[ahmedaltyeb abdelrhim]

الفصل الاول

مقدمة في المحركات الكهربائية

1-1 المقدمة Introduction:
بدا تطوير المحركات الكهربائية في بداية القرن التاسع عشر باكشاف المغناط الكهربائية في عام 1820م اكتشف الفئزيائي هانر كرستيان ان السلك الزي يمر فيه تيار كهربي يولد حوله مجالا مغناطسيا وقام عام اخر في عام 1825م وليم سينر جون بلف ملف حول قضبي حديدي لينتج مغناطسيا كهربائيا اقوي واوضح الفيزيائي الامريكي جوزف هنري انه يمكن ابتكار مغناطيس كهربي اكثر قوة من عدة طبقات من الاسلاك معزولة حول قطعة من الحديد في عام 1831م قام الكيميائي الانجليزي مايكل فرادي بالعديد من التجارب التي تضمنت مغناطسيات وتيارات كهربائية في احدي التجارب قام بتدوير قرص نحاسي قضبين مغناطيسين عملت هذه المعدادت مولدا مغناطيسيا حثي ولدت ولدت جهدا كهربائيا بين فرادي مركز القرص وحافته بالجهد الكهربائي بينهما عندما كان القرص بالدوران وكانت هذه الاله البسيطه اول محرك ولكنها مل تكن ذات قوة كافية اسس فرادي مبدا عمل المحرك الكهربائي وهو ان الحركة المستمرة يمكن انتاجها بامرار تيار كهربائي خلال موصل في وجود مغناطيسي قوي وفي عام 1873م ظهر اول محرك تيار مستمر ناجح تجاريا حتي عرضه مهندس كهربائي يدعي زيتون تويفيل جرام في فيتا بحيث يكون الملف والقلب الحديدي قابلان للدوران بين قضبين مغناطسين وفرشتان من الكربون تلامسان نصفي الاسطوانة اثناء دوراتهما وتصلان بقطبي البطارية وبناء علي نوع الكهرباء المستخدمة .( هندسة الالات الكهربائية , المبادي الاساسية والات التيار المستمر , د/ محمد احمد قمر 1988).

1-2 التحويل الكهروميكانيكي للطافة :-

هو تحويل الطاقة الكهربائية الي طاقة ميكانيكية والعكس تحويل الطاقة الميكانيكية الي الطاقة الكهربائية تقوم الماكينات الكهربائية بنوعيها (مستمر و متردد) المذكور بين بعملية التحويل الكهرميكانيكي للطاقة فاذا تم تحويل الطاقة الميكانيكية الي طاقة كهربائية فإن الالة تسمي بالمولد واذا تم تحويل الطاقة الكهربائية الي طاقة ميكانيكية فإن الالة تسمي بالمحول.

1-3 الميزة الرئيسية لهذا التحويل:-
هو ان الطاقة في الصوزة الكهربية يمكن ان تنتقل ويتم التحكم فيها وتستخدم ببساطة وجدارة وكفاءة.
اجهزة تحويل الطاقة مطلوب منها اولا تحويل الطاقة من الصورة الغير كهربية الي الطاقة في الصورة الكهربية ثم بعد ذلك تحويل الطاقة الكهربية الي الصورة المطلوبة والمفيدة ,مثل الضوء ,الحرارة ,الصوت او الطاقة الميكانيكية .
1-4الظواهر المرتبطة بعملية التحويل الكهروميكانيكي للطاقة:-
1-4-1 اذا تم تحويل موصل داخل مجال مغناطيسي يتولد عبر الموصل قوه دافعه كهربائية فعل عليها من العبارة
B=Φ/A……………………………………………………….(1-1)
1-4-2 اذا سري تيار كهربائي في موصل موضوع داخل مجال مغناطسي تنشأ علي الموصل قوة دافعه الي الحركه مادام مغمورا داخل المجال والتيار يسري فيه.
وتحسب هذه القوه من العباره
(2-1).................................................. .....................F=B I L (N)
حيث ان :
B : كثافة الفيض المغناطيسي ويقاس بالتسلا (T).
L : الطول الفعال للموصل.
I : التيار.
Ф : الفيض المغناطيسي بالوبر (Wb).
من العباره (2-1) نستنتج ان عملية التحويل الكهروميكانيكي للطاقه تحتاج لوجود الماكينات الكهربائيه الدواره باحدي طريقتين :-
(1) مغنطيس دائمDormant magnet
) 2)استخدام الكهرومغناطيسي
والطريقه الثانيه هي الاكثر استخداما .
تعريف الكهرومغنطيسي:-
تتكون من قطعه من الحديد تسمي بالنواه (core) وحولها ملفات من اسلاك من ماده موصله لنحاس (coil) و عند سريان تيار في الملف تتحول النواه الي مغنطيس ويتولد بذلك مجال مغناطيسي حول الملف .(النظرية والاداة للالات الكهربائية للتيار المستمر).
2-1 الانواع الرئسية للمحركات :
- محركات تعمل بالتيار المتناوب
- محركات تعمل بالتيار المستمر
تعتمد المحركات الكهربائية علي مغناط كهربائية اتنتج القوة اللازمة لادارة الالات او المعدات الميكانيكية تسمي الالات والمعدات التي تعمل بالمحرك الكهربائي الحمل ويوصل عمود ادارة المحرك بالحمل .
1-2-1 المبادئ الاساسية لتشغيل المحرك :
- ان يولد التيار الكهربائي مجالا مغناطيسيا.
- ان يحدد اتجاه التيار المغناطيسي موقع الاقطاب المغناطيسية.
- ان تتجازب الاقطاب المغناطيسية وتتنافر مع بعضها .
فعندما يمر تيار كهربائي خلال سلك يولد مجالا مغناطيسيا حول السلك علي هيئة ملف قضبي معدني ونسبة لوجد المجال المغناطيسي حول السلكيصبح القضب المعدني ممغنط هذا الترتيب للقضبي شكل الملف هو مغناطيسي كهربائي بسيط يعمل بقطبي شمالي و جنوبي .
1-2-2 انوع المحركات الكهربائية وفقا لطريقة التوصيل :
محركات التيار المستمر تحتاج الي مجالات حتي تعكس اتجاه التيار وهنالك ثلاثة انواع رئيسة من محركات التيار المستمر وهي:
- محركات توالي
- محركات توازي
- محركات مركبة
- في محركات التوالي يتصل كل من الحافظة المغناطيس المجال كهربائيا علي التوالي ويسري التيار خلال البنية بهذا الترتيب يزيد قوة المغانط وتبدا محركات التوالي العمل حتي وان كانت تعمل علي حمل ثقيل رقم ان هذا الحمل سيقلل من سرعة المحرك .
- وفي محركات التوازي توصل كل المغناطيس والحافظة عل التوازي ويسري جزء من التيار خلال الحافظة ويلف السلك حول منغاطيس المجال عدة مرات من اجل زيادة المنغاطيس ويعمل محرك التوازي بسرعة ثابتة بغض النظر عن الحمل ولاكن الحمل كبير جدا تحصل مشاكل للمحرك عند بدا التشغيل.
- وفي المحركات المركبة هنالك مجالان منغاطيسيان متصلان بالحافظة احداهما علي التوالي والاخر علي التوازي وللمحركات مميزات كل من محركات التوالي ومحركات التوازي اذا يسهل بدء تشيلها مع حمل كبير تحافظ علي سرعنها الثابتة نسبيا حتي لو زاد الحمل فجاءة . ( هندسة الالات الكهربائية , المبادي الاساسية والات التيار المستمر , د/ محمد احمد قمر 1988).

الفصل الثاني

مكونات ماكينة التيار المستمر

1-1 المقدمة :
تلعب الماكينات الكهربائية دوراً مهماً في التطبيقات الصناعية وذلك لما تتميز به الماكينات الكهربائية من خصائص مهمه مثل سهولة التحكم فية والسيطرة عليها وتنوعها بما يناسب مع ظروف التشغيل المختلفة .
2-2 مكونات ماكينات التيارالمستمر:-

تتكون ألة التيار المستمر من جزئين رئيسين العضو الساكن وهو المسؤول عن توليد المجال المغناطيسي والعضو الدوار يسمي عضو الاستنتاج او المنتج وفية تتحول الطاقة الميكانيكية الي طاقة كهربائية وتتولد به القوه الدافعة الكهربائية يفصل العضو الدوار عن العضو الساكن بالثغرة الهوائيه وتوضع حول هذة الاجزاء ملفات الانواع هما.

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image002.jpg[/IMG]

الشكل (2-1) ماكينة التيار المستمر

- العضو الساكن stator
-العضو الدوار Rotor
2-2-1 العضو الساكن Stator
تتكون نواة العضو الساكن من دقائق الحديد المعزولة عن بعضها البعض لهدف تقليل الفقد في القدرة الناتجة عن التيارات الدوامية (Eddy currents ) والاستسنائية المغناطيسية (Hysteraislass) ويتم تشكيل هذة الدقائق بحيث عند تجميعها الي بعضها البعض يتكون جسم اسطواني مجوف تبرز بداخله انوية الاقطاب المغناطيسية توضع حول انوية الاقطاب ملفات تسمي بملفات المجال (Field winding) ويتم عن هذة الملفات بحيث ينتج اقطاب مغناطيسية متجاورة مختلفة القطبية.

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image004.jpg[/IMG]

الشكل (2-2) العضو الساكن.

2-2-2 العضو الدوار Rotor
تتكون من شرائح الحديد المرققة المعزول عن بعضها البعض و التي تشكلها بحيث عند التجميع علي عمود (shaft) ساخن تتكون شكل من الاسطوانة مصمت تتكون علي سطح مجاري (slots) هذه المجاري توضع داخلها جزائت الملفات المكونة للفيفة الدوار يفصل بين سطح الدوار واوجة الاقطاب المغناطيسسة فى الساكن نساحة نتغيرة خالية الا في الهواء وذلك سمي الفاصل بالثغرة الهوائيه (Air gap) تشكل الثغره الهوائيه مسرحاً يتحرك فية الفيض المغناطيسي بين نواة الساكن ونواة الدوار بحيث يتجه الفيض نحو نواة الدوار تحت اووجه الاقطاب المغناطيسية الشمالية القطبية () الثغره الهوائيه الي داخل نواة الدوار ويعود مرة اخري متجهاً نحو نواة الساكن عابراً الثغرة الهوائيه تحت الاقطاب المغناطيسية الجنوبية القطبية .
عند يدور الدوار تبدأ الموصلات المكونة بجوانب الملفات الموضوعة داخل المجاري علي سطحة , نبدأ هذه الموصلات في قطع خطوط المجال الذي وفرقة الاقطاب المغناطيسية تتولد عبر هذه الموصلات قوة دافعة كهربائية محققه بذلك الظاهرة الاولي التي تصاحب عملية التحويل الكهروميكانيكي للطاقة ونسبة لان هنالك قوة دافعة كهربائية قد تم انتاجها سميت اللفيفة الموضوعة علي نواة الدوار بلفيفة المنتج (Armature winding).

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image006.jpg[/IMG]

الشكل (2-3) العضو الدوار

2-2-3الاجزاء الاضافية :-
2-2-3-1 المبدل commentator
له شكل اسطواني مصنوع من مادة عازلة و توضع علي سطحة قطبان نحاسية وحجمه أصغر مقارنة بنواة الدوار التي يتم تثبيتة الي جوارها ويحملة نفس العمود الحامل لنواة الدوار وتنتهى اطراف الملفات المكونة لفيفة المنتج عند القضبان النحاسيه الموضوعه علي المبدل والمعزوله عن بعضها البعض.
[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image007.gif[/IMG]

الشكل (2-4)الأجزاء العامة للمحرك الكهربائي

2-2-3-2 الفرش Brushes
اجسام مكعبة مصنوعة الكربونمثبتة الي حامل بحيث تتصل كهربائيا بالقطبان النحاسية في المبدل ويظل الاتصال قائما بين الفرش وقطبان المبدل مع دورانه حيث ينتقل الاتصال بين الفرش وقطبان المبدل اثناء الدوران .عدد الفرش دائما زوجي 2او4واحدهما موجب والاخر سالب تشكل الفرش وقضبان المبدل وسيلة الاتصال بين لفيفة المنتج الموضوعة على الدوار المتحرك وأي دائرة خارجية والتي قد تحتوي على حمل كهربائي حيث تعمل الماكينة كمولد أو تحتوي على منبع التيار المستمر حيث تعمل الماكينة كمحرك .
2-2-3-3 الأغطية الجانبية Side covers
تعمل على حماية المكونات الداخلية للماكينة وتتوسطها فتحة يمر من خلالها العمود الحامل لنواة الدوار من خلال جلب أو بلي ينزلق بداخلها العمود .
2-2-3-4 المسارات المتوازية Parallel paths
هي المسارات التي يسري فيها التيارات بين الفرشة الموجبة والفرشة السالبة , وتتكون هذه المسارات من أعداد متساوية من الموصلات التي تتصل على التوالي في كل مسار وهي الموصلات التي يتكون منها الملفات التي تشكل لفيفة المنتج وكمثال إذا كان العدد الكلي للموصلات في لفيفة المنتج 240 موصلاً موزعة على ستة مسارات فإن كل مسار سوف يحتوي على أربعين موصلاً .(electrical technology , B.L THERATA).

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image009.jpg[/IMG]

الشكل (2-4) الشرائح الحديدية

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image011.jpg[/IMG]

الشكل (2-5) نواة العضو الدوار بعد تجميع الشرائح الحديدية

2-3 استنتاج القوة الدافعة الكهربائية :-
نحصل علي القوة الدافعة الكهربائية بالتاثير الكهرومغناطيسي ديناميكا وذلك بتحريك موصل بنسبة لمجال مغنطيسي أو تحريك المجال المغناطيسي بالنسبة للموصل . فمثلاً عندما يتحرك موصل طوله L(M) في مجال مغناطيسي منتظم كثافة خطوطة B تسلا بسرعة مقدارها v(m/sec) في اتجاه عمودي علي خطوط المجال تتولد علي طرفي الموصل قوة دافعة كهربائية نقدارها e(volt) تبعاً لقانون فارادي بحيث يكون.
e =B/V.................................................. .............................(1-2)
يمكن حساب السرعة من نصف قطر المنتج r(m)من العلاقة
V = wr = 2ΠnrL/60................................................ ...........(2-2)
ونحسب كثافة الفيض المغناطيسي تحت القطب من العلاقة التالية
B = φ/A = φ/2πrL/2p………………………………………..(3-2)
ويتم تعويض المعادلة (2-2) و(2-3) في المعادلة (2-1) نحصل علي القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في الموصل.
e= (Ф2P/2ΠnrL)*(2Πnr/60)………………………………(4-2)
يمكن تبسيط المعادلة (2-4)
Ea = (2P/Za)*Ф Za *(n/60)…………………………………………………(5-2) حيث أن :
e : القوة الدافعة الكهربائية .
B : الفيض المغناطيسي.
L : طول الموصل.
n : سرعة الدوران.
W: السرعة الزاوية.
r : قطر المنتج.
Za : عدد الموصلات الكلية.
a: عدد الدوائر التوازي. ( هندسة الالات الكهربائية , المبادي الاساسية والات التيار المستمر , د/ محمد احمد قمر 1988).
2-4 طرق اثارة المجال للمحرك:-
تلعب محركات التيار المستمر دورا رئيسيا في التطبيقات الصناعية الحديثة التي تتطلب سرعات كبيرة وذلك لما تمتاز به هذة المحركات من عزم بدء عالي ومدي تحكم واسع في السرعة كما تتميز طرق التحكم فيها بالبساطة وسهولة التشغيل وقلت التكلفة علي الجانب الاخر فان هذة المحركات لها بعض العيوب مثل كبر الحجم وثقل الوزن كما انها عالية الثمن تحتاج الي صيانة دورية اضافة الي انها لا تصلح في التطبيقات ذات السرعات العالية او التي تستخدم في الاماكن النظيفة او الاماكن القابلة للانفجار .
تنقسم محركات التيار المستمر من حيث التغذية الي نوعين هما:
محرك تيار مستمر ذات تغذية منفصلة
محرك تيارمستمر ذات تغذية الزاتية
وينقسم محرك التيار ذو التغذية الزاتية الي ثلاثة انوع هي : محرك توالي
محرك توازي – محرك مركب ويعتبر محرك التوازي و المحرك المركب من المحركات ذات السرعة الثابتة لذلك سوف نستعرض خواص كل من محرك التيار المستمر ذو التغذية المنفصلة ومحرك التوالي حيث يكثر استخدامها كمحركات متغيرة السرعة كما ان محرك التوالي يستخدم في تطبيقات الجر الكهربائي.
2-4-1 محرك التيار المستمر ذو التغذية المنفصلة :
يمكن تمثيل محرك التيار ذو التغذية المنفصلة المبينة في الشكل (2-7) بدائرتين كهربائيتين احداهما تمثل ملفات المنتج و الاخري تمثل ملفات المجال كل دائرة منها منفصلة عن الاخري يتم تغذية كل منهما باستقلالية عن الدائرة الاخري .

من الدائرة محرك التيار المستمر ذو التغذية المنفصلة عند توصيل دائرة المجال بمصدر التيار المستمر يمر تيار مستمر في دائرة المجال وبالتالي يتولد عنة مجال مغنطيسي وهو المجال في دائرةالمنتج نتيجة لتدخل هذين المجالين يتولد مجال كهرومغنطيسي مما يسبب حركة المحرك ويتسبب ذلك في التوليد قوة دافعة مضادة في دنائرة المنتج وعلي ذلك يمكن وصف عمل المحرك ودراسة خواص في حالة الاستقرار من المعالادت التالية :
Vf =Rf x If………………………………………………………(2-9)
va =Ea + Ra.ɪa................................................ ............................(2-10)
Eb = kv x w If…………………………………………………(2-11)
Td = kt x If x Ӏa ……………………………………………...(2-12)
Td = Tt + B . w………………………………………………………………………(2-13)
حيث أن :-
Va: الجهد المسلط علي ملفات المنتج.
Eb: القوة الدافعه العكسية.
Ra: مقاومة ملفات المنتج.
ɪa: تيار المنتج.
If: تيار المجال.
Vf: الجهد المسلط علي ملفات المجال.
Rf: مقاومة المجال.
B: معامل الاحتكاك.
W: سرعة المحرك.
Tt: عزم الحمل.
Td: القوة المتولدة.
Kv: ثابت الجهد للمحرك.
Kt: ثابت العزم.(الات و معدات كهربائية , التحكم الالكتروني في الالات).
2-4-2 محرك التيار المستمر ذات التغذية الذاتية :
ينقسم محرك التيار المستمر ذو التغذية الزاتية الي ثلاثة انواع :-
2-4-2-1محرك التغذية التوازي:Shunt excitation motor
من لشكل (2-8) يتم توصيل محرك التوازي ويلاحظ أن ملفات المجال Rsh تكون متصلة علي التوازي مع المنتج ويوصل معها بالتوالي مقاومة تنظيم المجال أما ملفات المنتج Ra فيوصل معها بالتوالي مقاومة بدء الحركة Rst ويتميز هذا النوع من المحركات بانه يمكن اعتبارة ذو مجال ثابت.
[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image013.gif[/IMG]

الشكل (2-8) محرك التوازي

معادلات الجهد والتيار الي محرك التغذية التوازي
Eb =vin _ Ӏa Ra.................................................. ...........................(2-14)
Ӏin = Ӏa + Ӏf…………………………………………………………………………..(2-15)
Eb= Kb nФ................................................. .................................(2-16)
2-4-2-2 محرك التغذية التوالي : Series excitation motor
تتم التغذية في محرك التوالي (series motor) وذلك بتوصيل ملفات المجال () بالتوالي مع ملفات المنتج ().

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image015.gif[/IMG]

الشكل (2-9) تغذية محرك التوالي.

معادلات الجهد والتيار لتغذية محرك التوالي
Eb = Vin-Ia (Ra+Rse) ……………………………………………….(2-16)
Ia= Iin = Ise ………..……………………………………………………………(2-17)

2-4-2-3 محرك التغذية المركبة: Compound excitation motor
المحرك المركب هو اساسا محرك توازي اضيفت إلية ملفات توالي يمر فيها تيار المنتج في المحرك القصير او تيار المنتج في المحرك الطويل في اتجاه معين بحيث يؤثر المجال المغناطيسي الذي تعطية هذه الملفات علي المجال المغناطيسي للملفات التوازي وبذلك يكتسب المحرك خصائص معينة بالنسبة للسرعة والعزم وهنالك نوعان من المحركات المركبة وهما المحرك المركب طويل ومحرك مركب قصير .

معادلات الجهد والتيار لمحرك المركب القصير:

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image017.jpg[/IMG]

الشكل (2-10) محرك مركب قصير
Eb = Vin – Ia Ra –Ia Rse…………………………………………..…(2-18)
Vsh = Ish Rsh = Vsh – Iin Rse………………………………………..(2-19)
Iin = Ise =Ia + Ish……………………………………………………(2-20)

معادلات التيار والجهد لمحرك مركب طويل:

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image019.jpg[/IMG]

الشكل (2-11) محرك مركب طويل

Eb = Vin – Ia (Ra+Rse)……………………………………(2-21)
Vsh = Ish Rsh =Vin………………………………………….(2-22)
Iin = Ia + Ish…………………………………………………(2-23)
2-5 العزم : Torque
هو المسبب لحركة الدوارنية ويقاس العزم (torque) بنيوتن متر (N.m) بحيث يؤدي العزم الي حركة العضو الدوار والذي يرتبط بالقدرة الكهروميكانيكية التي تنشأ علي العضو الدوار ويتوفر علي عمود الدوارن عزم أخر يقل عن العزم المتولد علي العضو الدوار بسبب الضياعات ولذلك يسمي العزم الناشئ علي العضو الدوار بالعزم الاجمالي (Gross torque ) بينما العزم المتوفر علي عمود الدوران يسمي بالعزم الصافي (shaft torque).

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image021.gif[/IMG]

الشكل (2-12 ) العزم المتولد

معادلات:
F = BLIc………………………………………………….(2-24)
Tc = F.ra…………………………………………………………………………..(2-25)
Tc = F.ra = BLIc = B2ΠraL/2Π …. ... . .. . . .…. … ….. ..…...(2-26)
Φ = B(2ΠraL)……………………………………….……... (2-27)
Tc = ΦIc/2Π……………………………………………….. (2-28)
Τ=Τc Za2P= (ΦIc/2Π )*Za2P……………………………. ..(2-29)
Ic = Ia/Za………………………………………………….... (2-20)
Ƭ = (Za P/2П)*Φ. Ia……………………………………….. (2-21)
( هندسة الالات الكهربائية , المبادي الاساسية والات التيار المستمر , د/ محمد احمد قمر 1988).

الفصل الثالث

التحكم في السرعة المحرك التيار المستمر

3-1 المقدمة:
يعني التغير المعتمد في سرعة الادارة للقيمة المطلوبة لاداء عملية تشغيل محددة والتغير ليس التغير الطبيعي في السرعة الذي بحدث بسبب التغير في الحمل علي عمود الادارة التغير المرغوب في السرعة يكون مصحوب بالتاثيرعلي محرك الادارة او علي الناقل الذي يصلها للوحدة التي تخدم ادارتها . ويتميز محرك التيار المستمر علي كل الانواع الاخري بحيث يكون ذلك من سهولة النسبة التي يمكن ان يفقد بها التحكم في السرعة , بحيث يتم التحكم في السرعة المحركات عن طريق الجهد المصدر (v) , المقاومة الخارجية في دائرة عضو الانتاج (R) , الفيض المغنياطيسي (Ф) . ولماذا يتم التحكم في السرعة وذالك يتم عمل شغل جيد ولا يكون خلل في الماكينة التي يتم فية الشغل .
3-2 معادلة السرعة لمحرك التيار المستمر:
من معادلة القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في عضو الانتاج لمحرك التيار المستمر تعطي العلاقة كالاتي :
Eb= (ΦZN/60) * P/A…………………………………………(1-3)
Eb= V- ІaRa…………………………………………………..(2-3)
المقارنة بين المعادلتين (1-3)و(2-3) نحصل علي
(ФZN/60) * P/A = V- ІaRa =
N = (V – ІaRa /ФZ) * (60A/P) =
K(V – ІaRa /ФZ) = K(Eb/Ф) =
N = (V – IaRa / KФ)………………………………………….(3-3)
المعادلة (3-3) هي معادلة السرعة لمحرك التيار المستمر ويمكن التحكم في السرعة بتغير في الجهد أو الهبوط في الجهد او الفيض .
حيث ان :
Z, A, P: هي ثوابت لالة خاصة لمحرك تيار مستمر, أذا كان القيمة الابتدائية للسرعة تيار عضو الانتاج القوة الدافعة الكهربائية المضادة الفيض القطب هي (N1, Ia1, Eb1, Ф1) علي الترتيب والقيمة النهائية المقابلة هي:
(Ф2, N2, Ia2, Eb2) علي الترتيب إذن نحصل علي المعادلات كالاتي :
Eb1 = V- Іa1Ra N1α Eb1/Ф1
Eb2 = V- Іa2Ra N2 α Eb2/Ф2
N2/N1 = (Eb2/Ф2)/(Eb1/Ф1) = (Eb2/Eb1) *(Ф1/Ф2)……(3-4)
و قي حالة المحرك باثارة توازي فأن الفيض يكون ذو قيمة ثابتة الا اذا تم تغير في مقاومة لفيفة المجال وبالتالي 2Ф=1Ф
N2/N1 = (Eb2/Eb1) = (V – Іa2Ra/V – Іa1Ra)………………(3-5)
وفي حالة التوالي لمحرك التيار المستمر قبل التشبع فأن Ф α Іse α Ia
Ф1/Ф2 = Ia1/Ia2
N2/N1 = (Eb2/Eb1) * (Ia1/Ia2)……………………………….(3-6)
(سراجا ELECTRIAL TECHNOLOGY VOL II).

3-3 التحكم في سرعة المحركات التيار المستمر:
ويتم التحكم في سرعة محركات التيار المستمر يتم بعدة طرق هي :
3-3-1 التحكم في السرعة عن طريق مصدر الجهد:
كل المحركات تشترك في أنه يمكن التحكم في سرعتها عن طريق التغيير في جهد المصدر حسب العلاقة الآتية:
n=(V-IaRa)/kФ……………………………………………….(3-7)
حيث أن :
V: الجهد المصدر
: N سرعة المحرك
: Ia تيار عضو الانتاج
: Ra مقاومة ملفات عضو الانتاج
: K ثابت
Ф : الفيض المغناطيسي.
كما يجب أن تأخذ في إعتبار مقاومة ملفات المجال في حالة محركات التوالي والمركبة لتصبح المعادلة:
n = (V-IaRa-IaRs)/kФ…………………………………………(3-8)
Rs : مقاومة ملفات المجال توالي (هذا بإهمال الهبوط في الجهد على الفرش الكربونية(

3-3-2 التحكم في السرعة عن طريق ربط مقاومة على التوالي مع عضو الانتاج:
من نفس المعادلة السابقة يمكن ملاحظة أنه يمكن التأثير على سرعة محركات التيار المستمر بربط مقاومة على التوالي مع عضو الإنتاج وبالتالي فإن الهبوط في الجهد سيرتفع مما يجعل من القوة الدافعة الهربائية تنخفض فتنخفض سرعة المحرك، أي أن العلاقة عكسية بين هذه المقاومة وسرعة المحرك.
لهذه المقاومة وظيفة أخرى وهي التخفيض من تيار الإقلاع الذي يكون مرتفعا جداً في حالة البدء مما يسبب إحتراق ملفات عضو الانتاج حتى ولو مر فيها لثواني بسيطة.

3-3-3 التحكم في السرعة عن طريق تغيير الفيض المغناطيسي:
ربط مقاومة على التوالي مع ملفات المجال في محركات التوازي عند ربط هذه المقاومة فإن تيار المجال سوف يقل مما يسبب في خفض قيمة الفيض المغناطيسي ، وإذا لاحظت من المعادلة السابقة فإن العلاقة عكسية بين الفيض والسرعة وبالتالي فإن التخفيض في الفيض سيجعل من سرعة المحرك ترتفع.
ربط مقاومة على التوازي مع ملفات المجال في حالة محرك التوالي كلما زدنا من قيمة هذه المقاومة سيرتفع التيار المار في ملفات المجال ممايسبب في رفع الفيض وبالتالي التخفيض في سرعة المحرك.
التغيير في جهد المجال في حالة المحرك المنفصل الإثارة بما أن هناك مصدري جهد في هذا النوع من المحركات فإنه يمكننا أن نغير من قيمة الجهد بالتغيير في جهد المجال المتصل مع ملفات المجال وبالتالي سيتغير تيار المجال الذي سيغير بدوره سيغير الفيض فتتغير سرعة المحرك.
هذه هي إجمالاً طرق التحكم في سرعة محركات التيار المستمر وقد حاولت قدر الإمكان الإختصار لإن هذا الموضوع طويل ويحتاج للرسومات التوضيحية (الدوائر المكافئة(
3-3-4 طريقة وارد – ليوناردو للتحكم في السرعة :
طريقة التحكم في السرعة بالتحكم المبضوط في جهد عضو الانتاج الاساسية مصحوب بوسيلة مولد الجهد المضبوط تسمي (نظام وراد - ليونارد) هذا النظام يتكون بتشغيل المحرك باثارة ثابتة والتاثير بجهد متغير علي عضو انتاجة ليعطي السرعة المطلوبة . مصدر الجهد المتغير يتم الحصول علية من مولد – محرك أو مجموعة مغير في الشكل (1-3) حيث M1 محرك العمل موصل بالمولد G يتم الحصول علية من المسستثير E المركب علي نفس عمود المولد مجموعة وراد ليونارد تبدأ ببدء محرك الادارة ريوستات المجال R للمولد يخرج تدريجياً من الدائرة بمجرد أن يلتقط المولد السرعة ويبدأ محرك العمل في الدوران , الجهد المتغير عبر اطراف المولد او عبر المحرك يتم الحصول عليها بتغير تيار الاثارة للمولد G بواسطة منظم التوازي R ,ويمكن عكس أتجاه دوران عضو إنتاج المحرك بعكس اتجاه تيار الاثارة للمولد G بمساعدة مفتاح العكس Rs مجموعة المغير تدور دئماً في نفس الاتجاه.

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image023.gif[/IMG]

الشكل (1-3) نظام وراد – ليونارد للتحكم في السرعة

فرملة المحرك M1 يمكن تنفيذها بتخفيض إثارة المولد حتي تكون ق.د.ك له أقل من ق.د.ك المضادة للمحرك M1 , وتحت هذه الشروط , يبدأ المحرك M1 في العمل موقتاً كمولد والمولد G كمحرك وألة الادارة ذات التيار المتردد M2 كمولد وكنتيجة فإن طاقة الحركة للمحرك M1 وحملة ترجع للمصدر الريئسي ويأخذ تاثير الفرملة مكانة علي المحركM1 .
ومن الميزات الاساسية في هذا النظام يكون التحكم في السرعة ناعم جداً عبر كل مدي من السرعة الصغيرة الي السرعة العادية ويمكن الحصول علية في كلا الاتجاهين , وايضاً الحصول علي عجلة منتظمة وتنظيم سرعة جيد , وهذا النظام للتحكم في السرعة مناسب جداً حيث يكون ممطلوب تحكم سرعة غير محدود تقريباً في كلا الاتجاهي الدوران مثل مفارز الصلب , الات الورق , المصاعد ولاناوش وروافع المناجم.
ومن عيوب ذها النظام هو مطملوب التين زيادة ولذلك فهي مكلفة وكفاءة عامة منخفضة لنظام وخاصة عند الاعمال الخفيفة.
3-3-5 التحكم بريوستات :
في هذه الطريقة تغيير السرعة يحقق بواسطة مقاومة متغيره داخلة في التوالي مع مجال التوازي كما هو موضح في الشكل (2-3)اي زيادة في مقاومة التحكم يخفض تيار المجال مع التخفيض الناتج في الفيض وزيادة في السرعة . هذه الطريقة للتحكم في السرعة بسيطة جداً , مناسبة واكثر اقتصاداً , وتستخدام بكثرة في الادارة الكهربائية الحديثة . لكن هذه الطريقة لديها عيوب من عيوب هذه الطريقة بانه لا يمكن الحصول علي سرعات التدفق , يحصل غلي السرعات العالية جداً فقط عند العزم المنخفض بسبب المجال الضعيف جداً, تكون السرعات نهاية عظمي عند النهاية الصغري للفيض والتي تحكم بالتاثير إزالة المغنطة لرد فعل المنتج علي المجال .

[IMG]file:///C:/Users/WINDOW%7E1/AppData/Local/Temp/msohtml1/01/clip_image025.jpg[/IMG]

الشكل (2-3) التحكم بريوستات

	جامعة كردفان – كلية الهندسة – قسم الهندسة الكهربائية – قدرة- السودان الاعداد : احمد الطيب عبد الرحيم النور خليفة اميل: [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

مشاركة هذا الرد في Google Facebook Twitter Digg

أنت معجب بهذا.