ما هو التخفيف: مبدأ العمل ، التأثيرات على أجهزة التيار المستمر

في حياتنا اليومية ، أصبح استخدام أجهزة التيار المستمر لتلبية احتياجاتنا اليومية أمرًا شائعًا. آلة DC هي تحويل الطاقة الجهاز الذي يصنع التحويلات الكهروميكانيكية . هناك نوعان من آلات التيار المستمر - محركات DC و مولدات التيار المستمر . تقوم محركات التيار المستمر بتحويل الطاقة الكهربائية للتيار المستمر إلى حركة ميكانيكية بينما تقوم مولدات التيار المستمر بتحويل الحركة الميكانيكية إلى طاقة تيار مستمر. لكن المهم هو أن التيار المتولد في مولد التيار المستمر هو تيار متردد ولكن ناتج المولد هو تيار مستمر !! بنفس الطريقة ، فإن مبدأ المحرك قابل للتطبيق عندما يتناوب التيار في الملف ، لكن الطاقة المطبقة على محرك DC هي DC !! إذن كيف تعمل هذه الآلات؟ الجواب على هذا العجب هو الجهاز الصغير المسمى “Commutator”.

ما هو التخفيف؟

الاستبدال في آلات التيار المستمر هو العملية التي يحدث بها انعكاس التيار. في مولد التيار المستمر ، تُستخدم هذه العملية لتحويل التيار المتردد المستحث في الموصلات إلى خرج تيار مستمر. في محركات التيار المستمر ، يتم استخدام التبديل لعكس اتجاهات العاصمة الحالية قبل أن يتم تطبيقها على ملفات المحرك.

كيف تتم عملية التبديل؟

يساعد الجهاز المسمى Commutator في هذه العملية. دعونا نلقي نظرة على عمل محرك التيار المستمر لفهم عملية التبديل. المبدأ الأساسي الذي يعمل عليه المحرك هو الحث الكهرومغناطيسي. عندما يمر التيار عبر موصل فإنه ينتج خطوط مجال مغناطيسي حوله. نعلم أيضًا أنه عندما يواجه الشمال المغناطيسي والجنوب المغناطيسي بعضهما البعض ، تتحرك خطوط القوة المغناطيسية من مغناطيس القطب الشمالي إلى مغناطيس القطب الجنوبي كما هو موضح في الشكل أدناه.

خطوط القوى المغناطيسية

عندما يتم وضع موصل مع مجال مغناطيسي محرض حوله ، في مسار خطوط القوة المغناطيسية هذه ، فإنه يسد مسارها. لذلك تحاول هذه الخطوط المغناطيسية إزالة هذا العائق إما بتحريكه لأعلى أو لأسفل حسب اتجاه التيار في سائق . هذا يؤدي إلى تأثير المحرك.

تأثير المحرك على الملف

عندما الملف الكهرومغناطيسي يتم وضعها بين مغناطيسين مع اتجاه الشمال إلى الجنوب من مغناطيس آخر ، وتحرك الخطوط المغناطيسية الملف لأعلى عندما يكون التيار في اتجاه واحد ولأسفل عندما يكون التيار في الملف في اتجاه عكسي. هذا يخلق الحركة الدورانية للملف. لتغيير اتجاه التيار في الملف ، يتم إرفاق معدنين على شكل نصف قمر بكل طرف من طرفي الملف يسمى عاكس التيار. يتم وضع الفرش المعدنية بحيث يكون أحد طرفيها متصل بالبطارية والطرف الآخر متصل بالمبدلات.

محرك بتيار مستمر

تخفيف في آلة DC

يحتوي كل ملف حديد التسليح على اثنين من مفاتيح التبديل متصلة بنهايته. من أجل تحويل التيار ، يجب أن تحافظ شرائح وفرش العاكس على اتصال دائم الحركة. للحصول على قيم إخراج أكبر ، يتم استخدام أكثر من ملف واحد في أجهزة التيار المستمر. لذلك ، بدلاً من زوج واحد ، لدينا عدد من أزواج مقاطع العاكس.

تخفيف العاصمة

الملف قصير الدائرة لفترة قصيرة جدًا بمساعدة الفرشاة. تُعرف هذه الفترة باسم فترة التخفيف. دعونا نفكر في محرك DC حيث يكون عرض قضبان العاكس مساويًا لعرض الفرشاة. دع التيار المتدفق عبر الموصل يكون Ia. لنفترض أن a ، b ، c هي أجزاء العاكس للمحرك. الانعكاس الحالي في الملف. يمكن فهم عملية التبديل من خلال الخطوات أدناه.

المنصب 1

الموضع 1

دع المحرك يبدأ بالدوران ، ثم تتحرك الفرشاة فوق مقاطع المبدل. دع الموضع الأول لجهة اتصال عاكس الفرشاة يكون في المقطع ب كما هو موضح أعلاه. نظرًا لأن عرض المبدل يساوي عرض الفرشاة ، في الموضع أعلاه ، تكون المساحات الإجمالية للعاكس والفرشاة على اتصال مع بعضها البعض. إجمالي التيار الذي يتم إجراؤه بواسطة جزء المبدل في الفرشاة في هذا الموضع سيكون 2Ia.

المركز 2

الآن يدور المحرك نحو اليمين وتتلامس الفرشاة مع الشريط أ. في هذا الموضع ، سيكون إجمالي التيار الذي تم إجراؤه 2Ia ، لكن التيار في الملف يتغير. هنا يتدفق التيار عبر مسارين A و B. يأتي 3/4 من 2Ia من الملف B ويأتي 1/4 المتبقي من الملف A. عندما KCL يتم تطبيقه في الجزءين أ و ب ، ويتم تقليل التيار عبر الملف B إلى Ia / 2 والتيار المرسوم من خلال المقطع a هو Ia / 2.

الموضع 2

المركز 3

في هذا الموضع ، يكون نصف الفرشاة على اتصال مع الجزء أ والنصف الآخر مع الجزء ب. نظرًا لأن إجمالي فرشاة الحوض المسحوبة الحالية هي 2Ia ، يتم سحب Ia الحالي من خلال الملف A ويتم رسم Ia من خلال الملف B. باستخدام KCL ، يمكننا ملاحظة أن التيار في الملف B سيكون صفرًا.

الموضع 3

المركز 4

في هذا الموضع ، سيكون ربع سطح الفرشاة ملامسًا للمقطع ب وثلاثة أرباع مع المقطع أ. هنا التيار المرسوم من خلال الملف B هو - Ia / 2. يمكننا هنا ملاحظة أن التيار في الملف B معكوس.

الموضع 4

المركز 5

في هذا الموضع ، تكون الفرشاة على اتصال كامل بالجزء أ والتيار من الملف B هو Ia ولكنه عكس الاتجاه إلى الاتجاه الحالي للموضع 1. وبالتالي تكتمل عملية التبديل للجزء ب.

الموضع 5

آثار التخفيف

يُطلق على الحساب اسم الاستبدال المثالي عندما يكتمل عكس التيار بنهاية فترة الاستبدال. إذا اكتمل الانعكاس الحالي خلال فترة التبديل ، يحدث الشرر عند ملامسة الفرشاة ويحدث ارتفاع درجة الحرارة مما يؤدي إلى إتلاف سطح المبدل. يسمى هذا العيب آلة سيئة التبديل.

لمنع هذا النوع من العيوب ، هناك ثلاثة أنواع من الطرق لتحسين التخفيف.

• تخفيف المقاومة.
• تخفيف EMF.
• لف تعويض.

تخفيف المقاومة

لمعالجة مشكلة ضعف الاستبدال ، يتم تطبيق طريقة استبدال المقاومة. في هذه الطريقة ، يتم استبدال الفرش النحاسية ذات المقاومة المنخفضة بفرش كربون ذات مقاومة أعلى. تزداد المقاومة مع تناقص مساحة المقطع العرضي. لذلك ، تزداد مقاومة مقطع المبدل المتحرك مع تحرك الفرشاة نحو الجزء الأمامي. ومن ثم ، فإن الجزء الرئيسي هو الأكثر تفضيلًا للمسار الحالي ويأخذ التيار الكبير المسار الذي يوفره المقطع الرئيسي للوصول إلى الفرشاة. يمكن فهم ذلك جيدًا من خلال النظر إلى الشكل أدناه.

في الشكل أعلاه ، يمكن للتيار من الملف 3 أن يأخذ مسارين. المسار 1 من الملف 3 إلى الملف 2 والجزء ب. المسار 2 من الملف 2 قصير الدائرة ثم الملف 1 والجزء أ. عند استخدام الفرش النحاسية ، سيأخذ التيار المسار 1 بسبب المقاومة المنخفضة التي يوفرها المسار. ولكن عند استخدام فرش الكربون ، فإن التيار يفضل المسار 2 لأن مساحة التلامس بين الفرشاة والقطعة تقل المقاومة. هذا يوقف الانعكاس المبكر للتيار ويمنع حدوث شرارة في آلة التيار المستمر.

تخفيف EMF

خاصية الاستقراء للملف هي أحد أسباب الانعكاس البطيء للتيار أثناء عملية الاستبدال. يمكن معالجة هذه المشكلة عن طريق تحييد جهد التفاعل الناتج عن الملف عن طريق إنتاج emf عكسي في ملف الدائرة القصيرة أثناء فترة التبديل. يُعرف تبديل EMF هذا أيضًا باسم تبديل الجهد.

يمكن القيام بذلك بطريقتين.

• بواسطة طريقة تحويل الفرشاة.
• باستخدام أعمدة التبديل.

في طريقة تبديل الفرشاة ، يتم إزاحة الفرشاة للأمام لمولد التيار المستمر وللخلف في محرك التيار المستمر. هذا يؤسس تدفقًا في المنطقة المحايدة. نظرًا لأن ملف التبديل يقطع التدفق ، يتم إحداث جهد صغير. نظرًا لأنه يجب تغيير موضع الفرشاة لكل اختلاف في الحمل ، نادرًا ما يفضل استخدام هذه الطريقة.

في الطريقة الثانية ، يتم استخدام أعمدة التبديل. هذه هي الأقطاب المغناطيسية الصغيرة الموضوعة بين الأقطاب الرئيسية المثبتة على الجزء الثابت للماكينة. يتم إرفاقها في سلسلة متصلة مع المحرك. نظرًا لأن الحمل الحالي يتسبب في إرجاع e.m.f. ، تعمل أقطاب التبديل هذه على تحييد موضع المجال المغناطيسي.

بدون أقطاب التبديل هذه ، لن تظل فتحات المبدل محاذية لأجزاء مثالية من المجال المغناطيسي حيث يتغير موضع المجال المغناطيسي بسبب رجوع emf. خلال فترة التبديل ، تحفز أقطاب التبديل هذه على emf في ملف الدائرة القصيرة الذي يعارض جهد التفاعل ويعطي تخفيفًا أقل شرارة.

قطبية أعمدة التبديل هي نفسها القطب الرئيسي الموجود بجانبها للمولد بينما قطبية أعمدة التبديل هي عكس الأقطاب الرئيسية في المحرك.

التعلم عن العاكس وجدنا أن هذا الجهاز الصغير يلعب دورًا مهمًا في العمل السليم لأجهزة التيار المستمر. ليس فقط كمحول حالي ولكن أيضًا من أجل التشغيل الآمن للآلات دون ضرر بسبب الشرر ، فإن المبدلات هي أجهزة مفيدة للغاية. ولكن مع التطور المتزايد في التكنولوجيا ، يتم استبدال المحولات بتكنولوجيا جديدة. هل يمكنك تسمية التقنية الجديدة التي حلت محل المحولات في الأيام الأخيرة؟