ما هو زاوية الطاقة والحمل في حالة المحرك المتزامن؟
زاوية القوة والحمل في المحركات المتزامنة
توجد علاقة وثيقة بين زاوية القوة (Power Angle) والحمل في المحركات المتزامنة. فهم هذه المفاهيم يساعد على فهم أفضل لمبدأ عمل وأداء المحركات المتزامنة. إليك شرح مفصل:
1. زاوية القوة (Power Angle)
التعريف
زاوية القوة (وتسمى أيضًا زاوية العزم أو الزاوية الكهربائية، ويُرمز لها بـ δ) هي الفرق الطوري بين محور المجال المغناطيسي للروتر ومحور المجال المغناطيسي للستاتر. وهي تمثل موقع المجال المغناطيسي للروتر بالنسبة للمجال المغناطيسي للستاتر.
الأثر
نقل القوة: تؤثر زاوية القوة مباشرة على القوة النشطة التي تمتصها المحرك المتزامن من الشبكة. كلما ازدادت زاوية القوة، ازدادت القوة النشطة التي يتم امتصاصها بواسطة المحرك.
الاستقرار: يمكن أن يؤدي زيادة زاوية القوة بشكل كبير إلى فقدان المحرك للتزامن، مما يؤدي إلى ظاهرة "الانزلاق".
2. الحمل
التعريف
يشير الحمل إلى الحمل الميكانيكي الذي يدفعه المحرك المتزامن، ويتم التعبير عنه عادة بوحدات القوة (كيلووات أو حصان).
العلاقة
علاقة زاوية القوة والحمل: هناك علاقة غير خطية بين زاوية القوة δ والحمل P للمحرك المتزامن، ويمكن التعبير عنها بالصيغة التالية:
حيث:
P هي القوة النشطة التي تمتصها المحرك (واط أو كيلوواط).
E هي القوة الدافعة الكهربائية بدون حمل (EMF) للمحرك (فولت).
V هي الجهد الكهربائي للشبكة (فولت).
Xs هي المعاوقة المتزامنة للمحرك (أوم).
δ هي زاوية القوة (راديان).
3. التمثيل البياني لخصائص زاوية القوة
منحنى الخصائص
منحنى الخصائص: يمكن تمثيل العلاقة بين زاوية القوة والحمل بمنحنى خصائص. هذا المنحنى عادة ما يكون غير خطي ويتبع دالة جيبية.
نقطة القوة القصوى: عندما تصل زاوية القوة δ إلى 90 درجة (π/2 راديان)، يمتص المحرك القوة النشطة القصوى Pmax :
نقطة الانزلاق: عندما تتجاوز زاوية القوة 90 درجة، قد يفقد المحرك التزامنه، مما يؤدي إلى حالة "الانزلاق".
4. العوامل المؤثرة
جهد الشبكة
تغير الجهد: يؤثر تغير جهد الشبكة V على العلاقة بين زاوية القوة والحمل. زيادة الجهد تسمح للمحرك بامتصاص المزيد من القوة النشطة.
معلمات المحرك
المعاوقة المتزامنة: تعتبر المعاوقة المتزامنة Xs معلمة داخلية مهمة للمحرك، وتؤثر على العلاقة بين زاوية القوة والحمل. المعاوقة المتزامنة الأعلى تؤدي إلى امتصاص أقل للقوة النشطة بواسطة المحرك.
تغير الحمل
زيادة الحمل: عند زيادة الحمل، يقوم المحرك تلقائيًا بتعديل زاوية القوة لامتصاص المزيد من القوة النشطة حتى يصل إلى نقطة توازن جديدة.
5. الملخص
زاوية القوة δ: تمثل الفرق الطوري بين المجال المغناطيسي للروتر والمجال المغناطيسي للستاتر، وتؤثر مباشرة على القوة النشطة التي تمتصها المحرك.
الحمل P: هو الحمل الميكانيكي الذي يدفعه المحرك، ويكون له علاقة غير خطية مع زاوية القوة.
صيغة العلاقة: P=（EV/Xs） sin(δ) تصف العلاقة بين زاوية القوة والحمل.
نقطة القوة القصوى: عندما تصل زاوية القوة δ إلى 90 درجة، يمتص المحرك القوة النشطة القصوى Pmax=EV/ Xs.
نقطة الانزلاق: عندما تتجاوز زاوية القوة 90 درجة، قد يفقد المحرك التزامنه.
فهم هذه المفاهيم يساعد على تصميم وتشغيل المحركات المتزامنة بشكل أفضل، مما يضمن تشغيلها بشكل مستقر تحت مختلف الظروف.
