رتبها

من أهم اسئلة مقابلات العمل( المهندسين اصحاب الخبرة🤔 ) ماذا تعرف عن التوافقيات في الآلات الكهربائية أو المجالات التوافقية ف المحركات الكهربائية؟ و ما هو سببها ؟ و كيف تحصل ؟ و كيف يمكن التقليل منها؟
الإجابة تكون كالآتي👇 تابع

توافقيات المجال هي عبارة عن توافقيات تنشأ في المحرك وهي مختلفة عن التوافقيات التي تغذي المحرك الآتية من المصدر time harmonics
تنشأ في الآلات الكهربائية بسبب :
✔️Windings لفات المحرك
✔️ Slotting الشقوق
✔️Magnetic Saturation التشبع الكهرومغناطيسي

✔️Irregularly in the air gap
or
Inequality in Air gap Length
انعدام التساوي ف طول الفجوة الهوائية
❇️ تتأثر الآلات والمحركات الدوارة بالتوافقيات وتزداد سخونتها الناتجة من الفقد فى الحديد والنحاس عند التوافقيات قد تؤثر التوافقيات على العزل وتؤدي إلى زيادة الضوضاء الناتجة عنه

..يمكن إن تؤدي التوافقيات فى المحرك الحثي إلى توزيع المجال المغناطيسي فى الفجوة الهوائية بشكل يمكن إن يؤدى إلى ظاهرة تسمى الزحف أو الامتناع عن الحركة.
❇️قد تؤدي التوافقيات عالية الدرجة إلى تدهور أداء أجهزة التحكم فى السرعة وأجهزة بدء الحركة الالكترونية الخاصة بالمحركات.

❇️ كيف تتولد ؟
باختصار الفيض الكهرومغناطيسي يولد قوى دافعة كهربائية محتثة EMF و ينشأ عن الاخيرة تيارات توافقية دوارة تتفاعل فتنتج عزوم توافقية و اهتزازات ف المحرك و ضوضاء
❇️ سببها ؟
#نظريا الفيض الكهرومغناطيسي المتولد ف المحرك بسبب تيار لفات الجزء الساكن Stator

و المنتشر ف الفجوة الهوائية يكون بشكل موجة جيبية .... لكن عمليا يكون شكل الموجة غير جيبية و نظرا لتحليل متسلسلة فورييه
تتركب مجموعة من الموجات الجيبية الأساسية و مضاعفاتها ( توافقيات فردية فقط) لأن الموجات المتركبة الزوجية تهمل ف متسلسة فورييه

❇️ ان هذه المجالات التوافقية تعمل كمحرك بقدرة صغيرة متصل مباشرة مع shaft للمحرك الأصلي وهي بعدد أقطاب كبير أي سرعتها اقل من سرعة التزامن و حسب العلاقة
Ns = 120× f / (H×P)
حيث H هو مضاعفات عدد الاقطاب
وبعض منها يدور في اتجاه أمامي و حسب العلاقة :-
H=(6×K )+1

والآخر مضاد لمجال المحرك و حسب العلاقة :-
H=(6×K )-1
حيث K عدد صحيح
ان هذا المجال المضاد يقوم بعمل فرملة أو إيقاف للمحرك عند كل السرعات والمجال الأمامي تعمل فرملة او إيقاف عند دوران المحرك بسرعة اكبر من سرعة هذه التوافقيات

#اثارها
❇️تعمل هذه الموجات التوافقية على زيادة المفاقيد ... وارتفاع حرارة المحرك .
❇️ هذه الموجات التوافقية تؤدي إلى harmonic torques و التي ينتج عنها
Operation with vibration and noise
❇️ ال Cogging أو باختصار هي عدم قدرة الآلة على بدء الحركة

و كما نعلم هي ظاهرة تحدث ف المحركات عندما تكون عدد فتحات العضو الدوارRotor تساوي عدد فتحات العضو الثابت Stator و بالتالي تقل الممانعة ، فتقل الممانعة الكلية فيتوقف العضو الدوار عن الحركة و بشكل أوضح ظاهرة ال cogging تعني حدوث تجاذب بين اسنان العضو الدوار واسنان العضو

الثابت بحيث تمنع من دوران المحرك
❇️ال crawling
دوران المجال عند سرعة اقل من التزامنية و هذا يؤدي الى مرور تيار عالي ف الStator مخلفا اهتزاز و ضوضاء ف المحرك
❇️ ظهور dips أو نقر في منحني العزم/ سرعة للمحرك

❇️ كيف يمكن التقليل منها؟
لتجنب مثل هذه التوافقيات المؤثرة جدا على خصائص المحرك هناك خطوات يجب مراعتها :
✅الChording ل لفات المحرك (و هو من الاعتبارات التصميمية عند اللف)
يمكن تعريف ال Short Pitch Coil أو ال Chorded Coil بانه الملف أو coil الذي تكون فيه ال Coil Span

(الزاوية بين طرفيه) اقل من 180 درجة اما ال Chording Angle فهي الزاوية الكهربائية بين ال Coil Span و القطب pole
اي يكون طرفا ال Chording Coil اقرب الى قطب من قطب آخر
Coil Span < Pole Pitch
( الزاوية الكهربائية بين قطبين)
Electrical Angle Between 2 Poles

اما ال Full Pitch Coil فهو ذلك الملف الذي تكون فيه ال Coil Span بين طرفيه 180 درجة اي يكون طرفا الملف بين القطبين تماما كما واضح ف الصور أدناه
اي انه
Coil Span = Pole Pitch
عند عمل ال Chording للملف يؤدي لتلاشي
torque harmonics

اما عن فوائد ال Short Pitch Chording
1)يقلل كمية النحاس المستخدمة بالمقارنة مع ال Full Pitch Coil
2)تحسين شكل الموجة Emf و جعلها اقرب لشكل جيبي Sin Wave
3)تقليل التوافقية الثالثة و الخامسة و السابعة
3rd...... 5th ......7th Space Harmonics

4) نتيجة لتقليل التوافقيات العالية التردد تقل المفاقيد التيارات الدوامية Eddy Current Losses و النحاسية Copper Losses و بالتالي تزداد كفاءة المحرك
اما عيوبها هو ان الجهد الكلي حول الملفات يقل و لتعويض هذا الجهد المفقود يتطلب لفات اكثر (نحاس أكثر )

✅ الSkewing
وهو جعل مجاري العضو الدوار تميل بزاوية تعادل زاوية سنة او سنتين عن مجاري العضو الثابت بحيث نضمن عدم وجود سنة كاملة من اسنان الروتر Rotor فى مقابل سنة كاملة من اسنان الاستيتر Stator وهذا بدوره ايضا يقلل من slot harmonics لجعل توزيع المجال في الفجوة منتظم تقريبا

.... و هذا يؤدي لتلاشي الاهتزازات أو تقليلها مع باقي الظواهر الأخرى غير انه يؤثر على معامل القدرة
✅ زيادة طول الثغرة غير انه يؤثر على معامل القدرة
✅ اختيار عدد المجاري للعضو الثابت مختلفة عن مجاري الدوار بطريقة معينة
S1 =1.15 or 1.3 S2
ممنوع ان يكونا متساويين

الفرق بينهم لا يساوي P - 2P - 5P لتجنب الCUPS او الDIPS في منحنى العزم / سرعة
الفرق لا يساوي 3P لتجنب MAG locking
الفرق لا يساوي 1 او 2 او P+1 or P-1 or P+2 or P-2 لتجنب الضوضاء
الخلاصة ان هناك مصادر متعددة لظهور التوافقيات في الآلات الكهربائية قد تكون خارجية نتجت من مشاكل

في المصدر او نتجت من الآلة نفسها لمشاكل في التصميم أو اللف ..ولكن أضرارها كبيرة وتعرضنا لنوع منها وهي توافقيات ف المجال يعرف بـ space harmonic fields له أسبابه وهناك طرق لتجنبه او تقليله تراعى عن التصميم وعند اللف .

ان أحسنت فمن الله و ان أخطأت فمن نفسي والشيطان
@rattibha

التصنيفات

المزيد من هذا الكاتب

مواضيع ذات صلة

الأكثر اعجابا

التصنيفات

المزيد من هذا الكاتب

مواضيع ذات صلة

الأكثر اعجابا

نسخ سلسلة