ما هو المحرك المتزامن وأين يتم استخدامه
المحركات الكهربائية المتزامنة (SD) ليست شائعة مثل المحركات غير المتزامنة في قفص السنجاب. ولكن يتم استخدامها عند الحاجة إلى عزم دوران كبير وأثناء العمل بشكل متكرر الزائد. أيضا ، يتم استخدام هذا النوع من المحركات حيث تكون هناك حاجة إلى طاقة كبيرة لقيادة الآليات ، بسبب عامل الطاقة العالي والقدرة على تحسين معامل الطاقة للشبكة ، مما سيقلل بشكل كبير من تكلفة الكهرباء والحمل على الخط. ما هو المحرك المتزامن ، وأين يتم استخدامه وما هي إيجابياته وسلبياته التي سننظر فيها في هذه المقالة.
تعريف ومبدأ العمل
بعبارات بسيطة ، يسمى المحرك المتزامن بمحرك كهربائي تتوافق سرعة دوران الدوار (العمود) مع سرعة دوران المجال المغناطيسي الثابت.
دعونا نفكر بإيجاز في مبدأ تشغيل هذا المحرك الكهربائي - فهو يعتمد على تفاعل المجال المغناطيسي الدوار الثابت ، والذي يتم إنشاؤه عادة بواسطة تيار متناوب من ثلاث مراحل ومجال مغناطيسي ثابت للدوار.
يتم إنشاء المجال المغناطيسي الثابت للدوار بواسطة لف الإثارة أو المغناطيس الدائم. يخلق التيار في اللفات الساكنة مجالًا مغناطيسيًا دوارًا ، في حين أن الدوار في وضع التشغيل هو مغناطيس دائم ، وتندفع أعمدته إلى الأقطاب المقابلة للمجال المغناطيسي الثابت. ونتيجة لذلك ، يدور الدوار بشكل متزامن مع حقل الجزء الثابت ، وهو ميزته الرئيسية.
أذكر ذلك المحرك التعريفي تختلف سرعة الدوران MP MP وسرعة الدوران الدوارة باختلاف مقدار الانزلاق ، وخصائصها الميكانيكية هي "حدبة" مع ذروة أثناء الانزلاق الحرج (أقل من سرعة الدوران الاسمية).
يمكن حساب السرعة التي يدور بها المجال المغناطيسي الساكن باستخدام المعادلة التالية:
N = 60f / ص
f هو تردد التيار في اللفة ، Hz ، p هو عدد أزواج الأعمدة.
وفقًا لذلك ، يتم تحديد سرعة دوران عمود المحرك المتزامن بنفس الصيغة.
يتم تصنيع معظم المحركات الكهربائية AC المستخدمة في الإنتاج بدون مغناطيس دائم ، ولكن مع لف مثير ، في حين يتم تصنيع محركات AC متزامنة منخفضة الطاقة بمغناطيس دائم على الدوار.
يتم توفير التيار إلى الملف الميداني بواسطة الحلقات ومجموعة الفرشاة. على عكس المحرك الكهربائي جامع ، حيث يتم استخدام جامع (مجموعة من لوحات مرتبة طوليًا) لإرسال التيار إلى ملف دوار ، يتم تثبيت الحلقات على متزامن عبر أحد طرفي الجزء الثابت.
المثيرات الثايرستور ، وغالبا ما تسمى "VTE" (باسم واحدة من سلسلة هذه الأجهزة من الإنتاج المحلي) هي حاليا مصدر الإثارة الحالية المباشرة.في السابق ، تم استخدام نظام إثارة محرك المولد ، عندما تم تركيب مولد على نفس العمود مع المحرك (وهو أيضًا مثير) ، والذي المقاومات تطبيق التيار على لف المجال.
يتم تنفيذ دوار جميع محركات التيار المستمر المتزامنة تقريبًا بدون لف الإثارة ، ومع المغناطيس الدائم ، على الرغم من أنها متشابهة من حيث المبدأ مع مصابيح LED ، فهي مختلفة جدًا من حيث كيفية توصيلها والتحكم بها من الآلات الكلاسيكية ثلاثية الطور.
واحدة من الخصائص الرئيسية للمحرك الكهربائي هي خاصية ميكانيكية. وهي محركات متزامنة قريبة من خط أفقي مستقيم. هذا يعني أن الحمل على العمود لا يؤثر على سرعته (حتى يصل إلى بعض القيمة الحرجة).
يتم تحقيق ذلك على وجه التحديد بسبب الإثارة الحالية للتيار المباشر ؛ لذلك ، يحافظ المحرك الكهربائي المتزامن تمامًا على ثورات ثابتة تحت الأحمال المتغيرة ، الأحمال الزائدة وقطرات الجهد (حتى حد معين).
أدناه ترى الرمز على الرسم التخطيطي للجهاز المتزامن.
تصميم الدوار
مثل أي محرك آخر ، يتكون المحرك الكهربائي المتزامن من جزأين رئيسيين:
- الموالي. توجد اللفات فيه. يطلق عليه أيضا مرساة.
- الدوار. يتم تثبيت مغناطيس دائم أو لف الإثارة عليه. يطلق عليه أيضًا مغو ، بسبب غرضه - إنشاء مجال مغناطيسي).
لتزويد التيار بالملف الميداني ، يتم تثبيت حلقتين على الدوار (نظرًا لأن الإثارة هي التيار المباشر ، يتم توفير "+" إلى أحدهما ، و "-" إلى الآخر). يتم إرفاق الفرش بحامل الفرشاة.
إن الدوارات لمحركات التيار المتزامن المتزامنة من نوعين ، اعتمادًا على الغرض:
- قطبي صراحة. أقطاب (لفائف) مرئية بوضوح. استخدم بسرعات منخفضة وعدد كبير من الأعمدة.
- ضمنيًا - يبدو وكأنه فراغ دائري ، في الفتحة التي يتم فيها وضع أسلاك اللفات. استخدم بسرعات دوران عالية (3000 ، 1500 دورة في الدقيقة) وعدد صغير من الأعمدة.
بدء المحرك المتزامن
ميزة هذا النوع من الآلات الكهربائية هي أنه لا يمكن توصيلها بالشبكة وانتظار إطلاقها. بالإضافة إلى ذلك ، لتشغيل LED ، ليس هناك حاجة إلى مصدر تيار الإثارة فحسب ، بل يحتوي أيضًا على دائرة بدء معقدة إلى حد ما.
يحدث بدء التشغيل كما هو الحال في المحرك غير المتزامن ، ولخلق لحظة بدء ، بالإضافة إلى لف المجال ، يتم وضع لف إضافي "قفص السنجاب" قصير الدائرة على الدوار. ويطلق عليه أيضًا ملف "التخميد" ، لأنه يزيد من الاستقرار أثناء التحميل الزائد المفاجئ.
لا يوجد تيار إثارة في لف الدوار عند بدء التشغيل ، وعندما يتسارع إلى سرعة متزامنة فرعية (أقل من 3-5٪ أقل من التزامن) ، يتم تطبيق تيار الإثارة ، وبعد ذلك يتأرجح هو والتيار الثابت ، ويدخل المحرك في التزامن ويدخل في وضع التشغيل.
للحد من تيارات البدء للآلات القوية ، فإنها في بعض الأحيان تقلل الجهد عند أطراف اللفات الثابتة عن طريق توصيل محول أوتوماتيكي أو مقاومات على التوالي.
بينما تبدأ الآلة المتزامنة في الوضع غير المتزامن ، ترتبط المقاومات بالملف الميداني ، الذي تتجاوز مقاومته مقاومة اللف نفسه بمقدار 5-10 مرات. يعد ذلك ضروريًا حتى لا يؤدي التدفق المغناطيسي النابض الذي ينشأ تحت تأثير التيارات المستحثة في اللف أثناء بدء التشغيل إلى إبطاء التسارع ، وكذلك حتى لا يؤدي إلى تلف اللفات الناتجة عن emf المستحث فيه.
الأنواع
هناك الكثير من أنواع هذه الآلات ، تم وصف تصميم محرك تيار متناوب متزامن مع لفات ميدانية ، كما هو الأكثر شيوعًا في الإنتاج ، أعلاه. هناك أنواع أخرى ، مثل:
- محرك متزامن مغناطيسي دائم. هذه هي المحركات الكهربائية المختلفة ، مثل PMSM - محرك متزامن مغناطيسي دائم ، BLDC - التيار المباشر بدون فرش وغيرها. الاختلافات التي تتكون في طريقة التحكم وشكل التيار (الجيبية أو شبه المنحرف). ويطلق عليهم أيضًا محركات بدون فرش أو بدون فرش.تستخدم في أدوات الآلات ، والنماذج التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو ، والأدوات الكهربائية ، إلخ. لا تعمل مباشرة من التيار المباشر ، ولكن من خلال محول خاص.
- محركات السائر - المحركات المتزامنة الخالية من الفرشاة ، والتي يحتفظ فيها الدوار بدقة بالموضع المحدد ، ويتم استخدامها لوضع أداة العمل في آلات CNC والتحكم في العناصر المختلفة للأنظمة الأوتوماتيكية (على سبيل المثال ، موضع صمام الخانق في السيارة). وهي تتكون من الجزء الثابت ، في هذه الحالة ، توجد لفائف إثارة عليها ، ودوار ، مصنوع من مادة لينة مغناطيسية أو صلبة مغناطيسية. من الناحية الهيكلية تشبه إلى حد كبير الأنواع السابقة.
- رد الفعل.
- التباطؤ.
- التباطؤ التفاعلي.
الأنواع الثلاثة الأخيرة من مصابيح LED لا تحتوي أيضًا على فرش ، فهي تعمل بسبب التصميم الخاص للدوار. تميز مصابيح LED التفاعلية ثلاثة من تصميماتها: الدوار الطبقي المستعرض ، الدوار مع الأعمدة المتميزة ، والدوار الطبقي المحوري. إن تفسير مبدأ عملهم معقد للغاية ، وسيأخذ كمية كبيرة ، لذلك سنحذفه. مثل هذه المحركات في الممارسة العملية ، من المرجح أن تجتمع بشكل غير منتظم. هذه هي أساسا آلات منخفضة الطاقة المستخدمة في الأتمتة.
نطاق التطبيق
المحركات المتزامنة أكثر تكلفة من غير المتزامنة ، بالإضافة إلى أنها تتطلب مصدرًا إضافيًا لإثارة التيار المباشر - وهذا يقلل جزئيًا من عرض نطاق هذا النوع من الآلات الكهربائية. ومع ذلك ، يتم استخدام المحركات الكهربائية المتزامنة لدفع الآليات حيث تكون الأحمال الزائدة ممكنة ويحتاج إلى صيانة دقيقة للثورات المستقرة.
علاوة على ذلك ، غالبًا ما يتم استخدامها في مجال السعات الكبيرة - مئات الكيلووات ووحدات الميجاوات ، وفي الوقت نفسه ، يعد التشغيل والتوقف نادرًا إلى حد ما ، أي أن الآلات تعمل على مدار الساعة لفترة طويلة. ويرجع هذا التطبيق إلى حقيقة أن الآلات المتزامنة تعمل مع cos Ф phi بالقرب من 1 ، ويمكن أن تقدم طاقة تفاعلية للشبكة ، مما يحسن عامل الطاقة للشبكة ويقلل من استهلاكها ، وهو أمر مهم للمؤسسات.
مزايا وعيوب
بكلمات بسيطة ، فإن أي سيارة كهربائية لها إيجابياتها وسلبياتها. مزايا المحرك المتزامن هي:
- العمل مع cosPhI = 1 ، بسبب الإثارة الحالية المباشرة ، على التوالي ، لا يستهلكون طاقة تفاعلية من الشبكة.
- أثناء التشغيل ، مع الإفراط في الإثارة ، فإنها تعطي طاقة تفاعلية للشبكة ، وتحسين عامل الطاقة للشبكة ، وانخفاض الجهد وفقدانها ، وزيادة CM لمولدات محطات الطاقة.
- تتناسب اللحظة القصوى التي تم تطويرها على عمود LED مع U ، وبالنسبة لـ AD - U² (الاعتماد التربيعي على الجهد). هذا يعني أن الصمام لديه قدرة تحميل جيدة واستقرار ، والتي يتم الحفاظ عليها أثناء انخفاض الجهد في الشبكة.
- ونتيجة لكل هذا ، تكون سرعة الدوران مستقرة أثناء الحمل الزائد والهبوط ، ضمن سعة الحمولة الزائدة ، خاصة مع زيادة تيار الإثارة.
ومع ذلك ، فإن العيب الكبير للمحرك المتزامن هو أن تصميمه أكثر تعقيدًا من تصميم غير متزامن مع دوار قصير الدائرة ؛ هناك حاجة لمثير ، والذي بدونه لا يمكن أن يعمل. كل هذا يؤدي إلى تكلفة أعلى مقارنة بالآلات غير المتزامنة والصعوبات في الصيانة والتشغيل.
ربما تنتهي مزايا وعيوب المحركات المتزامنة عند هذا الحد. في هذه المقالة ، حاولنا تلخيص المعلومات العامة حول المحركات المتزامنة. إذا كان لديك شيء لتكملة المادة - اكتب في التعليقات.
المواد ذات الصلة:
جار التحميل ...
