يعود تاريخ المحركات الكهربائية إلى عام 1820، عندما اكتشف هانز كريستيان أوستر التأثير المغناطيسي للتيار الكهربائي، وبعد عام اكتشف مايكل فاراداي الدوران الكهرومغناطيسي وقام ببناء أول محرك بدائي يعمل بالتيار المستمر.اكتشف فاراداي الحث الكهرومغناطيسي في عام 1831، ولكن لم يخترع تسلا المحرك التعريفي (غير المتزامن) إلا في عام 1883.اليوم، لا تزال الأنواع الرئيسية للآلات الكهربائية كما هي، التيار المستمر، والحث (غير المتزامن)، والمتزامن، وكلها تعتمد على نظريات طورها واكتشفها ألستيد وفاراداي وتسلا منذ أكثر من مائة عام.
منذ اختراع المحرك التعريفي، أصبح المحرك الأكثر استخدامًا اليوم نظرًا لمزايا المحرك التعريفي مقارنة بالمحركات الأخرى.الميزة الرئيسية هي أن المحركات الحثية لا تتطلب توصيلًا كهربائيًا بين الأجزاء الثابتة والدوارة للمحرك، وبالتالي، فهي لا تتطلب أي محولات ميكانيكية (فرش) وهي محركات لا تحتاج إلى صيانة.تتميز المحركات الحثية أيضًا بخصائص الوزن الخفيف والقصور الذاتي المنخفض والكفاءة العالية وقدرة التحميل الزائد القوية.ونتيجة لذلك، فهي أرخص وأقوى ولا تفشل عند السرعات العالية.بالإضافة إلى ذلك، يمكن للمحرك أن يعمل في جو متفجر دون حدوث أي شرارة.
بالنظر إلى جميع المزايا المذكورة أعلاه، تعتبر المحركات الحثية محولات طاقة كهروميكانيكية مثالية، ومع ذلك، غالبًا ما تكون الطاقة الميكانيكية مطلوبة بسرعات متغيرة، حيث لا تعد أنظمة التحكم في السرعة أمرًا تافهًا.الطريقة الفعالة الوحيدة لتوليد تغيير السرعة بدون خطوات هي توفير جهد ثلاثي الطور بتردد وسعة متغيرين للمحرك غير المتزامن.تعتمد سرعة الجزء المتحرك على سرعة المجال المغناطيسي الدوار الذي يوفره الجزء الثابت، لذلك يلزم تحويل التردد.مطلوب جهد متغير، ويتم تقليل مقاومة المحرك عند الترددات المنخفضة، ويجب أن يكون التيار محدودًا عن طريق تقليل جهد الإمداد.
قبل ظهور إلكترونيات الطاقة، تم تحقيق التحكم في الحد من السرعة للمحركات التحريضية عن طريق تحويل ملفات الجزء الثابت الثلاثة من دلتا إلى اتصال نجمي، مما أدى إلى تقليل الجهد عبر ملفات المحرك.تحتوي المحركات التحريضية أيضًا على أكثر من ثلاث ملفات للجزء الثابت للسماح بتغيير عدد أزواج الأقطاب.ومع ذلك، فإن المحرك ذو اللفات المتعددة يكون أكثر تكلفة لأن المحرك يتطلب أكثر من ثلاثة منافذ اتصال ولا تتوفر سوى سرعات منفصلة محددة.يمكن تحقيق طريقة بديلة أخرى للتحكم في السرعة باستخدام محرك تحريضي ذو دوار ملفوف، حيث يتم جلب نهايات ملفات الدوار إلى حلقات الانزلاق.مع ذلك، يبدو أن هذا النهج يزيل معظم مزايا المحركات التحريضية، بينما يقدم أيضًا خسائر إضافية، والتي يمكن أن تؤدي إلى ضعف الأداء عن طريق وضع المقاومات أو المفاعلات في سلسلة عبر ملفات الجزء الثابت للمحرك التحريضي.
في ذلك الوقت، كانت الطرق المذكورة أعلاه هي الوحيدة المتاحة للتحكم في سرعة المحركات الحثية، وكانت محركات التيار المستمر موجودة بالفعل مع محركات متغيرة السرعة بشكل لا نهائي والتي لم تسمح فقط بالتشغيل في أربعة أرباع، ولكنها غطت أيضًا نطاقًا واسعًا من الطاقة.إنها فعالة للغاية ولديها تحكم مناسب وحتى استجابة ديناميكية جيدة، ومع ذلك، فإن عيبها الرئيسي هو المتطلبات الإلزامية للفرش.
ختاماً
في العشرين عامًا الماضية، حققت تكنولوجيا أشباه الموصلات تقدمًا هائلاً، مما وفر الظروف اللازمة لتطوير أنظمة تشغيل المحركات الحثية المناسبة.وتنقسم هذه الشروط إلى قسمين رئيسيين:
(1) خفض التكلفة وتحسين أداء أجهزة التبديل الإلكترونية للطاقة.
(2) إمكانية تنفيذ خوارزميات معقدة في المعالجات الدقيقة الجديدة.
ومع ذلك، يجب وضع شرط أساسي لتطوير طرق مناسبة للتحكم في سرعة المحركات التحريضية التي يكون تعقيدها، على النقيض من بساطتها الميكانيكية، ذا أهمية خاصة فيما يتعلق ببنيتها الرياضية (متعددة المتغيرات وغير الخطية).
وقت النشر: 05 أغسطس 2022