محرك تيار ثلاثي الأطوار

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث


محرك تيار ثلاثي الأطوار هو نوع من أنواع آلة تيار ثلاثي الأطوار. يتميز هذا النوع من المحركات بقدرته الكبيرة على تشغيل آلات ثقيلة ، فهو يستخدم في الصناعة ويستخدم في تسيير الترام والمترو والقطارات الكهربائية . يستمد محرك التيار ثلاثي الأطوار ثلاثة تيارات مترددة تحملها ثلاثة كبلات ، وتوجد في المصانع والورش على لوحة خاصة . تلك الثلاثة كابلات تحمل تيارا يبلغ جهده بين 380 فولط إلى نحو 750 فولط .(بالمقارنة التيار المتردد المنزلي يكون ذو جهد 110 فولط وفي بعض البلاد 220 فولط).ويكون تيارات التيار ثلاثي الأطوار منزاحة عن بعضها البعض (انزياح الطور) بمقدار ثلث دورة .

مقدمة[عدل]

يعتبر المحرك التحريضي ثلاثي الطور الذي قام باختراعه نيكولا تسلا عام 1886 الأكثر انتشاراً في عالم الصناعة وهذا ما يتمتع به من ميزات مثل المتانة وبساطة التركيب وانخفاض ثمنه بالمقارنة مع المحركات الأخرى

تركيب المحرك ثلاثي الطور[عدل]

يتكون المحرك ثلاثي الطور م عضوين رئيسيين هما العضو الثابت Stator والعضو الدائر Rotor

العضو الثابت[عدل]

Add caption here

يتكون العضو الثابت من أسطوانة حديدية خارجية مكونة من شرائح متراصة من الحديد المغناطيسي تتراوح سماكتها من 0.3 مم إلى 0.6 مم ومعزولة عن بعضها بعازل كهربائي مثل الزيت أو الورق بحيث تكون مع بعضها البعض الجسمً الاسطواني. عند تصنيع الشرائح يراعى في تشكيلها ان يكون بداخل الاسطوانة عدد من المجاري وذلك لتركيب الملفات . والهدف من صناعة العضو الثابت بهذه الطريقة هو تقليل التيارات الدوامية ترفع من درجة حرارة الحديد بسبب تعرض الحديد للمجال المغناطيسي المتغير داخل المحرك ، وتعتبر طاقة ضائعة لا يستفاد منها . وبعد اكتمال تصنيع العضو الثابت بهذه الطريقة يتم تقسيمه إلى العدد المطلوب من الأقطاب ثم يتم تركيب ملفات كل طور في المجاري الخاصة به بحيث يفصل بين كل طور وآخر 120 درجة (زاوية أنظر انزياح الطور). وفي نهاية عملية تنزيل الملفات في المجاري يكون قد تكون لدينا ثلاثة ملفات في العضو الثابت لكل منها طرفان يتم من خلالها تغذية العضو الثابت بالتيار المتردد ، إما توصيل نجمة أو توصيل دلتا.

العضو الدوار[عدل]

يوجد من العضو الدوار نوعان مختلفان في التركيب ومتقاربان في الخواص الكهربائية، ويسمى المحرك الكهربائي عادة باسم عضوه الدوار للتمييز بين نوعيه وهما "العضو الدائر الملفوف " أو ذو حلقات الانزلاق و دوار قفص سنجابي.

العضو الدوار الملفوف[عدل]

Add caption here

يتركب العضو الدوار الملفوف من شرائح متراصة من الحديد المغناطيسي وتكون الشرائح معزولة عن بعضها البعض مثلما في تركيب العضز الثابت . وهي تركب على محور المحرك الدوار ومحفور فيها عدد من المجاري لتركيب ملفات الدوار . يقسم العضو الدوار إلى عدد من الأقطاب مساوي لأقطاب العضو الثابت وتقسم المجاري في كل قطب إلى ثلاثة أقسام كل قسم يركب فيه ملفات أحد الأطوار الثلاثة وتوصل الملفات بشكل نجمي وتوصل أطرافها إلى حلقات الانزلاق (مبادل كهربائي) عن طريق حلقات انزلاق . وبواسطة طريق فرش كربونية مماسة لحلقات الانزلاق أثناء الدوران يتم توصيل ملفات العضو الدوار بالتيار الكهربائي من الخارج . ويمكن بذلك بدء دوران المحرك أو في تنظيم سرعته ويتميز هذا النوع من المحركات بإمكانية تغيير خواص تشغيله عن طريق توصيل ملفات العضو الدوار بمقاومة خارجية متغيرة بغرض التحكم في عزم الدوران وبالتالي سرعة المحرك .

العضو الدوار ذو القفص السنجابي[عدل]

يكون العضو الدوار ذو القفص السنجابي مشابها تماماً للعضو الدوار ذو حلقات الانزلاق من حيث التركيب الميكانيكي ، ولكن بدلاً من وضع ملفات في المجاري فتوضع قضبان من النحاس أو الألمنيوم في مجاري الشرائح الحديدية في هيئة القفص . وهذه القضبان تكون متصلة أطرافها مع بعضها البعض من جهتي العضو الدوار بحلقتين من النحاس أو الألمونيوم . هذا النوع القفصي لا يقسم إلى عدد معين من الأقطاب وإنما يستطيع التكيف تلقائياً مع عدد الأقطاب والأطوار للعضو الثابت ، ولا يوجد به حلقات انزلاق وبالتالي لايمكن ربطه بدارة خارجية ولا يمكن التحكم بخواص تشغيله ، لأنه يدور تحت تأثير الحث المغناطيسي من العضو الثابت.

المجال المغناطيسي الدوار[عدل]

بما ان ملفات العضو الثابت موصولة إما على شكل نجمة أو دلتا ويوجد بين كل ملف وآخر زاوية قدرها 120 درجة فإنه عندما توصل هذه الملفات بمصدر جهد كهربائي ثلاثي الطور سيمر في هذه الملفات تيارات مترددة ، بين كل تيار وآخر زاوية 120 درجة ، وسينشئ في الثغرة الهوائية بين العضو الثابت والعضو الدوار مجال مغناطسي دوار منتظم . هذا المجال يدور بسرعة تسمي السرعة التزامنية Synchronous speed وشدة هذا المجال المغناطيسي تتناسب طردياً مع تيار الطور المار في العضو الثابت وعدد اللفات في العضو الثابت تحت كل قطب .


كيفية عمل المحرك التحريضي ثلاثي الطور[عدل]

منحنيات تيار ثلاثي الأطوار.

عند توصيل أطراف العضو الثابت بمصدر كهربائي (ثلاثة كابلات تحمل ثلاثة تيارات منزاحة الطور) سيتولد مجال مغناطيسي دوار . هذا المجال سيولد قوة دافعة كهربائية في العضو الدوار وبالتالي يتولد مجال مغناطيسي دوار آخر في الثغرة الهوائية نتيجة مرور التيار في العضو الدوار . في هذه الحالة أصبح لدينا مجالان مغناطيسيان دواران الأول ناتج من العضو الثابت ويدور بالسرعة التزامنية ns .


والثاني ناتج من العضو الدوار وسرعته n . وبالتالي سيتولد عزم دوران فعال على العضو الدوار يؤدي إلى دورانه في نفس اتجاه العزم ، يتناسب العزم طردياً مع شدة المجاليين المغناطيسيين وجيب الزاوية بينهما.


بعدما يبدأ العضو الدوار بالتسارع فإن سرعة تعرض موصلاته لقطع خطوط المجال المغناطيسي ستقل كلما زادت سرعة دوران العضو الدوار ، وبالتالي تقل القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في موصلات العضو الدوار مع ازدياد سرعة العضو الدوار.

ثلاثة ملفات مثبتة على دائرة تشكل العضو الثابت.

ذلك لأن القوة الدافعة الكهربائية المتولدة بسبب التحريض الكهرومغناطيسي تتناسب طردياً مع فرق السرعتين بين سرعة العضو الدوار و سرعة دوران مجال العضو الثابت . وبالتالي فإن التيارات المارة في موصلات العضو الدوار ستقل وستقل أيضاً شدة المجال المغناطيسي المتولد منها ومن ثم يقل العزم المؤثر على العضو الدوار، وهكذا حتى تصل سرعة العضو الدائر إلى سرعة قريبة من السرعة التزامنية .

مفهوم الانزلاق[عدل]

الجهد الكهربائي المتولد في ملفات العضو الدوار يعتمد على السرعة النسبية بين العضو الدائر وسرعة المجال المغناطيسي الناتج من العضو الثابت . فإذا كانت سرعة المجال المغناطيسي هي ns وسرعة العضو الدائر هي n ، فإن السرعة النسبية بين العضو الدوار وسرعة المجال المغناطيسي هي الفرق بين السرعتين ns-n ، وتسمى سرعة الانزلاق Slip speed

المراجع: [1] [2] [3]

مراجع[عدل]

  1. ^ آلات التيار المتناوب - منهاج السعودية
  2. ^ Electric Machinery Fundamentals, Stephen J . Chapman, McGRAW-Hill, 1991.
  3. ^ An Introduction to Electrical Machines and Transformers, George McPherson, John Wiley & Sons, 1981.