الآلات الكهربائية غير المتزامنة. الآلة غير المتزامنة

آلة غير متزامنةيحتوي على الجزء الثابت والدوار مفصولين بفجوة هوائية. لها الأجزاء النشطةهي اللفات والدائرة المغناطيسية (الأساسية) ؛ جميع الأجزاء الأخرى هيكلية ، وتوفر القوة اللازمة والصلابة والتبريد وإمكانية الدوران ، إلخ.

لف الجزء الثابت عبارة عن ثلاث مراحل (in الحالة العامة- متعدد الأطوار) ملف ، يتم توزيع موصلاته بالتساوي حول محيط الجزء الثابت وتوضع طورًا تلو الآخر في أخاديد بمسافة زاوية تبلغ 120 درجة. يتم توصيل مراحل لف الجزء الثابت وفقًا لمخططات "مثلث" أو "نجمة" قياسية ومتصلة بشبكة تيار ثلاثية الطور. تتم إعادة مغنطة الدائرة المغناطيسية للجزء الثابت في عملية تغيير التيار في لف الجزء الثابت ، لذلك يتم تجنيدها من ألواح الصلب الكهربائية لضمان الحد الأدنى من الخسائر المغناطيسية. الطريقة الرئيسية لتجميع الدائرة المغناطيسية في حزمة هي المزج.

وفقًا لتصميم الدوار ، يتم تقسيم الآلات غير المتزامنة إلى نوعين رئيسيين: مع قصر الدائرةالدوار و مرحلةالدوار. كلا النوعين لهما نفس تصميم الجزء الثابت ويختلفان فقط في تصميم الملف الدوار. تتكون الدائرة المغناطيسية الدوارة بشكل مشابه للدائرة المغناطيسية للجزء الثابت - من ألواح الصلب الكهربائية.

آلة غير متزامنة- آلة كهربائية التيار المتناوب، سرعة الدوار التي لا تساوي (في وضع المحرك أقل) سرعة الدوران حقل مغناطيسيالناتجة عن تيار لف الجزء الثابت.

في عدد من البلدان آلات غير متزامنةكما يتم تضمين آلات التجميع. اسم آخر للآلات غير المتزامنة هو استقراءيرجع ذلك إلى حقيقة أن التيار في الملف الدوار ناتج عن المجال الدوار للجزء الثابت. تشكل الآلات غير المتزامنة اليوم غالبية آلات كهربائية. تستخدم بشكل أساسي كمحركات كهربائية وهي المحولات الرئيسية. طاقة كهربائيةفي محرك ميكانيكي ، وتستخدم المحركات غير المتزامنة مع دوار قفص السنجاب (ADKZ) بشكل أساسي.

المزايا (لـ ADKZ):

سهولة التصنيع.
رخص نسبي.
موثوقية تشغيلية عالية.
تكاليف تشغيل منخفضة.
إمكانية الاتصال بالشبكة بدون أي محولات (للأحمال التي لا تحتاج إلى التحكم في السرعة).

جميع المزايا المذكورة أعلاه هي نتيجة لغياب المبدلات الميكانيكية في الدائرة الدوارة وأدت إلى حقيقة أن معظم المحركات الكهربائية المستخدمة في الصناعة هي آلات غير متزامنة ، يتم تنفيذها بواسطة ADKZ.

عيوب:

لحظة بداية صغيرة.
هام بدءا الحالي.
عامل الطاقة المنخفض.
تعقيد التحكم في السرعة بالدقة المطلوبة.
السرعة القصوىالمحرك مقيد بتردد التيار الكهربائي (لـ ADKZ الذي يعمل مباشرة من شبكة ثلاثية الطور 50 هرتز هو 3000 دورة في الدقيقة).
اعتماد قوي (تربيعي) لعزم الدوران الكهرومغناطيسي على جهد الإمداد (عندما يتغير الجهد بمقدار مرتين ، يتغير عزم الدوران بمقدار 4 مرات ؛ في DCTs ، يعتمد عزم الدوران على جهد إمداد المحرك إلى الدرجة الأولى ، وهو أكثر ملاءمة) .

أفضل طريقة للتخلص من العيوب المذكورة أعلاه هي تشغيل المحرك تحويل التردد، حيث يتم التحكم وفقًا لخوارزميات معقدة.

جهاز آلة غير متزامنة.الجزء الثابت من آلة التيار المتردد يسمى الجزء الثابت ، والجزء المتحرك هو

الدوار. يتم تجميع قلب الجزء الثابت والدوار للآلات غير المتزامنة من صفائح من الفولاذ الكهربائي (الشكل 19-1) ، والتي عادة ما تكون مطلية على كلا الجانبين بورنيش عازل بالزيت الصنوبري قبل التجميع. في بعض الأحيان ، يتم تجميع نوى الآلات منخفضة الطاقة من صفائح غير مصقولة ، لأنه في هذه الحالة تكون طبقة الأكاسيد الطبيعية أو المصطنعة على سطح الصفائح الفولاذية عزلًا كافيًا.

على التين. 19-2 صورة فوتوغرافية المحرك التعريفيالطاقة المنخفضة المفككة ، والتي تُظهر الدروع للجزء الثابت والدوار والنهاية. على التين. 19-3 رسم لمحرك حثي متوسط القدرة.

أرز. 19-1. صفائح الجزء الثابت (1) والدوار (2) لآلة غير متزامنة ذات قدرة صغيرة ومتوسطة

يتم تثبيت قلب الجزء الثابت في الهيكل ، ويتم تثبيت قلب الدوار على العمود ^ (آلات منخفضة ومتوسطة القدرة) أو على حافة مع كعب وغطاء مثبتين على العمود (آلات عالية الطاقة) يدور عمود الدوار في المحامل الموضوعة في دروع نهائية ، مثبتة على غلاف الجزء الثابت (آلات مطروقة "تكدس 11 M0SCHN0Sti)" أو على محامل مثبتة على قطعة

على السطح الأسطواني الداخلي للجزء الثابت وعلى السطح الأسطواني الخارجي للدوار توجد أخاديد ،

أرز. 19-2. صورة لمحرك غير متزامن مع دوار على شكل قفص سنجاب من النوع A71-6 بقوة 14 كيتمفكك

حيث يتم وضع موصلات لفات الجزء الثابت والدوار. عادة ما يكون لف الجزء الثابت ثلاث مراحل (انظر الفصل 21) ؛ ينضم إلى الشبكة ثلاث مراحل الحاليةوبالتالي يطلق عليه أيضًا الملف الأولي. يمكن أيضًا أن يتم لف الجزء المتحرك على ثلاث مراحل على غرار لف الجزء الثابت. عادة ما يتم توصيل نهايات مراحل هذا الملف الدوار بنجم ، ويتم إخراج البدايات بمساعدة حلقات الانزلاق وفرشاة الجرافيت المعدني (الشكل 19-3). تسمى هذه الآلة غير المتزامنة آلة ذات الدوار المرحلة. عادةً ما يتم توصيل أو ضبط ريوستات ثلاثي الأطوار بحلقات الانزلاق. يتم تنفيذ لف طور الجزء المتحرك بنفس عدد أقطاب المجال المغناطيسي مثل الجزء الثابت.

نوع آخر من لفات الجزء المتحرك هو لف على شكل قفص السنجاب (الشكل 19-4). في هذه الحالة ، يوجد في كل أخدود قضيب من النحاس أو الألومنيوم ونهايات جميع القضبان

من طرفي الدوار متصلان بحلقات من النحاس أو الألومنيوم ، والتي تقصر القضبان. عادة ما تكون القضبان غير معزولة عن القلب. في آلات تصل إلى 1QG ك & صعادة ما تصنع القضبان والحلقات ، جنبًا إلى جنب مع أجنحة للتهوية ، عن طريق صب الألومنيوم في الدوار

شكل 19-3 180 المحرك التعريفي الدوار ثلاثي الأطوار كيت

975 دورة في الدقيقة

1 - صندوق كابل ، 2 - صندوق مخرج لنهايات لف الجزء الثابت ، 3 - مسامير حلقية لتثبيت قلب الدوار ، 4 - غسالات الضغط لقلب الدوار ، 5 - عمود الدوار ، 6 و 30 - محامل كروية وأسطوانة، 7 - أطواق توصيل النحاس لقضبان لف الدوار ، 8 -^ ناشرات لتوجيه هواء التبريد الوارد من خلال دروع البطانة ، 9 - قضبان متعرجة ^ للدوار ، "10 - حلقات الاحتفاظ ، // - لف الجزء الثابت ، 12 - ضمادات سلكية! الدوار 13 - حلقات الرفع ، / * - مفاتيح القوس ، 15 - جوانات عازلة للحلقة ، 16 - قنوات التهوية الشعاعية ، 17 - جوهر الدوار ، هو-> ي صب الجزء الثابت السكن ، 19 - جوهر الجزء الثابت ، 20 و 21 - وسادات الضغط وحلقة الجزء الثابت ، 22 - حلقة لتوصيل أطراف الدوار المتعرج بالنجم ، 23 - «وصلات intergroup و intergroup لفائف الجزء الثابت ، 34 - استنتاجات coc * tsov لملف الدوار لحلقات الانزلاق. 25 و 27 - صندوق وغطاء حلقات الانزلاق ، 26 - حلقات الاتصال ، 28 - جلبة متحركة مع جهات اتصال مغلقة ^. خيوط لف الدوار قصيرة الدائرة ، 29 - اقتران لإخراج شدادات الملف الروترا

للدائرة الخارجية

(انظر الشكل J9-2). تسمى هذه الآلة غير المتزامنة بآلة قفص السنجاب. تأتي معظم آلات كرونو ، خاصة الآلات ذات الطاقة الصغيرة والمتوسطة ، مزودة بـ gpTopOM مختصرة.

فجوة الهواء بين الجزء الثابت والدوار في الآلات غير المتزامنة هي أدنى حد ممكن من حيث ظروف الإنتاج وموثوقية التشغيل ، وكلما زاد حجم الماكينة ، زاد حجمها. في آلات بقوة عدة كيلووات ، الفجوة

هو 0.4-0.5 مم،وفي الآلات عالية الطاقة - بضعة ملليمترات.

عادة ما يتم تبريد الآلات غير المتزامنة بالهواء. أنظمة التهوية من حيث المبدأ هي نفسها مثل تلك الخاصة بالآلات التيار المباشر(انظر الفقرة 8-5).

تدوير المجال المغناطيسي. على التين. 19-5 هي مقاطع عرضية للقطبين (2 ص- 2) محرك تحريضي ويوضح طبيعة المجال المغناطيسي للجزء الثابت لنقطتين في الوقت المناسب.

على التين. يوضح الشكل 19-5 أبسط لف للجزء الثابت ، عندما تتكون كل مرحلة من دورة واحدة أو موصلين (المرحلة الأولى - الموصلات لكنو س ،المرحلة الثانية - الموصلات فيو نعم ،المرحلة الثالثة - الموصلات منو ض) 1.توجد موصلات كل منعطف (طور) - من بعضها البعض على مسافة تقسيم القطب

أين د أ- قطر التجويف الداخلي للجزء الثابت ، ar - عدد أزواج الأعمدة.

على التين. 19-5 تقسيم القطب يجعل ملفًا مغلقًا نصف دائري من الدائرة. الملعب من الملف أو اللفاف على شكل كي السنجاب فيلذلك هو كامل (في= ر). خليتان

360 درجة ج. بداية المراحل أ ، ب ، جتحولت بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 120 درجة مئوية ، والتي في هذه القضيةثلث الدائرة.

على التين. 19-5 ، أتظهر اتجاهات التيارات في موصلات لف الجزء الثابت للحظة من الزمن عندما أنا أ - أنا مو أنا ب= أنا ج =

- - *) ر-تيارات المرحلة في الشكل. 19-5 تعتبر إيجابية عندما

هم في بداية المراحل (الموصلات أ ، ب ، ج)موجهة إلى ما وراء مستوى الرسم. على التين. 19-5 ، بتظهر اتجاهات التيارات في الوقت الذي تغيرت فيه مراحل التيارات بمقدار 30 درجة و

من التين. 19-5 يمكن ملاحظة أن توزيع التيارات حول محيط الجزء الثابت هو منطقتان ، كل منهما بقيمة m ، والاتجاه هو

1 وفقًا لـ GOST 183-66 ، فإن بداية مراحل لفات الجزء الثابت هي C 1 (C 2 ، من 3نهاياتهم - على التوالي C 4 و C 8 و C g وبداية مراحل لفات الدوار - باي ، P 2> ^ z- في هذا الكتاب ، لأغراض منهجية ، يتم الإشارة إلى بدايات اللفات ثلاثية الطور في كل مكان أ ، ب ، جأو ب ، ج ،والنهايات - على التوالي L ، Y ، Zأو س ، ص ، ج.

التيارات في هذه المناطق معاكسة. في الجزء السفلي من التين. يوضح الشكل 19-5 منحنيات التوزيع الحالية على طول الجزء الثابت المنشور.

| من هذه المنحنيات يمكن ملاحظة أن التيارات موزعة على سطح الجزء الثابت وفقًا لقانون الجيب.

يتم إنشاء تيارات موصلات لف الجزء الثابت لآلة ثنائية القطب ، على النحو التالي من الشكل. 19-5 ، التدفق المغناطيسي ثنائي القطب

أرز. 19-5. أبسط لف للجزء الثابت لآلة غير متزامنة مع 2p = 2 ومجالها المغناطيسي

Ф 1 (يمر عبر الجزء الثابت والدوار وفجوة الهواء بينهما. من مقارنة الشكل 19-5 ، منظمة العفو الدولية بيمكن ملاحظة أنه عندما تتغير طور التيارات بمقدار 30 درجة ، فإن منحنى التوزيع الحالي والتدفق المغناطيسي يدوران في اتجاه المراحل أيضًا بمقدار 30 درجة مئوية.

محور الدوران (لف) المرحلة لكنفي التين. 19-5 يتم توجيهه أفقيًا ، ومحور التدفق المغناطيسي عند أنا أ = م(الشكل 19-5 ، أ) يتم توجيهه أفقيًا أيضًا. من الواضح أنه إذا كانت مرحلة التيارات مقارنة بالشكل. 19-5 ، أسوف تتغير بمقدار 120 درجة وبالتالي ستكون أنا ب \ u003d أنا م ،ثم سيتم توجيه التدفق المغناطيسي على طول محور الطور في،أي سوف تتحول 120 درجة. في الوقت المناسب عندما أنا ج- انا ،يتزامن محور التدفق المغناطيسي مع محور المرحلة C ، إلخ.

وهكذا ، فإن لف الجزء الثابت للآلة ذات القطبين ، عند تشغيله بواسطة تيار ثلاثي الطور ، يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا ثنائي القطب.

في هذه الحالة ، لفترة واحدة من التغيير الحالي ، يدور الحقل بمقدار 2 طن أو 360 درجة مئوية.

سرعة دوران المجال

ن أنا - ح دورة في الدقيقة ،

حيث fi هو تردد تيار الجزء الثابت.

يدور المجال المغناطيسي في اتجاه تسلسل المرحلة أ ، ب ، جلفات الجزء الثابت. لتغيير اتجاه دوران الحقل إلى الاتجاه المعاكس ، يكفي تغيير الأماكن على مشابك اللف فيينتهي ki الجزء الثابت من اثنين من الموصلات القادمة من التيار الكهربائي.

مع 2p \ u003d 4 ، يكون تقسيم القطب ربع دائرة وتتكون كل مرحلة من أبسط لف للجزء الثابت ثلاثي الطور (الشكل 19-6) من دورتين بخطوة ص = س ،التي يتم إزاحتها بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 2 متر ويمكن توصيلها ببعضها البعض في سلسلة أو على التوازي. المراحل الفردية وبداياتها أ ، ب ، جبينما تحولت أيضًا بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 120 درجة. أو في هذه الحالة 1/6 من الدائرة. من التين. 19-6 يمكن ملاحظة أن مثل هذا اللف يخلق منحنى توزيع حالي ومجال مغناطيسي مع 2p \ u003d 4. هذا الحقل يدور أيضًا ولواحد

تدور فترة التيار أيضًا بمقدار 2 متر ، أو في هذه الحالة بنصف دائرة ، ونتيجة لذلك تكون سرعة المجال

ع ز = ص ، obIsec.

في الحالة العامة ، من الممكن عمل ملف مع 2p = 6 ، 8 ، 10 ، إلخ. في هذه الحالة ، سيتم الحصول على منحنى توزيع تيار ومجال مغناطيسي مع أزواج من الأقطاب. يدور المجال المغناطيسي بسرعة

أرز. 19-6. أبسط لف

الجزء الثابت لجهاز غير متزامن مع

2p - 4 ومجالها المغناطيسي

السرعة المحيطية الخطية لدوران المجال على طول محيط الجزء الثابت

عند تردد التيار الصناعي القياسي في الاتحاد السوفياتي / = 50 هرتزيتم الحصول على سرعات دوران المجال ، المشار إليها في الجدول. 19-1.

الجدول 19-1

سرعة دوران المجال المغناطيسي لللفات بأعداد مختلفة من أزواج الأقطاب صعند L = 50 هرتز

ص
Px ، R / MUH

عند تصميم ملفات التيار المتناوب ، فإنهم يسعون جاهدين (انظر الفصل 21) بحيث يكون توزيع تحريض المجال الدوار في فجوة الهواء على طول المحيط أقرب ما يمكن إلى الجيوب الأنفية.

لاحقًا في هذا الفصل ، سوف يُفترض أن هذا التوزيع جيبي.

مبدأ تشغيل الآلة غير المتزامنة.التدفق المغناطيسي Ф 1 (الذي تم إنشاؤه بواسطة لف الجزء الثابت (الشكل 19-5 و 19-6) ، أثناء دورانه ، يعبر موصلات لف الدوار ، ويحفز emf فيها. ه ص ،وإذا كان الملف الدوار مغلقًا ، فستظهر تيارات فيه ج ،التردد الذي f 2 مع دوار ثابت (i \ u003d 0) يساوي التردد الأساسي و ت.

إذا كان الملف الدوار ثلاثي الأطوار ، فسيحدث تيار ثلاثي الأطوار فيه. يخلق هذا التيار تدفقًا دوارًا للعضو الدوار F 2 ، وعدد الأقطاب 2 ص ، واتجاه وسرعة الدوران عند ن = 0

نفس تدفق الجزء الثابت. لذلك يتدفق و زو F يدوران بشكل متزامن ويشكلان تدفقًا دوريًا مشتركًا للمحرك F. مع دوار قفص السنجاب ، يتم إحداث نظام متعدد الأطوار للتيارات ٪ في قضبانه مع تحول طور في قضبان مجاورة بزاوية

حيث Z 2 هو عدد قضبان الدوار. تخلق هذه التيارات أيضًا تدفقًا دوارًا Ф 2 ، وعدد الأقطاب واتجاه وسرعة دورانها هو نفس تدفق الجزء الدوار في الطور. لذلك ، في هذه الحالة ، يتشكل تدفق مغناطيسي شائع F أيضًا في المحرك ، وبالنظر إلى وجود مجال مغناطيسي دوار مشترك ، يمكن للمرء أن يفكر في e. d.s. ، التي يسببها هذا المجال في اللفات.

نتيجة لتفاعل التيارات الدوارة مع التدفق ، تنشأ قوى ميكانيكية تعمل على موصلات الدوار Fوالتناوب لحظة كهرومغناطيسية م.

في الجزء العلوي من التين. يوضح الشكل 19-7 موجة جيبية للحقل المغناطيسي العام تدور بسرعة i> i فيالآلات والاتجاهات ه. د. e 2 مستحث بواسطة هذا المجال في قضبان دوار قفص سنجابي ثابت. في الجزء السفلي من التين. يوضح الشكل 19-7 اتجاهات تيارات القضبان ، جوالقوى التي تعمل عليهم Fفي حالتين: عندما تكون زاوية تحول الطور "fa بين e و r 2 صفرًا وعندما تكون ■ ph 2 \ u003d 90 ، عند٪ \ u003d 0 ، تعمل جميع القوى في اتجاه مجال الدوران. لذلك ، فإن عزم الدوران

الشكل 19-7. التيارات في قضبان لف الدوار والقوى المؤثرة عليها

يختلف عن الصفر ويعمل أيضًا في اتجاه دوران المجال. في نفس الوقت ، عند t | e a \ u003d 90 ° ، تعمل القوى جوانب مختلفة

و م= 0.

ويترتب على ذلك أن عزم الدوران يتم إنشاؤه فقط بواسطة المكون النشط لتيار الدوار

هذا الاستنتاج له الطابع العاموهو صالح أيضًا لأنواع أخرى من أجهزة التكييف.

تتمتع الدائرة الدوارة للمحرك غير المتزامن دائمًا بمقاومة نشطة معينة ، وبالتالي عند بدء تشغيل المحرك (ن = 0) دائمًا 0< t|) 2 < 90°. В результате развиваемый момент م> Q ، وإذا كان أكبر من عزم الكبح الثابت على العمود ، فسيبدأ دوار المحرك بالدوران في اتجاه دوران المجال بسرعة معينة ص<; ص بعلى سبيل المثال ، سوف تدور مع بعض التأخير ، أو الانزلاق ، بالنسبة لحقل الجزء الثابت ،

الفرق النسبي بين سرعات دوران المجال والدوار

يسمى الانزلاق. يتم التعبير عن القسيمة أيضًا كنسبة مئوية:

سرعة الدوار فمعبرًا عنها في شكل قسيمة ، وفقًا للصيغة (19-6) ، تساوي

عند بدء تشغيل المحرك (ص= 0) لدينا s = 1 ، وعندما يدور الدوار بشكل متزامن مع حقل الجزء الثابت أو ، كما يقولون ، بسرعة متزامنة (ص= ص د)سيكون s = O. متى ن = ن سالمجال المغناطيسي للجزء الثابت بالنسبة للعضو الدوار ثابت ولن يتم استحثاث التيارات في الجزء المتحرك ، لذلك م= 0 ولا يمكن للمحرك الوصول إلى سرعة الدوران هذه. نتيجة لذلك ، في وضع المحرك يكون دائمًا 0< /г <п х و l> s> 0.

عندما يدور الجزء المتحرك باتجاه المجال ، فإن تردد عبور موصلات الجزء المتحرك بالمجال يتناسب مع فرق السرعة تي- صوتردد التيار في لف الدوار

استبدال القيمة هنا صمن الصيغة (19-7) ثم القيمة ن سمن (19-2) نحصل عليه

أي أن التردد الثانوي يتناسب مع الانزلاق.

بالتردد الحالي / 2< و تسرعة دوران المجال الدوار بالنسبة للعضو الدوار نفسه n 2p هي أيضًا أقل ص زوبناءً على التعبير (19-9).

سرعة دوران المجال الدوار بالنسبة للجزء الثابت وفقًا للتعبيرات (19-7) و (19-10)

أي سرعة دوران المجال الدوار بالنسبة للجزء الثابت بأي سرعة دوران للعضو الدوار صتساوي سرعة دوران الحقل الثابت ص س.لذلك ، فإن حقول الجزء الثابت والدوار مع الدوار الدوار أيضًا تدور دائمًا بشكل متزامن وتشكل حقلاً دوارًا مشتركًا.

لاحظ ما هو مبين في الشكل. 19-7 صورة اتجاهات التيارات والقوى الميكانيكية صالحة أيضًا عندما يدور الدوار ، عندما يكون 0< ص< ن س(وضع المحرك).

إذا تم إدخال دوار آلة غير متزامنة بمساعدة قوة خارجية (عزم الدوران) في اتجاه دوران حقل الجزء الثابت بسرعة أعلى من السرعة المتزامنة (ص> ص د) ،ثم سيتفوق الدوار على مجال واتجاهات التيارات المستحثة في ملف الدوار مقارنة بتلك الموضحة في الشكل. 19-7 تم عكسه. في هذه الحالة ، يتم أيضًا عكس اتجاهات القوى الكهرومغناطيسية Fوالعزم الكهرومغناطيسي م.لحظة مفي نفس الوقت سيكون الكبح ، وستعمل الآلة في وضع المولد وتعطي الطاقة النشطةللشبكة. وفقًا للتعبير (19-6) ، في وضع المولد s< 0.

إذا تم تدوير الدوار في الاتجاه المعاكس لاتجاه دوران حقل الجزء الثابت (ص< 0), то указанные на рис. 19-7 направления е 2 , / 2 и Fتم حفظه. لحظة كهرومغناطيسية مستعمل في اتجاه دوران حقل الجزء الثابت ، ولكنها ستبطئ دوران الجزء المتحرك. يسمى هذا النمط من تشغيل آلة غير متزامنة وضع التضمين المضاد أو وضع الفرامل الكهرومغناطيسية. في هذا الوضع ، وفقًا للتعبير (19-6) ق> 1.

تتم مناقشة أوضاع تشغيل الآلة غير المتزامنة بمزيد من التفصيل في القسم التالي. هنا ، ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن العلاقة (19-11) ، كما يسهل رؤيتها ، يتم الحفاظ عليها في أي نمط تشغيل ، لأي قيمة من s ، أي حقول الجزء الثابت والدوار تدور بشكل متزامن في أي وضع لتشغيل الجهاز غير المتزامن.

الآلة غير المتزامنة هي آلة تيار متردد بدون فرش يتم فيها إثارة مجال مغناطيسي دوار أثناء التشغيل ، لكن الدوار يدور بشكل غير متزامن ، أي ذات سرعة زاوية مختلفة عن السرعة الزاوية للمجال.

تعد المحركات الحثية هي الأكثر شيوعًا بين جميع المحركات. تكمن مزاياها في بساطة الجهاز والموثوقية العالية والتكلفة المنخفضة نسبيًا.

المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور التي اقترحها M.O. Dolivo-Dobrovolsky في عام 1888. يتم إجراؤها بقوة من أجزاء واط إلى آلاف كيلووات ، بتردد دوران يتراوح من 500 إلى 3000 دورة في الدقيقة وبجهد يصل إلى 10 كيلو فولت. تُستخدم المحركات غير المتزامنة أحادية الطور لقيادة الأجهزة المنزلية ، والأدوات الكهربائية ، في دوائر الأتمتة. يتم تشغيلها بواسطة دائرة أحادية الطور ولديها قوة ، كقاعدة عامة ، لا تزيد عن 0.5 كيلو واط.

يمكن أن تعمل الآلات غير المتزامنة في وضع المولد. ولكن كمصادر للطاقة الكهربائية ، فإنها لا تستخدم أبدًا تقريبًا ، نظرًا لأنها لا تملك مصدرًا خاصًا بها لإثارة التدفق المغناطيسي وهي أدنى من المولدات المتزامنة من حيث أدائها.

تُستخدم الآلات غير المتزامنة كمنظم للجهد ، ومنظمات المرحلة ، ومحولات التردد ، إلخ.

عيوب الآلات غير المتزامنة هي التعقيد والتنظيم غير الاقتصادي لأدائها.

يتكون المحرك غير المتزامن من الجزء الثابت والدوار ودروع النهاية. الجزء الثابت هو الجزء الثابت للمحرك وله شكل أسطواني. يتكون من جسم وجوهر وملف. الجسم من الصلب الزهر أو الحديد الزهر. يتم تجميع الدائرة المغناطيسية للجزء الثابت من صفائح رقيقة من الفولاذ الكهربائي. على السطح الداخلي ، توجد أخاديد تناسب لف الجزء الثابت. يتكون الجزء المتحرك من المحرك التعريفي - الجزء الدوار - من عمود فولاذي ، ودائرة مغناطيسية مصنوعة من صفائح من الفولاذ الكهربائي مع أخاديد مختومة. يمكن أن يكون لف الدوار قصير الدائرة أو طور. اللف قصير الدائرة مصنوع من قضبان الألومنيوم أو النحاس ذات دائرة قصر عند طرفي الدوار. يحتوي دوار الطور على لف من ثلاث مراحل متصل بنجم. يتم توصيل الخيوط المتعرجة بالحلقات الموجودة على العمود ويتم توصيلها بمقاوم متغير أو أي جهاز آخر بمساعدة الفرشاة. يتم وضع الدوار الدوار على عمود مشترك مع الجزء الثابت. يدور العمود في دروع المحمل. يتم توصيل لف الجزء الثابت في صندوق يتم فيه إخراج بدايات المراحل C 1 و C 2 و C 3 ونهايات المراحل C 4 و C 5 و C 6. على التين. يوضح تخطيط هذه الاستنتاجات (أ) وطرق ربطها ببعضها البعض عند توصيل لفات الطور بنجمة (ب) ومثلث (ج).

إذا تمت الإشارة إلى جهدين في جواز سفر المحرك ، على سبيل المثال ، 380/220 ، فإن اتصال النجمة يتوافق مع جهد أعلى ، ووصلة مثلثة بوصلة أصغر. في كلتا الحالتين ، يكون جهد طور المحرك 220 فولت.

يخلق لف الجزء الثابت ثلاثي الأطوار حقلاً مغناطيسيًا يدور بسرعة

.

يحدث التفاعل الكهرومغناطيسي بين الجزء الثابت والدوار فقط عندما لا تتساوى سرعة حقل الجزء الثابت وسرعة دوران الجزء المتحرك.

المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت لآلة غير متزامنة. تردد دوران الحقل الثابت ، الانزلاق (الخصائص).

أساس عمل المحرك التعريفي هو مجال مغناطيسي دوار. مبدأ الحصول على مجال مغناطيسي دوار هو أنه إذا كانت التيارات المتغيرة الطور تتدفق عبر نظام موصلات موزعة في الفضاء على طول دائرة ، فسيتم إنشاء حقل دوار في الفضاء.

ص

ضع في اعتبارك الحصول على مجال دوار في محرك ثلاثي الطور. على التين. يوضح الشكل 1 اللفات ثلاثية الطور أ– X, ب – ص, ج – ض، كل منها على شكل ملف واحد. يتم توفير نظام تيارات ثلاثي الطور من مصدر الطاقة إلى اللفات

;

;

.

إذا كانت مراحل لف الجزء الثابت متصلة بتيار رئيسي ثلاثي الطور ، فإن التيارات تنشأ والتي تخلق مجالًا مغناطيسيًا مع الحث:

;

؛. مكون تحريض المجال على طول المحور X يساوي المجموع الجبري للإسقاطات على هذا المحور للقيم الآنية لتحريض المراحل الفردية ، أي

. وبالمثل ، نجد الإسقاط على المحور ص.

. نتيجة لذلك ، فإن الحث المغناطيسي للحقل الثابت يساوي:

تحريض المجال المغناطيسي ثابت ، والحقل الثابت نفسه به إسقاطات على محوري X و Y ، على التوالي:

يقع V- أو تحريض الحقل المقطوع بزاوية على المحور y

,

، حيث T هي فترة التغيير الحالي ، التردد الدوري

في هذا الطريق، ثلاث مراحل لف، التي تغذيها التيارات المزاحة بمقدار 120 درجة ، تخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا. يبقى التدفق الناتج دون تغيير ويساوي 1.5 من الحد الأقصى لتدفق المرحلة. يتزامن اتجاه هذا التدفق دائمًا مع اتجاه التدفق المغناطيسي للمرحلة التي يكون فيها التيار الأقصى في لحظة معينة. لذلك ، لتغيير اتجاه الدوران ، من الضروري تبديل أي مرحلتين.

تشير الأمثلة التي تم النظر فيها إلى تصميم متعرج ثنائي القطب () بتردد دوران مجال. في الحالة العامة ، تردد دوران المجال ، حيث عدد أزواج أقطاب الآلة ؛ هو تردد تيار الجزء الثابت.

القيمة أو اتصل انزلاقآلة غير متزامنة ، حيث - تردد دوران حقل الجزء الثابت ، - تردد دوران الدوار.

اعتمادًا على النسبة وهناك ثلاثة أوضاع للتشغيل: في وضع المحرك ؛ في وضع المولد في وضع الفرامل الكهرومغناطيسي.

العمل في وضع المحرك.تخلق القوى الكهرومغناطيسية لتفاعل المجالات المغناطيسية للجزء الثابت والدوار عزم دوران في اتجاه دوران حقل الجزء الثابت. تعتمد السرعة التي يدور بها المحرك على حمولته. في حالة الخمول ، تصبح السرعة متساوية تقريبًا ، لأنه عند = 0 تكون EMF والتيارات في الدوار صفرًا ويختفي التفاعل الكهرومغناطيسي. وبالتالي ، تعمل الآلة غير المتزامنة في وضع المحرك ضمن النطاق من = 0 إلى ، أي عند الانزلاق من +1 إلى 0. في هذه الحالة ، يتم تحويل الطاقة الكهربائية التي يتم توفيرها للجزء الثابت من الشبكة إلى طاقة ميكانيكية على العمود.

العمل في وضع المولد.لنفترض أن الجزء الثابت المتصل بالشبكة يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا ، ويتم تحريك الجزء المتحرك في نفس الاتجاه بسرعة. في هذه الحالة ، سيكون الانزلاق سالبًا ، وستغير تيارات EMF والتيار الدوار اتجاهها مقارنة بالتشغيل في وضع المحرك. يصبح عزم الدوران الموجود على العمود كبحًا بالنسبة لعزم دوران المحرك الرئيسي. تعمل الآلة غير المتزامنة كمولد. يتم تحويل الطاقة الميكانيكية المزودة إلى العمود إلى طاقة كهربائية ونقلها إلى الشبكة. وبالتالي ، يمكن للآلة غير المتزامنة أن تعمل في وضع المولد بالتوازي مع الشبكة ضمن حدود otdo ، أي عند الانزلاق

قبل.

العمل في وضع الفرامل الكهرومغناطيسية.لنفترض أن الجزء المتحرك مدفوع عكس اتجاه دوران التدفق المغناطيسي للجزء الثابت. في هذه الحالة ، يتم توفير الطاقة للآلة غير المتزامنة من جانبين - كهربائي من الشبكة وميكانيكي من المحرك الرئيسي. يُطلق على وضع التشغيل هذا وضع الفرامل الكهرومغناطيسية. يحدث عند الانزلاق من إلى.

- أقصى لحظة

- ابتداء من عزم الدوران

- لحظة رمزية

السمة الميكانيكية للمحرك هي اعتماد سرعة الدوار على عزم الدوران على العمود. نظرًا لأن لحظة الخمول صغيرة تحت الحمل ، يتم تمثيل الخاصية الميكانيكية بالتبعية. إذا أخذنا في الاعتبار العلاقة ، إذن خاصية ميكانيكيةيمكن الحصول عليها من خلال تقديم اعتمادها الرسومي في الإحداثيات

في عدد من البلدان ، تُصنف آلات المبدل أيضًا على أنها آلات غير متزامنة. اسم آخر للآلات غير المتزامنة هو استقراءيرجع ذلك إلى حقيقة أن التيار في الملف الدوار ناتج عن المجال الدوار للجزء الثابت. تشكل الآلات غير المتزامنة اليوم غالبية الآلات الكهربائية. تستخدم بشكل أساسي كمحركات كهربائية وهي المحولات الرئيسية للطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.

مزايا:

سهولة التصنيع.
لا يوجد اتصال ميكانيكي مع الجزء الثابت من الجهاز.

عيوب:

لحظة بداية صغيرة.
تيار بدء كبير.

قصة

تعود الأولوية في إنشاء محرك غير متزامن إلى نيكولا تيسلا ، الذي حل في بودابست في ربيع عام 1882 مشكلة إنشاء مجال مغناطيسي دوار باستخدام لف تيار متناوب ثابت متعدد الأطوار ، وفي عام 1884 أظهر في ستراسبورغ نموذجًا عمليًا من محركه. تم تقديم مساهمة في تطوير المحركات غير المتزامنة بواسطة Galileo Ferraris ، الذي بنى في عام 1885 في إيطاليا نموذجًا لمحرك تحريضي 3 واط. في عام 1888 ، نشر فيراريس بحثه في مقال للأكاديمية الملكية للعلوم في تورين (في نفس العام ، تلقى تسلا براءة الاختراع الأمريكية 381968 بتاريخ 05/01/1888 ( نحن. براءة الاختراع 0381968 | طلب الاختراع رقم 252132 بتاريخ 1887/12/10) الذي أوجز اساس نظرىمحرك غير متزامن. ميزة Ferraris هي أنها توصلت إلى نتيجة خاطئة حول كفاءة صغيرة. محرك غير متزامن وعدم جدوى استخدام أنظمة التيار المتردد ، لفت انتباه العديد من المهندسين إلى مشكلة تحسين الآلات غير المتزامنة. تمت إعادة طبع مقال بقلم جاليليو فيراريس في مجلة Atti di Turino في مجلة إنجليزية وتمت قراءته في يوليو 1888 بواسطة Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky ، خريج مدرسة دارمشتات التقنية العليا ، وهو مواطن روسي. بالفعل في عام 1889 ، حصلت Dolivo-Dobrovolsky على براءة اختراع لمحرك غير متزامن ثلاثي الأطوار مع دوار قفص السنجاب ، وفي عام 1890 - براءات الاختراع في إنجلترا رقم 20425 وألمانيا رقم 75361 لمحرك غير متزامن ثلاثي الأطوار مع دوار طور . فتحت هذه الاختراعات عصر التطبيق الصناعي الشامل للآلات الكهربائية. في الوقت الحاضر ، المحرك غير المتزامن هو المحرك الكهربائي الأكثر شيوعًا.

تصميم

تحتوي الآلة غير المتزامنة على الجزء الثابت والدوار مفصولين بفجوة هوائية. أجزائه النشطة هي اللفات والدائرة المغناطيسية (الأساسية) ؛ جميع الأجزاء الأخرى هيكلية ، وتوفر القوة اللازمة والصلابة والتبريد وإمكانية الدوران ، إلخ.

لف الجزء الثابت عبارة عن لف من ثلاث مراحل (بشكل عام ، متعدد الأطوار) ، يتم توزيع موصلاته بالتساوي حول محيط الجزء الثابت ويتم وضعها بمرحلة تلو الأخرى في الأخاديد بمسافة زاوية تبلغ 120 درجة. يتم توصيل مراحل لف الجزء الثابت وفقًا لمخططات "مثلث" أو "نجمة" قياسية ومتصلة بشبكة تيار ثلاثية الطور. تتم إعادة مغنطة الدائرة المغناطيسية للجزء الثابت في عملية تغيير التيار في لف الجزء الثابت ، لذلك يتم تجنيدها من ألواح الصلب الكهربائية لضمان الحد الأدنى من الخسائر المغناطيسية. الطريقة الرئيسية لتجميع الدائرة المغناطيسية في حزمة هي المزج.

دوار قفص السنجاب

الدوار لآلة قفص السنجاب غير المتزامن

اللف الدوار قصير الدائرة ، غالبًا ما يطلق عليه "قفص السنجاب" بسبب التشابه الخارجي للتصميم ، يتكون من قضبان نحاسية أو ألمنيوم ، ذات دائرة قصيرة في النهايات بحلقتين. يتم إدخال قضبان هذا الملف في أخاديد قلب الدوار. النوى الدوارة والجزء الثابت لها هيكل تروس. في الآلات ذات الطاقة الصغيرة والمتوسطة ، تتم عملية اللف عادة بصب سبائك الألومنيوم المنصهرة في أخاديد قلب الدوار. جنبا إلى جنب مع قضبان "قفص السنجاب" ، يتم صب الحلقات ذات الدائرة القصيرة والشفرات الطرفية ، والتي تقوم بتهوية الماكينة. في الآلات عالية الطاقة ، يتكون "قفص السنجاب" من قضبان نحاسية ، يتم توصيل نهاياتها بحلقات دائرة قصر باللحام.

في كثير من الأحيان ، تكون أخاديد العضو الدوار أو الجزء الثابت مشطوفة لتقليل EMF التوافقي العالي الناتج عن تموجات التدفق المغناطيسي بسبب وجود الأسنان ، والتي تكون مقاومتها المغناطيسية أقل بكثير من المقاومة المغناطيسية لللف ، وكذلك لتقليل الضوضاء الناتجة عن أسباب مغناطيسية. لتحسين أداء البدء محرك غير متزامنمع دوار قفص السنجاب ، أي زيادة ابتداء من عزم الدورانوتقليل تيار البدء ، يتم استخدام شكل أخدود خاص على الدوار. في هذه الحالة ، يكون للجزء الخارجي من أخدود الدوار من محور الدوران مقطع عرضي أصغر من الجزء الداخلي. يتيح لك ذلك استخدام تأثير الإزاحة الحالية ، والتي بسببها تزداد المقاومة النشطة لملف الدوار عند الانزلاق الكبير (عند بدء التشغيل).

تتميز المحركات غير المتزامنة ذات الدوَّار ذي القفص السنجابي بعزم دوران صغير لبدء التشغيل وتيار بدء مهم ، وهو عيب كبير في "قفص السنجاب". لذلك ، يتم استخدامها في تلك المحركات الكهربائية التي لا تتطلب عزم دوران كبير. من المميزات جدير بالذكر سهولة التصنيع ، وعدم وجود تلامس كهربائي مع الجزء الساكن من الماكينة مما يضمن المتانة ويقلل من تكاليف الصيانة. مع التصميم الخاص للدوار ، عندما تدور أسطوانة ألمنيوم مجوفة فقط في فجوة الهواء ، فمن الممكن تحقيق قصور ذاتي منخفض للمحرك.

الدوار المرحلة

يحتوي دوار الطور على لف من ثلاث مراحل (في الحالة العامة ، متعدد الأطوار) ، يتم توصيله عادةً وفقًا للمخطط "النجمي" ويتم إخراجه للانزلاق الحلقات التي تدور مع عمود الآلة. بمساعدة فرش الجرافيت أو الجرافيت المعدني التي تنزلق على طول هذه الحلقات ، في دائرة لف الدوار:

تشمل مقاومة مقاومة الصابورة المتغيرة كمقاومة نشطة إضافية ، نفس الشيء لكل مرحلة. عن طريق تقليل تيار البدء ، يتم زيادة عزم الدوران إلى الحد الأقصى للقيمة (في اللحظة الأولى من الوقت). تُستخدم هذه المحركات لقيادة الآليات التي يتم إطلاقها تحت حمولة ثقيلة أو تتطلب تحكمًا سلسًا في السرعة.
تشمل المحاثات (الإختناقات) في كل مرحلة من مراحل الجزء المتحرك. تعتمد مقاومة الاختناقات على تردد التيار المتدفق ، وكما تعلم ، في الجزء المتحرك في اللحظة الأولى لبدء التشغيل ، يكون تردد تيارات الانزلاق هو الأعلى. عندما يدور الجزء المتحرك ، يتناقص تواتر التيارات المستحثة ، ومعها تقل مقاومة المحرِّض. تسمح لك المقاومة الاستقرائية في دائرة دوار الطور بأتمتة إجراء بدء تشغيل المحرك ، وإذا لزم الأمر ، "الإمساك" بالمحرك ، الذي انخفضت سرعته بسبب الحمل الزائد. المحاثة تحافظ على تيارات الجزء المتحرك عند مستوى ثابت.
قم بتشغيل مصدر تيار مباشر ، وبالتالي الحصول على آلة متزامنة.
تشمل الطاقة من العاكس ، مما يسمح لك بالتحكم في سرعة المحرك وخصائص عزم الدوران. هذه طريقة تشغيل خاصة (آلة تغذية مزدوجة). من الممكن تشغيل جهد التيار الكهربائي بدون عاكس ، بمراحل معاكسة للتيار الذي يعمل به الجزء الثابت.

محرك Schrage-Richter

يتم تغذية محرك غير متزامن عاكس ثلاثي الأطوار من جانب الدوار.

محرك غير متزامن مقلوب (يعمل بالطاقة من الدوار) ، والذي يسمح لك بضبط السرعة بسلاسة من الحد الأدنى (يتم تحديد النطاق بواسطة بيانات لف الملف الإضافي المستخدم للحصول على emf إضافي ، يتم إدخاله مع تردد الانزلاق في الدائرة الثانوية لـ الجهاز) إلى الحد الأقصى ، والذي يقع عادةً فوق تزامن السرعة. ينتج ماديًا عن طريق تغيير محلول مجموعة مزدوجة من الفرش لكل "مرحلة" من الدائرة الثانوية للمحرك. وبالتالي ، من خلال إعادة ترتيب عبور الفرشاة باستخدام جهاز ميكانيكي (عجلة يدوية أو مشغل آخر) ، كان من الممكن التحكم اقتصاديًا في سرعة محرك تحريضي التيار المتردد. فكرة التحكم بشكل عام بسيطة للغاية وسيتم تنفيذها لاحقًا في ما يسمى شلالات الصمامات غير المتزامنة ، حيث تم تضمين محول الثايرستور في دائرة دوار الطور ، والتي تعمل كعاكس أو في وضع المعدل. جوهر الفكرة هو إدخال emf إضافي في الدائرة الثانوية للمحرك التعريفي. سعة وطور متغيران بتردد انزلاقي. يقوم المجمع بمهمة مطابقة تردد emf الإضافي مع تردد الانزلاق للدوار. إذا كان e.m.f. عكس التيار الرئيسي ، يتم إخراج الطاقة من الدائرة الثانوية للمحرك مع انخفاض مماثل في سرعة الماكينة ، ويتم تحديد حد السرعة فقط من خلال ظروف تبريد اللفات). عند نقطة التزامن للجهاز ، يكون تردد emf الإضافي. يساوي الصفر ، أي أن التيار المباشر يتم توفيره للدائرة الثانوية بواسطة المجمع. في حالة جمع e.m.f. مع القوة الرئيسية ، يتم قلب الطاقة الإضافية في الدائرة الثانوية للآلة ، وبالتالي ، التسارع فوق السرعة المتزامنة. وهكذا ، كانت نتيجة التنظيم عبارة عن عائلة من الخصائص الجامدة إلى حد ما مع انخفاض في اللحظة الحرجة مع انخفاض في السرعة ، ومع تسارع أعلى من السرعة المتزامنة - مع زيادتها النسبية.

من الأمور ذات الأهمية الخاصة تشغيل الآلة بمحلول غير متماثل لقطع الفرشاة. في هذه الحالة مخطط متجه emf إضافية يتلقى المحرك ما يسمى بالمكون العرضي ، مما يجعل وظيفة محتملةمع استجابة سعوية للشبكة.

من الناحية الهيكلية ، يكون المحرك عبارة عن آلة مقلوبة ، حيث يتم وضع ملفين على الدوار: مزود الطاقة من حلقات الانزلاق والملف المتصل عن طريق زوجين من الفرشاة لكل "طور" بالملف الثانوي للجزء الثابت. في الواقع ، يتم تشغيل هذين الجزأين من اللف الثانوي ، اعتمادًا على موضع عبور الفرشاة ، إما وفقًا لبعضهما البعض أو في اتجاهين متعاكسين. هذه هي الطريقة التي يعمل بها التنظيم.

تلقت هذه المحركات أكبر تطور في الثلاثينيات من القرن العشرين. في الاتحاد السوفيتي ، مع ثقافة الإنتاج المنخفضة للصناعة الكهربائية ، لم تحصل آلات تجميع التيار المتردد (ACC) على أي توزيع وتطوير ملحوظ بسبب زيادة متطلبات تصنيع مجموعة فرش التجميع والتكلفة الإجمالية العالية. لقد اخترقوا أراضي اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية بشكل أساسي كجزء من المعدات المشتراة في الخارج ، وفي أول فرصة ، تم استبدالهم بآلات تيار مباشر أقل كفاءة ، ولكنها أرخص أو محركات غير متزامنة بدوار طور. الطرق الحالية لحساب c.m.f. تم تطويره بواسطة الأكاديمي M.P. Kostenko (في كتبه المدرسية ، يتم تقسيم الآلات غير المتزامنة إلى مجمعات وآلات بدون فرش) تعتبر معيارًا كافيًا لأداء الماكينة عن طريق فحصها وفقًا لظروف التبديل (للمقارنة ، الحساب الحراري أمر بالغ الأهمية لمحرك DC) .

في الوقت الحاضر ، يعتبر محرك Schrage مهمًا فقط كأداة مساعدة بصرية ممتازة للطلاب. وفقًا لـ L. Ya. Telichko ، مدرس قسم المحرك الكهربائي في جامعة ليبيتسك التقنية ، " أفضل نموذج، حيث يمكن لمس نظرية وممارسة الشلال باليد ، من المستحيل العثور عليها.

مبدأ التشغيل

تطبق على لف الجزء الثابت AC الجهد، حيث يتدفق التيار خلال هذه الملفات ويخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا. يعمل المجال المغناطيسي على لف الدوار ووفقًا للقانون الحث الكهرومغناطيسييستحث emf فيها. في اللف الدوار ، تحت تأثير EMF المستحث ، ينشأ تيار. يخلق التيار في الملف الدوار مجاله المغناطيسي الخاص ، والذي يتفاعل مع المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت. ونتيجة لذلك ، تؤثر قوة على كل سن من أسنان الدائرة المغناطيسية للجزء المتحرك ، مما يؤدي ، بالتجمع حول المحيط ، إلى تكوين عزم كهرومغناطيسي دوار يؤدي إلى دوران الجزء المتحرك.

سرعة دوران الحقل الثابت

عندما يتم تزويد لف الجزء الثابت بتيار ثلاثي الطور (في الحالة العامة ، متعدد الأطوار) ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار ، وتردد الدوران المتزامن [rpm] الذي يرتبط بتردد التيار الرئيسي [Hz] بواسطة نسبة:

أين هو عدد أزواج الأقطاب المغناطيسية لملف الجزء الثابت.

اعتمادًا على عدد أزواج الأقطاب ، فإن القيم التالية للترددات الدورانية للحقل المغناطيسي للجزء الثابت ممكنة ، بتردد جهد إمداد يبلغ 50 هرتز:

ن ، دورة في الدقيقة
3000	1
1500	2
1000	3
300	10

تحتوي معظم المحركات على 1-3 أزواج من الأعمدة ، نادرًا 4. نادرًا ما يتم استخدام المزيد من الأعمدة ، مثل هذه الآلات لها كفاءة منخفضة وعامل طاقة ، ولكنها تسمح لدوار المحرك بالدوران بسلاسة وببطء شديد.

أوضاع التشغيل

الخصائص الميكانيكية لآلة غير متزامنة: أ - وضع استعادة الطاقة للشبكة (وضع المولد) ، ب - وضع المحرك ، ج - وضع التضمين المضاد (وضع الفرامل الكهرومغناطيسية).

وضع المحرك

إذا كان الجزء المتحرك ثابتًا أو كان تردده الدوراني أقل من متزامن ، فإن الحقل المغناطيسي الدوار يعبر موصلات لف الدوار ويحث على EMF فيها ، حيث يظهر تيار تحت تأثيره في لف الجزء المتحرك. تعمل القوى الكهرومغناطيسية على الموصلات بتيار هذا الملف (أو بالأحرى على أسنان قلب الدوار) ؛ تشكل قوتها الإجمالية عزمًا كهرومغناطيسيًا يسحب الجزء المتحرك مع المجال المغناطيسي. إذا كانت هذه اللحظة كافية للتغلب على قوى الاحتكاك ، يبدأ الدوار بالدوران ، وتوافق سرعة دورانه الثابتة [rpm] مساواة عزم الدوران الكهرومغناطيسي مع عزم الكبح الناتج عن الحمل على العمود ، وقوى الاحتكاك في المحامل ، التهوية ، وما إلى ذلك. سرعة الدوار لا يمكن أن تصل إلى تردد دوران المجال المغناطيسي ، لأنه في هذه الحالة ، ستصبح السرعة الزاوية لدوران المجال المغناطيسي بالنسبة لملف الدوار مساوية للصفر ، وسوف يتوقف المجال المغناطيسي عن تحريض EMF في لف الدوار ، وبالتالي إنشاء عزم دوران ؛ وبالتالي ، بالنسبة للوضع الحركي لتشغيل آلة غير متزامنة ، يكون التفاوت صحيحًا:

يسمى الفرق النسبي بين ترددات دوران المجال المغناطيسي والدوار انزلاق:

من الواضح أنه في وضع المحرك.

وضع المولد

إذا تم تسريع الدوار بمساعدة عزم دوران خارجي (على سبيل المثال ، بواسطة بعض المحركات) إلى تردد أكبر من تردد دوران المجال المغناطيسي ، فإن اتجاه EMF في الملف الدوار والمكون النشط من سيتغير تيار الدوار ، أي أن الآلة غير المتزامنة ستدخل وضع المولد. في الوقت نفسه ، سيتغير أيضًا اتجاه عزم الدوران الكهرومغناطيسي ، والذي سيصبح فرملة. الانزلاق في وضع المولد.

لتشغيل آلة غير متزامنة في وضع المولد ، يلزم وجود مصدر طاقة تفاعلي يخلق مجالًا مغناطيسيًا. في حالة عدم وجود مجال مغناطيسي أولي في لف الجزء الثابت ، يتم إنشاء التدفق باستخدام مغناطيس دائم ، أو بحمل نشط بسبب الحث المتبقي للآلة والمكثفات المتصلة بالتوازي مع مراحل لف الجزء الثابت.

يستهلك المولد غير المتزامن تيارًا تفاعليًا ويتطلب وجود مولدات طاقة تفاعلية في الشبكة على شكل آلات متزامنة ، ومعوضات متزامنة ، وبنوك مكثفة ثابتة (BSK). وبسبب هذا ورغم سهولة الصيانة ، مولد غير متزامننادرًا ما تستخدم نسبيًا ، بشكل أساسي كمولدات الرياح منخفضة الطاقة ، والمصادر المساعدة للطاقة المنخفضة وأجهزة الكبح. لكن يتم استخدام وضع المولد للمحرك غير المتزامن في كثير من الأحيان. في هذا الوضع ، تعمل محركات سلالم مترو الأنفاق التي تنخفض. في وضع المولد ، تعمل محركات المصعد ، اعتمادًا على نسبة الوزن في المقصورة وفي ثقل الموازنة.

وضع الخمول

الوضع حركة الخموليحدث المحرك غير المتزامن عندما لا يكون هناك حمل على العمود في شكل علبة تروس وجسم عمل. من خلال تجربة التباطؤ ، يمكن تحديد قيم التيار المغنطيسي وفقد الطاقة في الدائرة المغناطيسية وفي المحامل وفي المروحة. الخمول الحقيقي س= 0.01-0.08. في وضع الخمول المثالي ن 2 =ن 1 ، لذلك س= 0 (في الواقع ، هذا الوضع غير قابل للتحقيق ، حتى في ظل افتراض أن الاحتكاك في المحامل لا ينتج عزم الحمل الخاص به - يشير مبدأ تشغيل المحرك إلى أن الجزء المتحرك يتأخر خلف حقل الجزء الثابت لإنشاء حقل دوار. متي س= 0 لا يتقاطع حقل الجزء الثابت مع لفات الجزء المتحرك ولا يمكنه إحداث تيار فيه ، مما يعني أن المجال المغناطيسي للجزء المتحرك لم يتم إنشاؤه.)

وضع الفرامل الكهرومغناطيسي (اختياري)

إذا قمت بتغيير اتجاه دوران الدوار أو المجال المغناطيسي بحيث يدوران في اتجاهين متعاكسين ، فسيتم توجيه EMF والمكون النشط للتيار في ملف الدوار بنفس الطريقة كما في وضع المحرك ، و سوف يستهلك الجهاز طاقة نشطة من الشبكة. ومع ذلك ، سيتم توجيه العزم الكهرومغناطيسي عكس لحظة التحميل ، كونها لحظة الكبح. يسود النظام التفاوتات التالية:

يتم استخدام هذا الوضع لفترة قصيرة ، حيث يتم توليد الكثير من الحرارة في الدوار ، والتي لا يستطيع المحرك تبديدها ، مما قد يؤدي إلى إتلافه.

من أجل الكبح الأكثر نعومة ، يمكن استخدام وضع المولد ، لكنه فعال فقط في الثورات القريبة من الثورات الاسمية.

طرق للتحكم في محرك غير متزامن

تحت سيطرة محرك التيار المتردد غير المتزامن يعني تغيير سرعة الدوار و / أو عزم الدوران. هناك الطرق التالية للتحكم في محرك غير متزامن:

ريوستاتيك - تغيير سرعة دوران IM بدوار طور عن طريق تغيير مقاومة المتغيرة في دائرة الدوار ، بالإضافة إلى ذلك ، يزيد هذا من عزم دوران البداية ؛

التردد - التغيير في سرعة دوران HELL عن طريق تغيير تردد التيار في شبكة الإمداد ، مما يستلزم تغييرًا في وتيرة دوران حقل الجزء الثابت. يتم تشغيل المحرك من خلال محول التردد ؛

تبديل اللفات من الدائرة "النجمية" إلى دائرة "المثلث" في عملية بدء تشغيل المحرك ، مما يقلل من تيارات البدء في اللفات بنحو ثلاث مرات ، ولكن في نفس الوقت ، ينخفض عزم الدوران أيضًا ؛