سيارات التيار المتناوبمقسمة إلى متزامن وغير متزامن. يتم تمثيل مجموعة الآلات غير المتزامنة في الممارسة بشكل أساسي بواسطة محركات غير متزامنة ثلاثية الطور ، وهي الأكثر شيوعًا بين جميع أنواع المحركات. نظرًا لقابلية الانعكاس ، يمكن أيضًا تشغيل آلة غير متزامنة ثلاثية الطور في وضع المولد ، والذي يحدث في أوضاع الكبح. ومع ذلك ، لا يتم استخدام استخدام الآلات غير المتزامنة كمولدات ، بسبب المضاعفات التي تنشأ عندما تعمل في هذا الوضع والمزايا التي لا شك فيها للمولدات المتزامنة. أصبحت المحركات غير المتزامنة أحادية الطور منتشرة فقط في شكل محركات منخفضة الطاقة. يتم استخدام الآلات المتزامنة للتيار المتردد على نطاق واسع على أنها مولدات ثلاثية الطور، في الأساس هذه كلها مولدات في محطات الطاقة الحديثة. تُستخدم المحركات المتزامنة ثلاثية الطور بشكل أساسي كمحرك للآلات الصناعية القوية.

آلة غير متزامنة- آلة يتم فيها تحويل الطاقة عن طريق الدوران حقل مغناطيسي، متحمس بتردد التيار المتردد القادم من الشبكة. المبدأ الأساسي للعملية هو أن الدوار يدور بسرعة ن 2 تختلف عن سرعة دوران المجال المغناطيسي ن 1 تسمى السرعة المتزامنة للمحرك. في معظم أ محركات متزامنةيتم إنشاء المجال المغناطيسي بواسطة نظام من ثلاثة المرحلة الحالية. عند العمل كمحرك ، يدور الدوار ببطء أكثر من المجال المغناطيسي. إذا كان الدوار بمساعدة المحرك الرئيسي يدور بشكل أسرع من المجال المغناطيسي ، فإن الآلة تكون مولدًا. في كل من وضع المحرك ووضع المولد ، تعتمد سرعة دوران الدوار لآلة الحث على الحمل.

يتكون الجزء الثابت من الماكينة - الجزء الثابت ، من قلب فولاذي وثلاث لفات موجودة عليه ، يتم إزاحة محاورها بزاوية 120 0 بالنسبة لبعضها البعض ، متصلة بمصدر تيار ثلاثي الطور. يتكون قلب الجزء الثابت على شكل أسطوانة مجوفة ، على طول تكوينات السطح الداخلي الذي تصنع منه الأخاديد. يتم وضع جوانب ثلاث ملفات متعرجة في أخاديد متقابلة تمامًا للجزء الثابت. يوجد في تجويف الجزء الثابت دوار ، وهو قلب أسطواني ، في أخاديد متقابلة تمامًا توضع منها المنعطفات ذات الدائرة القصيرة. إذا كانت ملفات الجزء الثابت متصلة ببعضها البعض في نجمة أو دلتا ، فإن دائرة طاقة ثلاثية الطور متناظرة تخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا في النظام المغناطيسي للجهاز.

عندما يدور المجال المغناطيسي للتيارات الثابتة بسرعة ن 1 ، يتم إحداث EMF في موصلات الدوار. تحت تأثير المجال الكهرومغناطيسي ، ستظهر التيارات في المنعطفات ذات الدائرة القصيرة للدوار ، وتتفاعل مع المجال المغناطيسي الدوار. سيظهر هذا التفاعل في ظهور القوى الكهرومغناطيسية التي تعمل على الدوار. إذا تجاوزت القوى الكهرومغناطيسية المؤثرة على الجزء المتحرك الثابت قوى الكبح على عمود الدوران ، فسوف يتلقى حركة متسارعة في اتجاه دوران المجال المغناطيسي. مع زيادة سرعة الدوار ، تقل السرعة النسبية لموصلاته في مجال دوران منتظم ، مما يؤدي إلى انخفاض التيار فيها أيضًا. ستتوقف عملية تغيير التيار وسرعة دوران الدوار بمجرد وجود توازن مستقر بين لحظة القوى الكهرومغناطيسية التي تسبب دوران الدوار وعزم الكبح الناتج عن الجهاز الذي يحركه الجهاز الكهربائي . في ظل هذه الظروف ، سوف يدور دوار الآلة سرعة ثابتةوسيتم إنشاء التيارات في دوائرها ذات الدائرة القصيرة ، مما يضمن إنشاء عزم دوران مساوٍ لعزم الكبح. وبالتالي ، فإن مبدأ تشغيل المحركات غير المتزامنة يعتمد على تفاعل مجال مغناطيسي دوار مع التيارات التي يسببها هذا المجال في موصلات الدوار.

من أهم الكميات التي تميز العمل المحرك التعريفي، هو انزلاق الجزء المتحرك ، ويُفهم على أنه النسبة:

أين سرعة الدوار؟

تردد دوران المجال المغناطيسي ؛

عدد أزواج عمود المحرك.

بالنسبة لمعظم الأنواع الحديثةالمحركات غير المتزامنة ، يكون انزلاق الدوار عند الحمل المقنن في حدود 2-6٪.

في حالة عدم وجود حمل ، عندما يكون المحرك في وضع الخمول ، وقوى الاحتكاك الضئيلة فقط هي التي تمنع دوران الدوار ، يكون الانزلاق صغيرًا جدًا ولا يتجاوز أعشار بالمائة. مع زيادة الحمل ، تنخفض سرعة الدوار ، والانزلاق و عزم الدورانزيادة تبعا لذلك. ومع ذلك ، فإن التيار في الدوار يزيد والخسائر طاقة كهربائية.

العمليات الكهرومغناطيسيةفي محرك غير متزامن تشبه العمليات التي تحدث في المحولات. يمكن اعتبار لف الجزء الثابت للمحرك الملف الأساسي للمحول ولف الدوار كملف ثانوي. ميزة المحرك بالمقارنة مع المحول هي أن المجالات الكهرومغناطيسية والتيارات ذات الترددات المختلفة تعمل في اللفات الثابتة والدوارة.

يتم تحديد قيم emfs بواسطة الصيغ:

أين EMF لفات الجزء الثابت,

EMF لملف الدوار الثابت ،

و - على التوالي ، معاملات لف لفات الجزء الثابت والدوار ،

و - عدد لفات الجزء الثابت والدوار ،

التدفق المغناطيسي الرئيسي ،

تكرار تيار الدائرة,

تردد EMF الدوار. من هذه العلاقة ، يترتب على ذلك أن تردد المجال الكهرومغناطيسي للعضو الدوار يتناسب مع الانزلاق.

عندما يكون الجزء المتحرك ثابتًا ، أي أن تردد التيار والمجال الكهرومغناطيسي الخاص بالدوار يكون مساويًا لتردد المجال الكهرومغناطيسي وتيار الجزء الثابت ويساوي تردد جهد الإمداد. مخطط المتجه في هذا الوضع ، المسمى الخمول ، مشابه للمخطط المقابل مخطط متجهمحول.

EMF في دوار دوار.

المفاعلة الاستقرائية لدوار دوار:

لا تعتمد المقاومة النشطة للدوار على التردد.

وفقًا لقانون أوم ، فإن التيار في الدوار هو:

.

الطاقة الكهربائية، متصل بالمحرك من الشبكة ، يتم تحويلها إلى ميكانيكي. تحويل الطاقة مصحوب بخسائر. يتم إنفاق جزء من طاقة الإدخال على الخسائر في فولاذ الآلة - وعلى الخسائر في نحاس الجزء الثابت ، أي لتسخين لف الجزء الثابت. يتم نقل باقي الطاقة كهرومغناطيسيًا إلى الدوار وتسمى الطاقة الكهرومغناطيسية. جزء من القوة. يتم نقله إلى الدوار ، ويتم إنفاقه على تسخين اللفات النحاسية للدوار ويعتمد على الانزلاق . تسمى بقية القوة القوة الميكانيكية الإجمالية. إذا تم طرح الخسائر الميكانيكية والخسائر الإضافية من إجمالي الطاقة الميكانيكية ، فسيتم الحصول على الطاقة المفيدة على عمود المحرك.

كفاءة المحرك غير المتزامن:

، أين .

تتراوح قيمة كفاءة المحركات غير المتزامنة من 0.7 إلى 0.9 وما فوق.

القوة الميكانيكية الدوار:

,

أين عزم دوران المحرك.

القوة الكهرومغناطيسية للمجال المغناطيسي الدوار:

.

الأوضاع الرئيسية لتشغيل محرك غير متزامن هي

1) بدء تشغيل المحرك ،

2) تسكعمحرك،

3) وضع التشغيل للمحرك ، ولا سيما الوضع عند الحمولة الكاملة المقدرة.

يتميز وضع تشغيل المحرك عند الحمل المقنن بمعلمات اسمية تختلف لكل محرك غير متزامن. المعلمة الاسمية الرئيسية للمحرك غير المتزامن هي قوتها المقدرة. يتم التعبير عن هذه القوة بالكيلوواط وتتوافق مع أعلى قوة ميكانيكية على عمود المحرك ، والتي يمكن أن تُعطى بشكل مفيد للآلية التي يقودها المحرك إلى الدوران. يعتبر تشغيل المحرك بحمل يتجاوز قوته المقدرة بمثابة حمل زائد وبالتالي لا يُسمح به لفترة طويلة.

المعلمة الثانية للمحرك هي سرعته المقدرة.

مهم المعلمة الكهربائيةهو الجهد الذي تم تصميم المحرك من أجله. التصنيف الحالييتم تثبيت المحرك على أساس القوة المصنفةالمحرك و الفولطية. تشمل المعلمات المقدرة أيضًا عامل القدرة المقدّر للمحرك. و

عند بدء تشغيل المحرك بـ دوار قفص السنجابسرعة دوران الدوار في اللحظة الأولى ، والتي تتوافق مع الحد الأقصى للانزلاق ، يكون المحرك في وضع دائرة كهربائية قصيرة. التيار في الدوار له أعلى قيمةوأكبر تحول طوري فيما يتعلق بالمجالات الكهرومغناطيسية. في هذه الحالة ، يكون تيار البدء للجزء الثابت أعلى بمقدار 4-10 مرات من التيار الاسمي. يبدأ عزم الدوران من 0.9 - 1.8 من تصنيف عزم الدوران. كلما تسارع المحرك ، زادت القيمة بدءا الحاليينخفض ​​بسرعة. تؤدي كمية كبيرة من تيار البدء إلى تقلبات حادة في الجهد في الشبكة ، مما يؤثر بشكل سيء على عمل المستهلكين الآخرين. عندما يتم تشغيل المحركات في أنظمة طاقة قوية ، يتم تسوية هذه التقلبات ، وبالتالي ، يتم استخدام البداية المباشرة - عن طريق تشغيل لف الجزء الثابت إلى الجهد الكامل للدائرة. لتقليل تيار البدء للمحركات غير المتزامنة بدوار قفص السنجاب ، تُستخدم طرق لتقليل الجهد المقدم للجزء الثابت لوقت البدء: تحويل لف الجزء الثابت من النجم إلى دلتا ، بدء تشغيل المحرك من خلال محول ذاتي ، بما في ذلك المقاومة الإضافية في لف الجزء الثابت. عند بدء تشغيل المحرك من خلال محول ذاتي ، فإن تيار البدء في الدائرة سينخفض ​​بعامل ، حيث تكون نسبة التحويل للمحول الذاتي. ومع ذلك ، فإن عيب هذه الأساليب هو الحد ابتداء من عزم الدوران، تتناسب قيمته مع مربع جهد التيار الكهربائي:.

محرك غير متزامن مع الدوار المرحلةبدأ باستخدام ريوستات بدء متصل على التوالي مع ملف الدوار.

تتميز صفات بدء تشغيل المحركات بعوامل التعددية لتيار البداية وعزم الدوران المبدئي.

لسرعة المحرك ، استخدم:

1) التغيير في وتيرة دوران المجال المغناطيسي (تردد التيار الكهربائي) ،

2) تبديل أزواج الأعمدة ،

3) التغيير في المقاومة النشطة لدوار الطور بمساعدة ريوستات ثلاثي الطور ، والذي يتم تشغيله بنفس طريقة تشغيله.

في محرك متزامن سرعة المحرك تساوي سرعة المجال المغناطيسي: .

الخصائص الرئيسية للمحرك المتزامن هي الزاوية والميكانيكية والضبط. تحدد الخاصية الزاوية اعتماد عزم الدوران على الزاوية بين EMF والجهد:

أين هي الزاوية بين المجالات الكهرومغناطيسية وناقلات الجهد ، أي و

التفاعل الحثي الكلي للمحرك.

في محطات الطاقة الخاصة التي تغطي أحمال الذروة في أنظمة الطاقة ، تعمل الآلة المتزامنة كمولد خلال ساعات الذروة وكمحرك خلال بقية الوقت ، حيث تضخ المياه في الخزان بمساعدة التوربينات الهيدروليكية ، والتي أصبحت الآن مضخة ، وخلق الاحتياطي اللازم للعمل اللاحق. تسمى هذه المجاميع قابلة للانعكاس.

من حيث المبدأ ، فإن تصميم الآلة المتزامنة هو نفس تصميم آلات التيار المتردد. تتكون الآلة المتزامنة أيضًا من جزأين: جزء ثابت - الجزء الثابت والجزء الدوار - الدوار وله ملفان. يتم توصيل ملف واحد بمصدر تيار مستمر ويخلق المجال المغناطيسي الرئيسي للآلة. هذا هو لف الإثارة. اللف الآخر هو ملف المحرك ويتكون من مرحلة أو مرحلتين أو ثلاث مراحل. يتم إحداث EMF الرئيسي للآلة في لف المحرك. في الآلات المتزامنة ، يكون التصميم الأكثر انتشارًا عندما يكون ملف المحرك موجودًا على الجزء الثابت ، ويكون لف الإثارة على الدوار.

ميزة الآلات المتزامنة هي أن الدوار يجب أن يدور في الوقت الذي يتم فيه توصيل التيار المتردد ، ويجب استيفاء الشروط التالية: يجب أن يكون التيار المتناوب المتدفق عبر لف الجزء الثابت بحيث يكون تفاعله مع المجال المغناطيسي للتيار المستمر يخلق قوة الاتجاه المطلوب ، وإلا ، فبدلاً من دعم الدوران ، سيمنعه التفاعل الكهرومغناطيسي.

لذلك ، لتوصيل آلة متزامنة بالشبكة ، من الضروري ليس فقط إعطاء دوران الدوار السرعة المطلوبة ، ولكن أيضًا للتأكد من أن مسار تغيرات الجهد على الجهاز وفي الشبكة هو نفسه.

يجب أن تدور الآلات المتزامنة بسرعة محددة بدقة. يؤدي تقليل السرعة بنسبة لا تقل عن 1٪ إلى حقيقة أن التغييرات في التيار في ملف التيار المتردد لم تعد تتوافق مع التغييرات في موضع لف التيار المستمر ، ويبدو أنها تنفد من الوقت ، وتخرج الآلة من التزامن: يتعرض لف DC للجهود الموجهة إلى أحدهما ، ثم الاتجاه الآخر ، وتتوقف السيارة.

المحركات المتزامنة والمولدات المتزامنة هي نفسها تمامًا. في أي محرك متزامن يتم ضبطه على الدوران ، يبدأ EMF في التحريض ، إذا كان التيار يتدفق فقط في ملفه المثير.

من أجل زيادة أو تقليل جهد المولد المتزامن ، من الضروري تغيير حجم التيار المباشر ، بينما سيتغير حجم التدفق المغناطيسي ، وكلما زاد التدفق المغناطيسي المتغير ، زاد الجهد المستحث في الجهاز (بالطبع ، مع استمرار الظروف الأخرى).

يسمى التيار المباشر الذي يخلق مجالًا مغناطيسيًا في آلة متزامنة بتيار الإثارة. كلما زاد تيار الإثارة ، زاد الجهد المستحث في الجهاز.

تم تصميم آلات التيار المتردد لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية (مولدات) أو لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية (محركات).

وهي مقسمة إلى:

غير متزامن

متزامن

في الحالة الأولى ، يختلف تواتر دوران المجال المغناطيسي عن تواتر دوران الجزء المتحرك ، بينما لا يختلف في الحالة الثانية.

MPT غير المتزامن والمتزامن هي:

مع دوار قفص السنجاب

مع الدوار المرحلة

اعتمادًا على عدد المراحل ، يتم تقسيمها إلى مرحلة واحدة ، مرحلتين وثلاث مراحل.

78. الجهاز ومبدأ التشغيل وخصائص المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور.

الأجزاء الرئيسية من IM هي الجزء الثابت الثابت والدوار الدوار ، مفصولة بفجوة هوائية.

الجزء الثابتيتكون من غلاف من الألومنيوم أو الحديد الزهر ، يوجد بداخله قلب الجزء الثابت - أسطوانة مجوفة مصنوعة من صفائح فولاذية كهربائية معزولة عن بعضها البعض. يوجد على السطح الداخلي لهذه الأسطوانة في الأخاديد ملف ثلاثي الأطوار من ثلاثة أجزاء متطابقة ، تسمى الأطوار. ترتبط مراحل اللف بنجمة أو مثلث ومتصلة بشبكة ثلاثية الطور.

الدوارعبارة عن قلب أسطواني من صفائح فولاذية كهربائية معزولة عن بعضها البعض مع وجود أخاديد عليها السطح الخارجي، حيث يتم وضع موصلات لف الدوار. يتم لف الجزء المتحرك من قفص السنجاب على شكل عجلة سنجاب - وهي عبارة عن قفص أسطواني مصنوع من قضبان النحاس أو الألومنيوم ، والتي يتم وضعها بدون عزل في أخاديد الدوار. نهايات القضبان قصيرة الدائرة على جانبي الدوار بحلقات.

مبدأ عمل ضغط الدمعلى النحو التالي: عندما يتم تشغيل لف الجزء الثابت من التيار الكهربائي ، فإن تيار الجزء الثابت ثلاثي الأطوار يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا يخترق قلب الجزء الثابت والدوار وفجوة الهواء. يعبر المجال المغناطيسي الدوار الموصلات الدوارة ويحث على EMF فيها ، وتحت تأثير التيارات التي تنشأ في الموصلات الدوارة. يخلق تفاعل التيارات الدوارة مع مجال مغناطيسي دوار عزم الدوران M ، والذي يدور الدوار تحت تأثيره.

بالنسبة إلى AD ، يتم تمييز الأنواع التالية من الخصائص: الميكانيكية والعمل. الخصائص الميكانيكيةيسمى اعتماد سرعة الدوار على الحمل. خصائص الأداء هي تبعيات سرعة الدوران n ، وعزم الدوران على العمود M 2 ، والتيار الثابت I 1 ، والكفاءة ƞ وعامل القدرة cosφ على القدرة المفيدة P 2.

79. أنماط التشغيل ، الخصائص الميكانيكية وخصائص الأداء للمحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور.

أوضاع تشغيل المحرك: مستمر ، قصير المدى ، متقطع.

الخاصية الميكانيكية هي اعتماد سرعة الدوار ن على عزم الدوران على العمود. تعتمد ملاءمة IM لقيادة الآليات المختلفة على طبيعتها. خصائص الأداء هي تبعيات سرعة الدوران n ، وعزم الدوران على العمود M 2 ، والتيار الثابت I 1 ، والكفاءة ƞ وعامل القدرة cosφ على القدرة المفيدة P 2. تعمل هذه الخصائص على الكشف الكامل عن خصائص المحرك نفسه. تظهر خصائص الأداء في الشكل.

80. مخطط الطاقة وكفاءتها. ثلاث مراحل محركات غير متزامنة.

القيمة الأولية هي الطاقة P1 = U1I1cosφ1 التي يتم توفيرها للمحرك من شبكة تيار ثلاثية الطور. يستخدم جزء من هذه القوة ΔРpr1 لتسخين موصلات لف الجزء الثابت. يتم تحويل باقي القوة Рvrp = Р1 - ΔРpr1 إلى قوة المجال المغناطيسي الدوار. منه ، يتم إنفاق جزء من الطاقة ΔРm على الخسائر في الدائرة المغناطيسية. تتكون هذه الخسائر من خسائر التباطؤ وخسائر التيار الدوامة. خسارة جوهر الدوار دور عمليلا تلعب لأن إنها متناسبة مع f2 ، و f2 صغيرة جدًا. وبالتالي ، يتم نقل الطاقة الكهرومغناطيسية Rem = Рvrm - Рm إلى الدوار من خلال فجوة الهواء. القدرة الميكانيكية المنقولة إلى الدوار Rm = Rem - ΔRpr2 ، حيث ΔRpr2 هي قوة الخسائر في لف الدوار والقدرة المفيدة على عمود الدوار P2 = Pmech - ΔRmech - ΔRdob ، حيث ΔRmech - خسائر ميكانيكية ، ΔRdb - خسائر إضافية ناتجة عن نبض المجال المغناطيسي. كفاءة المحرك η = Р2 / Р1 = Р2 / (Р2 + ΔРс + ΔРе) ، حيث Рс هي خسائر ثابتة. ΔРс = ΔРm + ΔРmech. ΔRe - خسائر متغيرة. ΔRe = ΔРpr1 + ΔРpr2.

تختلف كفاءة المحرك باختلاف حمل المحرك. عامل الحمولة β = P2 / P2nom. مع الأخذ بعين الاعتبار عامل الحمولة η = βР2 / (βР2 + Рс + β 2 ΔРе).

رسم بياني للكفاءة مقابل β

عادة الكفاءة = 0.75 - 0.95.

مع زيادة الحمل ، يزداد cosφ = P1 / S1 = P1 / (P1 2 + Q1 2) 0.5 = 1 / (1 + (Q1 2 / P1 2)) لأن يزيد P1 ، ويظل Q1 ثابتًا. مع زيادة أخرى في β ، يزداد تدفق تسرب التدفق المغناطيسي ، لذلك يزداد Q1 ، وينخفض ​​cosφ. من المناسب استخدام IM عند أحمال قريبة من الأحمال الاسمية (β = 1).

حتى 81. طرق للتحكم في سرعة المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور.

لنكتب صيغة تحديد سرعة الدوران:

.

يمكن التحكم في سرعة المحرك غير المتزامن عن طريق تغيير الانزلاق وعدد أزواج القطب وتردد تيار التيار الكهربائي.

1. يمكن تحقيق تغيير الانزلاق بثلاث طرق:

1.1 عن طريق تغيير الجهد المتماثل U 1 المزود للجزء الثابت ؛

عندما لم يتغير. عزم الدوران على عمود المحرك ، تؤدي الزيادة في الجهد إلى زيادة سرعة المحرك ، لكن نطاق تغيير التردد صغير ، وهو ما يفسره منطقة ضيقة من التشغيل المستقر للمحرك. الى جانب ذلك ، فهذا يعني. تؤدي الزيادة في الجهد إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك ، ويؤدي انخفاض الجهد إلى تقليل سعة التحميل الزائد .

1.2 انتهاك تناظر هذا الجهد ؛

يتم تنفيذ انتهاك تناسق جهد الدخل باستخدام محول ذاتي مدرج في إحدى المراحل. عندما ينخفض ​​الجهد عند دخل المحول الذاتي ، يزداد الجهد عند خرج المحول الذاتي بشكل غير متماثل ، وتقل سرعة الدوران. تتمثل العيوب في انخفاض كفاءة المحرك ومنطقة التحكم الضيقة. يتم تطبيقه على BP ذات الطاقة الصغيرة.

1.3 التغيير في المقاومة النشطة لدائرة الدوار.

يتم تطبيقه على HELL بدوار طور.

2. التحكم في السرعة عن طريق تغيير تردد التيار الرئيسي (التحكم في التردد).

يتطلب ذلك مصادر طاقة ذات تردد تيار قابل للتعديل ، والتي تُستخدم كأشباه موصلات ومحولات تردد كهرومغناطيسي. ولكن مع التغيير في تردد التيار ، يتغير أيضًا عزم الدوران الكهرومغناطيسي للمحرك ، لذلك ، من أجل الحفاظ على عزم الدوران وعامل القدرة وكفاءة المحرك ، من الضروري تغيير جهد التيار الكهربائي في نفس الوقت. إذا تم تنفيذ التنظيم في ظل حالة حمل ثابت ، فيجب تغيير الجهد بما يتناسب مع التردد. يسمح لك التحكم في التردد بتغيير سرعة الدوران بسلاسة في نطاق واسع.

3. تغيير السرعة بتغيير عدد أزواج العمود.

تستخدم هذه الطريقة فقط مع IM مع دوار قفص السنجاب وتوفر تحكمًا متدرجًا في التردد فقط. يمكن تغيير عدد أزواج العمود بطريقتين:

1) اثنين من اللفات مع عدد مختلفأزواج من الأقطاب غير متصلة كهربائيًا ببعضها البعض. من خلال تضمين ملفات مختلفة في الشبكة ، يتم الحصول على سرعات مختلفة. مساوئ الطريقة هي: زيادة حجم ووزن الإعلان ؛

2) يتم وضع ملف واحد في فتحات الجزء الثابت ، حيث تسمح الدائرة ، عن طريق التبديل ، بتقليل عدد أزواج الأعمدة ، على سبيل المثال ، يتكون ملف الطور من ملفين ، مع اتصال تسلسلي= 2 وعلى التوازي = 1. يتم توجيه بدايات ونهايات اللفات إلى أطراف الدرع ، لذلك يمكن إجراء التبديل أثناء تشغيل المحرك.

82. مخططات التحكم للمحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور.

أبسط دائرةالتحكم في المحرك. في هذه الدائرة ، عند الضغط على زر SB1 ، يتم تطبيق الجهد على ملف الموصل KM1. يتم تشغيل المقاولين KM1 ويقوم بتوصيل الجزء الثابت للمحرك M بالتيار الكهربائي مع جهات الاتصال الرئيسية NO. يبدأ المحرك. عندما يتم تحرير زر SB1 ، يتم فتح دائرة ملف الملامس KM1 ، ويتم إيقاف تشغيل الموصل ويتم إيقاف تشغيل المحرك. يتم استخدام هذا المخطط أثناء بدء الضبط للمحرك الكهربائي ، عندما لا تكون هناك حاجة للتشغيل على المدى الطويل.

في هذه الدائرة ، يتم تشغيل المحرك بالضغط على الزر SB1 ويستمر في العمل بعد تحرير الزر ، وذلك بفضل جهة الاتصال المساعدة للإغلاق KM1 ، والتي تغلق عند تشغيل الموصل وتوفر للملف تيارًا بعد الزر. صدر ، أي كتل زر البدء SB1. لإيقاف المحرك ، يجب أن تضغط على زر SB2 ، الذي يفتح دائرة الطاقة لملف الموصل. يجد هذا المخطط أوسع تطبيق للتحكم في المحركات الكهربائية للآليات غير القابلة للعكس مثل المضخات والمراوح وما إلى ذلك.

يستخدم هذا المخطط للتحكم في المحركات التي يجب أن يكون لها اتجاه أمامي وعكسي لدوران الدوار. في هذه الدائرة ، يتم التغيير في اتجاه دوران المحرك عن طريق تبديل مرحلتين من الجزء الثابت عن طريق إيقاف تشغيل موصل KM1 وتشغيل موصل KM2. عند الضغط على زر SB1 ، يتم تشغيل موصل KM1 وسيدور المحرك في الاتجاه "الأمامي" (بشرط أن يكون موصل KM2 مغلقًا وأن يتم إغلاق جهة الاتصال الإضافية NC KM2 في دائرة إمداد الطاقة للموصل KM1 لفه). لتغيير اتجاه الدوران ، يجب أولاً إيقاف تشغيل المحرك بالضغط على زر SB2 ثم الضغط على زر SB3 فقط. يؤدي كسر التلامس الإضافي KM1 في دائرة ملف الموصل KM2 والاتصال الإضافي KM2 في دائرة ملف الموصل KM1 إلى إعاقة كهربائية للموصلات ، أي استبعاد إمكانية التشغيل المتزامن للموصلات KM1 و KM2. في حالة عدم وجود هذا الحظر ، يمكن تشغيل جهات الاتصال KM1 و KM2 بشكل مستقل عن بعضها البعض ، مما سيؤدي إلى دائرة مقصورةمرحلتين من الاتصالات الرئيسية.

يمكن أيضًا تصنيف الآلات الكهربائية ، مثل الأجهزة الأخرى. تصنف الآلات الكهربائية حسب الغرض منها ومبدأ التشغيل ونوع التيار والقوة وتكرار الدوران.

التصنيف حسب الغرض

تنقسم الآلات الكهربائية حسب الغرض منها إلى:

• مولدات كهربائية. يقومون بتحويل الطاقة الميكانيكية (الدوران) إلى طاقة كهربائية. يتم تثبيتها في محطات الطاقة والسيارات والطائرات وقاطرات الديزل ، محطات توليد الطاقة المتنقلةوالسفن والمنشآت الأخرى. يتم تشغيلها بواسطة توربينات بخارية قوية ، على السيارات وقاطرات الديزل وغيرها مركبات- التوربينات الغازية أو محركات الاحتراق الداخلي. غالبًا ما تستخدم المولدات كمصادر للطاقة في مختلف معدات الاتصالات والأتمتة والقياس والأنظمة الأخرى.

• المحركات الكهربائية - تؤدي الوظائف العكسية للمولد ، أي تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. يتم استخدامها لقيادة مجموعة متنوعة من التركيبات في الصناعة ، زراعةالنقل في المنزل في أنظمة الاتصالات. يتم استخدامها بنشاط كهيئات تنظيمية وبرمجة وتنفيذية.
• محولات الآلات الكهربائية - تقوم بتحويل الكميات الكهربائية. على سبيل المثال ، يمكنهم تحويل التيار المباشر إلى تيار متردد والعكس صحيح ، وتغيير التردد وعدد المراحل والوظائف الأخرى. فيما يتعلق بالتقديم النشط لمحولات أشباه الموصلات ، نادرًا ما يتم استخدام محولات الآلات الكهربائية في المشاريع الجديدة (تقريبًا أبدًا) ، ويتم تحديث محولات الآلات الكهربائية المثبتة بالفعل بأشباه الموصلات (الثايرستور والترانزستور).
• - تنظيم عامل القدرة cos φ ، أي توازن القدرة التفاعلية في الشبكة.
• مكبرات صوت الآلات الكهربائية - تستخدم للأشياء ذات الطاقة العالية. هذه نوع من مكبرات الصوت ، فهي تضخم إشارات الطاقة العالية ، بينما يتم التحكم بواسطة إشارات منخفضة الطاقة. دور هذه المكبرات ، وكذلك المعوضات الكهربائية ، في العالم الحديثأبطل عمليا بسبب استخدام مكبرات الصوت أشباه الموصلات (الترانزستور والثايرستور).
• محولات الإشارات الكهروميكانيكية هي ، كقاعدة عامة ، آلات كهربائية دقيقة (على سبيل المثال ، selsyns) ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الأنظمة تحكم تلقائى.

التصنيف حسب نوع التيار ومبدأ التشغيل

كما تعلم ، هناك نوعان من التيار الكهربائي - التيار المتردد والمباشر. بناءً على ذلك ، يتم تقسيم الآلات الكهربائية أيضًا إلى نوعين وفقًا لنوع التيار - آلات التيار الكهربائي المتردد وآلات التيار الكهربائي المباشر.

أجهزة تكييف كهربائية

بدورها ، تنقسم آلات التيار المتردد الكهربائية إلى:

• المحولات هي الأكثر استخدامًا في شبكات الإمداد بالطاقة لتحويل الجهد (لأعلى ولأسفل). كما أنها تستخدم على نطاق واسع في تركيبات المعدل لمطابقة الجهد ، في أجهزة الاتصالات وتكنولوجيا الكمبيوتر والأتمتة. غالبًا ما تستخدم لقياس الكهرباء ( محولات الصك) ، وكذلك للتحولات الوظيفية المختلفة (المحولات الدوارة).

• تعد المحركات الكهربائية غير المتزامنة هي الأكثر شيوعًا في العالم نظرًا لبساطتها النسبية وتكلفتها المنخفضة. تجعل بساطة التصميم والموثوقية العالية من الممكن استخدامها ليس فقط في التركيبات الكهربائية الصناعية (الآلات والرافعات وآلات الرفع) ، ولكن أيضًا في التركيبات المنزلية (ضواغط الثلاجة والمراوح والمكانس الكهربائية). تستخدم على نطاق واسع محركات كهربائية أحادية الطور وثنائية الطور غير متزامنة ، بالإضافة إلى selsyns ومولدات التاكوجين غير المتزامنة.

• المحركات المتزامنة هي الأكثر استخدامًا كمولدات للتيار الكهربائي في محطات توليد الطاقة. كما أنها قابلة للتطبيق كمولدات عالية التردد في مصادر طاقة مختلفة (على سبيل المثال ، على السفن وقاطرات الديزل والطائرات). أيضًا ، في المحركات الكهربائية عالية الطاقة ، يتم استخدام محركات كهربائية متزامنة ، بالإضافة إلى الأداء عمل مفيدوتؤثر أيضًا على عامل طاقة الشبكة cos φ. فيما يتعلق بالمحركات الكهربائية منخفضة الطاقة ، فإن المحركات الكهربائية المتزامنة التفاعلية ، والخطوة ، والمحث ، مع المغناطيس الدائم وغيرها منتشرة على نطاق واسع هناك.
• - يتم استخدامها بشكل نادر نسبيًا وغالبًا فقط كمحركات كهربائية. هذا بسبب تعقيد تصميمها ، فضلاً عن الحاجة إلى رعاية شاملة إلى حد ما لهم. في الأجهزة الكهربائية المنزليةوأجهزة الأتمتة ، تُستخدم المحركات الكهربائية الشاملة التي يمكن أن تعمل على نوعين من التيار - المباشر والمتناوب.

آلات كهربائية DC

في الماضي القريب ، كانت الأكثر شهرة في محركات السرعة المتغيرة نظرًا لسهولة التحكم فيها. إنهم يعملون في جميع مجالات الصناعة والنقل تقريبًا. نظرًا للتكلفة المتزايدة وتطلب الصيانة ، يتم استبدالها بنشاط بمحركات التيار المتردد متغيرة التردد.

فيما يتعلق بالانتشار الكبير لأجهزة التيار المستمر ، كانت مولدات التيار المستمر شائعة أيضًا. تم استخدامها كمصادر الجهد المستمرلشحن البطاريات في النقل (قاطرات الديزل والسفن ذات المحركات وغيرها) وكذلك في الصناعة (). نظرًا لتطور تقنية أشباه الموصلات ، يتم إجبار مولدات التيار المستمر على إيقاف التشغيل بشكل تدريجي ويتم استبدالها بنشاط بمولدات التيار المتردد التي تعمل جنبًا إلى جنب مع محول أشباه الموصلات.

تُستخدم محركات التيار المستمر الكهربائية أيضًا في أنظمة التحكم الأوتوماتيكية لأنظمة التحكم الآلي كمضخمات للآلة الكهربائية ومولدات التاكوجين والمحركات الكهربائية التنفيذية.

الآلات الدقيقة الكهربائية

تستخدم الآلات الدقيقة بنشاط في الأجهزة الآلية. وفقًا لذلك ، يتم تقسيمهم إلى مجموعات:

• محركات دقيقة للطاقة - تقود آليات مختلف الأجهزة الأوتوماتيكية. على سبيل المثال ، مسجلات وغيرها.

• الآلات الدقيقة التنفيذية (الخاضعة للرقابة) - تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية ، أي أنها تعالج أوامر معينة من الخارج.
• المولدات الكهربائية - تحويل الطاقة الميكانيكية لدوران العمود إلى إشارة جهد كهربائي تتناسب مع سرعة دوران العمود.
• المحولات الدوارة - يتم ضبط خرج هذه المحولات على جهد يتناسب مع وظيفة زاوية دوران الدوار ، على سبيل المثال ، الجيب أو جيب التمام لزاوية معينة ، أو الزاوية نفسها.
• تقوم آلات الاتصال المتزامن - (المغنيسين أو selsyns) بالتناوب أو الدوران في الطور والمتزامن للعديد من المحاور التي لا تحتوي على اتصال ميكانيكي بينها.
• الآلات الدقيقة للأدوات الجيروسكوبية - قم بتدوير دوارات الجيروسكوبات بتردد عالٍ إلى حد ما ، وكذلك تصحيح موضعها.
• مكبرات الصوت والمحولات الكهربائية.

غالبًا ما تسمى آلات المجموعتين الأوليين بالطاقة ، والمحركات الكهربائية للمجموعتين الثالثة والخامسة معلوماتية.

تصنيف القوة

أيضًا ، يتم تصنيف الآلات الكهربائية أيضًا حسب الطاقة. وبحسب قوتهم ينقسمون إلى:

• الآلات الدقيقة - يمكن أن تختلف قوتها من بضعة أجزاء من واط إلى 500 واط. يمكن إنتاجها لنوعين من التيار - المباشر والمتناوب. يمكن تصميمها للعمل بتردد عادي (صناعي) يبلغ 50 هرتز ، وبتردد متزايد (من 400 إلى 2000 هرتز).
• محركات كهربائية منخفضة الطاقة - من 0.5 إلى 10 كيلو واط. يمكن أيضًا تصنيعها لنوعين من التيار - التردد العادي والمتزايد المباشر والمتناوب.
• محركات متوسطة القدرة - من 10 كيلو واط إلى عدة مئات من واط.
• محركات كهربائية عالية الطاقة - قوة هذه الآلات تزيد عن عدة مئات من الكيلوات. تم تصميم هذه المحركات للاستمرار و AC الجهدالتردد العادي. قد يكون الاستثناء هو المحركات الكهربائية لأغراض خاصة (الطيران ، الأسطول) وغيرها.

تصنيف السرعة

يتم تقسيمها بشكل مشروط إلى:

• ما يصل إلى 300 دورة في الدقيقة - سرعة منخفضة.
• من 300 إلى 1500 دورة في الدقيقة - السرعة المتوسطة.
• من 1500 إلى 6000 دورة في الدقيقة - سريع.
• أكثر من 6000 دورة في الدقيقة - بسرعة فائقة.

من ناحية أخرى ، يمكن تصنيع الآلات الدقيقة بسرعات عمود الدوران من بضع دورات في الدقيقة إلى 60.000 دورة في الدقيقة. سرعة دوران الآلات ذات القدرة المتوسطة والعالية ، كقاعدة عامة ، لا تتجاوز 3000 دورة في الدقيقة.

آلات التكييف من نوعين. هذه آلات متزامنة وغير متزامنة. في الآلات المتزامنة ، تعتمد سرعة دوران الدوار بشكل صارم على تردد التيار المتردد. يمكنك القول أن سرعة الدوران "متزامنة" مع تردد التيار. ليس من الصعب تخمين أن سرعة دوران الآلات غير المتزامنة تبلغ الحالة العامةيعتمد على الحمل على العمود ، وليس على تردد تيار الإمداد.

بالإضافة إلى التقسيم إلى آلات كهربائية متزامنة وغير متزامنة ، يتم تقسيمها أيضًا وفقًا للغرض منها. يمكن أن تكون مولدات. أي آلة تحول الطاقة الميكانيكية للدوران إلى تيار كهربائي متناوب. الآلة التي تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية تسمى المحرك. هناك أيضا فئة أخرى آلات كهربائية. يقومون بتحويل الطاقة الكهربائية ، أيضًا إلى طاقة كهربائية ، ولكن بتردد أو جهد مختلف.

آلة التيار المتناوب المتزامنة هي آلة يتم فيها إنشاء المجال المغناطيسي الرئيسي ، أي الحقل الثابت التيار المباشر. في حالة معينة ، يمكن أن يكون مغناطيسًا دائمًا. ويحدث دوران الجزء المتحرك مع تردد التغير الحالي.

الصيغة 1 - اعتماد سرعة الدوار لآلة متزامنة على تردد التيار المتردد.

حيث n هو التردد الذي يدور عنده الجزء المتحرك ، ويقاس بعدد الدورات في الدقيقة. أي كم عدد الدورات الكاملة التي سيحدثها الدوار في دقيقة واحدة.
و تردد امدادات التيار المتردد
عدد أزواج الأقطاب في النظام المغناطيسي للآلة

الشكل 1 - آلة متزامنة في القسم

تستخدم الآلات المتزامنة في الغالب كمحركات كهربائية ومولدات. محولات التردد ، كقاعدة عامة ، لا تجعلها. الميزة الرئيسية للآلة الكهربائية المتزامنة هي أنه من السهل ضبط سرعة دوران العمود. لذلك ، غالبًا ما يتم استخدامها في أنظمة التشغيل الآلي.

الآلة غير المتزامنة هي آلة يتم فيها إنشاء المجال المغناطيسي الرئيسي للجزء الثابت بالتناوب صدمة كهربائية. وسرعة دوران العمود لا تعتمد بشكل صارم على تردد تيار العرض. الآلات غير المتزامنةمقسمة إلى جامع وغير جامع. نادرًا ما يتم استخدام آلات التجميع ، حيث أن تصنيعها أغلى ، وموثوقيتها أقل. غالبًا ما تستخدم الآلات الكهربائية غير المتزامنة كمحركات كهربائية.

الشكل 2 - مثال على آلة كهربائية غير متزامنة

أي آلة ، سواء كانت متزامنة أو غير متزامنة ، قادرة على العمل في كلا الوضعين. وهذا هو ، كل من المحرك الكهربائي والمولد.

تختلف آلات التيار المتردد قليلاً في التصميم عن آلات التيار المستمر. كل آلة تتكون منجزءان رئيسيان: الجزء الثابت ، يسمى الجزء الثابت ، والجزء الدوار يسمى الدوار. على عكس آلات التيار المستمر ، تحتوي آلات التيار المتردد على ملف المحرك على الجزء الثابت ، ولف الإثارة على الدوار. بدلاً من المجمع ، يحتوي الدوار على حلقات معزولة يتم من خلالها توصيل التيار إلى ملف الإثارة. آلات التيار المتردد متزامنة وغير متزامنة.

يُطلق على الآلات المتزامنة ومثل هذه الآلات التيار المتردد ، ويتم تحديد سرعة دورانها بواسطة تردد التيار. مع تغيير تردد التيار ، تقوم هذه الآلات في وقت واحد (بشكل متزامن) بتغيير السرعة. كقاعدة عامة ، في الآلات المتزامنة ، يمر تيار مباشر من مصدر خارجي عبر ملف الإثارة. الآلات المتزامنة قابلة للعكس ، أي يمكنها العمل كمولدات ومحركات كهربائية. يشبه تصميم المحرك المتزامن تقريبًا تصميم المولد المتزامن.

نظرًا لأن دارات التيار المتردد في سفن البحرية يتم تشغيلها بواسطة مولدات متزامنة ثلاثية الطور ، فسنركز على أجهزتها ومبدأ التشغيل.

يقع ملف المحرك للمولد المتزامن ثلاثي الأطوار في الجزء الثابت ويتكون من ثلاث لفات طور منفصلة تم إزاحتها بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 120 درجة مئوية (1/3 من الفترة) بحيث يكون المستحث هـ. د. في كل مرحلة وصلت إلى الحد الأقصى 1/3 من الفترة بعد الحد الأقصى e. د. المرحلة المجاورة. يتم وضع ملف الإثارة على الدوار ، ويمكن أن يكون مصدر الطاقة الخاص به عبارة عن مولد تيار مستمر صغير (مثير) مركب على نفس العمود مع مولد متزامن ، أو حتى بطارية.

ترتبط لفات الجزء الثابت ببعضها البعض بواسطة نجمة أو مثلث ، بينما تنتقل ثلاثة أسلاك (ثلاثة جهات اتصال) إلى الدائرة الخارجية من لف الجزء الثابت. على التين. يُظهر 167 مخططًا وقسمًا طوليًا لمولد متزامن ثلاثي الطور مع محرض.

ترتبط لفات الجزء الثابت ببعضها البعض بواسطة نجمة أو مثلث ، بينما تنتقل ثلاثة أسلاك (ثلاثة جهات اتصال) إلى الدائرة الخارجية من لف الجزء الثابت. على التين. يُظهر 167 رسمًا تخطيطيًا وقسمًا طوليًا لمولد التيار المتناوب ثلاثي الأطوار المتزامن مع المثير.

يتكون الدوار من نوى قطب 1, ملفات الإثارة 2, مدعوم بتيار مباشر من خلال حلقات الانزلاق 5. يتكون الجزء الثابت من فولاذ المحرك النشط 3, بمثابة موصل مغناطيسي ، والسرير 6, تستخدم لتثبيت المراسي الفولاذية وتركيب الماكينة على الأساس. يتم تصنيع الفولاذ النشط للمرساة من صفائح فولاذية خاصة بسماكة 0.5 أو 0.35 مم. الأوراق معزولة على كلا الجانبين بورنيش خاص. لف 4 يناسب الأخاديد المختومة في صلب الجزء الثابت.

على التين. 168 ، أالموضع هو مبين ثلاث مراحل لفالجزء الثابت (في ربع جزءه) ، وفي المخططات ب و الخامس- توصيل الجزء الثابت المتعرج في دلتا ونجم.

عند الاتصال بمثلث ، فإن بداية المرحلة الأولى الأولى متصلة بنهاية II ، وبداية II - بنهاية III ، وأخيرًا بداية المرحلة الثالثة - بنهاية I. عند توصيل لفات الجزء الثابت بنجمة ، وترتبط نهايات جميع الأطوار بنقطة واحدة تسمى الصفر ، وتبقى بدايات جميع المراحل حرة و ليتم توصيل دائرة خارجية بها ، يتم فيها توفير الطاقة الكهربائية المولدة بواسطة المولد.

تعد المولدات المتزامنة ثلاثية الطور حاليًا المصادر الرئيسية للطاقة الكهربائية في كل من محطات الطاقة الساحلية والسفن بأي سعة.

حاليًا ، تُستخدم المولدات المتزامنة على نطاق واسع في السفن البحرية ، حيث يتم تغذية ملف الإثارة بواسطة تيار الجزء الثابت ، والذي تم تصحيحه مسبقًا باستخدام المقومات. توفر دائرة الإثارة لهذه الآلات مثل هذا التغيير في تيار الإثارة ، حيث يتم الحفاظ على الجهد في أطراف المولد ثابتًا تقريبًا. تسمى هذه المولدات بالمولدات المتزامنة ذات الإثارة الذاتية والتنظيم الذاتي للجهد.

لا يختلف تصميم المحرك المتزامن اختلافًا جوهريًا عن تصميم المولد المتزامن. بغرض مولد متزامناجعلها تعمل في وضع المحرك ، فأنت بحاجة إلى إيقاف تشغيل المحرك الرئيسي وإحضاره إلى لفات طور الجزء الثابت ثلاث مراحل الحاليةمن السلسلة. في هذه الحالة ، سيصبح المولد محركًا كهربائيًا متزامنًا يستهلك التيار. بالمرور عبر لفات الطور ، يخلق تيار ثلاثي الطور متناوب حقلاً مغناطيسيًا دوارًا ، والذي يتفاعل مع المغناطيس الكهربائي الدوار ، ويسحبه في اتجاه دورانه. نتيجة لذلك ، سوف يدور الدوار بنفس تردد المجال المغناطيسي الدوار ، بينما لن يتوقف ، حتى لو قمت بتوصيله ببعض الآليات. هذا هو جوهر تشغيل محرك متزامن.

يتم تنظيم سرعة الدوران لدوار محرك متزامن عن طريق تغيير تردد تيار الدائرة ، وتغيير اتجاه دوران الدوار - عن طريق تبديل أي مرحلتين ، أي عن طريق إعادة التوصيل المتبادل لسلكين إمداد . تشمل عيوب المحركات المتزامنة حقيقة أنه أثناء بدء التشغيل يجب تحويلها بواسطة آلية خارجية إلى سرعة توفر مجالًا مغناطيسيًا دوارًا للجزء الثابت.

للتخلص من هذا العيب ، يتم استخدام البداية غير المتزامنة للمحركات الكهربائية المتزامنة ، والتي تتمثل في حقيقة أنه عند البدء ، يتم تمرير التيار المتردد من الدائرة عبر لفات دوار خاصة.