السلام عليكم،
سوف أشرح لكم في مقالي هذا مبدأ عمل المحرك الكهربائي التزامني واللاتزامني ثلاثي الأطوار وهيكل بنائهما ومجالات أستخدامهما وأهم الفروقات بينهما وغيرها من الأُمور.
المحرك التزامني
المحرك التزامني ثلاثي الأطوار هو محرك كهربائي يعمل بتيار كهربائي متردد، حيث يحتوي على ثلاثة ملفاتٍ نحاسية منزاحة بما يعادل زاوية °120 عن بعضها البعض ومغناطيس دائم بينهم. يتم توصيل الملفات الثلاث بمصدر كهرباء، بحيث تسري الكهرباء بالملفات بشكلٍ متناوب، وبالتالي ينشأ حقل مغناطيسي دوار يقوم بجذب المغناطيس وهكذا يجعله يدور معه باستمرار. يدور المغناطيس أو العضو الدوار بنفس أتجاه الحقل الكهربائي الناشئ (يمين أو يسار)، أي بنفس اتجاه تناوب الكهرباء في الملفات النحاسية.
في معظم البلدان يكون تردد الكهرباء العامة مقداره 50 هيرتز، باستثناء الولايات المتحدة الأمريكية بترددٍ مقداره 60 هيرتز. هذا يعني أن المحرك التزامني ثلاثي الأطوار يدور 50 دورة بالثانية الواحدة و 3000 دورة بالدقيقة في معظم بلدان العالم، بينما يدور 60 دورة بالثانية و 3600 دورة بالدقيقة الواحدة في الولايات المتحدة الأمريكية.
إن المغناطيس الدائم أو العضو الدوار يدور بشكلٍ متزامن أي بنفس سرعة الحقل المغناطيسي الدوار للملفات النحاسية، ولهذا السبب يسمى هذا المحرك الكهربائي ثلاثي الأطوار ذو التيار المتردد بالمحرك التزامني، كما أن المقصود بثلاثي الأطوار هو أن الكهرباء تتناوب في تدفقها داخل الملفات النحاسية الثلاثة أي على ثلاثة مراحل، ولا تتدفق داخل جميع الملفات في نفس الوقت، وذلك لخلق مجال مغناطيس دوار يقوم بجذب المغناطيس الدائم معه باستمرار، كما ذكرنا ووضحنا أعلاه.
يمكن للمحرك التزامني أن يحتوي على 6 ملفات بدلاً من ثلاثة فقط، حيث تكون الملفات منزاحة عن بعضها البعض بزاوية تعادل °60 بدلاً من °120، وهكذا تسري الكهرباء داخل كل ملفين متقابلين بنفس الوقت في كل طور وليس داخل ملف واحد فقط. لكن سرعة الدوران بالدقيقة تنخفض إلى النصف (1500 دورة بالدقيقة)، وذلك لأن عدد الملفات يتناسب عكسياً مع عدد الدورات، فكلما زاد عدد الملفات قل عدد الدورات بالدقيقة أو بالثانية والعكس صحيح.
تعتبر المحركات التزامنية التي تحتوي على عدد كبير من الملفات النحاسية في العضو الثابت وعدد كبير من المغناطيسات الدائمة في العضو الدوار أفضل وأكثر فاعلية للأستخدام. مثلاً في المحرك التزامني الذي يحتوي على 12 ملف بالعضو الثابت و 8 مغناطيسات بالعضو الدوار، تتدفق الكهرباء داخل 4 ملفات في كل طور من الأطوار الثلاث، فالبتالي ينشأ مجال مغناطيسي دوار كبير وقوي ويقوم بدوره بتدوير العضو الدوار معه، وهكذا تنشأ حركة ميكانيكة أقوى وذات عزم أكبر، مع العلم أن عدد الدوارات في هذا المحرك الكهربائي يفترض أن تبلغ 750 دورة بالدقيقة الواحدة.
يتم أستخدام المحركات التزامنية في السفن والقطارات والتطبيقات الصناعية والمركبات الخفيفة والهجينة، حيث يتم أستخدامها على نحو أقل من المحركات اللاتزامنية.
المحرك اللاتزامني
المحرك اللاتزامني هو أيضاً محرك كهربائي ثلاثي الأطوار ويتكون من عضو ثابت بملفاتٍ نحاسية تماماً مثل المحرك التزامني، لكن الفرق يكمن فقط في العضو الدوار، حيث إن العضو الدوار هو عبارة عن هيكل ألومينيوم يشبه قفص السنجاب، لذلك يسمى المحرك أيضاً بمحرك قفص السنجاب.
بالنسبة لمبدأ عمله، تقوم خطوط الحقل الغناطيسي الناتج عن الكهرباء بالدوران داخل العضو الدوار وملامسة قضبانه، مما يخلق تياراً كهربائياً مستحثاً داخل القضبان، والتي بدورها تخلق مجالاً مغناطيسياً حولها، والذي بدوره ينجذب إلى الحقل المغناطيسي الدوار محاولاً اللحاق به، مما يسبب دوران العضو الدوار بشكلٍ مستمر.
هذا المحرك الكهربائي يسمى بالمحرك اللاتزامني، لأن العضو الثابت والعضو الدوار لا يدوران معاً بشكلٍ متزامن (بنفس الوقت)، وأنما يدور العضو الدوار أبطأ قليلاً من الحقل المغناطيسي للعضو الثابت، أي بما يعادل 2833 دورة بدلاً من 3000 دورة بالدقيقة الواحدة. هذا الفرق في السرعة بين الحقل الدوار للعضو الثابت والعضو الدوار يُسمى بالأنزلاق، وعادةً ما يتم حسابه وتحديده كنسبة مئوية بناءً على سرعة الحقل الدوار.
تستخدم المحركات اللاتزامنية على نحوٍ واسع وفي كافة المجالات تقريباً، حيث يتم أستخدامها في الآلات والمراوح والمضخات والسيور الناقلة والمركبات الرياضية وذات المسافات الطويلة.
إن تصميم المحرك اللاتزامني بسيط وغير مكلف كثيراً ويتطلب فجوة هواء صغيرة بين العضو الدوار والعضو الثابت، لكنه أقل ديناميكية وعزم دورانه أضعف من المحرك التزامني. من ناحية أخرى، فإن تصميم المحرك التزامني معقد ومكلف أكثر ويتطلب فجوة هواء كبيرة بين العضو الدوار والعضو الثابت، لكنه أكثر ديناميكية وعزم دورانه أقوى من نظيره الآخر.
شكراً لكم على القراءة وأتمنى أن يكون مقالي قد أفادكم ونال إعحابكم وأعتذر سلفاً في حال ذكرت معلومات خاطئة!
إرسال تعليق