شرح مفصل لمبدأ عمل المحرك ثلاثي الطور :

قد يهمك أيضا

شرح مبدأ عمل المحرك ثلاثي الطور

من المعروف ان المحركات الثلاثية الطور توصل ملفاتها التي تشكل ملفات الاطوار الثلاثة اما على شكل نجمة star او على شكل مثلث delta وحيث ان هذه الملفات وهي ملفات العضو الساكن يوجد بين كل ملف وأخر زاوية فراغية قدرها 120 درجة فإنه سيمر في هذه الملفات تيارات متزنة بين كل تيار وآخر 120 درجة، ونتجة لمرور هذه التيار بهذه الصفة في تلك الملفات التي يفصل بين كل ملف وآخر زاوية فراغية قدرها 120 درجة فإنه سينشأ في الثغرة الهوائية مجال مغناطيسي دوار منتظم، الشكل التالي. هذا المجال المغناطيسي يدور بسرعة تسمى السرعة التزامنية Synchronous speed ويتم حسابها من المعادلة (1-1)  التالية: 

حيث :

ns: السرعة التزامنية 
fs: تردد العضو الثابت 
p: عدد أقطاب الآلة 
شدة هذا المجال المغناطيسي تتناسب طرديا مع تيار الوجه المار في العضو الثابت وعدد اللفات في العضو الثابت تحت كل قطب، وتحسب من المعادلة (1-2) التالية: 

     Fs = Ns . Is

حيث :
Fs : شدة المجال المغناطيسي في العضو الثابت
Ns: عدد لفات العضو الثابت لكل قطب 
Is : القيمة الفعالة لتيار الوجه في العضو الثابت
وفيما يلي رسم توضيحي للمجال المغناطيسي الدوار في محرك ثلاثي الوجه ذي قطبين  

عند الزاوية صفر 

عند الزاوية 60 

عند الزاوية 120 

عند الزاوية 180 

عند الزاوية 240 

عند الزاوية 300 

حركة المجال المغناطيسي لدورة واحدة من التيار داخل العضو الساكن لمحرك قطبين:

عند بداية توصيل التيار الكهربائي وعند الزاوية صفر من الشكل السابق نلاحظ ان قيمة التيار في الطور A مساوية للصفر وبناء عليه لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور الأول (A1-A2).

بينما نجد أن التيار في الوجه C له قيمة في الاتجاه الموجب وبذلك يستنتج مجال مغناطيسي في كلا القطبين (C1-C2) ونجد ايضا ان الوجه B له قيمة تيار ولكن في بالاتجاه السالب وبذلك يستنتج مجال مغناطيسي في قطبيه (B1-B2) .

اما عند الجزء الأول من الثانية: 

فاننا نجد انه حدث تقدم بالتيار فتصبح قيم التيار للاطوار الثلاثة كما هو مبين بالشكل السابق، حيث قيمة الطور C مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور C1-C2

واصبحت قيمة التيار بالوجه A بالقيمة العضمى في الاتجاه الموجب وبالتالي سيستنتج مجال مغناطيسي في كلا القطبين A1-A2 وكذلك نجد أن قيمة التيار بالطور B لا زالت ذات قيمة في الاتجاه السالب وما زال المجال المغناطيسي يستنتج من اقطابه ومما سبق يلاحظ ان أن كلا من الأقطاب (A1-B2)  اصبحت شمالية وكلا من الأقطاب A2-B1 اصبحت جنوبية. 

الجزء الثاني من الثانية: 

حيث نجد ان قيمة التيار للطور B تكون مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور B1-B2. 

بينما نجد أن قيمة التيار بالطور A لازال في الاتجاه الموجب وبالتالي لا زال يستنتج مجال مغناطيسي في كلا من القطبين A1,A2 وكذلك نجد أن قيمة التيار بالوجه C أصبحت ذات قيمة في الاتجاه السالب مما يستنتج عنه مجال مغناطيسي في أقطابه C1-C2 ومما سبق نجد أن كلا من الأقطاب A1,C2 اصبحت شمالية وكلا من الأقطاب A2-C1 أصبحت جنوبية 

الجزء الثالث من الثانية: نجد أن قيمة التيار الكهربائي للوجه A تكون مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفاته A1-A2 

بينما نجد أن التيار في الوجه C لا زال له قيمة في الاتجاه السالب وما زال يستنتج مجال مغناطيسي في كلا من القطبين C1-C2 ونجد ايضا ان الوجه B اصبح له قيمة تيار ولكن الاتجاه الموجب وبذلك يستنتج مجال مغناطيسي في قطبيه B1-B2 . وبناء على ما سبق نجد ان B1,C2 تصبح اقطاب شمالية وان B2,C1 تصبح اقطاب جنوبية 

اما في الجزء الرابع من الثانية: 

فيلاحظ ان قيمة التيار للوجه C تكون مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور C1-C2. 

بينما نجد أن قيمة التيار بالطور A اصبح ذو قيمة ولكن في الاتجاه السالب مما ينتج عنه مجال مغناطيسي في كلا من القطبين A1-A2 ولكن في الاتجاه العكسي للوضع السابق له عندما كانت قيمة التيار بالموجب ولكذلك نجد ان قيمة التيار بالطور B لا زالت ذات قيمة في الاتجاه الموجب مما يستنتج عنه مجال مغناطيسي في أقطابه c1-c2 حيث تصبح الاقطاب B1-A2 شمالية والاقطاب A1,B2 جنوبية 

اما في الجزء الخامس من الثانية : 

حيث ان قيمة التيار للطور B تكون مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور B1-B2 

اما قيمة التيار بالطور A فلا تزال في القيمة في الاتجاه السالب ويستنتج مجال مغناطيسي في كل من القطبين A1-A2 وكذلك نجد أن قيمة التيار بالوجه C اصبحت ذات قيمة في الاتجاه الموجب مما يستنتج عنه مجال مغناطيسي في اقطابه C1-C2.

حيث تكون كلا من الاقطاب A1-C2  اقطاباً جنوبية والاقطاب A2,C1 

اصبحت اقطابا شمالية. 

وفي الجزء السادس من الثانية بتكرر نفس الوضع في الزاوية صفر 

كيفية عمل المحرك الحثي ثلاثي الطور 

عند توصيل أطراف العضو الثابت بمصدر الجهد فإنه سينشأ مجال مغناطيسي دوار، هذا المجال المغناطيسي الدوار سيولد قوة دافعة كهربائية في أي موصل كهربائي يقع ضمن نطاق تأثير وذلك طبقاً لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، وحيث أن العضو الدوار يقع ضمن تأثير هذا المجال المغناطيسي الدوار فإنه سينشأ في موصلاته قوة دافعة كهربائية ثلاثية الأوجه، وبما ان موصلات العضو الدوار مقصورة من الطرفين فإنه سيمر فيها ثيارات ثلاثية الأوجه بين كل وجه وأخر 120 درجة ومن ثم سيتولد مجال مغناطيسي دوار آخر في الثغرة الهوائية نتيجة لمرور تيارات ثلاثية الطور في موصلات العضو الدوار. في هذه الحالة أصبح لدينا مجالان مغناطيسيان دوران الأول ناتج من العضو الثابت ويدور بالسرعة التزامنية ns والثاني ناتج من العضو الدوار ويدور بسرعة ns-n بالنسبة للعضو الدوار- حيث n هي سرعة العضو الدوار- ويدور بالسرعة التزامنية ns بالنسبة للعضو الثابت وحيث أن هذين المجالين المغناطيسيين يدوران بنفس السرعة والاتجاه فإنه سيتولد عزم فعال على العضو الدوار يؤدي الى دورانه بنفس اتجاه ودوران المجالين وذلك طبقاً لمبدأ إنتاج العزم Principle of Torque Production، انظر الشكل التالي، هذا العزم يتناسب طرديا مع شدة المجالين وجيب الزاوية بينهما طبقا للمعادلة (1-3) 

حيث :

T: العزم 

Fs: شدة المجال المغناطيسي في العضو الثابت 

Fr: شدة المجال المغناطيسي في العضو الدوار 

δsr: الزاوية بين المجالين

بعدما يبدأ العضو الدوار بالتسارع فإن سرعة تعرض موصلاته لقطع خطوط المجال المغناطيسي الدوار ستقل كلما زادت سرعة العضو الدوار طبقة للمعادلة (1-4) التالية: 

nf = ns - n

حيث : 

nf: سرعة قطع خطوط المجال المغناطيسي لموصلات العضو الدوار 

وبالتالي فإن القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في موصلات العضو الدوار ستقل مع ازدياد سرعة العضو الدوار وذلك لأن القوة الدافعة الكهربائية المتولدة بسبب الحث الكهرومغناطيسي تتناسب طرديا مع السرعة النسبية بين الموصل والمجال الذي يتعرض له. وبالتالي فإن قيمة التيارات المارة في موصلات العضو الدوار ستقل وبالتالي شدة المجال المغناطيسي المتولد منها ستقل ومن ثم يقل العزم المؤثر على العضو الدوار، وهكذا حتى تصل سرعة العضو الدوار الى سرعة قريبة من السرعة التزامنية. عندما تصل سرعة العضو الدوار الى قرب السرعة التزامنية تكون التيارات المتولدة في موصلات العضو الدوار، صغيرة وبالتالي يضعف المجال المغناطيسي الناشىء منها مما يؤدي الى انخفاض العزم المؤثر على العضو الدوار, وعندما تستقر سرعة العضو الدوار فإن العزم المؤثر على العضو الدوار يكون مساوي لقوة الاحتكاك التي يتعرض لها العضو الدوار, 

عند تحميل المحرك تقل سرعة العضو الدوار وينتج عن ذلك زيادة في سرعة قطع المجال المغناطيسي لموصلات العضو الدوار مما يؤدي الى زيادة قيم التيارات المارة في موصلاته وبالتالي زيادة شدة المجال الناشىء منها ومن ثم زيادة العزم المؤثر على العضو الدوار، ثم تستقر سرعة العضو الدوار عند سرعة جديدة وعندها يكون العزم المؤثر عليه مساوي لعزم الحمل المسلط عليه.