الجهاز ومبدأ تشغيل محرك الحث. نوع المحرك غير المتزامن: مبدأ التشغيل والوصف والوظيفة

مثل معظم المحركات الكهربائية ، غير متزامنيحتوي محرك التيار المتردد (AM) على جزء خارجي ثابت يسمى الجزء الثابت والدوار الذي يدور في الداخل. توجد فجوة هوائية محسوبة بعناية بينهما.

كيف يعمل؟

الجهاز ومبدأ التشغيل غير المتزامنتعتمد المحركات ، مثلها مثل جميع المحركات الأخرى ، على حقيقة أن دوران المجال المغناطيسي يستخدم لقيادة الدوار. ضغط الدم ثلاثي المراحل هو النوع الوحيد من المحركات الذي يتم تكوينه بشكل طبيعي بسبب طبيعة مصدر الطاقة. في محركات التيار المستمر ، يتم استخدام التبديل الميكانيكي أو الإلكتروني لهذا الغرض ، وفي الرسائل الفورية أحادية الطور ، يتم استخدام عناصر كهربائية إضافية.

لتشغيل المحرك الكهربائي ، اثنانمجموعات من المغناطيسات الكهربائية. مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي غير المتزامن هو أن مجموعة واحدة تتشكل في الجزء الثابت ، حيث أن مصدر التيار المتردد متصل بملفه. وفقًا لقانون لينز ، فإن هذا يستحث قوة كهرومغناطيسية (EMF) في الدوار بنفس الطريقة التي يتم بها تحفيز الجهد في الملف الثانوي للمحول ، مما يؤدي إلى إنشاء مجموعة مختلفة من المغناطيسات الكهربائية. ومن هنا اسم آخر للجحيم - المحرك التعريفي. يعتمد تصميم ومبدأ تشغيل المحركات الحثية على حقيقة أن التفاعل بين المجالات المغناطيسية لهذه المغناطيسات الكهربائية يولد قوة عزم الدوران. نتيجة لذلك ، يدور الدوار في اتجاه عزم الدوران الناتج.

الثابت

يتكون الجزء الثابت من عدة ألواح رفيعة مصنوعة منالألومنيوم أو الحديد الزهر. يتم ضغطها معًا لتشكيل أسطوانة أساسية مجوفة بفتحات. يتم وضع الأسلاك المعزولة فيها. تشكل كل مجموعة من اللفات ، جنبًا إلى جنب مع اللب المحيط ، بعد تطبيق التيار المتردد عليها ، مغناطيسًا كهربائيًا. يعتمد عدد أقطاب IM على التوصيل الداخلي لملفات الجزء الثابت. إنه مصمم بطريقة يتم فيها إنشاء مجال مغناطيسي دوار عند توصيل مصدر الطاقة.

دوار

يتكون الدوار من عدة فولاذ رفيعألواح بقضبان من الألومنيوم أو النحاس موزعة بالتساوي حول المحيط. في النوع الأكثر شيوعًا - قصير الدائرة ، أو "قفص السنجاب" - يتم توصيل القضبان الموجودة في النهايات ميكانيكيًا وكهربائيًا عن طريق الحلقات. يستخدم ما يقرب من 90٪ من ضغط الدم مثل هذا التصميم ، لأنه بسيط وموثوق. يتكون الجزء المتحرك من نواة رقائقية أسطوانية ذات أخاديد متوازية موضوعة محوريًا للموصلات. قضيب من النحاس أو الألومنيوم أو السبائك يلائم كل أخدود. يتم قصر الدائرة على كلا الجانبين بواسطة حلقات نهاية. هذا التصميم يشبه قفص السنجاب ، ولهذا السبب حصل على الاسم المقابل.

فتحات الدوار ليست موازية تمامًا للعمود. إنها مصنوعة بشكل منحرف قليلاً لسببين رئيسيين. الأول هو ضمان التشغيل السلس لـ AM عن طريق تقليل الضوضاء المغناطيسية والتوافقيات. والثاني هو تقليل احتمالية توقف الدوار: تنخرط أسنانه في فتحات الجزء الثابت بسبب التجاذب المغناطيسي المباشر بينهما. يحدث هذا عندما يتطابق عددهم. يتم تثبيت الدوار على العمود مع وجود محامل في كل طرف. عادة ما يبرز جزء أكثر من الآخر لدفع الحمل. تحتوي بعض المحركات على مستشعرات للسرعة أو الموضع متصلة بنهاية العمود غير العاملة.

توجد فجوة هوائية بين الجزء الثابت والدوار. تنتقل الطاقة من خلاله. يتسبب عزم الدوران المتولد في تدوير الدوار والحمل. بغض النظر عن نوع الدوار المستخدم ، يظل تصميم ومبدأ تشغيل المحرك التعريفي دون تغيير. عادةً ما يتم تصنيف AMs وفقًا لعدد لفات الجزء الثابت. يتم التمييز بين المحركات الكهربائية أحادية الطور وثلاثية الطور.

الجهاز ومبدأ تشغيل محرك أحادي الطور غير متزامن

يشكل ضغط الدم أحادي الطور الجزء الأكبرمحركات كهربائية. من المنطقي فقط أن يتم استخدام المحرك الأقل تكلفة والمتساهل في أغلب الأحيان. كما يوحي الاسم ، فإن الغرض من مبدأ تشغيل محرك غير متزامن من هذا النوع يعتمد على وجود ملف ثابت واحد فقط وتشغيل بمصدر طاقة أحادي الطور. كل HEs من هذا النوع لها دوار قفص السنجاب.

لا تبدأ المحركات أحادية الطور من تلقاء نفسها.عندما يكون المحرك متصلاً بمصدر طاقة ، يبدأ التيار المتردد في التدفق عبر الملف الرئيسي. يولد مجال مغناطيسي نابض. بسبب الحث ، يتم تنشيط الدوار. نظرًا لأن المجال المغناطيسي الرئيسي ينبض ، لا يتم إنشاء عزم الدوران المطلوب لتدوير المحرك. يبدأ الدوار بالاهتزاز بدلاً من الدوران. لذلك ، بالنسبة إلى IM أحادي الطور ، يلزم وجود مشغل. يمكن أن توفر دفعة أولية لتحريك العمود.

تتكون آلية بدء IM أحادي الطور منبشكل رئيسي من لف الجزء الثابت الإضافي. يمكن أن يكون مصحوبًا بمكثف سلسلة أو مفتاح طرد مركزي. عند تطبيق جهد الإمداد ، يتأخر التيار في الملف الرئيسي عن الجهد بسبب مقاومته. في الوقت نفسه ، تتأخر الكهرباء في ملف البداية أو تقود جهد الإمداد اعتمادًا على مقاومة الزناد. يخلق التفاعل بين المجالات المغناطيسية الناتجة عن الملف الرئيسي ودائرة البداية المجال المغناطيسي الناتج. يدور في اتجاه واحد. يبدأ الدوار في الدوران في اتجاه المجال المغناطيسي الناتج.

بعد أن تصل سرعة المحرك إلى حوالي75٪ من التصنيف ، مفتاح الطرد المركزي يفصل لف البداية. علاوة على ذلك ، يمكن للمحرك الحفاظ على عزم دوران كافٍ ليعمل بمفرده. باستثناء المحركات ذات مكثف بدء التشغيل الخاص ، تُستخدم جميع المحركات أحادية الطور عمومًا لتوليد طاقة لا تتجاوز 500 وات. اعتمادًا على طرق البدء المختلفة ، يتم تصنيف الرسائل الفورية أحادية الطور بشكل أكبر كما هو موضح في الأقسام التالية.

انقسام المرحلة BP

الغرض والجهاز ومبدأ العمليةتعتمد المحركات غير المتزامنة ذات الطور المنفصل على استخدام ملفين فيها: البداية والرئيسية. البادئ مصنوع من سلك بقطر أصغر وعدد أقل من المنعطفات بالنسبة للسلك الرئيسي من أجل خلق مقاومة أكبر. يسمح ذلك بتوجيه مجالها المغناطيسي بزاوية. وهو يختلف عن اتجاه المجال المغناطيسي الرئيسي الذي يتسبب في دوران الجزء المتحرك. يضمن ملف العمل ، المصنوع من سلك ذي قطر أكبر ، تشغيل المحرك بقية الوقت.

يبدأ عزم الدوران منخفضًا ، عادةً من 100 إلى175٪ الاسمي. يسحب المحرك تيار بدء عالي. هو 7-10 مرات أعلى من الاسمي. كما أن الحد الأقصى لعزم الدوران أعلى بمقدار 2.5-3.5 مرة. يستخدم هذا النوع من المحركات في المطاحن الصغيرة والمراوح والمنافيخ ، بالإضافة إلى تطبيقات أخرى ذات عزم دوران منخفض ، تتراوح من 40 إلى 250 واط. يجب تجنب استخدام هذه المحركات عند الحاجة إلى دورات تشغيل متكررة أو عزم دوران مرتفع.

IM مع بدء مكثف

نوع المحرك غير المتزامن مكثف ويعتمد مبدأ تشغيله على حقيقة أن المكثف متصل على التوالي بلفته الافتتاحية بمرحلة الانقسام ، مما يوفر "نبضة" بداية. كما هو الحال مع النوع السابق من المحركات ، يوجد أيضًا مفتاح طرد مركزي. يقوم بتعطيل حلقة البدء عندما تصل سرعة المحرك إلى 75٪ من السرعة المقدرة. نظرًا لأن المكثف متصل في سلسلة ، فإنه يخلق عزم دوران أكبر يصل إلى 2-4 أضعاف عزم التشغيل. ويبلغ تيار البدء ، كقاعدة عامة ، 4.5-5.75 ضعف الاسمي ، وهو أقل بكثير مما هو عليه في حالة الانقسام ، بسبب السلك الأكبر في ملف البداية.

يختلف خيار التشغيل المعدلمحرك ذو مقاومة نشطة. في هذا النوع من المحركات ، يتم استبدال السعة بمقاوم. يتم استخدام المقاوم عند الحاجة إلى عزم دوران أقل من عند استخدام مكثف. بصرف النظر عن التكلفة المنخفضة ، فإن هذا لا يوفر أي مزايا على الإطلاق السعوي. تُستخدم هذه المحركات في التطبيقات التي يتم تشغيلها بالحزام مثل الناقلات الصغيرة والمراوح الكبيرة والمضخات ، فضلاً عن العديد من التطبيقات الموجهة أو الموجهة مباشرة.

AD مع مكثف يعمل على تغيير الطور

الجهاز ومبدأ التشغيل غير المتزامنتعتمد المحركات من هذا النوع على التوصيل الدائم لمكثف متسلسل مع ملف البداية. بعد أن يصل المحرك إلى السرعة المقدرة ، تصبح دائرة البداية مساعدة. نظرًا لأنه يجب تصنيف المكثف للاستخدام المستمر ، فلا يمكنه توفير النبض الأولي لمكثف البدء. إن عزم بدء تشغيل مثل هذا المحرك منخفض. هو 30-150٪ الاسمي. تيار البدء صغير - أقل من 200٪ من القيمة الاسمية ، مما يجعل هذا النوع من المحركات الكهربائية مثاليًا حيث يلزم التشغيل والإيقاف المتكرر.

هذا التصميم له مزايا عديدة.الدائرة سهلة التعديل للاستخدام مع أجهزة التحكم في السرعة. يمكن ضبط المحركات الكهربائية لتحقيق الكفاءة المثلى وعامل الطاقة العالي. تعتبر المحركات أحادية الطور الأكثر موثوقية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أنها لا تستخدم مفتاح بدء الطرد المركزي. يتم استخدامها في المراوح والمنافخ وكثيرًا ما يتم تشغيلها على الأجهزة. على سبيل المثال ، في ضبط الآليات ، وفتحات البوابة وأبواب المرآب.

ميلادي مع مكثف البدء والعمل

الجهاز ومبدأ التشغيل غير المتزامنتعتمد المحركات من هذا النوع على التوصيل التسلسلي لمكثف البدء بملف البداية. هذا يجعل من الممكن خلق المزيد من عزم الدوران. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي على مكثف دائم متصل على التوالي بالملف الإضافي بعد إيقاف تشغيل سعة البداية. يسمح هذا الترتيب بأحمال زائدة كبيرة لعزم الدوران.

تم تصميم هذا النوع من المحركات للتيارات المنخفضةحمولة كاملة ، مما يجعلها أكثر كفاءة. هذا التصميم هو الأكثر تكلفة نظرًا لوجود مكثفات تشغيل وتشغيل ومفتاح طرد مركزي. تستخدم في آلات النجارة وضواغط الهواء ومضخات المياه عالية الضغط ومضخات التفريغ وحيث يتطلب عزم دوران عالي. القدرة - من 0.75 إلى 7.5 كيلو واط.

الدردشة مع القطب المحمي

الجهاز ومبدأ التشغيل غير المتزامنيتكون المحرك من هذا النوع من حقيقة أنه يحتوي على ملف رئيسي واحد فقط ولا يوجد ملف بدء. يتم البدء بسبب وجود حلقة نحاسية واقية حول جزء صغير من كل من أقطاب الجزء الثابت ، ونتيجة لذلك يتخلف المجال المغناطيسي في هذه المنطقة خلف الحقل في الجزء غير المحمي. يؤدي تفاعل الحقلين إلى تدوير العمود.

نظرًا لعدم وجود ملف بدء أو مفتاحأو مكثف ، المحرك بسيط كهربائياً وغير مكلف. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تعديل سرعته عن طريق تغيير الجهد أو من خلال لف متعدد الصنبور. يسمح تصميم محرك العمود المظلل بالإنتاج بالجملة. يعتبر بشكل عام "يمكن التخلص منه" لأنه أرخص بكثير استبداله من الإصلاح. بالإضافة إلى الصفات الإيجابية ، فإن لهذا التصميم عددًا من العيوب:

• عزم بدء منخفض ، يساوي 25-75٪ من الاسمي ؛
• ارتفاع الانزلاق (7-10٪) ؛
• كفاءة منخفضة (أقل من 20٪).

التكلفة الأولية المنخفضة تسمح باستخدامإعلان من هذا النوع في الأجهزة منخفضة الطاقة أو نادرًا ما تستخدم. هذه مراوح منزلية متعددة السرعات. لكن عزم الدوران المنخفض وكفاءتها المنخفضة وخصائصها الميكانيكية السيئة لا تسمح باستخدامها التجاري أو الصناعي.

ضغط الدم على ثلاث مراحل

تستخدم هذه المحركات الكهربائية على نطاق واسع فيصناعة. يتم تحديد الجهاز ومبدأ تشغيل محرك غير متزامن ثلاثي الطور من خلال تصميمه - مع قفص السنجاب أو بدوار طور. لا يتطلب مكثفًا أو لف بادئ التشغيل أو مفتاح طرد مركزي أو أي جهاز آخر لبدء التشغيل. يبدأ عزم الدوران من متوسط ​​إلى مرتفع ، وكذلك القوة والكفاءة. يتم استخدامها في آلات الطحن ، الخراطة ، الحفر ، المضخات ، الضواغط ، الناقلات ، الآلات الزراعية ، إلخ.

مغلق الدوار BP

هذا هو المحرك الحثي ثلاثي الطور ، المبدأالعمل والجهاز الذي تم وصفه أعلاه. يمثل ما يقرب من 90 ٪ من جميع المحركات الكهربائية ثلاثية الطور. متوفر في قوة من 250 واط إلى عدة مئات من كيلوواط. بالمقارنة مع المحركات أحادية الطور من 750 واط ، فهي أرخص وتتحمل الأحمال الثقيلة.

IM مع دوار الطور

الجهاز ومبدأ التشغيل من ثلاث مراحليختلف المحرك التحريضي ذو الطور الدوار عن نوع القفص السنجابي IM في وجود مجموعة من الملفات على الجزء المتحرك ، ونهاياتها ليست قصيرة الدائرة. يتم إحضارهم إلى حلقات الانزلاق. هذا يسمح للمقاومات الخارجية والموصلات بالاتصال بهم. الحد الأقصى لعزم الدوران يتناسب طرديا مع مقاومة الدوار. لذلك ، عند السرعات المنخفضة يمكن زيادتها بمقاومة إضافية. تسمح المقاومة العالية بالحصول على عزم دوران مرتفع عند تيار بدء منخفض.

مع تسارع الدوار ، المقاومةينخفض ​​لتغيير خصائص المحرك ليناسب متطلبات الحمل. بعد أن يصل المحرك إلى السرعة الأساسية ، يتم فصل المقاومات الخارجية. ويعمل المحرك الكهربائي مثل ضغط الدم الطبيعي. هذا النوع مثالي للأحمال العالية بالقصور الذاتي التي تتطلب عزم دوران عند سرعة قريبة من الصفر. يوفر التسارع إلى أقصى حد في أقل وقت مع الحد الأدنى من الاستهلاك الحالي.

عيب هذه المحركات هو أنتتطلب حلقات الانزلاق والفرشاة صيانة دورية ، وهو أمر غير مطلوب لمحرك قفص السنجاب. إذا تم إغلاق ملف الدوار وتم إجراء محاولة للبدء (أي يصبح الجهاز IM قياسيًا) ، فسوف يتدفق تيار عالي جدًا فيه. إنه 14 مرة من الاسمي عند عزم دوران منخفض جدًا بنسبة 60٪ من القاعدة. في معظم الحالات ، لا يجد هذا التطبيق.

تغيير اعتماد سرعة الدوران علىعزم الدوران عن طريق ضبط مقاومة الدوار ، يمكنك تغيير السرعة عند حمل معين. هذا يسمح لهم بتقليلها بشكل فعال بحوالي 50٪ إذا كان الحمل يتطلب عزم دوران وسرعة متغيرين ، والتي توجد غالبًا في آلات الطباعة والضواغط والناقلات والرافعات والمصاعد. يؤدي تقليل السرعة إلى أقل من 50٪ إلى كفاءة منخفضة جدًا نظرًا لزيادة تبديد الطاقة في مقاومات الدوار.