مولدهای هم‌زمان یا ژنراتورهای سنکرون (Synchronous Generator)، ماشین‌های هم‌زمانی هستند که برای تبدیل توان مکانیکی به جریان الکتریکی متناوب به کار می‌روند.

درمولد هم‌زمان، یک جریان مستقیم به سیم‌پیچی روتور اعمال می‌شود که میدان مغناطیسی روتور را تولید می‌کند. چرخانه مولد نیز توسط یک محرک اولیه به گردش درمی‌آید و به این ترتیب یک میدان مغناطیسی دوار درون ماشین ایجاد می‌شود.

ساختمان روتور

قطب‌های مغناطیسی روتور می‌توانند ساختمان برجسته یا صاف داشته باشند. قطب برجسته، نوعی قطب مغناطیسی‌است که نسبت به سطح روتور پیش‌آمدگی داشته باشد و قطب صاف قطب مغناطیسی‌ای‌است که با سطح روتور هم‌سطح باشد. روتورهای قطب صاف معمولاً برای ماشین‌های دو یا چهار قطبی و روتورهای قطب برجسته برای ماشین‌های چهارقطبی یا بیشتر به کار می‌روند.
چون روتور در معرض میدان‌های مغناطیسی متغیر قرار دارد، آن را از لایه‌های نازک می‌سازند تا تلفات جریان گردابی کاهش یابد.

موتور سنکرون (به انگلیسی: Synchronous motor) دسته‌ای از موتورهای الکتریکی برق متناوب(AC) هستند که روتور (قسمت دوار) در آن‌ها با سرعت ثابتی می‌چرخد. در واقع این سرعت ثابت همان سرعت میدان مغناطیسی دوار حاصل از نوسان برق متناوب در استاتور است.

موتور های سنکرون دارای آهنربا های الکتریکی (اغلب چند فازی) AC در استاتور(قسمت ثابت) خود هستند که به موجب آن یک میدان مغناطیسی در استاتور ایجاد میشود که تحت تاثیر نوسانات جریان متناوب در استاتور دوران میکند.

روتور به صورت یک آهنربای دائمی یا الکتریکی ، همراه با گردش میدان مغناطیسی استاتور و هم سرعت با آن و با سرعت ثابت به حرکت در میاید.

منظور از سرعت ثابت آن است که در صورت تغییر میزان بار مکانیکی روی شفت سرعت موتور تغییر نخواهد کرد و اگر بخواهیم سرعت موتور را تغییر دهیم می‌بایست فرکانس تغذیهٔ آن را تغییر دهیم. روش دیگر برای تعیین سرعت چرخش روتور، تغییر تعداد قطب هاست. البته تعداد قطب‌ها جزو ویژگی‌های ذاتی موتور بوده و در زمان ساخت با توجه به نوع سیم پیچی استاتور مشخص می‌شود.

نوع خاصی از موتورها به نام موتور دالاندر وجود دارند که تعداد قطب‌های آن در حین استفاده، بین ۲ یا ۴ (تعداد قطب‌ها باید مضرب زوج باشد) قطب قابل تغییر است. سرعت در موتور های دالاندر به نسبت ۱ به ۲ میباشد.

موتور سنکرون و موتور القایی از پراستفاده ترین موتور های AC هستند. تفاوت بین آن ها این است که موتور های سنکرون دقیقاً با سرعت سنکرون (که تحت تأثیر فرکانس منبع تغذیه و تعداد قطب های استاتور است) میچرخد و دیگر این که موتور های سنکرون برای ایجاد میدان مغناطیسی در روتور به جریان القایی تکیه ندارند . در مقابل موتور های القایی برای ایجاد میدان مغناطیسی در روتور از جریان القایی استفاده میکنند که به همین علت همواره روتور با سرعتی کمتر از سرعت سنکرون ( سرعت دوران میدان مغناطیسی استاتور) میچرخد که به این تفاوت سرعت اصطلاحاً لغزش(slip) میگویند.

موتور های سنکرون در سایز های کوچک و قدرت های کم اغلب در تجهیزاتی مورد استفاده قرار میگیرند که احتیاج به سرعتی ثابت ، دقیق و با نوسانات کم باشد. مثل ساعت ها و تایمر های آنالوگ و دیگر وسایلی که در ان ها زمانبندی اهمیت دارد.

در موتورهای سنکرون سرعت از این رابطه بدست می‌آید: Ns=۱۲۰*f/p که در این رابطه Ns سرعت سنکرون یا همان سرعت چرخش روتور بر حسب دور در دقیقه، f فرکانس تغذیه موتور بر حسب هرتز و p تعداد قطب‌های موتور است در موتورهای سنکرون سیم پیچی روتور با ولتاژ مستقیم تغذیه می‌شود.

 

فهرست مطالب:

فصل اول: اصول کار و ساختمان ژنراتورهای سنکرون

مقدمه

ساختمان و اساس کار ژنراتور سنكرون

سيستم هاي تحريك براي ماشين هاي سنكرون

سرعت چرخش يك ژنراتور سنكرون

ولتاژ توليد شده داخلي يك ژنراتور سنكرون

مدار معادل يك ژنراتور سنكرون

دياگرام فازوري يك ژنراتور سنكرون

توان نامي در ژنراتورهاي سنكرون

گشتاور نامي ژنراتورهاي سنكرون

پارامترهاي مدل ژنراتور سنكرون

نسبت اتصال کوتاه

پايداري ماشين سنكرون

كار موازي ژنراتورهاي

فصل دوم: اصول کار و ساختمان موتورهای سنکرون

مقدمه

ساختمان موتورهای سنکرون

تئوری عملکرد موتورهای سنکرون سه فاز

مدار معادل یک موتور سنکرون

روش های مختلف راه اندازی در موتورهای سنکرون سه فاز

توان

مزایای موتور سنکرون

معایب موتور سنکرون

فصل سوم: طراحی ماشین های سنکرون

مقدمه

موقعیت نسبی سیستم میدان و آرمیچر

ویژگی های ساختاری مولدهای قطب غیر برجسته

استاتور

روتور

ویژگی های ساختاری مولدهای قطب برجسته

استاتور

روتور

ابعاد نسبی توربوژنراتورها و ژنراتورهای برق آبی

ساختار نسبی روتور در توربوژنراتورها و ژنراتورهای برق آبی

سیم پیچی میرا کننده در ماشین های سنکرون

مقدمه ای بر طراحی

مشخصات ماشین سنکرون سه فاز

ابعاد اصلی قاب استاتور

معادله خروجی

انتخاب بارگذاری مغناطیسی ویژه

انتخاب بارگذاری الکتریکی ویژه

رابطه بین L و D

نسبت اتصال کوتاه

مزایای مقدار کم اتصال کوتاه

معایب مقدار کم نسبت اتصال کوتاه

طول فاصله هوایی

محاسبه طول فاصله هوایی

طول سیم پیچی استاتور

سیم پیچی دولایه

تعداد شیار ها

دور در هر فاز

سطح مقطع هادی

سیم پیچ های استاتور

سیم پیچی میله تک دور

سیم پیچ های چند دور

ایزولاسیون سیم پیچ و شیار

ابعاد شیار استاتور

میانگین طول دور

مقاومت سیم پیچی استاتور

تلفات جریان گردابی در هادی ها

محاسبه تلفات جریان گردابی

مقاومت موثر سیم پیچی استاتور

عمق هسته استاتور

راکتانس نشتی

مثال های طراحی استاتور

طراحی سیستم میدان برای مولد قطب برجسته

عمق هسته روتور

آمپردورهای میدان در حالت بی باری برای مولد قطب برجسته

آمپردورهای فاصله هوایی

آمپردورها برای دندانه استاتور

آمپردورها برای هسته استاتور

آمپردورها برای قطب

آمپردورهای هسته روتور

منحنی مغناطیس شوندگی واقعی برای مولد

آمپردورهای میدان در بار کامل

طراحی سیم پیچ میدان برای مولدهای قطب برجسته

مثال های سیستم میدان

طراحی توربوآلترناتور

مثال با جزئیات برای توربوآلترناتور

این پروژه می تواند به عنوان پروژه نهایی کارشناسی مهندسی برق مورد استفاده قرار گیرد و همچنین با وجود مثال های مختلف می تواند یک مرجع آموزشی مناسب نیز باشد.