ما هو محرك البورون؟ طرق تشغيل محرك غير متزامن ثلاثي الطور من شبكة أحادية الطور

عندما تظهر مصطلحات مثل "إطار المحرك الكهربائي" في الأدبيات المتعلقة بالهندسة الكهربائية أو في المنتديات المتخصصة، يصبح فك التشفير رحلة رائعة في تاريخ تطور الهندسة الكهربائية. تجدر الإشارة على الفور إلى أن هذا المصطلح نادرًا ما يستخدم الآن. لا يمكنك سماعها إلا من كهربائيين كبار السن من المدرسة القديمة، الذين يتفوقون على هذه الكلمة، مع العلم مسبقًا أنه من غير المرجح أن يفهمهم أولئك الذين يخاطبونهم. لكن هذا يمنحهم الفرصة "لتعليم الشباب" وفي نفس الوقت أخذ استراحة غير مجدولة للتدخين.

النسخة الفنية من أصل الاسم

فيما يتعلق بأصل هذا المصطلح، هناك نسختان، كل منهما معقول تماما. وفقًا للأول، والأكثر شيوعًا، فإن برنو هو اختصار يرمز إلى "وحدة الفصل (أو وحدة التوزيع) لبداية اللفات". يبدو فك التشفير هذا مقبولًا تمامًا، نظرًا لأن مصطلح "إطار المحرك" يشير إلى صندوق الأطراف المثبت على جسمه، وفيه تكون أطراف نهايات ملفات المحرك الكهربائي متصلة فعليًا بطريقة معينة (غير متصلة).

من الممكن أن يكون سبب ظهور مثل هذا الاسم الغريب للغة الروسية هو الشغف المفرط بالاختصارات في العشرينيات والثلاثينيات من القرن الماضي، عندما حدث "كهربة البلد بأكمله". بالمناسبة ، اسم "GOELRO" هو أيضًا اختصار - "خطة الدولة لكهربة روسيا".

النسخة التاريخية واللغوية

وفقا للنسخة الثانية، فإن المصطلح يأتي من اسم "Born أو Bornes". إليكم ما يقوله قاموس Brockhaus و Efron عن هذا: "المواليد (يُطلق عليهم أيضًا اسم المحطات الطرفية) - في الهندسة الكهربائية، يعني المشابك النحاسية على الآلات الكهربائية الديناميكية والأجهزة الكهربائية الأخرى لتأمين الأسلاك (الموصلات والأسلاك)." إذا أخذنا هذا الإصدار باعتباره الإصدار الرئيسي، فإن النطق الآخر لاسم الصندوق الطرفي - "محرك كهربائي بارنو"، أو "صندوق بورن" - يصبح واضحًا.

الوجهة برنو

لذلك، مع أصل الكلمة، كل شيء غير مؤكد، ولكن مع الهندسة الكهربائية، كل شيء بسيط وواضح. برنو للمحرك الكهربائي هو صندوق طرفي يتم فيه توصيل أطراف اللفات لمحرك كهربائي غير متزامن. ستحدد طريقة توصيل هذه المحطات الدائرة التي سيتم من خلالها توصيل المحرك - النجمة أو الدلتا. يعتمد اختيار دائرة التبديل على تصميم المحرك وجهد الإمداد. من الناحية الهيكلية، تم تصميم المحركات المحلية المنتجة حاليًا للاتصال بشبكة ثلاثية الطور 220/380 فولت في تكوين نجمي. إذا نظرنا إلى جميع الخيارات، نحصل على ما يلي:

• شبكة 127/220 فولت (معيار مستخدم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية حتى الستينيات ولم يتم الحفاظ عليه تقريبًا) - المحركات الحديثة متصلة في مثلث؛
• الشبكة 220/380 (230/400) V - الاتصال الاسمي - النجمة؛
• المحركات الكهربائية 400/690 فولت (المصنعة في أوروبا الغربية) - متصلة بشبكاتنا فقط بواسطة مثلث؛
• شبكة أحادية الطور 220 فولت - عند توصيل محرك كهربائي غير متزامن ثلاثي الطور بشبكة أحادية الطور، باستخدام المكثفات، يتم توصيل اللفات في مثلث.

في حالات نادرة، يتم استخدام اتصال مشترك بشبكة 220/380 فولت، أثناء بدء التشغيل، لتقليل تيارات البدء، يتم تشغيل المحرك كنجم، وبعد البدء واكتساب السرعة، يتحول إلى مثلث. في هذه الحالة، يتم إخراج نهايات اللفات إلى خزانة التحكم ولا يتم استخدام اللف.

وبغض النظر عن أصل مصطلح "برنو"، أو متغيراته "بارنو" و"بورن"، فإننا نتحدث عن الصندوق الطرفي للمحرك الكهربائي الذي يتم فيه تبديل أطراف اللفات. كما يتبين من قائمة خيارات الاتصال أعلاه، يعد هذا التبديل ضروريًا عند تشغيل المحركات الكهربائية في أوضاع مختلفة.

المحركات الكهربائية هي الآلات الكهربائية الأكثر شيوعًا في العالم. لا توجد مؤسسة صناعية واحدة، ولا يمكن لأي عملية تكنولوجية الاستغناء عنها. دوران المراوح والمضخات وحركة سيور النقل وحركة الرافعات - هذه قائمة غير مكتملة ولكنها مهمة بالفعل من المهام التي تم حلها بمساعدة المحركات.

ومع ذلك، هناك فارق بسيط في عمل جميع المحركات الكهربائية دون استثناء: في لحظة البداية، فإنها تستهلك لفترة وجيزة تيارًا كبيرًا يسمى تيار البدء.

عند تطبيق الجهد على ملف الجزء الثابت، تكون سرعة دوران الجزء المتحرك صفرًا. يجب تحريك الدوار وتدويره إلى السرعة المقدرة. وهذا يتطلب طاقة أكبر بكثير مما هو مطلوب لوضع التشغيل الاسمي.

تحت الحمل، تكون تيارات التدفق أعلى منها في وضع الخمول. تتم إضافة المقاومة الميكانيكية للدوران من الآلية التي يقودها المحرك إلى وزن الدوار. ومن الناحية العملية، يحاولون التقليل من تأثير هذا العامل. على سبيل المثال، بالنسبة للمراوح القوية، يتم إغلاق المخمدات الموجودة في مجاري الهواء تلقائيًا عند بدء التشغيل.

في اللحظة التي يتدفق فيها تيار البدء من الشبكة، يتم استهلاك طاقة كبيرة لجلب المحرك الكهربائي إلى وضع التشغيل الاسمي. كلما زادت قوة المحرك الكهربائي، زادت الطاقة التي يحتاجها للتسارع. لا تتحمل جميع الشبكات الكهربائية هذا النظام دون عواقب.

يؤدي التحميل الزائد على خطوط الإمداد حتماً إلى انخفاض جهد الشبكة. وهذا لا يجعل بدء تشغيل المحركات الكهربائية أكثر صعوبة فحسب، بل يؤثر أيضًا على المستهلكين الآخرين.

وتتعرض المحركات الكهربائية نفسها لأحمال ميكانيكية وكهربائية متزايدة أثناء عمليات بدء التشغيل. ترتبط الميكانيكية بزيادة عزم الدوران على العمود. تؤثر الأجهزة الكهربائية المرتبطة بزيادة التيار على المدى القصير على عزل ملفات الجزء الثابت والدوار ووصلات الاتصال ومعدات البدء.

طرق تقليل تيارات التدفق

تبدأ المحركات الكهربائية منخفضة الطاقة ذات الكوابح الرخيصة بشكل جيد دون استخدام أي وسيلة. إن تقليل تيارات البداية أو تغيير سرعة الدوران ليس مجديًا اقتصاديًا.

ولكن، عندما يكون التأثير على وضع تشغيل الشبكة أثناء عملية بدء التشغيل كبيرًا، فإن تيارات التدفق تتطلب تقليلًا. ويتحقق ذلك من خلال:

• تطبيق المحركات الكهربائية مع الدوار الجرح.
• استخدام دائرة لتبديل اللفات من النجم إلى الدلتا؛
• استخدام المبتدئين الناعمة.
• استخدام محولات التردد.

واحدة أو أكثر من هذه الطرق مناسبة لكل آلية.

المحركات الكهربائية مع الدوار الجرح

يعد استخدام المحركات الكهربائية غير المتزامنة مع دوار الجرح في مناطق العمل ذات ظروف العمل الصعبة هو الشكل الأقدم لتقليل تيارات البدء. بدونها، يكون تشغيل الرافعات والحفارات المكهربة، وكذلك الكسارات والغرابيل والمطاحن، والتي نادرًا ما تبدأ عندما لا يكون هناك منتج في آلية القيادة، أمرًا مستحيلًا.

يتم تقليل تيار البدء عن طريق إزالة المقاومات تدريجيًا من الدائرة الدوارة. في البداية، في لحظة تطبيق الجهد، يتم توصيل أقصى مقاومة ممكنة بالدوار. مع تسارع التتابع الزمني، يقومون بتشغيل الموصلات واحدة تلو الأخرى التي تتجاوز الأقسام المقاومة الفردية. وفي نهاية التسارع، تكون المقاومة الإضافية المتصلة بدائرة الجزء الدوار صفرًا.

لا تحتوي محركات الرافعة على تبديل تلقائي للمرحلة مع المقاومات. يحدث هذا بناءً على إرادة مشغل الرافعة الذي يقوم بتحريك أذرع التحكم.

تبديل مخطط اتصال لف الجزء الثابت

يوجد في برنو (كتلة توزيع بداية اللف) لأي محرك كهربائي ثلاثي الطور 6 أطراف من اللفات لجميع المراحل. وبالتالي، يمكن توصيلها إما في نجمة أو في مثلث.

ونتيجة لهذا، يتم تحقيق بعض التنوع في استخدام المحركات الكهربائية غير المتزامنة. تم تصميم دائرة التوصيل النجمية لمستوى جهد أعلى (على سبيل المثال، 660 فولت)، والوصلة المثلثية لمستوى جهد أقل (في هذا المثال، 380 فولت).

ولكن عند جهد إمداد مقدر يتوافق مع دائرة دلتا، يمكنك استخدام دائرة نجمية لتسريع المحرك الكهربائي مسبقًا. في هذه الحالة، يعمل الملف بجهد إمداد منخفض (380 فولت بدلاً من 660)، ويتم تقليل تيار التدفق.

للتحكم في عملية التبديل، ستحتاج إلى كابل إضافي في المحرك الكهربائي، حيث يتم استخدام جميع أطراف الملفات الستة. يتم تثبيت مشغلات تشغيل ومرحلات زمنية إضافية للتحكم في تشغيلها.

محولات التردد

لا يمكن تطبيق الطريقتين الأوليين في كل مكان. لكن تلك اللاحقة، التي أصبحت متاحة مؤخرا نسبيا، تجعل من الممكن بدء تشغيل أي محرك كهربائي غير متزامن بسلاسة.

محول التردد هو جهاز معقد من أشباه الموصلات يجمع بين إلكترونيات الطاقة وعناصر تكنولوجيا المعالجات الدقيقة. يقوم جزء الطاقة بتصحيح وتنعيم جهد التيار الكهربائي، وتحويله إلى جهد ثابت. يشكل جزء الخرج من هذا الجهد جزءًا جيبيًا بتردد متغير من الصفر إلى القيمة الاسمية - 50 هرتز.

ونتيجة لذلك، يتم تحقيق وفورات في الطاقة: فالوحدات المدفوعة بالدوران لا تعمل بإنتاجية مفرطة، حيث تكون في الوضع المطلوب بشكل صارم. بالإضافة إلى ذلك، فإن العملية التكنولوجية لديها الفرصة لضبطها بدقة.

ولكن ما هو مهم في نطاق المشكلة قيد النظر: محولات التردد تسمح ببداية سلسة للمحرك الكهربائي، دون الصدمات والهزات. لا يوجد تيار البدء على الإطلاق.

البداية الناعمة

بداية التشغيل الناعمة للمحرك الكهربائي هي نفس محول التردد، ولكن مع وظائف محدودة. إنه يعمل فقط عندما يتسارع المحرك الكهربائي، مما يغير سرعة دورانه بسلاسة من القيمة الدنيا المحددة إلى القيمة الاسمية.

لمنع التشغيل غير المجدي للجهاز بعد اكتمال تسريع المحرك الكهربائي، يتم تثبيت موصل تجاوز في مكان قريب. يقوم بتوصيل المحرك الكهربائي مباشرة بالشبكة بعد اكتمال التشغيل.

عند إجراء ترقيات المعدات، فهذه هي الطريقة الأبسط. غالبًا ما يمكن تنفيذه بيديك، دون مشاركة متخصصين متخصصين للغاية. يتم تثبيت الجهاز بدلاً من المشغل المغناطيسي الذي يتحكم في بدء تشغيل المحرك الكهربائي. قد يكون من الضروري استبدال الكابل بآخر محمي. ثم يتم إدخال معلمات المحرك الكهربائي في ذاكرة الجهاز، ويكون جاهزًا للعمل.

ولكن لا يستطيع الجميع التعامل مع محولات التردد الكاملة بمفردهم. ولذلك، فإن استخدامها في نسخ واحدة عادة لا معنى له. لا يمكن تبرير تركيب محولات التردد إلا عند إجراء تحديث عام للمعدات الكهربائية للمؤسسة.

سؤال: ما هو بارنو للمحرك الكهربائي وما الذي يعنيه اختصار بارنو؟

إجابة:

بارنو

اختصار - بدأت وحدة التوزيع اللفات. سيكون من الأصح أن نقول المربع الطرفي.

برنو

عندما تصادف في الأدبيات المتعلقة بالهندسة الكهربائية أو في المنتديات مصطلحات مثل "فرامل المحرك الكهربائي"، يصبح فك التشفير رحلة رائعة في تاريخ تطور الهندسة الكهربائية.

تجدر الإشارة على الفور إلى أن هذا المصطلح نادرًا ما يستخدم الآن.

يمكنك سماعها من كهربائيين كبار السن من المدرسة القديمة الذين يتفوقون على هذه الكلمة، مع العلم مسبقًا أنه من غير المرجح أن يفهمهم أولئك الذين يخاطبونهم. لكن هذا يمنحهم الفرصة "لتعليم الشباب".

النسخة الفنية من أصل الاسم

فيما يتعلق بأصل هذا المصطلح، هناك نسختان، كل منهما معقول تماما.

وفقا للأول، والأكثر شيوعا، برنو هو اختصار يرمز إلى " بدأت وحدة الفصل (أو التوزيع) باللفات". يعد فك التشفير هذا مقبولًا تمامًا، نظرًا لأن مصطلح "إطار المحرك" يشير إلى صندوق الأطراف المثبت على جسمه، وفيه تكون أطراف نهايات ملفات المحرك الكهربائي متصلة فعليًا بطريقة معينة (منفصلة).

النسخة التاريخية واللغوية

ووفقا للنسخة الثانية، فإن المصطلح يأتي من اسم "ولد أو ولد".

إليكم ما يقوله قاموس Brockhaus و Efron عن هذا: "المواليد (يُطلق عليهم أيضًا اسم المحطات الطرفية) - في الهندسة الكهربائية يعني المشابك النحاسية على الآلات الكهربائية الديناميكية والأجهزة الكهربائية الأخرى لتأمين الأسلاك (الموصلات والأسلاك)." إذا أخذنا هذا الإصدار باعتباره الإصدار الرئيسي، فستصبح النطقات الأخرى لاسم الصندوق الطرفي - "محرك كهربائي برنو" أو "صندوق بورن" - واضحة.

الوجهة برنو

BRN للمحرك الكهربائي عبارة عن صندوق طرفي يتم فيه توصيل أطراف اللفات الخاصة بالمحرك الكهربائي غير المتزامن. تحدد طريقة توصيل هذه المحطات الدائرة التي سيتم توصيل المحرك بها - نجمة أو دلتا.

يعتمد اختيار دائرة التبديل على تصميم المحرك وجهد الإمداد. من الناحية الهيكلية، تم تصميم المحركات المحلية المنتجة حاليًا للاتصال بشبكة ثلاثية الطور 220/380 فولت في تكوين نجمي. إذا نظرنا إلى جميع الخيارات، نحصل على ما يلي:

شبكة 127/220 فولت (معيار مستخدم في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية حتى الستينيات ولم يتم الحفاظ عليه تقريبًا) - المحركات الحديثة متصلة في مثلث.

شبكة 220/380 (230/400) V (تم إنتاجها في أوروبا الغربية) - متصلة بشبكاتنا فقط بواسطة مثلث؛

شبكة أحادية الطور 220 فولت - عند توصيل محرك كهربائي غير متزامن ثلاثي الطور بشبكة أحادية الطور، باستخدام المكثفات، يتم توصيل اللفات في مثلث.

في حالات نادرة، يتم استخدام اتصال مشترك بشبكة 220/380 فولت، عندما يتم تشغيل المحرك كنجم أثناء بدء التشغيل لتقليل تيارات البدء، وبعد الجزء الثابت ومجموعة من الثورات، يتحول إلى مثلث في هذه الحالة، يتم إخراج نهايات اللفات إلى خزانة التحكم ولا يتم استخدامها.

بغض النظر عن أصل مصطلح "برنو"، أو متغيراته "بارنو" أو "بورن"، فإننا نتحدث عن الصندوق الطرفي للمحرك الكهربائي الذي يتم فيه تبديل أطراف اللفات.

كيف تبدأ محرك غير متزامن ثلاثي الطور من شبكة أحادية الطور؟

أسهل طريقة لبدء تشغيل محرك ثلاثي الطور كمحرك أحادي الطور تعتمد على توصيل الملف الثالث من خلال جهاز تحويل الطور. يمكن أن يكون مثل هذا الجهاز عبارة عن مقاومة نشطة أو محاثة أو مكثف.

قبل توصيل محرك ثلاثي الطور بشبكة أحادية الطور، يجب التأكد من أن الجهد المقنن لملفاته يتوافق مع الجهد المقنن للشبكة. يحتوي المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور على ثلاث ملفات ثابتة. وبناءً على ذلك، يجب أن يحتوي صندوق الأطراف على 6 أطراف لتوصيل الطاقة. إذا فتحنا الصندوق الطرفي، فسنرى البورون المحرك. 3 اللفات الحركية متصلة بالبورون. نهاياتهم متصلة بالمحطات الطرفية. يتم توصيل قوة المحرك بهذه المحطات.

كل لف له بداية ونهاية. يتم تحديد بدايات اللفات على أنها C1، C2، C3. يتم وضع علامة على نهايات اللفات C4، C5، C6، على التوالي. سنرى على غطاء الصندوق الطرفي رسمًا تخطيطيًا لتوصيل المحرك بالشبكة بجهد إمداد مختلف. وفقا لهذا الرسم البياني، يجب علينا ربط اللفات. أولئك. إذا كان المحرك يسمح باستخدام الفولتية 380/220، ثم لتوصيله بشبكة أحادية الطور 220 فولت، فمن الضروري تبديل اللفات إلى دائرة دلتا.

إذا كان مخطط الاتصال الخاص به يسمح بجهد 220/127 فولت، فيجب توصيله بشبكة أحادية الطور 220 فولت في دائرة نجمية، كما هو موضح في الشكل.

الدائرة مع بدء المقاومة النشطة

يوضح الشكل دائرة توصيل أحادية الطور لمحرك ثلاثي الطور بمقاومة نشطة. تُستخدم هذه الدائرة فقط في المحركات منخفضة الطاقة، حيث يفقد المقاوم كمية كبيرة من الطاقة على شكل حرارة.

الدوائر الأكثر شيوعًا هي تلك التي تحتوي على مكثفات. لتغيير اتجاه دوران المحرك، يجب استخدام مفتاح. من الناحية المثالية، للتشغيل العادي لمثل هذا المحرك، من الضروري أن تختلف سعة المكثف حسب السرعة. ولكن من الصعب جدًا تحقيق هذا الشرط، لذلك يتم عادةً استخدام دائرة تحكم ذات مرحلتين لمحرك كهربائي غير متزامن. لتشغيل الآلية التي يقودها مثل هذا المحرك، يتم استخدام مكثفين. يتم توصيل أحدهما فقط عند بدء التشغيل، وبعد اكتمال بدء التشغيل، يتم إيقاف تشغيله ويتبقى مكثف واحد فقط. في هذه الحالة، هناك انخفاض ملحوظ في الطاقة المفيدة على العمود إلى 50...60% من الطاقة المقدرة عند الاتصال بشبكة ثلاثية الطور. يسمى هذا النوع من بدء تشغيل المحرك ببدء تشغيل المكثف.

عند استخدام مكثفات البدء، من الممكن زيادة عزم الدوران إلى قيمة MP/Mn = 1.6-2. ومع ذلك، فإن هذا يزيد بشكل كبير من قدرة مكثف البدء، مما يزيد من حجمه وتكلفة جهاز تحويل الطور بأكمله. لتحقيق الحد الأقصى لعزم دوران البداية، يجب تحديد قيمة السعة من النسبة، Xc = Zk، أي أن السعة تساوي مقاومة الدائرة القصيرة لطور واحد من الجزء الثابت. نظرًا لارتفاع تكلفة وأبعاد جهاز تحويل الطور بأكمله، يتم استخدام مكثف البدء فقط عند الحاجة إلى عزم دوران كبير. في نهاية فترة البداية، يجب إيقاف تشغيل ملف البداية، وإلا فإن ملف البداية سوف يسخن ويحترق. يمكن استخدام مغو الحث كجهاز بدء.

تشغيل محرك غير متزامن ثلاثي الطور من شبكة أحادية الطور، عن طريق محول التردد

لبدء تشغيل محرك غير متزامن ثلاثي الطور والتحكم فيه من شبكة أحادية الطور، يمكنك استخدام محول تردد مدعوم من شبكة أحادية الطور. يظهر الشكل التخطيطي لمثل هذا المحول. يعد بدء تشغيل محرك غير متزامن ثلاثي الطور من شبكة أحادية الطور باستخدام محول التردد أحد أكثر الأمور الواعدة. ولذلك، فهو الأكثر استخدامًا في التطورات الجديدة لأنظمة التحكم للمحركات الكهربائية القابلة للتعديل. يكمن مبدأها في حقيقة أنه من خلال تغيير التردد وجهد إمداد المحرك، من الممكن، وفقًا للصيغة، تغيير سرعة دورانه.

يتكون المحول نفسه من وحدتين، والتي عادة ما تكون موجودة في مسكن واحد:
— وحدة تحكم تتحكم في تشغيل الجهاز؛
- وحدة طاقة تزود المحرك بالكهرباء.

استخدام محول التردد لبدء تشغيل محرك غير متزامن ثلاثي الطور. يسمح لك بتقليل تيار البدء بشكل كبير، حيث أن المحرك الكهربائي له علاقة صارمة بين التيار وعزم الدوران. علاوة على ذلك، يمكن تعديل قيم تيار البداية وعزم الدوران ضمن حدود كبيرة إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك، باستخدام محول التردد، يمكنك تنظيم سرعة المحرك والآلية نفسها، مع تقليل جزء كبير من الخسائر في الآلية.

مساوئ استخدام محول التردد لبدء محرك غير متزامن ثلاثي الطور من شبكة أحادية الطور: التكلفة العالية للمحول نفسه وأجهزته الطرفية. ظهور التداخل غير الجيبي في الشبكة وانخفاض مؤشرات جودة الشبكة.