حسب التصميم، يتم تقسيم المحركات غير المتزامنة إلى إلى نوعين رئيسيين: مع دوار قفص السنجابو الدوار الجرح(وتسمى هذه الأخيرة أيضًا المحركاتمع حلقات الانزلاق). المحركات المعنية لديهالديهم نفس تصميم الجزء الثابت ويختلفون فقطأداء لف الدوار.

المحركات ذات الدوار القفص السنجابي. على الجزء الثابت (الشكل 5.3) يقع لف ثلاث مراحل، والتي عند الاتصال بالشبكة ثلاث مراحل الحاليةيخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا. لف الدوار مصنوع على شكل سنجابالخلايا، ذات دائرة كهربائية قصيرة ولا توجد استنتاجاتلقد.

يتكون "قفص السنجاب" من النحاس أو الألومنيومقضبان قصيرة الدائرة في نهاياتها بحلقتين(الشكل 5.4، أ).يتم إدخال قضبان هذا اللف في الأخاديدقلب الدوار بدون أي عزل. في المحركاتعادة ما يكون "قفص السنجاب" ذو الطاقة المنخفضة والمتوسطةيتم الحصول عليها عن طريق صب الألومنيوم المنصهر سبيكة في أخاديد قلب الدوار (الشكل 5.4، ب).معا معيتم صب قضبان الدائرة القصيرة باستخدام قضبان القفص السنجابيحلقات وشفرات نهائية توفر التهويةسيارات. الألومنيوم مناسب بشكل خاص لهذا الغرض،وجود كثافة منخفضة، والانصهار وكافيةالموصلية الكهربائية العالية بدقة. كبيرة في السياراتتعمل فتحات الطاقة الخاصة بالدوار ذو القفص السنجابيشبه مغلق، في الأجهزة منخفضة الطاقة - مغلق.كلا الشكلين الأخدود يسمحان بتقوية الموصل الجيداللفات الدوارة، على الرغم من أنها تزيد قليلا من التدفقاتالتشتت والمفاعلة الحثية لملف الدوار.

في المحركات عالية الطاقة، يتم تصنيع "قفص السنجاب". مصنوعة من قضبان النحاس، نهاياتها ملحومةفي حلقات ماس ​​كهربائى (الشكل 5.4، ج). أشكال متعددةتظهر فتحات الدوار في الشكل. 5.4, ز.

كهربائيا، "قفص السنجاب". هو ملف متعدد الأطوار متصل حسب الدائرةΥ وقصيرة الدائرة. عدد مراحل اللف ر 2يساويعدد فتحات الدوارض 2، وفي كل منهما

أرز. 5.3.جهاز محرك غير متزامن مع قفص السنجاب

الدوار:

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

الدوار قفص السنجاب. 5 - لف الجزء الثابت. 6 -شفرات التهوية

الدوار. 7 - درع تحمل. 8 - غلاف المروحة؛ 9 - معجب

أدخل المرحلة قضيب واحد وأقسام قصيرة قصيرة مجاورةحلقات الضغط.

غالبًا ما تكون المحركات غير المتزامنة ذات الطور والقصيرةيحتوي الجزء الدوار المغلق على أخاديد مشطوفة على الجزء الثابت أو الدوار. يتم عمل شطبة الأخاديد من أجل تقليلهاارتفاع المجال المغناطيسي التوافقي الناتج عن نبضات المغناطيسالتدفق بسبب وجود الأسنان، وتقليل الضوضاء الناتجةأسباب مغناطيسية، القضاء على ظاهرة الالتصاقالدوار إلى الجزء الثابت، والذي يتم ملاحظته أحيانًا بالميكروالمحركات.

أرز. 5.4.تصميم الدوار على شكل قفص السنجاب:

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

حلقات التوبة

المحركات الدوارة الجرح(الشكل 5.5، أ).تم تصميم ملف الجزء الثابت بنفس الطريقة كما في محركات القفص السنجابي. الدوار. يحتوي الدوار على لف ثلاثي الطور بنفس الطريقةعدد الاقطاب. عادة ما يتم توصيل لف الدوار على طولمخطط Y التي تؤدي أطرافها الثلاثة إلى ثلاثة اتصالحلقات (الشكل 5.5، ب)،تدور مع رمح الآلة.باستخدام فرش الجرافيت المعدنية التي تنزلق على طولحلقات السكتة الدماغية، يتم تضمين مقاومة متغيرة البداية أو الصابورة في الدوار، على سبيل المثال، أ مقاومة نشطة إضافية.

لتقليل تآكل الحلقات والفرش والمحركات ذات المراحليحتوي الدوار أحيانًا على أجهزة للرفعفرش وخواتم تقصير بعد إيقاف التشغيلمقاومة متغيرة. ومع ذلك، فإن إدخال هذه الأجهزة معقدتصميم المحرك الكهربائي ويقلل إلى حد ما من الموثوقية كفاءة عمله، ولذلك يتم عادة استخدام التصاميم،حيث تكون الفرش على اتصال دائم بجهة الاتصال خواتم. أساسي العناصر الهيكليةمحركمع دوار الجرح كما هو موضح في الشكل. 5.6.

مجالات تطبيق أنواع مختلفة من المحركات. بواسطة تصاميم محرك قفص السنجابالمزيد من المحركات الدوارة الجرحية وأكثر موثوقيةقيد التشغيل (ليس لديهم حلقات وفرش،تتطلب مراقبة منهجية ودورية

أرز. 5.5.تصميم محرك غير متزامن مع دوار الجرح (أ)

ومخطط اتصاله (ب):

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

البدائل، الخ). العيوب الرئيسية لهذه المحركات هي عزم دوران صغير نسبيًا وهامبدءا الحالي. ولذلك، يتم استخدامها في تلك الكهربائية محركات الأقراص التي لا تتطلب عزم دوران عاليًا(المحركات الكهربائية لآلات تشغيل المعادن، والمراوح، وما إلى ذلك). يتم أيضًا تصنيع المحركات غير المتزامنة منخفضة الطاقة والمحركات الصغيرة باستخدام قفص السنجابالدوار.

كما هو مبين أدناه، في المحركات الدوارة الجرحمن الممكن، باستخدام مقاومة متغيرة، زيادة عزم دوران البداية إلى الحد الأقصى للقيمة وتقليل تيار البداية. لذلك، مثل هذه المحركاتيمكن استخدامها لقيادة الآلات والآليات،

أرز. 5.6.الجزء الثابت والدوار لمحرك غير متزامن مع دوار الجرح:

1 - الجزء الثابت متعرجا؛ 2 -إطار؛ 3 - قلب الجزء الثابت؛ 4 - صندوقمع الاستنتاجات. 5 - قلب الدوار. 6 - لف الدوار. 7- حلقات الانزلاق

والتي يتم تشغيلها تحت حمولة ثقيلة (كهربائية محركات آلات الرفع، وما إلى ذلك).

اسم هذا بالذات جهاز كهربائييشير إلى أن الطاقة الكهربائية الموردة إليها يتم تحويلها إلى حركة دورانية للدوار. علاوة على ذلك، فإن صفة "غير متزامن" تميز التناقض والتأخر في سرعة دوران عضو الإنتاج عن المجال المغناطيسي للجزء الثابت.

كلمة "مرحلة واحدة" غامضة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه في الكهرباء يحدد عدة ظواهر:

التحول، فرق الزاوية بين الكميات المتجهة؛

موصل محتمل اثنين أو ثلاثة أو أربعة أسلاك رسم بياني كهربائي التيار المتناوب;

إحدى اللفات الثابتة أو الدوارة لمحرك أو مولد ثلاثي الطور.

لذلك دعونا نوضح ذلك على الفور محرك كهربائي أحادي الطورتسمى عادة تلك التي تعمل من شبكة تيار متردد ذات سلكين، ممثلة بالطور والجهد صفر. عدد اللفات المضمنة تصاميم مختلفةالساكنات لا تؤثر على هذا التعريف.

تصميم المحرك الكهربائي

بطريقتي الخاصة الجهاز الفني محرك غير متزامنيضم:

1. الجزء الثابت - جزء ثابت وثابت مصنوع من غلاف به عناصر كهربائية مختلفة ؛

2. الدوار يدور بالقوى حقل كهرومغناطيسيالجزء الثابت.

يتم التوصيل الميكانيكي لهذين الجزأين باستخدام محامل الدوران، حيث يتم تثبيت الحلقات الداخلية منها على المقاعد المثبتة لعمود الدوار، ويتم تثبيت الحلقات الخارجية في واقي أغطية جانبية، ثابتة على الجزء الثابت.

الدوار

هيكلها في هذه النماذج هو نفسه كما هو الحال في جميع المحركات غير المتزامنة: يتم تركيب دائرة مغناطيسية مصنوعة من ألواح مغلفة تعتمد على سبائك حديدية ناعمة على عمود فولاذي. يوجد على سطحه الخارجي أخاديد يتم فيها تركيب قضبان متعرجة مصنوعة من الألومنيوم أو النحاس، قصيرة الدائرة عند الأطراف إلى حلقات الإغلاق.

هناك تسرب في لف الدوار كهرباءالناجم عن المجال المغناطيسي للجزء الثابت، وتعمل الدائرة المغناطيسية على ذلك تطور جيدالتدفق المغناطيسي الذي تم إنشاؤه هنا.

يمكن تصنيع الهياكل الدوارة الفردية للمحركات أحادية الطور من مواد غير مغناطيسية أو مغناطيسية حديدية على شكل أسطوانة.

الجزء الثابت

يتم تقديم تصميم الجزء الثابت أيضًا:

جسم؛

الدائرة المغناطيسية

لف

والغرض الرئيسي منه هو توليد مجال كهرومغناطيسي ثابت أو دوار.

يتكون ملف الجزء الثابت عادة من دائرتين:

1. عامل؛

2. قاذفة.

على الأكثر تصاميم بسيطة، المخصص للفك اليدوي لعضو الإنتاج، يمكن عمل ملف واحد فقط.

مبدأ تشغيل محرك كهربائي غير متزامن أحادي الطور

لتبسيط عرض المادة، دعونا نتخيل أن ملف الجزء الثابت مصنوع من دورة واحدة فقط من الحلقة. تنتشر أسلاكها داخل الجزء الثابت في دائرة بزاوية 180 درجة. يمر عبره تيار جيبي متناوب له أنصاف موجات موجبة وسالبة. إنه لا يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا، بل مجالًا مغناطيسيًا نابضًا.

كيف تحدث نبضات المجال المغناطيسي؟

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

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

التيارات المتفاوتة في السعة في اللحظات الزمنية المدروسة تولد طاقة كهربائية ذات مقادير مختلفة. المجالات المغناطيسية F1، F2، F3. نظرًا لأن التيار في النصفين العلوي والسفلي هو نفسه، ولكن الملف منحني، فإن التدفقات المغناطيسية لكل جزء يتم توجيهها بشكل عكسي ويلغي بعضها البعض. يمكن تحديد ذلك من خلال قاعدة المثقاب أو اليد اليمنى.

كما ترون، مع نصف موجة إيجابية، لم يلاحظ أي دوران للمجال المغناطيسي، ولكن يحدث نبضه فقط في الأجزاء العلوية والسفلية من السلك، والذي يكون أيضًا متوازنًا بشكل متبادل في الدائرة المغناطيسية. تحدث نفس العملية أثناء القسم السلبي من الشكل الجيبي، عندما تغير التيارات اتجاهها إلى الاتجاه المعاكس.

نظرًا لعدم وجود مجال مغناطيسي دوار، سيبقى الجزء المتحرك بلا حراك، لأنه لا توجد قوى مطبقة عليه لبدء الدوران.

كيف يتم إنشاء دوران الدوار في مجال نابض؟

إذا قمت الآن بتدوير الدوار، على الأقل يدويًا، فسوف يستمر في هذه الحركة.

ولتفسير هذه الظاهرة سنبين أن التدفق المغناطيسي الكلي يتغير على طول تردد الشكل الجيبي الحالي من صفر إلى القيمة القصوى في كل نصف دورة (مع تغير الاتجاه إلى العكس) ويتكون من جزأين يتكونان في الفروع العلوية والسفلية، كما هو موضح في الشكل.

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

npr=nobr=f60/p=1.

تشير هذه الصيغة إلى:

nrev وnrev لتردد دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت في الاتجاهين الأمامي والخلفي؛

n1 هي سرعة التدفق المغناطيسي الدوار (دورة في الدقيقة)؛

ع - عدد أزواج القطب؛

f هو تردد التيار في لف الجزء الثابت.

الآن دعونا ندير المحرك بيدنا في اتجاه واحد، وسوف يلتقط الحركة على الفور بسبب حدوث لحظة دوران ناتجة عن انزلاق الجزء الدوار بالنسبة للتدفقات المغناطيسية المختلفة في الاتجاهين الأمامي والخلفي.

لنفترض أن التدفق المغناطيسي الاتجاه المباشريتزامن مع دوران الدوار، والعكس، وفقا لذلك، سيكون العكس. إذا أشرنا بـ n2 إلى تردد دوران عضو الإنتاج في دورة في الدقيقة، فيمكننا كتابة التعبير n2< n1.

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

هنا، يشير المؤشران S وSpr إلى انزلاقات المحرك غير المتزامن ودوار التدفق المغناطيسي النسبي في الاتجاه الأمامي.

بالنسبة للتدفق العكسي، سيتم التعبير عن الانزلاق Srev بصيغة مماثلة، ولكن مع تغيير في إشارة n2.

سوبر = (ن1 - (-ن2))/ن1 = 2-سبر.

وفقا للقانون الحث الكهرومغناطيسيتحت تأثير التدفقات المغناطيسية المباشرة والعكسية، ستعمل قوة دافعة كهربائية في لف الدوار، مما سيخلق تيارات في نفس الاتجاهات I2pr وI2rev.

سيكون ترددها (بالهرتز) متناسبًا بشكل مباشر مع مقدار الانزلاق.

f2pr=f1∙Spr;

f2rev=f1∙Srev.

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

على سبيل المثال، يعمل المحرك الكهربائي من شبكة 50 هرتز مع n1=1500 وn2=1440 دورة في الدقيقة. يحتوي الجزء الدوار على انزلاق نسبة إلى الاتجاه الأمامي للتدفق المغناطيسي Sp = 0.04 وتردد التيار f2pr = 2 هرتز. الانزلاق العكسي Srev = 1.96، والتردد الحالي f2rev = 98 هرتز.

بناءً على قانون أمبير، عندما يتفاعل I2pr الحالي مع المجال المغناطيسي Fpr، سيظهر عزم الدوران Mpr.

Mpr=sM∙Fpr∙I2pr∙cosφ2pr.

هنا تعتمد قيمة المعامل الثابت cM على تصميم المحرك.

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

Mobr=cm∙Fobr∙I2obr∙cosφ2arr.

ونتيجة تفاعل هذين الموضوعين ستظهر النتيجة:

م = Mpr-Mobr.

انتباه! عندما يدور الدوار، يتم تحفيز تيارات ذات ترددات مختلفة، مما يخلق عزم الدوران في اتجاهات مختلفة. ولذلك، فإن عضو المحرك سوف يدور تحت تأثير المجال المغناطيسي النابض في الاتجاه الذي بدأ منه الدوران.

عندما يتغلب محرك أحادي الطور على الحمل المقدر، يتم إنشاء انزلاق طفيف مع الحصة الرئيسية من عزم الدوران المباشر Mpr. إن مقاومة الكبح، المجال المغناطيسي العكسي Mobr له تأثير طفيف للغاية بسبب الاختلاف في ترددات التيارات في الاتجاهين الأمامي والخلفي.

يتجاوز f2rev للتيار العكسي f2rev بشكل كبير ، وتتجاوز المفاعلة الحثية التي تم إنشاؤها X2rev بشكل كبير المكون النشط وتوفر تأثيرًا كبيرًا لإزالة المغناطيسية للتدفق المغناطيسي العكسي Fob ، والذي يتناقص في النهاية.

نظرًا لأن عامل قدرة المحرك تحت الحمل صغير، فإن التدفق المغناطيسي العكسي لا يمكن أن يكون له تأثير قوي على الجزء الدوار الدوار.

عندما يتم تزويد مرحلة واحدة من الشبكة بمحرك ذو دوار ثابت (n2 = 0)، فإن الانزلاق، للأمام والخلف، يساوي الوحدة، وتكون المجالات المغناطيسية وقوى التدفقات الأمامية والخلفية متوازنة ويحدث الدوران لا يحدث. لذلك، من المستحيل تدوير عضو المحرك الكهربائي من مصدر طور واحد.

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 أثناء بدء التشغيل بسبب المفاعلة الأومية أو السعوية أو الحثية؛

3. تقسيم الدائرة المغناطيسية للجزء الثابت بواسطة ملف مغناطيسي قصير الدائرة.

تم استخدام الطريقة الأولى في التطويرات الأولية ولم يتم استخدامها مستقبلاً بسبب مخاطر الإصابة المحتملة أثناء بدء التشغيل، على الرغم من أنها لا تتطلب توصيل دوائر إضافية.

تطبيق لف تحويل الطور في الجزء الثابت

لنقل الدوران الأولي إلى الجزء المتحرك، يتم أيضًا توصيل ملف مساعد آخر بملف الجزء الثابت في وقت بدء التشغيل، ولكن يتم إزاحته بزاوية 90 درجة فقط. وهي مصنوعة من سلك أكثر سمكًا لتمرير تيارات أكبر من تلك التي تتدفق في السلك العامل.

يظهر مخطط الاتصال لمثل هذا المحرك في الشكل الموجود على اليمين.

هنا، يتم استخدام زر من نوع PNVS لتشغيله، والذي تم إنشاؤه خصيصًا لمثل هذه المحركات وكان يستخدم على نطاق واسع في تشغيل الغسالات المنتجة خلال اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية. يقوم هذا الزر بتشغيل 3 جهات اتصال على الفور بطريقة تظل جهات الاتصال الخارجية، بعد الضغط عليها وتحريرها، ثابتة في حالة التشغيل، ويغلق الجزء الأوسط لفترة وجيزة، ثم يعود إلى موضعه الأصلي تحت تأثير الزنبرك.

يمكن إيقاف تشغيل جهات الاتصال القصوى المغلقة بالضغط على زر "إيقاف" المجاور.

بالإضافة إلى مفتاح الضغط، يتم استخدام ما يلي لإيقاف تشغيل التعبئة الإضافية في الوضع التلقائي:

1. مفاتيح الطرد المركزي.

2. المرحلات التفاضلية أو الحالية.

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

في مثل هذه الدائرة، يتم توصيل مقاومة أومية على التوالي إلى الملف الإضافي للجزء الثابت. في هذه الحالة، يتم تنفيذ لف المنعطفات باستخدام طريقة ثنائية السلك، والتي تضمن أن معامل الحث الذاتي للملف قريب جدًا من الصفر.

من خلال تنفيذ هاتين التقنيتين، عندما تمر التيارات عبر ملفات مختلفة، يحدث تحول في الطور بينهما بحوالي 30 درجة، وهو ما يكفي تمامًا. يتم إنشاء فرق الزاوية عن طريق تغيير المقاومات المعقدة في كل دائرة.

باستخدام هذه الطريقة، قد لا تزال تواجه ملف بدء ذو محاثة منخفضة ومقاومة متزايدة. للقيام بذلك، يتم استخدام لف مع عدد قليل من المنعطفات من الأسلاك مع مقطع عرضي منخفض.

يسمح لك تحول الطور السعوي للتيارات بإنشاء اتصال قصير المدى للملف بمكثف متصل بالسلسلة. تعمل هذه السلسلة فقط عندما يصل المحرك إلى وضع التشغيل، ثم يتم إيقاف تشغيله.

ينتج بدء المكثف عزم دوران أعلى وعامل طاقة أعلى من بدء التشغيل المقاوم أو الاستقرائي. يمكن أن تصل إلى 45÷50% من القيمة الاسمية.

في بعض الدوائر، تتم إضافة السعة أيضًا إلى سلسلة ملف العمل، والتي يتم تشغيلها باستمرار. نتيجة لهذا، تنحرف التيارات في اللفات بزاوية π/2. في الوقت نفسه، يكون التحول في السعات القصوى ملحوظًا جدًا في الجزء الثابت، مما يوفر عزم دوران جيدًا على العمود.

بفضل هذه التقنية، يكون المحرك قادرًا على إنتاج المزيد من الطاقة عند بدء التشغيل. ومع ذلك، يتم استخدام هذه الطريقة فقط مع محركات التشغيل للخدمة الشاقة، على سبيل المثال، لتدوير أسطوانة الغسالة المملوءة بالغسيل والماء.

يتيح لك بدء تشغيل المكثف تغيير اتجاه دوران عضو الإنتاج. للقيام بذلك، يكفي تغيير قطبية توصيل ملف البداية أو العمل.

توصيل محرك القطب المظلل أحادي الطور

بالنسبة للمحركات غير المتزامنة ذات الطاقة المنخفضة التي تبلغ حوالي 100 واط، يتم استخدام تقسيم التدفق المغناطيسي للجزء الثابت عن طريق تضمين دورة نحاسية قصيرة الدائرة في قطب الدائرة المغناطيسية.

يخلق مثل هذا القطب، المقطوع إلى جزأين، مجالًا مغناطيسيًا إضافيًا، والذي يتم إزاحته من المجال الرئيسي على طول الزاوية ويضعفه في المكان الذي يغطيه الملف. نتيجة لهذا، يتم إنشاء حقل دوار بيضاوي الشكل، مما يولد عزم دوران في اتجاه ثابت.

في مثل هذه الهياكل يمكنك العثور على تحويلات مغناطيسية مصنوعة من صفائح فولاذية تغلق حواف أطراف أقطاب الجزء الثابت.

يمكن العثور على محركات ذات تصميمات مماثلة في أجهزة نفخ الهواء المروحية. ليس لديهم القدرة على عكس ذلك.

إن نظرية الكهرومغناطيسية، التي تعتبر مفتاح العمليات التي تحدث في المحرك الكهربائي، معقدة للغاية، لذلك لفهم مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي بشكل عام، سيكون الشرح المبسط للأسس النظرية كافيا.

من أجل انتقال متسق لفهم التحول طاقة كهربائيةفي الميكانيكية، فمن الضروري لتحديث الذاكرة الخاصة بك مفاهيم أساسيةمن دورة الفيزياء المدرسية :

• حول موصل ملفوف على ملف، عندما يتدفق تيار كهربائي مباشر بداخله، ينشأ مجال كهرومغناطيسي، مطابق في خصائصه لمجال المغناطيس التقليدي؛
• نواة مصنوعة من الحديد وسبائكه، موضوعة داخل الملف، تعمل على تحسين مرور التدفق الكهرومغناطيسي، مما يعزز التفاعلات المغناطيسية؛
• يعمل التيار المتردد في الملف باستمرار على إعادة مغنطة القلب، والذي يسمى الدائرة المغناطيسية، والمصنوع من الفولاذ الكهرومغناطيسي الخاص؛
• تستحث فيه حركة الموصل عبر الخطوط المغناطيسية القوة الدافعة الكهربائية(EMF)؛
• ينتقل التدفق المغناطيسي بين نواتين مغناطيسيتين من خلال فجوة هوائية صغيرة؛

مبدأ تشغيل الجزء الثابت

تسمى ملفات المحرك الكهربائي غير المتزامن باللفات، والتي توجد في فتحات الجزء الثابت. تحتوي المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور على ملفات طور متطابقة، موضوعة بشكل متناظر مع بعضها البعض، وتشكل محاورها زاوية قدرها 120 درجة.

موجة جيبية لكل مرحلة من مراحل لف المحرك

كما هو معروف، فإن التيار الجيبي لكل مرحلة، بالنسبة إلى المرحلة السابقة، يتغير بمقدار ثلث الفترة، ولهذا السبب تتغير قوى التدفق المغناطيسي في اللفات وفقًا لنفس المبدأ. وبجمع المتجهات الاتجاهية للمجال الكهرومغناطيسي في لحظة واحدة من الزمن، يمكننا الحصول على التدفق المغناطيسي الإجمالي.

ومن خلال إضافة هذه المتجهات على فترات زمنية مختلفة، يمكنك ملاحظة أن اتجاه التدفق المغناطيسي الإجمالي يدور بشكل متزامن مع التقلبات الحالية. يمكن اعتبار بيانات دوران التدفق المغناطيسي بمثابة مغناطيس دوار دائم على شكل حدوة حصان.

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

مبدأ الدوران المتزامن

إذا تم توصيل مغناطيس على شكل حدوة حصان بمحور الدوران لإجراء تجربة، فإن أي جسم معدني مثبت بين القطبين على محور مستقل سوف يتحرك بشكل متزامن. سيكون من المنطقي وضع دوار على شكل مغناطيس دائم في وسط الجزء الثابت بملفات ثلاثية الطور للحصول على محرك كهربائي متزامن.

محرك متزامن

ولكن، حتى لو كنت تستخدم مغناطيسات حديثة قوية، فإن التيارات الدوامية المتولدة بواسطة مجال كهرومغناطيسي متناوب ستؤدي إلى تسخين الجزء الدوار، وبالتالي حرمانه من خصائصه المغناطيسية، التي تعتمد على درجة حرارة المغناطيس الدائم. فيما يتعلق بالجزء الثابت هذه المشكلةيتم تحديدها من خلال تجميع القلب على شكل ألواح من الفولاذ الكهربائي الخاص.

يتم تجميع الجزء الثابت من صفائح من الفولاذ الكهربائي. أ) عرض مجمع، ب) الجزء الثابت نفسه

من المستحيل تجميع الجزء الدوار على شكل لوحة مغناطيس دائم بهذه الطريقة، لذلك استخدمنا ملفات المجال، وهي مغناطيس كهربائي دائم. مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي متزامن - يتحرك عمود الدوار بشكل متزامن مع المجال الكهرومغناطيسي للجزء الثابت الذي يدور.

مبدأ تشغيل المحرك غير المتزامن

في محرك كهربائي غير متزامن مع دوار قفص السنجاب، يجب تسليط الضوء على نقطتين رئيسيتين:

• تحريض التيار الكهربائي في المنعطفات ذات الدائرة القصيرة للملف الدوار ، بسبب المجال الكهرومغناطيسي الدوار للجزء الثابت ؛
• ظهور تدفق مغناطيسي للملفات الدوارة يتفاعل مع المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت.

من الضروري مراعاة عمليات حدوث المجال المغناطيسي للدوار منذ لحظة بدء تشغيل المحرك. يبدأ المجال الكهرومغناطيسي للجزء الثابت بالدوران مباشرة بعد تطبيق الجهد الكهربائي عليه اللفات الجزء الثابت. يكون عمود الدوران في حالة سكون في هذا الوقت، ويتم تحريض تيار متناوب في دوراته عند تردد دوران المجال.

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

تحدث هذه العمليات في جميع المنعطفات ذات الدائرة القصيرة عندما يدور المجال حولها، وهذا هو السبب في المجموع عزم الدورانالدوار رمح. ومن هنا مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي نوع غير متزامنيتكون من تفاعل المجالات الكهرومغناطيسية للجزء الثابت والدوار.

تأثير انزلاق

مع زيادة سرعة عمود المحرك، يتحول تردد تقاطع الجزء الدوار ذي الدائرة القصيرة خطوط الكهرباءسوف ينخفض ​​التدفق المغناطيسي الدوار. سيحاول عمود المحرك اللحاق بالمجال الدوار.

ولكن، بمجرد أن يكون عمود الدوار ومجال الجزء الثابت في حالة سكون بالنسبة لبعضهما البعض، فإن المنعطفات ذات الدائرة القصيرة لن تعبر بعد ذلك خطوط المجال الكهرومغناطيسي، مما يعني أنه لن يتم تحفيز أي تيار كهربائي فيها. سيؤدي اختفاء المجال الكهرومغناطيسي في دورات الدوار إلى فقدان عزم الدوران. تسمى حالة المحرك الكهربائي هذه بالخمول المثالي.

لكن في الظروف الواقعية فإن قوة الاحتكاك ستؤدي إلى فقدان القصور الذاتي، وسيتخلف الجزء الدوار للمحرك الكهربائي عن مجال الجزء الثابت الدوار، مما سيؤدي إلى حدوث EMF في المنعطفات ذات الدائرة القصيرة بسبب تقاطعها مع المجال المغناطيسي خطوط التدفق.

يُطلق على هذا التأثير اسم انزلاق الجزء المتحرك بالنسبة إلى مجال الجزء الثابت، والذي لا يمكن معه أبدًا الاستقرار في حالة السكون والدوران بشكل متزامن معها.

لذلك تسمى هذه المحركات غير متزامنة (غير متزامنة). بمعنى آخر، يعتمد مبدأ تشغيل محرك القفص السنجابي على التأثير المنزلق، وهو أمر ضروري لحدوث المجالات الكهرومغناطيسية في دورات الجزء المتحرك.

وضع الانزلاق الأمثل

من الواضح أن الحد الأقصى لـ EMF في المنعطفات ذات الدائرة القصيرة سيتم حثه في لحظة بدء التشغيل، لكن الدائرة المغناطيسية الدوارة المصفحة ليست مصممة لمثل هذا الانعكاس المتكرر للمغنطة، وبالتالي، في هذا الوضع، ستكون كفاءة المحرك الكهربائي وعزم دورانه أقل.

من ناحية أخرى، عند الاقتراب من الحركة المتزامنة لعمود الدوار ومجال الجزء الثابت، فإن المجال الكهرومغناطيسي سيقترب من الصفر، الأمر الذي سيؤدي أيضًا إلى اختفاء عزم الدوران. لهذا محرك كهربائي غير متزامن، مع دوران الدوار القصير، يتم حسابه بطريقة يتم فيها حساب معامل الانزلاق

كان 2÷5%. ضمن هذه الحدود، ستكون خصائص المحرك هي الحد الأقصى.

أصبحت المحركات الكهربائية ذات التيار المتردد التي تستخدم المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت في تشغيلها شائعة جدًا الآن الآلات الكهربائية. يُطلق على أولئك الذين تختلف سرعة دوارهم عن سرعة المجال المغناطيسي للجزء الثابت المحركات غير المتزامنة.

بسبب القوة العالية لأنظمة الطاقة وطولها الكبير الشبكات الكهربائيةيتم دائمًا توفير الطاقة للمستهلكين باستخدام التيار المتردد. لذلك، من الطبيعي أن نسعى جاهدين لتحقيق أقصى استفادة محركات كهربائيةالتيار المتناوب. يبدو أن هذا يلغي الحاجة إلى تحويل الطاقة المتكرر.

لسوء الحظ، فإن محركات التيار المتردد في خصائصها، وقبل كل شيء في إمكانية 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 ، بدأ استخدام أنظمة التيار المتردد المنظمة مع توصيل محركات التيار المتردد الكهربائية بنشاط.

تستخدم على نطاق واسع جدا في الصناعات المختلفةالاقتصاد وإنتاج المحركات غير المتزامنة بسبب بساطة تصنيعها وموثوقيتها العالية. وفي الوقت نفسه، يمكن تمييز أربعة أنواع رئيسية من المحركات غير المتزامنة:

محرك غير متزامن أحادي الطور مع دوار قفص السنجاب؛

محرك غير متزامن ثنائي الطور مع دوار قفص السنجاب؛

محرك غير متزامن ثلاثي الطور مع دوار قفص السنجاب؛

محرك غير متزامن ثلاثي الطور مع دوار الجرح.

يحتوي المحرك غير المتزامن أحادي الطور على ملف عمل واحد فقط على الجزء الثابت، حيث يتم توفير التيار المتردد أثناء تشغيل المحرك. ولكن لبدء تشغيل المحرك، يوجد أيضًا ملف إضافي على الجزء الثابت الخاص به، والذي يكون متصلاً لفترة وجيزة بالشبكة من خلال مكثف أو محاثة، أو يكون قصير الدائرة. يعد ذلك ضروريًا لإنشاء تحول طور أولي بحيث يبدأ الجزء المتحرك في الدوران، وإلا فإن المجال المغناطيسي النابض للجزء الثابت لن يدفع الجزء المتحرك إلى خارج مكانه.

الدوار لمثل هذا المحرك، مثل أي محرك غير متزامن آخر مع دوار قفص السنجاب، هو قلب أسطواني به أخاديد مملوءة بالألمنيوم، مع شفرات تهوية مصبوبة في نفس الوقت. يسمى هذا النوع من الدوار "القفص السنجابي" بالدوار القفص السنجابي. المحركات أحادية الطورتستخدم في الأجهزة منخفضة الطاقة مثل مراوح الغرفة أو المضخات الصغيرة.

تكون المحركات الحثية ثنائية الطور أكثر كفاءة عند تشغيلها بطاقة تيار متردد أحادية الطور. تحتوي على ملفي عمل على الجزء الثابت، يقعان بشكل متعامد، ويتم توصيل أحد اللفات بشبكة التيار المتردد مباشرة، والثاني من خلال مكثف متغير الطور، وهذا ينتج مجالًا مغناطيسيًا دوارًا، وبدون المكثف سيعمل الجزء الدوار نفسه لا تتحرك.

تحتوي هذه المحركات أيضًا على دوار على شكل قفص سنجابي، وتطبيقها أوسع بكثير من المحركات أحادية الطور. هنا بالفعل غسالة ملابس، وآلات مختلفة. محركات ثنائية الطور لإمدادات الطاقة شبكات أحادية الطورتسمى محركات مكثفة، لأن مكثف تحويل الطور غالبًا ما يكون جزءًا لا يتجزأ منها.

يحتوي المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور على ثلاث ملفات عمل على الجزء الثابت، يتم إزاحتها بالنسبة لبعضها البعض بحيث عند توصيلها بشبكة ثلاثية الطور، يتم إزاحة مجالاتها المغناطيسية في الفضاء بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 120 درجة. عندما يتم توصيل محرك ثلاثي الطور بشبكة تيار متردد ثلاثية الطور، ينشأ مجال مغناطيسي دوار، مما يؤدي إلى تشغيل الجزء الدوار ذو القفص السنجابي.

يمكن توصيل ملفات الجزء الثابت لمحرك ثلاثي الطور بتكوين "نجمة" أو "دلتا"، ولتشغيل المحرك بتكوين "نجمة"، يلزم جهد أعلى من دائرة "دلتا"، وبالتالي يشار إلى جهدين على المحرك، على سبيل المثال: 127/ 220 أو 220/380. محركات ثلاثية الطورلا غنى عنه لتشغيل الآلات المختلفة، والروافع، مناشير دائرية، الرافعات، الخ.

يحتوي المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور مع دوار الجرح على عضو ثابت مشابه لأنواع المحركات الموصوفة أعلاه - دائرة مغناطيسية مغلفة بثلاث لفات موضوعة في فتحاتها، ومع ذلك، لا يتم صب قضبان الألومنيوم في دوار الطور، ولكن كامل لقد تم بالفعل وضع لف ثلاثي الطور. يتم إخراج نهايات اللف النجمي لدوار الجرح إلى ثلاث حلقات تلامس مثبتة على عمود الدوار ومعزولة كهربائيًا عنه.

1 - غلاف بفتحات، 2 - فرش، 3 - عبور الفرشاة مع حاملات الفرشاة، 4 - دبوس تثبيت عرضي للفرشاة، 5 - يؤدي من الفرش، 6 - كتلة، 7 - غلاف عازل، 8 - حلقات انزلاق، 9 - محمل خارجي غطاء، 10 - مسمار لتثبيت الصندوق وأغطية المحمل، 11 - درع المحمل الخلفي، 12 - لف الدوار، 13 - حامل اللف، 14 - قلب الدوار، 15 - لف الدوار، 16 - درع المحمل الأمامي، 7 - غطاء المحمل الخارجي، 18 - فتحات التهوية، 19 - الإطار، 20 - الجزء الثابت، 21 - مسامير غطاء المحمل الداخلي، 22 - الضمادة، 23 - غطاء المحمل الداخلي، 21 - المحمل، 25 - العمود، 26 - حلقات الانزلاق، 27 - لف الدوار محطات

عن طريق الفرش، يتم أيضًا توفير طاقة ثلاثية الطور للحلقات. AC الجهدويمكن إجراء الاتصال إما مباشرة أو من خلال المقاومة المتغيرة. بالطبع، تعد المحركات الدوارة الملفوفة أكثر تكلفة، لكن تصنيفات حملها أعلى بكثير من تلك الخاصة بأنواع المحركات ذات القفص السنجابي. هذا هو السبب على وجه التحديد زيادة القوةوكبيرة ابتداء من عزم الدوران، لقد وجد هذا النوع من المحركات تطبيقًا في محركات المصاعد والرافعات، أي حيث يبدأ الجهاز تحت الحمل وليس في وضع الخمول.