بسم الله الرحمان الرحيم
قبل أن نبدأ عن كيفية التحكم في سرعة المحركات الكهربائية، يجب أن نعرف ما هي أنواع المحركات الكهربائية. و هي كالتالي:
محركات التوازي Shunt Excited: وفيها تربط ملفات المجال على التوازي مع ملفات عضو الانتاج.
[IMG]
محركات التوالي Series Excited: ملفات المجال تكون على التوالي مع ملفات عضو الانتاج
محركات مركبة Compound Excitation: تحتوي على النوعين من ملفات المجال إحداها ملفات توالي وتربط على التوالي مع ملفات عضو الإنتاج والاخرى توازي وتربط معها على التوازي.
محركات منفصلة التغذية Separately Excited: حيث تحتاج هنا إلى مصدري جهد ، الاول لتغذية ملفات المجال والاخر لتغذية عضو الانتاج
يجب أن تكون ملفات المجال متناسبة مع التيار الذي تمر فيه وهذا هو الفرق الوحيد بين محركات التوازي والتوالي ، حيث أن مساحة مقطع ملفات التوالي يجب أن تكون كبيرة لأن التيار الذي يمر فيها هو نفسه تيار عضو الانتاج وأحيانا نفس تيار الخط ، ولهذا ستكون مقاومته صغيرة حتى لايكون الهبوط في الجهد عليها كبيراً.
أولا: التحكم في السرعة عن طريق مصدر الجهد
كل المحركات تشترك في أنه يمكن التحكم في سرعتها عن طريق التغيير في جهد المصدر حسب العلاقة الآتية:
n=(V-IaRa)/kf
حيث أن
V هو جهد المصدر
n سرعة المحرك
Ia تيار عضو الانتاج
Ra مقاومة ملفات عضو الانتاج
Kf ثابت الفيض المغناطيسي
كما يجب أن تأخذ في إعتبار مقاومة ملفات المجال في حالة محركات التوالي والمركبة لتصبح المعادلة:
n=(V-IaRa-IaRs)/kf
Rs مقاومة ملفات المجال توالي (هذا بإهمال الهبوط في الجهد على الفرش الكربونية)
ثانيا: التحكم في السرعة عن طريق ربط مقاومة على التوالي مع عضو الانتاج:
من نفس المعادلة السابقة يمكن ملاحظة أنه يمكن التأثير على سرعة محركات التيار المستمر بربط مقاومة على التوالي مع عضو الإنتاج وبالتالي فإن الهبوط في الجهد سيرتفع مما يجعل من القوة الدافعة الكهربائية تنخفض فتنخفض سرعة المحرك، أي أن العلاقة عكسية بين هذه المقاومة وسرعة المحرك. لهذه المقاومة وظيفة أخرى وهي التخفيض من تيار الإقلاع الذي يكون مرتفعا جداً في حالة البدء مما يسبب إحتراق ملفات عضو الانتاج حتى ولو مر فيها لثواني بسيطة.
ثالثا: التحكم في السرعة عن طريق تغيير الفيض المغناطيسي:
ربط مقاومة على التوالي مع ملفات المجال في محركات التوازي: عند ربط هذه المقاومة فإن تيار المجال سوف يقل مما يسبب في خفض قيمة الفيض المغناطيسي ، وإذا لاحظت من المعادلة السابقة فإن العلاقة عكسية بين الفيض والسرعة وبالتالي فإن التخفيض في الفيض سيجعل من سرعة المحرك ترتفع.
ربط مقاومة على التوازي مع ملفات المجال في حالة محرك التوالي: كلما زدنا من قيمة هذه المقاومة سيرتفع التيار المار في ملفات المجال مما يسبب في رفع الفيض وبالتالي التخفيض في سرعة المحرك.
التغيير في جهد المجال في حالة المحرك المنفصل الإثارة: بما أن هناك مصدري جهد في هذا النوع من المحركات فإنه يمكننا أن نغير من قيمة الجهد بالتغيير في جهد المجال المتصل مع ملفات المجال وبالتالي سيتغير تيار المجال الذي سيغير بدوره سيغير الفيض فتتغير سرعة المحرك.
محركات الـ AC
في الغالب المقصود بها المحركات الحثية لإنه من النادر إستخدام الآلات التزامنية كمحركات، حيث أن أكثر من 90% من المحركات المستخدمة في العالم هي محركات حثية وأغلب المحركات (إذا لم نقل كل) في البيوت هي محركات حثية.
أهم طرق التحكم في سرعتها
من المعادلة الآتية:
n=120*f/P(1-s)……1
يتضح من المعادلة 1 أنه يمكن التحكم في سرعة المحركات الحثية عن طريق تغيير أحد العوامل على الأقل الموجودة بالمعادلة>
حيث أن
n سرعة المحرك
f تردد التيار بالهرتز (تردد ملفات الجزء الثابت وهو نفسه تردد مصدر الجهد)
P عدد الاقطاب المغناطيسية
s الإنزلاق
أولا: تغيير الإنزلاق
يتحقق ذلك بربط مقاومة متغيرة على التوالي مع ملفات الجزء الدوار ولايمكن هذا إلا مع المحرك الحثي ذو الحلقات الانزلاقية حيث يمكننا ربط أي عنصر خارجي مع جزؤه الدوار ، ولايمكن ذلك مع المحرك ذو القفص السنجابي لأنه عبارة عن دائرة مغلقة.
عند ربط هذه المقاومة فإن المفاقيد النحاسية بالجزء الدوار سوف ترتفع نتيجة لإرتفاع قيمة مقاومة ملفات العضو الدوار، مما يزيد من قيمة الإنزلاق حسب العلاقة التالية:
S=Pcu2/Pg
Pcu2 الفقد النحاسي بالجز الدوار
Pg قدرة الفجوة الهوائية
وبما أن المفاقيد النحاسية سترتفع ، سيرفع ذلك من قيم الإنزلاق مما يجعل من سرعة المحرك تنخفض وذلك حسب المعادلة 1.
من مميزات هذه المقاومة أيضاً هو الخفض من قيمة تيار الإقلاع (تيار البدء) وكذلك الرفع من قيمة عزم البدء وهو مهم جداً لأي محرك ولكن مشكلة هذه الطريقة هو نفس ماذكرته سابقا عنها في محركات التيار المستمر ، حيث أنها تزيد من المفاقيد النحاسية مما يؤدي إلى خفض قيمة الكفاءة وبالتالي فإنها تستخدم في أضيق الحدود وذلك عندما يراد تخفيض السرعة بنسبة لاتتجاوز ال 15% من السرعة المقننة.
ثانيا: التحكم في السرعة عن طريق عدد الأقطاب
ما يميز المحركات الحثية عن محركات التيار المستمر أنه يمكن تغيير عدد الأقطاب المغناطيسية لنحصل على سرعة متناسبة مع الحمل. من نفس المعادلة رقم (1) يمكننا ملاحظة أن العلاقة بين السرعة وعدد الأقطاب علاقة عكسية، بمعنى أنه كلما زاد عدد الأقطاب انخفضت سرعة المحرك،
يمكن تطبيق هذا التغيير في حالة محركات القفص السنجابي
في حالة محركات القفص السنجابي نحن بحاجة لتغيير عدد الأقطاب في الجزء الثابت فقط ، وبما أن عدد الأقطاب في الجزئين الثابت والدوار يجب أن يكون متساوياً فإن قضبان القفص السنجاب في الجزء الدوار تقوم بتغيير مناظر للتغيير الذي حدث في أقطاب الجزء الثابت تلقائياً ودون الحاجة لعمل نفس الإجراء.
في المحرك ذو الحلقات الإنزلاقية
نحن بحاجة لتغيير عدد الأقطاب في الجزء الثابت والدوار مما يجعل من هذه العملية معقدة وغير ممكنة.
طرق تغيير عدد الأقطاب
كما نعرف فإن عدد الأقطاب يعتمد على اتجاه التيار في الملفات وطريقة توزيعها بالجزء الثابت وبالتالي يمكن تغيير عدد الإقطاب بإحدى الطريقتين التاليتين:
يصمم المحرك بحيث يحتوي جزؤه الثابت على عدد معين من الملفات، كل مجموعة من هذه الملفات خاصة بعدد أقطاب معينة وبالتالي فإن لكل مجموعة سرعة معينة.
يصمم المحرك بحيث تكون به مجموعة واحدة من الملفات في جزئه الثابت ، عن طريق تغيير ربط هذه الملفات بإمكاننا الحصول على سرعات مختلفة للمحرك.
الطريقة الأولى تفضل على الثانية لأنه سنقلل من عدد الملفات وبالتالي سيكون حجم ووزن المحرك اقل
