تطورت العلوم في مجال الكهرباء بسرعة في القرنين التاسع عشر والعشرين ، مما أدى إلى إنشاء محركات الحث الكهربائي. بمساعدة هذه الأجهزة ، تقدم تطوير الصناعة الصناعية إلى الأمام بعيدًا ، وأصبح من المستحيل الآن تخيل مصانع ومصانع بدون آلات طاقة تستخدم محركات كهربائية غير متزامنة.
محتوى
تاريخ المظهر
يبدأ تاريخ إنشاء محرك كهربائي غير متزامن في عام 1888 ، عندما نيكولا تيسلا حصل على براءة اختراع دائرة محرك كهربائي ، في نفس العام عالم آخر في مجال الهندسة الكهربائية جاليليو فيراريس نشر مقالًا عن الجوانب النظرية لتشغيل آلة غير متزامنة.
في عام 1889 قام الفيزيائي الروسي ميخائيل أوسيبوفيتش دوليفو دوبروفولسكي حصل على براءة اختراع في ألمانيا لمحرك كهربائي غير متزامن ثلاثي الطور.
جعلت كل هذه الاختراعات من الممكن تحسين الآلات الكهربائية وأدت إلى الاستخدام المكثف للآلات الكهربائية في الصناعة ، مما أدى إلى تسريع جميع العمليات التكنولوجية في الإنتاج بشكل كبير ، وزيادة كفاءة العمل وتقليل كثافة اليد العاملة.
في الوقت الحالي ، يعد المحرك الكهربائي الأكثر شيوعًا في الصناعة هو النموذج الأولي لآلة كهربائية تم إنشاؤها بواسطة Dolivo-Dobrovolsky.
الجهاز ومبدأ تشغيل محرك غير متزامن
المكونات الرئيسية للمحرك التعريفي هي الجزء الثابت والدوار ، والتي يتم فصلها عن بعضها بواسطة فجوة هوائية. يتم تنفيذ العمل النشط في المحرك بواسطة اللفات وجوهر الدوار.
يُفهم عدم تزامن المحرك على أنه الفرق بين سرعة الدوار وتكرار دوران المجال الكهرومغناطيسي.
الجزء الثابت - هذا جزء ثابت من المحرك ، قلبه مصنوع من الفولاذ الكهربائي ومركب في الإطار. السرير مصنوع من مادة غير ممغنطة (الحديد الزهر والألمنيوم). اللفات الثابتة هي نظام ثلاثي الطور يتم فيه وضع الأسلاك في أخاديد بزاوية انحراف 120 درجة. يتم توصيل مراحل اللفات بشكل قياسي بالشبكة وفقًا لمخططات "النجم" أو "المثلث".
الدوار إنه الجزء المتحرك من المحرك. دوارات المحركات الكهربائية غير المتزامنة من نوعين: مع قفص السنجاب ودوارات الطور. تختلف هذه الأنواع عن بعضها البعض في تصميمات الملف الدوار.
محرك قفص السنجاب غير المتزامن
حصل هذا النوع من الآلات الكهربائية على براءة اختراع لأول مرة بواسطة M.O. Dolivo-Dobrovolsky ويسمى شعبيا "عجلة السنجاب" بسبب مظهر الهيكل. يتكون الملف الدوار قصير الدائرة من قضبان نحاسية ذات دائرة قصيرة بحلقات (الألومنيوم والنحاس) وإدخالها في أخاديد لف قلب الدوار. لا يحتوي هذا النوع من الدوارات على اتصالات متحركة ، لذا فإن هذه المحركات موثوقة للغاية ومتينة في التشغيل.
المحرك التعريفي مع دوار الطور
يتيح لك هذا الجهاز ضبط سرعة العمل في نطاق واسع. دوار الطور عبارة عن لف من ثلاث مراحل ، وهو متصل وفقًا لمخططات "النجم" أو المثلث. في مثل هذه المحركات الكهربائية ، توجد فرش خاصة في التصميم ، والتي يمكنك من خلالها ضبط سرعة الدوار. إذا تمت إضافة مقاومة متغيرة خاصة إلى آلية مثل هذا المحرك ، فعند بدء تشغيل المحرك ، ستنخفض المقاومة النشطة وبالتالي ستنخفض تيارات البدء ، مما يؤثر سلبًا على الشبكة الكهربائية والجهاز نفسه.
مبدأ التشغيل
عندما يتم تطبيق تيار كهربائي على لفات الجزء الثابت ، يحدث تدفق مغناطيسي. نظرًا لأن المراحل يتم إزاحتها بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 120 درجة ، ولهذا السبب ، فإن التدفق في اللفات يدور. إذا كان الدوار قصير الدائرة ، فعند هذا الدوران ، يظهر تيار في الدوار ، مما يخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا. بالتفاعل مع بعضها البعض ، تتسبب المجالات المغناطيسية للعضو الدوار والجزء الثابت في دوران الجزء المتحرك للمحرك الكهربائي. إذا كان الجزء المتحرك طورًا ، فسيتم تطبيق الجهد على الجزء الثابت والدوار في وقت واحد ، ويظهر مجال مغناطيسي في كل آلية ، ويتفاعلان مع بعضهما البعض ويدوران الجزء المتحرك.
مزايا المحركات غير المتزامنة
| مع دوار قفص السنجاب | مع الدوار المرحلة |
|---|---|
| 1. جهاز بسيط ودائرة إطلاق | 1. تيار بدء صغير |
| 2. تكلفة تصنيع منخفضة | 2. القدرة على ضبط سرعة الدوران |
| 3. مع زيادة الحمل ، لا تتغير سرعة العمود | 3. العمل مع الأحمال الزائدة الصغيرة دون تغيير السرعة |
| 4. قادرة على تحمل الأحمال الزائدة على المدى القصير | 4. يمكن تطبيق البدء التلقائي |
| 5. موثوقة ودائمة في العملية | 5. لديه عزم دوران كبير |
| 6. مناسبة لجميع ظروف العمل | |
| 7. لديه كفاءة عالية |
عيوب المحركات غير المتزامنة
| مع دوار قفص السنجاب | مع الدوار المرحلة |
|---|---|
| 1. سرعة الدوار غير قابلة للتعديل | 1. أبعاد كبيرة |
| 2. عزم دوران صغير يبدأ | 2. الكفاءة أقل |
| 3. ارتفاع تيار البدء | 3. الصيانة المتكررة بسبب تآكل الفرشاة |
| 4. بعض التعقيد في التصميم ووجود اتصالات متحركة |
المحركات غير المتزامنة هي أجهزة فعالة للغاية ذات خصائص ميكانيكية ممتازة ، مما يجعلها رائدة في تكرار الاستخدام.
أوضاع التشغيل
يعد المحرك الكهربائي غير المتزامن آلية عالمية وله عدة أوضاع طوال مدة التشغيل:
- مستمر؛
- المدى القصير؛
- دورية
- متكرر على المدى القصير ؛
- خاص.
الوضع المستمر - الوضع الرئيسي لتشغيل الأجهزة غير المتزامنة ، والتي تتميز بالتشغيل المستمر للمحرك الكهربائي دون انقطاع مع الحمل المستمر. طريقة التشغيل هذه هي الأكثر شيوعًا ، وتستخدم في المؤسسات الصناعية في كل مكان.
الوضع المؤقت - يعمل حتى يتم الوصول إلى حمل ثابت لفترة معينة (من 10 إلى 90 دقيقة) ، عدم وجود وقت للإحماء قدر الإمكان. بعد ذلك ينطفئ. يستخدم هذا الوضع عند توريد مواد العمل (الماء والنفط والغاز) وحالات أخرى.
الوضع الدوري - مدة العمل لها قيمة معينة ويتم إيقافها في نهاية دورة العمل. بدء وضع التشغيل-العمل-توقف. في الوقت نفسه ، يمكن إيقاف تشغيله لفترة لا يتوفر فيها الوقت للتهدئة مع درجات الحرارة الخارجية وتشغيلها مرة أخرى.
الوضع المتقطع - لا يسخن المحرك إلى الحد الأقصى ، ولكن ليس لديه الوقت أيضًا للتبريد لدرجة الحرارة الخارجية. يتم استخدامه في المصاعد والسلالم المتحركة والأجهزة الأخرى.
نظام خاص - مدة وفترة الإدراج تعسفية.
في الهندسة الكهربائية ، هناك مبدأ انعكاس للآلات الكهربائية - وهذا يعني أن الجهاز يمكنه تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية وتنفيذ الإجراءات المعاكسة.
تتوافق المحركات الكهربائية غير المتزامنة أيضًا مع هذا المبدأ ولها وضع تشغيل للمحرك والمولد.
وضع المحرك - الوضع الرئيسي لتشغيل محرك كهربائي غير متزامن. عندما يتم تطبيق الجهد على اللفات ، ينشأ عزم كهرومغناطيسي ، يسحب الدوار مع العمود ، وبالتالي يبدأ العمود في الدوران ، ويصل المحرك إلى سرعة ثابتة ، ويقوم بعمل مفيد.
وضع المولد - على أساس مبدأ إثارة التيار الكهربائي في لفات المحرك أثناء دوران الدوار. إذا تم تدوير الجزء المتحرك ميكانيكيًا ، يتم تشكيل قوة دافعة كهربائية على لفات الجزء الثابت ، في وجود مكثف في اللفات ، يحدث تيار سعوي.إذا كانت سعة المكثف قيمة معينة ، اعتمادًا على خصائص المحرك ، فسيتم إثارة المولد ذاتيًا وسيظهر نظام جهد ثلاثي الطور. وبالتالي ، سيعمل محرك قفص السنجاب كمولد.
التحكم في سرعة المحركات غير المتزامنة
لتنظيم سرعة دوران المحركات الكهربائية غير المتزامنة والتحكم في أوضاع تشغيلها ، توجد الطرق التالية:
- التردد - عندما يتغير تردد التيار في الشبكة الكهربائية ، يتغير تردد دوران المحرك الكهربائي. لهذه الطريقة ، يتم استخدام جهاز يسمى محول التردد ؛
- مقاومة متغيرة - عندما تتغير مقاومة المتغير في الدوار ، تتغير سرعة الدوران. تزيد هذه الطريقة من عزم بدء التشغيل والانزلاق الحرج ؛
- النبض - طريقة تحكم يتم فيها تطبيق نوع خاص من الجهد على المحرك.
- تحويل اللفات أثناء تشغيل المحرك الكهربائي من الدائرة "النجمية" إلى الدائرة "المثلثية" ، مما يقلل من تيارات البدء ؛
- التحكم في تغيير زوج القطب لدوارات قفص السنجاب ؛
- اتصال المفاعلة الحثية للمحركات بدوار الجرح.
مع تطور الأنظمة الإلكترونية ، أصبح التحكم في المحركات الكهربائية من النوع غير المتزامن أكثر كفاءة ودقة. يتم استخدام هذه المحركات في كل مكان في العالم ، وتتزايد المهام التي تؤديها هذه الآليات كل يوم ، ولا تتناقص الحاجة إليها.
مقالات مماثلة:
