موقع المهندس موقع المهندس بيت كل مهندس تعرف على المحركات التزامنية (Synchronous Motors)
يستخدم المحركات التزامنية في المصانع الكبيرة، ويكون بحجم كبير وبقدرات تزيد عن 200 كيلو واط وقد تصل الى 50.000 كيلو واط، ولا يستخدم هذا النوع من المحركات في الاستعمالات المنزلية.
أهم ما يميز هذا المحرك العمل بالسرعة التزامنية أي بسرعة ثابتة مع ثبات تردد المصدر؛ وبإنزلاق يساوي صفراً.
أ- تركيب المحرك :
يتكون المحركات التزامنية من الأجزاء الأساسية التالية:
1. العضو الساكن (Stator) :
ويشبه تركيب العضو الساكن للمحرك الحثي ثلاثي الطــور. الشكل التالي:
2. العضو الدوار(Rotor) :
يشبه العضو الدوار المحركات التزامنية العضو الدوار الملفوف باحتوائه على ملفات تشكل الأقطاب المغناطيسية الرئيسية ويكون عدد الأقطاب للعضو الدوار مساوياً لعدد الأقطاب للعضو الساكن بحيث توصل الأقطاب بشكل متعاقب شمالي – جنوبي، وكذلك يحتوي على حلقتي انزلاق عليها فرش كربونية لتغذية الأقطاب بالتيار المباشر.
وتقسم أنواع العضو الدوار إلى نوعين:
– العضو الدوار ذو الأقطاب البارزة (Salient Pole) . الشكل التالي
– العضو الدوار الأسطواني (Cylindrical Rotor).
3. حلقات انزلاق (Slip Rings):
هناك حلقتا انزلاق مثبتة على محور دوران العضو الدوار ويتم توصيل التيار المباشر من خلالها إلى ملفات الأقطاب على العضو الدوار.
ب- مبدأ عمل المحركات التزامنية :
عند توصيل ملفات العضو الساكن مع المصدر والأقطاب الرئيسة للعضو الدوار مع التيار المباشر وهو في حالة السكون فإن كل قطب من أقطاب المجال المغناطيسي الدوار يحاول جذب القطب المخالف من الأقطاب الرئيسية في العضو الدوار الذي يتصادف مروره لحظة التوصيل مما يعطي العضو الدوار عزم دوران في اتجاه دوران المجال المغناطيسي الدوار. ونظراً لعزم القصور الذاتي الكبير الذي يمتلكه العضو الدوار فإنه قبل أن يدور القطب المماثل من أقطاب المجال المغناطيسي الدوار يكون قد جاء أمام نفس القطب من الأقطاب الرئيسية (لان المجال المغناطيسي المتولد في العضو الساكن دوار والمجال المتولد في العضو الدوار ثابت لا يتغير) لكي يتنافر معه ويعطيه عزم دوران في الاتجاه المضاد لذا سيبقى ثابتاً بدون حركة.
ينشأ عزم الدوران الذي يعطيه المحرك على أساس الترابط بين مجموعة الأقطاب الرئيسة على العضو الدوار ومجموعة الأقطاب للمجال المغناطيسي الدوار الذي يعود إلى التأثير المغناطيسي لملفات العضو الساكن. اذن لابد من تدوير العضو الدوار عند بدء التشغيل والا فإن المحرك لا يمكن ان يعمل من تلقاء نفسه.
حيث ينشأ عزم الدوران الضعيف الذي يعطيه المحرك على أساس الترابط بين مجموعة الأقطاب الرئيسة على العضو الدوار (ذو المجال الدوار) ومجموعة الأقطاب للمجال المغناطيسي للعضو الدوار (المجال الثابت) الذي يعود إلى التأثير المغناطيسي لملفات العضو الساكن وعندما تدور المجموعتان بسرعة التزامن (synchronous speed) ( (ns فإن المحرك لا يمتلك عزم بدء الدوران ولابد من تدوير العضو الدوار عند بدء التشغيل.
والشكل يوضح ترابط أقطاب العضو الدوار والعضو الساكن.
حيث انه يلاحظ عند عمل المحرك التزامني انطباق محوري أقطاب العضو الساكن والعضو الدوار، وعند تحميل المحرك فإن محور أقطاب العضو الدوار سيتأخر بزاوية مقدارها (d) وتسمى بزاوية العزم، وتعتمد قيمة الزاوية على مقدار الحمل بحيث تزداد الزاوية كلما زاد الحمل، ويصل عزم الحمل إلى القيمة القصوى عندما تكون d=90° وبزيادة الحمل إلى حد كبير سيؤدي ذلك لخروج المحرك عن التزامن أو توقفه عن الدوران.
\ج- تأثير تغير تيار التحريض في خصائص المحرك التزامني:
عند مرور تيار التحريض في ملفات العضو الدوار سيتولد مجال مغناطيسي يقطع ملفات العضو الساكن فتتولد بها (ق.د.ك) تعاكس فولطية المصدر ويعتمد تيار المصدر على محصلة هاتين الفولطيتين (فولطية المصدر و ق.د.ك العكسية المتولدة).
حيث يعد تيار التحريض الذي يولد (ق.د.ك العكسية) التي تساوي فولطية المصدر تيار التحريض اللازم، وإذا تقص التيار عن هذه القيمة يعد تيار التحريض ناقصا (Under-Excitation)، وإذا زاد عنها يعد تيار التحريض زائدا (Over-Excitation).
في حالة التحريض الناقص تكون ق.د.ك العكسية اقل من فولطية المصدر، ويكون التيار المسحوب متأخر عن الفولطية المحصلة وكذلك متأخراً عن فولطية المصدر بزاوية q (حيث cos q هي معامل القدرة). وعند التحريض الزائد فإن التيار المسحوب يتقدم على فولطية المصدر بزاوية q .
وعندها نحصل على معامل قدرة متقدم.
د- الاستخدامات:
يستخدم المحرك التزامني للسرعات المنخفضة والقدرات العالية، ويكون المحرك التزامني إقتصادياً أكثر من غيره في هذه الحالة.
يستخدم المحرك التزامني لتدوير ضاغطات الهواء والأمونيا وفي المضخات المائية والمطاحن والمداحل وفي صناعة الأقمشة والأسمنت والمناجم، كما يستخدم في السفن الكبيرة لتدوير العنفات. كذلك تستخدم لتصحيح معامل القدرة كما اشرنا سابقاً.
و- مزايا ومساوئ المحركات التزامنية:
بالرغم من المميزات الجيدة للمحركات التزامنية في تصحيح معامل القدرة والحصول على سرعة ثابتة والعمل بكفاءة عالية إلا إن هناك عدة سلبيات لها ومنها:
– تحتاج لمصدر تيار مباشر من أجل الحصول على تيار التحريض.
– عزم البدء للمحرك ضعيف إذا لم يزود بوسيلة بدء.
– الحساسية الزائدة لأي اضطراب على الشبكة ولأي تغييرات مفاجئة في الشبكة.
– ميل المحرك إلى التذبذب (Hunting) بسبب عدم استقرار التردد
