasor addition of emf induced in all the coils belonging to each phase winding of their arithmetic addition.



28. Why are alternators rated in kVA and not in kW?



The continuous power rating of any machine is generally defined as the power the machine or apparatus can deliver for a continuous period so that the losses incurred in the machine gives rise to a steady temperature rise not exceeding the limit prescribed by the insulation class.

Apart from the constant loss the variable loss incurred in alternators is the copper loss, occurring in the 3-phase winding, which depends on I2R, the square of the current delivered by the generator. As the current is directly related to apparent power delivered by the generator, the alternators have only their apparent power in VA/kVA/MVA as their power rating



29. What are the causes of changes in voltage of alternators when loaded?



· Voltage variation due to the resistance of the winding R.

· Voltage variation due to the leakage reactance of the winding X1.

· Voltage variation due to the armature reaction.



30. What is meant by armature reaction in alternators?



The interaction between flux set up by the current carrying armature conductors and the main field flux is defined as the armature reaction.



31. What do you mean by synchronous reactance?



It is the sum of the leakage reactance X1 and armature reactance Xa

Xs = X1 + Xa



32. What is synchronous impedance?



The complex addition of resistance R and synchronous reactance jXs is synchronous impedance Zs.

Zs = (R+jXs) = Zs∟θ

Where θ = tan –1(Xs/R)

|Zs| = √(R2+jXs2)



33. What is meant by load angle of an alternator?

The phase angle introduced between the induced emf phasor E and terminal voltage phasor V during the load condition of an alternator is called load angle. The load angle increases with increase in load. It is positive during generator operation and negative during motor operation.

34. Define the term voltage regulation of alternator.



It is defined as the change in terminal voltage from no load-to-load condition expressed as a function or terminal voltage at load condition, the speed and excitation conditions remaining same.

% Regulation = (E-V)/V x 100



35. What is the necessity for predetermination of voltage regulation?



Most of the alternators are manufactured with large power rating and large voltage ratings. Conduction load test is not possible for such alternators. Hence other indirect methods of testing are used and the performance can be predetermined at any desired load currents and power factors.

36. Why is the synchronous impedance method of estimating voltage regulation is considered as pessimistic method?



Compared to other methods, the value of voltage regulation obtained by this method is always higher than the actual value and therefore is called pessimistic method.



37. Why is the MMF method of estimating the voltage regulation is considered as the optimization method?



Compared to EMF method, MMF method involves more number of complex calculation steps. Further the OCC is referred twice and SCC is referred once while predetermining the voltage regulation for each load condition. Reference of OCC takes core saturation effect. As this method requires more effort, the final result is very close to the actual value. Hence this method is called the optimistic method.



38.What does hunting of synchronous motor mean?

When the load applied to the synchronous motor is suddenly increased or decreased, the rotor oscillates about its synchronous position with respect to the stator field. This action is called hunting.



39. What could be the reasons if a 3-phase synchronous motor fails to start?

It is usually due to the following reasons

a. Voltage may be too low.

b. Too much starting load.

c. Open circuit in one phase or short circuit.

d. Field excitation may be excessive



40. What is synchronous condenser?

An over-excited synchronous motor used for the improvement of power factor is called as synchronous condenser because, like a capacitor it takes a leading current.



41. Write the applications of synchronous motor.

a. Used for power factor improvement in sub-stations and in industries.

b. Used in industries for power applications.

c. Used for constant speed drives such as motor-generator set, pumps and compressors.



42. What is an inverted 'V' curve?

For a constant load, if the power factor is plotted against various values of field exciting current, the curve formed is known as inverted 'V' curve.



43. How the synchronous motor is made self-starting?

By providing damper windings in the pole faces, it will start and run like a squirrel cage induction motor.



44. A synchronous motor starts as usual but fails to develop its full torque. What could it be due to?

a. Exciter voltage may be too low.

b. Field spool may be reversed.

c. There may be either open-circuit or short-circuit in the field.



45.What are the two types of 3-phase induction motor?

a. Squirrel cage induction motor.

b. Slip ring induction motor.



46.Write the two extra features of slip ring induction motors.

a. Rotor is having 3-phase winding.

b. Extra resistance can be added in the rotor circuit for improving in the power factor with the help of three slip rings.



47.Can we add extra resistance in series with squirrel cage rotor? State the reason?

We cannot add extra resistance in series with the rotor because all the copper bars of the rotor are short circuited in both the sides by copper end rings to have a closed circuit.



48.Why an induction motor is called rotating transformer?

The rotor receives electrical power in exactly the same way as the secondary of a two winding transformer receiving its power from primary. That is why an induction motor can be called as a rotating transformer i.e., in which primary winding is stationary but the secondary is free to rotate.



49.Why an induction motor will never run at its synchronous speed?

If it runs at synchronous speed then there would be no related speed between the two, hence no rotor emf, no rotor current so no rotor torques to maintain rotation. That is why the rotor runs at its synchronous speed.



50.What are slip rings?

The slip rings are made of copper alloys and are fixed around the shaft insulating it. Through these slip rings and brushes the rotor winding can be connected to external circuits.



51.State the difference between slip ring rotor and cage rotor of an induction motor?

Slip ring rotor has 3-phase windings. Three ends of which are stared and the other three ends are brought up and connected to 3 slip rings mounted in the shaft. Extra resistance can be added in the rotor circuit. Squirrel cage rotor has short-circuited copper bars. Extra resistance can’t be added as slip ring rotor.



52.Write an expression for the slip of an induction motor.

Percentage slip = (Ns -Nr) / Ns * 100.



53.Define slip of induction motor?

Slip is descriptive of the way in which the rotor slips back from synchronism. It is usually expressed as percentage of synchronous speed.

54.What is cogging of an induction motor?

When the number of stator and rotor teeth’s is equal they have a tendency to align themselves exactly to minimum reluctance position. Thus the rotor may refuse to accelerate. This phenomenon is known as cogging.



55.What are the advantages of cage motor?

a) Since the rotor has very low resistance, the copper loss is low and efficiency is high

b) On the account of simple construction of rotor, it is mechanically robust.

c) Initial cost is less.

d) Maintenance cost is less.

e) Simple stating arrangement



56.Give the condition for maximum torque for 3-phase induction motor?

The rotor resistance and rotor reactance should be equal for developing maximum torque i.e. R2 = s X2 where s is the slip.



57. What is reason for inserting additional resistance in rotor circuit of a slip ring induction motor?

Introduction of additional resistance in the rotor circuit will increase the starting torque as well as running torque. Also it limits the starting current.



58. List out the methods of speed control of cage type 3-phase induction motor?

a) By changing supply frequency

b) By changing the number of poles

c) By operating two motors in cascade



59.Mention different types of speed control of slip ring induction motor?

a) By changing supply frequency

b) By changing the number of stator poles

c) By rotor rheostat control

d) By operating two motors in cascade



60.What are the advantages of 3-phase induction motor?

a) It was very simple and extremely rugged, almost unbreakable construction

b) Its cost is very low and it is very reliable

c) It has been suffiently high efficiency .No brushes are needed and hence frictional losses are reduced

d) It requires minimum of maintenance.



61. What is meant by crawling of induction motor?

Squirrel cage type, sometimes exhibit a tendency to run stably at speeds as low as 1/7 the of their synchronous speed this phenomenon is known as crawling



62. State the application of an induction generator?

a) Used in windmill for generating electric power.

b) Used in regenerative breaking places like traction.



63.Mention two types of core construction of transformer

Core type and shell type.



64.What are the main parts of a transformer? What type of material is used for the core?



Laminated core and primary and secondary windings are the main parts. The core is built up of thin soft iron or high-grade silicon steel laminations to provide a path of low reluctance to the magnetic flux.



65.Write down the emf equation of a single-phase transformer.



Emf induced in the primary E1=4.44fÆN1 volts, where F = frequency of supply main, Æ=flux linking both the primary and the secondary windings, N1 = number of turns in the primary, N2 = number of turns in the secondary.



66.State the principle of operation of a transformer



Transformer operates on the principle of mutual induction between inductively coupled coils. When AC source is connected to one coil, flux is produced in the core, which links both the coils. As per Faraday’s Laws of Electromagnetic Induction, EMF is induced in the secondary coil also. If the external circuit is closed the power is supplied.



67.Why is the rating of a transformer given in KVA?



Copper loss of a transformer depends on current and iron loss on voltage. Hence total transformer loss depends on volt ampere (VA) and both on the phase angle between voltage and current, i.e., it is independent of load power factor. That is why the rating of a transformer is in KVA.



68.How do you reduce hysteresis loss in a transformer?



Hysteresis loss can be reduced by selecting suitable core material. Silicon steel is having less Stein Metz hysteresis coefficient.



69.The efficiency of a transformer is always higher than that of rotating electrical machines. Why?

In rotating machines, there are mechanical losses (frictional and windage losses) due to the rotating parts. As there is no rotating part in a transformer, efficiency of transformer is always higher than rotating electric machines.



70.What are the advantages of OC and SC tests of a transformer over the load test?



The performance of a transformer can be calculated on the basis of its equivalent circuit, which contains R0, X0, R01 and X01 (or R02 and X02 referred to secondary) These constants or parameters can be easily determined by the OC and SC tests. These tests are very economical and convenient because they furnish the required information without actually loading the transformer.



71.What is the condition for obtaining maximum efficiency of a transformer?



The efficiency will be maximum when the variable losses are equal to the constant (iron) losses.



72.State the conditions under which OC and SC tests are conducted in a transformer.



Since no load current, I0 is very small. Therefore, pressure coils of the wattmeter and the voltmeter should be connected such that the current taken by them should not flow through the current coil of the wattmeter.

The transformer should be energized with rated voltage when conducting OC test.

For conducting SC test, the secondary winding should be short-circuited and a very low voltage should be given for the circulation of full-load current.



73.Define regulation of a transformer.



Voltage regulation of a transformer is defined as the change in secondary voltage from no-load to the load concerned. It is always expressed as a percentage of secondary voltage.



74.What do you understand by all-day efficiency?



The ordinary or commercial efficiency of a transformer is given by the ration between output (in Watts) and the input (in Watts) but the performance of a distribution transformer is determined by the all-day efficiency. It is defined as the total energy output (KWH) in 24 hrs a day to the total energy input in KWH for the same 24 hours of the day.



75.List the merits of an autotransformer.



Continuously varying voltage can be obtained.

Requires less copper and is more efficient.

Voltage regulation is superior.



76.What do you mean by no-load current of a transformer?



It is the input drawn by a transformer from the supply mains when its secondary windings are kept opened (or) no-load is connected to secondary.



77.Why the iron losses in a transformer are independent of the load current?



The hysteresis and eddy-current losses depend upon the maximum flux density in the core and the frequency. Since from no-load to full-load the flux linking with the core and the supply frequency remains constant, these losses remain constant, i.e., iron loss is independent of load current.

78.Name the two windings of a single-phase induction motor.

I. Running winding

ii. Starting winding.

79.What are the various methods available for making a single-phase motor self-starting?

I. By splitting the single phase

ii. By providing shading coil in the poles.

80.What is the function of capacitor in a single-phase induction motor?

I. To make the phase difference between the starting and running winding.

ii. To improve the power factor and to get more torque.

81.Give the names of three different types of single-phase motor.

I. Split phase motor

ii. Shaded pole motor.

iii. Single phase series motor.

iv. Repulsion motor.

82.What is the use of shading ring in a pole motor?

The shading coil causes the flux in the shaded portion to lag behind the flux in unshaded portion of pole. This gives in effect a rotation of flux across the pole face and under the influence of this moving flux a stating torque is developed.

83. State any four use of single-phase induction motor.

Fans, Wet grinders, Vacuum cleaners, small pumps, compressors, drills

84.State the advantages of capacitor start run motor over capacitor start motor.

Running torque is more; Power factor during running is more.

85.What is Universal motor?

A Universal motor is defined as a motor, which may be operated either on direct current or single-phase ac supply.

86.state some application of universal motor.

Used for sewing machines, table fans, Vaccum cleaners, hair driers, blowers etc

87.Explain why single-phase induction motor is not self-starting one.

When the motor is fed from a single phase supply its stator winding produces an alternating or pulsating flux, which develops no torque.

88.What type of motor is used for ceiling fan?

Capacitor start and capacitor run single-phase motor is used for ceiling fans.

89.what is the type of induction motor used in wet grinders?

Capacitor start capacitor run single-phase induction motor.

90what kind of motor is used in mixie?

Single-phase ac series motor is used in mixie.

91 what is the application of shaded pole induction motor?

Because of its small starting torque, it is generally used for small fans, toys, instruments, hair driers, ventilators, electric clock etc.

92. In which direction does a shaded pole motor run?

The rotor starts rotation in the direction from unshaded part to the shaded part.

93.why single-phase induction motor has low power factor?

The current through the running winding lags behind the supply voltage by a very large angle. Therefore power factor is very low.

94.Diffrentiate between “capacitor start “and “capacitor start capacitor run “induction motor?

In capacitor start motor, capacitor is connected in series with the starting winding. But it will be disconnected fro m the supply, when the motor picks up its speed. But in capacitor start capacitor run motor the above starting winding and capacitor are not disconnected, but always connected in the supply .so it has high starting and running torque.

95.What are the constant losses that occur in transformer.

i.Hysteresis loss

ii.Eddy current loss

96.Can the voltage regulation of atransformer of atransformer be negative,If so

under what condition.

For a leading power factor load the voltage regulation of atransformer will

be negative in value



97.What are the losses of ashunt machine assumed as constant.

Core losses,Mechanical losses and shunt field copper loss are assumed as

constant in shunt machine.



98.What is the condition for maximum efficiency of a D.C machine

Efficiency will be maximum when variable losses are equal to constant losses



99.What do you mean by residual EMF in agenerator.

The EMF induced in the armature conductor only due to the residual flux in the

field poles is known as residual EMF

100.Which metal is used for making commutator.

Commutator is used of high conductivity hard drawn copper

ى

ومفاجأة لأخوتى الطلبة
انا الأن اقوم بعمل كتاب عن الكهرباء كلها
وطبعا هاعمله بالعربى
وطبعا هيكون تركيزى كله فى الربط بين الدراسة النظرية وبين الحياة العملية
يعنى اللى انا عملته بايدى فى الشغل او شوفته
ومش هيزيد الكتاب عن 300 صفحة
وارجو منكم الدعاء لى بتوفيق الله عز وجل
مع خالص تحياتى
الزعيـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــم

شكرا ً يا زعيم ع المحهود
والنشاط الرائع

وربنا يوفقك في عمل الكتاب إن شاء الله

الشكر لله وحده
واتمنى ان اقدم ولو خدمة بسيطة لطلبة كليتى
بس ياريت يهتموا
انت عارف طلبة باور والنوم اللى عليهم
والله المستعان
مع تحيات الزعيــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــم

ودى معلومات عامة عن الألات الكهربية
1- تصنيف الآلات الكهربائية.
2- المعطيات الاسمية للآلات الكهربائية.
3- الشروط الواجب توافرها في الالات الكهربائية.

اولا: سوف نبدأ بتصنيف الآلات الكهربائية:
تصنيف الآلات الكهربية حسب مجالات الاستخدام ، نوع التيار ، مبدأ العمل ، الاستطاعة ، وسرعة الدوران.

تصنيف الآلات حسب الاستخدام:
تنقسم الآلات الكهربية حسب مجالات استخدامها الى الانواع التالية:

المولدات الكهربية Electric generators
تعمل المولدات الكهربية على تحويل الطاقة الميكانيكية الى طاقة كهربية ، اذا تركب في المحطات الكهربائية الثابتة ويمكن ان تحمل على وسائل نقل مختلفة كالسيارات والطائرات والقطارات الحديدة والبواخر كمجموعات توليد منتقلة، كما تستخدم المولدات في بعض الحالات كمنابع للتغذية فى مراكز الاتصالات communication centers وجمل الاتمتة وتقنيات القياس وغيرها.

المحركات الكهربائية:
تحول الطاقة الكهربية الى طاقة ميكانيكية فهي تدير الآلات والمعدات والاجهزة الميكانيكية المختلفة المستخدمة في ميادين الصناعة والزراعة والاتصالات والنقل والمجالات العسكرية ومناح الحياة العامة كما تستخدم المحركات الكهربية في جمل التحكم الآلية الحديثة كعناصر تنظيم وتنفيذ وبرمجة .

المبدلات الكهربائية الدوارة:Rotary converter-invertors
تقوم هذه المبدلات بتحويل التيار المتناوب الى تيار مستمر وبالعكس ، وتستخدم في دوائر التيار المتناةب والمستمر لتغيير التوتر والتردد وعدد الاطوار ....الخ.
وقد تراجع دور هذا النوع من المبدلات الكهربائية في العقود الاخيرة الى حد كبير بسبب الانتشار الواسع للمبدلات الالكترونية الساكنة electronic converter-invertors

المعوضات الكهربية الدوارة: Rotary compensators
تستخدم في المنشات الكهربائية المختلفة لتوليد الاستطاعة الردية. بغاية تحسين مواصفات الطاقة الكهربائية في مراكز الاستهلاك والتوليد.

المضخات الكهربائية الدوارة: Rotary amplifiers
تستخدم من اجل التحكم بالبنى الكهربائية ذات الاستطاعة العالية بواسطة اشارات كهربائية صغيرة الاستطاعة ترسل الى ملفات التحكم (التهييج) التي تدخل في تكوين هذه المضخات.
تدعى الآلات الكهربائية الصغيرة التى لا تزيد استطاعتها على 600 وات بالآلات الميكروية micro machines حيث تستخدم هذه الآلات على نطاق واسع في جمل الأتمتة والاجهزة الكهربائية المنزلية تقسم الآلات الكهربائية الميكروية المستخدمة في تجهيزات الاتمتة حسب وظيفتها الى المجموعات التالية:

محركات الاستطلاع الميكروية:
تستخدم لتدوير العناصر المختلفة التى تدخل في تركيب جمل الاتمتة واجهزة التسجيل الرقمية والبيانية ذاتية الحركة وغيرها.

المحركات المقودة (لمنفذة):
تحول الاشارة الكهربية المطبقة على دخلها الى حركة ميكانيكية تنتقل الى محور دوران اي انها تقوم بصياغو اوامر محددة.

مولدات التاكو: Tacho-generators
وهي تحول الحركة الميكانيكية لمحور الدوران الى اشارة كهربية- التوتر- تتناسب مع سرعة دوران المحور

المحولات الدوارة: Rotating transformers
يمكن الحصول في خروج هذه المحولات على توتر يتناسب مع احد توابع زاية دوران المحور مثل جيب او جيب تمام هذه الزاوية أو الزاوية نفسها.

الآلات الارتباط التزامني :synchrodrive
السينكرونات والمغنيسينات Magnesyns, Synchros
تقوم هذه الآلات بتحقيق الفتل أو الدوران المتزامن لعدة محاور غير مرتبط بعضها مع بعض إرتباطا ميكانيكيا .

الآلات الميكروية المستخدمة في الأجهزة الجيروسكوبية:
gyroscopic micromachines (المحركات وحساسات العزوم والزواية الجيروسكوبية)
تؤمن هذه الألات الحركة الدورانية لمحاور الجيروسكوبات ذات التردد العالي وتقوم بتصحيح وضعياتها.
تسمى عادة ألات المجموعاتين الأولى والثانية بألات الإستطاعة الميكروية أما ألات مجموعات الثالثة والرابعة والخامسة فتدعى بالألات الميكروية الإعلامية information micro machines

تصنيف الألات الكهربائية حسب نوع التيار ومبدأ العمل:
تصنف الألات الكهربائية حسب نوع التيار ضمن مجموعتين:
ألات التيار المتناوب AC machines وألات التيار المستمر DC machines
تقسم ألات التيار المتناوب على أساس مبدأ عملها وخصائصها الكهرومغناطيسية الى المحولات ، الألات اللاتزامنية(التحريضية)،الألات التزامنية وألات التيار المتناوب ذات المجمع .

المحولات :transformers
تستخدم على نطاق واسع من أجل تغيير التوتر في نظم نقل الطاقة الكهربائية وتوزيعها وأجهزة التقويم، وفي تجهيزات الإتصال والأتمتة والحواسيب الإلكترونية وتقنيات القياس (محولات القياس)،وفي المبدلات الوظيفية (التابعية) function generators (المحولات الدوارة ).

الألات اللا تزامنية (التحريضية):induction or asynchronous machines
تستخدم الآلات اللاتزامنية بشكل رئيسي كمحركات كهربائية ثلاثية الطور 3 phase electric motor ويمكن بفضل بساطة تركيب هذه الآلات ووثوقيتها العالية استعمالها في مختلف مجالات الصناعة لتدوير آلات التشغيل المختلفة وآلات الرفع والحفر والضواغط والمراوح.....الخ.
اما في جمل التنظيم الآلية فتستخدم على نطاق واسع المحركات التحريضية المقودة احادية الطور او ثنائية الطور وبالاضافة الى مولدات التاكو اللاتزامنية والسيكرونات.

الآلات التزامنية synchronous machines
تستخدم بصورة اساسية كمولدات تيار متناوب ذات تردد نظامي في المحطات الكهربية، ومولدات ذات تردد عالى في منابع التغذية المستقلة (في البواخر والطائرات ... الخ).
كما تستعمل ايضا في جمل القيادة الكهربائية ذات الاستطاعة الكبيرة كمحركات تزامنية. وتستخدم الآلات التزامنية ذات الاستطاعة الصغيرة على نطاق واسع في جمل الاتمتة (الآلات البروزية Reactive power machines الآلات ذات المغناطيس الدائم ، الآلات التباطئية....الخ.

آلات التيار المتناوب ذات المجمع :Gommutating machines
وهي ذات استخدامات نادرة نسبيا لانها تتميز ببنية معقدة وتحتاج الى صيانةمستمرة.
تستخدم هذه الآلات بصورة اساسية كمحركات كهربية.
اما الآلات العامة ذات المجمع Universal machines التي يمكن ان تعمل بالتيار المستمر او المتناوب فهي تستخدم في جمل لاتمتة والاجهزة المنزلية المختلفة.

الآلات التيار المستمر:dC machines
تستخدم آلات التيار المستمر بصورة رئيسية كمحركات كهربائية في جمل القيادة والتحكم التى تتطلب تنظيم سرعة الدوران في حدود واسعة (وسائل النقل البحرية، القطارات، وحدات دلفنةالمعادن، عناصر نقل الحركة في عربات الشحن الضخمة،آلات الرفع والحفر، آلات معالجة المعادن وغيرها).
كما تستخدم هذه المحركات عندما تكون منابع التغذية المدخرات الكهربية (محركات بدء التشغيل او الاقلاع ، محركات الغواصات البحرية والمركبات الفضائية...الخ).
اما مولدات التيار المستمر فغالبا ما تستخدم لتغذية تجهيزات الاتصالات ومن اجل شحن مجموعات المدخرات، كما تستعمل كمنابع تغذية اساسية في وسائل النقل ( السيارات، السفن ، الطائرات، القطارات).
استبدل استخدام مولدات التيار المستمر بمولدات التيار المتناب المزودة بوحدات تقويم التيارRectifier
تستخدم في جمل التنظيم الآلية آلات التيار المستمر على نطاق واسع كمضخات دوارة ومحركات منفذة ومولدات تاكو Tacho generators.

ثانيا: المعطيات الاسمية للآلات الكهربائية:
تزود كل آلة كهربائية بلوحة اسمية Name plate معدنية مثبتة على هيكلها الخارجي
يشار في هذه اللوحة عادة إلى طراز الآلة ومعطياتها الاسمية التي تؤخذ كأساس لتحديد شروط عمل الآلة الكهربائية ومواصفاتها أثناء التصميم.

المعطيات الاسمية:Nominal data
تشمل هذه المعطيات الاستطاعة، التوتر،التيار، سرعة الدوران، التردد، المردود،عدد الأطوار، معامل الاستطاعة ونظام العمل .
كما يشار إلى اللوحة الاسمية إلى الجهة الصانعة وتاريخ إنتاج الآلة ودرجة العازلية وبعض المعلومات الإضافية التي تلزم عند التركيب والاستثمار ( الوزن ، طريقة توصيل الملفات...الخ)
ويمكن استخدام مصطلح الاسمى Nominal للتعبير عن مقادير أخرى غير مذكورة في جدول المواصفات الفنية لكنها تميز حالة العمل الاسمية كعزل الدوران الاسمي Nominal torque والانزلاق الاسمي Nominal slip .....الخ

الاستطاعة الاسمية: Nominal or rated power
وهي التي تصمم على أساسها الآلة الكهربية وتحقق شروط عدم ارتفاع درجة حرارتها على الحد المسموح والحفاظ على جاهزية العمل خلال فترة الاستثمار المحددة لهذه الآلة.
فبالنسبة للمحركات الكهربائية يقصد بالاستطاعة الاسمية الاستطاعة الميكانيكية المفيدة Useful mechanical power على المحور وتقاس بالوات أو الكيلو وات.
أما الاستطاعة الاسمية في مولدات التيار المستمر فإنها تعني استطاعة الخرج الكهربائية المفيدة المأخوذة من الآلة وتقاس أيضا بالوات أو الكيلو وات.
كما تشير الاستطاعة الاسمية في مولدات التيار المتناوب إلى استطاعة الخرج الكلية (الظاهرية) والتي تقاس بالفولت أمبير أو بالكيلو فولت أمبير.
يتم ترتيب الاستطاعات الاسمية لجميع أنواع الآلات الكهربية الدوارة والمحولات ضمن جداول معيارية بالطريقة نفسها التي تحدد فيها سرعة الدوران الاسمية للآلات الكهربية.
يمكن تشغيل الآلات الكهربائية في ظروف عمل غير اسمية ( باستطاعات أو تيارات وتوترات تزيد أو تقل عن الحدود الاسمية).
عند الأحمال التي تقل عن الحمل الاسمي تكون عادة قيم المردود ومعامل الاستطاعةpower factor أدنى من مستواهم النظامي.
أما زيادة الحمل overload على القيم الاسمية فتؤدي إلى ظهور الأوان وبالتالي خروج الآلة من العمل بشكل مبكر.
أن درجة الحرارة العظمى المسموحة في الملفات تتعلق إلى حد كبير بخواص المادة العازلة المستخدمة ومدة خدمة الآلة وهي تتراوح عادة ما بين 105 و 180 درجة مئوية.

تعد الآلات الكهربية آلات معكوسة Reversible أي أنها تستطيع العمل كمولدات أو كمحركات على حد سواء.
وهذه الخاصية تنطبق على المبدلات الكهربائية الدوارة والمحولات،إذ يمكن عكس استثمار الطاقة الكهربية في هذه الآلات أيضا.
بيد أن الآلات التي يتم إنتاجها في فروع الصناعات الكهربائية تخصص عادة للعمل في نظام موحد، وهذا يسمح بجعل الآلة اكثر ملاءمة لشروط الاستثمار واقل حجما واخفض تكلفة.

المواصفات الواجب توافرها في التوتر:
تصنع الآلات الكهربية بتوترات عيارية محددة تتوافق مع مستويات التوتر العيارية المستخدمة في الشبكات الكهربية.
تزيد التوترات العيارية الخاصة بالمولدات على توترات المحركات بحوالي 5-10%
فمثلا إذا كان التوتر العياري للمحرك 220 فولت يكون توتر المولد 230 فولت.
ويعود السبب في اختلاف قيم التوترات العيارية المستخدمة في المحركات والمولدات إلى هبوطات التوتر voltage drops في الشبكات الكهربية التي تربط ما بين هذه المحركات و المولدات.
أما في المحولات فتؤخذ التوترات العيارية في جهة الملفات الأولية مساوية لتوترات المحركات وفي جهة الملفات الثانوية تكون مساوية لتوترات المولدات.
تصمم آلات التيار المتناوب في الغالب للعمل على توترات جيبية متناظرة بالنسبة لجميع الأطوار. وتحدد درجة اختلال هذا الشرط في جداول المعايير والمواصفات.
فعلى سبيل المثال يجب ألا تزيد مقدار انحراف التوتر voltage deviation في تجهيزات الطاقة الكهربائية عن -5% و +10%
كما أن Distortion factor يجب ألا يتجاوز 5%
أما الآلات المخصصة للعمل مع مبدلات التيار Rectifiers فتتعرض عادة لتأثير توترات وتيارات غير جيبية تسبب حدوث فقد في القدرة داخل هذه المحولات وارتفاع درجة الحرارة للملفات

ثالثا: الشروط الواجب توافرها في الآلات الكهربية:
من أهم الشروط الواجب توافرها في الآلات الكهربائية، الوثوقية العالية أثناء العمل ومحددات الأداء الجيدة( المردود ومعامل القدرة) وصغر الحجم والكتلة وانخفاض الكلفة ، بالإضافة إلى بساطة التصميم وسهولة التصنيع والاستثمار والصيانة.

المتطلبات الفنية العامة:
أن المتطلبات الفنية الواجب توافرها في الآلات المخصصة للاستخدامات الصناعية العامة والآلات ذات التصاميم الخاصة، مدرجة في جداول المعايير والمواصفات.
تصمم كل آلة كهربائية للعمل ضمن شروط استثمارية معينة مثل نظام التحميل، زيادة الحمل المسموح، مستوى التوتر والتردد ، سرعة الدوران ودرجة حرارة وسط التبريد، الارتفاع عن سطح البحر ونسبة الرطوبة.....الخ.
ويفترض أن تعمل الآلة في هذه الظروف باستطاعتها الاسمية دون أعطال وتوقف خلال المدة الزمنية المطلوبة ( الفترات الزمنية التى تمتد ما بين مراحل الصيانة الدورية).
يمكن تحقيق الوثوقية العالية المطلوبة للآلة الكهربية عن طريق اعتماد عوامل أمان Safety factors كافية عند التصميم واستخدام تقنيات تصنيع ذات مستوى متطور والتقيد بقواعد الاستثمار الصحيحة (تشغيل الآلة في نظام العمل الذي صممت على أساسه وتنفيذ عمليات الصيانة الدورية بانتظام).
تعمل الآلات الكهربية ذات الاستطاعة الكبيرة والمتوسطة والصغيرة عادة كمبدلات للطاقة ( محركات ، مولدات، محولات ، مبدلات دوارة).
لذلك فمن أجل خفض النفقات المصروفة على استثمار هذه الآلات لابد من إبلاء محددات أدائها التي تشمل المردود ومعامل القدرة أهمية كبيرة.
فعند تصميم الآلة بطريقة الاختيار الأمثل Optimization لمحدداتها الأساسية وحمولاتها الكهرومغناطيسيةElectromagnetic loading يجري السعي للحصول على افضل قيم ممكنة للمردود ومعامل القدرة عند الحمل الاسمي Nominal load بيد أن هذه القيم مرتبطة مع القدرة الاسمية للآلة بعلاقة محدودة ، لذلك فكلما كانت القدرة الاسمية صغيرة انخفضت معها قيم المردود ومعامل الاستطاعة.

الشروط الواجب توافرها في الآلات الميكروية المستخدمة في جمل الأتمتة:
بالإضافة إلى متطلبات الفنية العامة، يجب أن تتوافر في الآلات الكهربية الميكروية عدة مواصفات أخرى أهمها:
1- الدقة العالية في تحويل إشارة الدخل إلى خرج، كتحويل سرعة الدوران مثلا إلى توتر خرج في مولدات التاكو، أو تحويل توتر التحكم إلى سرعة دوران في المحركات المنفذة.
2- ثبات مميزات الخرج عند تغير الشروط الاستثمار ، كتغير درجة الحرارة الوسط المحيط مثلا.
3- خطية المميزات عند تغير الحمل وإشارة التحكم.
4- سرعة التنفيذ العالية.
5- سعة مجال التنظيم.
من اجل تحقيق هذه الشروط يضطر المصممون للابتعاد عن القواعد، التي تستهدف إيجاد الحل الأمثل المتبعة عند تصميم الآلات ذات القدرة الكبيرة والمتوسطة.
فمن اجل خفض نسبة الخطأ في الآلات الميكروية الإعلامية مثلا تقلل قيمة الحمولات الكهرومغناطيسية لها وتؤخذ الثغرة الهوائية Air-gap ما بين الجزء الثابت والجزء المتحرك بطول اكبر.
ومن اجل زيادة عزم الدوران في المحركات المنفذة وبعض الآلات الميكروية الأخرى يجري اختيار الحمولات الكهرومغناطيسية عند الحدود القصوى المسموحة التي تحددها شروط تبريد الآلة .
وهذا ما يقود إلى إنقاص قيم محددات الأداء (المردود ومعامل القدرة) التي تعتبر ذات أهمية بالغة بالنسبة للآلات ذات القدرة المتوسطة والضخمة
أما بالنسبة للآلات الكهربائية الميكروية فتحتل المواصفات المتمثلة بالدقة وسرعة الأداء وسعة مجال التنظيم ، المرتبة الأولى .
عدا الشروط والمواصفات المذكورة الواجب توافرها في الآلات الكهربائية الميكروية يمكن إضافة بعض الشروط الخاصة المتعلقة بالخصائص الاستثمارية لهذه الآلات .
فعلى سبيل المثال يتوجب على الآلات الميكروية المستخدمة في آلات التسجيل الصوتية أن تتمتع بمستوى منخفض من الضجيج .
كما لا يجوز للآلات الميكروية المستخدمة في الدوائر الراديوية أن تولد مستويات عالية من التشويش .
وعند تركيب مثل هذه الآلات في المفاعلات النووية والمركبات الفضائية يجب أن تبقى محافظة على استقرارها .
إن هذه الشروط تضع جملة من القيود على بنية هذه الآلات فتؤدي إلى زيادة كتلتها وحجمها و بالتالي إلى خفض جودة محددات أدائها.

مع تحيات الزعيم

تتعدد الاسئلة وتتشابه عن المحركات وطرق التحكم فيها ولذا فقد رأيت ان ابدأ باستعراض الاسئلة الشائعة واجابتها.

[color=red] سرعة المحرك هل يؤثر ذلك على قدرته؟
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

الاجابة:[color:8c2c=black:8c2c]

نعم لان قدرة المحرك تتناسب مع سرعته اى التردد الخارج من الانفرتر. فمثلا خفض السرعة من 50 هرتز الى 25 هرتز تنخفض قدرة المحرك الى النصف.
, وايضا نتيجة لانخفاض سرعة المحرك يقل معدل التبريد لانخفاض سرعة دوران مروحة التبريد وتقل تبعا لذلك القدرة المسموح باستخدامها.

سؤال
[color=black]ما هى طريقة vector Control للتحكم فى سرعة المحرك بواسطة الانفرتر ولماذا هى مختلفة ؟
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------

الاجابة:

للاجابة على هذا السؤال احب ان اوضح اولا الطريقة التقليدية للتحكم وهى V/F او Volt/Hertz وهى امداد المحرك بالجهد المطلوب متناسبا مع التردد المطلوب المكافئ للسرعة المطلوبة بغض النظر عن حمل المحرك الميكانيكى والسرعة الفعلية التى يدور بها المحرك. مثلا نريد سرعة 1000 rpm وبالتالى الانفرتر يحسب الجهد المطلوب وليكن 250 volt ولكن عند قياس السرعة الحقيقية للمحرك نجهد 950rpm وايضا تختلف مع التحميل.... وكل هذا والانفرتر لا يعلم شيئا عن المحرك... فهو هنا نطلق عليه اعمى blind. وبالتالى لا يمكن استخدامه فى التطبيقات ذات الحساسية العالية للسرعة.

اما طريقة vector control فهى تعرف كل ما يدور فى المحرك من متغيرات... السرعة... العزم.... الفيض....زاوية العضو الدائر... كل شئ حتى انها تستطيع عمل نموذج رياضى للمحرك وهو يدور ومتزامن مع المحرك الاصلى. ولهذا فان التحكم فى السرعة يكون بدقة عالية جدا 1000 rpm يعنى 1000 rpm وايضا سرعة عالية جدا للاستجابة لتغير الحمل على المحرك.

اما ما هو مميز جدا فى هذه الطريقة انها تتعامل مع المحرك وكانه محرك DC من ناحية التحكم الكامل المنفصل للتيار المسبب للعزم (فى محرك dc هو تيار armature) والتيار المسبب للفيض (فى محرك dc هو تيار field ) وذلك باستخدام نماذج رياضية وتحليل مجهات يتم حسابها اولا باول بسرعة فائقة جدا تصل الى اقل من 100 ميكروثانية. وهذه الميزة تجعل المحرك يستجيب لاوامر تغيير السرعة فى اقل من 100 ميلى ثانية اى استجابة سريعة وبدقة عالية.

[color=red] 460V / 60 Hz وتم توصيله على 380V / 50 Hz مباشرة؟
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
[color:8c2c=darkgreen:8c2c]الاجابة[color:8c2c=darkgreen:8c2c]:[color:8c2c=black:8c2c]

اولا: نظرا لانخفاض التردد سيدور المحرك بسرعة اقل حوالى 20 % او بمعنى ادق 5/6 من سرعته عند 60 Hz.
ثانيا: نظرا لان سرعته ستنخفض فان معدل تبريده سينخفض ودرجة حرارته سترتفع.
ثالثا: اقصى عزم لن يتغير لان نسبة الجهد / التردد ثابتة فى الحالتين لو افترضنا ان المحرك وضع على انفرتر وتم خفض الجهد والتردد فسيبقى اقصى عزم ثابت.
[color=black][font=Tahoma][color=black][font=Tahoma][color=black][font=Tahoma][color=red][font=Tahoma]: هل اذا تم عكس اطراف الانفرتر يتم عكس حركة المحرك؟[color:8c2c=black:8c2c]
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
[color:8c2c=green:8c2c]الاجابة[color:8c2c=green:8c2c]:[color:8c2c=black:8c2c]

لا تؤثر عكس اطراف الانفرتر فى اتجاه سرعة دوران المحرك حيث ان الجهد الداخل الى الانفرتر يتم توحيده الى جهد مستمر اولا قبل تغييره الى جهد متردد ذو قيمة وتردد متغير.
[color=black]





[color=black][font=Tahoma]

[center]

سؤال : كيف تستطيع حساب زمن التوقف للمحركات
من المعروف ان فى حالة التشغيل الثابتة فان عزم المحرك يساوى عزم الحمل مضافا الية عزم الاحتكاك والذى يتناسب مع سرعة دوران المحرك. وعند التسارع او التباطؤ يظهر تاثير عزم القصور الذاتى والذى يتناسب مع معدل تغيير السرعة بالنسبة للزمن. ويمكن كتابة الصورة العامة لمعادلة العزم كالاتى



حيث ان
: معدل التسارع ( العجلة)

: معامل الاحتكاك

عمليا من الصعب تحديد قيمة معامل الاحتكاك ولذلك يمكن اهماله.
ولعدم وجود فرملة فان الحمل يتباطئ طبيعيا وياخذ زمن يعتمد اساسا على كتلة الحمل ومنها على قيمة معامل القصور الذاتى J ويمكن صياغة المعادلة على اساس انه المحرك لا يعطى عزم وتكون كالاتى:




ويمكن حساب الزمن الطبيعى لسكون المحرك من اعادة ترتيب المعادلة السابقة:




مثال:
معامل القصور الذاتى للحمل 60 Kgm2 وعزم الحمل 800 Nm وسرعة دوران الحمل 1000 rpm
يكون الزمن الازم لتوقف الحمل طبيعيا هو




حوالى 8 ثوانى

زائر كتب:

ارجو من جميع الاخوة ترك الاسئلة اللى محيراهم ونناقشها مع بعض
معا نستطيع التواصل
ولنبدأ النقاش :


.[/size]

ماشى وربنا يسهللنا