ثلاثي الأطوار غير متزامنمحركهو نوع من المحركات الحثية التي تعمل بتوصيل تيار متردد ثلاثي الأطوار بجهد 380 فولت (فرق الطور 120 درجة). ونظرًا لأن المجال المغناطيسي الدوار للدوار والجزء الثابت في هذا المحرك يدور في نفس الاتجاه وبسرعات مختلفة، فإنه يُحدث انزلاقًا، ولذلك يُسمى محركًا غير متزامن ثلاثي الأطوار.
تكون سرعة دوران دوار المحرك غير المتزامن ثلاثي الأطوار أقل من سرعة دوران المجال المغناطيسي. ويولد ملف الدوار قوة دافعة كهربائية وتيارًا كهربائيًا نتيجة حركته النسبية مع المجال المغناطيسي، ويتفاعل مع المجال المغناطيسي لتوليد عزم كهرومغناطيسي، مما يحقق تحويل الطاقة.
بالمقارنة مع الطور الواحد غير المتزامنمحركات، ثلاثي الأطوار غير متزامنمحركاتتتمتع بأداء تشغيلي أفضل ويمكنها توفير مواد متنوعة.
وفقًا لهياكل الدوار المختلفة، يمكن تقسيم المحركات غير المتزامنة ثلاثية الأطوار إلى نوع القفص ونوع الملفوف
يتميز المحرك غير المتزامن ذو الدوار القفصي ببنية بسيطة، وتشغيل موثوق، ووزن خفيف، وسعر منخفض، مما جعله واسع الانتشار. أما عيبه الرئيسي فهو صعوبة تنظيم سرعته.
يُجهز كل من الدوار والجزء الثابت لمحرك غير متزامن ثلاثي الأطوار بملفات ثلاثية الأطوار، ويتصلان بمقاومة متغيرة خارجية عبر حلقات انزلاق وفرش. ويمكن تحسين أداء بدء تشغيل المحرك وضبط سرعته عن طريق ضبط مقاومة المقاومة المتغيرة.
مبدأ عمل المحرك غير المتزامن ثلاثي الأطوار
عند تطبيق تيار متردد ثلاثي الأطوار متناظر على ملف الجزء الثابت ثلاثي الأطوار، يتم توليد مجال مغناطيسي دوار يدور في اتجاه عقارب الساعة على طول المساحة الدائرية الداخلية للجزء الثابت والدوار بسرعة متزامنة n1.
بما أن المجال المغناطيسي الدوار يدور بسرعة n1، فإن موصل الدوار يكون ثابتًا في البداية، لذلك سيقطع موصل الدوار المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت لتوليد قوة دافعة كهربائية مستحثة (يتم تحديد اتجاه القوة الدافعة الكهربائية المستحثة بواسطة قاعدة اليد اليمنى).
نتيجةً لقصر دائرة موصل الدوار عند طرفيه بواسطة حلقة قصر، وتحت تأثير القوة الدافعة الكهربائية المستحثة، يُولّد موصل الدوار تيارًا مستحثًا يكون اتجاهه في نفس اتجاه القوة الدافعة الكهربائية المستحثة. ويتعرض موصل الدوار الحامل للتيار لقوة كهرومغناطيسية في المجال المغناطيسي للجزء الثابت (يُحدد اتجاه القوة باستخدام قاعدة اليد اليسرى). تُولّد هذه القوة الكهرومغناطيسية عزم دوران كهرومغناطيسي على عمود الدوار، مما يدفع الدوار للدوران في اتجاه المجال المغناطيسي الدوار.
من خلال التحليل السابق، يمكن استنتاج أن مبدأ عمل المحرك الكهربائي هو كالتالي: عند تغذية ملفات الجزء الثابت (الثابتة) ثلاثية الأطوار (بفرق زاوية كهربائية مقداره 120 درجة لكل منها) بتيار متردد متناظر ثلاثي الأطوار، يتولد مجال مغناطيسي دوار يقطع ملفات الجزء الدوار، مما يؤدي إلى توليد تيار مستحث فيها (حيث تُعتبر ملفات الجزء الدوار دائرة مغلقة). يُولد موصل الجزء الدوار الحامل للتيار قوة كهرومغناطيسية تحت تأثير المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت، وبالتالي، يتشكل عزم كهرومغناطيسي على عمود المحرك، مما يدفع المحرك للدوران في نفس اتجاه المجال المغناطيسي الدوار.
مخطط توصيل محرك غير متزامن ثلاثي الأطوار
التوصيلات الأساسية للمحركات غير المتزامنة ثلاثية الأطوار:
يمكن تقسيم الأسلاك الستة الخارجة من ملف محرك غير متزامن ثلاثي الأطوار إلى طريقتين أساسيتين للتوصيل: توصيل دلتا دلتا وتوصيل النجمة.
ستة أسلاك = ثلاثة ملفات محرك = ثلاثة أطراف رأس + ثلاثة أطراف ذيل، مع جهاز قياس متعدد لقياس الاتصال بين طرفي الرأس والذيل لنفس الملف، أي U1-U2، V1-V2، W1-W2.
1. طريقة توصيل المثلث دلتا للمحركات غير المتزامنة ثلاثية الأطوار
تعتمد طريقة توصيل المثلث دلتا على توصيل رؤوس وذيول ثلاثة لفائف على التوالي لتشكيل مثلث، كما هو موضح في الشكل:
2. طريقة توصيل النجمة للمحركات غير المتزامنة ثلاثية الأطوار
تعتمد طريقة التوصيل النجمي على توصيل طرفي اللفات الثلاثة، بينما تُستخدم الأسلاك الثلاثة الأخرى لتوصيل الطاقة. طريقة التوصيل موضحة في الشكل.
شرح مخطط توصيل محرك ثلاثي الأطوار غير متزامن بالرسومات والنصوص
صندوق توصيل محرك ثلاثي الأطوار
عند توصيل المحرك غير المتزامن ثلاثي الأطوار، تكون طريقة توصيل قطعة التوصيل في صندوق التوصيل كما يلي:
عندما يتم توصيل المحرك غير المتزامن ثلاثي الأطوار من الزاوية، تكون طريقة توصيل قطعة توصيل صندوق التوصيل كما يلي:
توجد طريقتان لتوصيل المحركات غير المتزامنة ثلاثية الأطوار: التوصيل النجمي والتوصيل المثلثي.
طريقة التثليث
في لفّ الملفات ذات الجهد وقطر السلك نفسهما، ينتج عن طريقة التوصيل النجمي عدد لفات أقل بثلاث مرات لكل طور (1.732 مرة) وقدرة أقل بثلاث مرات من طريقة التوصيل المثلثي. وقد صُممت طريقة توصيل المحرك النهائي لتحمّل جهد 380 فولت، وهي غير مناسبة عمومًا للتعديل.
لا يمكن تغيير طريقة التوصيل إلا عندما يختلف مستوى الجهد ثلاثي الأطوار عن 380 فولت. على سبيل المثال، عند انخفاض الجهد ثلاثي الأطوار إلى 220 فولت، يمكن تغيير طريقة التوصيل من توصيل النجمة (Star) إلى توصيل المثلث (Trittle) بدلاً من توصيل النجمة (Star). وعند انخفاض الجهد إلى 660 فولت، يمكن تغيير طريقة التوصيل من توصيل المثلث (Delta) إلى توصيل النجمة (Star) بدلاً من توصيل المثلث (Delta) بدلاً من توصيل المثلث (Delta)، مع الحفاظ على قدرة المحرك ثابتة. عمومًا، تُوصل المحركات منخفضة القدرة بتوصيل النجمة، بينما تُوصل المحركات عالية القدرة بتوصيل المثلث (Delta).
عند الجهد المقنن، يُنصح باستخدام محرك موصول على شكل مثلث. في حال تحويله إلى محرك موصول على شكل نجمة، فإنه يعمل بجهد منخفض، مما يؤدي إلى انخفاض قدرة المحرك وتيار بدء التشغيل. عند بدء تشغيل محرك عالي القدرة (بطريقة توصيل مثلث)، يكون التيار مرتفعًا جدًا. وللحد من تأثير تيار بدء التشغيل على الشبكة، يُعتمد عادةً بدء التشغيل بجهد منخفض. إحدى الطرق هي تحويل طريقة التوصيل المثلث الأصلية إلى طريقة توصيل نجمة لبدء التشغيل، ثم إعادة توصيل المحرك بطريقة مثلث بعد بدء التشغيل.
مخطط توصيل محرك غير متزامن ثلاثي الأطوار
مخطط فيزيائي لخطوط نقل الطاقة الأمامية والعكسية للمحركات غير المتزامنة ثلاثية الأطوار:
لتحقيق التحكم الأمامي والعكسي للمحرك، يمكن تعديل أي طورين من أطوار مصدر الطاقة الخاص به بالنسبة لبعضهما البعض (وهذا ما يُعرف بالتبديل). عادةً، يبقى الطور V ثابتًا، بينما يتم تعديل الطورين U و W بالنسبة لبعضهما البعض. ولضمان إمكانية تبديل تسلسل أطوار المحرك بشكل موثوق عند تشغيل موصلين، يجب أن تكون الأسلاك متطابقة عند المنفذ العلوي للموصل، ويجب تعديل الطور عند المنفذ السفلي. ونظرًا لتبديل تسلسل أطوار الطورين، فمن الضروري التأكد من عدم تشغيل ملفي KM في الوقت نفسه، وإلا فقد تحدث أعطال خطيرة في دائرة قصر بين الأطوار. لذلك، يجب اعتماد نظام التعشيق.
لأسباب تتعلق بالسلامة، غالبًا ما يتم استخدام دائرة تحكم مزدوجة متشابكة للأمام والخلف مع تعشيق الأزرار (ميكانيكي) وتعشيق الموصلات (كهربائي)؛ باستخدام تعشيق الأزرار، حتى في حالة الضغط على زري الأمام والخلف في وقت واحد، لا يمكن تشغيل الموصلين المستخدمين لضبط الطور في وقت واحد، مما يتجنب ميكانيكيًا حدوث دوائر قصر بين الأطوار.
بالإضافة إلى ذلك، وبفضل نظام التعشيق بين الموصلات المستخدمة، ما دام أحد الموصلات يعمل، فلن يُغلق التلامس المغلق لفترة طويلة. وبهذه الطريقة، في تطبيق نظام التعشيق المزدوج الميكانيكي والكهربائي، لا يمكن أن يحدث قصر في الدائرة بين أطوار نظام تغذية المحرك، مما يحمي المحرك بفعالية ويتجنب الحوادث الناجمة عن قصر الدائرة بين الأطوار أثناء تعديل الطور، والتي قد تؤدي إلى احتراق الموصل.
تاريخ النشر: 7 أغسطس 2023
