كيف يعمل محرك متغير السرعة?
أ محرك كهربائي متغير السرعة هو محرك كهربائي يمكنه العمل بمدى واسع من السرعات, بدلاً من السرعة الثابتة مثل المحرك الكهربائي التقليدي. هناك عدة أنواع من المحركات الكهربائية متغيرة السرعة, بما في ذلك المحركات التعريفي AC, محركات التيار المستمر, محركات DC بدون فرش, والمحركات المتزامنة. تعتمد الطريقة المحددة التي يعمل بها المحرك الكهربائي متغير السرعة على نوع المحرك.
محركات تحريض التيار المتردد: كيف يعمل محرك متغير السرعة?
المحركات الحثية ذات التيار المتردد هي النوع الأكثر شيوعًا للسرعات المتغيرة محرك كهربائي وتستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات. يعملون باستخدام التيار المتردد (تيار متردد) لإنتاج مجال مغناطيسي دوار يحرك المحرك. يمكن التحكم في سرعة المحرك الحثي المتناوب عن طريق تغيير تردد جهد التيار المتردد المطبق عليه.
يتكون المحرك التعريفي AC من الجزء الثابت (الجزء الثابت من المحرك) ودوار (الجزء الدوار للمحرك). يتكون الجزء الثابت عادةً من سلسلة من لفائف الأسلاك الملتفة حول القلب, بينما يتكون الجزء المتحرك عادةً من سلسلة من المغناطيسات الدائمة.
عندما يتم تطبيق جهد التيار المتردد على الجزء الثابت, يخلق مجال مغناطيسي دوار. يتفاعل هذا المجال المغناطيسي مع المجال المغناطيسي للعضو الدوار, مما يتسبب في دوران الدوار بالتزامن مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت. تتناسب سرعة الجزء المتحرك طرديًا مع تردد جهد التيار المتردد المطبق على الجزء الثابت.
عن طريق تغيير تردد جهد التيار المتردد المطبق على الجزء الثابت, يمكن التحكم في سرعة الدوار. يتم ذلك عادةً باستخدام محرك تردد متغير (VFD), وهو جهاز يقوم بضبط تردد جهد التيار المتردد المطبق على المحرك. تستخدم VFDs بشكل شائع للتحكم في سرعة المحركات الحثية AC.
محركات التيار المستمر: كيف يعمل محرك متغير السرعة?
محركات التيار المستمر استخدام التيار المباشر (العاصمة) لإنتاج مجال مغناطيسي دوار, وسرعة يمكن التحكم في المحرك عن طريق ضبط الجهد المطبق على المحرك. تُستخدم محركات التيار المستمر عادةً في التطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في السرعة, كما هو الحال في السيارات الكهربائية والروبوتات.
يتكون محرك DC من الجزء الثابت (الجزء الثابت من المحرك) ودوار (الجزء الدوار للمحرك). يتكون الجزء الثابت عادةً من سلسلة من لفائف الأسلاك الملتفة حول القلب, بينما يتكون الجزء المتحرك عادةً من سلسلة من المغناطيسات الدائمة.
عندما يتم تطبيق جهد DC على الجزء الثابت, يخلق مجال مغناطيسي دوار. يتفاعل هذا المجال المغناطيسي مع المجال المغناطيسي للعضو الدوار, مما يتسبب في دوران الدوار بالتزامن مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت. تتناسب سرعة الجزء المتحرك طرديًا مع الجهد المطبق على الجزء الثابت.
عن طريق تغيير الجهد المطبق على الجزء الثابت, يمكن التحكم في سرعة الدوار. يتم ذلك عادةً باستخدام محرك أقراص DC, وهو جهاز يقوم بضبط الجهد المطبق على المحرك. تستخدم محركات التيار المستمر بشكل شائع للتحكم في سرعة محركات التيار المستمر.
محركات DC بدون فرشات: كيف يعمل محرك متغير السرعة?
سرعة متغيرة محرك DC بدون فرش (BLDC) هو نوع من المحركات الكهربائية التي تستخدم تيارًا مباشرًا (العاصمة) مزود الطاقة لتوليد حركة دورانية. على عكس محرك DC التقليدي المصقول, الذي يستخدم فرش ميكانيكية لنقل التيار الكهربائي إلى الدوار, يستخدم محرك DC عديم الفرشاة التبديل الإلكتروني للتحكم في التدفق الحالي إلى الدوار. هذا يسمح لمحرك أكثر كفاءة وموثوقية, حيث لا توجد فُرَش ميكانيكية يمكن أن تبلى أو تتسبب في حدوث انحناء كهربائي.
للتحكم في سرعة محرك DC بدون فرش, محرك تردد متغير (VFD) عادة ما تستخدم. VFD هو جهاز إلكتروني يتحكم في سرعة المحرك الكهربائي عن طريق تغيير تردد الطاقة الكهربائية الموردة للمحرك. عن طريق تغيير وتيرة الطاقة الكهربائية, يمكن لـ VFD التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير عدد المرات التي يدور فيها دوار المحرك في الثانية.
للتحكم في سرعة محرك DC بدون فرش باستخدام VFD, يقوم VFD أولاً بتحويل التيار المتردد الوارد (تيار متردد) القوة لتيار مباشر (العاصمة) السلطة باستخدام المعدل. يتم بعد ذلك إدخال طاقة التيار المستمر في العاكس, مما يحولها مرة أخرى إلى طاقة تيار متردد بتردد مختلف. يتم بعد ذلك تزويد المحرك بطاقة التيار المتردد, مما يجعله يدور بسرعة يحددها تردد الطاقة.
بالإضافة إلى التحكم في سرعة المحرك, VFD مسؤول أيضًا عن التحكم في اتجاه دوران المحرك. عن طريق عكس قطبية الطاقة الكهربائية الموردة للمحرك, يمكن أن يتسبب VFD في دوران المحرك في الاتجاه المعاكس.
إجمالي, تعد محركات التيار المستمر غير المتغيرة السرعة أداة مهمة لمجموعة واسعة من التطبيقات, بما في ذلك أنظمة التكييف, مضخات, المشجعين, وسيور ناقلة. من خلال السماح بالتحكم الدقيق في سرعة المحرك, يمكن لمحركات DC ذات السرعة المتغيرة التي لا تحتوي على فرش أن تساعد في تحسين الكفاءة, تقليل استهلاك الطاقة, وزيادة الأداء العام للنظام.
محركات متزامنة: كيف يعمل محرك متغير السرعة?
المحرك المتزامن متغير السرعة هو نوع من المحركات الكهربائية التي تعمل بسرعة متزامنة محددة, والتي يتم تحديدها من خلال تردد الطاقة الكهربائية المزودة للمحرك وعدد الأقطاب في المحرك. يمكن أن تتنوع سرعة المحرك المتزامن عن طريق تغيير تردد الطاقة الكهربائية المزودة للمحرك, إما من خلال استخدام محرك تردد متغير (VFD) أو بتغيير عدد الأعمدة في المحرك.
تتمثل إحدى طرق التحكم في سرعة المحرك المتزامن في استخدام محرك تردد متغير (VFD). VFD هو جهاز إلكتروني يتحكم في سرعة المحرك الكهربائي عن طريق تغيير تردد الطاقة الكهربائية الموردة للمحرك. عن طريق تغيير وتيرة الطاقة الكهربائية, يمكن لـ VFD التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير عدد المرات التي يدور فيها دوار المحرك في الثانية.
للتحكم في سرعة المحرك باستخدام VFD, يقوم VFD أولاً بتحويل التيار المتردد الوارد (تيار متردد) القوة لتيار مباشر (العاصمة) السلطة باستخدام المعدل. يتم بعد ذلك إدخال طاقة التيار المستمر في العاكس, مما يحولها مرة أخرى إلى طاقة تيار متردد بتردد مختلف. يتم بعد ذلك تزويد المحرك بطاقة التيار المتردد, مما يجعله يدور بسرعة يحددها تردد الطاقة.
هناك طريقة أخرى للتحكم في سرعة المحرك المتزامن عن طريق تغيير عدد الأقطاب في المحرك. يشير عدد الأقطاب في المحرك إلى عدد أزواج المجال المغناطيسي حول الجزء الثابت للمحرك. كلما زاد عدد الأعمدة, كلما كان المحرك أبطأ سوف يدور بتردد معين. عن طريق تغيير عدد الأعمدة في المحرك, يمكن التحكم في السرعة التي يدور بها المحرك.
إجمالي, تعد المحركات المتزامنة متغيرة السرعة مفيدة للتطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في سرعة المحرك, كما هو الحال في أنظمة HVAC, مضخات, المشجعين, وسيور ناقلة. من خلال السماح بالتحكم الدقيق في سرعة المحرك, يمكن للمحركات المتزامنة ذات السرعة المتغيرة أن تساعد في تحسين الكفاءة, تقليل استهلاك الطاقة, وزيادة الأداء العام للنظام.
