اسم هذا جهاز كهربائييشير إلى أن الطاقة الكهربائية التي يتم توفيرها لها يتم تحويلها إلى حركة دورانية للعضو الدوار. علاوة على ذلك ، فإن صفة "غير متزامن" تميز التناقض ، تأخر سرعة دوران المحرك من الحقل المغناطيسي للجزء الثابت.

كلمة "أحادية الطور" تسبب تعريفًا غامضًا. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في الكهرباء يحدد عدة ظواهر:

التحول ، فرق الزاوية بين الكميات المتجهة ؛

موصل محتمل اثنين أو ثلاثة أو أربعة أسلاك دائرة كهربائية التيار المتناوب;

إحدى لفات الجزء الثابت أو الدوار لمحرك أو مولد ثلاثي الطور.

لذلك ، نوضح ذلك على الفور محرك كهربائي أحادي الطورمن المعتاد استدعاء واحد يعمل من شبكة تيار متردد بسلكين ، ممثلة بالطور والاحتمال الصفري. عدد اللفات المركبة في تصميمات مختلفةساكن ، لا يتأثر هذا التعريف.

تصميم المحرك

بطريقتي الخاصة جهاز تقني محرك غير متزامنيشمل:

1. الجزء الثابت - جزء ثابت وثابت يصنعه جسم به عناصر كهربائية مختلفة ؛

2. استدارة الدوار بواسطة القوات حقل كهرومغناطيسيالجزء الثابت.

يتم إجراء التوصيل الميكانيكي لهذين الجزأين بواسطة محامل الدوران ، حيث يتم تثبيت الحلقات الداخلية على المقابس المجهزة بعمود الدوار ، ويتم تثبيت الحلقات الخارجية في محامل واقية. أغطية جانبيةتعلق على الجزء الثابت.

الدوار

جهازها لهذه النماذج هو نفسه بالنسبة لجميع المحركات غير المتزامنة: دائرة مغناطيسية مثبتة على عمود فولاذي مصنوع من ألواح مغلفة تعتمد على سبائك الحديد اللينة. على سطحه الخارجي ، يتم عمل الأخاديد التي يتم فيها تثبيت قضبان اللف المصنوعة من الألومنيوم أو النحاس ، وتقصيرها في نهايات حلقات الإغلاق.

يتدفق في لف الدوار كهرباء، التي يسببها المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، وتعمل الدائرة المغناطيسية على تمريرة جيدةتم إنشاء التدفق المغناطيسي هنا.

يمكن أن تكون تصميمات الدوار المنفصلة للمحركات أحادية الطور مصنوعة من مواد غير مغناطيسية أو مغناطيسية حديدية على شكل أسطوانة.

الجزء الثابت

يتم تقديم تصميم الجزء الثابت أيضًا:

هيئة؛

دائرة مغناطيسية

لف.

الغرض الرئيسي منه هو توليد مجال كهرومغناطيسي ثابت أو دوار.

يتكون لف الجزء الثابت عادةً من دائرتين:

1. عامل؛

2. قاذفة.

معظم تصاميم بسيطة، المصممة للفك اليدوي للحديد ، يمكن إجراء لف واحد فقط.

مبدأ تشغيل محرك كهربائي أحادي الطور غير متزامن

من أجل تبسيط عرض المادة ، دعنا نتخيل أن لف الجزء الثابت مصنوع بدورة واحدة فقط من الحلقة. تُحمل أسلاكها داخل الجزء الثابت في دائرة بمقدار 180 درجة زاوية. يمر عبرها تيار جيبي متناوب ، له موجات نصف موجبة وسالبة. إنه لا يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا ، بل ينبض بالحقل المغناطيسي.

كيف تحدث نبضات المجال المغناطيسي

دعونا نحلل هذه العملية باستخدام مثال تدفق نصف موجة موجبة الحالية في الأوقات t1 ، t2 ، t3.

يمتد على طول الجزء العلوي من الموصل نحونا ، وعلى طول الجزء السفلي بعيدًا عنا. في عمودي على المستوى، ممثلة بدائرة مغناطيسية ، تنشأ التدفقات المغناطيسية F حول الموصل.

تولد التيارات المتفاوتة في السعة في اللحظات الزمنية المدروسة تيارات كهربائية بمقادير مختلفة. المجالات المغناطيسية F1 ، F2 ، F3. نظرًا لأن التيار في النصف العلوي والسفلي متماثل ، ولكن الملف منحني ، فإن التدفقات المغناطيسية لكل جزء يتم توجيهها بشكل معاكس وتلغي حركة بعضها البعض. يمكنك تحديد ذلك من خلال قاعدة المثلث أو اليد اليمنى.

كما ترون ، مع نصف موجة دوران موجبة ، لا يتم ملاحظة المجال المغناطيسي ، ولكن يحدث نبضه فقط في الأجزاء العلوية والسفلية من السلك ، وهو أيضًا متوازن بشكل متبادل في الدائرة المغناطيسية. تحدث نفس العملية في القسم السلبي من الجيب ، عندما تغير التيارات اتجاهها إلى العكس.

نظرًا لعدم وجود مجال مغناطيسي دوار ، سيبقى الدوار ثابتًا ، لأنه لا توجد قوى مطبقة عليه لبدء الدوران.

كيف يتم إنشاء دوران الدوار في مجال نابض

إذا أعطينا الآن الدوران للدوار ، حتى لو كان باليد ، فسيستمر في هذه الحركة.

لشرح هذه الظاهرة ، نوضح أن التدفق المغناطيسي الكلي يتغير في تردد التيار الجيبي الحالي من صفر إلى قيمة قصوى في كل نصف دورة (مع تغيير في الاتجاه إلى العكس) ويتكون من جزأين يتشكلان في الجزء العلوي والفروع السفلية ، كما هو موضح في الشكل.

يتكون المجال النبضي المغناطيسي للجزء الثابت من مجالين دائريين بسعة Фmax / 2 ويتحركان في اتجاهين متعاكسين بنفس التردد.

npr = nrev = f60 / p = 1.

تشير هذه الصيغة إلى:

npr و nrev لتكرار دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت في الاتجاهين الأمامي والخلفي ؛

n1 هي سرعة التدفق المغناطيسي الدوار (rpm) ؛

p هو عدد أزواج الأقطاب ؛

f هو تردد التيار في لف الجزء الثابت.

سنقوم الآن بإعطاء دوران المحرك يدويًا في اتجاه واحد ، وسوف يلتقط الحركة فورًا بسبب حدوث لحظة دوران ناتجة عن انزلاق الدوار بالنسبة إلى التدفقات المغناطيسية المختلفة للاتجاهين الأمامي والخلفي.

نحن نفترض أن التدفق المغناطيسي الاتجاه إلى الأماميتزامن مع دوران الدوار ، والعكس ، على التوالي ، سيكون عكس ذلك. إذا أشرنا بواسطة n2 إلى تكرار دوران المحرك في rpm ، فيمكننا كتابة التعبير n2< n1.

في هذه الحالة ، نشير إلى Spr \ u003d (n1-n2) / n1 \ u003d S.

هنا ، المؤشرات S و Spr هي زلات المحرك التعريفي ودوار التدفق المغناطيسي النسبي للاتجاه الأمامي.

بالنسبة للتدفق العكسي ، يتم التعبير عن Srev المنزلق بصيغة مماثلة ، ولكن مع تغيير العلامة n2.

Srev \ u003d (n1 - (-n2)) / n1 \ u003d 2-Spr.

وفقا للقانون الحث الكهرومغناطيسيتحت تأثير التدفقات المغناطيسية المباشرة والعكسية ، ستعمل قوة دافعة كهربائية في لف الدوار ، مما سيخلق تيارات من نفس الاتجاهين I2pr و I2arr.

ترددها (بالهرتز) سيكون متناسبًا طرديًا مع مقدار الانزلاق.

f2pr = f1 ∙ Spr ؛

f2rev = f1 ∙ سريف.

علاوة على ذلك ، فإن التردد f2rev ، المتكون من التيار المستحث I2rev ، يتجاوز بشكل كبير التردد f2rev.

على سبيل المثال ، يعمل المحرك الكهربائي على شبكة 50 هرتز مع n1 = 1500 و n2 = 1440 دورة في الدقيقة. يحتوي الجزء المتحرك الخاص به على انزلاق بالنسبة للاتجاه الأمامي للتيار المغناطيسي Spr = 0.04 والتردد الحالي f2pr = 2 هرتز. الانزلاق العكسي Srev = 1.96 ، والتردد الحالي f2rev = 98 هرتز.

استنادًا إلى قانون أمبير ، عندما يتفاعل I2pr الحالي مع المجال المغناطيسي Фpr ، سيظهر عزم الدوران Mpr.

Mpr \ u003d سم ∙ Fpr ∙ I2pr ∙ cosφ2pr.

هنا ، تعتمد قيمة المعامل الثابت cM على تصميم المحرك.

في هذه الحالة ، يعمل التدفق المغناطيسي العكسي Mobr أيضًا ، والذي يتم حسابه بالتعبير:

Mobr \ u003d سم ∙ Fabr ∙ I2 arr ∙ cosφ2 arr.

نتيجة لتفاعل هذين التدفقات ، سيظهر الناتج الناتج:

م = Mpr-Mobr.

انتباه! عندما يدور الدوار ، يتم إحداث تيارات ذات ترددات مختلفة فيه ، مما يخلق لحظات من القوى ذات اتجاهات مختلفة. لذلك ، سوف يدور المحرك الحركي تحت تأثير مجال مغناطيسي نابض في الاتجاه الذي بدأ منه الدوران.

أثناء التغلب على الحمل المقدر بواسطة محرك أحادي الطور ، يتم إنشاء انزلاق صغير مع الحصة الرئيسية من عزم الدوران المباشر Mpr. تأثير الكبح ، المجال المغناطيسي العكسي ، يؤثر تأثير Mobr قليلاً جدًا بسبب الاختلاف في ترددات التيارات في الاتجاهين الأمامي والخلفي.

يتجاوز التيار العكسي f2 بشكل كبير f2reverse ، والمفاعلة الحثية التي تم إنشاؤها X2rev تتجاوز بشكل كبير المكون النشط وتوفر تأثيرًا كبيرًا لإزالة المغناطيسية من التدفق المغناطيسي العكسي Fobre ، والذي يتناقص في النهاية.

نظرًا لأن عامل الطاقة للمحرك تحت الحمل صغير ، لا يمكن أن يكون للتيار المغناطيسي العكسي تأثير قوي على الدوار الدوار.

عندما يتم تغذية مرحلة واحدة من الشبكة إلى محرك بدوار ثابت (n = 0) ، فإن كل من الانزلاقات الأمامية والخلفية تساوي واحدًا ، وتكون المجالات المغناطيسية وقوى التدفقات الأمامية والخلفية متوازنة ولا يكون الدوران تحدث. لذلك ، من المستحيل فك حديد التسليح من المحرك الكهربائي من مرحلة واحدة.

كيفية تحديد سرعة المحرك بسرعة:

كيف يتم إنشاء دوران الدوار في محرك غير متزامن أحادي الطور

طوال تاريخ العملية أجهزة مماثلةتم تطوير حلول التصميم التالية:

1. الدوران اليدوي للعمود باليد أو الحبل ؛

2. استخدام ملف إضافي متصل وقت الإطلاق بسبب المقاومة الأومية أو السعوية أو المقاومة الحثية ؛

3. الانقسام بواسطة ملف مغناطيسي قصير الدائرة للدائرة المغناطيسية للجزء الثابت.

تم استخدام الطريقة الأولى في التطوير الأولي ولم يتم استخدامها مرة أخرى بسبب المخاطر المحتملة للإصابة أثناء الإطلاق ، على الرغم من أنها لا تتطلب ربط سلاسل إضافية.

استخدام لف متغير الطور في الجزء الثابت

لإعطاء الدوران الأولي للدوار لملف الجزء الثابت ، بالإضافة إلى ذلك ، في وقت الإطلاق ، يتم توصيل عنصر مساعد آخر ، ولكن يتم إزاحته بزاوية 90 درجة فقط. يتم إجراؤه باستخدام سلك أكثر سمكًا لتمرير تيارات أكبر من تلك التي تتدفق في السلك العامل.

يظهر مخطط توصيل مثل هذا المحرك في الشكل الموجود على اليمين.

هنا ، يتم استخدام زر من نوع PNVS للتشغيل ، وهو مصمم خصيصًا لمثل هذه المحركات واستخدم على نطاق واسع في تشغيل الغسالات المصنعة في الاتحاد السوفياتي. يقوم هذا الزر على الفور بتشغيل 3 جهات اتصال بطريقة ، بعد الضغط والإفراج ، يظل الطرفان المتطرفان مثبتين في حالة التشغيل ، ويتم إغلاق الزر الأوسط لفترة قصيرة ، ثم يعود إلى موضعه الأصلي تحت تأثير الربيع.

يمكن إيقاف جهات الاتصال القصوى المغلقة عن طريق الضغط على زر "إيقاف" المجاور.

بالإضافة إلى مفتاح الضغط ، لتعطيل اللف الإضافي في الوضع التلقائي ، يتم استخدام ما يلي:

1. مفاتيح الطرد المركزي.

2. المرحلات التفاضلية أو الحالية ؛

لتحسين بدء تشغيل المحرك تحت الحمل ، يتم استخدام عناصر إضافية في ملف تبديل الطور.

في مثل هذه الدائرة ، يتم تثبيت مقاومة أوم في سلسلة على لف إضافي للجزء الثابت. في هذه الحالة ، يتم لف المنعطفات بطريقة ثنائية الاتجاه ، مما يضمن أن معامل الحث الذاتي للملف قريب جدًا من الصفر.

بسبب تنفيذ هاتين التقنيتين ، عندما تمر التيارات عبر لفات مختلفة ، يحدث تحول طور بترتيب 30 درجة بينهما ، وهو ما يكفي تمامًا. يتم إنشاء فرق الزاوية عن طريق تغيير المقاومات المعقدة في كل دائرة.

باستخدام هذه الطريقة ، لا يزال من الممكن العثور على لف البداية مع محاثة أقل من الواقع ومقاومة متزايدة. لهذا الغرض ، يتم استخدام لف مع عدد قليل من لفات الأسلاك ذات المقطع العرضي الذي تم التقليل من شأنه.

يتيح لك تحول الطور السعوي للتيارات إنشاء اتصال قصير المدى لملف بمكثف متصل بالسلسلة. تعمل هذه الدائرة فقط أثناء تشغيل المحرك ، ثم إيقاف تشغيله.

ينتج عن بدء التشغيل السعوي مزيدًا من عزم الدوران وعامل قدرة أعلى من بدء التشغيل المقاوم أو الاستقرائي. يمكن أن تصل إلى 45 50٪ من القيمة الاسمية.

في الدوائر المنفصلة ، تضاف السعة أيضًا إلى سلسلة ملف العمل ، والتي تعمل باستمرار. نتيجة لذلك ، تنحرف التيارات في اللفات بزاوية ترتيب π / 2. في الوقت نفسه ، يكون التحول في السعة القصوى ملحوظًا جدًا في الجزء الثابت ، والذي يوفر عزمًا جيدًا على العمود.

بفضل هذه التقنية ، يكون المحرك قادرًا على توليد المزيد من الطاقة أثناء بدء التشغيل. ومع ذلك ، يتم استخدام هذه الطريقة فقط مع محركات الأقراص الثابتة ، على سبيل المثال ، لتدوير أسطوانة الغسالة المليئة بالغسيل والماء.

يسمح لك بدء المكثف بتغيير اتجاه دوران المحرك. للقيام بذلك ، ما عليك سوى تغيير قطبية اتصال ملف البداية أو العمل.

توصيل محرك قطب مظلل أحادي الطور

في المحركات غير المتزامنة بقوة صغيرة تبلغ حوالي 100 واط ، يتم استخدام تقسيم التدفق المغناطيسي للجزء الثابت بسبب تضمين ملف نحاسي قصير الدائرة في قطب الدائرة المغناطيسية.

مثل هذا القطب المقطوع إلى جزأين يخلق مجالًا مغناطيسيًا إضافيًا ، والذي يتم إزاحته من الجزء الرئيسي على طول الزاوية ويضعفه في المكان المغطى بالملف. يؤدي هذا إلى إنشاء حقل دوار بيضاوي الشكل يولد عزمًا باتجاه ثابت.

في مثل هذه التصميمات ، يمكن للمرء أن يجد تحويلات مغناطيسية مصنوعة من ألواح فولاذية تغلق حواف أطراف أعمدة الجزء الثابت.

يمكن العثور على محركات ذات تصميمات مماثلة في أجهزة المروحة لنفخ الهواء. ليس لديهم القدرة على الرجوع.

حسب التصميم ، تنقسم المحركات غير المتزامنة إلى إلى نوعين رئيسيين: دوار قفص السنجاب ودوار طور (يسمى الأخير أيضًا المحركاتمع حلقات الانزلاق). المحركات قيد النظر هيلديهم نفس تصميم الجزء الثابت ويختلفون فقطلف الدوار.

محركات قفص السنجاب. على الجزء الثابت (الشكل 5.3) يوجد ملف ثلاثي الطور ، والذي عند توصيله بالشبكة ثلاث مراحل الحاليةيخلق مجال مغناطيسي دوار. اللف الدوار مصنوع على شكل سنجابالخلايا قصيرة الدائرة ولا توجد استنتاجاتلديها.

يتكون "قفص السنجاب" من النحاس أو الألومنيومقضبان قصيرة الدائرة في النهايات مع حلقتين(الشكل 5.4 ، أ).يتم إدخال قضبان هذا الملف في الأخاديدقلب الدوار بدون أي عزل. في المحركاتقوة منخفضة ومتوسطة "قفص السنجاب" عادةمصنوعة عن طريق صب الألمنيوم المصهور سبيكة في أخاديد قلب الدوار (الشكل 5.4 ، ب).معا معقضبان من "قفص السنجاب" يلقي ماس كهربائىحلقات وشفرات طرفية للتهويةسيارات. الألمنيوم مناسب بشكل خاص لهذا الغرض.ذات كثافة منخفضة وقابلية للانصهار والموصلية الكهربائية عالية على وجه التحديد. كبير في السياراتأداء فتحات الطاقة من الدوار قفص السنجابشبه مغلقة ، في آلات منخفضة الطاقة - مغلقة.كلا شكلي الأخدود يسمحان بتعزيز جيد للموصلاتاللفات الدوارة ، على الرغم من أنها تزيد قليلاً من التدفقاتالتشتت والمقاومة الاستقرائية لملف الدوار.

في المحركات عالية الطاقة ، يتم تنفيذ "قفص السنجاب" مصنوعة من قضبان نحاسية ، أطرافها ملحومةفي حلقات قصر الدائرة (الشكل 5.4 ، ج). أشكال مختلفةتظهر فتحات الدوار في الشكل. 5.4 ، ج.

كهربائيا ، "قفص السنجاب" عبارة عن لف متعدد المراحل متصل وفقًا للمخططΥ وقصر الدائرة. عدد مراحل اللف ر 2يساويعدد فتحات الدوارض 2 ، وفي كل

أرز. 5.3جهاز المحرك التعريفي قفص السنجاب

الدوار:

1 - الإطار؛ 2 - قلب الجزء الثابت ؛ 3 - قلب الدوار 4 - لف

الدوار "قفص السنجاب" ؛ 5 - لف الجزء الثابت. 6 - شفرات تهوية

الدوار. 7 - درع تحمل. 8 - غلاف المروحة 9 - المعجب

تشمل المرحلة قضيب واحد والمناطق المجاورة لها قصيرةحلقات المفاجئة.

غالبًا ما تكون المحركات الحثية ذات الطور والقصيريحتوي الجزء المتحرك المغلق على فتحات مشطوفة على الجزء الثابت أو الدوار. تصنع الأخاديد المائلة للتقليلارتفاع مستوى التوافق الكهرومغناطيسي الناجم عن نبضات المغناطيستدفق بسبب وجود الأسنان ، والحد من الضوضاء الناجمة عنأسباب مغناطيسية ، والقضاء على ظاهرة الشائكةمن الدوار إلى الجزء الثابت ، والذي يُلاحظ أحيانًا في الميكروالمحركات.

أرز. 5.4.تصميم قفص السنجاب:

1 - قلب الدوار 2 - قضبان 3 - شفرات المروحة؛ 4 - دوائر قصيرة -

حلقات تأليب

محركات الجرح الدوار(الشكل 5.5 ، أ).يتم تصنيع لف الجزء الثابت بنفس الطريقة كما في محركات قفص السنجاب. الدوار. يحتوي الدوار على لف من ثلاث مراحل بنفس الشيءعدد الأعمدة. عادة ما يتم توصيل لف الدوارمخطط Y ، ثلاثة نهايات تؤدي إلى ثلاثة جهات اتصالحلقات (الشكل 5.5 ، ب)بالتناوب مع آلة رمح.بمساعدة فرش الجرافيت المعدنية تنزلق على طول المخروطحلقات دائرية ، يتم تضمين مقاومة متغيرة لبدء التشغيل أو الصابورة في الدوار ، أي أنها تدخل في كل مرحلة من مراحل الدوار مقاومة نشطة إضافية.

لتقليل تآكل الخواتم والفرش ، ومحركات الطورفي بعض الأحيان لديها أجهزة للرفعالفرش وتقليص الحلقات بعد إيقاف التشغيلمقاومة متغيرة. ومع ذلك ، فإن إدخال هذه الأجهزة يعقدتصميم المحرك الكهربائي ويقلل إلى حد ما من الموثوقية من عملها ، لذلك ، عادة ما تستخدم الهياكل ،حيث تكون الفرشاة على اتصال دائم بجهة الاتصال خواتم. رئيسي العناصر الهيكليةمحركمع دوار الطور موضح في الشكل. 5.6

مجالات التطبيق للمحركات بمختلف أنواعها. بواسطة تصاميم محركات قفص السنجابالمزيد من المحركات ذات الطور الدوار وأكثر موثوقيةفي العملية (ليس لديهم حلقات وفرش ،تتطلب مراقبة منهجية ودورية

أرز. 5.5جهاز محرك غير متزامن بدوار طور (أ)

ومخطط إدراجه (ب):

1 - الجزء الثابت متعرجا؛ 2 - قلب الجزء الثابت ؛ 3 - الإطار؛ 4 - جوهرالدوار. 5 - لف الدوار 6 -الفتحة؛ 7 حلقات 8 - بدء مقاومة ريوستات

بدائل ، وما إلى ذلك). العيوب الرئيسية لهذه المحركات عزم دوران صغير نسبيًا وهامًابدءا الحالي. لذلك ، يتم استخدامها في تلك الكهربائية محركات حيث لا يلزم وجود عزم دوران عالي(المحركات الكهربائية لماكينات تشغيل المعادن ، المراوح ، إلخ). تعمل المحركات الصغيرة غير المتزامنة والمحركات الدقيقة أيضًا مع قفص السنجابالدوار.

كما هو موضح أدناه ، في المحركات ذات الحلقة الانزلاقيةمن الممكن ، باستخدام ريوستات البداية ، زيادة عزم الدوران إلى أقصى قيمة وتقليل تيار البداية. لذلك ، هذه المحركاتيمكن استخدامها لقيادة الآلات والآليات ،

أرز. 5.6الجزء الثابت والدوار لمحرك حثي بدوار طور:

1 - الجزء الثابت متعرجا؛ 2 -الإطار؛ 3 - قلب الجزء الثابت ؛ 4 - علبةمع الاستنتاجات 5 - قلب الدوار ؛ 6 - لف الدوار 7- حلقات الانزلاق

التي يتم إطلاقها تحت حمولة ثقيلة (كهربائية محركات آلات الرفع ، إلخ).

إن نظرية الكهرومغناطيسية ، والتي تعد مفتاحًا للعمليات التي تحدث في محرك كهربائي ، معقدة للغاية ، لذلك ، من أجل فهم مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي بشكل عام ، سيكون التفسير المبسط للأسس النظرية كافياً.

من أجل انتقال ثابت لفهم التحول طاقة كهربائيةإلى ميكانيكي ، فأنت بحاجة إلى تحديث ذاكرتك مفاهيم أساسيةمن مقرر الفيزياء المدرسية:

• حول موصل ملفوف على ملف ، عندما يتدفق تيار كهربائي مباشر داخله ، ينشأ مجال كهرومغناطيسي مطابق في خصائصه لمجال مغناطيس عادي ؛
• يحسن قلب الحديد وسبائكه ، الموضوعة داخل الملف ، مرور التدفق الكهرومغناطيسي ، مما يعزز التفاعلات المغناطيسية ؛
• يعيد التيار المتردد في الملف مغناطيس اللب باستمرار ، والذي يسمى الدائرة المغناطيسية ، المصنوعة من الفولاذ الكهرومغناطيسي الخاص ؛
• تحفز حركة الموصل عبر الخطوط المغناطيسية فيه القوة الدافعة الكهربائية(EMF) ؛
• ينتقل التدفق المغناطيسي بين دائرتين مغناطيسيتين عبر فجوة هوائية صغيرة ؛

مبدأ تشغيل الجزء الثابت

تسمى ملفات المحرك الكهربائي غير المتزامن اللفات الموجودة في أخاديد الجزء الثابت. تحتوي المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور على نفس ملفات الطور ، وتوضع بشكل متماثل مع بعضها البعض ، وتشكل محاورها زاوية 120 درجة.

موجة جيبية لكل مرحلة من مراحل لف المحرك

كما تعلم ، فإن الجيوب الأنفية لتيار كل مرحلة ، بالنسبة إلى المرحلة السابقة ، يتم إزاحتها بمقدار ثلث الفترة ، والتي بسببها تتغير قوة التدفقات المغناطيسية في اللفات وفقًا لنفس المبدأ. عن طريق إضافة متجهات الاتجاه للمجال الكهرومغناطيسي في نقطة زمنية واحدة ، يمكنك الحصول على التدفق المغناطيسي الكلي.

بإضافة هذه المتجهات على فترات مختلفة من الفترة ، يمكنك أن ترى أن اتجاه التدفق المغناطيسي الكلي يدور بشكل متزامن مع التقلبات الحالية. يمكن النظر إلى بيانات دوران التدفق المغناطيسي على أنها مغناطيس دوار دائم على شكل حدوة حصان.

وبالتالي ، فإن مبدأ تشغيل محرك التيار المتردد (متزامن أو غير متزامن) هو إنشاء مجال كهرومغناطيسي دوار للجزء الثابت.

مبدأ الدوران المتزامن

إذا تم ربط مغناطيس على شكل حدوة حصان بمحور الدوران في التجربة ، فإن أي جسم معدني مثبت بين القطبين على محور مستقل سوف يتحرك بشكل متزامن. سيكون من المنطقي وضع الجزء المتحرك على شكل مغناطيس دائم في مركز الجزء الثابت بملفات ثلاثية الطور من أجل الحصول على محرك كهربائي متزامن.

محرك متزامن

ولكن ، حتى لو تم استخدام مغناطيسات حديثة قوية ، فإن التيارات الدوامة الناتجة عن المجال الكهرومغناطيسي المتناوب سوف تسخن الدوار ، وبالتالي تحرمه من خصائصه المغناطيسية ، والتي تعتمد على درجة حرارة المغناطيس الدائم. فيما يتعلق بالجزء الثابت ، تم حل هذه المشكلة عن طريق تجميع اللب على شكل ألواح من فولاذ كهربائي خاص.

يتم تجميع الجزء الثابت من صفائح فولاذية كهربائية. أ) المنظر المجمع ، ب) الجزء الثابت نفسه

من المستحيل تجميع الدوار على شكل مغناطيس دائم رقائقي بهذه الطريقة ، لذلك تم استخدام ملفات الإثارة ، وهي مغناطيس كهربائي دائم. مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي هذا متزامن - يتحرك عمود الدوران بشكل متزامن مع المجال الكهرومغناطيسي للجزء الثابت ، والذي هو في حالة دوران.

مبدأ تشغيل المحرك التعريفي

في المحرك التعريفي على شكل قفص السنجاب ، هناك نقطتان أساسيتان يجب إبرازهما:

• تحريض التيار الكهربائي في المنعطفات قصيرة الدائرة لملف الدوار ، بسبب المجال الكهرومغناطيسي الدوار للجزء الثابت ؛
• حدوث تدفق مغناطيسي لملفات الدوار تتفاعل مع المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت.

من الضروري النظر في عمليات ظهور المجال المغناطيسي للعضو الدوار من لحظة بدء تشغيل المحرك. يبدأ المجال الكهرومغناطيسي للجزء الثابت في الدوران فورًا بعد تطبيق الجهد عليه لفات الجزء الثابت. يكون عمود الدوران في هذا الوقت في حالة سكون ، ويتم إحداث تيار متناوب في المنعطفات بتردد دوران المجال.

في كل لحظة من الزمن ، عندما يمر قطب من مجال كهرومغناطيسي دوار بالقرب من ملف واحد قصير الدائرة ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي متفاعل فيه ، والذي يميل إلى جذب الملف الدوار بعد القطب المتراجع للحقل الكهرومغناطيسي المتحرك.

تحدث هذه العمليات في جميع المنعطفات ذات الدائرة القصيرة أثناء دوران الحقل حولها ، ويرجع ذلك إلى المجموع عزم الدورانالدوار رمح. هكذا مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي نوع غير متزامنيتكون من تفاعل المجالات الكهرومغناطيسية للجزء الثابت والدوار.

تأثير انزلاق

مع تسريع عمود المحرك ، يتحول تواتر تقاطع الدوار قصير الدائرة خطوط القوةتناوب التدفق المغناطيسي سوف ينخفض. سوف يميل عمود المحرك إلى اللحاق بالحقل الدوار.

ولكن بمجرد أن يكون عمود الدوران والحقل الثابت في حالة راحة بالنسبة لبعضهما البعض ، فإن المنعطفات ذات الدائرة القصيرة لن تعبر بعد الآن خطوط المجال الكهرومغناطيسي ، مما يعني أنه لن يتم إحداث تيار كهربائي فيها. سيؤدي اختفاء EMF في لفات الدوار إلى فقدان عزم الدوران. تسمى حالة المحرك هذه الخمول المثالي.

ولكن في الظروف الواقعية ، ستؤدي قوة الاحتكاك إلى فقدان القصور الذاتي ، وسيتأخر دوار المحرك الكهربائي بالنسبة إلى مجال الجزء الثابت الذي يدور ، مما يؤدي إلى حدوث EMF في المنعطفات ذات الدائرة القصيرة بسبب تقاطع خطوط التدفق المغناطيسي للقوة.

يسمى هذا التأثير انزلاق الجزء المتحرك بالنسبة لحقل الجزء الثابت ، والذي لا يمكن أن يستقر به ويدور بشكل متزامن معه.

لذلك ، تسمى هذه المحركات غير متزامنة (غير متزامنة). بمعنى آخر ، مبدأ تشغيل المحرك بدوار قفص السنجاب هو تأثير الانزلاق ، وهو أمر ضروري لحدوث EMF في المنعطفات الدوارة.

وضع الانزلاق الأمثل

من الواضح أن الحد الأقصى من EMF في المنعطفات ذات الدائرة القصيرة سيتم إحداثه في لحظة الإطلاق ، لكن الدائرة المغناطيسية الدوارة المغلفة ليست مصممة لعكس المغنطة المتكرر ، وبالتالي ، في هذا الوضع ، كفاءة المحرك الكهربائي وخصائصه سيكون عزم الدوران منخفضًا.

من ناحية أخرى ، عند الاقتراب من الحركة المتزامنة لعمود الدوار ومجال الجزء الثابت ، فإن المجال الكهرومغناطيسي سيقترب من الصفر ، مما سيؤدي أيضًا إلى اختفاء اللحظة. لهذا محرك كهربائي غير متزامن، مع وجود دوران دوار قصير الدائرة ، يتم حسابه بطريقة يتم فيها حساب معامل الانزلاق

كان 2 ÷ 5٪. ضمن هذه الحدود ، ستكون خصائص المحرك كحد أقصى.

تعد محركات التيار المتردد التي تستخدم المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت لعملها شائعة جدًا حاليًا. آلات كهربائية. تسمى تلك التي تختلف سرعتها الدوار عن تواتر دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت محركات غير متزامنة.

بسبب السعة الكبيرة لأنظمة الطاقة وطولها الكبير الشبكات الكهربائيةيتم تزويد المستهلكين دائمًا بالتيار المتردد. لذلك ، من الطبيعي السعي لتحقيق أقصى استخدام لمحركات التيار المتردد الكهربائية. يبدو أن هذا يحرر من الحاجة إلى تحويلات متعددة للطاقة.

لسوء الحظ ، فإن محركات التيار المتردد من حيث خصائصها ، وقبل كل شيء في القدرة على التحكم ، هي أدنى بكثير من المحركات التيار المباشر، لذلك يتم استخدامها بشكل أساسي في التركيبات التي لا تتطلب التحكم في السرعة.

في الآونة الأخيرة نسبيًا ، بدأت أنظمة التيار المتردد المنظمة في استخدامها بنشاط مع توصيل محركات التيار المتردد من خلالها.

تُستخدم المحركات غير المتزامنة على نطاق واسع في مختلف قطاعات الاقتصاد والإنتاج بسبب بساطة تصنيعها وموثوقيتها العالية. وفي الوقت نفسه ، هناك أربعة أنواع رئيسية من المحركات الحثية:

محرك غير متزامن أحادي الطور مع دوار قفص السنجاب ؛

محرك غير متزامن ثنائي الطور مع دوار قفص السنجاب ؛

محرك غير متزامن ثلاثي الأطوار مع دوار قفص السنجاب ؛

محرك غير متزامن ثلاثي الأطوار مع دوار طور.

يحتوي المحرك غير المتزامن أحادي الطور على ملف عمل واحد فقط على الجزء الثابت ، حيث يتم توفير تيار متناوب أثناء تشغيل المحرك. ولكن لبدء تشغيل المحرك ، يوجد ملف إضافي على الجزء الثابت ، والذي يتم توصيله لفترة وجيزة بالشبكة من خلال مكثف أو محاثة ، أو دائرة قصيرة. يعد هذا ضروريًا لإنشاء تحول أولي في الطور بحيث يبدأ الدوار في الدوران ، وإلا فإن المجال المغناطيسي النابض للجزء الثابت لن يدفع الدوار من مكانه.

إن الجزء المتحرك لمثل هذا المحرك ، مثل أي محرك تحريضي على شكل قفص سنجابي ، هو قلب أسطواني به أخاديد مملوءة بالألمنيوم ، مع شفرات تهوية مصبوبة في نفس الوقت. مثل هذا الجزء المتحرك ، من نوع "قفص السنجاب" ، يسمى دوار قفص السنجاب. محركات أحادية الطورتستخدم في الأجهزة منخفضة الطاقة مثل مراوح الغرفة أو المضخات الصغيرة.

تعد المحركات الحثية ثنائية الطور أكثر كفاءة عند تشغيلها من أنابيب التيار المتردد أحادية الطور. تحتوي على ملفين عاملين على الجزء الثابت ، يقعان بشكل عمودي ، وواحد من اللفات متصل بشبكة التيار المتردد مباشرة ، والثاني من خلال مكثف متغير الطور ، هكذا يتم الحصول على مجال مغناطيسي دوار ، وبدون مكثف ، الدوار نفسه لن يتزحزح.

تحتوي هذه المحركات أيضًا على دوار قفص السنجاب ، وتطبيقها أوسع بكثير من تطبيقات المحركات أحادية الطور. هنا بالفعل غسالة ملابس، وآلات مختلفة. محركات ثنائية الطور لتزويد الطاقة من شبكات أحادية الطورتسمى محركات مكثف ، لأن مكثف إزاحة الطور غالبًا ما يكون جزءًا لا يتجزأ منها.

يحتوي المحرك غير المتزامن ثلاثي الأطوار على ثلاث لفات عاملة على الجزء الثابت ، يتم إزاحتها بالنسبة لبعضها البعض بحيث عند الاتصال بشبكة ثلاثية الطور ، يتم إزاحة مجالاتها المغناطيسية في الفضاء بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 120 درجة. عند توصيل محرك ثلاثي الأطوار بـ شبكة ثلاثية الطورالتيار المتردد ، ينشأ مجال مغناطيسي دوار ، مما يؤدي إلى تحريك دوار قفص السنجاب.

يمكن توصيل لفات الجزء الثابت للمحرك ثلاثي الطور وفقًا لمخطط "النجم" أو "المثلث" ، ولتشغيل المحرك وفقًا لمخطط "النجم" ، يلزم وجود جهد أعلى من مخطط "المثلث" ، وبالتالي يشار إلى جهدين على المحرك ، على سبيل المثال: 127/220 أو 220/380. محركات ثلاثية الطورلا غنى عنه لقيادة مختلف الأدوات الآلية ، والرافعات ، والمناشير الدائرية ، والرافعات ، إلخ.

يحتوي المحرك غير المتزامن ثلاثي الأطوار بدوار الطور على جزء ثابت مشابه لأنواع المحركات الموصوفة أعلاه - دائرة مغناطيسية مغلفة بثلاث لفات موضوعة في أخاديدها ، ومع ذلك ، لا يتم سكب قضبان الألومنيوم في دوار الطور ، ولكن تم وضع اللف ذو الثلاث مراحل بالفعل ، في. يتم إحضار نهايات النجم المتعرج لدوار الطور إلى ثلاث حلقات تلامس مثبتة على عمود الدوار ومعزولة كهربائياً عنه.

1 - مبيت مع مصاريع ، 2 - فرش ، 3 - فرشاة اجتياز مع حاملات فرشاة ، 4 - دبوس تثبيت عرضي للفرشاة ، 5 - خيوط فرشاة ، 6 - كتلة ، 7 - جلبة عازلة ، 8 - حلقات تلامس ، 9 - غطاء محمل خارجي ، 10 - مسمار لتثبيت الصندوق وأغطية المحمل ، 11 - درع النهاية الخلفية ، 12 - لف الدوار ، 13 - حامل الملف ، 14 - قلب الدوار ، 15 - لف الدوار ، 16 - درع الواجهة الأمامية ، 7 - غطاء المحمل الخارجي ، 18 - فتحات التهوية ، 19 - إطار ، 20 - قلب الجزء الثابت ، 21 - ترصيع غطاء المحمل الداخلي ، 22 - ضمادة ، 23 - غطاء المحمل الداخلي ، 21 - محمل ، 25 - عمود ، 26 - حلقات منزلقة ، 27 - أسلاك لف الدوار

من خلال الفرشاة ، يتم تزويد الحلقات أيضًا بثلاث مراحل AC الجهد، ويمكن إجراء الاتصال بشكل مباشر ومن خلال المتغيرات المتغيرة. بالطبع ، المحركات الدوارة للجرح أغلى ثمناً ، لكن حمولتها أعلى بكثير من أنواع المحركات ذات القفص السنجابي. على وجه التحديد بحكم زيادة القوةوكبيرة ابتداء من عزم الدوران، وجد هذا النوع من المحركات تطبيقًا في محركات المصاعد والرافعات ، أي حيث يتم تشغيل الجهاز تحت الحمل وليس في وضع الخمول.