ל מנוע הוא מכשיר חשמלי שבו הקלט ניתן בצורה חשמלית כמו זרם או מתח והפלט המתקבל הוא בצורה מכנית כמו מומנט או כוח. מנועים חשמליים מסווגים לשני סוגים כלומר מנועי DC כמו מנועי Brushless & Brushed ו- AC כמו מנוע AC סינכרוני ומנוע AC אסינכרוני. מנועים סינכרוניים מסווגים לשני סוגים כמו Nonexcited (רתיעה והיסטריה) וזרם ישר נרגש. מנועי AC אסינכרוניים הם אינדוקציה וקומוטטור. מנוע היסטריזה הוא תת-סיווג של מנוע סינכרוני, מנועים אלה משמשים בעיקר בסביבת הפעלה ללא רעש במהירות קבועה. מעטים מהיישום של מנוע ההיסטרזה הוא הקלטת קול וניסויים בהפקת קול כמו שעונים חשמליים, מקליטים, נגני תקליטים וכו '.
מהו מנוע היסטרזיס?
הַגדָרָה: מנוע היסטרזיס עובד על עקרון הפסדי ההיסטרזה (זהו אובדן שהתרחש עקב מגנטיזציה ודמגנטיזציה של החומר בהתאם לכיוון זרימת הזרם). ניתן להפעיל אותו באמצעות שלב יחיד או שלושה שלבים ובסביבת הפעלה ללא רעש, הוא שומר על מהירות קבועה. המומנט שנוצר במנוע נובע מההיסטרזה וזרם החוטם הנגרם עקב סלילת סטאטור. ישנם 4 סוגים של מנוע היסטריזה שהם
- סוג גלילי
- סוג הדיסק
- סוג שדה היקפי
- סוג שדה צירי
תכונה קונסטרוקטיבית של מנוע היסטרזיס
החלקים העיקריים של מנוע ההיסטריה הם סטטור ורוטור, הסטטור דומה למנוע חד פאזי או תלת פאזי (באמצעות שלושה שלבים מתפתלים מאוזנים). איפה מנוע חד פאזי מסווג לשני סוגים מסוג מוט מוצל וסוג קיבולת מפוצלת קבועה.
- היתרון של מנוע מוצב מסוג מוט הוא שהוא תופס פחות שטח והוא דורש פחות עלות, אך החיסרון הוא שהמומנט שנוצר אינו אחיד וגורם לפעולה רועשת.
- באמצעות רוטור מפוצל מסוג קיבולי ניתן לספק אספקת איזון דו-פאזית, המייצרת מומנט אחיד עם פעולה ללא רעש. אך החיסרון בכך הוא שהוא תופס יותר שטח והעלות גבוהה.
היסטריה-מנוע
הרוטור מורכב מחומר היסטרזיס, המכיל מספר טבעות היסטרזיס (המורכבות מכרום קשיח או קובלט או פלדה) בעלות לולאת היסטריה גדולה מאוד. הוא משמש להפחתת ההפסדים הנוכחיים. מכיוון שיש לו משקל גדול יותר בכדי להתגבר על חסרון זה אנו משתמשים בחומר שאינו מגנטי (המכונה גם עכביש) המורכב מאלומיניום, אשר נמצא בחלקו המרכזי של המנוע. היתרון העיקרי של חומר זה שאינו מגנטי הוא בכך שהוא מקל על משקל הרוטור, על ידי שיפור מהירות המנוע ומפחית את ערך האינרציה.
עקרון עבודה של היסטרזיס מוטורי
מנוע היסטרזיס מתחיל כמו מנוע אינדוקציה חד פאזי ופועל כמו מנוע סינכרוני, ניתן לראות אותו מהתנאים הבאים.
עקרון עבודה
מצב התחלתי
כאשר מספקים זרם חילופין לסטטור, נוצר שדה מגנטי הן בפיתולי עזר והן במסלולי עזר של המנוע הוא של השדה המגנטי המסתובב. בתחילה, הרוטורים מתחילים עם מומנט זרם העצבני ואז מגיעים למומנט ההיסטרזה. ברגע שהוא מגיע לסנכרון הסטטור הופך את הרוטור לסינכרוניזציה כאשר המומנט בגלל זרם העצבני הוא אפס.
מצב ריצה במצב יציב
במצב ריצה במצב יציב (או סינכרוני מצב) הסטטור משרה קטבים על הרוטור, כאשר אפקט ההיסטרזה המיוצר במעגל יגרום לשטף הרוטור לפגר מאחורי שטף הסטטור בזווית α. איפה α היא הזווית שבין שדות מגנטיים של הסטטור לרוטור (BS ו- BR). מכאן שהרוטור חווה משיכה לעבר הסטטור המסתובב, עם מומנט הנקרא מומנט היסטריזה, שאינו תלוי במהירות הרוטור (גבוה יותר המגנטיות השיורית, מומנט ההיסטרזה גבוה יותר). נוכחות של החזקה גבוהה מאפשרת למנוע לפעול במהירות סינכרונית או לפעול כרגיל.
עקומת ב-ה
משוואת מומנט ההיסטרזה במנוע ההיסטרזה
משוואת זרם אדי ניתנת כ-
פהוא= kהואfשתייםשתייםבשתיים……… 1
איפה
להוא= קבוע
fשתיים= תדירות זרם החוטם
B = צפיפות שטף
אנחנו יודעים את זה fשתיים= sf1……….שתיים
S = החלקה, f1 = תדר הסטטור
לָכֵן פהוא= kהואסשתייםf1שתייםבשתיים.. …… ..3
משוואת מומנט ניתנת על ידי
Ґהוא= עמ 'הואm / s wס…… .4
Ґהוא= k's ……… 5
כאשר מומנט הוא פרופורציונלי הפוך להחלקה, מה שאומר שככל שמהירות הרוטור עולה ערך המומנט פוחת וגם אם מהירות המנוע מגיעה למהירות סינכרונית החלקה והמומנט הופכים לאפסים.
איפה k ’= kהואf1שתייםבשתיים/ wס= קבוע
אובדן כוח של היסטרזיס ו- Ph במנוע ההיסטרזה
אובדן היסטריה ניתן על ידי
פח= kחfשתייםב1.6...…… .6
אוֹ
פח= kחsf1ב1.6... .. ... .7
המומנט עקב היסטריה ניתן על ידי
Ґח= עמ 'ח/ s wס= kחf1ב1.6/ wס= k ’’ = קבוע ...…… ..8
אנו יכולים לראות מהמשוואה הנ'ל שאם המומנט שפותח עקב אובדן היסטריה נשאר קבוע עד שהמומנט מגיע לנקודת ההתמוטטות ובמהירות סינכרונית, המומנט הופך לאפס.
דוקטור בהיסטריזה מוטורית
הפסדי ההיסטריה שנוצרו במנוע הם ביחס ישר לשטח החתך שמתחת לעקומת ההיסטרזה. איפה שהאבדים האלה מתפוגגים בצורה של חום. ניתן להפיק את ההפסדים מהמשוואות הבאות,
האנרגיה המפוזרת ברוטור ניתנת כ-
W = NסISח(ISח= אובדן היסטריה לכל מהפכה) ...…… 9
איפה שהכוח מתפזר בצורה של חום שניתן על ידי
פח= W / t = NסISח/ 60 ………… 10
הכוח המכני המניע את הרוטור ניתן על ידי
פח= 2Π Nסטח/ 60 ...… 11
על השוואה בין הכוח שאנו מקבלים
2Π נסטח/ 60 = NסISח/ 60 ...…… 12
טח= הרוטורים הפעילו מומנט [N-m] Eח= אנרגיית היסטריה.
מומנט מהירות-מומנט של מנוע ההיסטרזה
ניתן להסביר את מאפיין המהירות של מומנט ההיסטרזה באמצעות הגרף הבא, כאשר ציר ה- x מייצג מומנט וציר ה- y מייצג מהירות.
מומנט-מהירות-מאפיין-להיסטריה-מנוע
- המומנט (התנעה וריצה) שנוצר במנוע זה זהה בערך.
- המומנט שנוצר על ידי מנוע ההיסטריה במהירות סינכרונית קבוע.
- הרוטור, מומנט ההתחלה ומומנט החילוץ שווים במצב זה. מכאן שהמנוע פועל ללא רעש במהירות קבועה.
יתרונות
להלן היתרונות של מנוע ההיסטריה
- היעדר רעידות מכניות
- הוא פועל ללא רעש
- מתאים בעיקר להאצת עומסי אינרציה
חסרונות
להלן חסרונות של מנוע היסטריזה
- התפוקה המתקבלת היא ¼ פעמים של מנוע אינדוקציה
- קטן בגודל
- מומנט הוא פחות
יישומים
להלן יישומים של מנוע היסטריזה
- שחקני תקליטים
- שעונים חשמליים
- מכשירי תזמון וכו '.
שאלות נפוצות
1). מהם הפסדי היסטריה?
זהו אובדן שהתרחש עקב מגנטיזציה ודמגנטיזציה של החומר בהתאם לכיוון זרימת הזרם.
2). מהו מנוע Schrage?
מנוע Schrage הוא מנוע קומוטטור רב-פאזי שמאפייניו מתרחקים, כאשר לרוטור יש שני פיתולים, האחד מחובר לאספקה והשני לקומוטטור.
3). מה גורם להיסטריה?
זה נגרם עקב מגנטיזציה ודמגנטיזציה של החומר בהתאם לכיוון זרימת הזרם.
4). מהו מנוע רתיעה סינכרוני?
זהו מנוע סינכרוני AC הממיר כוח חשמלי לכוח מכני
5). מהו עיקרון המנוע ההיסטרזי?
מנוע היסטרזיס עובד על עקרון הפסדי ההיסטרזה (זהו אובדן שהתרחש עקב מגנטיזציה ודמגנטיזציה של החומר בהתאם לכיוון זרימת הזרם).
מנוע הוא מכשיר חשמלי הממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית. מאמר זה משקיף על מנוע היסטריזה סינכרוני שעובד על עקרון אובדן ההיסטרזה. המומנט שנוצר נשאר קבוע לפני שמגיע למהירות סינכרונית והופך לאפס לאחר שהגיע למהירות סינכרונית. הפסדי ההיסטריה הם השטח שמתחת לעקומת ה- B-H. המומנט (התנעה וריצה) שנוצר במנוע זה זהה בערך. היתרון העיקרי הוא שהוא פועל ללא קול.
