الغرض من المحرك الكهربائي غير المتزامن. المحركات غير المتزامنة

المحركات غير المتزامنة هي تلك التي تتأخر فيها سرعة الدوار عن سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت عندما يمر تيار ثلاثي الطور عبر لفاته.

عندما يمر تيار ثلاثي الطور عبر اللفات الثابتة لآلة ثلاثية الطور، ينشأ مجال مغناطيسي دوار، تحت تأثيره التيار الكهربائي. نتيجة لتفاعل الدورية المجال المغنطيسيالجزء الثابت مع التيارات المستحثة في موصلات الجزء الدوار، تنشأ قوة ميكانيكية تعمل على الموصل الذي يحمل التيار، مما يخلق عزم الدوران الذي يحرك الجزء الدوار. في الوقت نفسه، تكون سرعة الدوار للمحرك غير المتزامن دائمًا أقل من سرعة دوران المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت بسبب انزلاق الدوار، والذي يبلغ حوالي 2-5٪ في المحركات الحديثة.

وبالتالي، يتلقى المحرك غير المتزامن الطاقة المقدمة إلى الجزء المتحرك عن طريق تدفق مغناطيسي دوار (حثيًا)، على عكس المحركات العاصمةحيث يتم توفير الطاقة عن طريق الأسلاك. المحركات غير المتزامنةعلى عكس المتزامنة، فهي متحمسة بالتيار المتردد.

يتكون المحرك غير المتزامن، مثل المتزامن، من جزأين رئيسيين: الجزء الثابت مع ملفات الطور التي يمر من خلالها تيار متناوب ثلاثي الطور، والدوار، الذي يتم وضع محوره في المحامل. يمكن أن يكون الدوار على شكل قفص سنجابي ومرحلة (الشكل 170).

الجزء الدوار ذو القفص السنجابي (الشكل 170، الخامس)إنها عبارة عن أسطوانة، على طول محيطها توجد موصلات موازية لمحورها، مغلقة لبعضها البعض على جانبي الدوار بواسطة حلقات (على شكل عجلة سنجاب).

يُطلق على المحرك غير المتزامن المزود بمثل هذا الدوار اسم محرك القفص السنجابي. تشمل عيوبه ما يلي: انخفاض عزم الدوران في البداية والتيار العالي في اللفات الثابتة أثناء بدء التشغيل. إذا كنت ترغب في زيادة عزم الدوران أو تقليل تيار البدء، استخدم محركات غير متزامنة مع دوار ملفوف (الشكل 170، ز).هذه المحركات لها نفس اللف على الجزء الدوار كما هو الحال في الجزء الثابت. في هذه الحالة، يتم توصيل نهايات اللفات بحلقات الانزلاق (الشكل 170، د)،تقع على رمح المحرك. يتم توصيل حلقات الانزلاق بمتغير البداية باستخدام الفرش.

لبدء تشغيل المحرك، يتم توصيل الجزء الثابت بدائرة الإمداد، وبعد ذلك تتم إزالة مقاومة مقاومة متغيرة التشغيل تدريجيًا من دائرة الجزء الدوار. عند بدء تشغيل المحرك، يتم قصر دائرة حلقات الانزلاق باستخدام نقاط اتصال بدء التشغيل،

المقطع الطولي محرك كهربائي غير متزامنمع الدوار الجرح

في الشكل. يُظهر 171 مقطعًا طوليًا لمحرك غير متزامن مع دوار ملفوف. في المبنى 6 يتم وضع الجزء الثابت متعرجا 5، وضعت في الأخاديد 4 الصلب الثابت. في الأخاديد 2 لف الدوار الصلب 3 الدوار.

يمكن بدء تشغيل محرك كهربائي باستخدام دوار قفص السنجاب عن طريق تشغيل المبدئ مباشرة إلى أقصى حد جهد التشغيلالدوائر (طريقة البدء المباشر). ومع ذلك، بسبب الزيادة الحادة في المستحثة e. د.س. و البدء الحاليينخفض ​​\u200b\u200bالجهد في الهدف في لحظة البداية، مما يؤثر سلبا على تشغيل محرك الأقراص والمستهلكين الآخرين الذين يتم تشغيلهم من هذه الدائرة.

في حالة وجود تيار بدء كبير، ومن أجل تقليله، عادة ما يتم تشغيل المحركات الحثية ذات الجزء الدوار ذو القفص السنجابي بطريقتين: عن طريق تبديل ملفات الجزء الثابت في وقت البدء من النجم إلى الدلتا، إذا كانت ملفات الجزء الثابت متوقفة. يتم توصيله بواسطة دلتا أثناء التشغيل العادي للمحرك الكهربائي، أو عن طريق تشغيل المحرك الكهربائي من خلال مقاومة متغيرة (أو محول ذاتي) في دوائر الجزء الثابت.

يتم إيقاف المحرك الكهربائي عن طريق إيقاف تشغيل الموصل. بعد إيقاف المحرك الكهربائي، يتم إدخال مقاومة متغيرة أو محول ذاتي بالكامل. يتم التحكم في سرعة دوران المحركات غير المتزامنة عن طريق تغيير مقاومة المقاومة المتغيرة المتصلة بالدائرة الدوارة (للمحركات الكهربائية ذات العضو الدوار ذو الطور)، وعن طريق تبديل ملفات الجزء الثابت لتغيير عدد أزواج الأقطاب (للمحركات الكهربائية ذات الطور المتحرك) الدوار قفص السنجاب).

يتم تحقيق تغيير اتجاه دوران المحركات الحثية عن طريق تغيير اتجاه المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت عن طريق تبديل أي مرحلتين من الطور الثلاث لملف الجزء الثابت (باستخدام أسلاك تربط أطراف لف الجزء الثابت بالدائرة) باستخدام مرحلتين تقليديتين - تبديل القطب.

المحركات غير المتزامنة بسيطة التصميم، ولها أبعاد ووزن أصغر مقارنة بمحركات التيار المستمر، ونتيجة لذلك فهي أرخص بكثير. بالإضافة إلى ذلك، فهي أكثر موثوقية في التشغيل وتتطلب اهتمامًا أقل أثناء الصيانة بسبب عدم وجود جهاز تبديل دوار وفرشاة؛ لديهم كفاءة أعلى، ومعدات التحكم الخاصة بهم أبسط بكثير وأرخص من تلك الموجودة في محركات التيار المستمر. تعمل المحركات غير المتزامنة دون حدوث شرارة، وهو أمر ممكن في أجهزة التيار المستمر ذات التبديل المكسور، لذلك فهي أكثر أمانًا من حيث الحريق.

شرح المزايا الرئيسية المذكورة للمحركات غير المتزامنة الاتجاه الحديثالتنفيذ على نطاق واسع تكييفعلى السفن البحرية. تجدر الإشارة إلى أنه في الصناعة، اكتسبت المحركات غير المتزامنة منذ فترة طويلة مكانة مهيمنة مقارنة بالأنواع الأخرى من المحركات الكهربائية.

يتم تصنيع المحركات غير المتزامنة بقدرة تتراوح من أجزاء من الكيلووات إلى عدة آلاف من الكيلووات. على السفن البحريةفي الأساس، يتم استخدام المحركات غير المتزامنة مع دوار القفص السنجابي، والتي يتم إنتاجها في إصدارات مقاومة للماء ومقاومة للرذاذ ومصممة لجهد 380/220 فولت.

أسئلة أمنية:

1. ما هو مبدأ تشغيل مولد التيار المستمر؟

2. ما هي الأجزاء الرئيسية للآلة الكهربائية التي تعمل بالتيار المستمر وما هو الغرض منها؟

3. كيف يتم تقسيم آلات التيار المستمر حسب التصميم؟

4. ما هو مبدأ تشغيل محرك DC؟

5. ما هي القواعد الأساسية للخدمة الآلات الكهربائيةالعاصمة؟

6. ما هي الآلات التي تسمى متزامنة وما هو مبدأ عملها؟

7. ما هي استخدامات المحولات وما هو هيكلها ومبدأ عملها؟

8. ما هي المحركات التي تسمى غير متزامنة وما هو مبدأ عملها؟

9. كيف يتم تصنيف المحركات غير المتزامنة حسب تصميم الدوار؟

الأكثر شعبية من المحركات الكهربائية الموجودةلا يزال محركًا غير متزامن تم إنشاؤه في القرن التاسع عشر. وتبين أن تصميمه بسيط ببراعة وناجح للغاية لدرجة أن جميع التحولات الإضافية لم تتعلق بمبدأ التشغيل، بل أثرت فقط على تكنولوجيا تصنيع أجزاء معينة. على سبيل المثال، يمكن تعديل المحامل التي تم تركيب عمود المحرك عليها، ويمكن تغيير شكل العضو الدوار ولفات الجزء الثابت، لكن مبدأ تشغيل المحرك غير المتزامن ظل كما هو.

وبغض النظر عن حجم المحرك الكهربائي من هذا النوع، فإن تصميمه سيكون هو نفسه. من الأسهل إلقاء نظرة على مثال محرك كهربائي ثلاثي الطور. تعمل هذه المحركات في ورش المصانع - على الناقلات وفي الأدوات الآلية، تقود كابينة المصاعد - في المنازل والمناجم، تضخ المياه عن طريق تحويل توربينات المضخة - سواء في بئر صغير أو في محطات سحب المياه القوية. نطاق التطبيق أجهزة ثلاثية الطورواسع

أنواع مختلفة من المحركات

على عكس المحركات ثلاثية الطور، غالبًا ما يتم استخدام محرك غير متزامن أحادي الطور الأجهزة المنزلية- المكانس الكهربائية، الغسالاتوالمراوح ومحضرات الطعام والخلاطات وما إلى ذلك. كما أنها تستخدم في مسجلات الأشرطة ومشغلات أقراص الفينيل. حتى كجزء من جهاز كمبيوتر شخصي، يمكنك العثور على أكثر من محرك غير متزامن. لكننا سنعود إلى تصميم هذا الإصدار من المحرك بعد قليل.

أول من ظهر هو المحرك الكهربائي ثلاثي الطور، والذي كان مبدأ تشغيله يعتمد عليه حول تفاعل المجالات الكهرومغناطيسية. الأجزاء الرئيسية للمحرك غير المتزامن هي الجزء الثابت والدوار. وبناء على ذلك، فإن الجزء الذي يبقى بلا حراك يسمى الجزء الثابت. يقع مباشرة تحت الغلاف الخارجي للجهاز وله شكل أسطواني. في هذا الجزء، يتم ترتيب ثلاث لفات في دائرة - بزاوية 120 درجة لبعضها البعض.

في المحركات الحديثة، يمكنك حساب العديد من اللفات، إلا أنها متصلة ببعضها البعض بحيث تختلف كل واحدة لاحقة عن سابقتها في الطور، ويكون إزاحة الطور بين اللفات المتجاورة 120 درجة. اللفات جرح الأسلاك النحاسية، ويتم توصيل الجهد من مرحلته الخاصة بكل مجموعة. وهكذا يتبين أن المجال المغناطيسي يتحرك على طول هذه اللفات وكأنه يغلق في حلقة.

الجزء الثابت لديه أيضًا اللفات الخاصة به. نظرًا لعدم إمداد الجزء الثابت بالكهرباء، فله الحق في ذلك موصل مغلقوالتي تتشكل أحيانًا على شكل ما يسمى بقفص السنجاب بدلاً من اللفات. للمقارنة بشكل أكثر دقة، هذا الجزء لا يشبه القفص نفسه لقوارض رشيقة، بل يشبه عجلة السنجاب المصممة للحيوان ليطلق طاقته التي لا يمكن كبتها. في دوار الجهاز، يتم تشكيل "قفص السنجاب" عن طريق صب الألومنيوم المنصهر في أخاديد قلب مصنوع من صفائح الفولاذ المجمعة. يسمى هذا الجهاز بالدوار ذو القفص السنجابي.

إذا كان الجزء الثابت مصنوعًا من ملفات حقيقية، فعادةً ما يكون متعدد الأقطاب. يسمى هذا الدوار بدوار الطور. ترتبط لفات هذا الدوار بنجمة أو مثلث.

يحتوي الدوار على عمود خاص به، وهو مدعوم بمحامل خلفية وأمامية. وهم بدورهم، ثابتة على غلاف المحركبحيث يمكن للدوار الموجود داخل الجزء الثابت أن يدور بحرية. يعتمد مبدأ تشغيل المحركات غير المتزامنة على حقيقة أن المجال المغناطيسي يتم تحفيزه في اللفات أو "العجلة السنجابية" بواسطة الجزء الثابت. تحت تأثيره، يظهر تيار في الموصلات الدوارة، ومعه مجال مغناطيسي خاص به.

يحمل المجال المغناطيسي المتناوب للجزء الثابت الجزء المتحرك معه، ويبدأ في الدوران. لكن المجال المغناطيسي للجزء المتحرك يتخلف دائمًا عن مجال الجزء الثابت، ولا يمكن أن يحدث دوران كلا الحقلين بشكل متزامن. وهذا يجبر الدوار على التغلب على العديد من القوى المؤثرة عليه:

• جاذبية؛
• الاحتكاك المتداول (إذا تم استخدام محمل كروي أو أسطواني) ؛
• الاحتكاك المنزلق (إذا تم استخدام جلبة برونزية كمحمل) ؛
• قوة رد الفعل للمعدات المدفوعة.

تعتمد القوة الأخيرة على عدة لحظات، لذلك لا يمكن اختزالها في أي معلمة فيزيائية بسيطة. إذا كنت بحاجة إلى تحريك الترام، فيجب أن يتولى المحرك المهمة تحميل من علبة التروسوالتي تحتاج إلى فكها، من السيارة نفسها، والتي تحتاج إلى تحريكها، ولا يجب أن ننسى أيضًا قوة الاحتكاك المتدحرجة التي تتعرض لها عجلات السيارة.

في حالة وجود وصف لتشغيل مفرمة لحم احترافية، والتي يتم تشغيلها بواسطة محرك غير متزامن، يتم التغلب على مقاومة كل من علبة التروس نفسها وقطعة اللحم أو حتى العظم التي تحتاج إلى طحن.

نظرًا لوجود فجوة بين الجزء الثابت والعضو الدوار، فإن الجزء المتحرك الواقع تحت الحمل يتخلف ببساطة عن الجزء الثابت في السرعة الزاوية. وبالتالي، تعتمد سرعة الدوار على الحمل الواقع على عمود المحرك. تم انتهاك مبدأ التزامن، ومن هنا جاء اسم الجهاز نفسه: "محرك غير متزامن".

مبدأ التشغيل المتأصل في المحرك غير المتزامن يوفر عددا من المزاياإلى هذا الجهاز:

عيوب المحركات غير المتزامنة

المحركات الكهربائية لهذا التصميم لها أيضًا عيوبها. وتشمل هذه فقدان الحرارة. هم حقا قد يسخنوخاصة تحت الحمل. ولهذا الغرض، غالبًا ما تكون أجسادهم مضلعة بحيث تشع الحرارة بشكل أفضل في الفضاء المحيط. أيضًا، غالبًا ما يكون الجهاز غير المتزامن مزودًا بمروحة تجلس على نفس العمود لتفجير الدوار، لأن السكن يمكنه فقط إزالة الحرارة من الجزء الثابت، حيث لا توجد فجوة هوائية بينهما، وهو ما لا يمكن قوله عن الدوار.

عدم القدرة على الحفاظ على سرعة الدوران بشكل ثابت يجعل المحرك غير المتزامن غير قابل للتطبيق في بعض الأجهزة.

اتصال المحرك على مرحلة واحدة

في أجهزتنا المنزلية، يمكنك في أغلب الأحيان العثور على نفس الجهاز غير المتزامن. ولكن كيف "يفهم" الاتجاه الذي سيبدأ فيه الدوران عندما يبدأ، إذا كان هناك طور واحد فقط وصفر متصلان به؟ مبدأ التشغيل لمثل هذا المحرك غير المتزامن هو نفس مبدأ تشغيل المحرك ثلاثي الطور - دوران المجال المغناطيسي. للقيام بذلك، يحتوي كل محرك على جهة اتصال أخرى - جهة اتصال البداية.

يحتوي الجزء الثابت على ملفين يتم الحفاظ بينهما على زاوية قدرها 90 درجة. يتم توصيل مجموعتي الملفات بنفس الطور، ومع ذلك، لضمان نفس التحول بمقدار 90 درجة بين اللفات، يتم توصيل إحداهما من خلال مكثف. وهذا يؤدي إلى دوران المجال المغناطيسي.

وتستخدم محركات مماثلة، على سبيل المثال، في مطاحن القهوة أو العصائر. يمكنك سماع كيف يتغير صوت المحرك غير المتزامنفي هذه الأجهزة عندما تعمل تحت الحمل. في وضع الخمول، تكون سرعة الدوار الخاصة بهم أعلى بشكل واضح.

لتلخيص ذلك، من المهم أن نقول أن المحركات الكهربائية غير المتزامنة اكتسبت شعبية كبيرة. وبطبيعة الحال، يجب ألا ننسى بعض أوجه القصور. ومع ذلك، فإنها جميعا تتداخل بسبب مجموعة كبيرة ومتنوعة من المزايا.

تحويل الآلات الكهربائية الطاقة الكهربائيةيُطلق على التيار المتردد إلى طاقة ميكانيكية اسم محركات التيار المتردد.

في الصناعة، يتم استخدام المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور على نطاق واسع. دعونا نفكر في مبدأ التصميم والتشغيل لهذه المحركات.
يعتمد مبدأ تشغيل المحرك غير المتزامن على استخدام المجال المغناطيسي الدوار.
لفهم عمل مثل هذا المحرك، دعونا نجري التجربة التالية.
دعونا نعلق مغناطيس حدوة الحصان على المحور بحيث يمكن تدويره بواسطة المقبض. بين قطبي المغناطيس سنضع أسطوانة نحاسية على محور يمكن أن يدور بحرية.

الشكل 1. أبسط نموذجللحصول على مجال مغناطيسي دوار
لنبدأ بتدوير المغناطيس بالمقبض في اتجاه عقارب الساعة. سيبدأ المجال المغناطيسي أيضًا في الدوران، وأثناء دورانه، سيتقاطع مع الأسطوانة النحاسية مع خطوط القوة الخاصة بها. في الاسطوانة، وفقا لقانون الحث الكهرومغناطيسي، سوف تنشأ تيارات الدوامة، والتي ستخلق مجالها المغناطيسي الخاص - مجال الاسطوانة. سوف يتفاعل هذا المجال مع المجال المغناطيسي المغناطيس الدائمونتيجة لذلك ستبدأ الأسطوانة بالدوران في نفس اتجاه المغناطيس.
لقد ثبت أن سرعة دوران الأسطوانة أقل إلى حد ما من سرعة دوران المجال المغناطيسي.
وبالفعل، إذا كانت الأسطوانة تدور بنفس سرعة المجال المغناطيسي، فإن خطوط القوة المغناطيسية لا تعبرها، وبالتالي لا تنشأ فيها تيارات دوامية، مما يسبب دوران الأسطوانة.
عادة ما تسمى سرعة دوران المجال المغناطيسي متزامنة، لأنها تساوي سرعة دوران المغناطيس، وسرعة دوران الاسطوانة غير متزامنة (غير متزامنة). ولذلك، فإن المحرك نفسه يسمى محرك غير متزامن. تختلف سرعة دوران الأسطوانة (الدوار) عن سرعة الدوران المتزامن للمجال المغناطيسي بكمية صغيرة تسمى الانزلاق.
بعد الإشارة إلى سرعة دوران الدوار بـ n1 وسرعة دوران المجال بـ n، يمكننا حساب مقدار الانزلاق كنسبة مئوية باستخدام الصيغة:
ق = (ن - ن1) / ن.
في التجربة السابقة حصلنا على مجال مغناطيسي دوار ودوران الاسطوانة الناتج عنه هو دوران المغناطيس الدائم، وبالتالي فإن مثل هذا الجهاز ليس محركاً كهربائياً بعد. من الضروري إجبار التيار الكهربائي على إنشاء مجال مغناطيسي دوار واستخدامه لتدوير الدوار. تم حل هذه المشكلة ببراعة بواسطة M. O. Dolivo-Dobrovolsky في عصره. واقترح استخدام تيار ثلاثي الطور لهذا الغرض.
تصميم محرك كهربائي غير متزامن بواسطة M. O. Dolivo-Dobrovolsky

الشكل 2. رسم تخطيطي للمحرك الكهربائي غير المتزامن Dolivo-Dobrovolsky
عند أقطاب قلب حديدي على شكل حلقة، يسمى الجزء الثابت للمحرك الكهربائي، يتم وضع ثلاث لفات، وتقع شبكات التيار ثلاثية الطور 0 واحدة بالنسبة إلى الأخرى بزاوية 120 درجة.
داخل القلب، يتم تركيب أسطوانة معدنية على محور يسمى دوار المحرك الكهربائي.
إذا كانت اللفات متصلة ببعضها البعض كما هو موضح في الشكل ومتصلة بشبكة تيار ثلاثية الطور، فإن إجمالي التدفق المغناطيسي الناتج عن الأقطاب الثلاثة سوف يتحول إلى دوران.
يوضح الشكل 3 رسمًا بيانيًا للتغيرات في التيارات في اللفات الحركية وعملية حدوث مجال مغناطيسي دوار.
دعونا نلقي نظرة فاحصة على هذه العملية.

الشكل 3. الحصول على المجال المغناطيسي الدوار
في الموضع "A" على الرسم البياني، يكون التيار في الطور الأول صفرًا، وفي الطور الثاني سالبًا، وفي الثالث موجبًا. سوف يتدفق التيار عبر ملفات القطب في الاتجاه المشار إليه بواسطة الأسهم في الشكل.
بعد تحديد اتجاه التدفق المغناطيسي الناتج عن التيار باستخدام قاعدة اليد اليمنى، سنتأكد من إنشاء قطب جنوبي (S) عند الطرف الداخلي للقطب (المواجه للدوار) للملف الثالث، وسيتم إنشاء قطب شمالي (C) عند قطب الملف الثاني. سيتم توجيه التدفق المغناطيسي الكلي من قطب الملف الثاني خلال العضو الدوار إلى قطب الملف الثالث.
في الموضع "B" على الرسم البياني، يكون التيار في الطور الثاني صفرًا، وفي الطور الأول موجبًا، وفي الطور الثالث سالبًا. التيار المتدفق عبر ملفات القطب يخلق قطبًا جنوبيًا (S) في نهاية الملف الأول، وقطبًا شماليًا (C) في نهاية الملف الثالث. سيتم الآن توجيه التدفق المغناطيسي الإجمالي من القطب الثالث عبر الجزء المتحرك إلى القطب الأول، أي أن القطبين سيتحركان بمقدار 120 درجة.
في الموضع "B" على الرسم البياني، يكون التيار في الطور الثالث صفرًا، وفي الطور الثاني موجبًا، وفي الطور الأول سالبًا. الآن التيار المتدفق خلال الملفين الأول والثاني سوف يخلق قطب شمالي (C) في نهاية قطب الملف الأول، وقطب جنوبي (S) في نهاية قطب الملف الثاني، أي القطبية من إجمالي المجال المغناطيسي سوف يتحرك 120 درجة أخرى. عند الموضع "G" على الرسم البياني، سيتحرك المجال المغناطيسي بمقدار 120 درجة أخرى.
وبالتالي فإن التدفق المغناطيسي الكلي سيغير اتجاهه مع تغير اتجاه التيار في ملفات الجزء الثابت (الأقطاب).
في هذه الحالة، خلال فترة واحدة من التغيير في التيار في اللفات، فإن التدفق المغناطيسي سوف يقوم بثورة كاملة. سيحمل التدفق المغناطيسي الدوار الأسطوانة معه، وبالتالي سنحصل على محرك كهربائي غير متزامن.
دعونا نتذكر أنه في الشكل 3، ترتبط ملفات الجزء الثابت بواسطة "نجم"، ومع ذلك، يتشكل مجال مغناطيسي دوار أيضًا عندما تكون متصلة بواسطة "مثلث".
إذا قمنا بتبديل ملفي المرحلتين الثانية والثالثة، فإن التدفق المغناطيسي سيغير اتجاه دورانه إلى الاتجاه المعاكس.
ويمكن تحقيق نفس النتيجة دون تبديل ملفات الجزء الثابت، ولكن من خلال توجيه تيار المرحلة الثانية من الشبكة إلى المرحلة الثالثة من الجزء الثابت، والمرحلة الثالثة من الشبكة إلى المرحلة الثانية من الجزء الثابت.
وبالتالي، يمكنك تغيير اتجاه دوران المجال المغناطيسي عن طريق تبديل أي مرحلتين.
قمنا بفحص تصميم محرك غير متزامن بثلاث لفات على الجزء الثابت. وفي هذه الحالة يكون المجال المغناطيسي الدوار ثنائي القطب وعدد دوراته في الثانية يساوي عدد فترات تغير التيار في الثانية.
إذا تم وضع ستة ملفات حول محيط الجزء الثابت، فسيتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار بأربعة أقطاب. مع تسع لفات سيكون المجال ذو ستة أقطاب.
مع تردد تيار ثلاثي الطور f يساوي 50 دورة في الثانية، أو 3000 في الدقيقة، فإن عدد الثورات n للمجال الدوار في الدقيقة سيكون:
مع الجزء الثابت ثنائي القطب n = (50 × 60) / 1 = 3000 دورة في الدقيقة،
مع الجزء الثابت ذو أربعة أقطاب n = (50 × 60) / 2 = 1500 دورة في الدقيقة،
مع الجزء الثابت ذو ستة أقطاب n = (50 × 60) / 3 = 1000 دورة في الدقيقة،
مع عدد أزواج أقطاب الجزء الثابت يساوي p: n = (f x 60) / p،
لذلك، أنشأنا سرعة دوران المجال المغناطيسي واعتمادها على عدد اللفات على الجزء الثابت للمحرك.
كما نعلم، فإن دوار المحرك سوف يتأخر إلى حد ما في دورانه.
ومع ذلك، فإن تأخر الدوار صغير جدًا. لذلك، على سبيل المثال، متى تسكعيبلغ فرق سرعة المحرك 3٪ فقط وعند الحمل 5 - 7٪. وبالتالي فإن سرعة المحرك غير المتزامن تتغير في حدود صغيرة جداً عندما يتغير الحمل، وهذه إحدى مميزاته.

دعونا الآن نفكر في تصميم المحركات الكهربائية غير المتزامنة
يحتوي الجزء الثابت للمحرك الكهربائي غير المتزامن الحديث على أعمدة غير واضحة، أي أن السطح الداخلي للجزء الثابت سلس تمامًا.
لتقليل خسائر التيار الدوامي، يتم تصنيع قلب الجزء الثابت من صفائح فولاذية رقيقة مختومة. يتم تأمين قلب الجزء الثابت المجمع في غلاف فولاذي.
يتم وضع لف من الأسلاك النحاسية في فتحات الجزء الثابت. ترتبط اللفات الطورية للجزء الثابت للمحرك الكهربائي بـ "نجمة" أو "دلتا" ، حيث يتم إخراج جميع بدايات ونهايات اللفات إلى السكن - إلى درع عازل خاص. يعد جهاز الجزء الثابت هذا مريحًا للغاية لأنه يسمح لك بتبديل ملفاته إلى الفولتية القياسية المختلفة.
يتكون الجزء الدوار للمحرك غير المتزامن، مثل الجزء الثابت، من صفائح فولاذية مختومة. يتم وضع اللف في فتحات الدوار.
اعتمادا على تصميم الدوار، يتم تقسيم المحركات الكهربائية غير المتزامنة إلى محركات دوارة ذات قفص سنجابي ومحركات دوارة ملفوفة.
إن لف الجزء الدوار ذو القفص السنجابي مصنوع من قضبان نحاسية موضوعة في أخاديد الدوار. يتم توصيل نهايات القضبان باستخدام حلقة نحاسية. يسمى هذا النوع من اللف بلف القفص السنجابي. لاحظ أن قضبان النحاس الموجودة في الأخاديد غير معزولة.
في بعض المحركات، يتم استبدال القفص السنجابي بدوار مصبوب.

عادة ما يتم استخدام محرك غير متزامن مع دوار ملفوف (مع حلقات انزلاق) في المحركات الكهربائية قوة عاليةوفي تلك الحالات؛ عندما يكون من الضروري أن يولد المحرك الكهربائي قوة كبيرة عند الانطلاق. ويتحقق ذلك من خلال حقيقة أن اللفات محرك المرحلةيتم تشغيل مقاومة متغيرة البداية.
يتم تشغيل المحركات غير المتزامنة ذات القفص السنجابي بطريقتين:
1) الاتصال المباشر ثلاث مراحل الجهدشبكات إلى الجزء الثابت للمحرك. هذه الطريقة هي الأبسط والأكثر شعبية.
2) عن طريق تقليل الجهد الموردة إلى اللفات الجزء الثابت. يتم تقليل الجهد، على سبيل المثال، عن طريق تحويل ملفات الجزء الثابت من النجم إلى الدلتا.
يتم تشغيل المحرك عندما تكون ملفات الجزء الثابت متصلة بنجمة، وعندما يصل الدوار إلى السرعة العادية، تتحول ملفات الجزء الثابت إلى اتصال دلتا.
يتم تقليل التيار في أسلاك الإمداد بهذه الطريقة لبدء تشغيل المحرك بمقدار 3 مرات مقارنة بالتيار الذي قد ينشأ عند بدء تشغيل المحرك عن طريق الاتصال المباشر بالشبكة مع ملفات الجزء الثابت المتصلة بواسطة دلتا. ومع ذلك، هذه الطريقة مناسبة فقط إذا كان الجزء الثابت مصممًا للتشغيل العادي عندما تكون ملفاته متصلة في مثلث.
أبسط وأرخص وأكثر موثوقية هو محرك كهربائي غير متزامن مع دوار قفص السنجاب، ولكن هذا المحرك له بعض العيوب - قوة بدء منخفضة وتيار بدء مرتفع. يتم التخلص من هذه العيوب إلى حد كبير عن طريق استخدام الدوار المجروح، لكن استخدام مثل هذا الدوار يزيد بشكل كبير من تكلفة المحرك ويتطلب مقاومة متغيرة.

مبدأ التشغيل
يعتمد مبدأ تشغيل المحرك الكهربائي غير المتزامن على تفاعل تيار الدوار المستحث مع التدفق المغناطيسي للجزء الثابت. عندما يتم تشغيل اللف محرك ثلاثي الطورتحت جهد مصدر تيار متناوب ثلاثي الطور، يتشكل داخل تجويف الجزء الثابت مجال مغناطيسي دوار، تردد دورانه يساوي
ن1 = 60 إطارًا في الثانية،
حيث n1 هو تردد دوران المجال المغناطيسي، دورة في الدقيقة؛ و - التردد الحالي، هرتز؛ p هو عدد أزواج الأقطاب المغناطيسية للمحرك.
تتقاطع خطوط الطاقة الخاصة بالمجال المغناطيسي الدوار مع قضبان الملف الدوار ذي الدائرة القصيرة، ويتم تحفيز المجال الكهرومغناطيسي فيها، مما يؤدي إلى ظهور التدفق الحالي والمغناطيسي في دوار المحرك.
إن تفاعل المجال المغناطيسي للجزء الثابت مع التدفق المغناطيسي للدوار يخلق عزم دوران ميكانيكي، تحت تأثيره يبدأ الدوار في الدوران. تردد دوران الجزء المتحرك أقل بقليل من تردد دوران المجال المغناطيسي. لهذا السبب يسمى المحرك غير متزامن.
تسمى القيمة التي تميز تأخر الدوار عن المجال المغناطيسي بالوحدات النسبية الانزلاق؛ ويتم حسابها باستخدام الصيغة
ق = (ن1−ن2)/ن1،
حيث S هو الانزلاق (نسبي السرعة الزاوية); n1 - تردد دوران المجال المغناطيسي، دورة في الدقيقة؛ n2 - سرعة الدوار المقدرة، دورة في الدقيقة.
لتوصيل المحرك بالشبكة، يجب أن تكون ملفات الجزء الثابت متصلة بنجمة أو دلتا.
أرز. 4 مخططات الاتصال:
أ - المثلث، ب - النجم.

لتشغيل المحرك حسب دائرة "المثلث" ، تحتاج إلى توصيل بداية الملف الأول بنهاية الثاني ، وبداية الملف الثاني بنهاية الثالث ، وبداية الملف الثالث بـ نهاية الأول. ترتبط نقاط اتصال اللفات بثلاث مراحل من الشبكة (الشكل 4، أ).
لتوصيل المحرك بالشبكة حسب الدائرة "النجمية" تحتاج إلى توصيل جميع أطراف اللفات كهربائياً بنقطة واحدة، وتوصيل جميع بدايات اللفات بأطوار الشبكة (الشكل 4، ب) ).
تظهر مخططات الاتصال دائمًا الجانب الخلفيغطاء يغطي صندوق طرفية المحرك.
لتغيير اتجاه دوران محرك كهربائي غير متزامن ثلاثي الطور، يكفي تبديل أي مرحلتين من الشبكة، بغض النظر عن مخطط دائرة المحرك الكهربائي. لتغيير اتجاه دوران المحرك بسرعة، يتم استخدام المفاتيح العكسية أو المفاتيح الدفعية أو المشغلات المغناطيسية العكسية.
إن المحرك الكهربائي غير المتزامن ثلاثي الطور مع دوار القفص السنجابي، إلى جانب بساطته في التصميم، وموثوقية التشغيل العالية، والمتانة، والتكلفة المنخفضة والتنوع، له عيب واحد مهم: عندما يبدأ، ينشأ تيار بدء، قيمة وهو 5-7 مراتأكثر من الاسمية. تيار انطلاق كبير لذلك الشبكة الكهربائيةعادةً ما لا يتم حسابه، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في الجهد، والذي بدوره يؤثر سلبًا على التشغيل المستقر لمستقبلات الطاقة المجاورة.
لتقليل تيارات البداية غير المتزامنة ثلاثية الطور محركات قفص السنجابقوى عالية، يتم تشغيلها باستخدام مفتاح الدائرة من "النجم" إلى "دلتا". في هذه الحالة، يتم أولاً توصيل ملفات المحرك بتكوين نجمي، ثم بعد أن يصل دوار المحرك إلى السرعة المقدرة، يتم تحويل ملفاته إلى تكوين دلتا.
يحدث الانخفاض في تيار بدء تشغيل المحرك عند تحويل ملفاته من النجم إلى الدلتا لأنه بدلاً من دائرة الدلتا المخصصة لجهد معين، يتم تشغيل كل ملف محرك على جهد أقل √3 مرات، ويتم تقليل استهلاك التيار بمقدار ثلاث مرات. يتم أيضًا تقليل الطاقة التي يولدها المحرك الكهربائي أثناء بدء التشغيل بمقدار ثلاثة أضعاف. لذلك، لا يمكن استخدام الطريقة الموضحة لتقليل تيار البدء إلا مع حمل لا يزيد عن 1/3 من الحمل المقدر.

أدى نظام التيار المتردد ثلاثي الطور، والذي جعل من الممكن إنشاء أجهزة لإنتاج تدفق مغناطيسي دوار، إلى ظهور المحرك الكهربائي الأكثر شيوعًا في ذلك الوقت، والذي يسمى غير المتزامن. ويرجع هذا الاسم إلى أن الجزء الدوار من الآلة - الدوار - يدور دائمًا بسرعة لا تساوي سرعة التدفق المغناطيسي، أي. غير متزامن معه. تم تصنيعه بقدرة تتراوح من أجزاء من الواط إلى آلاف الكيلووات بجهد 127، 220، 380، 500، 600، 3000، 6000، 10000 فولت، هذا المحرك الكهربائي بسيط في التصميم، موثوق في التشغيل ورخيص الثمن مقارنة بالأنواع الأخرى. . يتم استخدامه في جميع أنواع العمل حيث لا يلزم الحفاظ على سرعة دوران ثابتة، وكذلك في الحياة اليومية، في نسخة أحادية الطور للطاقة المنخفضة.

مبدأ تشغيل المحرك غير المتزامن

خذ بعين الاعتبار الجهاز الموضح في الشكل. يتكون من مغناطيس دائم 1، وقرص نحاسي 2، ومقبض 3، ومحامل 4. إذا قمت بتدوير المغناطيس باستخدام المقبض، يبدأ القرص النحاسي بالدوران في نفس الاتجاه، ولكن بتردد أقل. يمكن اعتبار القرص النحاسي بمثابة عدد لا نهائي من اللفات المغلقة؛ عندما يدور المغناطيس 1، تتقاطع خطوط المجال المغناطيسي (m.f.l.) مع لفات القرص، وتتولد قوة دافعة كهربائية في هذه اللفات

دعنا نشير إلى:
ن، - تردد دوران المغناطيس (التردد المتزامن)، دورة في الدقيقة؛
P2 - سرعة دوران القرص، دورة في الدقيقة؛ n هو الفرق بين ترددات دوران المغناطيس والقرص، دورة في الدقيقة.
سرعة دوران القرص أقل من سرعة دوران المغناطيس، وبالتالي، يدور القرص بتردد غير متزامن (غير متزامن). يمثل فرق التردد بين المغناطيس والقرص التردد الذي عنده m.s.l. تتقاطع المنعطفات من القرص. تسمى نسبة فرق التردد إلى التردد المتزامن بالانزلاق. يمكن التعبير عن الانزلاق بكسور الوحدة أو كنسبة مئوية:

في المحركات، يتم إنشاء مجال مغناطيسي دوار ثلاث مراحل الحالية، يتدفق من خلال لف الجزء الثابت، ويتم تنفيذ دور القرص بواسطة لف الدوار. يعمل الفولاذ النشط للجزء الثابت والدوار كدائرة مغناطيسية، مما يقلل من مقاومة التدفق المغناطيسي بمئات المرات.
تحت تأثير جهد الشبكة Ul الذي يتم توفيره للجزء الثابت، يتدفق التيار I في لفه. يخلق هذا التيار تدفقًا مغناطيسيًا دوارًا F، والذي ينغلق من خلال الجزء الثابت والدوار. يخلق التدفق قوة دافعة كهربية في كلا الملفين. E( و E2، كما هو الحال في الملفات الأولية والثانوية للمحول. وبالتالي، فإن المحرك غير المتزامن يشبه محول ثلاثي الطور، حيث القوة الدافعة الكهربية. يتم إنشاؤها بواسطة التدفق المغناطيسي الدوار.

أرز. 2. تشغيل محرك غير متزامن عند cos f2 = 1
دع التدفق يدور في اتجاه عقارب الساعة. تحت تأثير emf. سوف يتدفق تيار E2 I2 في ملف الدوار، والذي يظهر اتجاهه في الشكل. 2. افترض أنه في الطور مع E2. تفاعل التيار I2 والتدفق Ф يخلق قوى كهرومغناطيسية F، مما يتسبب في دوران الجزء المتحرك، متبعًا التدفق الدوار. وبالتالي، فإن المحرك غير المتزامن هو محول ذو ملف ثانوي دوار، وبالتالي فهو قادر على التحويل الطاقة الكهربائية E2I2 cos f في الميكانيكية.
يتخلف الدوار دائمًا عن التدفق المغناطيسي الدوار، لأنه في هذه الحالة فقط يمكن أن تنشأ قوة دافعة كهربية. E2، وبالتالي التيار 12 والقوة F. لتغيير اتجاه دوران الدوار، يجب عليك تغيير اتجاه دوران التدفق. للقيام بذلك، قم بتبديل أي سلكين يزودان التيار من الشبكة إلى الجزء الثابت. في هذه الحالة، يتغير ترتيب المراحل ABC إلى ACB أو BAC، ويدور التدفق في الاتجاه المعاكس.
يدور دوار المحرك بتردد غير متزامن n2، ولهذا السبب يسمى المحرك غير متزامن. يسمى تردد دوران التدفق المغناطيسي بالتردد المتزامن n1. سرعة الدوران الدوار
من الناحية النظرية، يتغير الانزلاق من 1 إلى 0 أو من 100% إلى 0، لأنه مع الدوار الثابت في اللحظة الأولى لبدء التشغيل n2 - 0؛ وإذا تخيلنا أن الجزء المتحرك يدور بشكل متزامن مع التدفق، فإن n2 = nx.
كلما زاد الحمل على العمود، انخفضت سرعة الدوار p2 وبالتالي زادت S، نظرًا لأنه يجب موازنة عزم الكبح الأكبر مع عزم الدوران؛ هذا الأخير ممكن فقط مع زيادة في E2 و I2، وبالتالي S. الانزلاق عند الحمل المقدر SH للمحركات غير المتزامنة هو من 1 إلى 7٪؛ يشير الرقم السفلي إلى المحركات القوية.