تاريخ المحرك الكهربائي

نبذة عن المحرك الكهربائي

بدأ تطویر المحركات الكھربائیة في بدایة القرن التاسع عشر باكتشاف المغانط الكھربائیة. ففي عام 1820 م، اكتشف الفیزیائي الدنمركي ھانز كریستیان أورستد أن السلك الذي یمر فیه تیار كھربائي یولد حوله مجالا مغنطیسیًا. وفي العشرینیات من القرن التاسع عشر وجد عدد آخر من العلماء طرقاً لعمل مغانط كھربائیة أقوى، وجعلھا عملیة بشكل أفضل. ففي عام 1825 م، قام كھربائي إنجلیزي یدعى ولیم ستیرجون بلف موصل حول قضیب حدیدي لینتج مغنطیسًا كھربائیًا أقوى.

وفي أواخر العشرینیات من القرن التاسع عشر، أوضح الفیزیائي الأمریكي جوزیف ھنري أنه یمكن ابتكار مغنطیس كھربائي أكثر قوة بلف عدة طبقات من الأسلاك المعزولة حول قطعة من الحدید.

وفي عام 1831 م، قام الكیمیائي الفیزیائي الإنجلیزي مایكل فارادي بالعدید من التجارب التي تضمنت مغنطیسات وتیارات كھربائیة. وفي إحدى التجارب، قام بتدویر قرص نحاسي بین قطبین مغنطیسیین على ھیئة حدوة حصان. وعملت ھذه المعدات مولدًا بسیطًا، حیث ولدت جھداً كھربائیاً بین المركز وحافة القرص النحاسي. ثم عرَّض فارادي مركز القرص وحافته  لجھد كھربائي بینھما عندما كان القرص في حالة السكون، فبدأ القرص في الدَّوران. وكانت ھذه الآلة البسیطة أول محرك كھربائي،ولكنھا لم تكن ذات قوة كافیة لتقوم بعمل مفید، وكانت غیر مجدیة على الإطلاق. ولكن رغم ذلك كان فارادي قد أسس بھا مبدأ المحرك الكھربائي - وھو أن الحركة المستمرة یمكن إنتاجھا بإمرار تیار كھربائي خلال موصل في وجود مجال مغنطیسي قوي.

وفي عام 1873 م، ظھر أول محرك تیار مستمر ناجح تجاریا، حیث عرضه مھندس كھربائي بلجیكي یُدعى زینوب ثیوفیل جرام في فیینا. وقدم جرام أیضاً حافظة من شأنھا تحسین كفاءة المحركات والمولدات الكھربائیة البدائیة.

وفي عام 1888م، اخترع مھندس صربي الأصل یدعى نیقولا تسلا محرك التیار المتناوب. وفي بدایة القرن العشرین المیلادي، تم تطویر كثیر من المحركات الكھربائیة المتقدمة.

وفي العقد الأول من القرن العشرین، أجرى العدید من المھندسین والمخترعین تجارب مع المحركات الكھربائیة الخطیة. فبدلا من الدوران تنتج مثل ھذه المحركات موجة كھرومغنطیسیة تستطیع مباشرة تسییر عربة. وأصبح استخدام المحرك الخطي أكثر شیوعاً بفضل العمل الرائد للمھندس الكھربائي إیریك لیثویت في الخمسینیات والستینیات من القرن العشرین.

Read More

شرح مفصل لمبدأ عمل المحرك ثلاثي الطور :

شرح مبدأ عمل المحرك ثلاثي الطور

من المعروف ان المحركات الثلاثية الطور توصل ملفاتها التي تشكل ملفات الاطوار الثلاثة اما على شكل نجمة star او على شكل مثلث delta وحيث ان هذه الملفات وهي ملفات العضو الساكن يوجد بين كل ملف وأخر زاوية فراغية قدرها 120 درجة فإنه سيمر في هذه الملفات تيارات متزنة بين كل تيار وآخر 120 درجة، ونتجة لمرور هذه التيار بهذه الصفة في تلك الملفات التي يفصل بين كل ملف وآخر زاوية فراغية قدرها 120 درجة فإنه سينشأ في الثغرة الهوائية مجال مغناطيسي دوار منتظم، الشكل التالي. هذا المجال المغناطيسي يدور بسرعة تسمى السرعة التزامنية Synchronous speed ويتم حسابها من المعادلة (1-1)  التالية: 

حيث :

ns: السرعة التزامنية 
fs: تردد العضو الثابت 
p: عدد أقطاب الآلة 
شدة هذا المجال المغناطيسي تتناسب طرديا مع تيار الوجه المار في العضو الثابت وعدد اللفات في العضو الثابت تحت كل قطب، وتحسب من المعادلة (1-2) التالية: 

     Fs = Ns . Is

حيث :
Fs : شدة المجال المغناطيسي في العضو الثابت
Ns: عدد لفات العضو الثابت لكل قطب 
Is : القيمة الفعالة لتيار الوجه في العضو الثابت
وفيما يلي رسم توضيحي للمجال المغناطيسي الدوار في محرك ثلاثي الوجه ذي قطبين  

عند الزاوية صفر 

عند الزاوية 60 

عند الزاوية 120 

عند الزاوية 180 

عند الزاوية 240 

عند الزاوية 300 

حركة المجال المغناطيسي لدورة واحدة من التيار داخل العضو الساكن لمحرك قطبين:

عند بداية توصيل التيار الكهربائي وعند الزاوية صفر من الشكل السابق نلاحظ ان قيمة التيار في الطور A مساوية للصفر وبناء عليه لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور الأول (A1-A2).

بينما نجد أن التيار في الوجه C له قيمة في الاتجاه الموجب وبذلك يستنتج مجال مغناطيسي في كلا القطبين (C1-C2) ونجد ايضا ان الوجه B له قيمة تيار ولكن في بالاتجاه السالب وبذلك يستنتج مجال مغناطيسي في قطبيه (B1-B2) .

اما عند الجزء الأول من الثانية: 

فاننا نجد انه حدث تقدم بالتيار فتصبح قيم التيار للاطوار الثلاثة كما هو مبين بالشكل السابق، حيث قيمة الطور C مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور C1-C2

واصبحت قيمة التيار بالوجه A بالقيمة العضمى في الاتجاه الموجب وبالتالي سيستنتج مجال مغناطيسي في كلا القطبين A1-A2 وكذلك نجد أن قيمة التيار بالطور B لا زالت ذات قيمة في الاتجاه السالب وما زال المجال المغناطيسي يستنتج من اقطابه ومما سبق يلاحظ ان أن كلا من الأقطاب (A1-B2)  اصبحت شمالية وكلا من الأقطاب A2-B1 اصبحت جنوبية. 

الجزء الثاني من الثانية: 

حيث نجد ان قيمة التيار للطور B تكون مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور B1-B2. 

بينما نجد أن قيمة التيار بالطور A لازال في الاتجاه الموجب وبالتالي لا زال يستنتج مجال مغناطيسي في كلا من القطبين A1,A2 وكذلك نجد أن قيمة التيار بالوجه C أصبحت ذات قيمة في الاتجاه السالب مما يستنتج عنه مجال مغناطيسي في أقطابه C1-C2 ومما سبق نجد أن كلا من الأقطاب A1,C2 اصبحت شمالية وكلا من الأقطاب A2-C1 أصبحت جنوبية 

الجزء الثالث من الثانية: نجد أن قيمة التيار الكهربائي للوجه A تكون مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفاته A1-A2 

بينما نجد أن التيار في الوجه C لا زال له قيمة في الاتجاه السالب وما زال يستنتج مجال مغناطيسي في كلا من القطبين C1-C2 ونجد ايضا ان الوجه B اصبح له قيمة تيار ولكن الاتجاه الموجب وبذلك يستنتج مجال مغناطيسي في قطبيه B1-B2 . وبناء على ما سبق نجد ان B1,C2 تصبح اقطاب شمالية وان B2,C1 تصبح اقطاب جنوبية 

اما في الجزء الرابع من الثانية: 

فيلاحظ ان قيمة التيار للوجه C تكون مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور C1-C2. 

بينما نجد أن قيمة التيار بالطور A اصبح ذو قيمة ولكن في الاتجاه السالب مما ينتج عنه مجال مغناطيسي في كلا من القطبين A1-A2 ولكن في الاتجاه العكسي للوضع السابق له عندما كانت قيمة التيار بالموجب ولكذلك نجد ان قيمة التيار بالطور B لا زالت ذات قيمة في الاتجاه الموجب مما يستنتج عنه مجال مغناطيسي في أقطابه c1-c2 حيث تصبح الاقطاب B1-A2 شمالية والاقطاب A1,B2 جنوبية 

اما في الجزء الخامس من الثانية : 

حيث ان قيمة التيار للطور B تكون مساوية للصفر وبالتالي لن يستنتج مجال مغناطيسي في ملفات الطور B1-B2 

اما قيمة التيار بالطور A فلا تزال في القيمة في الاتجاه السالب ويستنتج مجال مغناطيسي في كل من القطبين A1-A2 وكذلك نجد أن قيمة التيار بالوجه C اصبحت ذات قيمة في الاتجاه الموجب مما يستنتج عنه مجال مغناطيسي في اقطابه C1-C2.

حيث تكون كلا من الاقطاب A1-C2  اقطاباً جنوبية والاقطاب A2,C1 

اصبحت اقطابا شمالية. 

وفي الجزء السادس من الثانية بتكرر نفس الوضع في الزاوية صفر 

كيفية عمل المحرك الحثي ثلاثي الطور 

عند توصيل أطراف العضو الثابت بمصدر الجهد فإنه سينشأ مجال مغناطيسي دوار، هذا المجال المغناطيسي الدوار سيولد قوة دافعة كهربائية في أي موصل كهربائي يقع ضمن نطاق تأثير وذلك طبقاً لظاهرة الحث الكهرومغناطيسي، وحيث أن العضو الدوار يقع ضمن تأثير هذا المجال المغناطيسي الدوار فإنه سينشأ في موصلاته قوة دافعة كهربائية ثلاثية الأوجه، وبما ان موصلات العضو الدوار مقصورة من الطرفين فإنه سيمر فيها ثيارات ثلاثية الأوجه بين كل وجه وأخر 120 درجة ومن ثم سيتولد مجال مغناطيسي دوار آخر في الثغرة الهوائية نتيجة لمرور تيارات ثلاثية الطور في موصلات العضو الدوار. في هذه الحالة أصبح لدينا مجالان مغناطيسيان دوران الأول ناتج من العضو الثابت ويدور بالسرعة التزامنية ns والثاني ناتج من العضو الدوار ويدور بسرعة ns-n بالنسبة للعضو الدوار- حيث n هي سرعة العضو الدوار- ويدور بالسرعة التزامنية ns بالنسبة للعضو الثابت وحيث أن هذين المجالين المغناطيسيين يدوران بنفس السرعة والاتجاه فإنه سيتولد عزم فعال على العضو الدوار يؤدي الى دورانه بنفس اتجاه ودوران المجالين وذلك طبقاً لمبدأ إنتاج العزم Principle of Torque Production، انظر الشكل التالي، هذا العزم يتناسب طرديا مع شدة المجالين وجيب الزاوية بينهما طبقا للمعادلة (1-3) 

حيث :

T: العزم 

Fs: شدة المجال المغناطيسي في العضو الثابت 

Fr: شدة المجال المغناطيسي في العضو الدوار 

δsr: الزاوية بين المجالين

بعدما يبدأ العضو الدوار بالتسارع فإن سرعة تعرض موصلاته لقطع خطوط المجال المغناطيسي الدوار ستقل كلما زادت سرعة العضو الدوار طبقة للمعادلة (1-4) التالية: 

nf = ns - n

حيث : 

nf: سرعة قطع خطوط المجال المغناطيسي لموصلات العضو الدوار 

وبالتالي فإن القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في موصلات العضو الدوار ستقل مع ازدياد سرعة العضو الدوار وذلك لأن القوة الدافعة الكهربائية المتولدة بسبب الحث الكهرومغناطيسي تتناسب طرديا مع السرعة النسبية بين الموصل والمجال الذي يتعرض له. وبالتالي فإن قيمة التيارات المارة في موصلات العضو الدوار ستقل وبالتالي شدة المجال المغناطيسي المتولد منها ستقل ومن ثم يقل العزم المؤثر على العضو الدوار، وهكذا حتى تصل سرعة العضو الدوار الى سرعة قريبة من السرعة التزامنية. عندما تصل سرعة العضو الدوار الى قرب السرعة التزامنية تكون التيارات المتولدة في موصلات العضو الدوار، صغيرة وبالتالي يضعف المجال المغناطيسي الناشىء منها مما يؤدي الى انخفاض العزم المؤثر على العضو الدوار, وعندما تستقر سرعة العضو الدوار فإن العزم المؤثر على العضو الدوار يكون مساوي لقوة الاحتكاك التي يتعرض لها العضو الدوار, 

عند تحميل المحرك تقل سرعة العضو الدوار وينتج عن ذلك زيادة في سرعة قطع المجال المغناطيسي لموصلات العضو الدوار مما يؤدي الى زيادة قيم التيارات المارة في موصلاته وبالتالي زيادة شدة المجال الناشىء منها ومن ثم زيادة العزم المؤثر على العضو الدوار، ثم تستقر سرعة العضو الدوار عند سرعة جديدة وعندها يكون العزم المؤثر عليه مساوي لعزم الحمل المسلط عليه. 

Read More

عكس اتجاه دوارن المحركات ثلاثية الأوجه

عكس اتجاه دوران المحركات ثلاثية الأوجه 

مقدمة عكس اتجاه دوران المحركات ثلاثية الاوجه: 

يعتمد اتجاه دوران المجال المغناطيسي في العضو الساكن على اتجاه التيارات الثلاثة الداخلة لملفات العضو الساكن وهي التي تاتي من المصدر (التيار الذي ينتج عن مرور فولطية الوجه الاول L1 في ملفات الوجه الأول U1-U2 والتيار الذي ينتج عن سريان فولطية الوجه الثاني L2 في ملفات الوجه الثاني V1-V2 والتيار الذي ينتج عن سريان فولطية الوجه الثالث L3 في ملفات الوجه الثالث W1-W2) لذي ينتج عن مرور فولطية الوجه الثاني L2 وبعكس تغذية وجهين من خط المصدر يمكن عكس اتجاه دوران المجال المغناطيسي في العضو الساكن وبالتالي عكس اتجاه دوران العضو الدوار (المحرك).

طريقة عكس اتجاه دوران المحركات ثلاثية الأوجه: 

ومن ما سبق يتضح لنا انه يتم عكس اتجاه دوران المحركات ثلاثية الأوجه بتبديل وضع أي وجهين مع بعضهما البعض عند توصيلهما مع أطراف المحرك. ويتم ذلك باستخدام مفاتيح يدوية أو باستخدام المفاتيح المغناطيسية. والشكل التالي يبين رسما توضيحيا لعكس اتجاه دوران المحرك ثلاثي الطور.

ولا تختلف طريقة عكس اتجاه دوران المحرك ثلاثي الأوجه الموصول بتوصيلة ستار (نجمة) أو دلتا (مثلث) باستخدام علبة التوصيل الموجودة على المحرك حيث يتم عكس الدوران بتبديل توصيل اي وجهين من اوجه المحرك وتثبيت الوجه الثالث، والشكل التالي لتوصيلة ستار (نجمة)، حيث تم تبديل كل من الوجه الأول الذي كان موصول مع U1 في الاتجاه الاول ليتم توصيل مع V1 عند عكس اتجاه الدوران كما تم توصيل L2 مع V1 في الاتجاه الاول ليتم توصيله مع U1 عند عكس اتجاه دورانه. كما تم تثبيت الوجه الثالث L3 في كلا الاتجاهين مع W1.  

والشكل التالي يوضح كيفية عكس اتجاه الدوارن باستخدام علبة التوصيل لمحرك موصول بشكل دلثا (مثلث)

كيفية عكس اتجاه الدوران في الحياة العملية: 

تستخدم العديد من الطرق بالحياة العملية لعكس اتجاه دوران المحركات ثلاثية الأوجه حيث (تستخدم المفاتيح اليدوية لعكس اتجاه دوران المحركات ثلاثية الطور) كما تستخدم (المفاتيح المغناطيسية في عكس اتجاه دوران المحركات ثلاثية الطور) كما تستخدم الحاكمات المنطقية المبرمجة PLC لعكس اتجاه دوران المحركات الكهربائية بمختلف انواعها عن طريق (المخطط السلمي لعكس اتجاه دوران محرك ثلاثة فاز). كما تستخدم طرق اخرى في عكس اتجاه الدوران. 

Read More

تعرف على المحركات ثلاثية الاوجه ذات السرعتين

المحركات ثلاثية الطور ذات السرعتين (دالندر)  

تحتاج الأعمال الصناعية المختلفة في كثير من الأحيان إلى محركات كهربائية متعددة السرعات. ويمكن الحصول على هذه السرعات من المحركات الحثية بالاعتماد على العلاقة التالية:  

ومن هذه العلاقة يتبين لنا أنه يمكن التحكم بالسرعة من خلال التحكم بالتردد أو بعدد الأقطاب. 

1- التحكم بالسرعة بوساطة التحكم بالتردد:   

إن العلاقة بين سرعة المحرك والتردد الكهربائي علاقة طردية. فكلما زاد التردد زادت السرعة والعكس صحيح وذلك عند ثبوت عدد الأقطاب. ومن مزايا هذه الطريقة أنها تعطي سرعات دقيقة ومختلفة القيمة. إلا أن من عيوب هذه الطريقة أن تردد المصدر الكهربائي ثابت وبالتالي وجب تغيير التردد وهذا الأمر مكلف ومعقد نسبيا.

2- التحكم بالسرعة بوساطة التحكم بعدد الأقطاب:  

هذه الطريقة شائعة في المحركات الكهربائية الحثية ثلاثية الطور لبساطتها وانخفاض التكلفة. ونعلم أن عدد الأقطاب يتناسب عكسيا مع السرعة فكلما زاد عدد الأقطاب قلت السرعة، وكلما قل عدد الأقطاب زادت السرعة. فسرعة المجال المغناطيسي لمحرك له أربعة أقطاب تبلغ 1500 دورة في الدقيقة الوحدة اما المحرك ذو القطبين فتبلغ سرعة المجال المغناطيسي له 3000 دورة في الدقيقة الواحدة. والتحكم بالسرعة عن طريق الأقطاب له طريقتان:   

     

أ- الطريقة الأولى : طريقة الملفات المشتركة

 وتمسى ايضا بطريقة (دالندر) او (داهلندر)، وبهذه الطريقة يتم الحصول على سرعتين احدهما ضعف الأخرى بمعنى (2/4) قطب، (4/8) قطب، (6/12) قطب ويكون لكل مجموعة من ملفات الطور وصلة في منتصف الملف بحيث تستخدم هذه الوصلة لمضاعفة (خفض السرعة الى النصف) عدد الأقطاب وتسمى هذه الطريقة في وصل الملفات بطريقة (دالندر).  

كيفية الحصول على السرعتين: 

-  السرعة المنخفضة:

نلاحظ في الشكل (التالي) انه عند سريان التيار من النقطة (أ) يتكون لدينا قطبان في كل مجموعة من المجموعتين ، بحيث يتكون لدينا في النهاية أربعة أقطاب، أي يصبح عدد الأقطاب ضعف عدد المجموعات . 

طريقة توصيل السرعة المنخفضة

- السرعة العالية :

نلاحظ في الشكل (التالي) انه عند سريان التيار من نقطة المنتصف (ب) يتكون لدينا نفس القطب في جزء من  المجموعة الأولى والجزء المجاور له من المجموعة الثانية، ويتكون لدينا قطب آخر في الجزئيين المتجاورين من المجموعة الأولى والمجموعة الثانية. بحيث يتكون لدينا قطبان بدلا من أربعة أقطاب، بمعنى أن يصبح عدد الأقطاب نفس عدد المجموعات .  

طريقة توصيل السرعة العالية

وبهذه الطريقة نكون قد استطعنا التحكم بعدد الأقطاب عند السماح بدخول التيار في الطرف المناسب لنفس المجموعات والملفات. وتجمع ملفات الأطوار المختلفة بهذه الطريقة لنحصل على السرعات المختلفة عن طريق تغير عدد الأقطاب. الشكل (2 - 26).

 وصل مجموعات محرك ثلاثي الطور بسرعتين (2/4) أقطاب

طريقة توصيل أطراف المحرك باستخدام علبة التوصيل للحصول على السرعتين: 

* توصيل السرعة العالية (ذات الأقطاب الأقل):

نقوم بتوصيل نقاط المنتصف U2,V2,W2 إلى مصدر الفولطية ونقصر الأطراف U1,V1,W1 الشكل التالي:

* توصيل السرعة البطيئة (ذات الأقطاب الأعلى ) :

نقوم بتوصيل الأطراف U1,V1,W1 إلى المصدر L1,L2,L3  ونترك الأطراف U2,V2,W2 بدون توصيل. الشكل التالي:

 يتضح لنا من خلال التوصيلات السابقة أن طريقة توصيل السرعتين هي طريقة المثلث في السرعة البطيئة ذات الأقطاب الأعلى وطريقة نجمة / نجمة في حالة السرعة العالية ذات عدد الأقطاب الأقل.

ب- الطريقة الثانية : طريقة الملفات المنفصلة

وفي هذه الطريقة يتم لف ملفات محركين ولكن في هيكل محرك واحد بحيث يتم وضع ملفات منفصلة للسرعة الأولى بعدد أقطاب معين، ومن ثم وضع ملفات منفصلة للسرعة الثانية، حيث يصمم المحرك بحيث تتسع مجاريه لكلا النوعين ويمكن اختيار أي من السرعتين، بشرط أن لا تعمل السرعتان معا. 

Read More

طرق توصيل المحركات ثلاثية الطور وكيفية عكس اتجاه دورانها

توصيل المحركات ثلاثية الاوجه ستار دلتا وعكس اتجاه دورانها  

اولا: توصيلات المحرك ثلاثي الطور:

        كما مر معك في المستوى الأول لمادة علم الصناعة يوجد نوعان من التوصيلات للنظام ثلاثي الطور وهما توصيلة النجمة وتوصيلة مثلث. ويوجد نفس النوعان من التوصيلات في المحركات الكهربائية ثلاثية الطور. كما يبين الشكل.

توصيل ستار (نجمة):

في توصيلة ستار يعمل التوصيلة على اعلى قيمة فولت مكتوبة على المحرك وعلى اقل قيمة تيار، ويتم التوصيل بحيث يتم جمع نهايات اطراف المحرك معا ويتم توصيل الاوجه الثلاثة L1  و L2 و L3 مع بدايات الملفات وهي U1 و V1 و W1 كما يمكن عكس التوصيل بمعنى ان يتم توصيل البدايات معا وتوصيل النهايات مع الاوجه. والشكل التالي يوضح توصيلة ستار (نجمة):

توصيل الدلتا (المثلث):

تعمل توصيل المثلث على اقل قيمة فولت مكتوبة على المحرك واعلى قيمة تيار ، ويتم توصيل بداية كل وجه مع نهاية وجة مخالف له، بحيث لا يتم قصر الاطوار مع بعضها البعض . 

بحيث يتم توصيل بداية ملفات الوجه الاول U1 مع نهاية ملفات الوجة الثاني V2 وبداية الوجه الثاني V1 مع نهاية الوجه الثالث W2 وبداية الوجه الثالث W1 مع نهاية الوجه الاول U2 .
والطريقتين الشائعتان في توصيل توصيلة الدلتا (مثلث) كالتالي: 

L1 -U1-V2

L2-V1-W2

L3-W1-U2

او يمكن توصيلها بالطريقة التالية: 

L1 -U1-W2

L2-V1-U2

L3 - W1-V2

والشكل التالي يوضح احدى طريق توصيل الدلتا (المثلث)

ثانيا : عكس اتجاه دوران المحركات ثلاثية الطور:

ينشأ المجال المغناطيسي الدوار في ملفات المحركات الكهربائية نتيجة سريان التيار الكهربائي المتناوب ثلاثي الاوجه، حيث يعتمد تجاه دوران المجال المغناطيسي على اتجاه التيارات الثلاث الداخلة لملفات العضو الساكن، وبعكس تغذية وجهين من اوجه المصدر وابقاء الثالث كما هو يمكن عكس اتجاه دوران المجال المغناطيسي وبالتالي عكس اتجاه دوارن المحرك. وتستخدم هذه الطريقة لتوصيلتي الدلتا (المثلث) والنجمة. 

حيث يتم عكس اتجاه دوران المحركات ثلاثية الطور بتبديل وضع أي طورين مع بعضهما البعض عند توصيلهما مع أطراف المحرك. ويتم ذلك باستخدام مفاتيح يدوية أو باستخدام المفاتيح المغناطيسية. ويبين الشكل رسما توضيحيا لعكس اتجاه دوران المحرك ثلاثي الطور.

والشكل التالي يوضح عكس اتجاه الدوران على لوحة توصيل المحرك (روزتة التوصيل) لتوصيلة ستار (نجمة ) وتوصيلة الدلتا (مثلث).

ويتم توصيل المحركات الكهربائية بواسطة مفتاح اسطواني له ثلاثة حالات تشغيل يتم التنقل فيما بينها باليد والحالة الاولى هي حالة الايقاف والحالة الثانية هي حالة النجمة والحالة والحالة الثالثة هي حالة المثلث. والشكل التالي يوضح واجهة مفتاح اسطواين لبدء تقويم محرك ستار / دلتا.

حيث يتم شراء المفتاح الاسطواني المناسب للمحرك بحيث يتم اختيار تياره وفولطيته بحيث تكون مناسبة لتيار وفولطية المحرك ويتم توصيلة بحيث يحقق شروط توصيل النجمة مثلث السابقة الذكر. ويتم توصيل المحركات ايضا بواسطة بواسطة مفاتيح تلامسية (contactors) وضواغط لتشغيل يدوياً. او بواسطة مفاتيح تلامسية ومؤقتات وضواغط لتشغيل بشكل آلي.  

Read More

كبح المحركات الكهربائية

كبح المحركات الكهربائية 

في كثير من التطبيقات الصناعية لابد من وجود وسيلة لكبح وإيقاف الكتل المتحركة، ممثلة في المحرك والحمل الميكانيكي المتصل به. حيث انه عند فصل الفولطية عن أي محرك لا يقف المحرك مباشرةً في نفس اللحظة ولكن يظل في حالة دوران فترة من الزمن بفعل القصور الذاتي وفي بعض الدارات الكهربائية يجب أن يتوقف المحرك في نفس لحظة فصل الفولطية مثل المصاعد أو الروافع. وتوجد طرق مختلفة لكبح المحركات الكهربائية سنذكر في موسوعة الكهرباء والتحكم بعض انواع الكبح المستخدمة: 

1- الكبح الكهروميكانيكي:  

يشابه هذا النوع من الكبح ، نظام الكبح المستخدم في عجلات السيارة ، فبدلا من استخدم القوة الهيدرولية بالضغط على دواسة الكبح في السيارة ، يتم استخدام زمبرك قوي يتم التأثير عليه بوساطة ملف كهروميكانيكي يعمل عند سريان التيار على التأثير على الزمبرك الجاذب لعناصر نظام الكبح عن طريق قطعة بيضاوية الشكل متصلة بالملف الكهروميكانيكي، الأمر الذي يؤدي الى تحرير بكرة قيادة المحرك فيتحرر العضو الدوار ويبدأ في الدوران وعند فصل الفولطية عن المحرك يفصل التيار في نفس اللحظة عن الملف الكهروميكانيكي فيعود الذراع إلى وضعه السابق بواسطة الزمبرك فتطبق عناصر نظام الكبح حول بكرة القيادة فتوقفه فوراً والشكل التالي يوضح هذا النظام.

كما أنه يمكن أن يتم عكس وضع القطعة البيضاوية. وبالتالي عند توصيل التيار إلى الملف يكون وضع الكبح وعند فصل التيار عن الملف يصبح العضو الدوار حراً. الشكل التالي:

2- كبح محرك القفص السنجابي عن طريق مصدر تيار مباشر: 

من المعروف أن محرك القفص السنجابي (Squirrel Cage Rotor) الواسع الانتشار يعمل فقط بالتيار المتناوب. فإذا اتصلت ملفات بمصدر للتيار المباشر يتولد مجال مغناطيسي ثابت يؤدي إلى تثبت العضو الدوار، ويمكن استغلال هذه النظرية لكبح بعض أنواع المحركات ذات القدرات الصغيرة. الشكل التالي يبين دارة كبح محرك ثلاثي الطور ذي القفص السنجابي بوساطة مصدر تيار مباشر. 

أ- مبدأ عمل دارة التحكم :

يعتمد مبدأ عمل الدارة الكهربائية المبينة في الشكل التالي. على سريان التيار الكهربائي خلال ملف المفتاح التلامسي عن طريق ضاغط التشغيل S1. فيقوم المفتاح التلامسي بغلق الملامسات المفتوحة وفتح الملامسات المغلقة. فتغلق الملامـس 14-13 ويفتح الملامس 21-22 في المفتاح التلامسي K1 لضمان عدم وصول التيار الكهربائي الى المفتاح التلامسي K2 . وعند إيقاف المحرك بالضغط على ضاغط القفل الكهربائي S2 يفصل سريان التيار عن المفتاح التلامسي K1 فتغلق الملامسات المفتوحة وتفتح الملامسات المغلقة فيصل التيار الى المفتاح التلامسي K2 من الفترة التي يستمر فيها الضغط على المفتاح التلامسي ولغاية رفع اليد عن الضاغط. وهي الفترة التي يصل فيها التيار المباشر الى ملفات العضو الساكن في المحرك ليعمل على كبح العضو الدوار فيها بشكل مباشر. 

ب- دارة التشغيل (القدرة):

1. مكونات الدارة : 

- ثلاثة مصهرات رئيسية لحماية دارة المحرك الكهربائي بالإضافة إلى ثلاث مصهرات أخرى لحماية دارة التوحيد والمحرك أثناء الكبح. 

- مفتاح تلامسي K1 لتشغيل المحرك بالتيار المتناوب.   

- مفتاح تلامسي K2 لتوصيل التيار إلى مدخل دارة التوحيد. 

- دارة توحيد (1) لتوحيد التيار المتناوب لتيار مباشر. 

- مقاومة متغيرة (2) لخفض قيمة فولطية الكبح المباشرة. 

- طرفا دارة التوحيد يمكن أن يصلا الى أي طرفين من أطراف المحرك. 

2. مبدأ العمل :

يعتمد مبدأ عمل دارة التشغيل كما في الشكل (التالي) على سريان التيار من المصدر الكهربائي الى دارة المحرك عن طريق المفتاح التلامسي والحماية الحرارية حيث يتصل كل من L1-U1 ، L2-V1 ، L3-W1 عندما تغلق نقاط القدرة في ملامسات المفتاح التلامسي عن طريق دارة التحكم فيصل التيار الكهربائي الى المحرك الكهربائي. وعند إيقاف المحرك يسري التيار فترة استخدام ضاغط القفل (S2) فيسري التيار الى دارة التوحيد منها الى المحرك الكهربائي ليقف المحرك بشكل تام. 

- ملاحظات حول الكبح بالتيار المباشر

إ- يمكن استخدام دارة توحيد أحادية الطور بدلا من دارة التوحيد ثلاثية الطور وتتصل بطورين وليس من الضروري استخدام دارة توحيد ثلاثية الطور. 

ب- كلما زادت الفولطية المباشرة الواصلة إلى ملفات المحرك كلما زادت قوة الكبح وارتفع التيار داخل ملفات العضو الساكن والعكس صحيح ولذلك يتم وضع مقاومة متغيرة يمكن بوساطتها ضبط الفولطية المناسبة للكبح. 

ج- كما أن بعض المحركات التي تعمل بكبح تيار مباشر تحتوي على مفتاح يشبه مفتاح الطرد المركزي المستخدم في المحركات أحادية الطور يغير وضع ملامساته عن طريق دوران أو وقوف المحرك ولكنه أكثر حساسية فهو يغلق ملامسته لحظة دورانه مباشرا ويفصلها لحظة توقف المحرك عن العمل ويستخدم هذا المفتاح بحيث يستطيع فصل التيار المباشر عن ملفات المحرك في الوقت المناسب فور إيقاف المحرك. 

- الكبح بوساطة عكس اتجاه دوران المجال المغناطيسي 

يمكن تطبيق هذه الطريقة في حالة المحركات الحثية ثلاثية الطور، وذلك بتبديل أي طرفين من أطراف تغذية المحرك، فينعكس اتجاه دوران المجال المغناطيسي الدوار، وينعكس تبعاً لذلك اتجاه العزم. المتولد، فتتباطاً سرعة المحرك حتى تصل على الصفر في فترة زمنية وجيزة جداً، حيث يستوجب لحظتها فصل المحرك عن مصدر الفولطية، وإلا فسوف يبدأ المحرك حركته في الاتجاه المضاد. 

- وفي هذه الطريقة : 

أ- يستخدم الكبح بهذه الطريقة في المحركات التي تعمل على أحمال منخفضة نسبياً. أي لا يكون دورانها بفعل القصور الذاتي قوياً. فمن الممكن حدوث أضرار ميكانيكية وكهربائية للمحرك. 

ب- لا يمكن تنفيذ هذه الطريقة بدون وجود مفتاح فرملة لأنه إذا استخدم مؤقت زمني أو مفتاح القفل الكهربائي لا يمكن ضبط وقت تشغيل المحرك في الاتجاه المعاكس وبالتالي من الممكن أن يعمل المحرك في الاتجاه المعاكس لحظات بدلاً من كبحه. 

Read More

اعطال المحركات ثلاثية الطور واجراءات الاصلاح

اعطال المحركات ثلاثية الطور واجراءات الاصلاح

تتشابه أعطال المحركات الكهربائية بصفة عامة ولا تختلف عن اعطال المحركات الاحادية الطور. فمعظم الأعطال مشابهة من حيث الأسباب وطريقة الصيانة وفيما يلي أهم أعطال المحركات ثلاثية الطور بنوعيها ذات القفص السنحابي والمحركات ذات العضو الدوار الملفوف.

1- اعطال وطرق صيانة المحركات الحثية ذات القفص السنجابي:  

أ- المحرك يعجز عن الحركة:

ب- المحرك يدور أبطأ من سرعته المعتادة 

ج- ارتفاع درجة حرارة المحرك :

د- ارتفاع صوت المحرك اثناء العمل:

2- أعطال المحركات الحثية ذات العضو الملفوف 

أ- المحرك يعجز عن الحركة:

ب- المحرك يدور بسرعة اقل من سرعته المعتادة:

ج- ارتفاع درجة حرارة المحرك اثناء العمل :

 

Read More

عكس اتجاه الدوران للمحركات الكهربائية أحادية الطور

عكس اتجاه الدوران للمحركات الكهربائية أحادية الوجه

تعتمد طبيعة عمل بعض المحركات أحادية الطور بحسب الاحمال التي تعمل بها، حيث تحتاج بعض الاحمال الكهربائية أن تعمل باتجاهين كما في الغسالات الكهربائية ذات الحوضين او في آلة فك عجلات السيارة، أو غيرها من الاحمال، ويمكن عكس اتجاه دوران المحركات أحادية الطور كما يلي:

أ- المحركات الكهربائية التي يخرج على لوحة توصيل المحرك 4 اطراف (اسلاك) للملفات:

 وهي طرفي ملفات التشغيل U1 و U2 وطرفي ملفات بدء التشغيل Z1 و Z2 وغيرها من الاطراف مثل طرفي مفتاح الطرد او طرفي المواسع (المكثف)، حيث تكون لملفات البدء وملفات التشغيل مواصفات مختلفة. ويعكس اتجاه دوران هذه المحركات بعكس طرفي ملفات البدء بالنسبة للمصدر او عكس طرفي ملفات بدء التشغيل بالنسبة للمصدر. اي ان يوصل L1 مع U1 و L1 مع Z1 و N مع Z2 في الاتجاه الاول حيث يتم عكس التوصيل في اما بتبديل طرفي ملفات التشغيل مع المصدر بحيث يوصل طرف ملفات التشغيل U1 مع N وطرف U2 مع N او يتم العكس عن طريق ملفات بدء التشغيل (التقويم) بحيث يوصل في الحالة الثانية L1 مع Z1 و N مع Z2. حيث يجب مرعاة ايقاف المحرك بشكل كامل قبل عملية عكس اتجاه الدوران في بعض انواع المحركات الاحادية الطور التي تحتوي على مفتاح طرد مركزي.

وانواع المحركات احادية الوجه (الطور) التي يمكن عكس اتجاه دورانها بهذه الطريقة :

1- المحرك ذو الطور المشطور : 

حيث يتكون هذا المحرك من ملفات البدء وملفات التشغيل ومفتاح طرد مركزي. 

2- المحرك ذو مواسع بدء التشغيل : 

حيت يتكون هذا المحرك كما في المحرك السابق من ملفات تشغيل وبدء تشغيل (تقويم) بالاضافة الى مواسع بدء تشغيل ومفتاح طرد مركزي. 

3- المحرك ذو المواسع الدائم : 

حيث يحتوي هذا النوع من المحركات على ملفات تشغيل وملفات بدء تشغيل (تقويم) ومواسع تشغيل يبقى في الدارة حتى بعد عمل المحرك ووصوله الى سرعته 75% من سرعته المقررة . 

4- المحرك الكهربائي ذو المواسعين: 

حيث يحتوي هذا النوع من المحركات على ملفات تشغيل وملفات بدء تشغيل (تقويم) ومفتاح طرد مركزي ومواسعين احدهما مواسع بدء تشغيل (يخرج من الدارة بواسطة مفتاح الطرد المركزي بعد وصول المحرك الى 75% من سرعته المقررة) والآخر مواسع تشغيل يبقى في الدارة طوال فترة عمل المحرك.  

عكس اتجاه دوران المحرك ذي المواسع الدائم.

والمحرك الاحادي الطور ذو المواسع الدائم هو محرك يحتوي على مواسع (مكثف) يبقى في دارة المحرك طوال فترة عمل المحرك. حيث يمكن يعكس اتجاه الدوران المحرك ذي المواسع الدائم بتبديل نهايتي ملفات (التقويم) بدء التشغيل أو بتبديل نهايتي ملف التشغيل بالنسبة للمصدر، ويتم ذلك يدوياً أو باستخدام المفاتيح المغناطيسية. والشكل التالي يبين كيفية عكس اتجاه دوران المحرك الاحادي الطور ذو المواسع الدائم :

أ- الشكل توصيل ملفات المحرك قبل عكس الاتجاه.ب- الشكل ب عكس اتجاه دوران المحرك عن طريق عكس توصيل طرفي (سلكي) ملفات التقويم (بدء التشغبل).ج- الشكل ج عكس اتجاه دوران المحرك عن طريق عكس توصيل طرفي (سلكي) ملفات التشغيل.

عكس اتجاه دوران المحرك ذي الطور المشطور 

والمحرك الاحادي الطور ذو الطور المشطور هو محرك يحتوي على ملفات ومفتاح طرد مركزي، حيث يعمل مفتاح الطرد المركزي على اخراج ملفات بدء التشغيل (التقويم) من الدارة عند وصول سرعة المحرك الى 75 من سرعته المقررة. ويمكن عكس اتجاه الدوران المحرك ذي الط\ور المشطور بتبديل نهايتي ملفات (التقويم) بدء التشغيل أو بتبديل نهايتي ملف التشغيل بالنسبة للمصدر، ويتم ذلك يدوياً أو باستخدام المفاتيح المغناطيسية. والشكل السابق يبين تركيب المحرك ذو الطور المشطور.

عكس دوران المحرك ذو مواسع بدء التشغيل:

يتم عكس اتجاه دوران المحرك ذو مواسع بدء التشغيل بتبديل أطراف ملفات بدء التشغيل أو أطراف ملفات التشغيل بالنسبة للمصدر. ويتم ذلك يدوياً أو عن طريق المفاتيح المغناطيسية ، مع مراعاة إيقاف المحرك والتبديل في وضع السكون للمحرك الذي يحتوي مفتاح طرد مركزي. كما في هذا النوع من المحركات. 

عكس اتجاه دوران المحرك الاحادي الطور ذو المواسعين: 

في هذا النوع من المحركات يعمل مفتاح الطرد المركزي على اخراج مواسع بدء التشغيل فقط من الدارة عند وصول سرعة المحرك الى 75% من سرعته المقررة، ويبقى مواسع التشغيل وملفات بدء التشغيل (التقويم في الدارة طوال فترة عمل المحرك) ويتم عكس اتجاه دوران المحرك ذو المواسعين بتبديل طرفي ملفات بدء التشغيل أو طرفي ملفات التشغيل بالنسبة للمصدر. ويتم ذلك يدوياً أو عن طريق المفاتيح المغناطيسية ، مع مراعاة إيقاف المحرك والتبديل في وضع السكون للمحرك الذي يحتوي مفتاح طرد مركزي. كما في هذا النوع من المحركات. 

ب- عكس اتجاه دوران المحركات التي يخرج على لوحة توصيلها ثلاث اطراف للملفات فقط: 

وتصنع هذه المحركات بنوعين : 

1- المحركات التي تكون مواصفات ملفات البدء والتشغيل مختلفة من حيث قطر السلك وعدد اللفات: 

تخرج بعض الشركات الصانعة ثلاث اطراف هي الطرف المشترك الذي يكون موصل من داخل المحرك وهو عبارة عن طرف ملف تشغيل وطرف ملف بدء تشغيل، وطرفين اخرين هما الطرف الثاني لملفات البدء والطرف الثاني لملفات التشغيل وتكون لهذه الملفات مواصفات مختلفة من حيث قطر السلك وعدد اللفات لكل من ملفات التشغيل وملفات بدء التشغيل، مثل مضخات المياه، حيث انه في هذا النوع من المحركات لا يمكن عكس اتجاه الدوارن بسبب ان المحرك مصمم ليعمل في اتجاه واحد فقط. 

2- المحركات التي تكون مواصفات ملفات البدء والتشغييل متشابهة بكل المواصفات. 

حيث تتشابه مواصفات ملفات هذا النوع من المحركات من حيث قطر السلك وعدد اللفات وعدد الملفات. حيث يمكن عكس اتجاه دورنها. وهذا النوع من المحركات منتشر بكثرة وخاصة في الغسالات الكهربائية ذات الحوضين. والتي تحتوي على محركين ، احدهما لحوض الغسيل وهو مصمم بنفس المواصفات لملفات البدء والتشغيل والآخر في حوض التنشيف، حيث تختلف مواصفات ملفات البدء والتشغيل له ولا يمكن عكس اتجاه دورانه. 

عكس اتجاه دوران المحرك ذي المواسع الدائم المتساوي الموصفات لملفات البدء والتشغيل:

ويكون هذا الحرك من ملفات التقويم وملفات التشغيل التي يكون لها نفس المواصفات من حيث قطر السلك وعدد اللفات لملفات المحرك، يستخدم هذا المحرك كما ذكرنا سابقا في عدة تطبيقات اهما في الغسالات النصف آلية (غسالات الحوضين). ويتم استخدام اي من الملفين كملف بدء (تقويم) او ملف تشغيل وذلك بعكس توصيل طرف الكهرباء مع المواسع (المكثف) ويتم ذلك باستخدام الؤقت اليدوي للغسالة والذي غالبا ما يتم معايرته لمدة 15 دقيقة لكل غسلة، بحيث يقوم بتوصيل طرف الخط الحاي مع الملف الاول بحيث يدور باتجاه أول وعند توصيل الخط الحامي مع الملف الثاني عن طريق مؤقت الغسالة يدور باتجاه اخر . ويتم عكس الدوران باستخدام مفتاح كهربائي (تايمر الغسالة ) وهو يشبه في عمله المفتاح التبادلي (مفتاح وسط السلم) الذي يعمل على تبديل توصيل المواسع مع المجموعة الأولى أو الثانية للملفات كما يوضح الشكل التالي:

عكس اتجاه دوران المحرك ذي القطب المظلل 

في المحركات ذات القطب المظلل البسيطة في التركيب والمنتشرة بكثرة في الثلاجات (المبردات) يتم قلب العضو الساكن بالنسبة إلى العضو الدوار بحيث يتغير وضع الحلقات النحاسية (اقطاب التظليل) عن الوضع الأول. 

يمكن عكس اتجاه دوران المحركات الاحادية الطور باستخدام المفاتيح اليدوي او المفاتيح المغناطيسية 

الموضوع حصري لموسوعة الكهرباء والتحكم 

Read More

فحص محرك تيار مباشر باستخدام الزوام الكهربائي

فحص محرك تيار مباشر باستخدام الزوام الكهربائي  

خطوات الفحص محرك تيار مباشر :

فحص العضو الدوار للآلة تيار مباشر (المنتج):

1. فحص التماس بين أجزاء المبدل (الموحد) وعمود المحور:

أ‌- يمكن استخدم مصباحا ومصدر فولطية تيار مباشر، او استخدام الزوام الكهربائي المزود بمصباح .صل طرف المصباح بأحد نحاسات المبدل وصل الطرف الثاني لمصدر الفولطية التيار المباشر إلى عمود المحور مباشرة كما في التالي.

دلالة نتائج فحص التماس بين أجزاء المبدل (الموحد) وعمود المحور:

1- إذا أضاء المصباح عند أحدى نحاسات المبدل، تكون هذه النحاسة متصلة مع العمود.
2- أما أذا لم يضيء المصباح كان المبدل صالحا.
ب‌- أكمل فحص التماس بين باقي نحاسات المبدل وعمود المحور، وسجل ملاحظاتك .

2. فحص التوصيل بين نحاسات المبدل (الموحد): 

‌أ- استخدم مصباحا ومصدر فولطية تيار مباشر، صل طرف المصباح بأحد نحاسات المبدل وصل الطرف الثاني لمصدر الفولطية التيار المباشر إلى النحاسة المجاورة.

دلالة نتائج فحص التماس بين نحاسات المبدل (الموحد):

1- أذا أضاء المصباح بشكل طبيعي دل على وجود تماس بين النحاسيتين المتجاورتين لأن الجهد الواقع عليه يكون جهد المصدر بسبب القصر الشكل التالي:

2- اذا كانت انارة المصباح خافتة دل ذلك على عدم وجود اتصال بين نحاسات المبدل (الموحد)

ج- أكمل فحص التماس بين باقي نحاسات المبدل، وسجل ملاحظاتك.   

د- افصل التماس بين النحاسات المتصلة أن أمكن ذلك  الشكل التالي:

3. فحص القصر بين ملفات المنتج : 

أ- ضع المنتج المراد فحصه على الزوام الكهربائي.
ب- صل الزوام بمصدر الفولطية التيار المتناوب لتحصل على المجال المغناطيسي:
ج- ضع نصلة منشار يدوي على المجرى العلوي.

دلالة نتائج فحص القصر بين ملفات المنتج:

1-  إذا لم تهتز النصلة، دل ذلك على عدم وجود قصر بين الملفات الشكل التالي.

2- اذا اهتزت نصلة المنشار دل ذلك على وجود قصر بين الملفات.

د- حرك المنتج لتصبح هناك مجار جديدة في الأعلى، اختبر بقية الملفات بالطريقة نفسها وسجل ملاحظاتك.

4. فحص استمرارية توصيل ملفات المنتج: 

أ- ضع المنتج على الزوام كهربائي.   

ب- صل الزوام بمصدر الفولطية التيار المتناوب

جـ- باستخدام سلك نحاسي اقصر كل نحاستين متجاورتين على المبدل، يدل ظهور شرارة أثناء عملية الفحص على أن الملف سليم وليس به قطع. 

د. ادر المنتج لفحص بقية النحاسات، وسجل ملاحظاتك. 

5- فحص ملفات الأقطاب: 

1- فحص التماس بين ملفات الأقطاب وهيكل المحرك: 

 أ- صل أطراف جهاز الاومميتر بين نهايات ملفات الأقطاب وهيكل المحرك. إذا لم يتحرك المؤشر فانه يعني عدم وجود تماس بين ملفات الأقطاب والهيكل الحديدي للآلة.التالي.

2- فحص دارات القصر في ملفات أقطاب آلة التيار المباشر: 

‌أ- افصل أطراف ملفات الأقطاب لآلة التيار المباشر.  

‌ب- صل أطراف جهاز الاومميتر بين كل طرفين من أطراف ملفات الأقطاب، كما في الشكل التالي وسجل قيمة المقاومة لكل ملف. 

‌ج- كرر الخطوة السابقة لبقية أطراف ملفات الأقطاب، وسجل قيمة المقاومة لكل ملف. 

Read More