مبدأ وجهاز تشغيل المحرك غير المتزامن أحادي الطور. تصميم ومبدأ تشغيل محرك غير متزامن. نوع المحرك غير المتزامن: مبدأ التشغيل والوصف والوظائف

مجالات التطبيق.تستخدم المحركات غير المتزامنة منخفضة الطاقة (15 - 600 واط) في الأجهزة الأوتوماتيكية والأجهزة الكهربائية المنزلية لتشغيل المراوح والمضخات وغيرها من المعدات التي لا تتطلب التحكم في السرعة. في الأجهزة الكهربائية والأجهزة الأوتوماتيكية، عادة ما يتم استخدام المحركات الدقيقة أحادية الطور، حيث يتم تشغيل هذه الأجهزة والأجهزة عادةً بواسطة شبكة أحادية الطورتكييف.

مبدأ التشغيل وتصميم محرك أحادي الطور.لف الجزء الثابت لمحرك أحادي الطور (الشكل 4.60، أ)تقع في الأخاديد التي تشغل حوالي ثلثي محيط الجزء الثابت، وهو ما يتوافق مع زوج من القطبين. نتيجة ل

(انظر الفصل 3) توزيع MMF والتحريض في الفجوة الهوائية قريب من الجيبية. منذ أن يمر اللف تكييفينبض نظام MDS في الوقت المناسب مع تردد الشبكة. الحث عند نقطة تعسفية في الفجوة الهوائية

في = Вm خطيئة ωt كوس (πx/τ).

وهكذا، في المحرك أحادي الطور، يخلق ملف الجزء الثابت تدفقًا ثابتًا يتغير بمرور الوقت، وليس تدفقًا دوارًا دائريًا، كما هو الحال في المحركات ثلاثية الطور ذات الإمداد المتماثل.

لتبسيط تحليل خواص محرك أحادي الطور نقدم (4.99) بالشكل

في = 0.5W خطيئة (ωt - πx/τ) + 0.5W خطيئة (ωt + πx/τ)،.

أي أننا نستبدل التدفق النابض الثابت بمجموع الحقول الدائرية المتماثلة التي تدور في اتجاهين متعاكسين ولها نفس ترددات الدوران: ن 1pr = ن 1 دورة = ن 1. نظرًا لأن خصائص المحرك غير المتزامن مع مجال الدوران الدائري تمت مناقشتها بالتفصيل في الفقرات 4.7 - 4.12، فيمكن تقليل تحليل خصائص المحرك أحادي الطور إلى النظر في العمل المشترك لكل مجال من المجالات الدوارة. بمعنى آخر، يمكن تمثيل المحرك أحادي الطور كمحركين متطابقين، ترتبط دواراتهما ببعضهما البعض بشكل صارم (الشكل 4.60، ب)، مع دوران المجالات المغناطيسية وعزم الدوران الناتج عنهما في الاتجاه المعاكس مفي موصول. المجال الذي يتزامن اتجاه دورانه مع اتجاه دوران الدوار يسمى مباشر؛ مجال الاتجاه المعاكس - عكس أو معكوس.

لنفترض أن اتجاه دوران الدوارات يتزامن مع اتجاه أحد المجالات الدوارة، على سبيل المثال مع npr. ثم ينزلق الدوار بالنسبة للتدفق فالعلاقات العامة

spr = (n1pr - n2)/n1pr = (n1 - n2)/n1 = 1 - n2 /n1..

انزلاق الدوار نسبة إلى تدفق Fobr

سوبر = (n1arr + n2)/n1arr = (n1 + n2)/n1 = 1 + n2 /n1..

ومن (4.100) و(4.101) يتبع ذلك

so6p = 1 + n2 /n1 = 2 - spr..

اللحظات الكهرومغناطيسية مفي ميتم توجيه العودة الناتجة عن الحقول الأمامية والخلفية في اتجاهين متعاكسين، وعزم الدوران الناتج لمحرك أحادي الطور مالدقة يساوي الفرقلحظات بنفس سرعة الدوار.

في الشكل. 4.61 يظهر التبعية م = و (ق)لمحرك أحادي الطور. وبالنظر إلى الشكل يمكننا استخلاص الاستنتاجات التالية:

أ) لا يحتوي المحرك أحادي الطور على عزم دوران؛ فهو يدور في الاتجاه الذي تحركه قوة خارجية؛ ب) تكون سرعة دوران المحرك أحادي الطور في وضع الخمول أقل من سرعة دوران المحرك ثلاثي الطور، وذلك بسبب وجود عزم الكبح الناتج عن المجال العكسي؛

ج) خصائص أداء المحرك أحادي الطور أسوأ من خصائص المحرك ثلاثي الطور؛ لقد زاد الانزلاق عند الحمل المقدر، وانخفاض الكفاءة، وانخفاض سعة التحميل الزائد، وهو ما يفسر أيضًا وجود مجال عكسي؛

د) تبلغ قوة المحرك أحادي الطور حوالي 2/3 من قوة المحرك ثلاثي الطور من نفس الحجم، لأنه في المحرك أحادي الطور، يشغل ملف العمل ثلثي فتحات الجزء الثابت فقط. املأ جميع فتحات الجزء الثابت

نظرًا لأن معامل اللف في هذه الحالة يكون صغيرًا، فإن استهلاك النحاس يزيد بنحو 1.5 مرة، بينما تزيد الطاقة بنسبة 12٪ فقط.

أجهزة البدء.للحصول على عزم بدء التشغيل، يكون لدى المحركات أحادية الطور ملف بدء مُزاح بمقدار 90 درجة كهربائية بالنسبة لملف التشغيل الرئيسي. خلال فترة بدء التشغيل، يتم توصيل ملف البداية بالشبكة من خلال عناصر تحويل الطور - السعة أو المقاومة النشطة. بعد انتهاء المحرك من التسارع، يتم إيقاف تشغيل ملف البداية، بينما يستمر المحرك في العمل كمرحلة واحدة. نظرًا لأن ملف البداية يعمل لفترة قصيرة فقط، فهو مصنوع من سلك ذو مقطع عرضي أصغر من السلك العامل، ويتم وضعه في عدد أقل من الأخاديد.

دعونا نفكر بالتفصيل في عملية بدء التشغيل عند استخدام السعة C كعنصر تحويل الطور (الشكل 4.62، أ). على لف البداية صالجهد االكهربى
Ú 1 ع = Ú 1 - Ú ج= Ú 1 +jÍ1ن XC، أي أنه يتم إزاحة الطور بالنسبة لجهد التيار الكهربائي ش 1 تعلق على لف العمل ر. وبالتالي، فإن المتجهات الحالية في العمل أنا 1p وقاذفة أنايتم إزاحة اللفات 1p في الطور بزاوية معينة. من خلال اختيار سعة مكثف تحويل الطور بطريقة معينة، من الممكن الحصول على وضع تشغيل عند بدء التشغيل قريب من التناظر (الشكل 4.62، ب)، أي الحصول على مجال دوار دائري. في الشكل. 4.62، تظهر التبعيات م = و (ق)للمحرك مع تشغيل ملف البداية (منحنى 1) وإيقافه (منحنى 2). يتم تشغيل المحرك في أجزاء أبالخصائص 1؛ عند هذه النقطة بيتم إيقاف تشغيل ملف البداية، ثم يعمل المحرك في أجزاء سوالخصائص 2.

نظرًا لأن تضمين الملف الثاني يحسن بشكل كبير الخصائص الميكانيكية للمحرك، في بعض الحالات يتم استخدام محركات أحادية الطور، حيث يتم استخدام الملفين A وB

قيد التشغيل طوال الوقت (الشكل 4.63، أ). تسمى هذه المحركات بمحركات مكثفة.

عادةً ما تشغل كلا اللفات من محركات المكثفات نفس العددالأخاديد ولها نفس القوة. عند بدء تشغيل محرك مكثف، لزيادة عزم الدوران، من المستحسن زيادة السعة Cp + Sp. بعد تسريع المحرك وفقًا للخاصية 2 (الشكل 4.63، ب) وتقليل التيار، يتم إيقاف تشغيل جزء من المكثفات CH من أجل زيادة السعة في الوضع المقدر (عندما يصبح تيار المحرك أقل مما كان عليه عند بدء التشغيل ) والتأكد من تشغيل المحرك في ظروف قريبة من التشغيل في مجال الدوران الدائري. في هذه الحالة، يعمل المحرك بالخاصية 1.

يحتوي المحرك المكثف على كوس عالي φ. تتمثل عيوبه في الكتلة والأبعاد الكبيرة نسبيًا للمكثف، فضلاً عن حدوث تيار غير جيبي عند تشويه جهد الإمداد، مما يؤدي في بعض الحالات إلى تأثيرات ضارة على خط الاتصال.

في ظل ظروف البدء السهلة (عزم الحمل المنخفض خلال فترة البدء)، يتم استخدام المحركات ذات مقاومة البدء ر(الشكل 4.64، أ). يوفر وجود مقاومة نشطة في دائرة لف البداية تحولًا أصغر في الطور φφ بين الجهد والتيار في هذا الملف (الشكل 4.64، ب) من تحول الطور φφ في ملف العمل. في هذا الصدد، يتم تحويل التيارات في اللفات العاملة والبدء في الطور بزاوية φφ - φп وتشكل مجالًا دوارًا غير متماثل (بيضاوي الشكل)، بسبب حدوث عزم الدوران المبدئي. المحركات ذات مقاومة البدء موثوقة في التشغيل ويتم إنتاجها بكميات كبيرة. مقاومة البداية مدمجة في مبيت المحرك ويتم تبريدها بنفس الهواء الذي يبرد المحرك بأكمله.

محركات صغيرة أحادية الطور ذات أقطاب محمية.في هذه المحركات، عادةً ما يتم تركيز ملف الجزء الثابت المتصل بالشبكة وتثبيته على أعمدة بارزة (الشكل 4.65، أ)، والتي يتم ختم صفائحها مع الجزء الثابت. عند كل قطب، يتم تغطية أحد الأطراف بملف مساعد يتكون من واحدة أو أكثر من المنعطفات ذات الدائرة القصيرة التي تحمي من 1/5 إلى 1/2 من قوس القطب. دوار المحرك هو نوع تقليدي على شكل قفص السنجاب.

يمكن تمثيل التدفق المغناطيسي للآلة الناتج عن لف الجزء الثابت (تدفق القطب) كمجموع مكونين (الشكل 4.65، ب) Фп = Фп1 + Фп2، حيث Фп1 هو التدفق الذي يمر عبر جزء القطب الذي لا مغطاة بمنعطف قصير الدائرة. Фп2 - التدفق الذي يمر عبر جزء القطب المحمي بملف قصير الدائرة.

يمر التدفقان Фп1 و Фп2 عبر أجزاء مختلفة من قطعة القطب، أي يتم إزاحتهما في الفضاء بزاوية β. بالإضافة إلى ذلك، يتم إزاحة الطور بالنسبة إلى MMF فاللفات الثابتة بزوايا مختلفة - γ1 و γ2. يتم تفسير ذلك من خلال حقيقة أن كل قطب من المحرك الموصوف يمكن اعتباره، للتقريب الأول، كمحول، اللف الأولي له هو اللف الثابت، واللف الثانوي هو دورة قصيرة الدائرة. يؤدي تدفق لف الجزء الثابت إلى إحداث قوة دافعة كهربية في الملف ذي الدائرة القصيرة هإلى (الشكل 4.65، ج)، ونتيجة لذلك ينشأ تيار أناك وحركة الديمقراطيين الاشتراكيين فك، قابلة للطي مع حركة الديمقراطيين الاشتراكيين فن اللفات الجزء الثابت. المكون الحالي التفاعلي أنايقلل k من التدفق Фп2، ويقوم التدفق النشط بتحويله في الطور بالنسبة إلى MMF فص. نظرًا لأن التدفق Фп1 لا يغطي المنعطفات ذات الدائرة القصيرة، فإن الزاوية γ1 لها قيمة صغيرة نسبيًا (4-9°) - تقريبًا نفس زاوية تحول الطور بين تدفق المحول وMMF للملف الأولي في عدم وضع التحميل. الزاوية γ2 أكبر بكثير (حوالي 45 درجة)،

أي، كما هو الحال في المحول ذو الملف الثانوي ذو الدائرة القصيرة (على سبيل المثال، في محول القياسحاضِر). ويفسر ذلك حقيقة أن فقدان الطاقة، الذي تعتمد عليه الزاوية γ2، لا يتم تحديده فقط من خلال فقدان الطاقة المغناطيسية في الفولاذ، ولكن أيضًا من خلال فقدان الطاقة الكهربائية في المنعطفات ذات الدائرة القصيرة.

التدفقات Фп1 و Фп2، المُزاحة في الفضاء بزاوية β والمُزاحة في الطور بمرور الوقت بزاوية γ = γ2 - γl، تشكل مجالًا مغناطيسيًا دوارًا بيضاويًا (انظر الفصل 3)، والذي ينتج عزم دوران يعمل على دوار المحرك في الاتجاه من قطعة القطب الأول، غير المغطاة بدائرة قصيرة، إلى الطرف الثاني (وفقًا لتناوب الحد الأقصى لتدفقات "الأطوار").

لزيادة عزم دوران المحرك المعني عن طريق تقريب مجاله الدوار من المجال الدائري، يتم استخدام طرق مختلفة: يتم تثبيت مجزئات مغناطيسية بين قطع القطب من الأقطاب المجاورة، مما يعزز الاتصال المغناطيسي بين الملف الرئيسي والملف القصير -دورة دائرية وتحسين شكل المجال المغناطيسي في فجوة الهواء؛ زيادة فجوة الهواء الموجودة أسفل الطرف، والتي لا يغطيها المنعطف ذو الدائرة القصيرة؛ استخدم اثنين و أكثريتحول ماس كهربائى على طرف واحد بزوايا تغطية مختلفة. هناك أيضًا محركات بدون دورات قصيرة على الأعمدة، ولكن بنظام مغناطيسي غير متماثل: تكوينات مختلفةأجزاء منفصلة من القطب وفجوات هوائية مختلفة. تتمتع هذه المحركات بعزم دوران أقل عند بدء التشغيل من المحركات ذات الأقطاب المظللة، ولكن كفاءتها أعلى، نظرًا لعدم فقدان الطاقة عند المنعطفات ذات الدائرة القصيرة.

التصميمات المدروسة للمحركات ذات الأعمدة المظللة لا رجعة فيها. لتنفيذ العكس في مثل هذه المحركات، بدلا من المنعطفات ذات الدائرة القصيرة، يتم استخدام الملفات ب1، ب2، ب3و ب4(الشكل 4.65، V)، يغطي كل منها نصف عمود. تقصير زوج من الملفات ب1و ب4أو ب2و ب3يمكنك حماية واحد أو النصف الآخر من القطب وبالتالي تغيير اتجاه دوران المجال المغناطيسي والدوار.

يحتوي المحرك ذو الأعمدة المحمية على عدد من العيوب المهمة: الأبعاد والوزن الإجمالي الكبير نسبيًا؛ كوس منخفض φ ≈ 0.4 ÷ 0.6؛ كفاءة منخفضة η = 0.25 ÷ 0.4 بسبب الخسائر الكبيرة في الملف ذي الدائرة القصيرة؛ عزم دوران صغير في البداية، وما إلى ذلك. تتمثل مزايا المحرك في بساطة التصميم، ونتيجة لذلك، الموثوقية العالية في التشغيل. نظرا لعدم وجود أسنان في الجزء الثابت، فإن ضجيج المحرك ضئيل، لذلك غالبا ما يستخدم في أجهزة إعادة إنتاج الموسيقى والكلام.

– هذا محرك منخفض الطاقة (يصل إلى 1500 واط) يستخدم في التركيبات التي لا يوجد فيها أي حمل على العمود عند بدء التشغيل، وكذلك في الحالات التي لا يمكن فيها تشغيل المحرك إلا من مصدر شبكة أحادية الطور.في معظم الأحيان، يتم استخدام هذه المحركات في الغسالات، مراوح صغيرة، الخ.

يشبه المحرك أحادي الطور في هيكله محركًا غير متزامن ثلاثي الطور، والفرق هو عدد لفات الطور. البدء والعمل، ولف واحد فقط يعمل باستمرار - الملف العامل.

لكي يتحرك الجزء المتحرك للمحرك غير المتزامن، يجب أن يخلق ملف الجزء الثابت مجالًا مغناطيسيًا دوارًا. في محرك ثلاثي الطور، يتم إنشاء هذا المجال بفضل لف ثلاث مراحل. لكن اللف العامل لمحرك أحادي الطور لا يخلق مجالًا مغناطيسيًا دوارًا بل نابضًا. يمكن تقسيم هذا المجال إلى قسمين - المباشر والعكس. يدور المجال المباشر بسرعة متزامنة n 1 في اتجاه دوران الدوار ويخلق عزم الدوران الكهرومغناطيسي الرئيسي. إن انزلاق الدوار بالنسبة إلى المجال المباشر يساوي

يدور المجال العكسي ضد الدوار، وبالتالي فإن سرعة الدوار تكون سالبة بالنسبة لهذا المجال

يستحث كل حقل قوة دافعة كهربية، والتي بسببها تبدأ التيارات بالتدفق عبر الجزء الدوار. ترددات هذه التيارات تتناسب مع الانزلاق (f t =f·s)، ومن الصيغ المشتقة أعلاه، يمكننا أن نستنتج أن تردد التيار الناجم عن المجال العكسي أكبر بكثير من تردد تيار المجال الأمامي. وفي هذا الصدد، تصبح المفاعلة الحثية، التي تزداد مع زيادة التردد، مهمة جدًا وتصبح أكبر بكثير من المقاومة النشطة. ولذلك، فإن تيار المجال العكسي حثي عمليا وله تأثير إزالة المغناطيسية على تدفق المجال المغناطيسي العكسي. ونتيجة لذلك، فإن عزم الدوران الناتج عن هذا المجال يكون صغيرًا ويتم توجيهه ضد دوران الدوار.

في اللحظة التي يكون فيها الدوار ثابتًا، يكون محور التماثل بين هذين المجالين ثابتًا أيضًا، مما يعني عدم إنشاء مجال مغناطيسي دوار، ونتيجة لذلك، لا يعمل المحرك. لتحريكه، تحتاج إلى تدوير الدوار بحيث يتحرك محور التماثل. لكن ليس من المنطقي القيام بذلك ميكانيكيًا، لذلك قاموا بإنشائه من أجل تشغيل محرك أحادي الطور بدء اللف. يقوم ملف البدء، جنبًا إلى جنب مع ملف العمل، بإنشاء مجال مغناطيسي دوار ضروري لبدء تشغيل المحرك. للقيام بذلك، من الضروري أن يكون MMF لكلا الملفين متساويين، وأن تكون الزاوية بينهما 90 درجة. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري أن يتم إزاحة التيارات في هذه اللفات بمقدار 90 درجة. في هذه الحالة ما يسمى المجال المغناطيسي الدائري، حيث يكون عزم الدوران الكهرومغناطيسي الناتج هو الحد الأقصى. أما إذا توافرت هذه الشروط مع الانحرافات، فإن أ المجال المغناطيسي بيضاوي الشكل، حيث يكون عزم الدوران أقل بسبب زيادة عزم الكبح في المجال العكسي.

في الظروف الحقيقية، يتم تشغيل المحرك أحادي الطور عن طريق الضغط في نفس الوقت على الأزرار التي توفر الطاقة وتوصيل ملف البداية بالدائرة.

من أجل إنشاء تحول طور بمقدار 90 درجة بين تيارات اللفات العاملة وبدء التشغيل، يتم استخدام عناصر تحويل الطور (FEs). يمكن أن تكون هذه مقاومة نشطة أو ملفًا أو مكثفًا. محركات أحادية الطور ذات المقاومة النشطةكعنصر تحول المرحلة. يتم تحقيق زيادة في مقاومة ملف البداية عن طريق تقليل المقطع العرضي للسلك، وبما أن هذا الملف يعمل لفترة قصيرة من الوقت في وقت بدء التشغيل، فإن هذا لا يسبب ضررًا للملف.

لكن المقاومة النشطة، مثل المقاومة الحثية، لا تخلق الإزاحة المطلوبة بمقدار 90 درجة بين التيارات، ولكن يتم إنشاء مثل هذه الإزاحة بواسطة مكثف. يتم اختيار سعة هذا المكثف بحيث يكون تيار بدء التشغيل متقدمًا على جهد الطور بزاوية معينة، وهو أمر ضروري حتى يصبح الإزاحة بين التيارات 90 درجة. وبفضل هذا، يتم إنشاء مجال مغناطيسي دائري. ولكن يتم استخدام المكثفات بشكل أقل كعنصر تحويل الطور، لأنه لضمان خلط بزاوية 90 درجة، هناك حاجة إلى مكثف ذو سعة كبيرة، وكقاعدة عامة، نسبيًا الجهد العالي. بالإضافة إلى ذلك، فإن أبعاد هذا المكثف كبيرة، وهو ما يلعب دورًا أيضًا.

مثل معظم المحركات الكهربائية، يحتوي المحرك التحريضي ذو التيار المتردد (AC) على جزء خارجي ثابت يسمى الجزء الثابت ودوار يدور داخليًا. هناك فجوة هوائية محسوبة بعناية بينهما.

كيف يعمل هذا؟

يعتمد تصميم ومبدأ تشغيل المحركات غير المتزامنة، مثل جميع المحركات الأخرى، على حقيقة أن دوران المجال المغناطيسي يستخدم لقيادة الدوار. يعد IM ثلاثي الطور هو النوع الوحيد من المحركات الذي يتم إنشاؤه بشكل طبيعي نظرًا لطبيعة مصدر الطاقة. لهذا الغرض، يتم استخدام التخفيف الميكانيكي أو الإلكتروني، وفي IMs أحادية الطور، يتم استخدام عناصر كهربائية إضافية.

لتشغيل محرك كهربائي، تحتاج إلى مجموعتين من المغناطيسات الكهربائية. مبدأ التشغيل محرك كهربائي غير متزامنيتكون من حقيقة أن مجموعة واحدة تتشكل في الجزء الثابت، حيث أن مصدر التيار المتردد متصل بملفه. وفقًا لقانون لينز، يؤدي هذا إلى توليد قوة كهرومغناطيسية (EMF) في الجزء المتحرك بنفس الطريقة التي يتم بها حث الجهد في الملف الثانوي للمحول، مما يؤدي إلى إنشاء مجموعة أخرى من المغناطيسات الكهربائية. ومن هنا اسم آخر للمحرك - المحرك التعريفي. يعتمد مبدأ تصميم وتشغيل المحركات غير المتزامنة على حقيقة أن التفاعل بين المجالات المغناطيسية لهذه المغناطيسات الكهربائية يولد قوة عزم الدوران. ونتيجة لذلك، يدور الدوار في اتجاه عزم الدوران الناتج.

الجزء الثابت

يتكون الجزء الثابت من عدة صفائح رفيعة مصنوعة من الألومنيوم أو الحديد الزهر. يتم ضغطها معًا لتشكيل أسطوانة أساسية مجوفة ذات أخاديد. وضعوهم فيها أسلاك معزولة. تشكل كل مجموعة من اللفات، مع النواة المحيطة بها، مغناطيسًا كهربائيًا بعد تطبيق تيار متناوب عليها. يعتمد عدد أقطاب IM على التوصيل الداخلي لملفات الجزء الثابت. وهي مصنوعة بطريقة أنه عند توصيل مصدر الطاقة، يتم تشكيل مجال مغناطيسي دوار.

الدوار

يتكون الدوار من عدة صفائح فولاذية رفيعة مع قضبان من الألومنيوم أو النحاس متباعدة بالتساوي حول المحيط. في النوع الأكثر شيوعًا - ذو الدائرة القصيرة أو "قفص السنجاب" - يتم توصيل القضبان الموجودة في الأطراف ميكانيكيًا وكهربائيًا باستخدام حلقات. ما يقرب من 90% من المراسلات الفورية تستخدم هذا التصميم، لأنه بسيط وموثوق. يتكون الدوار من قلب صفائحي أسطواني مع فتحات متوازية موضوعة محوريًا لتثبيت الموصلات. يتم وضع قضيب مصنوع من النحاس أو الألومنيوم أو السبائك في كل أخدود. يتم قصورها على كلا الجانبين باستخدام حلقات النهاية. يشبه هذا التصميم قفص السنجاب، ولهذا حصل على اسمه.

فتحات الدوار ليست متوازية تمامًا مع العمود. إنها مصنوعة بتحيز طفيف لسببين رئيسيين. الأول هو ضمان التشغيل السلس للرسالة الفورية عن طريق تقليل الضوضاء المغناطيسية والتوافقيات. والثاني هو تقليل احتمالية توقف الجزء الدوار: حيث تتفاعل أسنانه مع فتحات الجزء الثابت بسبب الجذب المغناطيسي المباشر بينهما. يحدث هذا عندما يتطابق عددهم. يتم تثبيت الدوار على عمود باستخدام محامل في كل طرف. عادة ما يبرز جزء واحد أكثر من الآخر لدفع الحمل. في بعض المحركات، يتم تثبيت المواضع على الطرف غير العامل من العمود.

هناك فجوة هوائية بين الجزء الثابت والدوار. تنتقل الطاقة من خلاله. يؤدي عزم الدوران المتولد إلى دوران الدوار والحمل. بغض النظر عن نوع الدوار المستخدم، يظل التصميم ومبدأ التشغيل للمحرك غير المتزامن دون تغيير. كقاعدة عامة، يتم تصنيف IMs وفقًا لعدد ملفات الجزء الثابت. هناك محركات كهربائية أحادية الطور وثلاثية الطور.

تصميم ومبدأ تشغيل محرك غير متزامن أحادي الطور

تشكل IMs أحادية الطور الجزء الأكبر من المحركات الكهربائية. من المنطقي أن يتم استخدام المحرك الأقل تكلفة ومنخفض الصيانة في أغلب الأحيان. كما يوحي الاسم، يعتمد الغرض ومبدأ التشغيل لهذا النوع من المحركات غير المتزامنة على وجود ملف ثابت واحد فقط وتشغيله بمصدر طاقة أحادي الطور. تحتوي جميع الـ IMs من هذا النوع على دوار على شكل قفص سنجابي.

لا تبدأ المحركات أحادية الطور من تلقاء نفسها. عندما يتم توصيل المحرك بمصدر الطاقة، يبدأ التيار المتردد بالتدفق عبر الملف الرئيسي. يولد مجال مغناطيسي نابض. بسبب الحث، يتم تنشيط الدوار. نظرًا لأن المجال المغناطيسي الرئيسي ينبض، فلا يتم توليد عزم الدوران المطلوب لتدوير المحرك. يبدأ الدوار في الاهتزاز بدلاً من الدوران. لذلك، تتطلب المراسلة الفورية أحادية الطور آلية تشغيل. يمكن أن يوفر الدفع الأولي الذي يتسبب في تحرك العمود.

تتكون آلية البدء لوحدة IM أحادية الطور بشكل أساسي من ملف إضافي للجزء الثابت. قد يكون مصحوبًا بمكثف متسلسل أو مفتاح طرد مركزي. عندما يتم تطبيق جهد الإمداد، فإن التيار في الملف الرئيسي يتخلف عن الجهد بسبب مقاومته. في نفس الوقت ، تتأخر الكهرباء الموجودة في ملف البداية أو تتقدم جهد الإمداد اعتمادًا على مقاومة آلية البدء. التفاعل بين المجالات المغناطيسية الناتجة عن الملف الرئيسي ودائرة البداية يخلق المجال المغناطيسي الناتج. أنها تدور في اتجاه واحد. يبدأ الدوار بالدوران في اتجاه المجال المغناطيسي الناتج.

بعد أن تصل سرعة المحرك إلى حوالي 75% من السرعة المقدرة، يقوم مفتاح الطرد المركزي بإيقاف تشغيل ملف البداية. ويمكن للمحرك بعد ذلك الحفاظ على ما يكفي من عزم الدوران للعمل من تلقاء نفسه. باستثناء المحركات ذات مكثف بدء التشغيل الخاص، تُستخدم جميعها عمومًا لإنتاج طاقة لا تتجاوز 500 واط. اعتمادا علي طرق مختلفةبداية، يتم تصنيف IM أحادي الطور كما هو موضح في الأقسام التالية.

ضغط الدم في مرحلة الانقسام

يعتمد الغرض والتصميم ومبدأ تشغيل المحرك غير المتزامن ثنائي الطور على استخدام ملفين: البداية والرئيسية. يتكون المشغل من سلك بقطر أصغر وعدد أقل من المنعطفات بالنسبة للسلك الرئيسي من أجل الإنشاء المزيد من المقاومة. هذا يسمح لك بتوجيه المجال المغناطيسي بزاوية. وهو يختلف عن اتجاه المجال المغناطيسي الرئيسي، الذي يتسبب في دوران الدوار. يضمن ملف العمل، المصنوع من سلك ذو قطر أكبر، عمل المحرك بقية الوقت.

عزم الدوران عند البدء منخفض، عادةً ما يتراوح بين 100 إلى 175% من عزم الدوران المقدر. يستهلك المحرك تيار تشغيل عالي. وهي أعلى بـ 7-10 مرات من القيمة الاسمية. الحد الأقصى لعزم الدوران أكبر أيضًا بمقدار 2.5-3.5 مرة. يستخدم هذا النوع من المحركات في المطاحن الصغيرة والمراوح والمنافيخ وغيرها من التطبيقات التي تتطلب عزم دوران منخفض يتراوح من 40 إلى 250 واط. يجب تجنب استخدام مثل هذه المحركات في حالة وجود دورات تشغيل وإيقاف متكررة أو عند الحاجة إلى عزم دوران مرتفع.

المراسلة الفورية مع بدء تشغيل المكثف

يعتمد نوع المحرك غير المتزامن للمكثف ومبدأ تشغيله على حقيقة أن السعة متصلة في سلسلة بملف البدء ذي الطور المنفصل، مما يوفر "نبضة" بدء. كما هو الحال في النوع السابق من المحركات، يوجد أيضًا مفتاح للطرد المركزي. يقوم بإيقاف دائرة التشغيل عندما تصل سرعة المحرك إلى 75% من السرعة المقدرة. بما أن المكثف متصل على التوالي، فإن هذا يخلق عزم دوران أكبر يصل إلى 2-4 أضعاف عزم التشغيل. وتيار البداية، كقاعدة عامة، هو 4.5-5.75 أضعاف التيار المقدر، وهو أقل بكثير مما كان عليه في حالة مرحلة الانقسام، بسبب السلك الأكبر في لف البداية.

يتميز خيار البدء المعدل بمحرك ذو مقاومة نشطة. في هذا النوع من المحركات، يتم استبدال السعة بمقاوم. يتم استخدام المقاوم في التطبيقات التي تتطلب عزم دوران أقل لبدء التشغيل مقارنة بالمكثف. وبصرف النظر عن التكلفة المنخفضة، فإن هذا لا يوفر ميزة على البدء بالسعة. تُستخدم هذه المحركات في التطبيقات المدفوعة بالحزام مثل الناقلات الصغيرة والمراوح والمضخات الكبيرة والعديد من تطبيقات الدفع المباشر أو التطبيقات الموجهة.

المراسلة الفورية مع مكثف يعمل على تحويل الطور

يعتمد تصميم ومبدأ تشغيل هذا النوع من المحركات غير المتزامنة على التوصيل الدائم للمكثف المتصل على التوالي مع ملف البداية. بعد أن يصل المحرك إلى سرعته المقدرة، تصبح دائرة البداية مساعدة. وبما أن السعة يجب أن تكون مصممة للاستخدام المستمر، فإنها لا يمكن أن توفر دفعة أولية مكثف البداية. عزم الدوران الأولي لمثل هذا المحرك منخفض. وهي 30-150% من القيمة الاسمية. تيار البدء صغير - أقل من 200% من التيار المقنن، مما يجعل المحركات الكهربائية من هذا النوع مثالية عندما يتطلب الأمر التشغيل والإيقاف المتكرر.

هذا التصميم لديه عدد من المزايا. يمكن تعديل الدائرة بسهولة للاستخدام مع وحدات التحكم في السرعة. يمكن ضبط المحركات الكهربائية لتحقيق الكفاءة المثلى وعامل الطاقة العالي. وهم يعتبرون الأكثر موثوقية محركات أحادية الطورويرجع ذلك أساسًا إلى أنهم لا يستخدمون مفتاح بدء التشغيل بالطرد المركزي. يستخدم في المراوح والمنافيخ والأجهزة التي يتم تشغيلها بشكل متكرر. على سبيل المثال، في آليات التحكم وأنظمة فتح أبواب الجراج والبوابات.

المراسلة الفورية مع مكثف البدء والتشغيل

يعتمد تصميم ومبدأ تشغيل هذا النوع من المحركات غير المتزامنة على الاتصال التسلسلي لمكثف البدء بملف البدء. وهذا يجعل من الممكن خلق المزيد من عزم الدوران. بالإضافة إلى ذلك، لديه مكثف دائم، متصلة على التوالي مع الملف المساعد بعد فصل سعة البدء. يسمح هذا المخطط بأحمال زائدة كبيرة في عزم الدوران.

تم تصميم هذا النوع من المحركات للتعامل مع تيارات الحمل الكامل المنخفضة، مما يجعله أكثر كفاءة. هذا التصميم هو الأغلى نظرًا لوجود مكثفات التشغيل والتشغيل ومفتاح الطرد المركزي. يستخدم في آلات النجارة وضواغط الهواء ومضخات المياه ذات الضغط العالي ومضخات التفريغ وفي أي مكان يتطلب عزم دوران عالي. الطاقة - من 0.75 إلى 7.5 كيلو واط.

المراسلة الفورية مع القطب المحمي

إن تصميم ومبدأ تشغيل محرك غير متزامن من هذا النوع هو أنه يحتوي على ملف رئيسي واحد فقط ولا يوجد به ملف بدء. يتم البدء نظرًا لوجود حلقة نحاسية محمية حول جزء صغير من كل قطب من أقطاب الجزء الثابت، ونتيجة لذلك يتخلف المجال المغناطيسي في هذه المنطقة عن المجال في الجزء غير المحمي. يؤدي التفاعل بين الحقلين إلى دوران العمود.

نظرًا لعدم وجود ملف بدء أو مفتاح أو مكثف، فإن المحرك بسيط كهربائيًا وغير مكلف. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تعديل سرعته عن طريق تغيير الجهد أو من خلال لف متعدد الصنبور. يسمح تصميم محرك القطب المظلل بالإنتاج الضخم. يعتبر بشكل عام عنصرًا "يمكن التخلص منه" نظرًا لأن استبداله أرخص بكثير من إصلاحه. بالإضافة إلى الصفات الإيجابية، هذا التصميم لديه عدد من العيوب:

• عزم دوران منخفض يساوي 25-75% من القيمة الاسمية؛
• انزلاق عالي (7-10%)؛
• كفاءة منخفضة (أقل من 20٪).

تتيح التكلفة الأولية المنخفضة استخدام هذا النوع من الرسائل الفورية في الأجهزة منخفضة الطاقة أو التي نادرًا ما تستخدم. نحن نتحدث عن مراوح منزلية متعددة السرعات. لكن عزم الدوران المنخفض والكفاءة المنخفضة والخصائص الميكانيكية السيئة تمنع استخدامها تجاريًا أو صناعيًا.

ضغط الدم على ثلاث مراحل

وتستخدم هذه المحركات الكهربائية على نطاق واسع في الصناعة. يتم تحديد مبدأ التصميم والتشغيل للمحرك غير المتزامن ثلاثي الطور من خلال تصميمه - بقفص سنجابي أو دوار ملفوف. لا يتطلب الأمر مكثفًا أو ملف بدء التشغيل أو مفتاح الطرد المركزي أو أي جهاز آخر لبدء تشغيله. عزم الدوران عند البدء متوسط ​​إلى مرتفع، وكذلك القوة والكفاءة. تستخدم في آلات الطحن والخراطة والحفر والمضخات والضواغط والناقلات والآلات الزراعية وغيرها.

المراسلة الفورية مع الدوار المغلق

هذا جهاز غير متزامن ثلاثي الطور تم وصف جهازه أعلاه. يشكل ما يقرب من 90٪ من جميع المحركات الكهربائية ثلاثية الطور. متوفر بقدرة تتراوح من 250 واط إلى عدة مئات كيلوواط. بالمقارنة مع المحركات أحادية الطور التي تبدأ من 750 واط، فهي أرخص ويمكن أن تتحمل أحمالًا أكبر.

الدردشة مع الدوار الجرح

يختلف تصميم ومبدأ تشغيل محرك غير متزامن ثلاثي الطور مع دوار ملفوف عن المحرك التحريضي من النوع "قفص السنجاب" حيث أن الدوار يحتوي على مجموعة من اللفات، لا تكون نهاياتها قصيرة الدائرة. وهي متصلة بحلقات الانزلاق. يتيح لك ذلك توصيل المقاومات والموصلات الخارجية بها. يتناسب الحد الأقصى لعزم الدوران بشكل مباشر مع مقاومة الدوار. لذلك على سرعات منخفضةويمكن زيادتها بمقاومة إضافية. تسمح المقاومة العالية بعزم دوران مرتفع مع تيار بدء منخفض.

مع تسارع الدوار، تقل المقاومة لتغيير خصائص المحرك لتلبية متطلبات الحمل. بمجرد وصول المحرك إلى السرعة الأساسية، يتم إيقاف تشغيل المقاومات الخارجية. ويعمل المحرك الكهربائي مثل المحرك التعريفي العادي. يعتبر هذا النوع مثاليًا للأحمال ذات القصور الذاتي العالية التي تتطلب عزم دوران عند سرعة صفر تقريبًا. يوفر التسارع إلى الحد الأقصى في أقل وقت ممكن مع الحد الأدنى من الاستهلاك الحالي.

عيب هذه المحركات هو أن حلقات الانزلاق والفرش تتطلب صيانة منتظمة، وهو أمر غير مطلوب لمحرك القفص السنجابي. إذا تم قصر ملف الدوار ومحاولة البدء (أي أن الجهاز يصبح IM قياسي)، فسوف يتدفق فيه تيار مرتفع جدًا. تم تصنيفه 14 مرة عند عزم دوران منخفض جدًا يبلغ 60% من القاعدة. في معظم الحالات لا يتم استخدام هذا.

من خلال تغيير العلاقة بين سرعة الدوران وعزم الدوران عن طريق ضبط مقاومة الدوار، يمكنك تغيير السرعة عند حمل معين. يمكن أن يؤدي ذلك إلى تقليلها بشكل فعال بحوالي 50% إذا كان الحمل يتطلب عزم دوران وسرعة متغيرين، وهو ما يوجد غالبًا في آلات الطباعة والضواغط والناقلات والرافعات والمصاعد. يؤدي تقليل السرعة إلى أقل من 50% إلى كفاءة منخفضة جدًا بسبب زيادة تبديد الطاقة في مقاومات الدوار.