على أي مبدأ يعمل محرك الاستقراء؟

الموتور الكهربائي الحثي هو نوع شائع الاستخدام من محركات التيار المتناوب التي تعمل على أساس قانون الحث الكهرومغناطيسي. أدناه توضيح مفصل لكيفية عمل الموتور الكهربائي الحثي:

1. البنية

يتكون الموتور الكهربائي الحثي بشكل أساسي من جزأين: الثابت والمتحركة.

الثابت: الجزء الثابت، عادة ما يتكون من قلادات حديدية متعددة الطبقات ولفائف ثلاثية الأطوار مثبتة في الفتحات القلادية. يتم ربط اللفائف الثلاثية الأطوار بمصدر طاقة تيار متناوب ثلاثي الأطوار.

المتحركة: الجزء المتحرك، عادة ما يكون مصنوعًا من قضبان موصلة (عادة الألومنيوم أو النحاس) وخواتم نهاية، مما يشكل هيكلًا على شكل قفص فئران. يُسمى هذا الهيكل بـ "روتور قفص الفئران."

2. مبدأ العمل

2.1 إنتاج مجال مغناطيسي دوار

مصدر طاقة تيار متناوب ثلاثي الأطوار: عند توصيل مصدر طاقة تيار متناوب ثلاثي الأطوار باللفائف الثابتة، يتم إنتاج تيارات متناوبة في اللفائف الثابتة.

المجال المغناطيسي الدوار: وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، تتولد المجالات المغناطيسية المتغيرة مع الزمن من التيارات المتناوبة في اللفائف الثابتة. بما أن الطاقة الثلاثية الأطوار لها اختلاف طوري بـ 120 درجة، فإن هذه المجالات المغناطيسية تتداخل لتكوين مجال مغناطيسي دوار. تعتمد اتجاه وسرعة هذا المجال المغناطيسي الدوار على تردد مصدر الطاقة وتوزيع اللفائف.

2.2 التيار المستحث

قطع خطوط الشحن المغناطيسي: يقطع المجال المغناطيسي الدوار خطوط الشحن المغناطيسي في الموصلات المتحركة. وفقًا لقانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي، ينتج عن ذلك قوة كهربائية مستحثة (EMF) في الموصلات المتحركة.

التيار المستحث: تولد القوة الكهربائية المستحثة تيارًا في الموصلات المتحركة. بما أن الموصلات المتحركة تشكل دائرة مغلقة، فإن التيار المستحث يتدفق عبر الموصلات.

2.3 إنتاج العزم

قوة لورنتز: وفقًا لقانون قوة لورنتز، تتولد قوة من التفاعل بين المجال المغناطيسي الدوار والتيار المستحث في الموصلات المتحركة، مما يجعل الروتور يدور.

العزم: تتسبب هذه القوة في إنتاج عزم، مما يجعل الروتور يدور في اتجاه المجال المغناطيسي الدوار. تكون سرعة الروتور أقل قليلاً من السرعة المتزامنة للمجال المغناطيسي الدوار لأن هناك حاجة إلى انزلاق معين لإنتاج تيار مستحث وكافٍ والعزم.

3. الانزلاق

الانزلاق: هو الفرق بين السرعة المتزامنة للمجال المغناطيسي الدوار والسرعة الفعلية للروتور. يتم التعبير عنه بالصيغة:

حيث:

s هو الانزلاق ns هي السرعة المتزامنة (بالدورة في الدقيقة)

nr هي السرعة الفعلية للروتور (بالدورة في الدقيقة)

السرعة المتزامنة: يتم تحديد السرعة المتزامنة 

ns بواسطة تردد 

f لمصدر الطاقة وعدد أزواج القطبين 

p في المحرك، ويتم حسابها بالصيغة:

4. الخصائص

خصائص بدء التشغيل: أثناء بدء التشغيل، يكون الانزلاق قريبًا من 1، ويكون التيار المستحث في الموصلات المتحركة مرتفعًا، مما ينتج عنه عزم بدء كبير. عندما يتسارع الروتور، ينخفض الانزلاق، ويقل التيار المستحث والعزم أيضًا.

خصائص التشغيل المستقر: خلال التشغيل المستقر، يكون الانزلاق صغيرًا عادة (0.01 إلى 0.05)، وتقريبًا تكون سرعة الروتور قريبة من السرعة المتزامنة.

5. التطبيقات

تستخدم المحركات الكهربائية الحثية بشكل واسع في العديد من التطبيقات الصناعية والمنزلية بسبب بنائها البسيط وتشغيلها الموثوق به وسهولة صيانتها. تشمل التطبيقات الشائعة المراوح والمضخات والمضاغط وأحزمة النقل.

ملخص

يعتمد مبدأ عمل الموتور الكهربائي الحثي على قانون الحث الكهرومغناطيسي. يتم إنتاج مجال مغناطيسي دوار بواسطة الطاقة الثلاثية الأطوار في اللفائف الثابتة. يؤدي هذا المجال المغناطيسي الدوار إلى إنتاج تيار في الموصلات المتحركة، مما يولد عزمًا يجعل الروتور يدور.