هناك نوعان رئيسيان من المحركات الكهربائية - متزامن وغير متزامن. ما هؤلاء وغيرهم؟

ما هو المحرك المتزامن؟

ل متزامنمن المعتاد أن تنسب المحركات الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد ولها دوار بسرعة تتناسب مع السرعة حقل مغناطيسيفي تصميم الوحدة .

العناصر الأساسية للمحرك المتزامن:

1. مِرسَاة؛
2. اداة الحث.

يقع العنصر الأول للوحدة على الجزء الثابت. يتم وضع المحث على الدوار، والذي يتم فصله عن الجزء الثابت بفجوة هوائية. يتم تمثيل هيكل حديد التسليح بملف (واحد أو أكثر). تشكل التيارات التي يتم تغذيتها في العنصر المقابل للمحرك مجالًا مغناطيسيًا يدور بتردد معين ويتفاعل مع مجال المحث. يشتمل المحث على قطبين - على شكل مغناطيس دائم.

يمكن أن تعمل الوحدة المتزامنة في وضعين:

• كالمحرك الكهربائي الفعلي؛
• مثل المولد.

يتضمن الوضع الأول للتشغيل تفاعل المجال المغناطيسي الذي يتشكل عند المرساة والمجال الذي يتشكل عند أقطاب المحث. يعمل المحرك المتزامن في وضع المولد بسبب الحث الكهرومغناطيسي: أثناء دوران الجزء المتحرك، يتفاعل المجال المغناطيسي المتكون على الملف بدوره مع أطوار الملف على الجزء الثابت، ونتيجة لذلك القوة الدافعة الكهربائية.

ما هو المحرك غير المتزامن؟

ل غير متزامنمن المعتاد أن نعزو المحركات الكهربائية التي لا تتزامن فيها سرعة الدوران لأحد العناصر الرئيسية - الدوار - مع تردد دوران المجال المغناطيسي الناتج عن التيار الذي يحدث في لف الجزء الثابت. يُشار أحيانًا إلى المجاميع غير المتزامنة باسم الحث. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن التيار يتولد في ملف الجزء المتحرك عندما يتعرض للمجال المغناطيسي للجزء الثابت.

في التصميم محرك غير متزامنيوجد الجزء الثابت والدوار، ويفصل بينهما فجوة هوائية. العناصر النشطة الرئيسية للوحدة:

• لف؛
• المغناطيسي الأساسية.

يتم لعب دور مهم في عمل المحرك غير المتزامن بواسطة الإضافات العناصر الهيكليةوالتي توفر القوة والتبريد والاستقرار للوحدة.

مقارنة

الفرق الرئيسي بين المحرك المتزامن والمحرك غير المتزامن هو نسبة سرعة الدوار والمجال المغناطيسي. في مجموع النوع الأول، كلا المؤشرين متماثلان. في آلة غير متزامنة - مختلفة.

ويمكن ملاحظة أن المحركات الكهربائية من النوع الثاني أكثر شيوعاً بشكل عام من الأول. في الوقت نفسه، غالبًا ما يتم تقديم الوحدات غير المتزامنة في مجموعة متنوعة يتم فيها تثبيت دوار قفص السنجاب. تتمتع هذه الأجهزة بعدد من المزايا المهمة مقارنة بالمحركات الكهربائية من الفئات الأخرى. يسمى:

1. بساطة التصميم والموثوقية.
2. تكلفة الإنتاج والتشغيل منخفضة نسبيًا ؛
3. القدرة على العمل عند استخدام موارد الشبكة المتاحة دون توصيل المحولات.

وفي الوقت نفسه، فإن الآلات غير المتزامنة ذات الدوار القفص السنجابي لها أيضًا عدد من العيوب. يسمى:

• صغير ابتداء من عزم الدوران;
• وجود تيار انطلاق كبير.
• انخفاض عامل الطاقة.
• إمكانية التحكم المنخفضة من حيث التحكم في السرعة.
• مدمن السرعة القصوىعلى تردد الشبكة الكهربائية.
• تتميز اللحظة الكهرومغناطيسية في المحركات غير المتزامنة من النوع قيد النظر بحساسية قوية لانخفاض الجهد في الشبكة.

وفي المقابل، تتمتع الوحدات المتزامنة أيضًا بمزايا لا يمكن إنكارها. وتشمل هذه:

• حساسية منخفضة نسبيًا لانخفاض الجهد في الشبكة؛
• استقرار الدوران بغض النظر عن الحمل على الدوار.

المحركات المتزامنة لها أيضًا عيوب:

• التعقيد النسبي للتصميم.
• صعوبة بدء الدوار في الحركة.

تجعل الميزات الملحوظة لتشغيل الوحدات المتزامنة وغير المتزامنة من الأمثل استخدام الأولى إذا كانت قوة المحرك المطلوبة في النظام (على سبيل المثال، كجزء من البنية التحتية لخط المصنع) يجب أن تكون حوالي 100 كيلو واط أو أكثر. وفي حالات أخرى، يصبح استخدام الأجهزة غير المتزامنة أكثر تفضيلاً، كقاعدة عامة.

بعد أن نظرنا في الفرق بين المحرك المتزامن وغير المتزامن، سنعكس الاستنتاجات في الجدول.

تعتمد جميع المحركات الكهربائية على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. يتكون المحرك الكهربائي من جزء ثابت - الجزء الثابت (للمحركات غير المتزامنة والمتزامنة التيار المتناوب) أو مغو (لمحركات التيار المستمر) وجزء متحرك - دوار (لمحركات التيار المتردد غير المتزامنة والمتزامنة) أو عضو الإنتاج (لمحركات التيار المستمر). غالبًا ما يتم استخدام المغناطيس الدائم كمحث في محركات التيار المستمر منخفضة الطاقة.

يمكن تقسيم جميع المحركات تقريبًا إلى نوعين:
محركات التيار المستمر
محركات التيار المتردد (غير المتزامنة والمتزامنة)

محركات التيار المستمر

بحسب بعض الآراء هذا المحركيمكن أيضًا أن يطلق عليه جهاز DC متزامن مع المزامنة الذاتية. يتكون المحرك البسيط، وهو عبارة عن آلة تعمل بالتيار المستمر، من مغناطيس دائم على ملف حث (الجزء الثابت)، ومغناطيس كهربائي واحد ذو أقطاب واضحة على عضو الإنتاج (محرك ذو شقين مع أقطاب واضحة ولف واحد)، ومجموعة فرشاة مع 2 طبق (صفائح) و2 فرشة.
يحتوي المحرك البسيط على موضعين للدوار ("نقطتين ميتتين")، حيث لا يكون البدء الذاتي ممكنًا، وعزم الدوران غير متساوٍ. في التقريب الأول، يكون المجال المغناطيسي لأقطاب الجزء الثابت منتظمًا (متجانسًا).

هذه المحركات مع وجود مجموعة تجميع الفرشاة هي:

جامع- جهاز كهربائي يكون فيه مستشعر موضع الدوار والمفتاح الحالي في اللفات هما نفس الجهاز - مجموعة مجمع الفرشاة.

فرش- نظام كهروميكانيكي مغلق يتكون من جهاز متزامن مع توزيع جيبي للمجال المغناطيسي في الفجوة ومستشعر موضع الدوار ومحول الإحداثيات ومضخم الطاقة. خيار أكثر تكلفة مقارنة بمحركات التجميع.

محركات التيار المتردد

وفقا لنوع التشغيل، تنقسم هذه المحركات إلى محركات متزامنة وغير متزامنة. الفرق الأساسي هو أنه في الآلات المتزامنة يتحرك التوافقي الأول للقوة الدافعة المغناطيسية للجزء الثابت بسرعة دوران الجزء المتحرك (وبالتالي، يدور الجزء المتحرك نفسه بسرعة دوران المجال المغناطيسي في الجزء الثابت)، بينما في الآلات غير المتزامنة يوجد ويظل فرقًا بين سرعة دوران الجزء المتحرك وسرعة دوران المجال المغناطيسي في الجزء الثابت (يدور الحقل بشكل أسرع من الجزء المتحرك).

متزامن- محرك تيار متردد يدور دواره بشكل متزامن مع المجال المغناطيسي لجهد الإمداد. تُستخدم هذه المحركات تقليديًا بقوة هائلة (مئات الكيلووات وما فوق).
هناك محركات متزامنة ذات حركة زاوية منفصلة للدوار - محركات السائر. بالنسبة لهم، يتم تثبيت موضع الدوار عن طريق توفير الطاقة للملفات المقابلة. يتم الانتقال إلى موضع آخر عن طريق إزالة جهد الإمداد من بعض اللفات ونقله إلى ملفات محرك أخرى.
نوع آخر من المحركات المتزامنة هو محرك ممانعة الصمام، والذي يتم تشكيل مصدر الطاقة للملفات منه باستخدام عناصر أشباه الموصلات.

غير متزامن- محرك يعمل بالتيار المتردد، حيث تختلف سرعة الدوار عن تردد المجال المغناطيسي الالتوائي الناتج عن جهد الإمداد، وهو الاسم الثاني للآلات غير المتزامنة - يتم تبرير الحث من خلال حقيقة أن التيار في لف الدوار ناتج عن مجال الجزء الثابت الدوار. آلات غير متزامنةالآن يصنعون جزءًا كبيرًا من السيارات الكهربائية. وهي تستخدم بشكل رئيسي في شكل محركات كهربائية وتعتبر محولات رئيسية. طاقة كهربائيةيتم استخدام المحركات الميكانيكية وغير المتزامنة بشكل أساسي مع دوار قفص السنجاب

من خلال عدد المراحل ، المحركات هي:

• على مرحلة واحدة
• على مرحلتين
• ثلاث مراحل

المحركات الأكثر شعبية وشعبية المستخدمة في الإنتاج والأسر:

محرك قفص السنجاب غير المتزامن أحادي الطور

يحتوي المحرك غير المتزامن أحادي الطور على ملف عمل واحد فقط على الجزء الثابت، حيث يتم توفير التيار المتردد أثناء تشغيل المحرك. على الرغم من أنه لبدء تشغيل المحرك، يوجد أيضًا ملف مساعد على الجزء الثابت الخاص به، والذي يتم توصيله بالشبكة لفترة قصيرة من خلال مكثف أو محاثة، أو يتم قصوره بواسطة جهات اتصال البداية لمفتاح السكين. يعد ذلك ضروريًا لإنشاء تحول طور أولي بحيث يبدأ الجزء المتحرك في الدوران، وإلا فإن المجال المغناطيسي النابض للجزء الثابت لن يحرك الجزء المتحرك من مكانه.

الدوار لمثل هذا المحرك، مثل أي محرك غير متزامن آخر مع دوار قفص السنجاب، هو قلب أسطواني مع أخاديد مملوءة بالألمنيوم، مع شفرات تهوية مصبوبة على الفور.
يسمى هذا الدوار بالدوار ذو القفص السنجابي. تُستخدم المحركات أحادية الطور في الأجهزة منخفضة الطاقة، بما في ذلك مراوح الغرفة أو المضخات الصغيرة.

محرك قفص السنجاب غير المتزامن ثنائي الطور

تكون المحركات غير المتزامنة ثنائية الطور أكثر كفاءة عند تشغيلها من مصدر تيار متردد أحادي الطور. تحتوي على ملفين عمل على الجزء الثابت متعامدين، بينما يتم توصيل أحد الملفين بشبكة التيار المتردد مباشرة، والثاني من خلال مكثف متغير الطور، هكذا يخرج مجال مغناطيسي دوار، ولكن بدون مكثف، الدوار لن يتحرك.

تحتوي هذه المحركات، من بين أشياء أخرى، على دوار على شكل قفص سنجابي، واستخدامها أكثر شمولاً من استخدام المحركات أحادية الطور. هنا بالفعل غسالة ملابسوالآلات المختلفة. تسمى المحركات ثنائية الطور لإمداد الطاقة من شبكات أحادية الطور بمحركات مكثفة، لأن مكثف تحويل الطور غالبًا ما يعتبر جزءًا لا غنى عنه منها.

محرك قفص السنجاب غير المتزامن ثلاثي الطور

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. عند تشغيل محرك ثلاثي الطور شبكة ثلاثية الطورمع التيار المتردد، يظهر مجال مغناطيسي دوار، مما يؤدي إلى حركة الجزء الدوار ذو القفص السنجابي.

يمكن توصيل اللفات الثابتة لمحرك ثلاثي الطور وفقًا لنظام "النجم" أو "المثلث"، بينما يتطلب تشغيل المحرك وفقًا لنظام "النجم" جهدًا أعلى من نظام "المثلث"، وبالتالي يشار إلى جهدين على المحرك، على سبيل المثال: 127/220 أو 220/380. لا غنى عن المحركات ثلاثية الطور لقيادة الأدوات الآلية المختلفة، والرافعات، والمناشير الدائرية، والرافعات، وما إلى ذلك.

محرك غير متزامن ثلاثي الطور مع دوار الطور

محرك غير متزامن ثلاثي الطور مع الدوار المرحلةيحتوي على عضو ثابت مشابه لأنواع المحركات الموصوفة أعلاه، وهي دائرة مغناطيسية مغلفة بثلاث لفات موضوعة في أخاديدها، ولكن لا يتم صب قضبان دورالومين في دوار الطور، ولكن تم بالفعل وضع قضيب حقيقي لف ثلاث مراحل، في اتصال النجمة. يتم إحضار نهايات النجم المتعرج لدوار الطور إلى ثلاث حلقات اتصال مثبتة على عمود الدوار ويتم فصلها كهربائيًا عنه.

عن طريق فرش ثلاث مراحل AC الجهد، ويمكن أن يتم التضمين بشكل مباشر ومن خلال المقاومة المتغيرة. وبطبيعة الحال، تعد المحركات ذات الحلقة الانزلاقية أكثر تكلفة، على الرغم من أن عزم الدوران عند بدء التشغيل تحت الحمل أعلى بكثير من عزم دوران المحركات ذات القفص السنجابي. إنه نتيجة للقوة المبالغ فيها وعزم الدوران الضخم، هذا النوعتم العثور على محركات تستخدم في محركات المصاعد والرافعات، بمعنى آخر، حيث يبدأ الجهاز تحت الحمل وليس في وضع الخمول، مثل المحركات ذات الدوار القفص السنجابي.

من مميزات المحرك المساواة بين سرعة دوران الدوار وسرعة دوران التدفق المغناطيسي. ولذلك فإن سرعة عمود المحرك لا تعتمد ولا تتغير من حجم الحمل المتصل. ويتحقق ذلك بسبب حقيقة أن مغو المحرك المتزامن هو مغناطيس كهربائي، وفي بعض الحالات مغناطيس دائم.

عدد أزواج أقطاب الجزء المتحرك هو نفس عدد أزواج أقطاب المجال المغناطيسي المتحرك. إن التأثير المتبادل لهذه الأقطاب يجعل من الممكن معادلة سرعة الدوار. يمكن أن يكون هناك أي حمل على العمود في هذه اللحظة. لا يؤثر على سرعة دوران المحث.

ميزات التصميم ومبدأ التشغيل

رئيسي الأجزاء المكونةالمحرك المتزامن هو: الجزء الثابت، وهو ثابت، والدوار، وبعبارة أخرى يسمى المغو. الجزء الثابت له اسم مختلف - مرساة، ولكن هذا لا يغير جوهره. يتم فصل هذه الأجزاء من المحرك بطبقة من الهواء. يتم وضع لف ثلاثي الطور بين الأخاديد، والتي غالبًا ما يكون لها اتصال.

عندما يبدأ المحرك في العمل بعد بدء التشغيل، تشكل تيارات عضو الإنتاج مجالًا مغناطيسيًا متحركًا، ويعطي دورانه تقاطع مجال المحث. نتيجة لهذا العمل في مجالين، تنشأ الطاقة. المجال المغناطيسي للجزء الثابت هو بطبيعته مجال رد فعله. في تشغيل المولدات، يتم الحصول على هذه الطاقة باستخدام المحاثات.

الأقطاب عبارة عن مغناطيسات كهربائية ثابتة تعمل بالتيار المباشر. يمكن تصنيع الأجزاء الساكنة للمحركات المتزامنة وفقًا لمخططات مختلفة: القطب غير البارز، وكذلك القطب البارز. أنها تختلف في موقف القطبين.

لتقليل المقاومة المغناطيسية وتحسين الظروف لمرور المجال المغناطيسي، يتم استخدام النوى المصنوعة من المواد المغناطيسية. هم في الدوار وحديد التسليح. وهي مصنوعة من الفولاذ الكهربائي الذي يحتوي على عدد كبير منالسيليكون. هذا يجعل من الممكن تقليل التيارات الدوامة وزيادتها المقاومة الكهربائيةيصبح.

تعتمد المحركات الكهربائية المتزامنة على مبدأ التفاعل بين قطبي المحث والجزء الثابت. أثناء البدء، يتسارع المحرك إلى سرعة دوران التدفق المغناطيسي. فقط في ظل هذه الحالة يبدأ المحرك الكهربائي في العمل في الوضع المتزامن. في مثل هذه العملية، تشكل المجالات المغناطيسية تقاطعًا، ويحدث الدخول إلى التزامن.

لفترة طويلة، تم استخدام محرك منفصل لتسريع المحرك. بدءا من السيارات. تم توصيله ميكانيكيًا بمحرك متزامن. عند البدء، تسارع دوار المحرك ووصل إلى السرعة المتزامنة. علاوة على ذلك، تم سحب المحرك بشكل مستقل إلى حركة متزامنة. عند اختيار قوة محرك التشغيل، تم توجيه 15٪ من الطاقة من القيمة الاسمية للمحرك المتسارع. كان احتياطي الطاقة هذا كافيًا لبدء تشغيل المحرك المتزامن، حتى مع وجود حمل صغير.

تعد طريقة رفع تردد التشغيل هذه أكثر تعقيدًا وتزيد بشكل كبير من تكلفة الجهاز. في التصاميم الحديثةلا تحتوي المحركات المتزامنة على نظام تسريع كهذا. يتم استخدام نظام رفع تردد التشغيل مختلف. يقوم المتغير بإغلاق لفات المحث عن طريق القياس مع المحرك التعريفي. للبدء، يتم تركيب ملف قصير الدائرة على الدوار، وهو أيضًا ملف تخميد، مما يمنع الدوار من التأرجح أثناء المزامنة.

عندما يصل الدوار إلى السرعة المقدرة، يتم توصيل المحث العاصمة.. ومع ذلك، لبدء تشغيل المحركات ذات المغناطيس الدائم، لا يمكنك الاستغناء عن استخدام محركات خارجية.

تستخدم المحركات المتزامنة المبردة تصميمًا مقلوبًا. في ذلك، يتم وضع المحرك والمحث على العكس من ذلك، ويقع المحث على الجزء الثابت، ويقع المحرك على الدوار. في مثل هذه الآلات، تتكون اللفات المثيرة من مواد فائقة التوصيل.

المميزات والعيوب

تتمتع المحركات المتزامنة بميزة كبيرة على المحركات غير المتزامنة حيث أن إثارة التيار المستمر من مصدر خارجي يجعل من الممكن العمل عند عامل طاقة كبير. تتيح هذه الميزة زيادة قيمة عامل الطاقة للشبكة العامة بسبب تضمين محرك متزامن.

المحركات المتزامنة لها مزايا أخرى:

• تعمل المحركات المتزامنة بعامل طاقة أعلى، مما يؤدي إلى تقليل استهلاك الطاقة وتقليل الخسائر. تكون كفاءة المحرك المتزامن أعلى بنفس قوة المحرك التعريفي.
• تتمتع المحركات الكهربائية المتزامنة بعزم دوران يعتمد بشكل مباشر على جهد التيار الكهربائي. ولذلك، عندما ينخفض ​​الجهد، فإنه يحتفظ بقدرته أكثر من غير المتزامن. وهذا عامل في موثوقية تصميمات المحركات هذه.

العيوب هي النقاط السلبية التالية:

• عند إجراء تحليل مقارنتصميمات محركين، يمكن ملاحظة أن المحركات الكهربائية المتزامنة تصنع وفق أكثر من ذلك مخطط معقدوبالتالي فإن تكلفتها ستكون أعلى.
• كان العيب التالي للمحركات المتزامنة هو الحاجة إلى مصدر حالي على شكل مقوم أو أي مصدر طاقة آخر يعمل بالتيار المستمر.
• يتم تشغيل المحرك وفقًا لمخطط معقد.
• يمكن تعديل سرعة عمود المحرك بطريقة واحدة فقط، وذلك باستخدام محول التردد.

ونتيجة لذلك، يمكننا القول أن مزايا المحركات المتزامنة تغطي عيوبها. ولذلك، يتم استخدام محركات من هذا النوع على نطاق واسع في العمليات التكنولوجيةحيث توجد عملية مستمرة ومستمرة، ولا يلزم التوقف المتكرر وبدء تشغيل المعدات: في إنتاج المطاحن، في الضواغط، الكسارات، المضخات، وما إلى ذلك.

اختيار المحرك

يجب التعامل مع مسألة شراء محرك كهربائي متزامن بناءً على العوامل التالية:

ظروف تشغيل المحرك الكهربائي. وبحسب الشروط يتم اختيار نوع المحرك الذي يمكن أن يكون محمياً أو مفتوحاً أو مغلقاً. وكذلك تختلف المحركات في حماية الأجزاء الحالية من الرطوبة ودرجة الحرارة والبيئات العدوانية. بالنسبة لإنتاج المتفجرات، هناك وسائل حماية خاصة تمنع تكون الشرر في المحرك.
ميزات توصيل المحرك الكهربائي بالمستهلك.

المعوضات المتزامنة

إنها تعمل على تعويض عامل الطاقة في الشبكة الكهربائية وتثبيت قيمة الجهد الاسمي عند نقاط اتصال الأحمال بالمحرك. الوضع الطبيعي للمعوض المتزامن هو وضع الإثارة المفرطة في لحظة العودة إليه الشبكة الكهربائية.

وتسمى هذه المعوضات أيضًا بمولدات إعادة. الطاقة النشطةنظرًا لأنها مصممة لأداء نفس مهمة بنوك المكثفات في المحطات الفرعية. عندما تنخفض طاقة الحمل، غالبًا ما يكون من الضروري تشغيل المعوضات المتزامنة في وضع غير مثير عندما تستهلك الطاقة التفاعلية والتيار الاستقرائي، لأن الجهد الكهربي في الشبكة يحاول الزيادة، ومن أجل تثبيته على مستوى التشغيل، فمن الضروري من الضروري تحميل الشبكة بتيار حثي مما يؤدي إلى انخفاض الجهد في تغذية الشبكة.

لمثل هذه الأغراض، يتم توفير المعوضات المتزامنة مع وحدة تحكم الإثارة التلقائية. يقوم المنظم بتغيير تيار الإثارة بحيث لا يتغير الجهد عبر المعوض.

نطاق التطبيق

الاستخدام الواسع النطاق للمحركات الكهربائية نوع غير متزامنمع التحميل الزائد الكبير، يجعل عمل المحطات وأنظمة الطاقة أكثر صعوبة، حيث ينخفض ​​\u200b\u200bعامل الطاقة للنظام، مما يؤدي إلى خسائر غير مخطط لها، إلى استخدامها غير الكامل من حيث الطاقة النشطة. وفي هذا الصدد، أصبح من الضروري استخدام المحركات المتزامنة، خاصة لمحركات الآليات ذات القوة الكبيرة.

إذا قارنا المحركات الكهربائية المتزامنة مع المحركات غير المتزامنة، فإن ميزة المتزامنة كانت عملها بعامل قدرة يساوي 1، بسبب عمل الإثارة الحالية المباشرة. في الوقت نفسه، لا يستهلكون الطاقة التفاعلية من شبكة الإمداد، وإذا كانوا يعملون مع الإثارة المفرطة، فإنهم يمنحون حتى قدرًا معينًا من الطاقة التفاعلية للشبكة.

ونتيجة لذلك، يتحسن معامل القدرة للشبكة، وتقل خسائر الجهد، ويزداد معامل القدرة لمولدات محطات توليد الكهرباء. إن أعظم عزم للمحرك الكهربائي المتزامن يعتمد بشكل مباشر على الجهد، وبالنسبة للمحرك الكهربائي المتزامن فإنه يعتمد على مربع الجهد.

لذلك، عندما ينخفض ​​الجهد، يظل المحرك المتزامن يتمتع بقدرة تحميل كبيرة. كما أن استخدام إمكانية زيادة تيار الإثارة للمحركات المتزامنة يجعل من الممكن زيادة موثوقيتها التشغيلية في حالة انخفاض الجهد المفاجئ، وفي مثل هذه الحالات لتحسين تشغيل نظام الطاقة بأكمله.

نظرًا لفجوة الهواء الكبيرة، تكون الخسائر الإضافية في النوى الفولاذية وفي الدوار للمحركات المتزامنة أقل من تلك الخاصة بالمحركات غير متزامن. ولذلك، فإن كفاءة المحركات المتزامنة غالبا ما تكون أعلى.

ومع ذلك، فإن تصميم المحركات المتزامنة أكثر تعقيدًا بكثير، كما يلزم وجود جهاز مثير أو أي جهاز آخر لإمداد الإثارة. ولذلك، فإن المحركات المتزامنة أكثر تكلفة من المحركات الحثية ذات القفص السنجابي.

إن بدء التشغيل والتحكم في سرعة المحركات المتزامنة له صعوباته الخاصة. ولكن في القدرات العالية، مزاياها تفوق عيوبها. لذلك، يتم استخدامها في العديد من الأماكن التي لا تحتاج إلى تشغيل وتوقف متكرر للمعدات، كما ليست هناك حاجة لضبط سرعة المحرك لتشغيل آليات المضخات والضواغط والمطاحن وغيرها.

يعتمد تصنيف المحركات على معايير مختلفة. وفقا لأحدهم، هناك محرك متزامن وغير متزامن. الاختلافات بين الأجهزة الخصائص العامةويتم وصف مبدأ التشغيل في المقالة.

محرك متزامن

هذا النوع من المحركات قادر على العمل كمولد وكمحرك في نفس الوقت. جهازه مشابه ميزة مميزةالمحرك هو سرعة الدوران الثابتة للحمل.

تستخدم هذه الأنواع من المحركات على نطاق واسع في العديد من المجالات، على سبيل المثال أسلاك كهربائيةالذين يحتاجون سرعة ثابتة.

مبدأ تشغيل المحرك المتزامن

يعتمد عملها على تفاعل المجال المغناطيسي الدوار لعضو الإنتاج والمجالات المغناطيسية لأعمدة الحث. عادةً ما يقع عضو الإنتاج في الجزء الثابت، ويقع المحث في الجزء الدوار. بالنسبة للمحركات القوية، يتم استخدام المغناطيس الكهربائي للأقطاب، وبالنسبة للضعفاء - الدائم.

يتضمن مبدأ تشغيل المحرك المتزامن (على المدى القصير) والوضع غير المتزامن، والذي يستخدم عادةً للتسريع إلى سرعة الدوران المطلوبة (أي الاسمية). في هذا الوقت، تكون ملفات الحث قصيرة الدائرة أو عن طريق مقاومة متغيرة. بعد الوصول إلى السرعة المطلوبة، يبدأ المحث بالتغذية

المميزات والعيوب

العيوب الرئيسية لهذا النوع من المحركات هي:

• الحاجة إلى تزويد اللف بالتيار المباشر.
• صعوبة الإطلاق؛
• الاتصال المنزلق.

معظم المولدات، أينما يتم استخدامها، تكون متزامنة. مزايا هذه المحركات بشكل عام هي:

• أعلى موثوقية
• أكبر ;
• سهولة الصيانة.

محرك غير متزامن

وهذا النوع من الأجهزة عبارة عن آلية تهدف إلى تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. من الاسم "غير المتزامن" يمكننا أن نستنتج أننا نتحدث عن عملية غير متزامنة. في الواقع، تردد دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت هنا دائمًا أعلى من التردد الدوار.
يتكون مثل هذا الجهاز من الجزء الثابت الأسطواني والدوار، اعتمادًا على نوع المحركات الحثية ذات القفص السنجابي التي يمكن أن تكون أيضًا مع دوار الطور.

مبدأ التشغيل

يتم تشغيل المحرك على أساس تفاعل المجال المغناطيسي للجزء الثابت والتيارات الناتجة عن نفس المجال في العضو الدوار. يظهر عزم الدوران عندما يكون هناك اختلاف في تردد دوران الحقول.

دعونا نلخص الآن كيف يختلف عن غير المتزامن. ما الذي يفسر الاستخدام الواسع النطاق لأحد النوعين والاستخدام المحدود للآخر؟

المحرك المتزامن وغير المتزامن: الاختلافات

الفرق بين تشغيل المحركات موجود في الدوار. وفي النوع المتزامن يتكون من مغناطيس دائم أو كهربائي. بسبب تجاذب الأقطاب المتقابلة، فإن المجال الدوار للجزء الثابت يجذب أيضًا الجزء الدوار المغناطيسي. سرعتهم هي نفسها. ومن هنا الاسم - متزامن.

ويمكن تحقيقه، على النقيض من تقدم الجهد غير المتزامن، وحتى على مراحل. ثم يمكن استخدام الجهاز، مثل بنوك المكثفات، لزيادة الطاقة.

المحركات غير المتزامنةوهي بدورها بسيطة وموثوقة، ولكن عيبها هو صعوبة ضبط السرعة. لعكس محرك غير متزامن ثلاثي الطور (أي تغيير اتجاه دورانه في الاتجاه المعاكس)، قم بتغيير موقع مرحلتين أو مرحلتين أسلاك الخطتقترب من لف الجزء الثابت.

إذا أخذنا في الاعتبار السرعة، فلدينا أيضًا اختلافات بين المحرك المتزامن وغير المتزامن. في النوع المتزامن، يكون هذا المؤشر ثابتًا، على عكس المؤشر غير المتزامن. لذلك، يتم استخدام الأول عندما تكون هناك حاجة إلى سرعة ثابتة وإمكانية تحكم كاملة، على سبيل المثال، في المضخات والمراوح والضواغط.

من السهل جدًا تحديد مدى وجود أنواع الأجهزة المعنية على جهاز معين. سيكون للمحرك غير المتزامن عدد غير دائري من الثورات (على سبيل المثال، تسعمائة وثلاثين في الدقيقة)، في حين أن المحرك المتزامن سيكون له عدد دائري (على سبيل المثال، ألف دورة في الدقيقة).

من الصعب جدًا التحكم في هذه المحركات وغيرها. يتميز النوع المتزامن بخاصية ميكانيكية صلبة: مع أي حمل متغير على عمود المحرك، ستكون سرعة الدوران هي نفسها. وفي هذه الحالة يجب بالطبع أن يتغير الحمل حتى يتمكن المحرك من تحمله، وإلا فإن ذلك سيؤدي إلى تعطل الآلية.

هذه هي الطريقة التي يعمل بها المحرك المتزامن وغير المتزامن. تحدد الاختلافات بين كلا النوعين نطاق استخدامها، عندما يتعامل نوع واحد مع المهمة بطريقة مثالية، سيكون الأمر مشكلة بالنسبة للآخر. في الوقت نفسه، يمكنك تلبية والآليات مجتمعة.

في هذه المقالة، سننظر في الاختلافات الأساسية بين المحركات الكهربائية المتزامنة وغير المتزامنة، حتى يتمكن كل من يقرأ هذه السطور من فهم هذه الاختلافات بوضوح.

تُستخدم المحركات غير المتزامنة على نطاق واسع اليوم، ومع ذلك، في بعض المواقف، تكون المحركات المتزامنة أكثر ملاءمة وأكثر كفاءة لحل مشكلات صناعية وتصنيعية محددة، وسيتم مناقشة ذلك لاحقًا.

بادئ ذي بدء، دعونا نتذكر ما هو المحرك الكهربائي. مُسَمًّى آلة كهربائية، مصمم لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية لدوران الدوار، ويعمل كمحرك لبعض الآليات، على سبيل المثال، لقيادة رافعة أو مضخة.

حتى في المدرسة، تم إخبار الجميع وإظهار كيف يتنافر المغناطيسان بعضهما البعض بنفس الأقطاب، والمغناطيسان المتقابلان يجذبان بعضهما البعض. هذا . ولكن هناك أيضًا مغناطيسات متغيرة. يتذكر الجميع رسمًا بإطار موصل يقع بين قطبي مغناطيس دائم على شكل حدوة حصان.

الإطار الأفقي، إذا مر تيار مباشر من خلاله، سوف يدور في المجال المغناطيسي لمغناطيس دائم تحت تأثير زوج من القوى (قوة الأمبير) حتى يتم الوصول إلى التوازن في الوضع الرأسي.

إذا تم تمرير تيار مباشر في الاتجاه المعاكس عبر الإطار، فسوف يدور الإطار أكثر. ونتيجة لهذا الإمداد المتناوب للإطار بتيار مباشر في اتجاه أو آخر، يتم تحقيق دوران مستمر للإطار. الإطار هنا هو نظير لمغناطيس متغير.

يوضح مثال الإطار الدوار أعلاه في أبسط صوره مبدأ تشغيل المحرك المتزامن. يحتوي أي محرك كهربائي متزامن على الدوار على ملفات إثارة يتم تزويدها بالتيار المباشر الذي يشكل المجال المغناطيسي للدوار. يحتوي الجزء الثابت للمحرك الكهربائي المتزامن على ملف الجزء الثابت لتشكيل المجال المغناطيسي للجزء الثابت.

عندما يتم تطبيق تيار متناوب على ملف الجزء الثابت، سيبدأ الجزء المتحرك في الدوران بتردد يتوافق مع تردد التيار في ملف الجزء الثابت. سيكون تردد دوران الدوار متزامنًا مع تردد تيار ملف الجزء الثابت، لذلك يسمى هذا المحرك الكهربائي متزامنًا. يتم إنشاء المجال المغناطيسي للدوار بواسطة التيار، ولا يتم تحفيزه بواسطة مجال الجزء الثابت، وبالتالي فإن المحرك المتزامن قادر على الحفاظ على السرعة المقدرة المتزامنة بغض النظر عن طاقة الحمل، بالطبع، ضمن حدود معقولة.

المحرك غير المتزامن بدوره يختلف عن المحرك المتزامن. إذا كنت تتذكر الصورة الموجودة في الإطار، وكان الإطار ببساطة قصير الدائرة، فعندما يدور المغناطيس حول الإطار، فإن التيار المستحث في الإطار سيخلق مجالًا مغناطيسيًا للإطار، وسيميل الإطار إلى اللحاق بالركب مع المغناطيس.

سيكون تردد دوران الإطار تحت الحمل الميكانيكي دائمًا أقل من تردد دوران المغناطيس، وبالتالي لن يكون التردد متزامنًا. يوضح هذا المثال البسيط كيفية عمل المحرك التعريفي.

في المحرك الكهربائي غير المتزامن، يتشكل مجال مغناطيسي دوار بواسطة تيار متناوب في ملف الجزء الثابت الموجود في فتحاته. لا يحتوي الجزء الدوار للمحرك التحريضي النموذجي على ملفات في حد ذاته، وبدلاً من ذلك، توجد عليه قضبان ذات دائرة قصيرة (دوار قفص السنجاب)، ويسمى هذا الدوار دوار قفص السنجاب. هناك أيضًا محركات غير متزامنة ذات دوار طور، حيث يحتوي الدوار على ملفات، يمكن ضبط المقاومة والتيار فيها بواسطة مقاومة متغيرة.

إذًا، ما هو الفرق الأساسي بين المحرك الكهربائي غير المتزامن والمحرك المتزامن؟ في المظهر، فهي متشابهة في المظهر، وأحيانا لا يستطيع حتى المتخصص التمييز بينها علامات خارجيةمحرك متزامن من غير متزامن. الفرق الرئيسي يكمن في تصميم الدوارات. لا يتم تشغيل الجزء الدوار للمحرك الكهربائي غير المتزامن بالتيار، ويتم تحفيز الأقطاب الموجودة عليه بواسطة المجال المغناطيسي للجزء الثابت.

يحتوي دوار المحرك المتزامن على ملف إثارة يعمل بشكل مستقل. يتم ترتيب الجزء الثابت للمحرك المتزامن وغير المتزامن بنفس الطريقة، والوظيفة في كل حالة هي نفسها - إنشاء مجال مغناطيسي دوار للجزء الثابت.

إن دورات المحرك التعريفي تحت الحمل تتأخر دائمًا عن دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت بمقدار الانزلاق، في حين أن دورات المحرك المتزامن تكون مساوية في التردد لـ "دورات" المجال المغناطيسي للجزء الثابت، لذلك إذا كانت الثورات يجب أن تكون ثابتة تحت أحمال مختلفة، فمن الأفضل اختيار محرك متزامن، على سبيل المثال في من الأفضل قيادة آلة القص المقصلة بواسطة محرك متزامن قوي.

نطاق المحركات غير المتزامنة اليوم واسع جدًا. هذه هي جميع أنواع الآلات والناقلات والمراوح والمضخات - جميع المعدات التي يكون فيها الحمل مستقرًا نسبيًا، أو أن انخفاض السرعة تحت الحمل ليس أمرًا بالغ الأهمية لعملية العمل.

تتطلب بعض الضواغط والمضخات سرعة ثابتة تحت أي حمل، ويتم تركيب محركات كهربائية متزامنة على هذه المعدات.

يعد تصنيع المحركات المتزامنة أكثر تكلفة من المحركات غير المتزامنة، لذلك إذا كان هناك خيار ولم يكن الانخفاض الطفيف في السرعة تحت الحمل أمرًا بالغ الأهمية، فسيتم شراء محرك غير متزامن.