* المحركات الكهربية : هى القوة المحركة لكثيرا منالتطبيقات الصناعية وتستهلك المحركات الكهربية بانواعها حوالى 60% من الطاقةالكهربية فى العالم , لذلك من المهم دراسة خواص واداء تلك المحركات حتى يمكناستخدامها افضل استخدام حسب طبيعة الحمل , وتعد محركات التيار المستمر من اهمالانواع حيث تستخد بكثرة فى الجر الكهربى والروافع وصناعات الغزل والنسيج ودرفلةالحديد وكذلك صناعة الورق والاسمنت وذلك لما تتميز بة من سهولة التحكم فى سرعتهاواعطائها عزم مرتفع خصوصا عند بدء الحركة وسوف نتناول فى هذا الباب من المحركاتالتيار المستمر ما يهمنا باسلوب نرجوا أن يفيد ويصل من نودإيصاله...........
* تعريف المحرك الكهربى :
المُحَرِّك الكهربائي آلة تحوِّلالطاقة الكهربائية إلى قدرة ميكانيكية حيث يتم تغذية ملفات المجال بالتيار اللازملتوليد مجال مغناطيسى وفى نفس الوقت يتم تغذية عضو الاستنتاج او المنتج بالتيارالمناسب وذلك من خلال الفرش الكربونية ويقوم هذا التيار بتوليد مجال مغناطيسى اخرونتيجة لمحصلة المجالين ينشا عزم دوران يعمل على دوران العضو الدائر .
المُحَرِّك الكهربائي آلة تحوِّلالطاقة الكهربائية إلى قدرة ميكانيكية حيث يتم تغذية ملفات المجال بالتيار اللازملتوليد مجال مغناطيسى وفى نفس الوقت يتم تغذية عضو الاستنتاج او المنتج بالتيارالمناسب وذلك من خلال الفرش الكربونية ويقوم هذا التيار بتوليد مجال مغناطيسى اخرونتيجة لمحصلة المجالين ينشا عزم دوران يعمل على دوران العضو الدائر .
* نظريةعمل المحرك :
وتعتمد نظرية عمل المحرك على قانون فارادى ( فاذا وضع موصل يحمل تياركهربى فى مجال مغناطيسى فانة تتولد بة قوة دافعة كهربية تعمل على حركة الموصل ) والشكل يوضح اذا كان لدينا موصل طوله L على شكل مربع موجود فى مجال مغناطيسى منتظمكثافة الفيض له B يمر بة تيار I فيتولد قوة F تؤثر فى اتجاة يتحدد بقاعدة فلمنجلليد اليسرى F=BIL .
وتعتمد نظرية عمل المحرك على قانون فارادى ( فاذا وضع موصل يحمل تياركهربى فى مجال مغناطيسى فانة تتولد بة قوة دافعة كهربية تعمل على حركة الموصل ) والشكل يوضح اذا كان لدينا موصل طوله L على شكل مربع موجود فى مجال مغناطيسى منتظمكثافة الفيض له B يمر بة تيار I فيتولد قوة F تؤثر فى اتجاة يتحدد بقاعدة فلمنجلليد اليسرى F=BIL .
تـركيب المحرك الكهربـــى
1- الهيكل الخارجي (Yoke).
2- ملفات المجال (Field Coils).
3- حذاء القطب (POLE-Core) .
4- عضو الاستنتاج (Armature).
5- ملفات عضو الاستنتاج (Armature Windings).
6- عضو التوحيد (Commutator).
7- الفرش الكربونية وكراسى التحميل (Brushers& Bearings).
2- ملفات المجال (Field Coils).
3- حذاء القطب (POLE-Core) .
4- عضو الاستنتاج (Armature).
5- ملفات عضو الاستنتاج (Armature Windings).
6- عضو التوحيد (Commutator).
7- الفرش الكربونية وكراسى التحميل (Brushers& Bearings).
- الهيكل الخارجى :
هو الاطار الخارجى للالة وفائدتة حمل الاقطابويحمى المحتويات الداخلية للالة وايضا يمر فية الفيض المغناطيسى الذى تنتجة الاقطابويصنع الهيكل فى الالات الصغيرة من الحديد الظهر امل فى الالات الكبيرة فيصنع منسبيكة من الصلب او الصلب المدرفل .
هو الاطار الخارجى للالة وفائدتة حمل الاقطابويحمى المحتويات الداخلية للالة وايضا يمر فية الفيض المغناطيسى الذى تنتجة الاقطابويصنع الهيكل فى الالات الصغيرة من الحديد الظهر امل فى الالات الكبيرة فيصنع منسبيكة من الصلب او الصلب المدرفل .
- ملفات المجال :
وتسمى ايضا ملفات القطبوهى عبارة عن ملفات من سلك من النحاس الملفوف فى شكل اطار ليركب على القلبالمغناطيسى والاطار وهو الذى يلف علية الملف , فعند مرور التيار الكهربى فى هذاالملف يتكزن مجال كهرومغناطيسي الذى يكون الفيض المغناطيسى المناسب الذى يقطعموصلات عضو الاستنتاج .
وتسمى ايضا ملفات القطبوهى عبارة عن ملفات من سلك من النحاس الملفوف فى شكل اطار ليركب على القلبالمغناطيسى والاطار وهو الذى يلف علية الملف , فعند مرور التيار الكهربى فى هذاالملف يتكزن مجال كهرومغناطيسي الذى يكون الفيض المغناطيسى المناسب الذى يقطعموصلات عضو الاستنتاج .
- حذاء القطب :
ويصنع من الحديد الظهراو الصلبالمسبوك ويصنع فى صورة شرائح معزولة لتقليل التيارات الدوامية يتم ربطها فى الهيكلبمسامير وفائدتة الاساسية نشر الفيض الخارج من الاقطاب فى الثغرة الهوائية ولة مقطعكبير ليقلل من ممانعة المسار المغناطيسى وله فائدة اخرى هى حمل ملفات المجال .
ويصنع من الحديد الظهراو الصلبالمسبوك ويصنع فى صورة شرائح معزولة لتقليل التيارات الدوامية يتم ربطها فى الهيكلبمسامير وفائدتة الاساسية نشر الفيض الخارج من الاقطاب فى الثغرة الهوائية ولة مقطعكبير ليقلل من ممانعة المسار المغناطيسى وله فائدة اخرى هى حمل ملفات المجال .
- عضو الاستنتاج :
وهو الذى يحت ن ملفات عضو الاستناج التى يجب ان يكونمسارها لة اقا ممانعة مغناطيسية للفيض الذى يمر من القطب الشمالى الى - القطب الجنوبى :
وهو الذى يحت ن ملفات عضو الاستناج التى يجب ان يكونمسارها لة اقا ممانعة مغناطيسية للفيض الذى يمر من القطب الشمالى الى - القطب الجنوبى :
وهو يكون على شكل اسطوانى مصنوع من شرائح دائرية مسننة بها مجارى وثقوب لعملممرات هوائية للتبريد والغرض من استخدام الشرائح هو تقليل فقد التيارات الدواميةولكن كلما صغر سمك اللوح تزيد الممانعة المغناطيسية , ويفصل قلب المنتج عن قلبالقطب بفجوة هوائية صغيرة.
- ملفات عضو الاستنتاج :
يتم لف ملفات عضوالاستنتاج ووضعها فى مجارى طولية خاصة بها وهى تكون معزولة ومثبتة بقطع من الخشب أوأسافين من الفيبر
يتم لف ملفات عضوالاستنتاج ووضعها فى مجارى طولية خاصة بها وهى تكون معزولة ومثبتة بقطع من الخشب أوأسافين من الفيبر
- عضو التوحيد :
وظيفة عضو التوحيد هى جمع التيار الكهربىمن موصلات عضو الاستنتاج وتقويم التيار من التيار المتردد الى التيار المستمر وهواسطوانى الشكل ويتكون من اجزاء صغيرة معزولة متجاورة مصنوعة من النحاس المسحوبومعزولة بشرائح من الميكا .
ويكون عدد اجزاء عضو التوحيد يساوى عدد الملفاتويوجد لكل جزء زائدة او عروة لتوصيل الملف
- الفرش الكربونية وكراسى التحميل :
تقوم الفرش بجمع التيار من عضو التوحيد وهى مصنوعة من الكربون وعلى شكلمستطيل وتوضع الفرش فى حامل للفرش ويثبت الحامل فى عمود بحيث تواجة الفرش عضوالتوحيد ويضغط عليها ياى لتلامس عضو التوحيد والكراسى تستخدم فى تحميل العضو الدواروهى عبارة عن رولمان بلى مغموس فى زيت لتقليل الاحتكاك فى الكراسى.
وظيفة عضو التوحيد هى جمع التيار الكهربىمن موصلات عضو الاستنتاج وتقويم التيار من التيار المتردد الى التيار المستمر وهواسطوانى الشكل ويتكون من اجزاء صغيرة معزولة متجاورة مصنوعة من النحاس المسحوبومعزولة بشرائح من الميكا .
ويكون عدد اجزاء عضو التوحيد يساوى عدد الملفاتويوجد لكل جزء زائدة او عروة لتوصيل الملف
- الفرش الكربونية وكراسى التحميل :
تقوم الفرش بجمع التيار من عضو التوحيد وهى مصنوعة من الكربون وعلى شكلمستطيل وتوضع الفرش فى حامل للفرش ويثبت الحامل فى عمود بحيث تواجة الفرش عضوالتوحيد ويضغط عليها ياى لتلامس عضو التوحيد والكراسى تستخدم فى تحميل العضو الدواروهى عبارة عن رولمان بلى مغموس فى زيت لتقليل الاحتكاك فى الكراسى.
* أنواع محركات التيار المستمر :
1- محركات التيار المستمر ذات التغذية المنفصلة .
2- محركات التيار المستمر ذات التغذية الذاتية .
1- محركات التيار المستمر ذات التغذية المنفصلة .
2- محركات التيار المستمر ذات التغذية الذاتية .
نظرا لان محركاتالتيار المستمر ذات التغذية المنفصلة تشبة تماما محركات التوازى سوف يتم التركيزعلى محركات التيار المستمر ذات التغذية الذاتية .
محرك التوازي (DC Shunt Motor)
ويوضح الشكل توصيل محرك التوازى حيث تكون ملفات المجال متصلة بالتوزى معالمنتج ويتميز هذا النوع من المحركات بانة ذو مجال ثابت تقريبا .
ويوضح الشكل توصيل محرك التوازى حيث تكون ملفات المجال متصلة بالتوزى معالمنتج ويتميز هذا النوع من المحركات بانة ذو مجال ثابت تقريبا .
منحنياتالخواص
يتمثل منحنيات الخواص لمحرك التوازى فى العلاقات الاتية:
السرعة معتيار المنتج n , Ia :
ونلاحظ من العلاقة ان السرعة تقل كلما زاد تيار المنتجالذى هو تيار الحمل بدرجة طفيفة كما هو موضح بالمنحنى .
يتمثل منحنيات الخواص لمحرك التوازى فى العلاقات الاتية:
السرعة معتيار المنتج n , Ia :
ونلاحظ من العلاقة ان السرعة تقل كلما زاد تيار المنتجالذى هو تيار الحمل بدرجة طفيفة كما هو موضح بالمنحنى .
العزم مع تيارالمنتج T ,Ia:
يمكن رسم منحنى خواص العزم مع تيار المنتج ونلاحظ منه تناسب العزمتناسب طردى مع تيار المنتج عن ثبوت الفيض او تيار المجال وثبوت الجهد داخل المحركحيث نجد ان العزم يزداد بزيادة تيار المنتج .
يمكن رسم منحنى خواص العزم مع تيار المنتج ونلاحظ منه تناسب العزمتناسب طردى مع تيار المنتج عن ثبوت الفيض او تيار المجال وثبوت الجهد داخل المحركحيث نجد ان العزم يزداد بزيادة تيار المنتج .
استخدامات محركالتوازي
يستخدم محرك التوازى من الحالات التى تحتاج الى سرعة ثابتة تقريبا والتىيمكن ان تهبط فيها السرعة هبوط طفيفا مع زيادة الحمل لذلك فهو يستخدم عموما فى الاتالورش كامخارط والمقاشط كما انه يمكن ان يناسب الات الغزل والنسيج .
يستخدم محرك التوازى من الحالات التى تحتاج الى سرعة ثابتة تقريبا والتىيمكن ان تهبط فيها السرعة هبوط طفيفا مع زيادة الحمل لذلك فهو يستخدم عموما فى الاتالورش كامخارط والمقاشط كما انه يمكن ان يناسب الات الغزل والنسيج .
محرك التوالي (DC Series Motor)
ويوضح الشكل طريق توصيل محركالتوالى حيث توصل ملفات المجال بالتوالى مع المنتج .
منحنياتالخواص
العزم مع تيار المنتج T ,Ia:
فنجد منحنى الخواص على شكل قطع ناقص حيثان العزم يتناسب طرديا مع تيار المنتج كلما زاد تيار المنتج زاد العزم .
السرعةمع تيار المنتج n , Ia :
أما العلاقة بين السرعة وتيار المنتج هى علاقة عكسيةحيث مع زيادة تيار المنتج تقل السرعة
لا يفضلاستخدام محرك التوالى فى حالة عدم وجود حمل حتى لا يتسبب فى وجود مشاكل ميكانيكيةمتعلقة بزيادة السرعة .
العزم مع تيار المنتج T ,Ia:
فنجد منحنى الخواص على شكل قطع ناقص حيثان العزم يتناسب طرديا مع تيار المنتج كلما زاد تيار المنتج زاد العزم .
السرعةمع تيار المنتج n , Ia :
أما العلاقة بين السرعة وتيار المنتج هى علاقة عكسيةحيث مع زيادة تيار المنتج تقل السرعة
لا يفضلاستخدام محرك التوالى فى حالة عدم وجود حمل حتى لا يتسبب فى وجود مشاكل ميكانيكيةمتعلقة بزيادة السرعة .
استخدامات محرك التوالى
في حالة محرك التوالى نجد ان عزم الدوران يتناسب طرديامع مربع التيار (تيار المنتج) بينما تتناسب السرعة تناسب عكسى مع تيار الحمل (تيارالمنتج) بحيث تظل القدرة متناسبة مع تيار المنبع مع هذا ان هذة المحركات قادرة علىمواجهة احمال كبيرة دون الحاجة فى تعدى الحدود المقبولة فى اخذ القدرة من المنبع ,نظرا لان هبوط سرعة الدوران مع الاحمال الثقيلة يعمل على الحد من القدرة المأخوذةمن المنبع وهذا يجعل محرك التوالى اكثر ملائمة فى حالات الجر الكهربى وايضا يستخدممع الاوناش والبروافع والمصاعد الكهربائية .
المحرك المركب (DC Compound Motor)
المحرك المركب هو اساس محرك التوازى أضيفت الية ملفات توالى يمر فيهاتيار المنبع فى المحرك القصير وتيار المنتج فى المحرك الطويل فى اتجاة معين بحيثيؤدى تاثير المجال المغناطيسى الذى تعطية هذة الملفات على المجال المغناطيسى لمفاتالتوازى وبذلك يكتسب المحرك خصائص معينة بالنسبة للسرعة والعزم وهناك نوعان منالمحركات المركبة حسب توصيل ملفات التوالى وملفات التوازى .
1- محرك مركب طويل .
2- محرك مركب قصير .
في حالة محرك التوالى نجد ان عزم الدوران يتناسب طرديامع مربع التيار (تيار المنتج) بينما تتناسب السرعة تناسب عكسى مع تيار الحمل (تيارالمنتج) بحيث تظل القدرة متناسبة مع تيار المنبع مع هذا ان هذة المحركات قادرة علىمواجهة احمال كبيرة دون الحاجة فى تعدى الحدود المقبولة فى اخذ القدرة من المنبع ,نظرا لان هبوط سرعة الدوران مع الاحمال الثقيلة يعمل على الحد من القدرة المأخوذةمن المنبع وهذا يجعل محرك التوالى اكثر ملائمة فى حالات الجر الكهربى وايضا يستخدممع الاوناش والبروافع والمصاعد الكهربائية .
المحرك المركب (DC Compound Motor)
المحرك المركب هو اساس محرك التوازى أضيفت الية ملفات توالى يمر فيهاتيار المنبع فى المحرك القصير وتيار المنتج فى المحرك الطويل فى اتجاة معين بحيثيؤدى تاثير المجال المغناطيسى الذى تعطية هذة الملفات على المجال المغناطيسى لمفاتالتوازى وبذلك يكتسب المحرك خصائص معينة بالنسبة للسرعة والعزم وهناك نوعان منالمحركات المركبة حسب توصيل ملفات التوالى وملفات التوازى .
1- محرك مركب طويل .
2- محرك مركب قصير .
ونجد من محصلة مجالات كلا من ملفات التوالى وملفاتالتوازى مجال مغناطيسى اخر يتحدد مقداره بناءا على طريقة توصيا ملفات التوالى اىبمعنى اخر اتجاة التيار فية اما ان تعطى مجال يساعد مجال ملفات التواى او يعاكسهاوينقسم المحرك المركب بناء على ذلك الى ثلاث انواع :
1- محرك مركب تراكمى ( Cumulative compound motor ) :
تزداد قيمة Φ حيث وهى عبارة عن عدد خطوط المجالالمغناطيسى المحصلة كلما ازداد الحمل فتنخفض السرعة بمقدار يتوقف على طريقة اعدادملفات التوالى والشكل يوضح منحنى الخواص لهذا النوع .
2- محرك مركب مستوى (Level compound motor) :
تحافظ ملفات التولى فى هذا النوع على قيمة Φ ثابتة على الرغممن تغير الحمل متظل سرعة المحرك ثابتة تقريبا عند الاحمال المختلفة والشكل يوضحمنحنى الخواص الخاص بة .
3- محرك مركب (Differential compound motor):
تعطىملفات التوالي في هذا النوع مجالا مغناطيسيا يضاد اتجاه ملفات التوازىوذلك عند مرورالتيار فيها وبذلك تقل قيمة الـ Φ كلما ازداد الحمل على المحرك مما يؤدى الى زيادةسرعة المحرك كما هو كوضح .
1- محرك مركب تراكمى ( Cumulative compound motor ) :
تزداد قيمة Φ حيث وهى عبارة عن عدد خطوط المجالالمغناطيسى المحصلة كلما ازداد الحمل فتنخفض السرعة بمقدار يتوقف على طريقة اعدادملفات التوالى والشكل يوضح منحنى الخواص لهذا النوع .
2- محرك مركب مستوى (Level compound motor) :
تحافظ ملفات التولى فى هذا النوع على قيمة Φ ثابتة على الرغممن تغير الحمل متظل سرعة المحرك ثابتة تقريبا عند الاحمال المختلفة والشكل يوضحمنحنى الخواص الخاص بة .
3- محرك مركب (Differential compound motor):
تعطىملفات التوالي في هذا النوع مجالا مغناطيسيا يضاد اتجاه ملفات التوازىوذلك عند مرورالتيار فيها وبذلك تقل قيمة الـ Φ كلما ازداد الحمل على المحرك مما يؤدى الى زيادةسرعة المحرك كما هو كوضح .
استخدامات محرك المركب
يمكن استخدام المحركالمركب المستوى كبديل عن محرك التوازى وذلك للاحمال التى تحتاج الى سرعة ثابتة علىالرغم من تغير الحمل ,أما المحرك المركب الفرقى فيستخدم فى درفلة الحديد .
يمكن استخدام المحركالمركب المستوى كبديل عن محرك التوازى وذلك للاحمال التى تحتاج الى سرعة ثابتة علىالرغم من تغير الحمل ,أما المحرك المركب الفرقى فيستخدم فى درفلة الحديد .
طريقة عكس الحركة
تحتاج كثيرا من الاغراض الى عكس حركة المحرككمشروعنا هذا الذى يعبر عن الاوناش او الترام وغير ذلك ويتم عكس حركة الدوران بعكساتجاة التيار فى ملفات المنتج او فى ملفات المجال ويجب عكس التيار فى احدى الملفينوليس معا فاذا تم عكس التيار فى الملفين معا فى ان واحد يظل اتجاة الدوار كما هو , ويتم عكس التيار فى احدى الملفين عن طريق تغير اطراف التوصيل او عكسهم والشكل يوضحطريقة عكس أتجه .
تحتاج كثيرا من الاغراض الى عكس حركة المحرككمشروعنا هذا الذى يعبر عن الاوناش او الترام وغير ذلك ويتم عكس حركة الدوران بعكساتجاة التيار فى ملفات المنتج او فى ملفات المجال ويجب عكس التيار فى احدى الملفينوليس معا فاذا تم عكس التيار فى الملفين معا فى ان واحد يظل اتجاة الدوار كما هو , ويتم عكس التيار فى احدى الملفين عن طريق تغير اطراف التوصيل او عكسهم والشكل يوضحطريقة عكس أتجه .
تنظيم السرعة فى محركات التيار المستمر
اولا : تنظيمالسرعة فى محرك التوازى :
1- باستخدام مقاومة متغيرة .
2- تنظيم السرعةبالتحكم بالجهد المسلط .
3- تنظيم السرعة عن طريق المجال .
ثانيا : تنظيمالسرعة فى محرك التوالى :
1- توصيل مقاومات بالتوالى مع دائرة المحرك .
2- توصيل مقاومات بالتوازى مع ملفات المجال .
3- تقسيم ملفات المجال.
طرق بدءحركة محرك التيار المستمر
1- بادئ الحركة اليدوى .
2- بادئ الحركةالاوتوماتيكى .
اولا : تنظيمالسرعة فى محرك التوازى :
1- باستخدام مقاومة متغيرة .
2- تنظيم السرعةبالتحكم بالجهد المسلط .
3- تنظيم السرعة عن طريق المجال .
ثانيا : تنظيمالسرعة فى محرك التوالى :
1- توصيل مقاومات بالتوالى مع دائرة المحرك .
2- توصيل مقاومات بالتوازى مع ملفات المجال .
3- تقسيم ملفات المجال.
طرق بدءحركة محرك التيار المستمر
1- بادئ الحركة اليدوى .
2- بادئ الحركةالاوتوماتيكى .
المفقودات والكفاءة
تظهر هذة المفقودات فى صورة حرارةتؤدى الى رفع حرارة المحرك وقد تتسبب فى تلفه لذلك يجب دراسة تاثيرها جيدة .
تنقسم المفقودات الى ثلاث انواع وهم كالاتى :
1- الفقد الميكانيكى .
2- الفقد النحاسى .
3- الفقد الحديدي.
تظهر هذة المفقودات فى صورة حرارةتؤدى الى رفع حرارة المحرك وقد تتسبب فى تلفه لذلك يجب دراسة تاثيرها جيدة .
تنقسم المفقودات الى ثلاث انواع وهم كالاتى :
1- الفقد الميكانيكى .
2- الفقد النحاسى .
3- الفقد الحديدي.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق