شرح كيف يمكن التحكم في سرعة الموتور
كتب المقال م.محمد رفعت محمود
محركات التيار المتردد يكون في الغالب المقصود بها المحركات الحثية لأنه من الاستخدامات النادرة ان يتم استخدام المحركات الكهربيه التزامنية حيث أن أكثر من 90 بالمئة من المحركات المستخدمة في العالم هي محركات حثية وأغلب المحركات (إذا لم نقل كل) في المنازل والمشاريع هي محركات حثية
وبالتالي سوف يكون موضوعنا عن طريق التحكم في المحركات الحثية
من المعادلة الآتية وهي المعادلة الأولى :
n=120*f/P(1-s)......1
من خلال المعادلة السابقة يمكن أن يتم التحكم في سرعة المحركات الكهربائية الحثية عن طريق التحكم في عنصر واحد على الأقل من العناصر الموجودة بالمعادلة السابقة حيث أن:
n: سرعة المحرك
f: المقصود بها هو التردد بوحدة قياس الهيرتز (تردد ملفات العضو الثابت وهو نفسه تردد جهد المصدر)
P: عدد الأقطاب المغناطيسية
s: الإنزلاق
يمكن أيضا الاستعانة المعادله الثانيه
Ns=60*f/P
تمثل سرعة دورات المجال المغناطيسي Ns
الطريقه الاولي للتحكم في سرعه المحركات الكهربيه تغيير قيمة معامل الانزلاق:
ويتم ذلك عن طريق ربط مقاومة متغيرة على التوالي مع ملفات العضو الدوار وتستخدم هذه الطريقة مع المحركات الكهربائية الحثية فقط ذو الحلقات الانزلاقية حيث يمكنك من خلالها ربط أي عنصر خارجي مع العضو الدوار ، ومن الغير ممكن عمل هذه الطريقه مع المحرك ذو القفص السنجابي لأنه عبارة عن دائرة مغلقة.
عند عمل ربط هذه المقاومة فإن المفاقيد النحاسية بالعضو الدوار سوف تزيد نتيجة لزيادة قيمة مقاومة ملفات العضو الدوار، مما يزيد من قيمة معامل الإنزلاق طبقا الى العلاقة التالية:
S=Pcu 2/Pg
Pcu2: الفقد النحاسي بالجز الدوار
Pg: قدرة الفجوة الهوائية
وبما أن المفاقيد النحاسية ستزيد ، سوف تؤدي هذه الزيادة إلى زيادة قيم معامل الإنزلاق مما يؤدي الي انخفاض سرعة المحرك وذلك حسب المعادلة الأولى .
مميزات استخدام المقاومة في هذه الطريقة
ان هذه المقاومة أيضاً تقوم بعمل تقليل من تيار البدء للمحرك الكهربي وكذلك ترفع من قيمة عزم البدء وهو مهم جداً لأي محرك كهربي
المشاكل والعيوب عند استخدام المقاومات
تسبب هذه الطريقة تعمل علي زيادة المفاقيد النحاسية مما تؤدي هذه الزيادة أو تؤثرعلي كفاءة المحرك الكهربي وتنخفض كفاءة المحرك وبالتالي لا يتم استخدام هذه الطريقة بكره ولكن يقتصر على استخدامها في ظروف خاصة عندما يراد تخفيض السرعة بنسبة لا تزيد عن الـ 15% من السرعة المقننة.
الطريقه الثانيه التحكم في السرعة عن طريق عدد الأقطاب:
الشيء الذي يتميز به في المحركات الكهربية الحثية عن غيره من محركات التيار المستمر أنه يمكن تغيير التحكم في عدد الأقطاب المغناطيسية للحصول على سرعة تتناسب مع الحمل الكهربي.
من المعادلة الأولى السابقة تكون العلاقة بين السرعة وبين عدد الأقطاب علاقة عكسية ، وبالتالي فعند زيادة عدد الأقطاب سوف تقل سرعة المحرك الكهربي، يمكن استخدام هذه الطريقة مع محركات الكهربية ذو القفص السنجابي لماذا؟
في حالة محركات القفص السنجابي نحتاج الي تغيير عدد الأقطاب في العضو الثابت فقط ، وبما أن عدد الأقطاب في العضوين الثابت والدوار يجب أن يكون متساوياً فإن قضبان محرك ذو القفص السنجاب في العضو الدوار تقوم بتغيير يوازي التغير الذي حدث في أقطاب العضو الثابت تلقائياً
في المحرك الكهربائي ذو الحلقات الانزلاقية نحتاج إلى تغيير عدد الأقطاب في العضو الثابت والدوار مما يجعلنا أمام عملية صعبة ومعقدة.
من المعلوم أن عدد الأقطاب يعتمد على اتجاه حركة التيار الكهربي في الملفات وطريقة
توزيعها بالعضو الثابت وبالتالي يمكن تغيير عدد الأقطاب بإحدى الطريقتين التاليتين:
- يصمم المحرك الكهربي بحيث يحتوي العضو الثابت على عدد معين من الملفات ، وكل مجموعة من هذه الملفات لها عدد أقطاب معينة وبالتالي فإن كل مجموعة لها سرعة معينة.
- يصمم المحرك الكهربي بحيث يكون له مجموعة واحدة فقط في العضو الثابت ، عن طريق تغيير ربط هذه الملفات يكون من الممكن الحصول على سرعات مختلفة للمحرك الكهربي.
يفضل استخدام الطريقة الأولى عن استخدام الطريقة الثانية وذلك بسبب انه يعمل علي تقليل عدد الملفات وبالتالي سينخفض حجم و وزن المحرك الكهربي
يتم هذا التغيير باستخدام مفتاح خاص يطلق عليه اسم مفتاح "داهنلدر" او دالندر كما هو واضح بالشكل التالي
اما اذا تم ربط كل مجموعة من الملفات على التوازي فإن إتجاه التيار سيختلف وبالتالي ستكون كل مجموعة من التيارات الداخلة والخارجة وهي متساوية في كل جانب ملف متتالين عدد 2 قطب وبالتالي سوف تؤدي الي زيادة سرعة المحرك الكهربي.
الطريقه التاليه والتي تستخدم بكثرة هي استخدام مغيرات السرعة variable frequency drives
من ضمن طرق التحكم في سرعة المحركات الكهربية هي التحكم في سرعة المحركات عن طريق التحكم في التردد ويتم التحكم في التردد عن طريق اجهزة يطلق عليها اسم مغيرات السرعه او variable frequency drives وتعتبر من افضل الطرق وأكثرها استخداما وفهم نظرية العمل كالتالي
فمثلا اذا كان تردد الشبكة الكهربائية 50 ذبذبة/ثانية ، يمكن استخدام هذا الجهاز لتغير هذه التردد الى قيمة اقل او اكبر.وتكون العلاقة بين سرعة المحرك الكهربى n وتردد مصدر الكهرباء f علاقة طردية بمعنى كلما زاد التردد تزيد سرعة المحرك وكلما قل التردد تقل سرعة المحرك.
لتكملة باقي الشرح ولتحقيق اكبر استفادة شاهد الفديو التالي