استخدام المحركات التعريفي في المناجم (مع رسم بياني)
بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن: - 1. المحركات التعريفي في المناجم 2. مبدأ المحرك التعريفي في المناجم 3. تأثير الحث في الدوار 4. بدء المحرك التعريفي 5. بدء تشغيل معدات لمحركات الحث 6 . المحركات الحثية الانزلاقية 7. المحركات المتزامنة المستخدمة في المناجم 8. مقاومة العزل لمحرك الحث.
محتويات:
- المحركات التعريفي في المناجم
- مبدأ المحرك التعريفي في المناجم
- تأثير التعريفي في الدوار
- ابتداء من المحرك التعريفي
- بدء تشغيل معدات المحركات التعريفي
- الانزلاق المحركات التعريفي
- المحركات المتزامنة المستخدمة في المناجم
- مقاومة العزل لمحرك الحث
1. المحركات التعريفي في المناجم:
في المناجم ، تستخدم المحركات الحثية في الغالب في حاوية مقاومة للاشتعال. إلى جانب العلبة ، فإن أداء المحركات الحثية هو نفس أداء المحركات الأخرى ، حسب التصميم الخاص. نحن نعلم من خبرتنا ومعرفتنا أن أنواع القفص السنجابية ، من بين المحركات الحثية ، هي أبسط أنواع المحركات الكهربائية.
المحركات التعريفي يتكون من جزأين فقط. أحدهما هو الجزء الثابت ، وهو اللفة الثابتة المتصلة بالعرض ، والآخر هو الدوّار-الدوّارة الدوارة التي تدور داخل الجزء الثابت وتحرك الحمل.
يمكن تصميم محركات قفص السنجاب لتعمل من إمدادات مفردة أو ثلاثية. سيبدأ المحرك التعريفي ثلاثي الطور بالتحميل فور تشغيل العرض. يتم استخدام المبتدئين فقط إذا كان من الضروري تقليل تيار البدء.
بسبب بساطتها ، تستخدم محركات القفص السنجابية على نطاق واسع في المناجم وكذلك في الصناعات الأخرى. يتم استخدامها تحت الأرض لقيادة المثاقب ، قطع الفحم. يمكن أن تستخدم على نطاق واسع في المضخات ، والمراوح المساعدة والضواغط الصغيرة.
الجزء الثابت يتكون من اسطوانة جوفاء مبنية من التصفيح للحديد الناعم. يتم تحجيم الجزء الداخلي من الاسطوانة لاستقبال موصلات لفائف من ثلاث مراحل. يتم عزل موصلات اللولب عن بعضها البعض ويتم عزل العزل الكامل للجزء الثابت بشكل صحيح مع الورنيش أو الراتنج من درجة كهربية خاصة لمنع الدخول والرطوبة والأوساخ وأي جزيئات أجنبية أخرى.
يتم عمل اللب والملف في قالب من الحديد أو الحديد الزهر. يوضح الشكل 11.1 (أ) رسمًا لجزء ثابت.
يوضح الشكل 11.1 (ب) رسم تخطيطي لدوار قفص السنجاب. يتكون الدوار من قفص أسطواني من قضبان النحاس أو قضبان الألمنيوم (يُلقى في حالة المحركات الصغيرة) ويقصر بفعل الحلقة النحاسية أو النحاسية في كل طرف ، مما يمنحه شكل القفص. هذا هو السبب في المحركات الحثية تسمى أيضا محركات قفص السنجاب لأنها تبدو مثل قفص السنجاب.
بدلا من ذلك ، قد يتم القفص كله في قطعة واحدة من سبائك الألومنيوم. يتم وضع القفص في قلب أسطواني ، مبني من صفائح الحديد الناعمة ، والتي يتم ترصيعها إلى عمود ، تم تشكيلها بشكل صحيح بالفعل. ويدعم الدوار عن طريق محامل عند كل طرف من أطراف العمود.
تتم مضاهاة الجزء الثابت بحيث يكون هناك فجوة هوائية صغيرة جدًا من بضعة آلاف من البوصة (عادة ما تتراوح من 0،01 إلى 0،028 في كل جانب) بين سطح الدوار والسطح الداخلي للجزء الثابت.
تعتبر الفجوة الهوائية الصغيرة والموحدة أكثر أهمية من أجل التشغيل الفعال لمحرك الحث ، ككل. في الحقيقة أهمية الفجوة الهوائية كبيرة لدرجة أنه إذا لم يتم تشكيلها بشكل صحيح ، فإن المحرك بأكمله يغير خصائصه وأدائه.
2. مبدأ المحرك التعريفي في المناجم:
مشترك مع جميع المحركات الكهربائية الأخرى ، يقوم محرك القفص بإنشاء قوة ميكانيكية من خلال مبدأ المحرك كما هو موضح من خلال تفاعل الموصلات الحاملة الحالية في الدوار مع المجال المغناطيسي. السمة المميزة لمحرك الحث هي أن التيارات الموجودة في الموصلات الدوارة تحفزها نفس المجال الذي تتفاعل معه.
يعتمد أداء وتشغيل المحرك الحثي على إمكانية إنتاج حقل مغنطيسي يدور ، بينما اللفات التي تنتجه ، تبقى ثابتة.
لا يمكن إنتاج مثل هذا الحقل إلا من خلال لف متصلين بإمداد التيار المتناوب ، في حين أنه إذا تم تطبيق تيار مباشر على لفيفة لإنتاج مجال كهرومغناطيسي ، فإن موقع الحقل في الفضاء يتم تحديده بالكامل من خلال موقع لف. يمكن إجراء الحقل للتدوير فقط من خلال تحويل اللفافات نفسها.
يمكننا تصميم الجزء الثابت لمحرك الحث لإنتاج حقل دوار يتكون من اثنين أو أربعة أو ستة أو حتى أي عدد من الأقطاب ، ثم يعتمد تصميم اللف على عدد الأقطاب المطلوبة. ترتبط كل مرحلة من العرض بلف في الجزء الثابت.
تم تصميم اللفات بحيث تعطي كل منها العدد المطلوب من القطبين ، كما أن اللفات مترابطة سواء في النجم أو الدلتا. في تكوين النجوم ، ترتبط الأطراف الثلاثة للملفات غير المتصلة بالموصلات ببعضها.
يتم ترتيب اللفات في كل مرحلة بحيث ، في كل دورة نصف من طورها ، ينتج نصف اللف الأقطاب الشمالية بينما ينتج النصف الآخر قطبين جنوبيين. قطبية كل عاكس متعرج في كل دورة نصف.
تكون اللفات متساوية المساحة حول الجزء الثابت حسب المراحل. تنتج اللف قطبًا شماليًا خلال الدورة النصف الإيجابية من طورها. يظهر الشكل النموذجي لللفات بشكل تخطيطي في الشكل 11.2 (أ).
على أي حال ، يوضح الشكل 11.2 (ب) كيف ينتج الحقل ذو الدوران للقطب بواسطة الجزء الثابت الذي له ست لفات. وبسبب العلاقة بين الدورات البديلة في المراحل الثلاث ، فإن القوة الحالية ستصل إلى ذروة في اللفات المتعاقبة حول الجزء الثابت.
ثم يكون عمود الحقل الكلي في لحظة واحدة عند اللف 1A (شمال) و IB (جنوبًا) ، ثم يكونان متعرجًا في 3B (شمالًا) ثم يتلفان IB (شمالًا) ، و 1 A (جنوبًا) وهكذا. إن تأثير توصيل إمدادات ثلاثية الطور إلى الجزء الثابت الذي يحتوي على ست لفات هو إنتاج حقل مغناطيسي من قطبين يكملان ثورة واحدة لكل دورة من الإمداد.
سرعة الدوران الميداني:
بالنسبة لحقل ذي قطبين لإكمال ثورة واحدة ، يجب أن يكون لكل لفة في الجزء الثابت قطبية الشمال مرة واحدة والقطبية الجنوبية مرة واحدة. يدور حقل ذو قطبين مرة في كل دورة ، لأن كل ملف يغير القطبية مرة واحدة في أثناء الدورة.
من أجل حقل أربعة قطب لإكمال ثورة واحدة ، يجب أن يكون لكل لفة كل قطبية مرتين. بالنسبة لحقل من ستة قطب ، تتطلب إحدى الثورات أن يكون لكل اتجاهات قطبية ثلاث مرات ، وهكذا.
الآن ونحن نرى أن اللفات تتغير قطبية مرة واحدة فقط لكل دورة ، فإنه يتبع ذلك أن هناك أقطاب أكثر ، سيكون أبطأ دوران الحقل وسرعة الدوران. على سبيل المثال ، عند الاتصال بـ 50 c / s. العرض ، يدور حقل ذو عمودين عند 3000 دورة في الدقيقة ، وحقل بأربعة أقطاب عند 1500 دورة في الدقيقة ، وحقل من ستة أقطاب عند 1000 دورة في الدقيقة وحقل قطب ثامن عند 750 دورة في الدقيقة.
تسمى سرعة دوران الحقل هذا بالسرعة المتزامنة ، ويمكن وصف ذلك من حيث الصيغة ؛
يمكن جعل الحقل بالتدوير إما في اتجاه عقارب الساعة أو في اتجاه عقارب الساعة. في الواقع ، لعكس اتجاه الدوران ، من الضروري فقط عكس ترتيب أي مرحلتين. وهكذا ، على سبيل المثال ، إذا كانت وصلات الطور 1-2-3 وتنتج دوران في اتجاه عقارب الساعة ، فسيتم إنتاج التناوب عكس اتجاه عقارب الساعة بواسطة التوصيلات 3-2-1 أو 2-1-3 أو 1-3-2.
3. تأثير التعريفي في الدوار:
عندما يتم توصيل اللف الثابت إلى الجزء الثابت ، فإن الحقل المغناطيسي الدوار يدور عبر موصلات الدوار. هذه الموصلات ، وبالتالي ، في مجال مغناطيسي متغير. كل موصل له قوة دفع مستحثة فيه ، وبما أن جميع الموصلات الدوارة يتم تقصيرها ، وبالتالي يتم توصيلها بواسطة حلقات النهاية ، فإن التيارات تكون قادرة على الدوران.
يكون التأثير هو نفسه تمامًا كما لو كانت الحقول ثابتة وتم تحويل الموصلات الدوارة في الاتجاه المعاكس لذلك الذي يدور فيه الحقل الثابت.
وبالتالي يمكن العثور على اتجاه التدفق الحالي في الموصلات الدوار من خلال تطبيق قاعدة اليد اليمنى فليمنج للمولدات. يوضح الشكل 11.3 بوضوح شرح الحث للأثر الحالي وتسببه في القوة وفي النهاية دوران العضو الدوار.
نظرًا لمبدأ الحث ، يتم حث التيارات على التدفق في الموصلات الدوارة ، يدخل مبدأ المحرك حيز التشغيل ، ويتم ممارسة القوة على كل موصل. من خلال تطبيق Flemings Left Hand Rule للمحركات ، يمكن ملاحظة أنه ، في أي موصل ، تعمل القوة الدافعة في الاتجاه المعاكس لتلك التي يتحرك فيها الموصل للحث على تحفيز التيار.
في المحرك الحثي ، تميل القوة التي تعمل على كل موصل إلى تحريكها في نفس الاتجاه الذي يقطع فيه الحقل الثابت الدوار. هذه الظاهرة موضحة في الشكل 11.4. تنتج القوى العاملة على الموصلات معًا عزم الدوران الذي يحوِّل الدوار في اتجاه دوران الحقل ، ومن ثم يستمر الدوار بالتناوب طالما أن اللولب الثابت يتصل بإمدادات صحية.
يعتمد عزم الدوران الناتج عن المحرك على قوة التيار المتدفق في الدوار. تتفاعل التيارات الثقيلة مع الحقل الدوار لإنتاج عزم دوران كبير. وطبقًا لنفس المبدأ ، لا تنتج التيارات الضوئية سوى عزم دوران صغير.
وتعتمد قوة التيار المستحث في الدوار ، بدورها ، على المعدل الذي يجتذبه الحقل الدوار عبر الموصلات ، أي عند الحركة النسبية بين الدوار والحقل ، وهو ما يسمى الانزلاق.
في الواقع ، تنتج كمية كبيرة من الانزلاق في تيار مستحث ثقيلًا ، ولكن إذا اقترب الدوار من سرعة متزامنة ، يتم تقليل التيارات المستحثة وتوقف عزم الدوران. لا يمكن للدوار أبداً الوصول إلى سرعة متزامنة ، لأنه في هذه السرعة ، لا توجد حركة نسبية بين الدوار والحقل ، ولن يتم توفير أي عزم.
ترتبط كمية الانزلاق ، وبالتالي سرعة المحرك مباشرة بعزم الدوران المطلوب لدفع الحمل. في جهاز ذو أربعة أقطاب يعمل في 50 c / s. نظام الإمداد والتطوير يقول 50 قوة حصان ، فإن سرعة الحقل الثابت سيكون 1500 دورة في الدقيقة.
الآن عندما تعمل على حمولة كاملة ، فإن سرعة المحرك ستكون بين 1450 و 1470 دورة في الدقيقة ، اعتمادا على كفاءة المحرك. ولكن إذا تم تخفيض الحمل ، فإن المحرك سوف يسرع بشكل طفيف ، وبدون حمولة ، سيعمل المحرك بسرعة أقل من 1500 دورة في الدقيقة ، على سبيل المثال عند حوالي 1490 إلى 1495 دورة في الدقيقة
وبالتالي ، تعتمد سرعة المحرك في المقام الأول على السرعة المتزامنة للحقل الثابت ، ويتم تعديلها قليلاً بواسطة الحمولة. لا توجد وسائل ناجحة ومثبتة ناجحة للتحكم في سرعة المحرك الحثي البسيط أو تغييره ، بحيث أنه ، بالنسبة لجميع الأغراض العملية ، محرك سرعة ثابت.
لهذا السبب ، أصبح محرك الحث تحظى بشعبية كبيرة ، لأن معظم محرك الأقراص يحتاج إلى سرعة ثابتة. ينبغي على الحضارة الصناعية الحديثة أن تشكر العالم بشدة على اختراعه لمحرك الحث في عام 1885.
4. ابتداء من المحرك التعريفي:
سيبدأ المحرك التعريفي للأقفاص تحت الحمل إذا تم تحويله مباشرة إلى جهد إمداد أكمل. تُعرف طريقة البدء بالتحول المباشر (DOL) أو بدء التشغيل. في لحظة البدء ، يكون الإنزلاق (وبالتالي تيار الدوار المستحث) في أعظمه ، بحيث يجذب المحرك تيارًا كثيفًا من الإمداد حتى يقترب من سرعة الجري العادية.
قد يأخذ محرك القفص من خمسة إلى ستة أضعاف تيار حمله الطبيعي العادي.
يتم تشغيل جميع محركات القفص الصغيرة المستخدمة في منجم ، مثل تلك الموجودة في معدات الوجه ، عن طريق التبديل المباشر للخط. لاستيعاب تيار البدء ، فإن جميع الأجهزة الواقية في الدائرة الكهربائية مصممة بحيث لا تتسرب خلال فترة التشغيل.
خلال الفترة التي يبدأ فيها المحرك في التشغيل والسرعة ، فإن التيار الثقيل المأخوذ يقلل من الطاقة المتاحة للآلات الأخرى التي تتقاسم خطوط التوزيع. لهذا السبب ، تم تصميم الدوارات للعديد من المحركات تحت الأرض للحد من الارتفاع الأولي للتيار الحالي قدر الإمكان.
تتمثل إحدى طرق تقييد تيار البدء في تزويد العضو الدوار بقفص مزدوج أو حتى ثلاثي. ويمكن أيضا أن تكون محدودة محدودة من خلال تصميم دقيق للأقفاص القفص.
يوضح الشكل 11.5 رسمًا لـ Double Cage Rotor ، ويوضح الشكل 11.6 أشرطة دوار تُستخدم عمومًا في دوارات Double Cage Rotors. في الواقع ، يتم إنشاء الدوار المزدوج القفص مع قفص مقاومة عالية وضع في سطح النواة ، ووضع قفص نحاسي منخفض المقاومة في القلب.
في لحظة البدء ، عندما يكون الدوار ثابتاً ، فإن تردد الـ emf المستحث في قضبان القفص ، والذي يعتمد على الفرق بين الدوار وسرعة المجال الدوارة ، هو حوالي 50 c / sie تردد الإمداد.
في هذا التردد ، يكون القفص النحاسي المحاط بالحديد مفاعل حثي عالي جدا يمنع التيار الثقيل من التدفق فيه. إن التيار المستحث في القفص الخارجي كافٍ للسماح للمحرك بالبدء بعزم دوران مرتفع (حتى ضعف عزم الحمل العادي) ، لكن مقاومة القفص تحد من تيار البدء.
مع سرعة دوران المحرك ، فإن الفرق بين الدوار وسرعة المجال الدوارة ينخفض بشكل كبير ، ويصبح تردد الـ emf المستحث أقل بكثير. وبالتالي ، فإن تفاعل القفص النحاسي أقل بكثير ، وبالتالي فإن التيارات المستحثة فيه تكون أقوى (على الرغم من أن الـ emf المستحث يصبح أصغر بكثير) ويتولى القفص الواجب الرئيسي لإنتاج عزم الدوران.
هناك أيضا ثلاثة أقفاص الدوار ، والتي لديها ثلاثة أقفاص منفصلة. يبدأ القفص على مستوى عالي من المقاومة ، ويتحرك القفص الوسيط الثاني قبل أن يبدأ تشغيل القفص الرئيسي في النهاية. لكن هناك نوع آخر من الدوارات يحتوي على قفص واحد يعمل بطريقة مشابهة جداً لدوار القفص المزدوج. يحتوي على أشرطة مع مقاطع عرضية مصممة خصيصًا كما هو موضح في الشكل 11.6 ، والذي يوضح شكلين محتملين.
يتم تعيين جزء كبير من كل شريط عميق في القلب ، وهذا الجزء له تفاعل عالي عند البدء. يتدفق التيار فقط في الأقسام الصغيرة بالقرب من السطح والتي توفر مقاومة عالية للتيارات الثقيلة. وبالتالي يبدأ المحرك بعزم دوران مرتفع وبداية تشغيل معتدلة.
مع سرعة دوران المحرك ، يتناقص تفاعل الأجزاء العميقة من القضبان ، بحيث يمكن أن يتدفق التيار بحرية خلال كل شريط. ثم يعمل القفص كقفص منخفض المقاومة.
دعونا نناقش باختصار تعبيرات بدء تشغيل عزم الدوران (T s ) وتيار البدء (I s ) ، حسب الرسم البياني المكافئ كما هو موضح في الشكل 11.7. يتم إعطاء هذه التعبيرات لأنها سوف تكون مفيدة لمهندسي الكهرباء في فهم الأداء ومشاكل المحركات الحثية.
إذا كانت P 1 = دخل الطاقة ، V 1 = جهد الدخل للجزء الثابت ، و I 1 ، = تيار الإدخال إلى الجزء الثابت ، و cos φ 1 هو عامل القدرة ،
مدخلات الطاقة لكل مرحلة
للخروج من هذا I 1 2 R ، يتبدد في اللفات الجزء الثابت ، والخسارة (-E 1 ) I 1 تسخن النواة ، بسبب التخلف والتيارات الدوامية. هنا R 1 = مقاومة الجزء الثابت ، و E 1 = مولد الـ emf المستحث لكل مرحلة.
لذلك يمكن التعبير عن P 1 بالطريقة التالية:
الزاوية بين المتجهات (-E 1 ) و (-) I 2 هي (كما هو موضح في الشكل 11.7 (b) ، والتي توضح الرسم التخطيطي لمحرك الحث) التي بين E 2 و I 2 في الدوار ، كما هو موضح φ 2 . نظرًا لأن (-E 1 ) هو مكون الجهد المرتبط بالتدفق المتبادل ، و (-I 2 ) هو المكون الحالي المكافئ لتيار الدوار ، عندئذ يجب أن تكون (-E 1 ،) (-I 2 ) Cos φ 2 القوة التي يسلمها عمل المحول إلى الدوار ، أي
يمكن تفسير ذلك على أنه من الطاقة التي يتم تسليمها إلى العضو الدوار ، يتم استخدام الجزء s في الدوار نفسه وفقده في الدوار كحرارة. الآن لا يظهر الباقي (1 s) P 2 في مخطط المتجه بين الكميات الدوارة.
في الواقع ، يتم تحويله إلى طاقة ميكانيكية ، ويتم تطويره عند عمود الدوار ، وبالتالي يمكن التعبير عنه على النحو التالي:
P m = (ls) P 2 (وهذا يشمل الاحتكاك وقوة عصر الرياح).
. . . يمكن التعبير عن كل شيء على النحو التالي:
وهذا يعني ، سيتم تقسيم قوة الدوار دائما في هذه النسبة. في الواقع ، يتناسب عزم الدوران بشكل مباشر مع مدخلات الطاقة الدوارة ، P 2 ؛ والذي يتناسب في حد ذاته مع الإدخال الثابت ، مع الأخذ في الاعتبار أن خسائر الجزء الثابت تكون صغيرة. لذلك فإن مدخلات المحرك تتناسب طرديا مع عزم الدوران لجهد رئيسي معين والجهد الثابت.
5. بدء تشغيل معدات للسيارات الحث:
مطلوبة المعدات بداية أساسا للحد من بدء التشغيل للمحركات. ويتم ذلك بمساعدة معدات التحكم الخارجية. هذه الطرق تبدأ دلتا النجم ، وتبدأ autotransformer.
وتستخدم في بعض الأحيان مع محركات أثقل مثل تلك المستخدمة لقيادة المضخات الثقيلة إلخ. في هذه المحركات إذا تم استخدام العرض المباشر لبدء تشغيل المحرك ، بسبب تيار بدء التشغيل الثقيل ، فإن مصدر التيار الكهربائي سيتعطل.
ستار دلتا:
إن ماكينة مصممة لبدء دلتا النجم (على عكس الآلة المصممة للإنطلاق المباشر للخط أو بدء المحول التلقائي) سيكون لها طرفي كل مرحلة يتم إخراجها من أطراف طرفية منفصلة ، مما يعطي ما مجموعه ست محطات طرفية للحقل الثابت. ثم يتم توصيل محول في الدائرة ، كما هو موضح في الشكل 11.8 بحيث يمكن تغيير اتصال حقل الجزء الثابت بتغيير موضع المفتاح.
يعمل النظام بهذه الطريقة - يتم تشغيل الجهاز مع الجزء الثابت المتصل بالنجم ؛ عندما تصل الماكينة إلى أقصى سرعة ، يتم تغيير المفتاح ، بحيث يتم توصيل اللفحات الثابتة في دلتا ، ويعمل الجهاز طوال التشغيل العادي مع اتصال دلتا.
بالنسبة لأي حقل محدد ، يستخدم اللفة المستخدمة عندما تكون المراحل متصلة بنجمة أقل (بواسطة
وبالتالي ، فإن التيار الحالي هو حوالي تيار التحميل الكامل مرتين. كما أن بدء تشغيل Star delta يقلل من عزم بدء التشغيل ، إلى حد ما ، ولكن قد لا يكون من الممكن بدء تشغيل المحرك عند التحميل الكامل.
أثناء البدء أثناء توصيل اللفة مؤقتًا بالنجوم ، يتم تقليل جهد الطور إلى
وتعتبر طريقة البدء هذه رخيصة وفعالة ، طالما أن عزم الدوران الأولي لا يتطلب أكثر من 50 في المائة من عزم الحمل الكامل. يمكن استخدامه للأدوات الآلية والمضخات إلخ.
بداية مقاومة الجزء الثابت: (SRS) :
كما نعلم من مبادئ المحركات الحثية ، أن الناتج وعزم الدوران لزاوية معينة يختلفان كمربع الجهد المطبق. لذلك ، أي تخفيض في الجهد الكهربائي المطبق يعني الحد المتزامن لعزم الدوران.
ويتم اتباع هذا المبدأ في طريقة بدء مقاومة الجزء الثابت عن طريق توصيل وحدات المقاومة الخارجية ثلاثية الطور في سلسلة مع طرف الجزء الثابت. يوضح الشكل 11.8 (أ) الدائرة البسيطة لهذا النوع من البدء.
عندما ينخفض جهد الإدخال الثابت (عن طريق ضبط وحدة مقاومة الجزء الثابت الخارجي) من قيمته العادية ، على سبيل المثال ، إلى الكسر x ، فإن تغيّر الحمولة والدارة القصيرة سوف يتغير بنفس النسبة تقريبًا. لكن التدفق الرئيسي الذي ، على مدى نطاق الأحمال العادية ، ثابت تقريبًا يتم تحديده بواسطة الفولتية المطبقة وسيقلل بشكل كبير بما يتناسب مع الجهد المنخفض.
وبالمثل ، سيتم تقليل تيار المغنطة ، طالما أن الدائرة المغناطيسية غير مشبعة بدرجة عالية. علاوة على ذلك ، تكون الخسائر الأساسية متناسبة تقريبا مع مربع كثافة التدفق ، وبالتالي ، من الجهد ؛ سيتم تخفيض المكون النشط لتيار عدم التحميل بما يتناسب مع انخفاض الجهد.
في حين أن الدائرة القصيرة تعطى عن طريق نسبة الجهد المطبق ومقاومة الدارة القصيرة ، سيكون هناك تقريب قريب للوظيفة الخطية للجهد الموفر. لذلك ، إذا تم تخفيض تيار البدء بمقدار كسر ، x ، للقيمة العادية ، فإن عزم بدء التشغيل سيقلل أيضًا بمقدار x 2 من قيمته العادية.
كاتب محول تلقائي:
يمكن أيضًا تقليل تيار البدء عن طريق توصيل محولين أوتوماتيكيين في "V" عبر المراحل الثلاث من لفائف الجزء الثابت كما هو موضح في الشكل 11.9. المحولات الذاتية لها تأثير على خفض الجهد المطبق على اللف الثابت ، بحيث يتم تقليل التيار الأولي المتخذ من قبل المحرك.
عندما تقترب الآلة من السرعة الكاملة ، يتم تبديل المحولات التلقائية ، بحيث يتم تطبيق فولطية الإمداد الكاملة على الجزء الثابت. هنا أيضا ، يتم تقليل عزم الدوران ، إلى حد ما. يوضح الشكل 11.9 أنه يتم استخدام المحول التلقائي لتقليل جهد الطور إلى الكسر x للقيمة العادية. ثم التيار الحركي عند البدء هو I s = xl sc ، وعزم الدوران T s = X 2 T sc
هذا هو بالضبط نفس حالة وضع المقاومة في الدائرة الثابتة لتقليص الفولتية. ولكن في هذه الطريقة ، فإن الميزة هي أن الجهد الكهربائي يتم تقليله بواسطة المحولات ، وليس بواسطة المقاومة.
6. محركات الحث الانزلاق:
تعمل المحركات الحثية الانزلاقية على نفس مبدأ الاستقراء مثل محركات القفص السنجابية. ومع ذلك ، فهي تختلف عن محركات قفص السنجاب في شكل الدوار المستخدم وفي طريقة البدء. على عكس محركات القفص ، يمكن التحكم في سرعة محرك الانزلاق.
يتم استخدام محركات الانزلاق بشكل عام للخدمة الشاقة ، مثل قيادة الضواغط الضخمة ، والعربات الرئيسية ، حيث تكون الطاقة العالية والتحكم الدقيق في بدء التشغيل ضروريان. حتى في المحركات اللفاف الرئيسية يتم استخدام محركات الانزلاق.
إن إحصار محركات الانزلاق هي نفس تلك الموجودة في محركات القفص السنجابية ، لكن الدوار لمحرك الانزلاق يتكون من ثلاث مراحل متعرجة تتكون من الموصلات النحاسية ، وتوضع في قلب من الحديد الناعم.
يتم عزل الموصلات واللفافات من بعضها البعض ومن القلب ، ويتم تشبع كل العزل مع ورنيش خاص من الدرجة الكهربائية. يتم توصيل طرف واحد من كل طور متعرج بنقطة نجم داخل العضو الدوار ، ويتم إحضار الأطراف الأخرى للملفات إلى ثلاثة انزالق مركب على عمود الدوار.
ترتبط الانزلاق الدوار بثلاثة أطراف من خلال ثلاث مجموعات من الفرش. تكمل وحدة البداية ، المتصلة بالأجهزة الطرفية ، دارة الدوار خارجياً.
تتكون وحدة البداية من ثلاثة مقاومات متغيرة متصلة بالنجم. وهي متصلة بالمطاريف الثلاثة الانزلاقية بحيث يكون لكل طور من لفات الدوار مقاومة متغيرة في سلسلة معها ، كما هو موضح في الشكل 11.10.
وبالتالي ، يمكن اختلاف مقاومة دائرة الدوار عن طريق التحكم الخارجي. لبدء المحرك ، يتم تعيين المقاومة بأعلى قيمة لها. عندما يتم تشغيل الإمداد إلى لفائف الجزء الثابت ، يبدأ المحرك ببطئ بعزم دوران عال وتيار ثابت منخفض نسبيا.
تقلص المقاومات بشكل تدريجي ، مما يسمح للمحرك بالتسارع ، إلى أن تكون المحطات الثلاثة ، في الواقع ، قصيرة الدائرة والمحرك يعمل بأقصى سرعة. يمكن تشغيل محرك الانزلاق تحت سرعته القصوى عن طريق ترك أجزاء من المقاومة الخارجية في سلسلة مع اللفات الدوارة.
تعتمد السرعة الفعلية للمحرك على الحمل الذي يدفعه وكمية المقاومة المتبقية في الدائرة. يمكن التحكم في مجموعة كبيرة من السرعات بهذه الطريقة ، ولكن يجب توخي الحذر بشأن خصائص سرعة عزم الدوران للمحرك ، وإلا قد يتلف المحرك.
معدات الدوائر القصيرة:
في بعض الأحيان يتم تركيب المحرك الذي يتم تشغيله باستمرار بسرعة واحدة ، مثل محرك يعمل بضاغطًا ، مع آلية لتقصير الدوائر ، بحيث يمكن استكمال الدائرة الدوارة داخل الماكينة. قد يتم رفع الفرش في نفس الوقت ، بحيث يتم تقليل تفرش الفرشاة إلى الحد الأدنى.
إذا كان الجهاز مزودًا بمفتاح دوران قصير ، يتم توصيل المبدئ بالدوار فقط خلال الفترة الفعلية للبدء كما هو موضح في الشكل 11.10. عندما يتم تشغيل المحرك حتى السرعة ، يعمل مفتاح الدوران القصير ، عادة عن طريق مقبض على جانب العلبة المغلفة ، ثم يعمل المحرك كآلة متصلة داخليًا.
عامل القوى:
كل قفص السنجاب والمحركات الحثية الانسيابية تعمل عند معامل القدرة المتأخر. عادةً ما تشتمل المحركات الحثية العاملة على الحمولة الكاملة على عوامل طاقة تتراوح بين 0.8 و 0.9 حسب تصميم الماكينة. إذا كان المحرك يقود أقل من حموله الكامل ، فإن عامل القدرة يتدهور ، أقل من نصف الحمولة قد ينخفض إلى أقل من 0.5 أو في وقت ما أقل.
7. المحركات المتزامنة المستخدمة في المناجم:
مثل المحرك الحثي ، يتألف المحرك المتزامن أيضًا من جزء ثابت مع دوار يعمل داخلها. يتم إلحاق الجزء الثابت ، مثل محرك الحث ، بحيث يتم إنتاج حقل دوار عند توصيله بتيار ثلاثي متناوب. تعتمد سرعة الدوران على تواتر العرض وعدد الأقطاب في الحقل.
على الرغم من ذلك ، فإن الدوار ، بخلاف المحرك التحريضي ، له موجة استثنائية يتم تنشيطها بواسطة تيار تيار مباشر. يتم تغذية الإمداد به بواسطة فرش تحمل على جزئين ، ويجرح الدوار بحيث يتم إنتاج حقل مستقطب ثابت ، له نفس عدد الأقطاب مثل الحقل الثابت.
الآن عندما يتم تنشيط الحقل الثابت بموارد التيار المتناوب ثلاثية الطور ويتم تنشيط الدوار عن طريق إمداد التيار المباشر ، ينجذب كل عمود من الدوار إلى القطب المعاكس للحقل الدوار.
لذلك ، فإن أقطاب الدوران تتبع أقطاب الدورية المقابلة ، بحيث يدور الدوار بنفس سرعة الحقل الثابت ، أي يدور بسرعة متزامنة ، وبالتالي يسمى هذا المحرك بمحرك متزامن. سرعة هذا النوع من المحركات غير ثابتة.
ابتداء:
محرك متزامن ، على هذا النحو ، لا يمكن أن تبدأ من تلقاء نفسها لأنها لم تنتج عزم دوران انطلاق. يتم إنتاج العزم في الواقع فقط عندما تتبع أقطاب الدوّار أقطاب الحقل الدوار ، بحيث: قبل أن يتمكن المحرك من دفع حمولته ، يجب تشغيل الدوار بالفعل بسرعة متزامنة تقريبًا. من أجل بدء تشغيل محرك متزامن ، يجب استخدام بعض الطرق لتشغيله حتى السرعة قبل تنشيط العضو الدوار.
تم استخدام طرق مختلفة لتشغيل المحركات المتزامنة حتى السرعة عند البدء. تتمثل إحدى الطرق في بناء محرك تحريضي منفصل صغير ، يسمى محرك المهر على العمود الرئيسي ، ولكن هذه الطريقة نادراً ما تُستخدم الآن. تحتوي معظم المحركات المتزامنة المستخدمة في الكوليرات على لف متضمن في الدوار الرئيسي ، بحيث يمكن تشغيله كمحرك تحريضي ، باستخدام الحقل الرئيسي.
الأنواع الثلاثة من المحركات المتزامنة الأكثر شيوعا في الاستخدام في collieries ، هي المحرك التعريفي المتزامن ، والمحركات المتزامنة ذات المحرك المتزامن والقفص. في الواقع تتميز هذه الطرق من خلال بدايتها.
محرك تحريض متزامن:
نوع واحد من المحركات الحثية المتزامنة يحتوي على دوار ذو لفتين. لفيفة واحدة هي اللف الإثارة التي ترتبط بالتيار الحالي المباشر عن طريق اثنين من الانزلاق. اﻟﻟﻔﺎت اﻷﺧرى ھﻲ ﻓﺗﺣﺎت ﺗﺣرﯾض ﺛﻼﺛﺔ اﻟﻣرﺣﻟﺔ ﻣﺗﺻﻟﺔ ﺑﺑداﯾﺔ اﻟﻣﻘﺎوﻣﺔ ﻋﺑر ﺛﻼﺛﺔ أﻧﺑوب أﺧرى. وبالتالي فإن المحرك لديه خمسة انزلاق كما هو موضح في الشكل 11.11 (أ).
يبدأ المحرك كمحرك الحث الانزلاق ، باستخدام مقاومات البدء. عند تشغيل المحرك حتى سرعة متزامنة تقريبًا ، يتم تشغيل التيار المثير الحالي المباشر ويتم فتح الملف التحريضي.
في نوع آخر من المحركات الحثية المتزامنة ، يحتوي الدوار على ثلاث مراحل متعرجة بثلاثة انزلاق. يبدأ المحرك مثل آلة الانزلاق باستخدام 7 مقاومات بدء. عندما يقترب المحرك من السرعة المتزامنة ، يتم تشغيل التيار المثير الحالي المباشر ويتم فتح الملف التحريضي.
مع بعض المحركات ، يتم استخدام اثنين من الانزلاق فقط من خلال توريد المحرض ، يتم تعطيل مرحلة واحدة من لف الدوارة. بدلا من ذلك ، في المحركات الأخرى ، يتم استخدام جميع الانزلاقات الثلاثة ، حيث تكون مرحلتان من اللفات متوازية والثالثة في السلسلة كما هو موضح في الشكل 11.11 (ب).
موتور متزامن للسيارات:
يشبه المحرك المتزامن التلقائي محرك الحث المتزامن ، إلا أنه مصمم لإلغاء الحاجة إلى التبديل حيث يقترب المحرك من سرعة التشغيل العادية. يتصل دوّار الدوار دائمًا بالمحرض عبر الفتحات والفرشاة.
يبدأ المحرك كمحرك تحريضي ، مع اكتمال دائرة الدوار من خلال مولد التيار المستمر. كما يقوم المحرك بجمع السرعة ، يتدفق التيار المباشر في لف الدوارة بالإضافة إلى التيار المتناوب المستحث. عندما يصل الدوار إلى سرعة متزامنة ، لا يتم إحداث أي تيارات في الدوار ، حيث لا توجد حركة نسبية بين الحقل والدوار.
قفص متزامن موتور:
يحتوي هذا النوع من الدوارات فقط على المثير الملتوي الذي تم إحضاره إلى الانزلاق ، ولكن هناك أيضًا شكل من القفص المضمّن في قلب العضو الدوار. يبدأ المحرك كمحرك للقفص. عندما يقترب المحرك من السرعة المتزامنة ، يتم تشغيل التيار الكهربائي المباشر الحالي.
عندما يعمل المحرك ، يعمل القفص كملف للمخمن ويمنع أي "صيد" أي اختلافات طفيفة في سرعة المحرك والتي يمكن أن تسبب الاهتزازات. عادةً ما يتم استخدام بدء المحول التلقائي ، ولكن يتم تشغيل بعض الأجهزة من هذا النوع عن طريق المحولات المباشرة.
دائرة الإثارة:
عادة ما يتم الحصول على تيار الإثارة للدوار من مولد صغير متحرك مركب على نفس العمود الدوار ، ويشكل جزءًا لا يتجزأ من الماكينة. وبالتالي ، فإن العرض الخارجي الوحيد المطلوب هو العرض الرئيسي العادي.
يتم توفير وحدة تحكم ، والتي تمكن من المتدفقة الحالية في الدوار متعرجا لتكون متنوعة. لأي حمولة معينة ، هناك حاجة إلى حد معين من الإثارة الحالية. يعتمد عزم الدوران الذي يمكن للمحرك إنتاجه على قوة الحقل الدوار. إذا كان هذا الحقل ضعيفًا جدًا ، فلن ينتج عزمًا كافيًا لدفع الحمل ، ونتيجة لذلك يحدث المماطلة.
عامل القوى:
في الحد الأدنى من الإثارة ، يعمل المحرك عند عامل طاقة منخفض متخلف ، يتراوح بين 0.6 و 0.8 ، اعتمادًا على الحمل وتصميم الماكينة. إذا زاد تيار الإثارة فوق الحد الأدنى الضروري لدفع الحمل ، فإن السرعة وعزم الدوران تظل ثابتة ، ولكن عامل القدرة يتحسن.
في قيمة معينة من الإثارة الحالية ، يتم تحقيق عامل قوة الوحدة. إذا استمر ازدياد تيار الإثارة بشكل أكبر ، يتطور عامل القدرة الرئيسي ، ومن هنا ، تصبح القوة الرائدة أقل كلما زاد تيار الإثارة. من خلال الإثارة الزائدة ، يمكن تشغيل محرك متزامن مع عامل قدرة منخفض يصل إلى 0.6 أو أقل.
الاستخدامات:
بسبب خصائص البدء الصعبة وحقيقة أن سرعتها ثابتة ، فإن المحركات المتزامنة لا تستخدم إلا في حالة الحاجة إلى محرك مستمر بسرعة ثابتة.
في collieries ، تستخدم عادة المحركات المتزامنة لقيادة اللفاف الرئيسي ، مروحة التهوية الرئيسية ولقيادة الضواغط الثقيلة. بسبب قدرتها على الركض في معامل القدرة الرئيسي ، فإن هذه المحركات تقدم طريقة لتصحيح عامل القدرة للنظام الكهربائي للمنجم.
8. مقاومة العزل للسيارات الحثية:
يعتبر فحص وصيانة التيارات المتناوبة على فترات منتظمة أمرًا ضروريًا للغاية إذا كان من الضروري أن يعمل المنجم بسلاسة. يتم إعطاء تشغيل الخدمة الروتينية المنتظمة أدناه. ومع ذلك ، لا يمكن إجراء جميع هذه العمليات في مكان اللقاء أو الفحم ، أي داخل المنجم ، ولهذا السبب ، يتم إحضار المحركات التي يتم استخدامها تحت سطح الأرض على سطح الفوهة أو في البوابة إلى السطح بشكل دوري لإجراء مراجعة شاملة.
يجب إعداد جدول الصيانة لكل محرك فردي يعطي ترددات الفحص والشيكات التي يجب إجراؤها في كل مناسبة من قبل مهندس الكهرباء بفحص أهمية وأداء كل آلة. وهذا يجب أن يتبع بدقة من قبل الإدارة وكذلك من قبل الكهربائيين والمشغلين والمهندسين.
التفتيش على مقاومة العزل:
في حالة المحرك الحثي ذو القفص السنجابي ، يتم فحص عزل الموالي الثابت ، وفي حالة المحرك الحثي القاطع ، يتم فحص مقاومة العزل للدوار وأيضاً الانزلاق من وقت لآخر. يجب تعيين هذا الفاصل من قبل مهندس الكهرباء المنجم مع الأخذ بعين الاعتبار التشغيل التشغيلي وأداء المحركات. عموما الفاصل هو كل شهرين.
ومع ذلك ، كخط دليل ، ينبغي إيلاء اهتمام منتظم في المجالات التالية:
حالة المحرك بسبب دخول الأوساخ:
(1) غبار الفحم ، ويتم فحص ترسيب الرطوبة بانتظام.
(2) يجب التحقق من انكماش العزل الذي يميل إلى جعل اللفات فضفاضة في فتحاتها.
علاج:
(1) على فترات منتظمة يجب تنظيف المحرك عن طريق نفخ الهواء الساخن والجاف أو عن طريق الدعم أو عن طريق التسخين باستخدام لمبات عالية القوة الكهربائية.
(ii) The winding should be cleared of moisture.
(iii) After this operation the winding should be dried, varnished, then baked at 90° to 100°C for minimum of 6 to 8 hours.
(3) Cracked and worn out varnish will render the insulation vulnerable to penetration of dirt and moisture.
Remedy:
The winding should be baked properly and then varnished.
(4) Ageing or wearing out of the insulation, leads, sliprings, bearings, terminal blocks and bars, should be checked.
Remedy:
Aged and worn-out insulation leads, sliprings, bearing, terminal should be replaced.
(5) Sign of rubbing between rotor and stator and its cause should be noticed.
Remedy:
Bearing should be replaced and / or end brackets with worn out or damaged bearing housing should be replaced by new ones.
(6) Above all, a record of test results of insulation resistance should be kept at a regular interval.
Important Test:
(1) The insulation resistance between the stator windings and earth is tested periodically using a standard insulation resistance tests, such as Megger or Metro. The value of successive tests is recorded, so that any tendency for the insulation to deteriorate can be noted.
If the phases of the stator winding are not interconnected internally, ie if there are six leads to the stator, the insulation resistance between each pair of phases may also be taken and recorded. In case of a wound rotor motor the insulation resistance between the sliprings and the rotor shaft is measured and recorded.
(2) At regular intervals, it is advisable to check the resistance of the windings when the stator is connected internally, that is, in that case there will be three leads, the resistance between each pair of leads is ascertained with a direct reading ohm meter.
However if the stator has six leads, the resistance of each phase is found by testing between the two ends of each winding. In either test, the three readings obtained should be approximately equal. The makers usually state the value in their test certificate. The measured resistance should be equal to that value. By this test, inter-turn short, or even some defect develop in the connection, can be determined.
