بست فایلز

مقدمه

یکموتور الکتریکی ،الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیتهاست، توسطژنراتورانجام می‌شود. این دو وسیله بجز درعملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسطالکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک واثر پیزوالکتریککار می‌کنند، هم وجوددارند.

ساختار ماشينهاي الكتريكي

ماشينهاي الكتريكي از دو بخش اساسي تشكيل شده اند:

الف)قسمت متحرك ودوار به نام رتور

ب) قسمت ساكن به نام استاتور

بين اين دو قسمت ،شكاف هوايي وجود دارد .

استاتو و رتور از مواد فرومغناطيسي ساخته مي‌شوند تا چگالي شار بيشتر گردد و در نتيجه اندازه و حجم ماشين كمتر شود.

نكته: اگر شار در رتور و استاتور متغير با زمان باشد ،هسته اهني لايه‌به‌لايه ساخته مي‌شود تا جريان گردابي كاهش يابد.

در بسياري از ماشينها محيط داخلي استاتور و محيط بيروني رتور حاوي شيارهاي متعددي است كه داخل آنها هادي‌ها جاسازي ميشوند، اين هاديها بهم وصل مي شوند و سيم پيچي حاصل مي شود.به سيم پيچي هايي كه در آنها ولتاژ القا مي شود ،سيم پيچي آرميچر اطلاق مي گردد. به سيم پيچ هايسي كه ار آنها جريان ميگذرد تا ميدان مغناطيسي و شار اصلي را پديد آورند، سيم پيچ تحريك يا سيم پيچ ميدان گفته مي شود.

سيم پيچ آرميچر تامين كننده تمام قدرتي است كه تبديل شده و يا انتقال مي يابد. قدرت نامي سيم پيچ آرميچر،‌هم در ماشين هاي DC و هم در ماشين هاي AC فقط با جريان متناوب كارمي كند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثریکمیدان مغناطیسیقرار می‌گیرد، نیرویی بر رویآن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ،روتوربه علتگشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمالمی‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اماموتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابتاستاتورخوانده می‌شود. موتور شاملآهنرباهایالکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلبآرمیچرخوانده می‌شود، اما این واژه عموماًبه غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودیاعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجهبه طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچرباشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

انواع موتورهای الکتریکی

موتورهایDC

یکی از اولین موتورهای دوار ، اگر نگوییم اولین ، توسطمایکلفارادی در سال 1821م ساخته شده بود و شامل یک سیم آویخته شده آزاد که در یک ظرفجیوه غوطه‌ور بود، می‌شد. یک آهنربای دائم در وسط ظرف قرار داده شده بود. وقتی کهجریانی از سیم عبور می‌کرد، سیم حول آهنربا به گردش در می‌آمد و نشان می‌داد کهجریان منجر به افزایش یک میدان مغناطیسی دایره‌ای اطراف سیم می‌شود. این موتور اغلبدر کلاسهای فیزیک مدارس نشان داده می‌شود، اما گاهاً بجای ماده سمی جیوه ، از آبنمک استفاده می‌شود.

موتور کلاسیک DC دارای آرمیچری از آهنربای الکتریکیاست. یک سوییچ گردشی به نامکموتاتورجهت جریان الکتریکی را در هر سیکلدو بار برعکس می کند تا در آرمیچر جریان یابد و آهنرباهای الکتریکی، آهنربای دائمیرا در بیرون موتور جذب و دفع کنند. سرعت موتور DC به مجموعه ای از ولتاژ و جریانعبوری از سیم پیچهای موتور و بار موتور یا گشتاور ترمزی ، بستگی دارد.

سرعتموتور DC وابسته به ولتاژ و گشتاور آن وابسته به جریان است. معمولاً سرعت توسطولتاژ متغیر یا عبور جریان و با استفاده از تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیمپیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر ، کنترل می‌شود. بدلیلاینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاًاز آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می‌کنند.
اما بههرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتهاناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبکها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایستمحکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر بهسر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کندو به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نویز الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات باجابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم درداخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.

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 پیچیروی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم نسبت سرعت/گشتاور موتور را تغییر دهیم. اگر سیمپیچی میدان به صورت سری با سیم پیچی آرمیچر قرار داده شود، یک موتور گشتاور بالایکم سرعت و اگر به صورت موازی قرار داده شود، یک موتور سرعت بالا با گشتاور کمخواهیم داشت. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همانمیزان کمتر ، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای ترکشن الکتریکی و بسیاریاز کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند منجر به حذفتجهیزات یک جعبه دنده متغیر مکانیکی شود.

موتورهای یونیورسال

یکی از انواعموتورهای DC میدان سیم پیچی شدهموتورینیورسال است. اسم این موتورها از این واقعیت گرفته شده است که این موتورها رامی‌توانهم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها باتغذیه AC کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده بهجریانمتناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و درمیدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند و بنابراین نیروی مکانیکی ایجاد شدههمواره بدون تغییر خواهد بود. در عمل موتور بایستی به صورت خاصی طراحی شود تا باجریان AC سازگاری داشته باشد (امپدانس/راکتانس بایستی مدنظر قرار گیرند) و موتورنهایی عموماً دارای کارایی کمتری نسبت به یک موتور معادل DC خالص خواهدبود.

مزیت این موتورها این است که می‌توان تغذیه AC را روی موتورهایی کهدارای مشخصه‌های نوعی موتورهای DC هستند بکار برد، خصوصاً اینکه این موتورها دارایگشتاور راه اندازی بسیار بالا و طراحی بسیار جمع و جور در سرعتهای بالا هستند. جنبهمنفی این موتورها تعمیر و نگهداری و مشکل قابلیت اطمینان آنهاست که به علت وجودکموتاتور ایجاد می‌شود و در نتیجه این موتورها به ندرت در صنایع مشاهده می‌شوند،اما عمومی‌ترین موتورهای AC در دستگاههایی نظیر مخلوط کن و ابزارهای برقی که گاهاًاستفاده می‌شوند، هستند.

 

موتورهایAC

• موتورهای AC تک فاز:

معمولترین موتور تک فازموتور سنکرون قطب چاکداراست، که اغلب دردستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیرپنکه‌های برقی،اجاقهای ماکروویوو دیگر لوازم خانگی کوچک. نوع دیگر موتور AC تک فاز موتور القایی است، که اغلب در لوازم بزرگ نظیرماشین لباسشوییوخشک کن لباسبکار می‌رود. عموماً اینموتورها می‌توانند گشتاور راه اندازی بزرگتری را با استفاده از یک سیم پیچ راهانداز به همراه یک خازن راه انداز و یک کلید گریز از مرکز ، ایجادکنند.

هنگام راه اندازی ،خازن و سیم پیچ راهاندازی از طریق یک دسته از کنتاکتهای تحت فشار فنر روی کلید گریز از مرکز دوار ، بهمنبع برق متصل می‌شوند. خازن به افزایش گشتاور راه اندازی موتور کمک می‌کند. هنگامیکه موتور به سرعت نامی رسید، کلید گریز از مرکز فعال شده ، دسته کنتاکتها فعالمی‌شود، خازن و سیم پیچ راه انداز سری شده را از منبع برق جدا می‌سازد، در اینهنگام موتور تنها با سیم پیچ اصلی عمل می‌کند.
موتورهای AC سه فاز:

برایکاربردهای 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 فازالکتریکی برای ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی دوار درونشان ، استفاده می‌کنند. اغلب، روتور شامل تعدادی هادیهای مسی است که در فولاد قرار داده شده‌اند. از طریقالقای الکترومغناطیسیمیدان مغناطیسی دواردر این هادیها القای جریان می‌کند، که در نتیجه منجر به ایجاد یک میدان مغناطیسیمتعادل کننده شده و موجب می‌شود که موتور در جهت گردش میدان به حرکت درآید.

این نوع از موتور با نامموتور القاییمعروف است. برای اینکه اینموتور به حرکت درآید بایستی همواره موتور با سرعتی کمتر از فرکانس منبع تغذیهاعمالی به موتور ، بچرخد، چرا که در غیر این صورت میدان متعادل کننده‌های در روتورایجاد نخواهد شد. استفاده از این نوع موتور در کاربردهای ترکشن نظیر لوکوموتیوها ،که در آن بهموتور ترکشن آسنکرونمعروف است، روز به روزدر حال افزایش است. به سیم پیچهای روتور جریان میدان جدایی اعمال می‌شود تا یکمیدان مغناطیسی پیوسته ایجاد شود، که درموتور سنکرونوجود دارد، موتور به صورتهمزمان 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 بینروتور و میدان استاتور ، گشتاور تولیدی موتور را تعیین می‌کند. تغییر سرعت در ایننوع از موتورها را می‌توان با داشتن دسته سیم پیچها یا قطبهایی در موتور که با روشنو خاموش کردنشان سرعت میدان دوار مغناطیسی تغییر می‌کند، ممکن ساخت. به هر حال باپیشرفت الکترونیک قدرت می توانیم با تغییر دادن فرکانس منبع تغذیه ، کنترل یکنواختتری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

موتورهای پله‌ای

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

موتور پله ای (Stepper Motor) یکی از انواعموتورهایالکتریکیاست که حرکت آن کاملا دقیق و از پیش تعریف شده می باشد و با ارسالبیتهای 0,1به سیم پیچهای آن می توان آنرا حرکت داد.

نحوه حرکت تمامی موتورها

 

 

 

ساختار موتور پله ای

 

اینموتورعموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها بر روی این چهار قطب قرار می گیرندو شما با ارسال بیتهای 0و1به این سیم پیچها در واقعمیدان مغناطیسیایجاد می کنید که این میدانباعث حرکتروتورمغناطیسی موجود در داخل موتور پله ایمی شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی 0 و 1 کرد و گرنه موتو ر مطابق میلشما نخواهد چرخید یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوریزاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش 7درجه باشد اینموتور در هر بار ی که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند 7 درجه در سمت حرکت عقربه هایساعت یا خلاف جهت آن بسته به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبیولتاژ دار میشوند خو اهد چرخید این 7 درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود با این تعریف متوجه شدید که یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکناست.،100تا 200 پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور خواهد داشت.شما حتی می توانیدیک موتور پله ای را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید اینموتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند در واقع منظور حرکت خیلی ریز ودقیقاست. وقتیکه شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی میشوید که از موتور پله ای بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیجمتصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است
نحوه کنترل

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

بیایید نحو ه کنترل موتور پله ای رادر دو حالت یک بیتی یا دو بیتی بررسی کنیم

نحوه کنترل 1 بیتی

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

نحوه کنترل 2 بیتی

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

حرکت در جهت عقربه های ساعت (تحریک 2 بیتی)

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

نحوه حرکت موتورهای الکتریکی

حالا بیا یید ببینیم چه اتفاق میافتد که موتور پله ای حرکت می کند.
کلید فهمیدن اینکهموتورهایالکتریکیچگونه کار می کنند فهمیدن نحوه عملکرد آهن ربای الکتریکی است آهن ربایالکتریکی مبنای کارموتورهای الکتریکیاست.
اگر سیمی حدود 10 سانتی متر بردارید و به دور میخی بپیچید و دو سر آنرا به دو سر یک باطری وصلکنید زمانیکه جریان از سیم عبور می کند یکمیدان مغناطیسیدر اطراف سیم ایجاد می شود وآن میخ تبدیل به آهنربا می شود این میدان تا زمانییکه جریان از سیم عبور میکند وجوددارد یعنی تا زمانییکه دو سر سیم به باطری متصل باشد و زمانییکه این اتصال قطع شوداین میدان نیز از بین می رود آن سر میخ که به قطب مثبت باطری وصل شده S وسر دیگر راکه به قطب منفی باطری وصل شده N می نامییم حال اگر یک آهن ربای نعلی شکل بردارید واین میخ را به صورت معلق در وسط این آهن ربا قرار دهید به طورییکه میخ کاملا افقیقرار گیرد در صورتیکه قطب N میخ در مقابل قطب N آهن ربا ی نعلی شکل قرار بگیرد

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

موتورهای خطی

یکموتور خطیاساساً یک موتور الکتریکی است کهاز حالت دوار در آمده تا بجای اینکه یک گشتاور (چرخش) گردشی تولید کند، یک نیرویخطی توسط ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی سیار در طولش ، بوجود آورد. موتورهای خطیاغلب موتورهای القایی یا پله‌ای هستند. می‌توانید یک موتور خطی را در یک قطار سریعالسیر ماگلیو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمینپروازمی‌کند.

يكموتور خطيدر واقع يكموتور الكتريكياست كهاستاتورشغير استوانهشده است تا بهجاي اينكه يكگشتاورچرخشيتوليد كند، يكنيرويخطي در راستاي طول استاتور ايجاد كند.

طرح‌هاي بسياري براي موتورهاي خطي ارائه شده است كه مي‌توان آنها را به دودسته تقسيم كرد: موتورهاي خطي شتاب بالا و شتاب پايين. موتورهاي شتاب پايين برايقطارهايمگليوو ديگر كاربردهاي حمل و نقلي روي زمينمناسب هستند. موتورهاي شتاب بالا معمولاً خيلي كوتاه هستند و براي شتاب دادن بهجسمي تا سرعت بسيار زياد و سپس رها كردن آن به كار مي‌روند. اين موتورها معمولاًبراي مطالعات برخوردسرعت بالابه عنوانتسليحات نظامييا به عنوان راه‌اندازندهجرمي برايپيشرانه فضاپيمابه كار مي‌رود.

موتور خطي‌اي كه براي شتاب دادن بهيون هاياذره‌هاي زير اتميبه كار مي‌رود، يكشتاب دهنده ذرهناميده مي‌شود. با نزديك شدنذره‌ها بهسرعتنور، طراحي موتورها معمولاً متفاوت مي‌شود و اين ذره‌ها نيز عموماً داريبار الكتريكيهستند.

شتاب پايين

تصوير
ترن هوايي در JKF. به نوار القايي آلومينيومي بينريل‌ها توجه كنيد.
ايده موتور خطي اولين بار توسط پرفسوراريك ليتويتازكالج امپريالدرلندنمطرح شد. در طرح وي و در اكثر طرح‌هايشتاب پايين، نيرو توسط يكميدان مغناطيسيخطي سيار كه بر روي هادي‌هاموجود در ميدان عمل مي‌كند، ايجاد خواهد شد. در هر هادي‌ چه يك حلقه، چه يك سيم‌پيچيا يك تكه از فلز تخت كه در اين ميدان قرار گيرد جريان‌هاي گردابيالقا شدهوجود خواهد داشت و بنابراين يكميدان مغناطيسي مخالف را ايجاد خواهد كرد. دو ميدان مغناطيسي همديگر را دفع خواهندكرد و بنابراين جسم هادي را از استاتور دور خواهند كرد و آن را در طول جهت ميدانمغناطيسي سيار حمل خواهند كرد.
به علت اين ويژگي‌ها، موتور خطي اغلب در پيشرانهقطار مگليو به كار مي‌رود هر چند كه مي‌توان صرف نظر از پرواز مغناطيسي از آنهااستفاده كرد، مانند استفاده در فن‌آوريانتقال پيشرفته و سريع نوركه در سيستمترن آسمانيونكوور، Scarborough RT تورنتو،ترن هواييفرودگاه JGK نيويوركو Putra RTL كووالالامپوربه كار مي‌رود. از اين فن‌آوريبا تغييراتي در برخي ازقطار‌هاي بازينيز استفاده مي‌شود.
موتورهاي خطي عمودي نيز براي مكانيسم‌هاي بالابر درمعدن هاي عميق پيشنهاد شده است.

شتاب بالا

موتورهاي خطي شتاب بالا براي كاربرهاي متعددي پيشنهاد شده‌اند. به علت اينكه مهماتضد زرهيكنوني بايستي گلوله‌هاي كوچكي باانرژي جنبشيبسيار بالا باشند يعني دقيقاًآنچه كه اين موتورها فراهم مي‌كنند، از آنها به عنوان تسليحات استفاده شده‌ است. اين موتورها همچنين براي استفاده درپيشرانه فضا پيماهابه كار گرفته مي‌شود. درچنين شرايطي به اين موتورهاراه‌اندازهاي جرميگفته مي‌شود. ساده‌ترينروش استفاده از راه‌انداز جرمي براي پيشرانه فضا پيما، ساخت يك راه‌انداز جرمي بزرگاست كه بتواند محموله را تاسرعت گريزشتاب دهد.

طراحي موتورهايشتاب بالا به دلايل متعددي مشكل است. آنها مقادير بزرگ انرژي را در مدت زمان كوتاهنياز دارند. (http://www.oz.net/~coilgun/theory/electroguns.htm )) كه براي هرپرتاب در فضا نياز به 300GJ در مدت زمان كمتر از يك ثانيه دارد. ژنراتورهاي الكتريكيمعمولي براي چنين نوعاز باري طراحي نشده‌اند اما روش‌هاي ذخيرهانرژي الكتريكيكوتاه مدت را مي‌توان مورداستفاده قرار داد. خازن ‌ها پر حجم وگران هستند اما مي‌توانند به سرعت مقادير بزرگ انرژي را فراهم كنند. ژنراتورهاي هم قطبرا مي‌توان براي تبديلسريعانرژي جنبشييكچرخ طياربه انرژي الكتريكي به كار برد. موتورهاي خطي شتاب بالا نيازمند ميدان‌هاي مغناطيسي بسيار قوي‌اي نيز هستند، درواقع ميدان‌هاي مغناطيسي اغلب آنقدر قوي اند كه اجازه استفاده ازابر رساناهارا نمي‌دهند. اما با طراحي دقيقمي‌توان اين مشكل را حل كرد.
دو طرح متفاوت پايه‌اي از موتور‌هاي خطي شتاب بالاابداع شده است: تفنگ‌هاي ريليوتفنگ هاي كويلي

انواع ژنراتورهاي DC :

1-مولد DC با تحريك جداگانه :

سيم پيچ ميدان اين ژنراتور به وسيله يك منبع ولتاژ مستقل تحريك ميشود.

اين ژنراتور هنگاميكه يك حوزه وسيعي از تغييرات ولتاژ خروجي مورد نياز باشد استفاده ميشود.

كاربرد : بدليل قابليت تنظيم ولتاژ در محدوده وسيع در تنظيم دور موتورها وتحريك مولدهاي بزرگ در نيروگاهها مورد استفاده قرار ميگيرد.

2-مولد شنت :

سيم پيچ ميدان با سيم پيچ آرميچر موازي بسته ميشودو به همين دليل به آن سيم پيچ شنت يا موازي ميگويند. تعداد حلقه هاي سيم پيچ شنت بسيار زياد است و جريان اين سيم پيچ كم حدود 5 درصد جريان اسمي آرميچر ميباشد. ( جريان بايد كم باشد تا در جريان اصلي اثر كمي بگذارد.)

كاربرد: از اين مولد در شارژ باطري ها و تامين برق روشنايي اضطراري و تغذيه سيم پيچ مولد هاي نيروگاهي استفاده مي شود.

۳- مولد سري: كه سيم پيچ ميدان (سيم پيچ سري تحريك) با سيم پيچ آرميچر سري بسته مي شود. سيم پيچ سري داراي تعداد حلقه هاي كمتر بوده ولي جريان عبوري آن نسبتاُ زياد است.(زيرا جريان آن همان جريان اصلي است) تا معادل mmf سيم پيچ شنت توليد شود.

كاربرد مولد سري :

بدليل داشتن گشتاور راه اندازي زياد در وسايل حمل و نقل مانند مترو و جرثتقيلهاي برقي استفاده ميشود.

4-مولد كمپوند :

اگر از هر دو سيم پيچ شنت وسري جهت تحديك مولد استفاده شود، مولد DC يا كمپوند ميگويند ، كه داراي دو نوع كمپوند اضافي و نقصاني ميباشند.

كمپوند اضافي :

اگر نيرو محركه مغناطيسي سيم پيچ سري ، نيرو محركه مغناطيسي سيم پيچ شنت را تحريك كند، مولد كمپوند اضافي گويند. كه داراي دو نوع شنت بلند و شنت كوتاه ميباشد

مولد كمپوند اضافي بسته به تعداد دورهاي سيم پيچ سري ميتواند يكي از سه حالت زير باشد :

الف) فوق كمپوند : (تعداد دهر سيم پيچ سري زياد است) در مواردي استفاده ميشود كه بايستي ولتاژ بار ثابت باشد. ولي به علت وجود فاصله بين مولد و مصرف كننده در سيمها افت ولتاژ به وجود مي آيد. در اين حالت افزايش ولتاژ خروجي مولد، افت ولتاژ خط را جبران ميكند و به مصرف كننده ولتاژ ثابت ميرسد.

ب)تخت : نيروي محركه مغناطيسي سيم پيچ سري و موازي با هم برابر بوده و جايي استفاده ميشود كه نياز به ولتاژ ثابتي باشدو فاصله بين مولد و مصرف كننده كم باشد

ج)زير كمپوند : اثر آمپر دور سيم پيچ سري ناچيز مي باشد(ـبه علت تعداد دور كم سيم پيچ سري) و در تحريك مولد هاي نيروگاهي نقش موثري دراد

كمپوند نقصاني :

كمپوند نقصاني هنگامي كه شار سيم پيچ سري باعث كاهش و نقصان اثر شار سيم پيچ شنت شود و در جوشكاري قوس الكتريكي استفاده مي شود.

تذكر : كمپوند نقصاني و كمپوند اضافي داراي دو نوع شنت بلن و شنت كوتاه مي باشند

كه اگر سيم پيچ سري با سيم پيچ ارميچر با هم سري بسته شوند شنت بلند گفته و اگر سيم پيچ شنت با سيم پيچ ارميچر موازي قرار گيرد شنت كوتاه مي گويند