محرك الحث ذو المرحلة المنفصلة

يُطلق على المحرك ذو المرحلة المقسمة أيضًا اسم محرك بدء مقاومة، ويتميز بروتور من نوع الكيس الواحد. يتم تجهيز ستاتوره بلفتين مختلفتين: اللفة الرئيسية واللفة المساعدة. هاتان اللفتان متباعدتان فضائياً بمقدار 90 درجة، وهو الترتيب الذي يلعب دورًا حاسمًا في تشغيل المحرك.

تتميز اللفة الرئيسية بمقاومتها المنخفضة جدًا ورد فعلها الحثي العالي، بينما تتميز اللفة المساعدة بالخصائص المعاكسة، حيث تكون مقاومتها عالية ورد فعلها الحثي منخفض. هذه الاختلافات في الخصائص الكهربائية بين اللفتين هي المفتاح لتوليد العزم اللازم لبدء تشغيل المحرك. يتم تقديم مخطط التوصيل لهذا المحرك أدناه، مما يوضح كيفية تفاعل هذه المكونات داخل الدائرة الكهربائية:

يتم توصيل مقاومة سلسلة مع اللفة المساعدة (البدء). بسبب هذا الترتيب، تختلف التيار الكهربائي المتدفق عبر اللفتين. نتيجة لذلك، يكون المجال المغناطيسي الدوار غير متجانس، مما يؤدي إلى عزم بدء نسبيًا صغير. عادةً ما يكون هذا العزم البدائي في نطاق 1.5 إلى 2 مرة العزم المحدد للتشغيل. عند بدء التشغيل، يتم توصيل اللفتين الرئيسية والمساعدة بالتوازي عبر مصدر الطاقة.

بمجرد أن يتسارع المحرك ليصل إلى حوالي 70 - 80% من السرعة المتزامنة، يتم قطع اللفة المساعدة تلقائيًا عن مصدر الطاقة. بالنسبة للمحركات ذات التقييم حوالي 100 واط أو أعلى، يتم استخدام مفتاح قلب بشكل شائع لأداء هذا القطع. في المقابل، بالنسبة للمحركات ذات التقييم الأقل، يقوم مفتاح ريل بقطع اللفة المساعدة.

يتم توصيل مفتاح ريل سلسلة مع اللفة الرئيسية. خلال مرحلة البدء، يتدفق كمية كبيرة من التيار الكهربائي عبر الدائرة، مما يؤدي إلى إغلاق أطراف مفتاح الريل. هذا الإجراء يضع اللفة المساعدة في الدائرة. عندما يقترب المحرك من سرعته التشغيلية المحددة، يبدأ التيار الكهربائي المتدفق عبر مفتاح الريل في الانخفاض. في النهاية، يفتح مفتاح الريل، مما يفصل اللفة المساعدة عن مصدر الطاقة. في هذه المرحلة، يستمر المحرك في العمل فقط على اللفة الرئيسية.

يظهر مخطط الفازور لمحرك الاستقراء ذو المرحلة المقسمة، والذي يوضح العلاقات الكهربائية والفروق الطورية داخل المحرك، أدناه:

يتخلف التيار في اللفة الرئيسية، والمذكور كـ IM، عن الجهد الكهربائي V بمقدار حوالي 90 درجة. في المقابل، يكون التيار في اللفة المساعدة IA تقريبًا متزامنًا مع الجهد الكهربائي للخط. هذا الاختلاف في العلاقة الطورية بين اللفتين يؤدي إلى اختلاف زمني بين تياريهما. بينما لا يكون الفرق الزمني ϕ 90 درجة بالكامل، بل حوالي 30 درجة، فإنه كافٍ لتوليد مجال مغناطيسي دوار. هذا المجال المغناطيسي الدوار ضروري لبدء دوران المحرك والسماح له بالعمل.

يُقدم خصائص العزم والسرعة لمحرك المرحلة المقسمة، والتي توضح كيف يتغير عزم المحرك مع سرعته الدورانية، أدناه. يوفر هذا المنحنى الخاص معلومات قيمة حول أداء المحرك تحت ظروف التشغيل المختلفة وهو أساسي لفهم سلوكه وتحسين استخدامه في تطبيقات مختلفة.

في خصائص العزم والسرعة لمحرك المرحلة المقسمة، يشير n0 إلى سرعة الدوران التي يتم فيها تنشيط مفتاح القلب. عادةً ما يكون العزم البدائي لمحرك بدء المقاومة حوالي 1.5 مرة العزم الكامل للحمل. عند حوالي 75% من السرعة المتزامنة، يمكن للمحرك تحقيق عزم أقصى يبلغ حوالي 2.5 مرة العزم الكامل للحمل. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أنه أثناء البدء، يسحب المحرك تيارًا كبيرًا يبلغ حوالي 7 إلى 8 مرات قيمة الحمل الكامل.

عملية عكس اتجاه محرك بدء المقاومة بسيطة. يمكن تنفيذها عن طريق عكس اتصال الخط إما لللفة الرئيسية أو اللفة المساعدة. من المهم التأكيد على أن هذا العكس يمكن تنفيذه فقط عندما يكون المحرك في حالة استراحة؛ محاولة عكسه أثناء الحركة قد يؤدي إلى تلف ميكانيكي وكهربائي.

تطبيقات محرك الاستقراء ذو المرحلة المقسمة

محركات الاستقراء ذات المرحلة المقسمة معروفة بتكلفتها المنخفضة. وهي مناسبة جدًا لتطبيقات تتطلب أحمالًا سهلة البدء، خاصة عندما يكون معدل عمليات البدء منخفضًا نسبيًا. بسبب عزم البدء المحدود لهذه المحركات، فهي ليست مثالية لمحركات تتطلب أكثر من 1 كيلووات من القوة. ومع ذلك، تجد هذه المحركات استخدامًا واسعًا في مجموعة متنوعة من الأجهزة المنزلية والصناعية الشائعة:

• أجهزة منزلية: تعمل على تشغيل مكونات مثل الغسالات وأجهزة تكييف الهواء، مما يسهل تشغيل هذه الأجهزة الأساسية.

• معدات المطبخ والأدوات التنظيفية: في المطبخ، تقوم بتشغيل مطاحن الخلط، وفي التطبيقات التنظيفية، تستخدم في آلات تلميع الأرضيات، مما يجعل الأعمال اليومية أكثر سهولة.

• معالجة السوائل والتهوية: المراوح والمضخات المركزية، التي تعتبر ضرورية للتهوية ونقل السوائل في أنظمة مختلفة، غالبًا ما تعتمد على محركات الاستقراء ذات المرحلة المقسمة لتشغيلها.

• أدوات التشكيل: تلعب هذه المحركات أيضًا دورًا في آلات الحفر والمناشير، مما يساهم في الدقة والكفاءة في عمليات التشكيل.

باختصار، يظل محرك الاستقراء ذو المرحلة المقسمة، بخصائصه المميزة وتطبيقاته العملية، مكونًا قيمة في عالم الهندسة الكهربائية.