التقنية / دليل فني
المولدات المتزامنة والحثية: المجالات والسرعة والانزلاق
تصف مصطلحات مولدات الرياح كيفية تفاعل الدوران الميكانيكي مع المجال المغناطيسي. وتستخدم الآلات المتزامنة والحثية علاقات مختلفة بين ذلك المجال والدوار. ولا تحدد أيٌّ من التسميتين وحدها جهد الأطراف أو وظائف المبدّل الإلكتروني أو الترتيب الكهربائي الكامل.
قارن حركة الدوار مع المجال، وليس مع ملصق منتج.
ترتبط السرعة التزامنية بتردد محدد للمجال الكهربائي وعدد محدد من الأقطاب؛ ويعبّر الانزلاق الحثي عن الحركة النسبية بالنسبة إلى ذلك المجال.
01 / المجال الدوّار
النمط المغناطيسي والدوار المادي شيئان مختلفان.
يمكن لترتيب الملفات الكهربائية أن ينتج نمطًا مغناطيسيًا دوارًا.
يمكن لترتيب اللفائف الكهربائية أن ينتج نمطًا مغناطيسيًا دوارًا. ويعتمد معدل دورانه الميكانيكي على التردد الكهربائي وعدد أزواج الأقطاب. ويمكن للدوار الفعلي أن يتبع ذلك النمط تزامنيًا أو يتحرك بالنسبة إليه، تبعًا للآلة وظروف التشغيل.
يمكن توفير مجال دوار الآلة المتزامنة بواسطة مغناطيسات دائمة أو إثارة كهربائية. ويُعد البناء بالمغناطيس الدائم أحد أشكال الآلات المتزامنة، وليس تعريفًا لكل مولد متزامن. وتولّد الآلات الحثية السلوك الكهربائي للدوار من خلال التفاعل مع المجالات المتغيرة المرتبطة به.
02 / سرعة متزامنة
استخدم أزواج الأقطاب بصورة متسقة في علاقة السرعة.
عندما يكون تردد المجال الكهربائي fe بوحدة هرتز وعدد أزواج الأقطاب p، تكون السرعة التزامنية الميكانيكية ns = 60fe/p لفة في الدقيقة.
عند تردد للمجال الكهربائي fe بالهرتز وعدد أزواج أقطاب p، تكون السرعة الميكانيكية المتزامنة ns = 60fe/p دورة في الدقيقة. وإذا استُخدم العدد الكلي للأقطاب P بدلًا من ذلك، فإن العلاقة نفسها هي ns = 120fe/P. ويجب عدم الخلط بين هذين العددين.
يشرح مرجع DOE الخاص بالمولدات العلاقة بين التردد وسرعة الدوران وعدد الأقطاب. لمجال افتراضي بتردد 40 Hz وله زوجان من الأقطاب، تكون ns = 1,200 rpm. ولا تحدد هذه القيم المفترضة أي عدد أقطاب أو تردد كهربائي أو سرعة تشغيل تخص MARSTON.
03 / تعريف الانزلاق
تختلف السرعة النسبية عن زاوية الدوار المتزامن.
باستخدام التعريف التقليدي للآلة الحثية، يكون الانزلاق s = (ns − nr)/ns، مع التعبير عن سرعة الدوار nr وns غير الصفرية بوحدات متطابقة.
باستخدام التعريف التقليدي للآلة الحثية، يكون الانزلاق s = (ns − nr)/ns، مع التعبير عن سرعة الدوار nr والسرعة ns غير الصفرية بوحدات متطابقة. وسرعة الانزلاق هي فرق في السرعة؛ أما الانزلاق نفسه فهو بلا أبعاد. وتميّز MathWorks في نموذجها بين السرعة الكهربائية للدوار وسرعة المجال المتزامن.
في المثال الافتراضي لمجال يدور بسرعة 1,200 rpm، يعطي دوار بسرعة 1,260 rpm القيمة s = −0.05. هذا مثال على الإشارة الرياضية. أما زاوية الحمل في الآلة المتزامنة فتصف علاقة زاوية مع المجال؛ وليست متغير الانزلاق الحثي عديم الأبعاد.
04 / عمل الحث
يتطلب تفسير حالة التوليد نموذجًا محددًا صراحةً للآلة.
في نموذج الحث الأساسي ذي القفص السنجابي في الحالة المستقرة، مع مجال قائم للعضو الثابت، يقابل الدوران فوق السرعة التزامنية عملًا توليديًا.
في النموذج الأساسي المستقر للآلة الحثية ذات القفص السنجابي، مع وجود مجال قائم للعضو الثابت، يتوافق الدوران بسرعة أعلى من السرعة التزامنية مع عمل الآلة كمولد. وتتفاعل التيارات المستحثة في الدوار مع المجال، ويقاوم العزم الكهرومغناطيسي الدوران الميكانيكي المطبق.
يتطلب هذا التفسير الإثارة المغناطيسية والحد الكهربائي اللذين يفترضهما النموذج. وتُدخل ترتيبات الآلات الحثية ذات التغذية عبر الدوار مسارًا كهربائيًا آخر، وينبغي عدم اختزالها في قاعدة السرعة البسيطة نفسها. ولا يثبت دوران العمود وحده الترتيب الكامل للإثارة أو نقل القدرة.
05 / حدّ التحويل
تردد الآلة ليس بالضرورة أن يكون هو نفسه تردد الناتج.
إذا دار مولد متزامن بسرعة ميكانيكية متغيرة، فإن التردد الكهربائي الذي يولّده يتغير تبعاً لتلك السرعة وعدد الأقطاب.
إذا دار مولد متزامن بسرعة ميكانيكية متغيرة، فإن التردد الكهربائي الذي يولده يتغير تبعًا لتلك السرعة وعدد الأقطاب. ويمكن أن تضيف مرحلة تحويل منفصلة حدًا آخر لتردد الخرج؛ وتحدد البنية والوظائف المنفذة تلك العلاقة.
إن دليل تردد الخرج يتناول الواجهة المقدمة، بينما دليل جهد الأطراف يفصل الحث الداخلي عن ظروف المنفذ تحت الحمل. ولا يمكن تحديد أيٍّ من المتغيرين الكهربائيين من السرعة التزامنية وحدها.
06 / نطاق المنتج
احصر بيان البنية في الطراز الذي تأكد انطباقه عليه.
تأكد أن FD14-50KW مولد بمغناطيس دائم دون فرش وبإدارة مباشرة.
تأكد أن FD14-50KW مولد ذو مغناطيس دائم، عديم الفرش وذو دفع مباشر. ولا تُستنتج أنواع مولدات الطرازات الحالية الأربعة الأخرى من هذا التأكيد. يصف التوجيه الكهربائي لحاضنة التوربين آلية تغيير الاتجاه، ولا يحدد البنية الكهرومغناطيسية لآلة التوليد.
لا يقدم هذا الشرح أي تحويل للمولد أو توصيل للإثارة أو إجراء للمزامنة أو نطاق سرعة مقبول. وتوضح أمثلة السرعة والانزلاق فيه العلاقات الفيزيائية؛ وليست أذونات تشغيل أو أداءً مقاسًا أو دليلًا على أي قدرة منفَّذة للمحوّل.
أدلة فنية ذات صلة: القوة الدافعة الكهربائية الداخلية للمولد وجهد أطرافه واستجابته للحمل · عدم الاتزان ثلاثي الأطوار والمركبات المتماثلة · القدرة اللحظية والتخزين والتبديد في المحول.
معلومات عامة: DOE: العلاقة بين تردد المولد والسرعة الميكانيكية وعدد الأقطاب · MathWorks: السرعة الكهربائية للدوار ونموذج سرعة الانزلاق في الآلة الحثية. 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 |
|---|---|---|
| عدد الأقطاب | p عدد أزواج الأقطاب؛ P = 2p إجمالي عدد الأقطاب | ترافق الرموز المختارة الصيغة الرياضية. |
| سرعة متزامنة | ns = 60fe/p في rpm | مجال دوّار ومعدل ترددُ مُحدَّدان. |
| سرعة الدوار | nr بوحدة rpm | تختلف الحركة الميكانيكية عن حركة المجال. |
| انزلاق | (ns − nr)/ns | تطابق وحدات السرعة والقيم غير الصفرية لـ (ns). |
| الحد الكهربائي | أطراف الآلة مقابل الخرج بعد التحويل | لا تحدد البنية وحدها الواجهة المورَّدة. |
أسئلة هندسية.
هل كل مولد متزامن هو PMSG؟
لا. المغناطيسات الدائمة والإثارة الكهربائية طريقتان مختلفتان لتوفير مجال للدوار.
هل الانزلاق وزاوية الدوار الكمية نفسها؟
لا. الانزلاق هو فرق سرعة مُطبَّع؛ أما زاوية الدوار فتصف موضعه بالنسبة إلى مرجع.
هل يكفي الانزلاق السالب دائمًا لإثبات كل ترتيب لمولد حثي؟
ينطبق التفسير البسيط على نموذج القفص السنجابي المذكور ذي المجال المستقر؛ وتحتاج مسارات الدوار الأخرى إلى نموذج خاص بها.
هل يُعد مثال 1,200 rpm من بيانات المنتج؟
لا. فهو يستخدم تردد مجال وعدد أزواج أقطاب مفترضين.
هل يساوي التردد الكهربائي للمولد تردد التيار المتردد AC المسلَّم؟
ليس بالضرورة، عندما تحدّد مرحلة تحويل منفصلة نطاقًا آخر.
هل تُعرَّف آلات MARSTON الخمس جميعها بأنها PMSGs؟
لا. هذه البنية مؤكدة هنا فقط للطراز FD14-50KW.
استفسار فني
ناقش السؤال الفني.
تصف مصطلحات مولدات الرياح كيفية تفاعل الدوران الميكانيكي مع مجال مغناطيسي. شارك الطراز ومعلومات التشغيل أو التصميم المنطبقة لإجراء مناقشة هندسية.