ساهمت محركات التيار المتناوب على نحو كبير في تطور الحضارة المدنية ورفاهية الإنسان في مجالات كثيرة، فقد انتشرت المحركات الكه بائية على أوسع نطاق في مختلف مجالات الحياة العملية للإنسان بفضل ميزاتها العديدة، ويستخدم في وقتنا الحاضر أنواع عديده من المحركات الكهربائية تبعا لقدرتها المطلوبة ونظام تشغيلها وسنتناول في هذا المقال أنواع محركات التيار المتردد ثلاثية الطور.
المحركات الكهربائية ثلاثية الطور
إذا سرى تيار في موصل، وكان هذا الموصل داخل مجال مغناطيسي، فإنه يقع تحت تأثير قوه ميكانيكية تحركه. وعلى هذا النحو يعتمد مبدأ عمل المحرك الكهربائي؛ فإذا كانت هناك مجموعة من الموصلات التي يسري خلالها تيار كهربائي واقعة ضمن مجال مغناطيسي دوار، فإن هذه الموصلات تدور وراء هذا المجال المغناطيسي بسبب القوى المؤثرة فيها.ويتكون محرك التيار المتناوب ثلاثي الطور Three-Phase AC Motorsمن عضوين أساسيين، هما: العضو الساكن (Stator)، والعضو الدوار (Rotor). ويتكون كل جزء بدوره من قلب حديدي (Core) وملفات (Windings).
أنواع المحركات الكهربائية ثلاثية الطور
يمكن تصنيف محركات التيار المتناوب ثلاثي الطور Three-Phase AC Motors الي:
المحركات الحثية (Induction Motors)
تكون سرعة العضو الدوار في هذه المحركات أقل من سرعة المجال المغناطيسي الدوار، وتتم تغذية العضو الدوار بالحث وليس من مصدر خارجي. يمكن تصنيف المحركات الحثية ثلاثية الطور حسب العضو الدوار إلى:
المحرك الحثي ذو القفص السنجابي Squirrel Cage Motor ويتكون من جزأين رئيسين:
العضو الساكن : ويحتوي على ثلاث مجموعات من الملفات مزاحة بعضها عن بعض بمقدار ( 120درجه )، وتوصل أطرافها إما على شكل نجمة أو مثلث.
العضو الدوار: يتكون من جسم أسطواني مصنوع من رقائق الحديد، ويحتوي على مجار توضع بداخلها قضبان نحاسية أو من الألومنيوم، تقصر أطرافها من كل ناحية بحلقة متينة من معدن القضبان نفسه، بحيث تشبه القضبان والحلقات شكل القفص، ولذلك
سميت بالمحركات ذات القفص السنجابي. إن وجود دارة القصر في القضبان تعمل على زيادة تيار بدء التشغيل.
ويتكون المحرك الحثي ذي العضو الملفوف من عضوين رئيسيين:
العضو الساكن: جسم أسطواني معدني على شكل رقائق معزولة بعضها عن بعض؛ وذلك لتقليل المفاقيد الحديدية، وتحتوي مجاريه على ثلاث مجموعات من الملفات توصل مع المصدر.
العضو الدوار: يتكون من جسم أسطواني مصنوع من رقائق الحديد المعزولة، تحتوي مجاريه على ملفات، ويطلق على هذا النوع من المحركات العضو الملفوف لأن ترتيب هذه الملفات يماثل ملفات العضو الساكن.
يستخدم المحرك التزامني في المصانع الكبيرة، ويكون بحجم كبير وبقدرات تزيد على(200) كيلو واط، وقد تصل الى (50.000)
كيلو واط، ويستخدم في الأماكن التي تتطلب إقلاعا متكرراً. علما بأن هذا النوع من المحركات لا يستخدم في الاستعمالات المنزلية.
أهم ما يميز هذا المحرك العمل بالسرعة التزامنية؛ أي بسرعة ثابتة مع ثبات تردد المصدر؛ وبانزلاق يساوي صفرا.
بالرغم من المميزات الجيدة للمحركات التزامنية ، فإن لها سلبيات عدة، منها:
المحرك الحثي ذي القفص السنجابي
المحرك الحثي ذو القفص السنجابي Squirrel Cage Motor ويتكون من جزأين رئيسين:
العضو الساكن : ويحتوي على ثلاث مجموعات من الملفات مزاحة بعضها عن بعض بمقدار ( 120درجه )، وتوصل أطرافها إما على شكل نجمة أو مثلث.
العضو الدوار: يتكون من جسم أسطواني مصنوع من رقائق الحديد، ويحتوي على مجار توضع بداخلها قضبان نحاسية أو من الألومنيوم، تقصر أطرافها من كل ناحية بحلقة متينة من معدن القضبان نفسه، بحيث تشبه القضبان والحلقات شكل القفص، ولذلك
سميت بالمحركات ذات القفص السنجابي. إن وجود دارة القصر في القضبان تعمل على زيادة تيار بدء التشغيل.
|
| العضو الدوار ذو القفص السنجابي |
مزايا محركات القفص السنجابي
- البساطة في التركيب .
- تحمل الظروف الجوية الصعبة .
- عدم احتوائه على فرش كربونية.
- سهولة صيانته.
- امتلاكه ميزات تشغيل جيدة عندما تكون السرعة ثابتة؛ وذلك بسبب انخفاض مقاومة العضو الدوار ويعمل هذا المحرك عند سرعة أقل من السرعة التزامنية بمقدار الانزلاق، وتتزايد قيمة الانزلاق بزيادة الحمل، ومن ثم تتناقص السرعة مع زيادة في العزم بسبب زيادة الحمل.
مساوئ محركات القفص السنجابي
- على الرغم من أن تيار البدء عال، فإن العزم الناتج ضعيف.
- يصعب التحكم في السرعة.
- سرعة المحرك غير ثابتة، وتتغير حسب الحمل.
مجالات استخدام محرك القفص السنجابي
- آلات الخراطة والثقب والجلخ.
- صناعة النسيج.
- أعمال النجارة والنشر.
- المراوح والمضخات.
المحرك الحثي ذي العضو الملفوفWound - Rotor Motor
ويتكون المحرك الحثي ذي العضو الملفوف من عضوين رئيسيين:
العضو الساكن: جسم أسطواني معدني على شكل رقائق معزولة بعضها عن بعض؛ وذلك لتقليل المفاقيد الحديدية، وتحتوي مجاريه على ثلاث مجموعات من الملفات توصل مع المصدر.
العضو الدوار: يتكون من جسم أسطواني مصنوع من رقائق الحديد المعزولة، تحتوي مجاريه على ملفات، ويطلق على هذا النوع من المحركات العضو الملفوف لأن ترتيب هذه الملفات يماثل ملفات العضو الساكن.
|
| العضو الدوار لمحرك حثي ذي العضو الدوار الملفوف |
مميزات المحرك الحثي ذي العضو الملفوف
- إمكانية التحكم في سرعة المحرك.
- الحد من تيار البدء المسحوب من المصدر.
- رفع معامل القدرة عند بدء التشغيل.
- تحقيق عزم بدء عال.
عيوب المحرك الحثي ذي العضو الملفوف
- ارتفاع تكاليف تركيبه وتشغيله.
- تركيبه أكثر تعقيدا مقارنة بالمحرك ذي القفص السنجابي.
- يحتاج إلى صيانة باستمرار، بسبب وجود حلقات الانزلاق واحتكاكها مع الفرش الكربونية .
مجال الاستخدام
- المصاعد والروافع.
- المضخات.
- آلة صقل الورق.
المحرك التزامني Synchronous Motors
يستخدم المحرك التزامني في المصانع الكبيرة، ويكون بحجم كبير وبقدرات تزيد على(200) كيلو واط، وقد تصل الى (50.000)
كيلو واط، ويستخدم في الأماكن التي تتطلب إقلاعا متكرراً. علما بأن هذا النوع من المحركات لا يستخدم في الاستعمالات المنزلية.
أهم ما يميز هذا المحرك العمل بالسرعة التزامنية؛ أي بسرعة ثابتة مع ثبات تردد المصدر؛ وبانزلاق يساوي صفرا.
استخدامات المحرك التزامني
يستخدم المحرك التزامني للسرعات المنخفضة والقدرات العالية، ويكون اقتصاديا أكثر من غيره في هذه الحالة. وهو يستخدم لتدوير ضاغطات الهواء والأمونيا، وفي المضخات المائية والمطاحن والمداحل، وفي صناعة الأقمشة و الأسمنت والمناجم، كما يستخدم في السفن الكبيرة لتدوير العنفات، ولتصحيح معامل القدرة.مزايا المحركات التزامنية
- تصحيح معامل القدرة
- الحصول على سرعة ثابتة
- العمل بكفاءة عالية
سلبيات المحركات التزامنية
بالرغم من المميزات الجيدة للمحركات التزامنية ، فإن لها سلبيات عدة، منها:
- تحتاج إلي مصدر تيار مباشر من أجل الحصول على تيار التحريض.
- عزم بدئها ضعيف إذا لم يزود بوسيلة بدء.
- حساسيتها الزائدة لأي اضطراب أو تغييرات مفاجئة على الشبكة.
- ميلها إلى التذبذب (Hunting) بسبب عدم استقرار التردد.
- توقفها عند التحميل الزائد.