التقنية / دليل فني
الفيض المغناطيسي وترابط الفيض والقوة الدافعة الكهربائية المستحثة في PMSG
يوفر المغناطيس الدائم مجالًا مغناطيسيًا، لكن الجهد المستحث في الملف يعتمد على كيفية تغير الفيض المرتبط به مع الزمن. ويربط هذا التمييز حركة الدوار بالجهد الكهربائي دون تحويل علاقة بالسرعة إلى نموذج كامل لمولد تحت الحمل.
ينشأ الجهد تبعًا لتغيّر ارتباط الفيض المغناطيسي.
يصف الفيض وكثافة الفيض وترابط الفيض كميات مختلفة؛ ويولّد معدل تغير ترابط الفيض القوة الدافعة الكهربائية المستحثة.
01 / تدفق مغناطيسي
ميّز بين كثافة المجال والفيض عبر سطح.
يُعبَّر عن كثافة الفيض المغناطيسي B بوحدة تسلا.
تُعبَّر كثافة الفيض B بوحدة تسلا. والفيض المغناطيسي Φ هو التكامل السطحي لمركبة المجال العمودية على مساحة مختارة، ويُعبَّر عنه بوحدة ويبر. ولذلك فإن وجود مجال موضعي قوي ووجود فيض كلي كبير عبارتان مختلفتان.
لمجال منتظم على مساحة مستوية، Φ = BA cos θ، حيث θ هي الزاوية بين المجال والعمود على المساحة. يوضح هذا التمثيل الهندسي البسيط أهمية الاتجاه؛ فالآلة الفعلية لها مجال يتغير مكانيًا بدلًا من رقعة واحدة ذات مجال منتظم.
02 / ترابط الفيض
ضمّن الملف إلى جانب المجال.
يأخذ ترابط الفيض λ في الحسبان الفيض المرتبط بلفات الملف.
يعبّر ارتباط الفيض λ عن الفيض المرتبط بلفات الملف. إذا ارتبطت كل لفة بالفيض نفسه، فإن λ = NΦ. وبصورة أعم، فهو مجموع ارتباطات الفيض الفردية. وتُكتب وحدته عادةً Wb-turn، حيث تمثل turn عدد اللفات.
يمكن أن يتغير ارتباط الفيض عندما يتحرك دوار ذو مغناطيس دائم بالنسبة إلى ملف الجزء الثابت، حتى لو كان مجال المغناطيس نفسه ثابتًا في إطاره الدوار. فالتغير في العلاقة الهندسية النسبية يغير الفيض المرتبط بالملف الساكن.
03 / القوة الدافعة الكهربائية المستحثة
طبق قانون فارادى مع اتجاه محدد.
لاتجاه مختار للملف، تكون القوة الدافعة الكهربائية المستحثة e = −dλ/dt.
لاتجاه مختار للملف، تكون القوة الدافعة الكهربائية المستحثة e = −dλ/dt. يشرح OpenStax قاعدة الفيض وإشارتها الاتجاهية. وتعبّر إشارة السالب عن اصطلاح للاتجاه وعن اتجاه الحث؛ ولا تعني أن المقدار سالب دائمًا.
في تمثيل جيبي مثالي λ = λpk cos(ωe t)، تكون القوة الدافعة الكهربائية المقابلة e = ωe λpk sin(ωe t). وتؤدي زيادة السرعة الكهربائية إلى زيادة السعة عند الإبقاء على سعة ارتباط الفيض الجيبي نفسها.
04 / السرعة الكهربائية
ميّز بين دورات الأقطاب والدوران الميكانيكي.
لآلة متزامنة ذات p من أزواج الأقطاب سرعة زاوية كهربائية ωe = pωm.
تكون السرعة الزاوية الكهربائية لآلة متزامنة ذات p من أزواج الأقطاب هي ωe = pωm. وقد تتضمن دورة ميكانيكية واحدة عدة دورات كهربائية. ويصف المرجع الخاص بمولدات maxon هذا التمييز بين السرعة والتردد لآلاتها.
في مثال رياضي افتراضي، تعطي λpk = 0.02 Wb-turn وωe = 100 rad/s قوة دافعة كهربائية جيبية تبلغ ذروتها 2 V، وقيمتها الفعالة نحو 1.41 V RMS. لا تصف هذه القيم المفترضة أي ملفات أو سرعة أو ثابت جهد خاص بـ MARSTON.
05 / الأطراف تحت الحمل
ميّز بين المصدر المستحث وهبوطات الجهد في الدائرة.
القوة الدافعة الكهربائية المستحثة الداخلية EMF ليست بالضرورة الجهد المقاس عند الأطراف حين يسري التيار.
لا تكون القوة الدافعة الكهربائية المستحثة الداخلية بالضرورة مساوية لجهد الأطراف المقاس عند سريان التيار. تؤثر مقاومة الملفات والسلوك الحثي والدائرة المتصلة في تلك الكمية عند الأطراف. لا تستطيع علاقة اللاحمل تحديد كل نقطة تشغيل تحت الحمل.
يشيع مصطلح القوة الدافعة الكهربائية العكسية عندما يعارض الحث نفسه الإثارة الكهربائية المطبقة على المحرك. وفي مناقشة المولدات، توضح عبارة القوة الدافعة الكهربائية المستحثة أو المولَّدة الدور بصورة أفضل. ولا تثبت أي من التسميتين وحدها التيار أو القدرة الكهربائية أو كفاءة التحويل.
06 / نطاق النموذج
استخدم المبدأ دون اختلاق معلمات للآلة.
يتناول دليل السرعة والجهد السجلات الفعلية؛ وتشرح هذه الصفحة العلاقة الفيزيائية الكامنة وراءها.
إن دليل السرعة والجهد يناقش السجلات الفعلية؛ وتشرح هذه الصفحة العلاقة الفيزيائية الكامنة وراءها. ويتطلب شكل الموجة الذي يختلف عن النموذج الجيبي تمثيلًا خاصًا به لترابط الفيض والتوافقيات.
تأكد أن FD14-50KW مولد ذو مغناطيس دائم، بلا فرش، ويعمل بالدفع المباشر. ولا يُحدد هنا عدد أقطابه أو سعة ارتباط الفيض أو ثابت الجهد الخاص به، ولا تُستنتج منه أنواع مولدات الطرازات الأربعة الحالية الأخرى.
تابع المراجعة مع محاثة المولد ومفاعلته ومعاوقته.
تابع المراجعة مع محورا d–q في PMSG والإطار المرجعي الدوار.
تابع المراجعة مع التشبع المغناطيسي وكثافة الفيض في المولد.
وسّع مراجعة المجال المغناطيسي للمولد بالرجوع إلى رد فعل عضو الإنتاج تحت تيار الحمل, التوافقيات المكانية للملفات، و مراجع ارتباط الفيض وفيض التسرب.
تابع مراجعة المولد الكهربائي بالاطلاع على مبادئ المولدات المتزامنة والحثية و القوة الدافعة الكهربائية الداخلية وجهد الأطراف.
معلومات عامة: OpenStax: الفيض المغناطيسي وقانون فاراداي للقوة الدافعة الكهربائية المستحثة · maxon: التردد الكهربائي للمولد والسرعة الميكانيكية. تشرح هذه المراجع مفاهيم القطاع؛ وهي منفصلة عن وثائق منتجات MARSTON والمشروع المنطبقة.
المفاهيم والشروط الأساسية.
اقرأ كل كمية مع مرجعها ووحداتها وشروطها المذكورة. فالعلاقة العامة لا تحدد قيمة خاصة بطراز معين.
| المفهوم / الكمية | المعنى / العلاقة | الشروط / الحدود |
|---|---|---|
| كثافة التدفق | B بوحدة T | تدفق مغناطيسي لكل مساحة عمودية في النموذج الذي يعتمد على مجال موحد. |
| الفيض المغناطيسي | Φ بوحدة Wb | تكامل المجال عبر سطح محدد. |
| ترابط الفيض | λ، بشكل شائع Wb-turn | مجموع الفيوض المرتبطة بالملفات. |
| القوة الدافعة الكهربائية المستحثة | e = −dλ/dt في V | الاتجاه والتغير مع الزمن مهمان. |
| السرعة الكهربائية | ωe = pωm في rad/s | p هو عدد أزواج الأقطاب. |
أسئلة هندسية.
هل يعني وجود مجال دائم أن جهد المولد يساوي صفرًا؟
لا، إذا تغير الفيض المرتبط بالملفات مع تحرك الدوار بالنسبة إليها.
هل يمكن استخدام B و Φ بالتبادل؟
لا. لكثافة الفيض والفيض المتكامل على سطح معانٍ ووحدات مختلفة.
هل ارتباط الفيض يساوي دائمًا NΦ؟
فقط عندما ترتبط اللفات المفترضة بالفيض نفسه.
هل القوة الدافعة الكهربائية المستحثة مطابقة لجهد الأطراف تحت الحمل؟
ليس عمومًا؛ إذ تؤثر اللفيفة والدائرة المتصلة بها في الظروف عند الأطراف.
هل قيم 2 V الواردة في المثال بيانات للمنتج؟
لا. إنها قيم مفترضة صراحةً للعلاقة الرياضية المثالية.
هل يشرح هذا النماذج الخمسة جميعها بوصفها مولدات متزامنة ذات مغناطيس دائم PMSGs؟
لا. التشغيل المباشر بالمغناطيس الدائم مؤكّد هنا فقط للطراز FD14-50KW.
استفسار فني
ناقش السؤال الفني.
يوفر المغناطيس الدائم مجالًا مغناطيسيًا، لكن الجهد المستحث في الملف يعتمد على كيفية تغير الفيض المرتبط به بمرور الزمن. شارك النموذج ومعلومات التشغيل أو التصميم المنطبقة لإجراء مناقشة هندسية.