درک رفتار میدان‌های مغناطیسی در موتورها و تحلیل ترانسفورماتورها برای بسیاری از دانشجویان مهندسی برق یکی از دشوارترین بخش‌های دوران تحصیل است. مهندسانی هم که در صنعت کار می‌کنند، برای انتخاب، راه‌اندازی یا شبیه‌سازی موتورهای صنعتی باید هم مفاهیم تئوری این حوزه را بدانند و هم با نرم‌افزارهایش کار کنند. دوره‌های این مجموعه، دروس دانشگاهی، آزمایشگاه مجازی و نرم‌افزارهای تحلیل الکترومغناطیسی را پوشش می‌دهند و می‌توانید بر اساس واحد درسی یا نیاز شغلی‌تان دوره‌ی مناسب را انتخاب کنید.
ماشین‌های الکتریکی چیست و چه جایگاهی در مهندسی برق دارد؟
ماشین‌های الکتریکی انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند (موتورها) یا برعکس، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی (ژنراتورها). ترانسفورماتور بخش متحرک ندارد، اما چون بر پایه‌ی القای الکترومغناطیسی کار می‌کند و سطح ولتاژ را تغییر می‌دهد، در همین خانواده بررسی می‌شود. اساس نظری همه‌ی این تجهیزات اصول تبدیل انرژی است و با گذراندن آموزش تبدیل انرژی، پایه‌ی تحلیلی لازم برای ورود به مباحث شبکه‌ی قدرت، درایو و کنترل موتورهای صنعتی را به دست می‌آورید.
دسته‌بندی مباحث در دوره‌های آموزش ماشین‌های الکتریکی
مباحث نرم‌افزاری و عملی این دوره‌ها دو حوزه‌ی اصلی را در بر می‌گیرد:
| سطح و حوزه‌ی آموزشی | مباحث و ماشین‌های تحت پوشش | کاربرد اصلی برای دانشجو و مهندس |
| شبیه‌سازی میدان‌های الکترومغناطیسی | تحلیل المان محدود میدان‌های مغناطیسی با نرم‌افزار ANSYS Maxwell | طراحی هندسی موتور و مشاهده توزیع شار مغناطیسی |
| آزمایشگاه مجازی | تست عملی مدارها در محیط نرم‌افزاری LVSIM-EMS | انجام آزمایش‌های استاندارد بدون نیاز به تجهیزات فیزیکی |
کاربردهای یادگیری تحلیل و طراحی ماشین‌های الکتریکی
تسلط بر روابط حاکم بر موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتورها در این زمینه‌ها کاربرد دارد:
- تحلیل ترانسفورماتورهای قدرت و توزیع و بررسی افت ولتاژ، راندمان و نحوه‌ی اتصال آن‌ها در شبکه‌های برق.
- در خطوط تولید صنعتی، انتخاب موتور مناسب بر اساس منحنی گشتاور-سرعت و تعیین روش راه‌اندازی و کنترل دور آن.
- شناخت عملگرها و موتورهای دقیقی که در سیستم‌های مکاترونیکی، خودروهای برقی و پروژه‌های آموزش مهندسی رباتیک به کار می‌روند.
- مدل‌سازی رفتار دینامیکی ژنراتورهای سنکرون و موتورهای القایی هنگام اتصال کوتاه یا تغییر ناگهانی بار در شبکه.
- پیش از ساخت نمونه‌ی اولیه، شبیه‌سازی میدان‌های الکترومغناطیسی موتور و تحلیل پارامترهایی مثل گشتاور و تلفات.
پیش‌نیازهای علمی و مهارت‌های مکمل برای ورود به بازار کار
بهتر است دانشجو پیش از شروع اولین درس ماشین‌های الکتریکی با مفاهیم پایه‌ی الکترومغناطیس آشنا باشد تا شکل‌گیری شار و گشتاور القایی را بفهمد. رفتار هر ترانسفورماتور و موتور در نهایت با یک مدار معادل الکتریکی مدل می‌شود؛ به همین دلیل آشنایی با تحلیل فازی، توان سه‌فاز و قوانین پایه در آموزش مدارهای الکتریکی یادگیری این دروس را بسیار آسان‌تر می‌کند.
برای اینکه این دانش تئوری در کارخانه‌ها و پروژه‌های اجرایی به مهارتی قابل استفاده تبدیل شود، یادگیری ابزارهای مکمل ضروری است. با آموزش برق صنعتی و برنامه‌نویسی PLC، اصول راه‌اندازی و حفاظت موتورهای القایی را به شکل عملی در تابلوهای فرمان و قدرت پیاده می‌کنید. در کار طراحی و پژوهش هم محیط سیمولینک در نرم‌افزار متلب یکی از ابزارهای رایج برای شبیه‌سازی مدل‌های دینامیکی ماشین‌هاست.
ویژگی‌های دوره ماشین‌های الکتریکی در مکتب‌خونه
دوره‌های این دسته مباحث را از سطح مقدماتی تا پیشرفته پوشش می‌دهند. دانشجو می‌تواند از درس پایه شروع کند و تا مباحث تحلیلی‌تر و نرم‌افزارهای طراحی پیش برود. ترکیب دروس تئوری دانشگاهی با آموزش‌های شبیه‌سازی و آزمایشگاهی، عملکرد واقعی تجهیزات را روشن‌تر نشان می‌دهد. در پایان هر دوره هم گواهی‌نامه صادر می‌شود.
راهنمای انتخاب دوره بر اساس سطح و نیاز آموزشی
اگر در ابتدای مسیر دروس تخصصی برق هستید و می‌خواهید مدارهای مغناطیسی، ترانسفورماتورها و ساختار موتورهای جریان مستقیم را یاد بگیرید، از درس ماشین ۱ شروع کنید. گذراندن بخش آزمایشگاه مجازی در کنار درس تئوری انتخاب مناسبی است، چون سیم‌بندی، راه‌اندازی و برداشتن منحنی‌های مشخصه را به‌صورت عملی نشان می‌دهد.
دانشجویانی که مباحث پایه را گذرانده‌اند و می‌خواهند کارکرد موتورهای القایی سه‌فاز، موتورهای تک‌فاز و ژنراتورهای سنکرون را یاد بگیرند، باید سراغ ماشین ۲ بروند. بخش اصلی دانشی که برای فهم موتورهای رایج در صنایع و لوازم خانگی لازم است، در این مرحله شکل می‌گیرد.
مسیر دانشجویان گرایش قدرت، داوطلبان کنکور ارشد و مهندسان طراح به دو شاخه‌ی تئوری پیشرفته و نرم‌افزاری تقسیم می‌شود. ماشین ۳ به تحلیل حالت گذرا و مدل‌سازی ریاضی می‌پردازد و برای فهم معادلات آن، تسلط بر آموزش معادلات دیفرانسیل ضروری است. مباحث ماشین‌های خاص در دوره‌ی ماشین‌های الکتریکی مخصوص آمده است. برای طراحی و تحلیل میدان‌های مغناطیسی به روش المان محدود هم می‌توانید سراغ دوره‌ی شبیه‌سازی نرم‌افزاری این حوزه بروید.
جمع‌بندی و شروع یادگیری
برای انتخاب دوره‌ی مناسب، سرفصل‌های هر دوره را با نیاز درسی یا شغلی خود مقایسه کنید.
سؤالات متداول درباره‌ی آموزش‌های ماشین‌های الکتریکی
ماشین‌های الکتریکی چیست؟
ماشین‌های الکتریکی به گروهی از تجهیزات الکترومغناطیسی، یعنی موتورها، ژنراتورها و ترانسفورماتورها، گفته می‌شود. این تجهیزات انرژی را بین شکل الکتریکی و مکانیکی تبدیل می‌کنند یا سطح ولتاژ متناوب را تغییر می‌دهند و از لوازم خانگی کوچک تا نیروگاه‌های برق به کار می‌روند.
رشته ماشین‌های الکتریکی چیست؟
در ساختار دانشگاهی ایران، رشته‌ای مستقل با این نام در مقطع کارشناسی وجود ندارد و این عبارت نام مجموعه‌ای از دروس محوری مهندسی برق است که ماشین ۱، ۲، ۳ و آزمایشگاه‌ها را شامل می‌شود. در هنرستان‌های فنی و حرفه‌ای یا برخی دوره‌های کاردانی، گرایش‌هایی با عنوان الکتروتکنیک و ماشین‌های الکتریکی وجود دارد. در سطح مهندسی، مباحث تخصصی این حوزه زیرمجموعه‌ی دوره‌های مهندسی برق قدرت قرار می‌گیرند.