§ 65. تدوير المجال المغناطيسي

تشغيل آلة متعددة الأطوار التيار المتناوببناءً على استخدام ظاهرة المجال المغناطيسي الدوار.

يتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار بواسطة أي نظام تيار متردد متعدد الأطوار ، أي نظام به مرحلتان أو ثلاث مراحل ، إلخ.

وقد لوحظ أعلاه أن التيار المتردد ثلاثي الطور الأكثر استخدامًا. لذلك ، ضع في اعتبارك المجال المغناطيسي الدوار لملف ثلاثي الأطوار لآلة التيار المتردد (الشكل 70).

توجد ثلاث ملفات على الجزء الثابت ، يتم تبديل محاورها بشكل متبادل بزاوية 120 درجة. من أجل الوضوح ، يتم عرض كل ملف على أنه يتكون من دورة واحدة تقع في تجويفين (تجاويف) للجزء الثابت. في الواقع ، تحتوي الملفات على عدد كبير من المنعطفات. تشير الأحرف A و B و C إلى بداية الملفات و X Y و Z - نهاياتها. ترتبط الملفات بنجمة ، أي أن نهايات X و Y و Z متصلة ببعضها البعض ، وتشكل محايدًا مشتركًا ، وبدايات A و B و C متصلة بشبكة تيار متردد ثلاثية الطور. يمكن أيضًا توصيل الملفات في مثلث.

تتدفق التيارات الجيبية عبر الملفات بنفس السعة Im والتردد ω = 2πf ، حيث يتم إزاحة مراحلها بمقدار 1/3 من الفترة (الشكل 71).

تثير التيارات المتدفقة في الملفات مجالات مغناطيسية متناوبة ، حيث تخترق الخطوط المغناطيسية الملفات في اتجاه عمودي على مستوياتها. لذلك ، سيتم توجيه متوسط ​​الخط المغناطيسي أو محور المجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه بواسطة الملف A - X بزاوية 90 درجة إلى مستوى هذا الملف.

اتجاهات المجالات المغناطيسية لجميع الملفات الثلاثة موضحة في الشكل. 70 متجهًا B A و B B و B C ، تم إزاحتها بالنسبة لبعضها البعض أيضًا بمقدار 120 درجة.

في هذه الحالة ، في الموصلات الثابتة المتصلة بنقاط البداية A و B و C ، سيتم توجيه التيارات التي تؤخذ على أنها موجبة إلى العارض وفي الموصلات المتصلة بنقاط النهاية X و Y و Z من العارض ( انظر الشكل 70).

سوف تتوافق الاتجاهات الإيجابية للتيارات مع الاتجاهات الإيجابية للمجالات المغناطيسية الموضحة في نفس الشكل والتي تحددها قاعدة gimlet.

يوضح الشكل 71 المنحنيات الحالية لجميع الملفات الثلاثة ، مما يسمح لك بإيجاد القيمة اللحظية للتيار لكل ملف في أي لحظة من الزمن.

دون لمس الجانب الكمي للظاهرة ، دعونا أولاً نحدد اتجاه المجال المغناطيسي الناتج عن اللف ثلاثي الطور للحظات مختلفة من الزمن.

في الوقت الحالي t \ u003d 0 ، التيار في الملف A - X هو صفر ، في الملف B - Y يكون سالبًا ، في الملف C - Z موجب. لذلك ، في هذه اللحظة لا يوجد تيار في الموصلات A و X ، وفي الموصلات C و Z يكون لها اتجاه إيجابي ، وفي الموصلات B و Y يكون اتجاهها سلبيًا (الشكل 72 ، أ).

وهكذا ، في اللحظة التي اخترناها t = 0 ، في الموصلات C و Y ، يتم توجيه التيار نحو العارض ، وفي الموصلات B و Z يتم توجيهه بعيدًا عن العارض.

مع هذا الاتجاه للتيار ، وفقًا لقاعدة gimlet ، يتم توجيه الخطوط المغناطيسية للحقل المغناطيسي الذي تم إنشاؤه من أسفل إلى أعلى ، x. أي في الجزء السفلي من المحيط الداخلي للجزء الثابت يوجد القطب الشمالي ، وفي الجزء العلوي - القطب الجنوبي.

في الوقت الحالي t 1 في المرحلة A ، يكون التيار موجبًا ، وفي المرحلتين B و C يكون سالبًا. لذلك ، في الموصلات Y و A و Z ، يتم توجيه التيار نحو العارض ، وفي الموصلات C و X و B - بعيدًا عن العارض (الشكل 72 ، ب) ، ويتم تدوير الخطوط المغناطيسية للمجال المغناطيسي 90 ° في اتجاه عقارب الساعة بالنسبة لاتجاهها الأولي.

في الوقت الحالي t 2 ، يكون التيار في المرحلتين A و B موجبًا ، وفي المرحلة C يكون سالبًا. لذلك ، في الموصلات A و Z و B ، يتم توجيه التيار نحو العارض ، وفي الموصلات Y و C و X - بعيدًا عن العارض ، وتدور الخطوط المغناطيسية للحقل المغناطيسي بزاوية أكبر بالنسبة لها الاتجاه الأولي (الشكل 72 ، ج).

وهكذا ، مع مرور الوقت ، هناك تغيير مستمر وموحد في اتجاهات الخطوط المغناطيسية للمجال المغناطيسي الذي تم إنشاؤه ثلاث مراحل لف، أي أن هذا المجال المغناطيسي يدور مع سرعة ثابتة.

في حالتنا ، يحدث دوران المجال المغناطيسي في اتجاه عقارب الساعة.

إذا قمت بتغيير تسلسل الطور لملف ثلاثي الطور ، أي تغيير الاتصال بشبكة أي ملفين من الملفات الثلاثة ، فإن اتجاه دوران المجال المغناطيسي سيتغير أيضًا. على التين. يوضح 73 ملفًا ثلاثي الطور ، تم فيه تغيير اتصال الملفين B و C بالشبكة. يمكن أن نرى من اتجاه الخطوط المغناطيسية للمجال المغناطيسي للأوقات المحددة مسبقًا t = 0 و t 1 و t 2 أن دوران المجال المغناطيسي الآن عكس اتجاه عقارب الساعة.

التدفق المغناطيسي الناتج عن نظام تيار متناوب ثلاثي الأطوار في نظام ملف متماثل هو قيمة ثابتة وفي أي وقت يساوي قيمة ونصف من التدفق الأقصى لمرحلة واحدة.

يمكن إثبات ذلك من خلال تحديد التدفق المغناطيسي الناتج Ф في أي لحظة من الزمن.

لذلك ، في الوقت الحالي t 1 ، عندما ωt 1 \ u003d = 90 ° ، تأخذ التيارات في الملفات القيم التالية:

وبالتالي ، فإن التدفق المغناطيسي F A للملف A في اللحظة المحددة له أكبر قيمة ويتم توجيهه على طول محور هذا الملف ، أي بشكل إيجابي. التدفقات المغناطيسية للملف B و C هي نصف الحد الأقصى والسالب (الشكل 74).

يمكن العثور على المجموع الهندسي للتدفقات Ф، Фв، Фс من خلال تكوينها بالتسلسل في المقياس المقبول في شكل مقاطع. من خلال توصيل بداية الجزء الأول بنهاية المقطع الأخير ، نحصل على جزء من التدفق المغناطيسي الناتج Ф. عدديًا ، سيكون هذا التدفق أكبر مرة ونصف من الحد الأقصى للتدفق لمرحلة واحدة.

على سبيل المثال ، بالنسبة للوقت A (انظر الشكل 74) ، التدفق المغناطيسي الناتج

لأنه في هذه اللحظة يتزامن التدفق الناتج مع التدفق Ф ويتم إزاحته بالنسبة إلى التدفقات Фв و с بمقدار 60 درجة.

مع الأخذ في الاعتبار أنه في الوقت الحالي ، تأخذ التدفقات المغناطيسية للملفات القيم ، يمكن التعبير عن التدفق المغناطيسي الناتج على النحو التالي:

في اللحظة t = 0 ، تم توجيه المجال المغناطيسي الناتج على طول المحور الرأسي (انظر الشكل 72 ، أ). لفترة تساوي فترة واحدة من التغيير في التيار في الملفات ، سيحول التدفق المغناطيسي ثورة واحدة في الفضاء وسيتم توجيهه مرة أخرى على طول المحور الرأسي ، وكذلك في الوقت الحالي t = 0.

إذا كان تردد التيار f ، أي أن التيار يخضع لفترات تغيير في ثانية واحدة ، فإن التدفق المغناطيسي للملف ثلاثي الأطوار سيجعل f (دورات في الثانية أو 60f دورة في الدقيقة ، m ، e ،

ن 1 - عدد دورات المجال المغناطيسي الدوار في الدقيقة.

لقد نظرنا في أبسط حالة ، عندما يكون للملف زوج واحد من الأقطاب.

إذا تم إجراء لف الجزء الثابت بطريقة يتم فيها تقسيم أسلاك كل مرحلة إلى مجموعات متطابقة 2 ، 3 ، 4 ، إلخ. 2 ، 3 ، 4 ، إلخ.

على التين. يوضح الشكل 75 لفًا من مرحلة واحدة ، يتكون من ثلاث ملفات مرتبة بشكل متماثل حول محيط الجزء الثابت وتشكل ستة أعمدة أو ثلاثة أزواج من الأعمدة.

في اللفات متعددة الأقطاب ، يدور المجال المغناطيسي بزاوية مقابلة للمسافة بين قطبين لهما نفس الاسم في فترة واحدة من تغير التيار.

وبالتالي ، إذا كان الملف يحتوي على أزواج 2 ، 3 ، 4 ، إلخ. من الأقطاب ، فسيتم تشغيل المجال المغناطيسي خلال فترة واحدة من تغيير التيار ، وما إلى ذلك ، جزء من محيط الجزء الثابت. الخامس الحالة العامة، يشار إليها بالحرف صعدد أزواج الأقطاب ، نجد المسار الذي يقطعه المجال المغناطيسي في فترة واحدة من تغير التيار ، يساوي واحدًا ص- هذا الجزء من محيط الجزء الثابت. لذلك ، فإن عدد الدورات في الدقيقة للمجال المغناطيسي يتناسب عكسيًا مع عدد أزواج الأقطاب ، أي

مثال 1حدد عدد دورات المجال المغناطيسي للآلات مع عدد أزواج الأقطاب ص\ u003d 1 و 2 و 3 و 4 ، تعمل من الشبكة بتردد حالي f \ u003d 50 هرتز.

المحلول. عدد لفات المجال المغناطيسي

مثال 2. المجال المغناطيسي لجهاز متصل بشبكة بتردد حالي 50 هرتز ينتج 1500 دورة في الدقيقة. حدد عدد دورات المجال المغناطيسي لهذا الجهاز إذا كان متصلاً بشبكة ذات تردد حالي يبلغ 60 هرتز.

المحلول. عدد أزواج أعمدة الآلة

عدد دورات المجال المغناطيسي على التردد الجديد

أسئلة التحكم

1. اشرح هيكل ومبدأ تشغيل مولد ثلاثي الطور.
2. في أي حالة لا حاجة لها؟ السلك المحايدعند توصيل لف المولد وأجهزة الاستقبال بنجمة؟
3. ما العلاقة بين القيم الخطية والمرحلة للجهود والتيارات عند ربط مصادر الطاقة والمستهلكين بنجم ومثلث؟
4. ما هي مزايا نظام التوصيل المثلث لأجهزة الاستقبال؟
5. ما هو التعبير عن القوة؟ ثلاث مراحل الحاليةمع حمل متماثل؟
6. كيف يمكن تغيير اتجاه دوران المجال المغناطيسي لنظام ملف ثلاثي الطور متماثل؟
7. ما الذي يحدد سرعة دوران المجال المغناطيسي لنظام ثلاثي الطور متماثل؟

السابق |

في جميع أوضاع تشغيل الآلات غير المتزامنة ، يوجد دائمًا مجال مغناطيسي دوار للجزء الثابت. يتم إنشاؤه بواسطة ثلاث لفات ، يتم إزاحتها في الفضاء بالنسبة لـ بعضهم البعض 120 درجة ، سرعة هذا الدوران هي:

أين:

n1 - سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت ؛

و - تردد إمداد الطاقة (50 هرتز) ؛

p - عدد أزواج الأعمدة (بحد أقصى 12 دقيقة 2) ؛

يتضح من الصيغة أن سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت للجهاز غير المتزامن تعتمد على: تردد شبكة الإمداد ، في أراضي بلدان رابطة الدول المستقلة ثابت ويساوي 50 هرتز ، على الرقم من أزواج من الأعمدة في الجزء الثابت للآلة غير المتزامنة. تعتمد سرعة دوران دوار الآلة المتزامنة بشكل مباشر على سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت.

ومن المعروف أيضًا أنه في تصميمها يوجد دوار ، وهو جزء دوار يمكن أن يدور بسرعات مختلفة. بشكل عام ، يمكن القول أنه في آلات غير متزامنةتتغير سرعة الدوران عند الدوار فقط. أظهرت العديد من الملاحظات أنه ، اعتمادًا على سرعة الدوار لآلة غير متزامنة ، تحدث ظواهر مختلفة معها. لتبسيط فهم هذه المشكلة ، تم إدخال معلمة س-الفرق في سرعات دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت من سرعة دوران الدوار:

ينزلق

يتم الإشارة إلى هذه السرعات حرفياً: ن- سرعة دوران الدوار ؛ n1 هي سرعة دوران المجال المغناطيسي.

يعتمد وضع تشغيل الآلة غير المتزامنة بدقة على قيمة الاختلاف بين سرعات دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت وسرعة دوران الجزء المتحرك.

هناك طرق تشغيل الآلات غير المتزامنة التالية:

• وضع المحرك
• وضع المولد
• وضع الفرامل الكهرومغناطيسية
• وضع الكبح الديناميكي

وضع المحرك

أصبحت المحركات غير المتزامنة شائعة جدًا والأكثر استخدامًا في المحركات الكهربائية. يتم استخدام وضع المحرك الكهربائي لدفع مختلف الأجهزة ، والآليات ، والمضخات ، والرافعات ، وعلب التروس ، وما إلى ذلك في الدوران. عن طريق تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. كما يعلم الكثيرون بالفعل ، يتم تفسير مبدأ التشغيل من خلال تفاعل مجالين مغناطيسيين للجزء الثابت والدوار. يتم إنشاء المجال المغناطيسي للجزء الثابت بواسطة نظام لفات ثلاثية الطور ودائرة مغناطيسية تقع مباشرة على الجزء الثابت (جسم الآلة غير المتزامنة). يدور هذا الحقل ، لأنه في الدائرة ثلاثية الطور ، يتدفق التيار من الطور A إلى الطور B ، ومن الطور B إلى الطور C ، ومن الطور C إلى الطور A. أنهم يملأون الدائرة بأكملها بالتساوي ، أي الدائرة 360 درجة ، بها ثلاث لفات ، ونقسم 360/3 نحصل على 120 درجة لكل لفة.

هذا المجال المغناطيسي الدوار ، الذي يخترق الجزء المتحرك ، يحث على EMF فيه ، نظرًا لأن الدوار قصير الدائرة ، يتدفق التيار خلاله. يتسبب تدفق التيار في تكوين مجال مغناطيسي خاص به في الدوار. يتفاعل حقل الجزء الثابت ، الذي يدور بسرعة n1 ، مع مجال الجزء المتحرك ، وهو ثابت ، ويحاول أن يتوقف ، ويبطئ مجال الجزء الثابت. نظرًا لتركيب الدوار على محامل ، فإنه قادر على الدوران بحرية حول محوره. اتضح أن المجال المغناطيسي للجزء الثابت يجذب مجال الدوار ، ويسحبه بقوة معينة ، ونتيجة لذلك يبدأ الدوار نفسه بالدوران.

ميزة هذا الوضع هي أن سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت وسرعة دوران الجزء المتحرك يجب ألا تكون متساوية ، علاوة على ذلك ، فإن سرعة الدوار تكون دائمًا أقل. إذا كانت سرعاتهم متساوية بأي شكل من الأشكال ، فعندئذٍ بناءً على الظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، فإن الاختلاف في التدفق المغناطيسي الذي يعبر دائرة أو أخرى أمر إلزامي ، والذي يتم ضمانه من خلال تأخر الجزء المتحرك عن المجال المغناطيسي للجزء الثابت. ومع ذلك ، إذا كانت سرعتهم متساوية ، فسيتوقف التيار الكهربائي عن التدفق من خلال الملف ذي الدائرة القصيرة للدوار ، وسيتحول مجاله المغناطيسي إلى اللون الأسود ولن يتم نقل الجزء المتحرك بعيدًا بواسطة حقل الجزء الثابت. يجب أن يكون الانزلاق في وضع المحرك رقمًا موجبًا وليس صفرًا.

تجدر الإشارة إلى أن الوضع الحركي للآلات غير المتزامنة هو الأكثر استخدامًا.

وضع المولد

وضع المولد للآلات غير المتزامنة هو عكس وضع المحرك تمامًا. الاختلاف الأكثر أهمية هو أنه في وضع المحرك ، تستهلك الآلة غير المتزامنة من الشبكة طاقة كهربائية. وفي وضع المولد ، على العكس من ذلك ، فإنه يعطي الطاقة الكهربائية المولدة للشبكة.

يكون وضع المولد ممكنًا فقط عندما تكون سرعة الدوار n أعلى من سرعة المجال المغناطيسي للجزء الثابت الدوار. في هذه الحالة ، القسيمة S سالبة. للقيام بذلك ، من الضروري تسريع الدوار لآلة متزامنة ، أي وضع آلية ما (توربين ، علبة تروس ، محرك آخر) على عمود الدوار.

لنفترض أننا قمنا بتسريع الجزء المتحرك إلى 3500 دورة في الدقيقة ، وكانت سرعة المجال المغناطيسي للجزء الثابت 3000 دورة في الدقيقة ، فنحن نحدد الانزلاق:

لا يتم استخدام وضع المولد للآلات غير المتزامنة في كثير من الأحيان ، ويمكن استخدامه في المناطق المتخصصة الضيقة ، في محطات الطاقة منخفضة الطاقة.

وتجدر الإشارة إلى أنه في وضع التشغيل هذا ، تتزامن الكهرباء المزودة للشبكة بالتردد مع تردد الشبكة نفسها. لأنه يعتمد فقط على وتيرة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، والذي ، كما نعلم ، لا يتغير.

هناك ميزة كبيرة في استخدام هذه المولدات ، في أجهزتها لا توجد جهات اتصال منزلقة ، ولفائف دوارة ، وهذا يضمن تشغيلًا موثوقًا وطويل الأمد. أيضا ، هذه المولدات ليست حساسة للغاية دوائر قصيرةعبر الانترنت. شرط آخر مهم للتشغيل هو وجود مغنطة متبقية للعضو المتحرك ، والتي يتم تعزيزها بواسطة وحدات مكثف مدرجة في دوائر لف الجزء الثابت.

وضع الكبح الكهرومغناطيسي

يعتبر وضع الكبح الكهرومغناطيسي أكثر تخصصًا. بيت القصيد من هذا الوضع هو أنه إذا كان دوران الدوار لآلة غير متزامنة لا يتطابق مع اتجاه دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، فإن الجزء المتحرك سوف يتباطأ تحت تأثير هذا المجال المغناطيسي للجزء الثابت. هذا الوضع ممكن فقط مع آلة غير متزامنة ، لأنه من خلال التبديل بين مرحلتين يتم تحقيق تغيير في اتجاه دوران الحقل المغناطيسي للجزء الثابت ، ويتم استخدامه في العديد من أجهزة الرفع والنقل. غالبًا ما يشار إلى هذا الوضع باسم الكبح الحالي العكسي أو الكبح الحالي العكسي. في هذا الوضع ، إذا احتجنا إلى إيقاف المحرك ، عند التوقف التام ، فيجب فصل الجزء الثابت عن الشبكة ، حيث سيبدأ العمود في الدوران في الاتجاه المعاكس.

وضع الكبح الديناميكي

في هذا الوضع ، يتم فصل الآلة غير المتزامنة عن الشبكة ثلاثية الطور ، ويتم توفير التيار المباشر لملفات الجزء الثابت. وبالتالي ، يتم تكوين مجال مغناطيسي دائم (مغناطيس دائم) على الجزء الثابت ، مما يؤدي إلى إبطاء الجزء المتحرك للمحرك.

جميع أوضاع تشغيل الآلات غير المتزامنة المذكورة أعلاه ، باستثناء وضع المحرك ، متخصصة ولا تُستخدم إلا في بعض التركيبات والأجهزة والآلات وما إلى ذلك.

إذا تم تضمين الملفات الثلاثة في شبكة ثلاثية الطوربالتناوب ، ضعه حول دائرة بحيث تكون هناك زاوية مقدارها 120 درجة بين مستويات أي ملفين ، وضع إبرة مغناطيسية على المحور في وسط هذه الدائرة ، ثم يبدأ السهم بالدوران ، حيث يمكن أن تدور الإبرة المغناطيسية في هذه التجربة فقط تحت تأثير القوى المغناطيسية ، ثم تكون مجموعة الحقول المغناطيسية التي تم إنشاؤها بواسطة تيارات الملفات الثلاثة المضمنة في شبكة ثلاثية الطور هي مجال مغناطيسي دوار. دعونا نحلل سبب هذه الظاهرة.

دعونا نصور بيانياً التغيرات في التيارات في الملفات (الشكل 5-3) ونحدد أربع نقاط عشوائية في الوقت المناسب: لكل نقطة من هذه النقاط ، نقوم بتصوير التدفقات المغناطيسية الناتجة بالتسلسل داخل الجزء الثابت لآلة ثلاثية الطور ،

لها ثلاث لفات مشروطة ، كل منها يتكون من دورة واحدة (الشكل 5-4). نشير إلى بداية اللفات (المنعطفات) بالأحرف A و B و C والنهايات - على التوالي X و Y و Z. سيتم اعتبار التيار في بداية اللف موجهًا نحونا إذا كانت قيمته موجبة. في الوقت الحالي لدينا: لا يخلق تدفق التدفق في بداية الملف B ، يتم توجيه التيار منا ، وفي نهايته Y - إلينا ؛ في بداية اللف C ، يتم توجيه التيار نحونا ، وفي نهايته Z - بعيدًا عنا. وهكذا ، في موصلين متجاورين C و Y ، متعامدين على مستوى الرسم ، يتم توجيه التيارات بشكل متساوٍ في الوقت الحالي وإنشاء تدفق مغناطيسي موجه عكس اتجاه عقارب الساعة وفقًا لقاعدة gimlet ، وتخلق التيارات في الموصلات B و Z تدفقًا في اتجاه عقارب الساعة . كلا التدفقين داخل الجزء الثابت للآلة لهما نفس الاتجاه (لأعلى). يتم تمييز اتجاه محور التدفق المغناطيسي الكلي بسهم.

بالنظر إلى هذه الطريقة موضع التدفق المغناطيسي لكل من اللحظات المشار إليها ، توصلنا إلى استنتاج مفاده أن اتجاه التدفق المغناطيسي يتغير بمقدار 180 درجة في نصف فترة. من السهل أن نرى أن محور التدفق المغناطيسي سيحدث ثورة واحدة في فترة ما ، ومن الواضح أن سرعة دورانه تتناسب مع تردد التيار.

نظرنا في موضع التدفقات المغناطيسية لأوقات ثابتة ، لكن التيار يتغير باستمرار. من هنا يمكن افتراض أن التدفق المغناطيسي لا يتحول في قفزات ، ولكن بشكل مستمر بسرعة ثابتة. يقودنا النظر الكمي لمسألة إنشاء مجال مغناطيسي دوار بواسطة نظام ثلاثي الطور إلى استنتاجات أكثر تفصيلاً.

دع الجزء الثابت للآلة ثلاثية الطور يحتوي على ثلاث لفات متضمنة نظام ثلاث مراحل(الشكل 5-5) ، والحث المغناطيسي

إن بساطة التنفيذ الفني للحركة الدائرية لدوران المجال المغناطيسي هي أساس تشغيل جميع الآلات ثلاثية الطور ، بما في ذلك مولدات كهربائيةوالمحركات.

شروط إنشاء مجال مغناطيسي دوار. يتم تحقيق إنشائها من خلال الإيفاء المتزامن بشرطين:

1. عن طريق وضع ثلاث لفات مع نفسه المعلمات الكهربائيةفي نفس مستوى الدوران مع إزاحة زاوية متساوية (Δα = 360 درجة / 3 = 120 درجة);

2. بالمرور عبر هذه اللفات التوافقيات الجيبية للتيارات المتساوية في الحجم والشكل ، والتي يتم إزاحتها بمرور الوقت بمقدار ثلث الفترة (بمقدار 120 درجة في التردد الزاوي).

سيبدأ المجال المغناطيسي الدائري المتكون في الدوران. الحث الثابت للحقل الذي تم إنشاؤه له سعة قصوى مع قيمة Bmax الموجهة على طول محور المجال مع سرعة دوران زاوي ثابتة ωp.

يظهر موقع لفات الملفات الثلاثة في نفس مستوى الدوران في الشكل ويلبي متطلبات الشرط الأول.

بواسطة لفائف الملف أوه, بواسطة, سي-يمن بدايتها (مدخل) أ, الخامس, معحتى النهاية (خروج) X, ص, ضتخطي 3 اتجاهات كهربائية متناظرة المرحلة الحالية، يتم حساب قيمتها في أي لحظة من خلال التعبيرات:

iA = Im * sin (t + 0) ؛
iВ = Im ∙ sin (ωt-120 °) ؛
iС = Im ∙ sin (ωt + 120 °).

تشكل كل دورة من لف الملف مجالها المغناطيسي الفردي ، حيث يكون الحث متناسبًا مع التيار المار خلال المنعطف (ب = ك * ط). يشكل جمع حقول جميع المنعطفات في كل ملف نظامًا من ثلاثة تحريضات ، متناظرة فيما يتعلق بمركز الدوران (أصل الإحداثيات):

VA = Bm ∙ sin (t + 0) ؛
ВB = Вm ∙ sin (t + 0) ؛
ВC = Вm ∙ الخطيئة (t + 0).

المجالات المغناطيسية كنواقل تحريض فيرجينيا, В ب, الشمسلها اتجاه واضح في الفضاء ، تحدده قاعدة gimlet المعروفة فيما يتعلق بالاتجاه الإيجابي للتيار في لف الملف.

يتم حساب المتجه الإجمالي (الناتج) للحث المغناطيسي B من المجال المغناطيسي المتولد في آلة كهربائية عن طريق الإضافة الهندسية لمتجهات الطور فيرجينيا, В ب, الشمسمن جميع الملفات.

في حالة معينة ، من أجل التقدير الزمني لمتجه الحث المغناطيسي ، يتم تحديد عدة نقاط من الفترة ، على سبيل المثال ، تلك التي تتوافق مع 0 و 30 و 60 درجة من دورانها بالنسبة إلى الإحداثي الأولي.

يتم عرض الترتيب المكاني لمتجهات الحث لكل مرحلة والمتجه الناتج الذي تم الحصول عليه من الإضافة الهندسية لكل حالة على المستوى المعقد بواسطة الرسوم البيانية.

من الملائم تحليل نتائج الإضافة الرسومية بعد تقديمها في جدول منفصل:

تشير نتائج التحليل إلى أن متجه الحث الكلي B لجميع المجالات المغناطيسية لمراحل الآلة له واحد قيمة ثابتةفي جميع النقاط المدروسة. سيتم التوصل إلى استنتاجات مماثلة عندما حل رياضيمشكلة مماثلة لأية لحظات زمنية أخرى.

خصائص ناقل الحث المغناطيسي الخامس :

يتوافق اتجاه دورانه في الفضاء مع الحركة في أقرب اتجاه من الملف أنحو الملف الخامس;

تتوافق السرعة الزاوية للمتجه ωp مع التردد الزاوي للتيار المار عبر لفات اللفات وتعتمد على عدد الملفات. يتم تعريفه بالتعبير: ωp = ωp = 2πp [rad / s] ،.

المؤشر الرئيسي للمجال المغناطيسي الكلي هو تواتر دورانه ، معبراً عنه بعدد الدورات التي تم إجراؤها في دقيقة واحدة. يتم تعريفه بواسطة الصيغة: ن = 60 إطارًا في البوصة.

عدد صيؤثر على صور توزيع المجال في الفضاء. ل ص= يتم تشكيل زوج واحد (اثنان متعاكسان: الشمال والجنوب). ل ص= 2 يظهر 2 أزواج أو 4 أقطاب متقابلة.

الزيادة المتتابعة في العدد صيؤدي إلى زيادة مماثلة في عدد الأقطاب المتقابلة ، وبالتالي فإن القيم صيسمى عدد أزواج الأقطاب في المجال المغناطيسي.

معلومات عامة وتصميم المحرك التعريفي

يرجع مفهوم الآلة غير المتزامنة إلى حقيقة أن الجزء المتحرك له تردد دوران يختلف عن تردد دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت.

يلعب الحرف "أ" هنا ، كما كان ، دور النفي أو المتابعة غير الصارمة للدوار خلف المجال المغناطيسي الدوار بشكل متزامن للجزء الثابت.

منشئ هذه الآلة ، بسيط التصميم ، ولكنه مريح وموثوق في التشغيل ، هو المهندس الروسي M.O. دوليفو دوبروفولسكي. المحرك التعريفي ، الذي تم تطويره لأول مرة في عام 1889 ، بالكاد خضع لتغييرات كبيرة حتى يومنا هذا.

يعتمد تصميم المحرك غير المتزامن على إنشاء نظام تيار متناوب ثلاثي الأطوار ينتمي إلى نفس المؤلف.

يشكل التيار المتردد الذي يتم توفيره للملف ثلاثي الأطوار للمحرك الثابت حقلاً مغناطيسيًا دوارًا فيه.

العناصر الهيكلية الرئيسية للمحرك التعريفي هي الجزء الثابت الثابت والدوار المتحرك (الشكل 5.1.1). يتم فصل الجزء الثابت والدوار بفجوة هوائية من 0.1 مم إلى 1.5 مم. من أجل تقليل خسائر التيار الدوامة ، يتم تجميع حزمة الجزء الثابت من صفائح مختومة من الفولاذ الكهربائي. على التجويف الداخلي للجزء الثابت توجد أخاديد توضع فيها الأسلاك المتعرجة. يتم عزل صفائح الجزء الثابت بطبقة من الورنيش أو القشور التي يتم الحصول عليها أثناء التلدين قبل تجميعها في عبوة.

يتم وضع لف في فتحات الجزء الثابت ، والتي تتكون في أبسط الحالات من ثلاثة ملفات - مراحل تحول في الفضاء بمقدار 120 إيل. درجات. دوار المحرك التعريفي عبارة عن أسطوانة مصنوعة من صفائح مختومة من الفولاذ الكهربائي. على سطح الدوار توجد أخاديد طولية لللف. صفائح قلب الدوار ليست معزولة بشكل خاص ، لأن في معظم الحالات ، يكون عزل المقياس كافيًا.

اعتمادًا على نوع اللف ، يتم تقسيم دوارات المحركات التقليدية إلى دائرة قصيرة وطور.

يتكون لف الجزء المتحرك من قفص السنجاب من قضبان نحاسية مطروقة في أخاديد. يتم إغلاق هذه القضبان على كلا الجانبين بحلقات. يتم إجراء توصيلات القضبان مع الحلقات عن طريق اللحام أو اللحام (الشكل 5.1.2).

في أغلب الأحيان ، تصنع اللفات ذات الدائرة القصيرة من الألمنيوم المصهور والقولبة بالحقن. في نفس الوقت ، يتم صب ريش المروحة مع القضبان والحلقات.

المحركات عالية الطاقة لها مرحلة متعرجة على الدوار. تصميمه مشابه لف الجزء الثابت. يتم إحضار نهايات هذا الملف إلى حلقات الاتصال. بمساعدة هذه الحلقات وفرشاة تجميع التيار ، يتم توصيل مقاومات إضافية بملف الدوار.

5.2 التشكيل الأساسي لحقل مغناطيسي دوار لآلة

يوجد على الجزء الثابت للمحرك ثلاثي الطور 3 لفات (أطوار) ، والتي يتم إزاحتها في الفضاء فيما يتعلق ببعضها البعض بمقدار 120 إيل. درجات. يتم فصل التيارات الموردة لملفات الطور عن بعضها البعض بمرور الوقت بمقدار 1/3 من الفترة (الشكل 5.2.1).

باستخدام الرسم البياني لتغيير التيار ثلاثي الأطوار ، سنضع عدة طوابع زمنية عليه ؛ ر ل ، ر 2 ، ر 3 ، ... ر ن. ستكون العلامات الأكثر ملاءمة هي العلامات عندما يعبر أحد الرسوم البيانية محور الوقت.

الآن ضع في اعتبارك الحالة الكهرومغناطيسية لملفات الجزء الثابت في كل نقطة من النقاط المقبولة في الوقت المناسب.

ضع في اعتبارك أولاً النقطة t 1. التيار في المرحلة A هو صفر ، وفي المرحلة C سيكون موجبًا - (+) ، وفي المرحلة B - سلبي () (الشكل 5.2.2 ، أ).

نظرًا لأن كل لف طور له شكل مغلق ، فستكون نهاية لف طور V-U علامة المعاكس، بمعنى آخر. ص - (+) ، والنهاية Z اللفات C-Z - (·).

من المعروف أن مجالًا مغناطيسيًا يتشكل دائمًا حول موصل مع تيار. يتم تحديد اتجاهها من خلال قاعدة المسمار الأيمن ("gimlet").

لنرسم خط قوة مغناطيسي حول الموصلات C و Y وعلى التوالي B و Z (انظر الخطوط المتقطعة في الشكل 5.2.2 أ).

ضع في اعتبارك الآن الوقت t 2. خلال هذا الوقت ، لن يكون هناك تيار في المرحلة ب. في الموصل A من المرحلة A-X ، سيكون لها علامة (+) ، وفي الموصل C المراحل C-Zسيكون لها علامة (). الآن دعنا نضع العلامات: في الموصل X - (·) ، وفي الموصل Z - (+).

دعونا ننفق خطوط القوةالمجال المغناطيسي في الوقت t 2 (الشكل 5.2.2 ، ب). لاحظ أن المتجه Fصنع منعطفا.

بطريقة مماثلة ، سنقوم بتحليل الحالة الكهرومغناطيسية في لفات الطور للجزء الثابت في الوقت t 3 ، ... t n (الشكل 5.2.2 ، ب ، ج ، د ، هـ).

من الأشكال 5.2.2 ، يُرى بوضوح أن المجال المغناطيسي في اللفات وتدفقها Ф يصنعان دورانًا دائريًا.

يتم تحديد وتيرة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت بالصيغة التالية:

حيث f هو تردد التيار الكهربائي ، هرتز ؛ p هو عدد أزواج الأقطاب.

إذا أخذنا f = 50 هرتز ، ثم لأعداد مختلفة من أزواج الأقطاب (p = 1 ، 2 ، 3 ، 4 ،) ن 1 = 3000 ، 1500 ، 1000 ، 750 ، دورة في الدقيقة.

5.3 مبدأ تشغيل محرك زورق

يعبر المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت موصلات لف الدوار ويحث على EMF فيها. نظرًا لأن الملف الدوار مغلق ، تنشأ تيارات في موصلاته. يتفاعل تيار كل موصل مع مجال الجزء الثابت ، ويخلق قوة كهرومغناطيسية - F em. تخلق مجموعة القوى لجميع موصلات اللف عزمًا كهرومغناطيسيًا M ، مما يتسبب في دوران الجزء المتحرك في اتجاه المجال الدوار.

ستكون سرعة الجزء المتحرك n 2 دائمًا أقل من التردد المتزامن n 1 ، أي يتأخر الجزء المتحرك دائمًا خلف الحقل الثابت. دعونا نشرح ذلك بالطريقة الآتية. دع الجزء المتحرك يدور بتردد n 2 يساوي تردد حقل الجزء الثابت الدوار ن 1. في هذه الحالة ، لن يعبر الحقل موصلات لف الدوار. وبالتالي ، لن يتم إحداث أي EMF فيها ولن تكون هناك تيارات ، مما يعني أن عزم الدوران M \ u003d 0. وبالتالي ، لا يمكن أن يدور دوار المحرك التعريفي بشكل متزامن مع الحقل الثابت. يسمى الفرق بين ترددات مجال الجزء الثابت n 2 والجزء المتحرك n 1 بتردد الانزلاق D n.

.

تسمى نسبة تردد الانزلاق إلى تردد المجال بالقسيمة:

.*)

بشكل عام ، يمكن أن يختلف الانزلاق في محرك غير متزامن من صفر إلى واحد. ومع ذلك ، فإن القسيمة الاسمية S n تتراوح عادة من 0.01 إلى 0.1٪. بتحويل التعبير *) نحصل على تعبير سرعة الدوار:

لا يتم توصيل الملف الدوار للمحرك التعريفي كهربائيًا بملف الجزء الثابت. في هذا الصدد ، يشبه المحرك محولًا يكون فيه لف الجزء الثابت هو الملف الأساسي وملف الجزء المتحرك هو الملف الثانوي. يكمن الاختلاف في حقيقة أن المجال الكهرومغناطيسي في لفات المحولات ناتج عن تدفق مغناطيسي لا يتغير بمرور الوقت ، وأن EMF في ملفات المحرك ناتج عن تدفق ثابت في الحجم ، ولكنه يدور في الفضاء. سيكون التأثير في كلتا الحالتين هو نفسه. على عكس الملف الثانوي للمحول ، وهو ثابت ، يدور معه ملف الدوار للمحرك.

يعتمد EMF لملف الدوار ، بدوره ، على سرعة الدوار. من السهل التحقق من ذلك من خلال تحليل العمليات التي تحدث في محرك غير متزامن.

يتحرك التردد المتزامن لدوران الحقل المغناطيسي للجزء الثابت بالنسبة للعضو الدوار بتردد الانزلاق D n. كما أنه يستحث EMF E 2 في ملف الدوار ، حيث يرتبط تردد f 2 بالانزلاق S:

بالنظر إلى أن f 1 = pn 1/60 ، f 2 = pn 1 S / 60.

بأخذ قيمة الانزلاق الاسمي بترتيب 0.01-0.1 ، يمكنك حساب تواتر التغيير في EMF في لف الدوار ، وهو 0.5-5 هرتز (عند f 1 \ u003d 50 هرتز).

5.4. المجالات المغناطيسية والمجالات الكهرومغناطيسية للمحرك الزين

عندما يتم توصيل لف الجزء الثابت بالشبكة ، تنشأ التيارات I 1 ، مما يخلق تدفقًا مغناطيسيًا دوارًا. يقترن معظم التدفق المغناطيسي بالدوار وملفات الجزء الثابت. سيكون هذا هو الخيط الرئيسي المتعرج للجزء الثابت. ينتشر بعض التدفق المغناطيسي في الفضاء. دعنا نسميها تدفق التشتت rs. يتمسك فقط بمنعطفاته الخاصة.

يعبر التدفق المغناطيسي الرئيسي للمحرك الحثي ، الذي يدور في الفضاء ، لف الجزء الثابت بسرعة n 1 واللف الدوار بسرعة n 2 ، مما يؤدي إلى إحداث EMF الرئيسي فيها:

;

حيث W 1 k 1 و W 2 k 2 - نواتج عدد الدورات على معاملات اللف ؛ ه 2 ث \ u003d ه 2 س.

يتم تحفيز تدفقات التسرب F rs1 F rs2 في لفات التسرب EMF E p1 و E p2 ، والتي ، كما هو الحال في المحولات ، يمكن التعبير عنها من حيث التيارات المقابلة I 1 و I 2 والتفاعلات الاستقرائية x 1 و x 2s.

;

حيث x 1 و x 2s - مقاومة التسرب الاستقرائي لملفات الجزء الثابت والدوار.

بالإضافة إلى المجالات الكهرومغناطيسية المذكورة أعلاه ، تحدث قطرات الجهد النشط في ملفات الجزء الثابت والدوار ، والتي يتم تعويضها بواسطة EMF E r1 و E r2 المقابل.

5.5 المعادلات الأساسية للمحرك الزائل

الجدال بشكل مشابه للفقرة 4.3 ، نقوم بتكوين المعادلات الأساسية للمحرك التعريفي.

يتم موازنة الجهد U 1 المطبق على طور لف الجزء الثابت بواسطة EMF E 1 الرئيسي ، وتسرب EMF وهبوط الجهد عبر المقاومة النشطة لملف الجزء الثابت.

في ملف الدوار ، ستبدو معادلة مماثلة كما يلي:

لكن منذ الملف الدوار مغلق ، ثم الجهد U 2 \ u003d 0 ، وإذا أخذنا في الاعتبار أيضًا أن E 2s \ u003d SE 2 و x 2s \ u003d Sx 2 ، فيمكن إعادة كتابة المعادلة على النحو التالي:

تكرر معادلة تيارات المحرك التعريفي معادلة مماثلة لمحول:

, .

5.6 تقليل معلمات دوران الدوار في التفاف الستاتور

من أجل تصوير معلمات العضو الدوار والجزء الثابت على مخطط متجه واحد ، سنقوم بتقليل معلمات ملف الجزء المتحرك إلى معلمات لف الجزء الثابت. في هذه الحالة ، يتم استبدال الملف الدوار بعدد الأطوار m 2 ، ومعامل اللف k 2 وعدد الدورات W 2 بملف بـ m 1 × k 1 × W 1 ، مع الحفاظ على توازن الطاقة في الدوار .

بدون الخوض في طريقة تقليل المعلمات ، والتي تتكرر من قسم "المحولات" ، نعيد كتابة المعادلات الأساسية للمحرك التعريفي المنخفض:

1.
2.
3.

5.7 مخطط متجه للمحرك الطائر

باستخدام مبادئ إنشاء مخطط متجه لمحول ، سنقوم ببنائه لمحرك تحريضي.

أولاً ، في المعادلة الرئيسية الثانية ، نمثل القيمة r 2 "بالشكل:

,

التي لا تتعارض رياضيا مع بعضها البعض.

ثم يمكن إعادة كتابة المعادلة نفسها:

باستخدام معادلات المحرك الثلاثة الأساسية ، نبني مخطط متجه، والتي سوف تشبه إلى حد ما مخطط المحولات (الشكل 5.7.1).

يتم تحديد الجهد الثانوي بواسطة المتجه:

,

بمعنى آخر ، يعمل المحرك التعريفي كهربائيًا مثل المحولات ذات الحمولة المقاومة.

القوة التي يعطيها اللف الثانوي لهذا المحول

,

يمثل إجمالي القوة الميكانيكية التي طورها المحرك.

5.8 رسم بياني لاستبدال محرك طائر

تتوافق معادلات EMF والتيارات مع دائرة مكافئة (الشكل 5.8.1). وبالتالي ، يمكن استبدال الدائرة المغناطيسية المعقدة لآلة كهربائية الدائرة الكهربائية. المقاومة r 2 "(1 - S) / S يمكن اعتبارها مقاومة خارجية متضمنة في ملف الدوار. إنها المعلمة المتغيرة الوحيدة للدائرة. التغيير في هذه المقاومة يعادل تغيير الحمل على المحرك رمح ، وبالتالي تغيير في الانزلاق S.

5.9 الخسائر وكفاءة المحرك غير المتزامن

يتم توفير الطاقة P 1 لملف الجزء الثابت من الشبكة. يذهب جزء من هذه القوة إلى الخسائر في الفولاذ P sl ، وكذلك الخسائر في لف الجزء الثابت Р e1:

يتم نقل الطاقة المتبقية إلى الدوار عن طريق تدفق مغناطيسي وتسمى الطاقة الكهرومغناطيسية:

يتم إنفاق جزء من الطاقة الكهرومغناطيسية لتغطية الخسائر الكهربائية في ملف الدوار:

يتم تحويل الطاقة المتبقية إلى قوة ميكانيكية ، تسمى القوة الميكانيكية الكلية:

R 2 "= R em -R e2

باستخدام الصيغة التي تم الحصول عليها سابقا

نكتب التعبير عن إجمالي القوة الميكانيكية:

P e2 \ u003d SP em ،

أولئك. تتناسب قوة الخسائر الكهربائية مع الانزلاق.

الطاقة على عمود المحرك P 2 أقل من إجمالي القدرة الميكانيكية P 2 "بقيمة ميكانيكية P وخسائر P إضافية:

P 2 \ u003d P 2 '- (P الميكانيكية. + P ext.).

في هذا الطريق:

SP \ u003d P sl + R e1 + R e2 + R آلية. + R تحويلة.

الكفاءة هي نسبة قوة العمود P 2 إلى استهلاك الطاقة P 1:

5.10. معادلة عزم الدوران

يتم إنشاء عزم الدوران في المحرك التعريفي عن طريق تفاعل تيار الدوار مع المجال المغناطيسي للآلة. يمكن التعبير عن عزم الدوران رياضيًا من حيث القوة الكهرومغناطيسية للآلة:

,

حيث w 1 = 2pn 1/60 هو التردد الزاوي لدوران المجال.

بالمقابل ، n 1 \ u003d f 1 60 / P ، إذن

.

نستبدل التعبير R em \ u003d R e2 / S في الصيغة M 1 ، وبالقسمة على 9.81 نحصل على:

,

ويترتب على ذلك أن عزم دوران المحرك يتناسب مع الخسائر الكهربائية في الدوار. استبدل في الصيغة الأخيرة قيمة I 2 الحالية:

, ,

أين يو 1 - جهد الطورلفات الجزء الثابت.

5.11. الخصائص الميكانيكية للمحرك ASYNCHRONOUS

في التعبير الأخير لـ M 1 ، المعلمة المتغيرة الوحيدة هي الانزلاق S. يُطلق على الاعتماد M \ u003d f (S) الخاصية الميكانيكية للمحرك (الشكل 5.11.1).

في وقت بدء تشغيل المحرك ، عندما n 2 = 0 ، الانزلاق S = 1 ، ثم:

.

تحت تأثير اللحظة M n ، سيبدأ الدوار في الدوران. في المستقبل ، سينخفض ​​الانزلاق ، وسيزداد عزم الدوران. عند الانزلاق S kr يصل إلى القيمة القصوى M كحد أقصى. . قيمة القسيمة الحرجة

.

بعد ذلك ، بالتعويض عن قيمتها في صيغة M ، نحصل على:

.

سيرافق تسريع المحرك الإضافي انخفاض في الانزلاق ، وفي نفس الوقت انخفاض في عزم الدوران. سيحدث التوازن عندما يتعارض مقدار العزم مع عزم الكبح الناجم عن الحمل.

عند الحمل المقنن ، سيكون هناك عزم مقنن M n ومنزل مقنن S n.

سلوك أقصى لحظةإلى الاسمي يسمى سعة التحميل الزائد للمحرك.

.

عادة ما يتراوح من 1.7 إلى 2.5.

سلوك ابتداء من عزم الدورانإلى الاسمي يسمى تعدد عزم دوران البداية

.

يمكن أن تكون هذه القيمة أقل من واحد (على سبيل المثال ، 0.8) وأكثر منها (حتى 1.2). في تعدد أقل ، يجب تشغيل المحرك بدون تحميل ، وفقط بعد التسارع يتم تحميل الحمل. محرك مع تعدد K p.m. > 1 يمكن توصيله بالشبكة بحمل كامل.

5.12. أداء محرك التيار المتردد

تؤخذ هذه الخصائص بشكل تجريبي وتمثل اعتماد I 1، M 2، n 2، cosj، h على الحمل على عمود المحرك P 2.

يظهر عرض تقريبي للخصائص في الشكل. 5.12.1.

5.13. بدء التشغيل والتحكم في السرعة وكبح المحرك غير المتزامن.

من الناحية العملية ، لوحظ أن التيار الذي يستهلكه الجزء الثابت المتعرج في اللحظة الأولى لبدء تشغيل المحرك كبير جدًا. في بعض الحالات يتجاوز التصنيف الحالي 6 - 10 مرات.

ليس فقط شبكة الإمداد ، ولكن أيضًا الجزء الثابت المتعرج نفسه لا يمكنه تحمل مثل هذا الحمل. لذلك ، لبدء تشغيل المحركات الكبيرة غير المتزامنة ، يتم استخدام أجهزة خاصة تقلل من تيار البدء. على التين. 5.13.1. يوضح مخططات بدء تشغيل المحركات القوية باستخدام المفاعلات والمحول الذاتي.

مبدأ القيد الحالي هو أن لف الجزء الثابت للمحرك يتم توفيره لفترة بدء التشغيل. انخفاض الجهد. بعد التسارع ، يتم فصل أجهزتها الإضافية عن المحرك.

في بعض الأحيان ، لتقليل الجهد الموفر لملفات الجزء الثابت ، يتم تغيير دائرة تبديل اللفات. على سبيل المثال ، يعمل المحرك التعريفي عادةً في نمط دلتا. إذا تم تشغيله ب "نجمة" لفترة بدء لفه ، فسيكون لكل مرحلة جهد أقل بعدة مرات.

محركات ذات الدوار المرحلةيتم تشغيلها بمساعدة مقاومات إضافية. من خلال إدخال مقاومات إضافية في دائرة الدوار ، يكون تيار البدء محدودًا.

يتم تحديد تنظيم سرعة دوران المحرك غير المتزامن بالصيغة:

.

هناك ثلاثة ممكن طرق مختلفةتطبيقات:

الأول هو تغيير تردد التيار f الموفر لملفات المحرك. تسمح هذه الطريقة بالتحكم السلس في سرعة المحرك. لا تزال منظمات التردد الحالية باهظة الثمن ، لذا فهي قليلة الاستخدام.

الطريقة الثانية مرتبطة بتغيير أزواج الأقطاب p على الجزء الثابت.

من خلال وضع عدة لفات على الجزء الثابت ، مصممة لأعداد مختلفة من أزواج الأقطاب (p = 1،2،3،4) ، من الممكن توفير ترددات دورانية مختلفة للمجال المغناطيسي (على التوالي: 3000 ، 1500 ، 1000 ، 750 دورة في الدقيقة). يتم توصيل اللف المطلوب بالشبكة بواسطة مفتاح خاص.

طريقة التنظيم هذه متدرجة ، لكنها وجدت في عدد من آلات تشغيل المعادن أوسع تطبيق (على سبيل المثال ، لقيادة المسوي أثناء العمل والعكس).

الطريقة الثالثة للتحكم في السرعة ممكنة فقط للمحركات ذات الطور الدوار. هنا ، يتم تحقيق التغيير في الانزلاق S عن طريق إدخال مقاومات تحكم في دائرة الدوار. تستخدم هذه المخططات على نطاق واسع في الرافعات.

تتضمن فئة تنظيم دوران عمود المحرك ما يسمى الانعكاس ، أي عكس اتجاه الدوران. يتم تنفيذه عن طريق تغيير ترتيب مراحل لف الجزء الثابت. على التين. 5.13.2. يُظهر مخططًا لتغيير اتجاه دوران عمود المحرك.

يمكن أن يكون فرملة محرك غير متزامن ميكانيكيًا أو كهربائيًا.

يشمل الكبح الميكانيكي القوابض ، والعصابات الكهرومغناطيسية ، والوسادات ، وما إلى ذلك.

في بعض الأحيان ، يتم استخدام الكبح الإلكتروديناميكي ، عندما يتم توفير تيار مباشر لملفاته بعد فصل المحرك عن أنابيب التيار المتردد. في هذه الحالة ، يقلل المجال المغناطيسي الثابت بشكل كبير من نفاد الجزء المتحرك.

أكثر أنواع الكبح شيوعًا هي "منع إيقاف التشغيل". بعد فصل المحرك عن مصدر التيار الكهربائي ، يتم تشغيله لفترة وجيزة للدوران في الاتجاه المعاكس. بمجرد أن تصبح سرعة الدوار المتبقية n 2 مساوية للصفر ، يتم فصل المحرك عن الشبكة.

5.14. محركات طاحنة أحادية المرحلة

يحتوي الجزء الثابت للمحرك أحادي الطور على لف أحادي الطور ، يشغل 2/3 الرقم الإجماليفتحات الجزء الثابت. الدوار قصير الدائرة.

عند الاتصال بشبكة ، لا يؤدي لف الجزء الثابت أحادي الطور إلى حدوث تدفق مغناطيسي نابض بسعة Ф. ويمكن أن يتحلل هذا التدفق بشكل مصطنع إلى دفقين دائريين Ф I و Ф II ، كل منهما يساوي Ф / 2. لنحدد F I كتدفق أمامي ، و F II كتدفق عكسي. تردد دوران كل خيط هو n 1I = n 1II = n 1.

افترض أن دوار المحرك يدور بالفعل في اتجاه التدفق الأمامي. ثم انزلاق المحرك بالنسبة للتدفق المباشر Ф I يساوي:

,

وللتدفق العكسي:

.

يؤدي التدفقات F I و F II إلى تحفيز EMF E 2I و E 2II في ملف الدوار ، مما يخلق تيارات I 2I و I 2II. من المعروف أن تردد التيار في لف الجزء المتحرك يتناسب مع الانزلاق f 2 = Sf 1. لأن S II> S I ، إذن للتيار المستحث بواسطة المجال العكسي تردد أعلى بكثير من التردد المستحث في لف الجزء المتحرك بواسطة المجال المباشر f 2II> f 2I.

دع n 1 \ u003d 1500 دورة في الدقيقة ، n 2 \ u003d 1450 دورة في الدقيقة ، f 1 \ u003d 50 هرتز ، ثم:

SI = (1500-1450) /1500 = 0.03 f 2I = 50 × 0.03 = 1.5 هرتز S II = (1500 + 1450) /1500 = 1.96 f 2II = 50 × 1.96 = 98 هرتز

نعلم أيضًا أن التفاعل الاستقرائي لملف الجزء المتحرك × 2 يعتمد على التردد f 2:

منذ و 2<

بالانتقال إلى التيارات I 2 ، والتي ، كما تعلم ، تتناسب عكسياً مع المقاومة × 2 ، يمكننا أن نكتب: I 2I >> I 2II.

تتناسب عزم دوران المحرك مع التدفقات المغناطيسية للجزء الثابت والتيارات في ملف الجزء المتحرك. (M ~ FI 2).

بناءً على قيم التيارات I 2I و I 2II وبالنظر إلى أن F I \ u003d F II ، يمكننا كتابة:

M I >> M II.

لذلك ، إذا كان دوار المحرك يدور بالفعل في اتجاه التدفق الأمامي ، فسيستمر في الدوران في هذا الاتجاه. لن يكون لتأثير الكبح لـ M II تأثير ملحوظ على تشغيل المحرك.

تذكر أننا افترضنا بشكل مشروط دوران الدوار في اتجاه التدفق المباشر Ф I. وإذا استدار أولاً في اتجاه التدفق العكسي F II؟

بعد ذلك ، بعد التفكير المماثل ، يمكننا أن نستنتج أن الجزء المتحرك سوف يدور بثبات في اتجاه التدفق العكسي. يعتبر خاصية ميكانيكيةمحرك أحادي الطور (الشكل 5.14.2).

من الخاصية M = f (S) يمكن ملاحظة أنه في البداية ، عندما يكون S = 1 ، عزم البداية M p = O. لن يدور المحرك من تلقاء نفسه عند توصيله بالكهرباء. يجب أن يتم تحويله في اتجاه أو آخر.

إذا قمت بتحريك النقطة M p إلى يسار S = 1 ، فستكون اللحظة موجبة ، إذا كانت إلى اليمين - سلبية.

بمعنى آخر ، سيعتمد اتجاه الدوران المستقر لدوار المحرك على اتجاه النبضة الأولية.

أظهر التحليل الذي تم إجراؤه أن المحرك أحادي الطور يحتاج إلى بداية قسرية.

يمكن أن تكون أجهزة البدء ميكانيكية (يدوية) وكهربائية.

نجت طريقة البدء الأولى عمليًا ، وتم استبدالها بالطريقة الثانية - الكهربائية.

لإنشاء عزم بدء التشغيل الضروري ، يتم تزويد محرك أحادي الطور بملف بدء تشغيل إضافي. يتم وضع هذا الملف في ثلث الأخاديد المتبقية الشاغرة.

وهكذا أصبح المحرك أحادي الطور محركًا ثنائي الطور. يحتوي المحرك ثنائي الطور على مجال مغناطيسي دوار إذا تم استيفاء شرطين ضروريين.

الشرط الأول هو التحول المكاني لملفات التشغيل والبدء بمقدار 90 ج. درجات. يتم تنفيذ هذا الشرط بسهولة في المصنع.

الشرط الإلزامي الثاني تمليه تحول الطور للتيار في ملف البداية بمقدار 90 درجة بالنسبة للتيار في ملف العمل. يرتبط تحقيق هذا الشرط بإدراج عنصر إزاحة الطور ، على سبيل المثال ، مكثف ، في ملف البداية (الشكل 5.14.3).

بعد أن يدور دوار المحرك ، يتم إيقاف تشغيل ملف بدء تشغيل البرنامج. يتم ذلك باستخدام المفتاح B. أحيانًا في الأجهزة المنزليةيتم إيقاف تشغيل لف البداية تلقائيًا أثناء تسارع المحرك.

5.15 محرك مكثف ثنائي المراحل

يحتوي المحرك المكثف ثنائي الطور على ملفين OB و OU على الجزء الثابت ، تم تصميمهما لتدفق التيار على المدى الطويل. تقع اللفات في الفضاء بزاوية 90 ش. درجات) ، وبالتسلسل مع واحد منهم قم بتشغيل المكثف C.

يحتوي محرك مكثف تيار متردد ثنائي الطور على مجال مغناطيسي دوار (وإن لم يكن دائريًا ، ولكنه بيضاوي الشكل). لذلك ، لا يحتاج إلى أجهزة بدء خاصة (الشكل 5.15 1.).

يمتلك المحرك غير المتزامن ثنائي الطور ، على عكس المحرك ثلاثي الأطوار ، القدرة على التحكم بسلاسة في سرعة الدوار.

يتم ذلك بإحدى طريقتين: السعة (عن طريق تغيير الجهد Uy) والطور (عن طريق تغيير سعة المكثف C).

تستخدم المحركات ثنائية الطور على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية والممارسات المختبرية.

على عكس أنواع المحركات التي تمت مناقشتها أعلاه ، فإن المحرك ذو الدوار المجوف مهم. لها ساكنان ، يقع بينهما الدوار (الشكل 5.15.2).

عادةً ما يكون للجزء الثابت الخارجي 1 تصميم ذو ملف ثنائي الطور 4. يتم إزاحة ملفات الطور في الفضاء بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 90 درجة. الجزء الثابت الداخلي 3 عبارة عن حزمة من الفولاذ الكهربائي بدون لف. في الفجوة الهوائية بين العضوين ، يتم وضع الجزء المتحرك 2 ، الذي لا يحتوي على لف ، وهو مصنوع على شكل زجاج بجدران رقيقة مصنوعة من مادة غير مغناطيسية (الألومنيوم). عن طريق الجلبة 6 ، يتم تثبيت الدوار على عمود المحرك 5. هذا التصميم يوفر له خمولًا بسيطًا ويجعل المحرك حساسًا حتى لنبضات التيار الصغيرة (الإشارات). يتم تسهيل ذلك أيضًا من خلال وجود الجزء الثابت الثاني ، مما يقلل من مقاومة الدائرة المغناطيسية. يتم تشغيل إحدى مراحل لفات الجزء الثابت إلى جهد التيار الكهربائي U s ، والأخرى هي لفائف التحكم. عندما لا يكون هناك جهد ، يكون الدوار ثابتًا. مع ظهور إشارة التحكم U بقيمة كافية ، ينشئ الجزء الثابت مجالًا دوارًا على مرحلتين ، ويطور المحرك عزمًا تتناسب قيمته مع U c.

يعتمد تشغيل هذا المحرك على تفاعل المجال المغناطيسي للجزء الثابت مع التيارات الدوامية المستحثة على سطح الدوار المجوف.

الآلات ذات الدوار المجوف حساسة للغاية للتغيرات في جهد الإشارة ومدته ، مما يجعل من الممكن استخدامها كمشغلات.

5.16. محرك ذو مرحلة واحدة مع أعمدة واضحة

لإنشاء عزم دوران في محركات غير متزامنة أحادية الطور ، يتم أحيانًا استخدام تصميم بأقطاب واضحة ولف أحادي الطور. الأعمدة 1 (الشكل 5.16.1) لها تصميم منقسم ، وأحد نصفي كل قطب مزود بملف قصير الدائرة على شكل حلقة نحاسية 2. كما أن الدوار قصير الدائرة أيضًا. عندما يتم توصيل لف الجزء الثابت بالشبكة ، تحت تأثير التدفق المغناطيسي النابض الناتج عن ذلك ، ينشأ تيار في الملف ، مما يمنع التدفق من الزيادة في هذا الجزء من القطب.

ونتيجة لذلك ، فإن التدفقات في كلا الجزأين من كل قطب تكون خارج الطور بالنسبة لبعضها البعض ، مما يؤدي بدوره إلى تكوين مجال مغناطيسي دوار في المحرك. تُستخدم المحركات أحادية الطور في بعض أنواع المراوح والمشغلات الكهربائية وما إلى ذلك.

5.17 استخدام محرك من ثلاث مراحل كمرحلة واحدة

كثيرًا ما يُطرح السؤال ، هل من الممكن تضمين محرك تقليدي ثلاثي الطور في شبكة تيار متردد أحادية الطور؟

التعليل في الفقرة 5.14 المتعلقة بـ محركات أحادية الطور، يمكن أن يعزى إلى المحركات ذات اللف ثلاثي الأطوار على الجزء الثابت. على التين. 5.17.1. يتم عرض أربعة مخططات مختلفة لتوصيل المحرك.

هنا ، يتم توصيل ملفين للجزء الثابت بالشبكة على التوالي ، مما يشكل ملفًا مثيرًا. لف المرحلة الثالثة عبارة عن لف البداية ، وبالتالي فهي تحتوي على عنصر تحويل الطور.

يمكن تلبية الشرط الثاني للمحركات ثنائية الطور هنا بدقة تامة عن طريق اختيار المكثف المناسب C.

يتم استيفاء الشرط الأول بشكل غير دقيق هنا ، لأن التحول المكاني بين اللفات ليس 90 درجة ، ولكن 120 درجة.

نتيجة لذلك ، يفقد المحرك ما يقرب من 50-60٪ من قوته المقدرة.

5.18 طرق خاصة لتشغيل الآلات غير المنتظمة

5.18.1 عام

لا يحتوي منهج الهندسة الكهربائية لكلية الاقتصاد وريادة الأعمال والاقتصاد على قسم خاص بأنماط تشغيل الآلات غير المتزامنة.

ومع ذلك ، فإن التطور الواسع للتكنولوجيا والإبداع الفني للطلاب يتطلب معرفة عدد من الاحتمالات الإضافية لاستخدام هذه المواد. لنفكر في القليل منهم فقط.

5.18.2 منظمات الحث ومنظمات الطور

منظمات الجهد التعريفي عبارة عن محرك تحري مغلق مع دوار طور. يمكنهم ضبط الجهد على نطاق واسع. يتم توصيل لفات الجزء الثابت والدوار في المنظم كهربائيًا ، ولكن بطريقة يمكن إزاحتها بالنسبة لبعضها البعض عن طريق تدوير الدوار. عند توصيل منظم الحث بالشبكة ، يؤدي التدفق المغناطيسي الدوار إلى تحفيز EMF E 1 و E 2 في لفات الجزء الثابت والدوار. عندما تتطابق المحاور في اللفات ، يكون EMF E 1 و E 2 في الطور ، ويتم تعيين أقصى قيمة للجهد عند أطراف خرج المنظم.

عندما يدور الدوار ، تدور محاور اللف بزاوية معينة أ. يتحول المتجه E 2 أيضًا بنفس الزاوية. في هذه الحالة ، ينخفض ​​جهد الخرج. عن طريق تدوير الدوار بزاوية 180 درجة ، نقوم بتعيين الحد الأدنى من الجهد عند الخرج.

تم تصميم منظم الطور لتغيير طور الجهد الثانوي بالنسبة للجهد الأساسي. في هذه الحالة ، تظل قيمة الجهد الثانوي دون تغيير.

منظم المرحلة هو آلة غير متزامنة، مثبط بواسطة جهاز دوار خاص. يتم توفير الجهد لملف الجزء الثابت ، وإزالته من الدوار. على عكس منظم الحث ، هنا لا يتم توصيل لفات الجزء الثابت والدوار كهربائيًا. يتم إجراء التغيير في طور الجهد الثانوي عن طريق تدوير الجزء المتحرك بالنسبة للجزء الثابت.

يتم استخدامه في الأتمتة وتكنولوجيا القياس.

5.18.3 محول التردد غير المتزامن

كما تعلم ، يعتمد تردد التيار في الدائرة الدوارة للمحرك الحثي على الانزلاق ، أي يتم تحديده من خلال الاختلاف بين ترددات دوران الجزء المتحرك ومجال الجزء الثابت.

.

تسمح الخاصية المحددة باستخدام المحرك كمحول تردد (الشكل 5.18.3.1). إذا كان ملف الجزء الثابت متصلاً بشبكة من التردد الصناعي f 1 ، وتم تدوير الجزء المتحرك مقابل حقل الجزء الثابت بواسطة محرك خارجي ، عندئذٍ يزداد الانزلاق ، ويزداد تردد تيار الجزء المتحرك f 2 وفقًا لذلك مقارنة بتردد الشبكة f 1 عدة مرات. إذا كان مطلوبًا لتقليل التردد الحالي ، فيجب أن يدور دوار المحول في اتجاه حقل الجزء الثابت الدوار.

5.18.4 القابض غير المتزامن الكهرومغناطيسي

يتم ترتيب القابض الكهرومغناطيسي غير المتزامن (الشكل 5.18.4.1) وفقًا لمبدأ المحرك غير المتزامن ويعمل على توصيل جزأين من العمود. في الجزء الأمامي من العمود 1 يوجد نظام القطب 2 ، وهو نظام من الأعمدة الواضحة مع ملفات الإثارة. دي سيفي ملف الإثارة ، يتم توفيره من خلال حلقات الانزلاق 4. الجزء المتحرك من القابض 3 مصنوع وفقًا لنوع الملف الدوار للمحرك.

يشبه مبدأ تشغيل القابض تشغيل محرك غير متزامن ، فقط التدفق المغناطيسي الدوار هنا يتم إنشاؤه بواسطة الدوران الميكانيكي لنظام القطب. يتم نقل عزم الدوران من جزء القيادة في العمود إلى الجزء المتحرك كهرومغناطيسيًا. يتم فصل القابض عن طريق إيقاف تشغيل تيار الإثارة.

مراقبة صدمة كهربائيةمسموح ل جهاز التحكمالقابض (قم بتوصيله وتقسيمه بسلاسة). لذلك ، يتم استخدامه في الأتمتة والميكانيكا عن بعد.

5.18.5 Selsyns

تخيل اثنين المحرك التعريفيمع دوار طور مدرج في الدائرة التالية (الشكل 5.18.5.1). يتم تضمين ملفات الجزء الثابت C 1 و C 2 و C 3 ، والتي تسمى اللفات الميدانية ، في شبكة تيار مشتركة ثلاثية الطور.

لفات الجزء الدوار P 1 ، P 2 ، P 3 متصلة بخط اتصال ثلاثي الأسلاك. إن التدفقات المغناطيسية لملفات الإثارة عند q 1 \ u003d q 2 تحفز emfs متساوية ومتوافقة مع الطور في اللفات الدوارة المقابلة.

إذا تم تدوير دوار المحرك D1 بزاوية q 1 ، وترك الجزء الدوار D2 في مكانه (q 2 \ u003d 0) ، فسيتم تحفيز EMF E 2> E 1 في لفات الطور لدوار المحرك D2. نتيجة لذلك ، سوف يتدفق D I الحالي في خط الاتصال من احتمال أكبر إلى احتمال أصغر.

,

حيث 2z هو مجموع مقاومات لفات الدوار وخط الاتصال.

هذا التيار ، بعد أن مر عبر لفات الدوارات ، يتفاعل معها المجالات المغناطيسيةستسبب الساكن في تكوين عزم دوران إضافي D M. نظرًا لأن اتجاه اللحظة DM في كل محرك سيكون مختلفًا ، ثم في أحدهما سوف يتحول الدوار إلى اليمين (للمحرك D2) ، والآخر - إلى اليسار (للمحرك D1).

وبالتالي ، سيصل كلا المحركين (بشكل متزامن) إلى الموضع (q 1 = q 2). يسمى هذا النظام بنظام التتبع المتزامن.

لقد تم استخدام هذا النظام عمليًا في الآليات متعددة المحركات (الناقلات والرافعات الجسرية وما إلى ذلك).

في الأتمتة ، ما يسمى ب selsyns. هذه آلات غير متزامنة منخفضة الطاقة مع الجزء الثابت أحادي الطور والدوار ثلاثي الطور.

يتم استخدام Selsyns لغرض قياس أو تحديد الزاوية التي من خلالها تحولت آلية معينة.

في إرسال selsyn ، يتم استخدام جهازين دائمًا: مستشعر selsyn وجهاز استقبال selsyn.

عادةً ما تكون ملفات الإثارة أحادية الطور وتقع على أعمدة واضحة. عدد الأعمدة هو دائمًا اثنان. تكون ملفات المزامنة ثلاثية الطور ، توضع في أخاديد العضو الدوار وتنتهي بثلاث حلقات تلامس (الشكل 5.18.5.2).

على عكس أنظمة مؤازرة الطاقة المتزامنة ، يتم إجبار دوران دوار مستشعر selsyn ، ويبدأ دوار مستقبل selsyn تلقائيًا. يتم تثبيت دوران الدوار بواسطة سهم مؤشر.

في حضور اللفات أحادية الطورالإثارة على الجزء الثابت ، يمكن إجراء دوران دوار مستشعر selsyn في أي اتجاه ، لأنه يوفر المجال المغناطيسي النابض للجزء الثابت الشروط اللازمة لذلك.

بالإضافة إلى وضع المؤشر المشار إليه ، يمكن أيضًا أن تعمل عمليات التزامن في ما يسمى بوضع المحول.

في هذه الحالة ، لا يُظهر جهاز الاستقبال التزامني زاوية عدم التطابق q فحسب ، بل يولد أيضًا إشارة كهربائية للتحكم في آلية قوية

5.18.6 المحولات الدوارة

هذا هو اسم الآلات الكهربائية للتيار المتردد المصممة لتحويل زاوية الدوران q إلى جهد يتناسب مع بعض وظائف زاوية دوران الدوار sinq أو cosq ، وكذلك الزاوية نفسها q. يتم استخدامها في تكنولوجيا الكمبيوتر لأداء عمليات حسابية مختلفة. بمساعدة المحولات الدوارة ، يقومون بحل المشكلات الهندسية المتعلقة ببناء المثلثات وتنسيق التحول والتوسع وبناء المتجهات. في أنظمة التحكم الآلي ، تُستخدم المحولات الدوارة كمقاييس مسافة تسجل انحراف النظام عن موضع معين.

من الناحية الهيكلية ، يعد المحول الدوار عبارة عن آلة غير متزامنة منخفضة الطاقة. يتم وضع ملفين عموديين على الجزء الثابت: C 1 -C 2 و C 3 -C 4. الأول كان يسمى الرئيسي ، والثاني - التربيع. لفات الجزء الثابت متطابقة ، أي مع نفس العدد من الأدوار. قد يكون هناك ملف واحد على الدوار ، ولكن في أغلب الأحيان يوجد اثنان. على التين. 5.18.6.1. يتم إعطاء الدوائر الخاصة بالتبديل في المحولات الدورانية الجيب وجيب التمام وجيب التمام.