1. حول "ثلاث مراحل"
في الحياة اليومية، نواجه معظم المحركات ثلاثية الطور، وفي الأجهزة المنزلية، هناك أيضًا محركات أحادية الطور ومحركات ثنائية الطور برقم الطور 1 و2. فكيف يتم تعريف رقم الطور هذا بالضبط؟
على مرحلة واحدة: أما بالنسبة للمحرك أحادي الطور الذي يحتوي على خط مستقيم واحد فقط، أضف مكثفًا للبدء، أو استخدم طريقة القطب المظلل، أو ابدأ في الاتصال في اتجاه واحد يدويًا للتشغيل.
على مرحلتين: يمكن تشغيل إحدى الطورين بواسطة مصدر طاقة تيار متردد أحادي الطور، ويمكن إزاحة الطور الآخر بواسطة مكثف.
هذا هو المحرك ثنائي الطور الذي نراه عادة في الأجهزة المنزلية التي تعمل بمكثف.
ثلاث مراحل: لماذا نستخدم المحركات ثلاثية الطور؟ هناك بعض الأسباب:
(1) لجعل الشكل الموجي لخرج المحرك أكثر استقامة بعد التصحيح، مما يوفر المال عن طريق التخلص من المكثف للموجات المسطحة.
(2) استخدام ثلاث مراحل لتقسيم الطور، مما يجعل الفروع تزيد وتخفض التيار في كل اتجاه لتصغير سعة الطاقة للفرع الواحد.
(3) استخدام محرك ثلاثي الطور لزيادة موثوقية المحرك. إذا تم كسر مرحلة واحدة أو أكثر من المحرك ثلاثي الطور، فإن المراحل الأخرى لا تزال تشكل مجالًا مغناطيسيًا دوارًا وتستمر في العمل وفقًا لنسبة معينة من الحد الأقصى الأصلي للإخراج، والذي يستخدم في بعض المعدات المهمة.
2. حول "متزامن"
(١) المبدأ مختلف
مبدأ عمل المحرك غير المتزامن (المحرك التعريفي) هو توليد تيار تحريضي في الدوار من خلال المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت لإنتاج عزم الدوران الكهرومغناطيسي، ولا يولد الدوار المجال المغناطيسي مباشرة.
ولذلك، يجب أن تكون سرعة الدوار أقل من السرعة المتزامنة (بدون هذا الاختلاف، أي معدل الدوران، لا يوجد تيار تحريضي للدوار)، ولذلك يسمى بمحرك غير متزامن.
في حين أن الجزء الدوار للمحرك المتزامن ينتج نفسه اتجاهًا ثابتًا للمجال المغناطيسي (المولد بواسطة مغناطيس دائم أو تيار مستمر)، فإن المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت "يسحب" دوران المجال المغناطيسي للدوار (الدوار)، لذلك يجب أن تكون سرعة الدوار مساوية لـ السرعة المتزامنة، وتسمى أيضًا المحرك المتزامن.
(2) الهيكل مختلف
إن لف الجزء الثابت للمحرك المتزامن والمحرك غير المتزامن هو نفسه، والفرق الرئيسي هو هيكل الدوار.
يحتوي المحرك المتزامن على ملف إثارة DC على الدوار، لذلك فهو يحتاج إلى مصدر طاقة إثارة خارجي، ويتم إدخال التيار من خلال حلقة الانزلاق.
في المقابل، الجزء الدوار للمحرك غير المتزامن عبارة عن ملف قصير الدائرة يعتمد على الحث الكهرومغناطيسي لتوليد التيار.
المحركات غير المتزامنة بسيطة ومنخفضة التكلفة وسهلة التركيب والاستخدام والصيانة، لذلك يتم استخدامها على نطاق واسع.
عيوب الكفاءة المنخفضة، عامل الطاقة المنخفض لا يفضي إلى الشبكة، وكفاءة المحرك المتزامن عبارة عن حمل سعوي، والذي يمكن أن يحسن عامل الطاقة للشبكة، ويستخدم في الغالب في المعدات الصناعية والتعدين الكبيرة.
(3) مزايا المحركات المتزامنة
1. لا يوجد لف مغناطيسي على الدوار، ولا يوجد استهلاك للنحاس الدوار، وكفاءة تشغيل عالية؛
2. القصور الذاتي الدوراني للدوار صغير، وأداء التشغيل الديناميكي جيد؛
3. كفاءة منخفضة عندما تكون الطاقة وعزم الدوران أكبر.
(4) عيوب المحركات المتزامنة
التكلفة العالية والموثوقية المنخفضة وتكنولوجيا المعالجة المعقدة والقوة الميكانيكية الضعيفة.
(5) مزايا المحركات غير المتزامنة
1. لا توجد مشكلة إزالة المغناطيسية ذات درجة الحرارة العالية للمغناطيس الدائم، يمكن أن تكون طاقة الذروة، الطاقة المقدرة، تمديد وقت عمل الطاقة الذروة.
2. تتأثر الخصائص الحركية بالبيئة الصغيرة؛
3. في حد ذاته لديه عزم دوران عالي، وتعديل عزم الدوران عالي السرعة؛
(6) عيوب المحركات غير المتزامنة
وجود استهلاك النحاس للدوار، فإن معدل تحويل الطاقة أقل من المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم.
في المقابل، أداء المحرك المتزامن أكثر ممتازة.
ما نقدمه ليس فقط المحرك، ولكن أيضًا حل القيادة. اتصال إنينج للحصول على فعالية حلول توفير الطاقة.
3. حول "AC"
- بادئ ذي بدء، يختلف مصدر الطاقة الخارجي بين الاثنين، حيث تستخدم محركات التيار المستمر التيار المستمر كمصدر للطاقة؛ بينما تستخدم محركات التيار المتردد التيار المتردد كمصدر للطاقة.
- من حيث الهيكل، فإن المبدأ الأول بسيط نسبيًا، لكن الهيكل معقد وليس من السهل صيانته؛ في حين أن مبدأ الأخير معقد، إلا أن الهيكل بسيط نسبيًا، كما أن صيانته أسهل من محرك التيار المستمر.
- محرك التيار المستمر هو المجال المغناطيسي الذي لا يتحرك، وهو موصل لحركة المجال المغناطيسي؛ محرك التيار المتردد هو حركة دوران المجال المغناطيسي، في حين أن الموصل لا يتحرك.
- من حيث تنظيم السرعة، يمكن لمحرك DC تحقيق تنظيم سلس واقتصادي للسرعة، دون تعاون المعدات الأخرى، طالما يمكن تغيير جهد الإدخال أو الإثارة والتيار لتحقيق تنظيم السرعة؛ في حين أن محرك التيار المتردد نفسه لا يستطيع إكمال تنظيم السرعة، فإنه يحتاج إلى استخدام معدات تحويل التردد لتحقيق تغييرات السرعة.
- هيكل المحرك مختلف، محرك التيار المستمر من خلال كهرباء التيار المستمر، لن ينتج مجالًا مغناطيسيًا دوارًا بشكل مباشر، فهو يعتمد على مبدل التيار الدوار في أي وقت لتغيير اتجاه التيار إلى الدوار بحيث قطبية المغناطيسي كان المجال بين الجزء الثابت في الجزء المتحرك معاكسًا بحيث يمكن للجزء المتحرك أن يدور؛ ومحرك التيار المتردد بسبب استخدام التيار المتردد، طالما أن الملف الثابت وفقًا لتخطيط الطور، سينتج بشكل طبيعي مجالًا مغناطيسيًا دوارًا.
4. PMAC مقابل BLDC
- عادةً ما تستخدم محركات التيار المستمر بدون فرش مغناطيسًا من النوع البلاطي لأعمدة الدوار، وتم تصميم الدائرة المغناطيسية للحصول على موجة شبه منحرفة ذات كثافة مغناطيسية لفجوة الهواء، ويستخدم ملف الجزء الثابت في الغالب ملفًا مركَّزًا ذو درجة كاملة، وبالتالي فإن العداد المستحث القوة الدافعة الكهربائية هي أيضًا شبه منحرفة.
- يتطلب التحكم في محرك DC بدون فرش تغذية راجعة لمعلومات الموقع، ويجب أن يحتوي على مستشعرات للموقع أو يستخدم تقنية تقدير بدون مستشعر للموضع لتشكيل نظام للتحكم في السرعة يتم التحكم فيه ذاتيًا.
- يتم أيضًا التحكم في تيار كل مرحلة كموجة مربعة قدر الإمكان، ويتم التحكم في جهد خرج العاكس وفقًا لطريقة PWM لمحركات التيار المستمر بدون فرش.
- بشكل عام، يحتوي المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم AC على ملف توزيع ثلاثي الطور للجزء الثابت ودوار مغناطيسي دائم، في هيكل الدائرة المغناطيسية وتوزيع الملف لضمان أن الشكل الموجي لإمكانات الحث جيبي، ويجب أن يكون جهد وتيار الجزء الثابت المطبق جيبيًا أيضًا الشكل الموجي، يعتمد عمومًا على عاكس الجهد المتغير AC لتوفيره.
- (أراضي البوديساتفا) محرك متزامن مغناطيسي دائم غالبًا ما يكون نظام التحكم من نوع التحكم الذاتي، ويحتاج أيضًا إلى معلومات حول ردود الفعل على الموقع، ويمكنه استخدام التحكم في المتجهات (التحكم في اتجاه المجال المغناطيسي) أو التحكم المباشر في عزم الدوران لطرق التحكم المتقدمة.
5. عدد أقطاب المحرك
عدد أقطاب المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور هو عدد الأقطاب في مجال الجزء الثابت. يمكن تشكيل عدد أقطاب مجال الجزء الثابت بطرق مختلفة لتوصيل ملفات الجزء الثابت.
يتم تحديد عدد أقطاب المحرك حسب السرعة التي يتطلبها الحمل، ويؤثر عدد أقطاب المحرك بشكل مباشر على سرعة المحرك.
كل مجموعة من ملفات محرك التيار المتردد ثلاثي الطور تنتج أقطاب N وS، وعدد الأقطاب الموجودة في كل مرحلة من كل محرك هو عدد الأقطاب. وبما أن الأقطاب تظهر في أزواج، فإن هناك 2، 4، 6، و8 أقطاب في المحركات.
كيفية تقسيم عدد أقطاب المحرك؟
يطلق على القطبين محركات عالية السرعة، وأربعة أقطاب هي السرعة المتوسطة، وستة مستويات هي السرعة المنخفضة، وأكبر من أو يساوي ثمانية أقطاب تسمى السرعة المنخفضة للغاية.
6. معايير IEC للمحرك
نظرًا لأن كفاءة النظام عامل رئيسي، يتم تحديد معايير كفاءة المحركات من قبل هيئات الإدارة الإقليمية مثل اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) في الاتحاد الأوروبي، والرابطة الوطنية لمصنعي الأجهزة الكهربائية (NEMA) في الولايات المتحدة (الولايات المتحدة).
معايير IEC الحالية للمحركات لها أربعة مستويات.
فئات الكفاءة IEC 60034-30-1 هي:
1. IE1 (الكفاءة القياسية)
2. IE2 (كفاءة عالية)
3. IE3 (الكفاءة المتميزة)
4. IE4 (الكفاءة الفائقة)
تحدد هذه المعايير كفاءة المحركات 50 و60 هرتز مع ملفات أحادية أو ثلاثية الطور مبنية باستخدام أي نوع من تكنولوجيا المحركات (التيار المستمر بدون فرش أو الحث، وما إلى ذلك) مع خرج طاقة أعلى من 120 وات.
7. IPM مقابل SPM
يختلف هيكل الدائرة المغناطيسية الدوار للمحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم، كما تختلف خصائص التشغيل ونظام التحكم للمحرك.
وفقًا لموضع المغناطيس الدائم على الدوار، يمكن تقسيم المحرك المتزامن ذو المغناطيس الدائم بشكل أساسي إلى نوع السطح والنوع الداخلي.
تحتوي محركات SPM على مغناطيس مثبت على السطح الخارجي للدوار، وقوتها الميكانيكية أضعف جدًا من قوة IPM. تحد القوة الميكانيكية الضعيفة من السرعة الميكانيكية القصوى الآمنة للمحرك.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر هذه المحركات بروزًا مغناطيسيًا محدودًا للغاية (Ld ≈ Lq). تكون قيم الحث المقاسة عند أطراف الجزء الدوار ثابتة بغض النظر عن موضع الجزء الدوار.
بسبب نسبة بروز الوحدة القريبة، تعتمد تصميمات محرك SPM بشكل كبير، إن لم يكن كليًا، على مكون عزم الدوران المغناطيسي لإنتاج عزم الدوران.
تحتوي محركات IPM على مغناطيس دائم مدمج في الدوار نفسه. على عكس نظيراتها SPM، فإن موقع المغناطيس الدائم يجعل محركات IPM سليمة ميكانيكيًا للغاية، ومناسبة للعمل بسرعات عالية جدًا.
يتم تعريف هذه المحركات أيضًا من خلال نسبة الملاءمة المغناطيسية العالية نسبيًا (Lq > Ld). نظرًا لبروزه المغناطيسي، يتمتع محرك IPM بالقدرة على توليد عزم الدوران من خلال الاستفادة من مكونات عزم الدوران المغناطيسي والمقاومة للمحرك.
