recent
آخر المشاركات

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل



شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل


تركيب المحرك الحثي ثلاثي الأوجه

تتكون المحركات الحثية ثلاثية الطور من أربعة أجزاء رئيسيه هي :

  • 1) العضو الثابت Stator
  • 2) العضو الدوار Rotor
  • 3) الغطاءان الجانبيان
  • 4) مروحة التبريد

1) العضو الثابت Stator

ويتكون من ثلاثة أجزاء أساسية وهي :

الهيكل الخارجي (الإطار)

يصنع من الصلب (حديد الزهر) أو الألمنيوم ذو زعانف على سطحه الخارجي تعمل على تبريد الملفات خلال الهواء المندفع من مروحة التبريد.
ويستخدم الإطار لحمل شرائح القلب الحديدي ولتثبيت الغطاءان الجانبيان وصندوق لوحة التوصيل (روزيتة التوصيل)

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

قلب العضو الثابت Stator iron Core

ويصنع من شرائح الصلب السليكوني المعزولة عن بعضها بالورنيش العازل والمضغوطة ويتم صنع القلب بهذه الطريقة لتقليل تأثير التيارات الدوامية eddy currents التي تنتج من تعرض الصلب أو الحديد للمجال المغناطيسي المتغير داخل المحرك ، ويتم شق مجاري طوليه علي محيط القلب الداخلي وتوضع ملفات العضو الثابت بداخل هذه المجاري

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

ملفات العضو الثابت Stator windings


■ تصنع ملفات العضو الثابت من أسلاك نحاسية معزولة بالورنيش تلف على فرم خاصة بمقاس وبعدد لفات يتناسب مع قدرة المحرك وتربط بالجهد والتيار المار فيها
■ توصل أطراف الملفات بحيث تنتج ثلاث ملفات نهائيه مستقلة متشابهة ومتساوية في كل شيء توزع على محيط العضو الثابت بداخل المجاري slots بحيث تتباعد بداياتها (ثلاث بدايات) ونهاياتها (ثلاث نهايات) عن بعضها بزاوية مقدارها 120 درجة كهربية وظيفتها إنتاج ثلاث مجالات دائرية متعاقبة ينتج عنها المجال المغناطيسي الدوار rotating magnetic field الذي يتسبب في إحداث عزم الدوران في المحرك .
■ وفي النهاية يكون لدينا ثلاثة ملفات في العضو الثابت لكل ملف طرفان بداية ونهاية وهذه الأطراف الستة يتم إخراجها إلي صندوق التوصيل (الروزيتة) بأعلي الغطاء الخارجي للمحرك وعن طريقها يتم تغذية العضو الثابت بالتيار بعد توصيلها علي شكل ستار أو دلتا .

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

2) العضو الدوار Rotor

وهو نوعين :

1- العضو الدوار ذو القفص السنجابي Squirrel cage rotor

 يتكون من مجموعة من شرائح الصلب السليكوني المعزولة بالورنيش تثبت على عمود الدوران ويشق على محيطها الخارجي مجاري طولية بشكل عدل أو مائل توضع به قضبان من النحاس أو الألمنيوم وتوصل أطراف القضبان وتلحم من الناحيتين بواسطة حلقتين مقفلتين من نفس معدن القضبان 

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

2- العضو الدوار الملفوف wound Rotor

■ يتكون من مجموعة من شرائح الصلب السليكوني المعزولة بالورنيش تثبت على عمود الدوران ويشق على محيطها الخارجي مجاري طولية توضع بها ملفات من سلك النحاس المعزولة بالورنيش وتكون تلك الملفات معزوله عن المجاري بواسطة عازل ورقي أو بلاستيكي (غالبا البروسبان) .
■ توصل الملفات مع بعضها مكونه ثلاث مجموعات من الملفات متساوية في عدد اللفات يخرج من كل مجموعة بداية ونهاية ،ويتم توصيل المجموعات الثلاث علي شكل ستار حيث تقصر البدايات الثلاث معا في نقطة داخل العضو الدوار وتوصل الثلاث نهايات إلى ثلاث حلقات انزلاق slip rings تكون مثبتة على نفس عمود الدوران ومعزولة عنه وعن بعضها
■ يتلامس مع حلقات الإنزلاق الثلاث ثلاث فحمات (فرش كربونية) متصلة بثلاث أطراف (كما بالصورة) وتوصل هذه الأطراف الثلاث مع مقاومة ثلاثية متغيرة خارجية Variable resistance .
■ عند بدء تشغيل المحرك ، من خلال حلقات الإنزلاق الثلاث وعن طريق الفرش الكربونية الثلاثة (فحمات) الملامسه لحلقات الإنزلاق يتم توصيل كامل قيمة المقاومه المتغيرة مع دائرة ملفات العضو الدوار ثم يتم تقليل قيمة المقاومة الثلاثية المتغيره وإخراجها شيئا فشيئا من دائرة ملفات العضو الدوار بعد أن يصل المحرك إلى 80 % من سرعة دورانه .

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

3) الغطاءان الجانبيان

يصنعان من الصلب (حديد الزهر) أو الألمنيوم أي من نفس معدن الإطار ويثبتان بواسطة مسامير قلاووظ ويكون احدهم اأمامي والآخر خلفي يحتويان على كراسي البلي التي تركب على عمود الدوران وتعمل على اتزان العضو الدوار وتسهل حركة دورانه وجعله في وضع يسمح له بحرية الحركة

4) مروحة التهوية

وهي جزء مهم حيث تصنع من الألمنيوم أو البلاستيك
أثناء دوران المحرك تدور المروحه مع دورانه فيندفع الهواء الناتج من المروحه بين زعانف الهيكل الخارجي (الإطار) فتخفض من درجة الحرارة التي تنشأ عن مرور التيار في ملفات القلب الحديدي للعضو الثابت .

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

والشكل التالي يوضح جميع المكونات السابقة :

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل


نظرية عمل المحركات الحثية ثلاثية الأوجة
Three Phase Induction Motors : Principle of  Operation 

من المعروف ان المحركات الثلاثية الطور توصل ملفاتها التي تشكل ملفات الاطوار الثلاثة اما على شكل نجمة star او على شكل مثلث delta .
وحيث ان هذه الملفات وهي ملفات العضو الساكن يوجد بين كل ملف وأخر زاوية فراغية قدرها 120 درجة فإنه سيمر في هذه الملفات تيارات متزنة بين كل تيار وآخر 120 درجة
ونتيجة لمرور هذه التيار بهذه الصفة فإنه سينشأ في الثغرة الهوائية مجال مغناطيسي دوار منتظم هذا المجال المغناطيسي يدور بسرعة تسمى السرعة التزامنية Ns والاي تحسب من العلاقة التاليه :

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

حيث :
Ns : السرعة التزامنية
f : التردد
P : عدد الأقطاب

ويوضح الشكل التالي المجال المغناطيسي الدوار داخل المحرك الناشئ من الفازات الثلاثة A,B,C :

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

عند توصيل أطراف العضو الثابت (stator) بمصدر الجهد ينشأ مجال مغناطيسى دوار ( rotating magnetic field) هذا المجال يقطع ملفات ال rotor فيولد فيها قوه دافعه كهربيه مستحثه f.m.e وبما أن ملفات ال rotor مقصوره من الطرفين فإنه سيمر فيها تيارات ثلاثية الأوجه بين كل وجه وآخر 120 درجه وبالتالى سيتولد مجال مغناطيسى دوار آخر فى الثغره الهوائيه air gap نتيجه لمرور تيارات ثلاثية الأوجه فى ال rotor .
فى هذه الحاله أصبح هناك مجالان مغناطيسيان دواران الأول ناتج من العضو الثابت stator ويدور بالسرعه التزامنيه Ns والثانى ناتج من العضو الدوار rotor ويدور بسرعه (Ns – N) بالنسبه للعضو الدوار حيث N هى سرعة العضو الدوار ويدور بالسرعه التزامنيه بالنسبه لل stator .
وحيث أن هذين المجالين المغناطيسين يدوران بنفس السرعه والإتجاه فإنه سيتولد عزم فعال على العضو الدوار rotor يؤدى إلى دورانه بنفس سرعة وإتجاه دوران المجالين ٬ هذا العزم يتناسب طرديا مع شدة المجالين وجيب الزاويه بينهما طبقا للمعادله الآتيه :-


شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

حيث :
K : ثابت
T : العزم
Fs : شدة المجال المغناطيسي في العصو الثابت stator
Fr : شدة المجال المغناطيسي في العصو الدوار rotor
 δ : الزاوية بين المجالين

عندما تزداد سرعة ال rotor فإن سرعة تعرض ملفاته لقطع خطوط المجال المغناطيسى الدوار ستقل طبقا للمعادله الآتيه :-


حيث :
Nf : سرعة قطع خطوط المجال المغناطيسي لموصلات العضو الدوار
Ns : سرعة المجال المغناطيسي الدوار (السرعة التزامنية)
NR : سرعة العضو الدوار

وبالتالى تقل القوه الدافعه الكهربيه المستحثه e.m.f المتولده فى ملفات العضو الدوار وبالتالى فإن قيمة التيارات الماره فى ملفات ال rotor ستقل وبالتالى شدة المجال المغناطيسى المتولد منها ستقل ومن ثم يقل العزم المؤثر على العضو الدوار rotor وهكذا حتى تصل سرعة ال rotor إلى قرب السرعه التزامنيه وعندما تصل سرعة ال rotor إلى قرب السرعه التزامنيه تكون التيارات المتولده فى ملفات ال rotor صغيره .
وبالتالى يضعف المجال المغناطيسى الناشئ عنها مما يؤدى إلى إنخفاض العزم المؤثر على ال rotor . وعندما تستقر سرعة ال rotor فإن العزم المؤثر على العضو الدوار يكون مساوى لقوة الإحتكاك التى يتعرض لها العضو الدوار .

عند تحميل المحرك تقل سرعة ال rotor وبالتالى تزداد سرعة قطع المجال المغناطيسي الدوار لملفات ال rotor مما يؤدى إلى زيادة قيم rotor عند سرعه جديده وعندها يكون العزم المؤثر عليه مساويا لعزم الحمل المسلط عليه التيارات الماره فى ملفاته وبالتالى تزداد شدة المجال المغناطيسي الناشئ عنها ومن ثم زيادة العزم المؤثر على ال ثم تستقر سرعة ال rotor عند سرعه جديده وعندها يكون العزم المؤثر عليه مساويا لعزم الحمل المسلط عليه .


معامل الإنزلاق Slip في المحركات الحثية

يدور العضو الدوار في المحركات الحثية بسرعة N أقل من سرعة المجال المغناطيسي الدوار Ns لأنه لو دار بنفس السرعة لانعدمت القوة الدافعه الكهربية المتولدة في ملفاته بسبب عدم وجود سرعة نسبية بين هذه الملفات والمجال المغناطيسي الدوار الذي يقطعها .
والفرق بين هاتين السرعتين (Ns - N) يدعى بسرعة الإنزلاق slip speed حيث أن المحرك الكهربائي يدور بأعلى سرعة N إذا ما كان ويزداد الإنزلاق ليصل إلى أعلى قيمة له عند عمل المحرك بالحمل الكامل .
يتم حساب معامل الإنزلاق Slip في المحركات الحثية من المعادلة الآتيه :

شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل

Ns : Synchronous Speed
NR : Rotor Speed

حيث S هو معامل الإنزلاق وتتراوح قيمته ما بين ۱ % إلى ۲ % فى المحركات الصغيره وما بين ۳% إلى ٥% فى المحركات الكبيره
كما تكون قيمة 1=S فى بداية الحركه starting و 0=S عند السرعه التزامنيه

تردد تيار العضو الدوار

كما نعلم أنه عند توصيل الجهد لملفات العضو الثابت وعندما يبدأ المجال المغناطيسي للعضو الثابت في التولد يكون العضو الدوار ساكن لا يتحرك وهنا يبدأ المجال المغناطيسي الدوار في قطع أكبر مساحه ممكنه من العضو الدوار ولذلك تكون القوة الدافعة الكهربية المتولده في العضو الدوار في أعلي قيمه لها ويكون تردد هذه القوة الدافعة الكهربية مساوي لتردد جهد العضو الثابت (تردد المصدر) وعندما يبدأ العضو الدوار في الدوران يقل قطع المجال الغناطيسي الدوار لملفات أو موصلات العضو الدوار بسبب السرعه ولذلك تقل القوة الدافعة الكهربية ويقل معها التردد 
ومن هنا نجد أن تردد التيار المار في ملفات العضو الدوار (تيار العضو الدوار) يتناسب عكسيا مع سرعة العضو الدوار 

تردد التيار بالعضو الثابت (Fs)
Fs = N × P / 120
تردد التيار بالعضو الدوار (Fr)
Fr = S × Fs
Fr = S × Ns × P / 120
حيث (N) السرعه و (P) عدد الأقطاب و (S) الإنزلاق

يسمى أحيانا المحرك الحثى بالمحول الدوار   rotating  transformer  لأنه يعمل طبقا لنظرية الحث الكهرومغناطيسي حيث الإبتدائى هو ال stator والثانوى هو ال rotor ولكن لا يشبه المحول من حيث تردد الجهود والتيارات فى ال rotor فعندما يكون ال rotor ثابت فإن تردد التيار ات المتولده فيه هو نفسه تردد التيارات فى ال stator (كالمحول تماما ) ولكن عند زيادة سرعة ال rotor يقل تردد التيارات والجهود فى العضو الدوار rotor تدريجيا حتى تصل إلى الصفر عند السرعه التزامنيه .
author-img
Alaa Hammadi

تعليقات

ليست هناك تعليقات
إرسال تعليق
    google-playkhamsatmostaqltradent