دوست عزیزی سوال پرسیده بودند که از دو موتور با توانهای مشابه، ولتاژهای مشابه ولی با دورهای مختلف استفاده میکنند. آیا میتوان از ظرفیت خازنهای مشابه برای اصلاح ضریب قدرت این موتورها استفاده نمود یا به علت متفاوت بودن دور موتورها باید از خازنهای مختلف استفاده نمود؟    پاسخ :   درحالت کلی پاسخ این سوال منفی است زیرا :   دور موتور مستقیما وابسته به تعداد قطبهاست (فرکانس ثابت 50 هرتز شبکه) ظرفیت خازن مورد نیاز برای نصب به مقدار توان راکتیو موتور وابسته است. با تغییر دور موتور در واقع تعداد قبهای موتور و در نتیجه آرایش سیم پیچ موتورها تغییر پیدا نموده است. در نتیجه امپدانس سیم پیچ، ضریب قدرت موتور، جریان نامی و جریان بی باری موتور تغییر پیدا خواهد نمود. با توجه به موارد 1 تا 4 ظزفیت خازن مورد نیاز در حالت کلی متفاوت خواهد بود( هر چند که توانها ثابت باشند)   در صورتیکه مقادیر عددی توان، ولتاژ ، دور موتورها و نیز مقدار ضریب قدرت فعلی و ضریب قدرت مورد نظر ارایه شوند بطور دقیق میتوان ظرفیت خازنها را در هر مورد محاسبه و نتایج را با هم مقایسه نمود.

+ نوشته شده در  یکشنبه 5 شهریور1385ساعت 14:44  توسط سردبیر - موضوع مرتبط با مهندسی برق  |  نظر بدهید

	انتخاب بی متال یا رله حرارتی :
چند نکته مهم در انتخاب بی متال یا رله حرارتی در Motor Starter های مختلف عبارت اند از:   در انتخاب رله حرارتی برای محافظت موتور (بی متال) در روشهای راه اندازی مختلف باید به این نکته توجه داشت که معمولا بی متال با Trip Class = 10  را معادل سیکل راه اندازی طبیعی) یا Normal Duty (تلقی میکنند و به همین ترتیب بی متال با Trip Class = 30  معادل سیکل راه اندازی سنگین) یا Heavy Duty ( تلقی می شود. مقدار مینیمم و ماگزیمم جریان بی متال با توجه به جریان نامی عبوری از رله حرارتی بطور مناسب انتخاب شود .
+ نوشته شده در  دوشنبه 30 مرداد1385ساعت 16:30  توسط سردبیر - موضوع مرتبط با مهندسی برق  |  2 نظر

	تقسیم بندی راه انداز های موتوری
مطابق استاندارد  در پیاده سازی راه انداز موتور حداقل از سه وسیله کنتاکتور، رله اضافه بار حرارتی (بی متال) و کلید بصورت مجزا (یا مجتمع ) استفاده میشود.علاوه بر تقسیم بندی که در " روشهای راه اندازی موتورها" ذکر شد، راه انداز موتور ها بر حسب مشخصات فنی این اجزاء به دو صورت زیر تقسیم بندی میشوند:   دسته بندی برحسب زمان قطع رله حرارتی(Tripping Time  یا Trip Class ): در این دسته بندی راه انداز موتور به 4 کلاس 10A ,10 , 20 , 30: تقسیم میشوند. دسته بندی برحسب هماهنگی کنتاکتور و رله حرارتی با سیستم حفاظت یا کلید: در این دسته بندی راه انداز موتور به تیپ 1 و تیپ 2 تقسیم میشوند:   تیپ1:  در این تیپ راه انداز این امکان وجود دارد.که در زمان اتصال کوتاه کنتاکتور و رله حرارتی آسیب ببینند. تیپ2: در این تیپ راه انداز در صورت بروز اتصال کوتاه نباید رله حرارتی آسیب ببیند اما آسیب های جزیی مانند خال زدن کنتاکتهای کنتاکتور مجاز شمرده میشود.
+ نوشته شده در  یکشنبه 29 مرداد1385ساعت 15:36  توسط سردبیر - موضوع مرتبط با مهندسی برق  |  یک نظر

	روشهای راه اندازی موتورها:
در حالت کلی شش روش مختلف برای راه اندازی موتورهای AC استفاده میشود:   راه اندازی مستقیم یاDOL   راه اندازی به روش ستاره مثلث راه اندازی با استفاده از اتوترانسفورماتور راه اندازی با استفاده از راکتور یا مقاومت راه اندازی با استفاده از Soft Starter راه اندازی با استفاده از Frequency Converter   بعنوان مقایسه روشهای راه اندازی موارد زیر قابل ذکر است: بجز روش اتصال مستقیم موتور یا روش DOL  در بقیه روشها اصل مهم ، محدود کردن ولتاژ اعمالی به موتور و در نتیجه کاهش جریان راه اندازی موتور میباشد. به همین دلیل در این روشها زمان راه اندازی نسبت به روش اتصال مستقیم افزایش پیدا میکند. در روش DOL هیچگونه محدودسازی جریان راه اندازی اعمال نمیشود. در نتیجه عبور جریان راه اندازی موجب افت ولتاژ شبکه بصورت محلی شده و این افت ولتاژ میتواند به سایر تجهیزات  آسیب وارد کند. علاوه بر  این شتاب گیری بسیار سریع موتور در زمان راه اندازی میتواند باعث آسیب دیدگی اتصالات مکانیکی ، پیچها و یاتاقانها شود. در حالت کلی روش DOL تنها در موتورهای با ظرفیت کوچک و یا حداکثر متوسط بکار گرفته میشود.

یک موتور الکتریکی، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکترواستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای، چرخانه (روتور) به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور چرخانه به چرخانه اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) چرخانه و بخش ثابت ایستانه (استاتور) خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین، هر کدام از بخشهای چرخانه یا ایستانه می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیت هایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

فهرست مندرجات [مخفی شود] ۱ انواع موتورهای الکتریکی ۱.۱ موتورهای  دی سی ۱.۲ موتورهای AC ۲ منبع

انواع موتورهای الکتریکی

موتورهای دی‌سی

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

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 مجموعه‌ای 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 تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم‌پیچ) در سیم‌پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای کششی نظیر لوکوموتیوها استفاده می‌کنند. اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی از نیاز به جاروبکهایی برای اتصال به کموتاتور است. سایش جاروبک ها و کموتاتور، ایجاد اصطکاک می‌کند و هر چه که سرعت موتور بالاتر باشد، جاروبکها می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و به این معنی است که جاروبکها نهایتاً از بین رفته نیاز به تعویض پیدا می‌کنند. اتصال ناقص الکتریکی نیز تولید نوفه (نویز) الکتریکی در مدار متصل می‌کند. این مشکلات با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل و سیم پیچها در بیرون به یک طراحی بدون جاروبک می‌رسیم.

موتورهای میدان سیم پیچی شده:

آهنرباهای دائم در (ایستانه) بیرونی یک موتور DC را می‌توان با آهنرباهای الکتریکی تعویض کرد. با تغییر جریان میدان (سیم پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم 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. می‌توانیم برای بدست آوردن حتی سرعت بیشتر اما با گشتاور به همان میزان کمتر، جریان میدان را کمتر هم کنیم. این تکنیک برای کشش الکتریکی و بسیاری از کاربردهای مشابه آن ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند 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 می‌توان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند 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/راکتانس 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 AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های 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 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 گاهاً استفاده می‌شوند، هستند.

موتورهای AC

موتورهای AC تک فاز: معمولترین موتور تک فاز موتور همزمان قطب چاکدار است، که اغلب در دستگاه هایی بکار می رود که گشتاور پایین نیاز دارند، نظیر پنکه‌های برقی، تندپزها (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 کنتاکت های 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 هادی های 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 بسامد 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 همزمان وجود دارد، موتور به صورت همزمان با میدان مغناطیسی دوار ناشی از برق AC سه فاز، به گردش در می‌آید. موتورهای همزمان (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 چرخانه و میدان ایستانه، 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 بسامد منبع تغذیه، کنترل یکنواخت تری بر روی سرعت موتورها داشته باشیم.

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 رایانه 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 مگلو مشاهده کنید که در آن قطار روی زمین پرواز می‌کند.

یک ژنراتور الکتریکی دستگاهی است که از یک منبع انرژی مکانیکی تولید انرژی الکتریکی می‌کند. این فرآیند را تولید الکتریسته می‌نامند.

مقدمه

قبل از اینکه ارتباط بین مغناطیس و الکتریسته کشف شود، ژنراتورها از اصول الکتروستاتیک بهره می‌بردند. ماشین ویمشارت از القای الکتروستاتیک یا تأثیر کردن استفاده می‌کرد. ژنراتور واندوگراف از اثر تریبوالکتریک برق مالشی برای جدا سازی بارهای الکتریکی با استفاده از اصطکاک بین عایقها استفاده می‌کرد. ژنراتورهای الکتروستاتیک کارآمد نیستند و تنها برای آزمایشات علمی که نیازمند ولتاژهای بالا است، مناسب هستند.

فارادی

در سال 1831–1832م مایکل فارادی کشف کرد که بین دو سر یک هادی الکتریکی که بصورت عمود بر یک میدان مغناطیسی حرکت می‌کند، اختلاف پتانسیلی ایجاد می‌شود. او اولین ژنراتور الکترومغناطیسی را بر اساس این اثر ساخت که از یک صفحه مسی دوار بین قطبهای یک آهنربای نعل اسبی تشکیل شده بود. این وسیله یک جریان مستقیم کوچک را تولید می کرد.

دینامو

دینامو اولین ژنراتور الکتریکی قادر به تولید برق برای صنعت بود و کماکان مهمترین ژنراتور مورد استفاده در قرن بیست و یکم است. دینامو از اصول الکترومغناطیس برای تبدیل چرخش مکانیکی به یک جریان الکتریکی متناوب ، استفاده می‌کند. اولین دینامو بر اساس اصول فارادی در سال 1832 توسط هیپولیت پیکسی که یک سازنده تجهیزات بود، ساخته شد. این وسیله دارای یک آهنربای دائم بود که توسط یک هندل گردانده می‌شد. آهنربای چرخنده بگونه‌ای قرار داده می‌شد که یک تکه آهن که با سیم پوشانده شده بود، از قطبهای شمال و جنوب آن عبور می‌کرد. پیکسی کشف کرد که آهنربای چرخنده ، هر بار که یک قطبش از سیم پیچ عبور می‌کند، تولید یک پالس جریان در سیم می‌کند. به علاوه قطبهای شمال و جنوب آهنربا جریانها را در جهتهای مختلف القا می‌کنند. پیکسی توانست با اضافه کردن یک کموتاتور جریان متناوب تولیدی به این روش را به جریان مستقیم تبدیل کند.

دیناموی گرام

به هر حال هر دوی این طرحها دارای مشکل یکسانی بودند: آنها پرشهای جریانی القا می‌کردند که از هیچ چیز پیروی نمی‌کرد. یک دانشمند ایتالیایی به نام آنتونیو پاسینوتی این مسأله را با جایگزینی سیم پیچ چرخنده توسط یک سیم پیچ حلقه‌ای که او با سیم پیچی یک حلقه آهنی درست کرده بود، حل کرد. این بدان معنی بود که آهنربا همواره از بخشی سیم پیچ عبور می‌کرد که این مسأله موجب یکنواختی جریان خروجی می‌شد. زنوب گرام چند سال بعد در حین طراحی اولین نیروگاه تجاری در پاریس در دهه 1870م ، این طرح را دوباره ابداع کرد. طراحی وی با نام دینامی گرام معروف است. نسخه‌های مختلف و تغییرات زیادی از آن هنگام تا کنون در این طراحی بوجود آمده است، اما ایده اصلی چرخش یک حلقه بی پایان از سیم ، کماکان قلب تمامی دیناموهای پیشرفته باقی ماند.

مفاهیم

دانستن این مطلب مهم است که ژنراتور تولید جریان الکتریکی می‌کنند و نه بار الکتریکی که در سیمهای سیم پیچی‌اش وجود دارد. این تا حدودی شبیه یک پمپ آب است که ایجاد یک جریان آب می‌کند اما خود آب را ایجاد نمی‌کند. ژنراتورهای الکتریکی دیگری هم وجود دارند، اما بر اساس دیگر پدیده‌های الکتریکی نظیر: پیزو الکتریسته و هیدرو دینامیک مغناطیسی ، ساختار یک دینامو شبیه یک موتور الکتریکی است و تمام انواع عمومی دیناموها می‌توانند مانند موتورها کار کنند. همچنین تمامی انواع عمومی موتورهای الکتریکی می‌توانند مانند یک ژنراتور کار کنند.

مباحث مرتبط با عنوان

• الکترومغناطیس
• القای فارادی
• القای مغناطیسی
• تولید الکتریسیته
• جریان الکتریکی
• جریان متناوب
• جریان مستقیم
• دینامو

موتور پله ای (Stepper Motor) یکی از انواع موتورهای الکتریکی است که حرکت آن کاملا دقیق و از پیش تعریف شده می باشد و با ارسال بیتهای 0,1به سیم پیچهای آن می توان آنرا حرکت داد.

نحوه حرکت تمامی موتورها

ساختار موتور پله ای

این موتورعموما دارای چهار قطب میباشد که سیم پیچها بر روی این چهار قطب قرار می گیرند و شما با ارسال بیتهای 0و1به این سیم پیچها در واقع میدان مغناطیسی ایجاد می کنید که این میدان باعث حرکت روتورمغناطیسی موجود در داخل موتور پله ای می شود البته میبایست این سیم پیچها را به توالی 0 و 1 کرد و گرنه موتو ر مطابق میل شما نخواهد چرخید یکی از مشخصه های این موتور زاویه حرکت آن می باشد و هر موتوری زاویه حرکتی مخصوص به خودش را دارد مثلا اگر موتوری زاویه حرکتش 7درجه باشد این موتور در هر بار ی که سیم پیچهایش حاوی ولتاژ می شوند 7 درجه در سمت حرکت عقربه های ساعت یا خلاف جهت آن بسته به اینکه سیم پیچها با چه ترتیبی ولتاژ دار می شوند خو اهد چرخید این 7 درجه چرخش برای این موتور پله ای نمونه یک پله یا یک step محسوب می شود با این تعریف متوجه شدید که یک موتور پله ای در یک دور کامل ممکن است.،100تا 200 پله کمتر یا بیشتر بسته به نوع موتور خواهد داشت.شما حتی می توانید یک موتور پله ای را به صورت نیم پله یعنی با نصف زاویه حرکت راه اندازی کنید این موتورها به صورت میکرو پله نیز حرکت می کنند در واقع منظور حرکت خیلی ریز ودقیق است. وقتیکه شما یک موتور پله ای را از نزدیک می بینید متوجه تعدادی سیم رنگی می شوید که از موتور پله ای بیرون آمده در واقع این سیم ها هر کدام به سر یک سیم پیج متصل هستند و یک سیم بین تمام سیم ها مشترک است

نحوه کنترل

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

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

نحوه کنترل 1 بیتی

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

نحوه کنترل 2 بیتی

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

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 می افتد که موتور پله ای حرکت می کند.
کلید فهمیدن اینکه موتورهای الکتریکی چگونه کار می کنند فهمیدن نحوه عملکرد آهن ربای الکتریکی است آهن ربای الکتریکی مبنای کار موتورهای الکتریکی است.
اگر سیمی حدود 10 سانتی متر بردارید و به دور میخی بپیچید و دو سر آنرا به دو سر یک باطری وصل کنید زمانیکه جریان از سیم عبور می کند یک میدان مغناطیسی در اطراف سیم ایجاد می شود و آن میخ تبدیل به آهنربا می شود این میدان تا زمانییکه جریان از سیم عبور میکند وجود دارد یعنی تا زمانییکه دو سر سیم به باطری متصل باشد و زمانییکه این اتصال قطع شود این میدان نیز از بین می رود آن سر میخ که به قطب مثبت باطری وصل شده S وسر دیگر را که به قطب منفی باطری وصل شده N می نامییم حال اگر یک آهن ربای نعلی شکل بردارید و این میخ را به صورت معلق در وسط این آهن ربا قرار دهید به طورییکه میخ کاملا افقی قرار گیرد در صورتیکه قطب N میخ در مقابل قطب N آهن ربا ی نعلی شکل قرار بگیرد
وقطب دیگر میخ نیز به همین صورت در این وضعییت میخ 180 درجه خواهد چرخد تا قطب N میخ در مقابل قطب S آهنربا و قطب S میخ در مقابل قطب N آهن ربا قراربگیرد همانطور که میدانید دو قطب متضاد همدیگر را جذب ودو قطب همسان همدیگر را دفع می کنند که حرکت میخ نیز در آهن ربای نعلی شکل به همین صورت است
حرکت موتورهای الکتریکی نیز در واقع از همین قانون پیروی می کند ما هر بار که در یک موتور پله ای یک سیم پیچ را تحریک می کنیم در واقع قطبهای N , S را در داخل موتور ایجاد میکنیم و روتور نیز مثل آن میخ و با استفاده از قانون جذب ودفع قطبها به حرکت در مآید واین حرکت همان چیزی است که ما به صورت فیزیکی از موتور مشاهده می کنیم

جریانهای نامی . جریان کار نامی ولتاژ کار نامی و انرژی مصرفی کنتاکتورها

یک موتور الکتریکی ، الکتریسیته را به حرکت مکانیکی تبدیل می‌کند. عمل عکس آن که تبدیل حرکت مکانیکی به الکتریسیته است، توسط ژنراتور انجام می‌شود. این دو وسیله بجز در عملکرد ، مشابه یکدیگر هستند. اکثر موتورهای الکتریکی توسط الکترومغناطیس کار می‌کنند، اما موتورهایی که بر اساس پدیده‌های دیگری نظیر نیروی الکتروستاتیک و اثر پیزوالکتریک کار می‌کنند، هم وجود دارند.

ایده کلی این است که وقتی که یک ماده حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، نیرویی بر روی آن ماده از سوی میدان اعمال می‌شود. در یک موتور استوانه‌ای ، روتور به علت گشتاوری که ناشی از نیرویی است که به فاصله‌ای معین از محور روتور به روتور اعمال می‌شود، می‌گردد.

اغلب موتورهای الکتریکی دوارند، اما موتور خطی هم وجود دارند. در یک موتور دوار بخش متحرک (که معمولاً درون موتور است) روتور و بخش ثابت استاتور خوانده می‌شود. موتور شامل آهنرباهای الکتریکی است که روی یک قاب سیم پیچی شده است. گر چه این قاب اغلب آرمیچر خوانده می‌شود، اما این واژه عموماً به غلط بکار برده می‌شود. در واقع آرمیچر آن بخش از موتور است که به آن ولتاژ ورودی اعمال می‌شود یا آن بخش از ژنراتور است که در آن ولتاژ خروجی ایجاد می‌شود. با توجه به طراحی ماشین ، هر کدام از بخشهای روتور یا استاتور می‌توانند به عنوان آرمیچر باشند. برای ساختن موتورهایی بسیار ساده کیتهایی را در مدارس استفاده می‌کنند.

انواع موتورهای الکتریکی

موتورهای DC

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

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 تپها (نوعی کلید تغییر دهنده وضعیت سیم پیچ) در سیم پیچی موتور یا با داشتن یک منبع ولتاژ متغیر ، کنترل می‌شود. بدلیل اینکه این نوع از موتور می‌تواند در سرعتهای پایین گشتاوری زیاد ایجاد کند، معمولاً از آن در کاربردهای ترکشن (کششی) نظیر لکوموتیوها استفاده می‌کنند.
اما به هرحال در طراحی کلاسیک محدودیتهای متعددی وجود دارد که بسیاری از این محدودیتها ناشی 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 می‌بایست محکمتر فشار داده شوند تا اتصال خوبی را برقرار کنند. نه تنها این اصطکاک منجر به سر و صدای موتور می‌شود بلکه این امر یک محدودیت بالاتری را روی سرعت ایجاد می‌کند و 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 با جابجا کردن درون موتور با بیرون آن از بین می‌روند، با قرار دادن آهنرباهای دائم در داخل 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 پیچی روی آهنربای الکتریکی) می‌توانیم 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. می‌توانیم 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 ایده‌آل است و کاربرد این تکنیک می‌تواند 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 می‌توان هم با جریان DC و هم AC بکار برد، اگر چه که اغلب عملاً این موتورها با تغذیه AC کار می‌کنند. اصول کار این موتورها بر این اساس است که وقتی یک موتور DC میدان سیم پیچی شده به جریان متناوب وصل می‌شود، جریان هم در سیم پیچی میدان و هم در سیم پیچی آرمیچر (و در میدانهای مغناطیسی منتجه) همزمان تغییر می‌کند 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/راکتانس 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 AC را روی موتورهایی که دارای مشخصه‌های 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 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 گاهاً استفاده می‌شوند، هستند.

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.

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

نگاه اجمالی

ترموکوپل یا کوپل ترموالکتریک ، نوعی مولد الکتریسته که با استفاده از ترموالکتریکی جریان الکتریکی ضعیفی ایجاد می‌کند. ترموکوپل از دو میله فلزی غیر هم جنس رسانا یا نیم رسانا ساخته شده است که از یک سر به هم جوش داده شده‌اند و دو سر دیگر آنها بوسیله حساس مانند گالوانومتر متصل است. با گرم شدن محل اتصال ، جریان ضعیفی از مدار عبور می‌کند.

بیان فیزیکی ترموکوپل

ترموکوپل ، دماسنج افتراقی (یا دیفرانسیلی) است که خروجی آن به صورت ولتاژ است. به بیان فیزیکی‌تر ، ترموکوپل حس کننده‌ای است که در آن از دو ماده با اثرهای زبک مختلف برای تبدیل اختلاف دما به اختلاف ولتاژ استفاده می‌شود. ولتاژ باز V₁₂ چنین است:



که در آن (S_m(T اثر زبک یا توان گرمایی ماده m در دمای T و _iT دمای ناحیه همدما است. برای مواد همگن و نواحی کاملا همه ما V₁₂ به چگونگی تغییر دما بین T₁ و T₂ بستگی ندارد و فقط اختلاف دماست که اهمیت دارد. مثلا اگر از دو ترموکوپل یکسان استفاده کنیم که برای یکی از آنها وسط ماده B در دمای کوره‌ای داغ و برای دیگری وسط ماده B در دمای مایعی بسیار سرد قرار داشته باشد، ولتاژ حاصل در دو ترموکوپل یکسان خواهد بود.

آرایش کاربردی ترموکوپل

• با رعایت تعدادی نکات احتیاطی همان نتایج آرایشی آرمانی را بدست خواهد داد. اول اینکه هیچگونه گرادیان دمای نباید در پیوند گاه A-B که در دمای T₂ قرار دارد، موجود باشد. اگر مواد را به شکل سیم در آوریم و اتصال گرمایی خوبی در پیوندگاه و قسمتی از هر دو سیم با نمونه اندازه گیری شونده برقرار کنیم، این شرط برآورده می‌شود.

• دوم از آنجا که سیم های مختلفی در T₁ که ولتاژ آن اندازه گیری می‌شود قرار می‌گیرند. لازم است که T₁ ناحیه دما با دمای مشخص باشد. پیشتر این شرط را با متصل کردن ترموکوپل ولت سنج به مخزنهای گرمایی مربع ، مانند مخلوط هم زده‌ای از یخ و آب یا مایع زمزاییک در حال جوش برآورده می‌کردند. ابزارهای جدید این اتصالها را در نواحی که دمای آنها به صورت الکتریکی کنترل می‌شود برقرار می‌کنند.
  
  
• سوم اینکه لازم است توان گرمایی موادی که ترموکوپلی می‌دهند، بر اثر تغییر دما در گستره‌ای از دما که مورد اندازه گیری است یا بر اثر ناخالصیهایی که ممکن است در محیط اندازه گیری شونده موجود باشد، تغییر نکند. یکی از راههای ممکن برای نقص این شرط اکسید شدن مواد یا هر دو ماده است.

کاربرد آلیاژهای ترموکوپل

بکار بردن آلیاژهای فلزات واسطه به عنوان مواد تشکیل دهنده ترموکوپل همه شرایط را به خوبی برآورده می‌کند. ترموکوپلی که از دو آلپاژ یکی با توان گرمایی مثبت و دیگری با توان گرمایی منفی ساخته شده است. به ازای اختلاف دمای مشخص ولتاژ خروجی یا حساسیت بیشتری خواهد داشت.

ترموکوپل مرکب

ترموکوپل مرکب یا ترموکوبیل ، مجموعه‌ای از چند ترموکوپل است که از نظر گرمایی به صورت موازی و از نظر الکتریکی به صورت متوالی با یکدیگر متصلند، از ترموکوپلهای مرکب در مواردی استفاده می‌شود که به ولتاژهای بیشتری نیاز باشد. آشکارسازی اختلاف دمای ناشی از توان اپتیکی و طراحی چشمه‌های ولتاژ دو نمونه از این موارد است.

سیستم عایق‌بندی الکتریکی دستگاههای فشار قوی در تداوم عمر آنها نقش حیاتی دارد. بگونه‌ای که وجود نوع عیب یا نقصی در آن، انهدام دستگاه مربوطه را به همراه خواهد داشت . طراحی و ساخت یک سیستم عایق‌بندی بی‌عیب و نقص تنها پس از کسب اطلاع دقیق از نحوه توزیع کمیتهای میدان الکتریکی میسر می‌شود. هدف از این تحقیق و سریع جهت محاسبه کمیتهای مذکور در فضای داخلی ترانسفورماتورهای فشار قوی بوده است . ترانسفورماتورها از جمله پیچیده‌ترین دستگاههای فشار قوی از نظر توزیع میدان الکتریکی هستند و محاسبه کمیتهای میدان الکتریکی آنها با روشهای تحلیلی امکان‌پذیر نیست . لذا طی بحث کوتاهی در فصل اول روش عددی اجزاء مرزی برای این منظور انتخاب می‌شود. بطور خلاصه علت این انتخاب لزوم انجام محاسبات در سه بعد و وجود لایه‌های باریک از جنس هادی و عایق در فضای مورد محاسبه است . در ادامه فصل اول اجزاء خاصی انتخاب شده‌اند که مدلسازی سطوح مرزی متنوع موجود در داخل مخزن ترانسفورماترها بوسیله آنها براحتی میسر می‌شود. چون لازمه کاربرد روش اجزاء مرزی داشتن معادلات کمیتهای میدان الکتریکی ناشی از اجزاء بکار رفته می‌باشد، در فصل دوم چنین معادلاتی برای تعدادی از اجزاء انتخاب شده اقتباس می‌شوند. با طرح یک روش جدید در فصل سوم، سرعت محاسبه معادلات بدست آمده در فصل دوم به میزان چشم‌گیری افزایش می‌یابد و دقت بالای این روش با حل یک مسئله نمونه در انتهای فصل مزبور به نمایش گذاشته می‌شود. در فصل چهارم برای جزء مرزی باقیمانده معادلات بصورت تحلیلی اقتباس می‌شوند و درستی آنها با تحلیل یک مسئله نمونه ودیگر نشان داده می‌شوند. تحلیلی بودن معادلات اخیر در افزایش سرعت و دقت محاسبات نقش بسزائی داشته و همراه با روش طرح شده در فصل سوم، برنامه کامپیوتری تدوین شده را از هر گونه تمهیدات اضافی برای تحلیل لایه‌های باریک بی‌نیاز می‌سازند. این قابلیت برنامه مزبور در فصل پنجم با تحلیل یک مسئله نمونه به نمایش گذاشته شده است . بالاخره پس از کسب اطمینان کامل از درستی معادلات و برنامه کامپیوتری تدوین شده، در انتهای فصل پنجم مدلی از ترانسفورماتورهای قدرت مورد تحلیل قرار گرفته، کمیتهای میدان الکتریکی آن محاسبه می‌شوند.

امروزه سنسورهای نوری در تمام زمینه‌های صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد و به همین دلیل به صورت یک شاخه تخصصی از الکترونیک مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته است . به طور کلی سنسورهای نوری از یک اتصال p-n تشکیل شده‌اند که به طور معکوس بایاس می‌شوند و نحوه کار آن بدین ترتیب است که هنگام تابش نور بر سطح شفاف یک دیود سنسور نوری که به طور معکوس بایاس شده است ، علاوه بر جریان اشباع معکوس ، بر اثر تابش نور، جفت الکترون و حفره تولید شده، تحت میدان الکتریکی اعمالی به کنتاکتها رانده شده، خود منشا جریان خواهد شد. از عوامل افزایش حساسیت و راندمان سنسور نوری می‌توان الف - افزایش سطح دیود و ب - افزایش ناحیه تهی را نام برد. همچنین به منظور افزایش راندمان، استفاده از وضعیت pin دیودها مرسوم است . pin دیودها از یک لایه نیمه هادی ذاتی با ضخامت زیاد بین ناحیه n و p استفاده می‌شود که تحت بایاس معکوس ، ناحیه نیمه هادی ذاتی، خالی از بار می‌شود و در نتیجه راندمان سنسور افزایش می‌یابد. در همین راستا و به منظور افزایش حساسیت و راندمان سنسور نوری وضعیت خاصی از یک سنسور نوری که در سنسور سرعت‌سنج کاربرد دارد در این پایان‌نامه مورد بررسی قرار گرفته است . سنسور از یک دیود LED با نور قرمز و یک دیود مرجع و یک دیود سنسور نوری که در داخل ماسک قرار گرفته‌اند تشکیل شده‌اند که در شکل (1-1) نشان داده شده است . دیود مرجع یک دیود ساده با سطح 1mm x 1.2mm و سطحی شفاف با یک کنتاکت کوچک می‌باشد که در یک ماسک کدر به دور از تابش نور LED قرار دارد و دیود سنسور نوری با همان سطح دیود مرجع می‌باشد با این اختلاف که بر سطح سنسور نوارهای باریک آلومینیمی به واسطه دی‌اکسید با ضخامت 0/3um و با ولتاژ -3v منظور شده است و یک ماسک پنجره‌ای بر روی دیود سنسور نوری قرار دارد که در حالت بدون شتاب مانع از رسیدن نور LED بر سطح آن می‌شود. در حالت بدون شتاب جریان دیود مرجع و دیود سنسور یکسان است و حساسیت سنسور نیز به یکسان بودن جریان بدون نور دیود مرجع و دیود سنسور بستگی دارد. در وضعیت شتابدار، ماسک دیود سنسور نوری به تناسب شتاب می‌لغزد و مقداری نور بر سطح دیود سنسور نوری می‌رسد و تولید جفت الکترون و حفره شده و منشا جریانی می‌شود که اختلاف دیود مرجع و دیود سنسور نوری همین جریان خواهد بود. این جریان پس از تقویت و انتگرالگیری، شتاب سیستم را آشکار می‌کند. عامل افزایش راندمان سنسور نوری، نوارهای آلومینیمی است که به واسطه دی‌اکسید بر سطح دیود سنسور نوری قرار دارند. نوارهای آلومینیمی می‌توانند هم بر روی ناحیه تهی تاثیر داشته باشند (که باعث افزایش راندمان می‌شود) و هم می‌توانند بر روی جریان اشباع معکوس بدون نور تاثیر داشته باشند (که باعث کاهش حساسیت سنسور نوری می‌شود). هدف این پایان‌نامه بررسی تاثیر نوارهای آلومینیمی بر روی پایداری جریان اشباع معکوس در حالت بدون نور و افزایش ناحیه تهی می‌باشد. بررسی‌ها توسط شبیه‌سازی انجام شده است . شبیه‌سازی توسط حل معادلات اساسی حاکم بر نیمه‌هادیها که غیرخطی هستند انجام می‌شود و به دو مرحله تقسیم می‌شود: الف - مرحله گسسته‌سازی معادلات اساسی ب - مرحله حل عددی معادلات گسسته شده. به منظور گسسته‌سازی معادلات اساسی از روش تفاضلات محدود و در مرحله حل عددی معادلات گسسته شده از روش تکرارهای گامل با معرفی یک روش جدید در بهبود این یروش استفاده شده است . ترتیب ارائه مطالب در پایان‌نامه به این صورت است که در فصل اول، مقدمه‌ای در مورد سنسور نوری ارائه شده است ، در فصل دوم معادلات اساسی نیمه‌هادیها معرفی شده‌اند، در فصل سوم روش گسسته‌سازی معادلات اساسی نیمه‌هادیها آمده است ، در فصل چهارم روش کامپیوتری و در فصل پنجم نتیجه‌گیری و پیشنهادات ارائه شده است

هدف ازاهداف پروژه حاضر بررسی رفتار ژنراتور آسنکرون (القایی) سه فاز بود. در سالهای اخیر کاربرد ژنراتور القایی در تولید برق میکروهیدرو و بادی مورد توجه زیادی قرار گرفته است . چرا که سادگی نگهداری و کاهش منابع انرژی سنتی و توانایی ژنراتورهای القایی برای تبدیل توان مکانیکی در فاصله وسیعی از سرعت روتور موجب شده تا به فکر جایگزینی انرژی باد بجای سوختهای فسیلی بیافتند. انبوه پژوهشها و مقالات منتشره پیرامون این نوع ژنراتور نشانگر توانایی آن در رفع مشکلات حاضر می‌باشد. پس از بررسی سوابق تاریخی و مباحث مربوطه از ژنراتور القایی، ابزار لازم یعنی مدل ریاضی ماشین برای بررسی رفتار گذرا و ماندگار بدست آمده است . سپس با طرح مسئله مهم راه‌اندازی که شامل پدیده تحریک خودی است با سه تعبیر مختلف این پدیده مورد بررسی قرار گرفته و نکات عملی لازم برای شروع ولتاژسازی و ایجاد تحریک خودی توضیح داده شده است . با معلوم شدن خطوط اساسی بررسی و اصلاح مدل ریاضی قبلی با دخالت دادن اشباع مغناطیسی، رفتار گذرای ولتاژسازی با دو روش جریان و شار به کمک کامپیوتر شبیه‌سازی گردید و نتایج این دو روش با نتایج عملی یک ژنراتور القایی کوچک 1/5 کیلووات مقایسه شد. مقدار خطا در محدوده قابل قبولی قرار داشته و نتایج تقریبا بر هم منطبق بودند. از آنجاییکه سرعت ، بار، توان خروجی و فرکانس ژنراتور القایی به شدت به یکدیگر وابسته هستند، این امر تجزیه و تحلیل ماندگار را مشکل می‌سازد. بنابراین در بررسی ماندگار، با ارائه متدی جدید برای محاسبه فرکانس تولیدی و راکتانس مغناطیس‌کننده نشان داده شد که روشهای پیشنهادی سریعتر و راحت‌تر می‌باشند. با کمک روش پیشنهادی، عملکرد ژنراتور و محدودیتهای کاری آن مورد بررسی قرار گرفت و نتایج جالب و منسجمی برای کارکرد ژنراتور القایی سه فاز بدست آمد. در آخر رفتارگذاری ژنراتور القایی ایزوله به هنگام وقوع اتصال کوتاه در ترمینالهای آن و همچنین اثر مهم شتاب روتور بر روی پسماند مغناطیسی و تحریک خودی که غالبا با آزمایشات عملی بررسی می‌شود، به کمک کامپیوتر شبیه‌سازی و بررسی شد. در پایان پیشنهاداتی برای انجام پژوهش به منظور بهبود دقت محاسبات ، تعیین محدودیت‌های کاری در شبکه بعمل آمده است .