مبدأ عمل محركات التيار المتردد

محرك التيار المتردد هو جهاز يحول الطاقة الكهربائية من التيار المتردد إلى طاقة ميكانيكية. يتكون بشكل أساسي من ملف كهرومغناطيسي أو ملف الجزء الثابت الموزع المستخدم لتوليد مجال مغناطيسي، إلى جانب عضو دوار أو عضو دوار. يعمل المحرك على أساس مبدأ أن الملف الحامل للتيار- يتعرض لقوة في مجال مغناطيسي، مما يؤدي إلى دورانه. يتم تصنيف محركات التيار المتردد إلى نوعين: محركات التيار المتردد المتزامنة والمحركات الحثية [1].

إن ملفات الجزء الثابت لمحرك التيار المتردد ثلاثي-الأطوار هي في الأساس ثلاث ملفات متباعدة بمقدار 120 درجة، ومتصلة بتكوين دلتا أو نجمي. عند تطبيق تيار ثلاثي الطور-، يتم إنشاء مجال مغناطيسي في كل ملف، وينتج عن مزيج هذه المجالات الثلاثة مجال مغناطيسي دوار.

تتكون محركات التيار المتردد من الجزء الثابت والدوار، وتنقسم إلى نوعين: محركات التيار المتردد المتزامنة والمحركات الحثية. يولد كلا النوعين من المحركات مجالًا مغناطيسيًا دوارًا عن طريق تمرير تيار متناوب عبر ملف الجزء الثابت، لكن ملف الجزء المتحرك في محركات التيار المتردد المتزامنة عادةً ما يتطلب مصدر تيار مباشر (تيار الإثارة) من المثير؛ من ناحية أخرى، لا تتطلب المحركات التحريضية مرور التيار عبر ملف الجزء المتحرك.

يتكون ملف الجزء الثابت لمحرك التيار المتردد ثلاثي-الأطوار بشكل أساسي من ثلاث ملفات متباعدة بمقدار 120 درجة عن بعضها البعض، ومتصلة على شكل مثلث أو نجمة. عند تطبيق تيار ثلاثي الطور-، يتم إنشاء مجال مغناطيسي في كل ملف، وتتحد هذه المجالات المغناطيسية الثلاثة لتشكل مجالًا مغناطيسيًا دوارًا. يكمل التيار اهتزازًا كاملاً، ويدور المجال المغناطيسي الدوار مرة واحدة بالضبط. ولذلك، فإن عدد الدورات في الدقيقة للمجال المغناطيسي الدوار هو N=60f. في الصيغة، f هو تردد الطاقة.

يمكن تقسيم محركات التيار المتردد إلى محركات متزامنة ومحركات غير متزامنة (تُعرف أيضًا باسم المحركات غير المتزامنة) بناءً على سرعة دوران العضو الدوار. بغض النظر عن حجم الحمولة، فإن سرعة الدوار للمحرك المتزامن هي دائمًا نفس سرعة المجال المغناطيسي الدوار، لذلك تسمى هذه السرعة بالسرعة المتزامنة. كما ذكر أعلاه، يعتمد الأمر فقط على تردد مصدر الطاقة. سرعة المحركات غير المتزامنة ليست ثابتة، فهي تعتمد على حجم الحمل وجهد مصدر الطاقة. هناك نوعان من المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور: تلك التي لا تحتوي على مقومات وتلك التي تحتوي على مقومات. الغالبية العظمى من المحركات غير المتزامنة المستخدمة في التطبيقات العملية هي محركات تحريضية بدون مقومات (على الرغم من أن المحركات المقومة غير المتزامنة المتوازية والسلسلة ثلاثية الطور - تتمتع بمزايا السرعة القابلة للتعديل على مدى كبير وعامل طاقة عالي)، وتكون سرعتها دائمًا أقل من السرعة المتزامنة.

 

الغرض الرئيسي

كفاءة عمل المحركات الكهربائية ذات التيار المتردد عالية، بدون دخان أو رائحة أو تلوث بيئي أو ضوضاء منخفضة. ونظرًا لسلسلة مزاياها، فإنها تستخدم على نطاق واسع في مجالات مختلفة مثل الإنتاج الصناعي والزراعي، والنقل، والدفاع الوطني، والأجهزة التجارية والمنزلية، والمعدات الكهربائية الطبية، وما إلى ذلك.

 

مبدأ العمل

يشير المحرك التعريفي، المعروف أيضًا باسم المحرك غير المتزامن، إلى الدوار الذي يتم وضعه في مجال مغناطيسي دوار والحصول على عزم دوران تحت تأثير المجال المغناطيسي الدوار، مما يتسبب في دوران الدوار.

المظهر والهيكل الداخلي للمحرك التعريفي. الدوار هو موصل قابل للتدوير، وعادة ما يكون على شكل قفص السنجاب. الجزء الثابت هو الجزء غير الدوار من المحرك الكهربائي، وتتمثل مهمته الرئيسية في توليد مجال مغناطيسي دوار. لا يتم تحقيق المجالات المغناطيسية الدوارة من خلال الطرق الميكانيكية. ولكن بدلاً من ذلك، يتم تطبيق التيار المتردد على عدة أزواج من المغناطيسات الكهربائية، مما يتسبب في تغير خصائص قطبها المغناطيسي بشكل دوري، وبالتالي يعادل المجال المغناطيسي الدوار. لا يحتوي هذا النوع من المحركات على فرش أو حلقات مجمعة مثل محركات التيار المستمر. اعتمادًا على نوع طاقة التيار المتردد المستخدمة، هناك -محركات أحادية الطور وثلاثة-محركات الطور. تُستخدم المحركات أحادية الطور في أجهزة مثل الغسالات والمراوح الكهربائية؛ تستخدم المحركات الكهربائية ثلاثية الطور كمعدات طاقة في المصانع. من خلال الحركة النسبية بين المجال المغناطيسي الدوار الناتج عن الجزء الثابت (بسرعة متزامنة قدرها n1) ولف الجزء المتحرك، يقطع ملف الجزء المتحرك خط الحث المغناطيسي ويولد قوة دافعة كهربائية مستحثة، وبالتالي توليد تيار مستحث في ملف الجزء المتحرك. يتفاعل التيار المستحث في ملف الجزء المتحرك مع المجال المغناطيسي لتوليد عزم كهرومغناطيسي، مما يؤدي إلى دوران الجزء المتحرك. عندما تقترب سرعة الدوار تدريجيًا من السرعة المتزامنة، يتناقص التيار المستحث تدريجيًا، وينخفض ​​أيضًا عزم الدوران الكهرومغناطيسي المتولد وفقًا لذلك. عندما يعمل المحرك غير المتزامن في حالة المحرك، تكون سرعة الدوار أقل من السرعة المتزامنة. لوصف الفرق بين سرعة الدوار n وسرعة التواقت n1، تم تقديم نسبة الانزلاق

 

 

استراتيجية التحكم

مع تطور تكنولوجيا إلكترونيات الطاقة، وتكنولوجيا الإلكترونيات الدقيقة، وتكنولوجيا التحكم الرقمي، ونظرية التحكم، يمكن أن تكون الخصائص الديناميكية والثابتة لأنظمة محرك التيار المتردد قابلة للمقارنة تمامًا مع أنظمة محرك التيار المستمر. لقد تم استخدام أنظمة محرك التيار المتردد على نطاق واسع، وأصبح استبدال محرك التيار المستمر بمحرك التيار المتردد حقيقة واقعة تدريجيًا.

نظرًا لأن المحركات المتناوبة هي كائنات معقدة بطبيعتها ذات عدم خطية ومتغيرات متعددة واقتران قوي ومعلمات متغيرة بمرور الوقت واضطرابات كبيرة، فقد كان التحكم الفعال فيها دائمًا موضوع بحث ساخن على المستويين المحلي والدولي، وتم اقتراح استراتيجيات وطرق تحكم مختلفة. من بينها، لا يمكن للتحكم الخطي الكلاسيكي التغلب على تأثير الحمل والتغيرات الكبيرة في معلمات النموذج والعوامل غير الخطية، مما يؤدي إلى انخفاض أداء التحكم؛ يواجه التحكم المتجه والتحكم المباشر في عزم الدوران أيضًا بعض المشكلات: في السنوات الأخيرة، مع تطور التحكم الحديث ونظرية التحكم الذكي، تم تطبيق خوارزميات التحكم المتقدمة على التحكم في محرك التيار المتردد وحققت نتائج معينة [2].

طريقة التحكم في نموذج الحالة المستقرة

تتضمن أنظمة التحكم في نموذج الحالة الثابتة- الشائعة الاستخدام-التحكم في نسبة v/f ثابتة الحلقة (أي ثابت الجهد/التردد=) والتحكم في تردد انزلاق الحلقة-المغلقة.

(1) التحكم في نسبة تردد الجهد المستمر

هذه الطريقة عبارة عن طريقة تحكم في الحلقة المفتوحة- تبدأ من وضع التحكم الأساسي لتحويل الجهد والتردد المتغير ولا تتضمن ردود فعل السرعة. نظرًا لحقيقة أنه أقل من التردد المقدر، إذا ظل الجهد ثابتًا وتم تقليل التردد فقط، فسيكون تدفق فجوة الهواء كبيرًا جدًا، مما يتسبب في التشبع المغناطيسي، وفي الحالات الشديدة، حرق المحرك. من أجل الحفاظ على التدفق المغناطيسي الثابت للفجوة الهوائية، يتم استخدام نسبة ثابتة من الإمكانات المستحثة إلى التردد للتحكم.

 

 

الأخطاء الشائعة

تكون محركات التيار المتردد عرضة للأعطال أثناء التشغيل بسبب الاحتكاك والاهتزاز وشيخوخة العزل وأسباب أخرى. إذا تم فحص هذه الأخطاء واكتشافها وإزالتها في الوقت المناسب، فيمكنها منع وقوع الحوادث بشكل فعال.

فحص الأخطاء الشائعة

1. استمع إلى الصوت وحدد نقطة الخلل بعناية. أثناء تشغيل محرك التيار المتردد غير المتزامن، إذا تم العثور على صوت "طنين" خافت دون أي تقلبات، فهو صوت عادي. إذا كان الصوت خشنًا وله أصوات "أزيز" أو "هسهسة" حادة، فهو مقدمة لخطأ. وينبغي النظر في الأسباب التالية:

(ل) يمكن أن يتسبب الاهتزاز وتقلب درجة حرارة المحرك ذو القلب الحديدي السائب أثناء التشغيل في تشوه مسامير تثبيت القلب الحديدي، مما يؤدي إلى صفائح فولاذية من السيليكون مفككة وتوليد ضوضاء كهرومغناطيسية كبيرة.

(2) الصوت الناتج عن دوران الدوار، والذي يتم إنشاؤه بواسطة مروحة التبريد، هو صوت "wuwu". إذا كان هناك صوت "دونغدونغ" مثل طرق الأسطوانة، فإن ذلك يكون بسبب ارتخاء التوافق بين قلب الحديد الدوار والعمود بسبب عزم دوران تسارع المحرك أثناء التشغيل المفاجئ والتوقف والفرملة العكسية وغيرها من مواقف السرعة المتغيرة. يمكن الاستمرار في استخدام الحالات الخفيفة، بينما يمكن تفكيك الحالات الشديدة للفحص والإصلاح.

(3) أثناء تشغيل محرك ضجيج المحمل، من الضروري الانتباه إلى التغييرات في صوت المحمل. من خلال لمس أحد طرفي مفك البراغي الموجود على غطاء المحمل والطرف الآخر على الأذن، يمكن سماع تغيرات الصوت الداخلي للمحرك. الأجزاء والأخطاء المختلفة لها أصوات مختلفة. يحدث صوت "الصرير" بسبب الحركة غير المنتظمة للمسدس المتداول داخل المحمل، وهو ما يرتبط بخلوص المحمل وحالة شحم التشحيم. الصوت "الأزيز" هو صوت احتكاك معدني، وينتج عادةً عن نقص الزيت في المحمل بسبب التآكل. يجب تفكيك المحمل وتشحيمه بالشحم وما إلى ذلك.

2. استخدم حاسة الشم لتحليل أن المحرك المعيب لا يحتوي على أي رائحة أثناء التشغيل العادي. إذا شممت أي رائحة، فهي إشارة خطأ، مثل رائحة الاحتراق، التي تنبعث من الشواية العازلة ويمكن أن تدخن حتى مع ارتفاع درجة حرارة المحرك؛ إذا كانت هناك رائحة زيت محروق، فذلك يرجع في الغالب إلى نقص الزيت في المحمل، والرائحة الناتجة عن تبخر الزيت والغاز عند الاقتراب من حالة الطحن الجاف.

3. استخدم الإحساس اللمسي للتحقق من الأخطاء. من خلال لمس غلاف التلفزيون بيدك، يمكنك تحديد درجة الحرارة تقريبًا. إذا شعرت بالحرارة الشديدة وكانت قيمة درجة الحرارة مرتفعة عند لمس غلاف المحرك بيدك، فيجب عليك التحقق من السبب، مثل الحمل الزائد أو الجهد العالي، ثم استكشاف المشكلة وإصلاحها بناءً على السبب.