في الأنظمة الكهربائية ، نستخدم إما في الصناعات ، محطات توليد الطاقة أو الاحتياجات المحلية ، أصبحت المحركات والمولدات شيئًا شائعًا. مع الطلب على أنظمة ذات كفاءة عالية للطاقة وأقل استهلاكًا للطاقة ، يُنظر إلى اختراع نماذج جديدة من هذه الأجهزة الكهربائية. عامل الحساب الأساسي للتشغيل الموثوق للمحركات والمولدات هو عامل القوى . إنها نسبة القوة المطبقة على الطاقة المطلوبة. عادةً ، يتم حساب إجمالي الطاقة المستهلكة في الصناعات والمصانع بناءً على معامل القدرة. لذلك ، يجب دائمًا الحفاظ على عامل القوة في الوحدة. ولكن نظرًا لارتفاع القوة التفاعلية في هذه الأجهزة ، ينخفض عامل الطاقة. للحفاظ على عامل القوة في الوحدة يتم تقديم العديد من الطرق. مفهوم المحرك المتزامن هو واحد منهم.
ما هو المحرك المتزامن؟
ينص تعريف المحرك المتزامن على أن 'أن محرك AC حيث يكون دوران العمود في حالة ثابتة متزامنًا مع تردد التيار المطبق '. يعمل المحرك المتزامن كمحرك تيار متردد ، لكن هنا العدد الإجمالي للدورات التي يقوم بها العمود يساوي العدد الصحيح مضاعفًا لتردد التيار المطبق.
محرك متزامن
لا يعتمد المحرك المتزامن على الحث الحالي للعمل. في هذه المحركات ، على عكس المحرك التعريفي ، توجد مغناطيس كهربائي متعدد الأطوار للتيار المتردد الولاية ص ، والتي تنتج مجال مغناطيسي دوار. يكون الدوار هنا من مغناطيس دائم يتم مزامنته مع المجال المغناطيسي الدوار ويدور بشكل متزامن مع تردد التيار المطبق عليه.
تصميم محرك متزامن
الجزء الثابت والدوار هما المكونات الرئيسية من المحرك المتزامن. هنا يحتوي إطار الجزء الثابت على لوحة مغلفة يتم إرفاق أشرطة المفاتيح والأضلاع المحيطية بها. تستخدم حوامل الإطار لدعم الماكينة. لإثارة اللفات الميدانية مع التيار المستمر ، يتم استخدام حلقات الانزلاق والفرش.
تستخدم الدوارات الأسطوانية والمستديرة لتطبيق 6 أعمدة. يتم استخدام دوارات القطب البارزة عند الحاجة إلى كمية أكبر من الأعمدة. يتشابه بناء المحرك المتزامن والمولد المتزامن.
مبدأ عمل المحرك المتزامن
يعتمد عمل المحركات المتزامنة على تفاعل المجال المغناطيسي للجزء الثابت مع المجال المغناطيسي للعضو الدوار. يحتوي الجزء الثابت على ملفات ثلاثية الطور ويتم تزويده بطاقة ثلاثية الطور. وهكذا ، فإن لف الجزء الثابت ينتج مجال مغناطيسي دوار ثلاثي الأطوار. يتم إعطاء إمداد التيار المستمر إلى الدوار.
يدخل الجزء المتحرك في المجال المغناطيسي الدوار الناتج عن لف الجزء الثابت ويدور بالتزامن. الآن ، سرعة المحرك يعتمد على تردد التيار المزود.
يتم التحكم في سرعة المحرك المتزامن بواسطة تردد التيار المطبق. يمكن حساب سرعة المحرك المتزامن
Ns = 60f / P = 120f / ع
حيث ، f = تردد التيار المتردد (هرتز)
p = العدد الإجمالي للأعمدة لكل مرحلة
P = إجمالي عدد الزوجين للأقطاب لكل مرحلة.
إذا تم تطبيق حمل أكبر من حمل الانهيار ، فسيتم إلغاء تزامن المحرك. يمنح لف الجزء الثابت ثلاثي الأطوار ميزة تحديد اتجاه الدوران. في حالة اللف أحادي الطور ، لا يمكن اشتقاق اتجاه الدوران ويمكن للمحرك أن يبدأ في أي من الاتجاهين. للتحكم في اتجاه الدوران في هذه المحركات المتزامنة ، هناك حاجة إلى ترتيبات البدء.
طرق البدء للمحرك المتزامن
توقف لحظة القصور الذاتي للدوار المحركات المتزامنة كبيرة الحجم من البدء الذاتي. بسبب هذا القصور الذاتي للعضو الدوار ، لا يمكن للعضو الدوار أن يتزامن مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت عند تطبيق طاقة المثيل ذاتها. لذلك يلزم وجود آلية إضافية لمساعدة الدوار على المزامنة.
يتم تضمين لف التعريفي في المحركات الكبيرة التي تولد عزم دوران كافٍ مطلوب للتسريع. بالنسبة للمحركات الكبيرة جدًا ، لتسريع تفريغ الماكينة ، يتم استخدام محرك المهر. تغيير تردد التيار الثابت ، يمكن للمحركات التي تعمل إلكترونيًا أن تتسارع حتى من السرعة الصفرية.
بالنسبة للمحركات الصغيرة جدًا ، عندما تكون لحظة القصور الذاتي للعضو الدوار والحمل الميكانيكي صغيرًا بشكل مرغوب فيه ، فيمكنهما البدء بدون أي طرق بدء.
أنواع المحركات المتزامنة
اعتمادًا على طريقة مغنطة الدوار ، يوجد نوعان من المحركات المتزامنة -
- غير متحمس.
- تيار مباشر متحمس.
محرك غير متحمس
في هذه المحركات ، يكون الجزء المتحرك ممغنطًا بواسطة مجال الجزء الثابت الخارجي. يحتوي الجزء المتحرك على مجال مغناطيسي ثابت. يتم استخدام الفولاذ عالي المقاومة مثل فولاذ الكوبالت في صنع الدوار. تصنف هذه على أنها مغناطيس دائم ، ومقاومة ، ومحركات التخلفية.
- في المحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم ، يتم استخدام مغناطيس دائم مع الفولاذ لتصميم الدوار. لديهم مجال مغناطيسي ثابت في الدوار ، لذلك لا يمكن استخدام اللف التعريفي لبدء التشغيل. يتم استخدامها كمحركات مصعد بدون تروس.
- في محرك الممانعة ، يتكون الجزء المتحرك من مصبوب فولاذي مع أعمدة مسننة بارزة. لتقليل تموجات عزم الدوران ، تكون أقطاب الجزء المتحرك أقل من أقطاب الجزء الثابت. يحتوي على لف قفص السنجاب لتوفير عزم دوران البداية للدوار. تستخدم في تطبيقات الأجهزة.
- محركات التخلفية هي محركات ذاتية التشغيل. هنا ، الدوار عبارة عن أسطوانة ملساء مصنوعة من فولاذ الكوبالت الصلب مغناطيسيًا عالي الإكراه. هذه المحركات غالية الثمن ويتم استخدامها عند الحاجة إلى سرعة ثابتة دقيقة. تستخدم بشكل عام كمحركات مؤازرة.
تيار مستمر متحمس للسيارات
هنا يكون الدوار متحمسًا باستخدام التيار المستمر الموفر مباشرة من خلال حلقات الانزلاق. كما يتم استخدام تحريض ومعدلات التيار المتردد. هذه عادة ما تكون ذات أحجام كبيرة مثل أكبر من 1 حصان وما إلى ذلك.
تطبيقات المحركات المتزامنة
مستخدم، محركات متزامنة تستخدم للتطبيقات التي تتطلب سرعة دقيقة وثابتة. تشمل تطبيقات الطاقة المنخفضة لهذه المحركات آلات تحديد المواقع. يتم تطبيق هذه أيضًا في الروبوت المحركات . تستخدم مطاحن الكرة والساعات والأقراص الدوارة لمشغل التسجيل أيضًا محركات متزامنة. إلى جانب هذه المحركات تستخدم أيضًا كمحركات مؤازرة وآلات توقيت.
تتوفر هذه المحركات في نطاق حجم حدوة الحصان الجزئي إلى نطاق الحجم الصناعي عالي الطاقة. أثناء استخدامها في الأحجام الصناعية عالية الطاقة ، تؤدي هذه المحركات وظيفتين مهمتين. أحدهما كوسيلة فعالة لتحويل طاقة التيار المتردد إلى طاقة ميكانيكية والآخر تصحيح معامل القدرة . ما هو تطبيق المحرك المؤازر الذي صادفته؟
