האם תוכל להסביר כיצד פועל מנוע אינדוקציה תלת-פאזי ולמה אין לו שדה מגנטי סיבוב?

עקרון ההפעלה של מנועי האינדוקציה בשלושה פאזה (נקראים גם מנועים א-סינכרוניים) תלוי בכוח האלקטרומגנטי שנוצר על ידי התממשות השדה המגנטי הסיבובני שנוצר על ידי הסיבובים של הסטטור עם הזרם המושרה ברוטור. למעשה, אחת מהמאפיינים העיקריים של מנוע האינדוקציה בשלושה פאזה היא היכולת שלו ליצור שדה מגנטי סיבובני, שהוא קריטי להפעלת והפעלה של המנוע. להלן פרטים על עקרון ההפעלה של מנוע האינדוקציה בשלושה פאזה וכיצד הוא יוצר שדה מגנטי סיבובני.

עקרון ההפעלה של מנוע האינדוקציה בשלושה פאזה

• סיבובים של הסטטור: הסטטור הוא החלק הסטטי של המנוע שמכיל שלוש קבוצות של סיבובים המתאימים לכל פאזה של זרם חילופין בשלושה פאזה. שלוש הקבוצות של הסיבובים נמצאות בזוויות של 120° זו לזו. כאשר זרם חילופין בשלושה פאזה מוזרק לכל אחד מהשלושה סיבובים, הם יוצרים שדה מגנטי סיבובני.

• שדה מגנטי סיבובני: עקב ההבדל בין הפאזות של זרם חילופין בשלושה פאזה, השדה המגנטי שנוצר על ידי הסיבובים של הסטטור מציג תכונה סיבובנית במרחב. כלומר, כאשר הזרם עובר דרך הסיבובים של הסטטור, כיוון ומיקום השדה המגנטי משתנים מתמיד, ויוצרים שדה מגנטי סיבובני.כיוון השדה המגנטי הסיבובני תלוי בסדר הפאזה של הזרם, כלומר סדר A-B-C או להיפך.

• רוטור: הרוטור הוא החלק הסובב של המנוע, בדרך כלל מורכב מקונדוקטורים (כמו çברות נחושת או אלומיניום) שמפתחים מעגל סגור בלב הרוטור. כאשר השדה המגנטי הסיבובני חותך את הקונדוקטור של הרוטור, מושרה זרם בקונדוקטור של הרוטור (לפי חוק פראדיי של האלקטרומגנטיות).

• כוח אלקטרומגנטי ומומנט: הזרם המושרה מתממש עם השדה המגנטי הסיבובני כדי ליצור כוח לורנץ שמדrive את הרוטור לסובב. מכיוון שהמהירות של הרוטור תמיד נמוכה מהמהירות הסינכרונית, יש שיעור החלקה (slip), שזה הסיבה ליצירת מומנט מתמשך על ידי מנוע האינדוקציה.

מדוע מתרחש שדה מגנטי סיבובני?

השדה המגנטי הסיבובני נגרם על ידי ההבדל בין הפאזה של זרם חילופין בשלושה פאזה בסיבובים של הסטטור. במפורש:

• הבדל פאזה: ההבדל בין כל פאזה של זרם חילופין בשלושה פאזה הוא 120°, מה שאומר שהפסגות והнул של הזרם מפוזרים בזמן.

• התפלגות מרחבית: הסיבובים של הסטטור נמצאים בזוויות של 120° זו לזו במרחב, כך שכשזרם עובר דרך הסיבובים, השדה המגנטי יוצר תכונה סיבובנית במרחב.

למה צריך שדה מגנטי סיבובני?

החשיבות של השדה המגנטי הסיבובני עבור מנוע האינדוקציה בשלושה פאזה היא כי:

• תכולת התחלה: השדה המגנטי הסיבובני מספק את המומנט ההתחלתי הגורם לרוטור הנעוץ להתחיל לסובב.

• הפעלה חלקה: ברגע שהמנוע מתחיל לפעול, השדה המגנטי הסיבובני מתממש עם הזרם המושרה ברוטור כדי לייצר מומנט מתמשך, מה שגורם למנוע לפעול חלק.

• העברה יעילה: השדה המגנטי הסיבובני מאפשר למנוע לפעול בצורה יעילה לאורך טווח רחב של מהירויות תוך מתן שליטה טובה במהירות.

סיכום

עקרון ההפעלה של מנוע האינדוקציה בשלושה פאזה הוא לייצר מומנט באמצעות התממשות השדה המגנטי הסיבובני שנוצר על ידי הסיבובים של הסטטור עם הזרם המושרה ברוטור. השדה המגנטי הסיבובני נגרם על ידי ההבדל בין הפאזה והתפלגות המרחבית של זרם חילופין בשלושה פאזה בסיבובים של הסטטור. השדה המגנטי הסיבובני הכרחי להפעלה והפעלה מתמשכת של המנוע, שכן הוא מספק את המומנט ההתחלתי והמומנט המתמשך הנדרשים להפעלה חלקה. לכן, מנועי האינדוקציה בשלושה פאזה זקוקים ואכן יכולים ליצור שדה מגנטי סיבובני.