فئة
1. اختبار DC

3. تأثير الحمل على زاوية عزم الدوران

<فئة قوية = "xfig">الشكل 2: مخطط للإعداد لدراسة تأثير الحمل على زاوية عزم الدوران. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
يبحث هذا القسم في جانب واحد من منحنى V.

<فئة قوية = "xfig" >الشكل 3: مخطط للإعداد لدراسة تأثير تغيير تيار المجال. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
المحركات المتزامنة مثالية في التطبيقات التي تتطلب سرعة دوار ثابتة مستقلة عن حمل العمود المتغير ، وهي موجودة في كل مكان تقريبا في محطات الطاقة لتنظيم التردد والجهد. تتكون الآلات المتزامنة من نواة دوارة داخلية تسمى الدوار وحلقة خارجية ثابتة تسمى الجزء الثابت. المجال المغناطيسي الدوار ثابت ويتم إنشاؤه إما باستخدام مغناطيس دائم أو مصدر طاقة تيار مستمر. في المحركات المتزامنة ثلاثية الطور ، يتدفق التيار إلى الجزء الثابت للآلة مع توصيل كل مرحلة بمجموعة منفصلة من ملفات الجزء الثابت. ينتج عن هذا مجال مغناطيسي دوار منفصل يتوافق مع التذبذبات في تيار خط الإمداد. يتم اقتران المجالات المغناطيسية للجزء الثابت والدوار أو قفلهما ، مما يتسبب في دوران الدوار بسرعة مماثلة تماما لمعدل دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت. الهدف العام من هذا الفيديو هو تقديم آلات متزامنة ثلاثية الطور ، وإظهار بروتوكولات لبدء وقفل المجالات المغناطيسية للدوار والجزء الثابت ، وتوضيح بروتوكول لإيجاد تأثير أحمال المحرك على زاوية عزم الدوران.
للتغلب على القصور الذاتي الأولي قبل محاذاة حقلي الجزء الثابت والدوار ، يتم تشغيل آلة متزامنة ثلاثية الطور في البداية كمحرك حثي. في هذا الإجراء ، يحفز المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت التيار في دوار قفص السنجاب ، مما يؤدي لاحقا إلى إنشاء مجال مغناطيسي حول الدوار وتحفيز الدوران. بمجرد أن تقترب سرعة الماكينة من السرعة المتزامنة ، يتم تطبيق جهد تيار مستمر عبر ملف المجال. من هذه النقطة فصاعدا ، يتحكم الإثارة الكهرومغناطيسية في المجال المغناطيسي الدوار. مع تثبيت المجال المغناطيسي للدوار ، يتم قفل المجالات المغناطيسية للدوار والجزء الثابت لتحقيق تزامن الدوار والجزء الثابت. وبالتالي ، يتم التحكم في سرعة المحرك المتزامن من خلال سرعة دوران المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، وهي مستقلة عن الحمل. في حين أن حمل الدوار لا يؤثر على سرعة الدوار في محرك متزامن ، إلا أنه يتسبب في سقوط سحب الدوار قليلا خلف سحب الجزء الثابت. بينما يستمر المحرك في العمل بسرعة متزامنة ، يطلق على الإزاحة الزاوية زاوية عزم الدوران ، والتي تكون أصغر عند الأحمال المنخفضة وأكبر عند الأحمال الأعلى. مع زيادة الحمل الميكانيكي ، تزداد زاوية عزم الدوران حتى تصبح الزاوية عالية جدا بحيث يتم سحب الدوار من التزامن. وبالتالي فإن هذا الحمل الميكانيكي العالي أعلى من الحد الذي يمكن للمحرك التعامل معه ، ويسمى عزم الانهيار. الآن بعد أن تم تقديم المحركات المتزامنة ، سنوضح إجراءات بدء التشغيل والمزامنة والتوصيف.
قبل بدء تشغيل المحرك المتزامن ، اختبر مصدر طاقة التيار المستمر المستخدم لقفل المجالات المغناطيسية للدوار والجزء الثابت. أولا ، قم بقصر دائرة كهربائية لمصدر طاقة التيار المستمر منخفض الطاقة وتشغيله. قلل التيار الموجود على الإمداد إلى نقطة واحدة ثمانية أمبير ، ثم قم بإيقاف تشغيل الإمداد وافصل الدائرة القصيرة. يقيس اختبار التيار المستمر مقاومة لف الجزء الثابت. أولا ، قم بتوصيل أطراف إمداد التيار المستمر عبر المنفذين الأول والرابع من المحرك المتزامن ، وقم بتشغيل الإمداد. بعد ذلك ، قم بتسجيل جهد التيار المستمر والتيار عبر هذه المنافذ. قم بتغيير الجهد حسب الحاجة للوصول إلى الحد الحالي البالغ نقطة واحدة ثمانية أمبير. سجل الجهد ثم قم بإيقاف تشغيل الإمداد. كرر قياسات الجهد والتيار كما هو موضح عبر المنفذين الثاني والخمس، ثم للمنفذين الثالث والسادسة. أخيرا ، افصل مصدر التيار المستمر لإكمال اختبار التيار المستمر.
في الخطوة التالية من البروتوكول ، يتم تشغيل الجهاز المتزامن في وضع المحرك التعريفي ، ثم يتم قفل المجالات المغناطيسية للدوار والجزء الثابت. أولا ، تحقق من إيقاف تشغيل مفتاح الفصل ثلاثي الأطوار ومفتاح المحرك المتزامن ومفتاح محرك التيار المستمر. بعد ذلك ، تحقق من ضبط variac على صفر بالمائة من جهد الإخراج. مع إيقاف تشغيل الجهاز ، قم بتوصيل المقاييس بمخرج ثلاثي الطور ، وقم بتوصيل الإعداد كما هو موضح. بعد ذلك ، قم بتوصيل قطعة صغيرة من الشريط بعمود دوار الماكينة المتزامن بالتيار المتردد. أخيرا ، اضبط المقياس الخمسة على 100 A لمسبار تيار عداد الطاقة الرقمي. الآن ، ابدأ تشغيل المحرك عن طريق تشغيل الجهاز. أولا ، تحقق من أن مفتاح "بدء التشغيل" في وضع "البدء". ثانيا ، قم بتشغيل مفتاح فصل الفصل ثلاثي الطور. ثالثا ، قم بزيادة خرج variac بسرعة حتى يقرأ عداد الطاقة الرقمي حوالي 115 فولت. تتوافق هذه القياسات مع المرحلة A ، الخط إلى جهد الطور المحايد والتيار بحيث يعكس قياس عامل القدرة بشكل صحيح عامل القدرة لكل طور. ثم قم بقياس عزم دوران المحرك في وضع الحث. أخيرا ، قم بقياس سرعة المحرك باستخدام تقنية الضوء القوي. يرجى الرجوع إلى فيديو تعليم العلوم ، "DC Motors" لمزيد من المعلومات حول هذه التقنية. مع بدء تشغيل الجهاز وقياس المعلمات الأولية ، يكون جاهزا للمزامنة. أولا ، قم بتشغيل مصدر طاقة 125 فولت تيار مستمر. بعد ذلك ، اقلب مفتاح "Start-Run" إلى وضع "Run". انتبه إلى كيفية تغير صوت الجهاز. عندما يقفل المجال المغناطيسي الدوار على المجال المغناطيسي الدوار للجزء الثابت ، يصبح صوت الماكينة أكثر سلاسة. مع قفل المجالات المغناطيسية للدوار والجزء الثابت ، أو متزامنة ، قم بقياس تيار المحرك والجهد والطاقة وعامل القدرة. بعد ذلك ، قم بقياس جهد المجال والتيار من شاشة مصدر طاقة التيار المستمر. بعد ذلك ، قم بقياس الخصائص الميكانيكية وعزم الدوران والسرعة. أخيرا ، قم بإيقاف تشغيل الجهاز بدءا من مصدر طاقة التيار المستمر. بعد ذلك ، اقلب مفتاح "Start-Run" إلى وضع "Start" ، واضبط variac مرة أخرى على صفر بالمائة من الإخراج. أخيرا ، قم بإيقاف تشغيل مفتاح فصل الفصل ثلاثي الطور.
عندما يقترن محرك DC ميكانيكيا بالآلة المتزامنة لتوفير حمل ميكانيكي ، يمكن تعديل زاوية عزم الدوران في المحرك المتزامن بواسطة تيار مجال التحويلة في محرك التيار المستمر. يفحص هذا البروتوكول العلاقة بين حمل مجال المحرك وزاوية عزم الدوران. مع إيقاف تشغيل الجهاز ، قم بتوصيل الإعداد كما هو موضح ، واضبط مقاوم حمل التحويلة على كيلو أوم. الآن ، قم بتشغيل الجهاز كما هو موضح سابقا. سجل المعلمات الكهربائية والميكانيكية كما كان من قبل. بعد ذلك ، سجل زاوية عزم الدوران مع تحميل مجال التحويلة. للقيام بذلك ، استخدم الستروب لتجميد عمود المحرك المتزامن بصريا. اضبط تردد الستروب باستخدام nob "course" لتتناسب تقريبا مع 1800 دورة في الدقيقة ، السرعة المتزامنة لأربعة آلات سحب 60 هرتز. بعد ذلك ، قم بتوجيه الضوء القوي إلى حافة عمود المحرك ، واضبط النووب "الدقيق" حتى يظهر العمود ثابتا في البداية ، قم بقياس زاوية عزم الدوران مع ضبط RL على 200 أوم ، وإيقاف تشغيل S1 و S2. ثم كرر قياسات الزاوية مع تحميل مجال التحويلة على النحو التالي. اقلب S1 وقم بقياس زاوية دلتا واحد ، ثم قم بتشغيل S2 وقياس زاوية دلتا اثنين. أخيرا ، قم بإيقاف تشغيل S2 ، وقم بتغيير RL إلى 300 أوم ، وأعد تشغيل S2. أخيرا ، قم بإيقاف تشغيل الجهاز كما هو موضح سابقا.
تم تقدير مقاومة طور التيار المستمر من اختبار التيار المستمر كنسبة جهد التيار المستمر إلى تيار التيار المستمر عند تطبيقها بين طرف الطور والمحايد. تساهم مقاومة الطور في الخسائر في الماكينة ، وتسبب انخفاض الجهد عبر المحرك. تم قياس مقاومة المجال بطريقة مماثلة عن طريق تطبيق جهد التيار المستمر على لف المجال وقياس تيار المجال. تتحكم مقاومة المجال في تيار المجال. يمكن أن يتغير جهد المجال بمقاومة مجال ثابتة لتغيير تيار المجال. أخيرا ، أصبحت زاوية عزم الدوران أكبر مع زيادة الحمل الميكانيكي المعدل عن طريق تغيير تيار مجال التحويلة في محرك التيار المستمر. ترتبط القوة الحقيقية للآلة بعد ذلك بزاوية عزم الدوران كما هو موضح. يخبرنا هذا أن طاقة الخرج تكون أعلى عندما تكون زاوية عزم الدوران صفرا.
الآلات المتزامنة شائعة في التطبيقات التي تتطلب سرعة ثابتة على عمود المحرك مع لوائح سرعة صارمة للغاية. المولدات المتزامنة الدوارة ثلاثية الأطوار هي المصدر الرئيسي للطاقة الكهربائية في جميع أنحاء العالم. من أجل توصيل المولد في محطة واحدة بالشبكة الكهربائية ، يجب أن تتطابق ثلاثة عوامل في جهد خرج المولد مع تلك الخاصة بالشبكة والحجم والتردد وتسلسل الطور. بينما يتم استخدام المزامنات التلقائية عادة في محطات الطاقة الكبيرة ، يتم عرض طريقة بسيطة للمزامنة اليدوية في فيديو تعليم العلوم ، "مزامنة الآلة المتزامنة للتيار المتردد". غالبا ما تستخدم المحركات المتزامنة للأجهزة البسيطة مثل المطاحن الكروية. مطحنة الكرة هي جهاز يمزج ويطحن المواد عن طريق تدوير أسطوانة تحتوي على كرات معدنية صغيرة. تأثير الكرات يطحن المواد الموضوعة داخل الأسطوانة. تستخدم هذه المطاحن بشكل متكرر لمزج مواد مثل الدهانات أو لسحق المواد مثل الحبوب النباتية.
لقد شاهدت للتو مقدمة Jove لتوصيف الآلة المتزامنة AC يجب أن تفهم الآن كيفية عمل الآلات المتزامنة للتيار المتردد ، وكيفية بدء تشغيل الماكينة ومزامنتها ، والتعرف على تأثير أحمال المحرك على زاوية عزم الدوران. شكرا للمشاهدة.
المصدر: علي بزي ، قسم الهندسة الكهربائية ، جامعة كونيتيكت ، ستورز ، كونيتيكت
تعتبر المحركات المتزامنة ثلاثية الطور الدوار أقل شيوعا من المحركات المتزا…
الفصول في هذا الفيديو
0:06
Overview
1:22
Principles of AC Synchronous Motors
3:07
DC Test
4:13
Starting the AC Synchronous Machine
6:57
Effect of Load on Torque Angle
8:42
Results
9:42
Applications
10:55
Summary
2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.