المحركات غير المتزامنة والمحركات المتزامنة نوعان شائعان من المحركات الكهربائية، يُستخدمان على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية والتجارية. على الرغم من أن جميعها أجهزة تُستخدم لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، إلا أنها تختلف اختلافًا كبيرًا من حيث مبادئ العمل والتركيب والتطبيقات. سيتم شرح الفرق بينهما بالتفصيل لاحقًا.
1. مبدأ العمل:
يعتمد مبدأ عمل المحرك غير المتزامن على مبدأ عمل المحرك الحثي. عندما يتأثر دوار المحرك غير المتزامن بمجال مغناطيسي دوار، يتولد تيار مستحث في المحرك الحثي، مما يُولّد عزم دوران، مما يُؤدي إلى بدء دوران الدوار. ينتج هذا التيار المستحث عن الحركة النسبية بين الدوار والمجال المغناطيسي الدوار. لذلك، تكون سرعة دوار المحرك غير المتزامن دائمًا أقل بقليل من سرعة المجال المغناطيسي الدوار، ولذلك يُسمى محركًا "غير متزامن".
يعتمد مبدأ عمل المحرك المتزامن على مبدأ عمل المحرك المتزامن نفسه. تتزامن سرعة دواره تمامًا مع سرعة المجال المغناطيسي الدوار، ومن هنا جاء اسم "المحرك المتزامن". تُولّد المحركات المتزامنة مجالًا مغناطيسيًا دوارًا من خلال تيار متردد متزامن مع مصدر طاقة خارجي، ما يسمح للدوار بالدوران بشكل متزامن. تتطلب المحركات المتزامنة عادةً أجهزة خارجية للحفاظ على تزامن الدوار مع المجال المغناطيسي الدوار، مثل تيارات المجال أو المغناطيس الدائم.
2. السمات الهيكلية:
هيكل المحرك غير المتزامن بسيط نسبيًا، ويتكون عادةً من جزء ثابت وجزء دوار. يحتوي الجزء الثابت على ثلاث لفات، متباعدة كهربائيًا بزاوية 120 درجة عن بعضها البعض، لتوليد مجال مغناطيسي دوار عبر تيار متردد. أما الجزء الدوار، فيحتوي عادةً على هيكل بسيط من موصل نحاسي يُحفّز مجالًا مغناطيسيًا دوارًا ويُولّد عزم دوران.
هيكل المحرك المتزامن معقد نسبيًا، وعادةً ما يتضمن الجزء الثابت والدوار ونظام الإثارة. يمكن أن يكون نظام الإثارة مصدر طاقة مستمرًا أو مغناطيسًا دائمًا، يُستخدم لتوليد مجال مغناطيسي دوار. كما توجد عادةً لفات على الجزء الدوار لاستقبال المجال المغناطيسي الناتج عن نظام الإثارة وتوليد عزم الدوران.
3. خصائص السرعة:
بما أن سرعة دوار المحرك غير المتزامن تكون دائمًا أقل بقليل من سرعة المجال المغناطيسي الدوار، فإن سرعته تتغير مع حجم الحمل. عند انخفاض الحمل المُصنّف، ستكون سرعته أقل بقليل من السرعة المُصنّفة.
تتزامن سرعة دوار المحرك المتزامن تمامًا مع سرعة المجال المغناطيسي الدوار، ما يجعله ثابتًا ولا يتأثر بحجم الحمل. وهذا يمنح المحركات المتزامنة ميزة في التطبيقات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في السرعة.
4. طريقة التحكم:
نظرًا لتأثر سرعة المحرك غير المتزامن بالحمل، عادةً ما يتطلب الأمر معدات تحكم إضافية للتحكم الدقيق في السرعة. تشمل طرق التحكم الشائعة تنظيم السرعة بتحويل التردد والتشغيل السلس.
تتميز المحركات المتزامنة بسرعة ثابتة، ما يجعل التحكم فيها سهلاً نسبيًا. يمكن التحكم في السرعة بضبط تيار الإثارة أو شدة المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم.
5. مجالات التطبيق:
بفضل بنيتها البسيطة وتكلفتها المنخفضة وملاءمتها للتطبيقات عالية الطاقة وعزم الدوران العالي، تُستخدم المحركات غير المتزامنة على نطاق واسع في المجالات الصناعية، مثل توليد طاقة الرياح والمضخات والمراوح وما إلى ذلك.
بفضل سرعتها الثابتة وقدرات التحكم الدقيقة القوية، تعد المحركات المتزامنة مناسبة للتطبيقات التي تتطلب التحكم الدقيق في السرعة، مثل المولدات، والضواغط، وأحزمة النقل، وما إلى ذلك في أنظمة الطاقة.
بشكل عام، تختلف المحركات غير المتزامنة والمتزامنة اختلافًا واضحًا في مبادئ عملها، وخصائصها الهيكلية، وخصائص سرعتها، وطرق التحكم فيها، ومجالات تطبيقها. يساعد فهم هذه الاختلافات في اختيار نوع المحرك المناسب لتلبية الاحتياجات الهندسية المحددة.
الكاتب: شارون
وقت النشر: ١٦ مايو ٢٠٢٤