بسم الله نبدأ
• تمهيد :
أن أكثر من 98% من الطاقة الكهربائية في العالم يتم توليدها بإستخدام الآلة التزامنية ، فهي الأكثر إستخداما لغرض تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية ، و الآلة التزامنية بجانب إستخدامها كمواد تزامني ، تستخدم كمحرك تزامني .
• سبب تسمية هذه الآلة بالتزامنية أو التوافقية :
سميت بهذا الإسم بسبب التوافق التام بين سرعة دوران المجال المغناطيسي و العضو الدوار .
• تركيب الآلة التزامنية ثلاثية الأوجه :-
تتركب الآلة التزامنية من عضوين :
•عضو ثابت .
•عضو دوار .
أحدهما يحمل ملفات إنتاج الطاقة الكهربائية و يسمى المنتج Armature و الآخر يحمل ملفات المجال المغناطيسي ، و يفضل أن تكون ملفات إنتاج الطاقة مركبة على العضو الثابت ، بينما ملفات المجال المغناطيسي مركبة على العضو الدوار ، و ذلك لعدة أسباب ، أهمها ما يلي :
١/ التيار المسحوب من الآلة كبير لذا يفضل أن يؤخذ مباشرة و ليس عن طريق حلقات انزلاق .
٢/ التخلص من حلقات الإنزلاق أو تقليلها إلى٢ بدلا من ٦ حلقات .
٣/ سهولة تبريد ملفات إنتاج الطاقة الكهربائية عندما تكون ثابته .
٤/ حماية ملفات إنتاج الطاقة الكهربائية من قوة الطرد المركزية .
• العضو الثابت
يكون مشابها تماما للعضو الثابت في المحرك الحثي ثلاثي الأوجه من حيث التركيب و طريقة اللف ، بحيث يخرج في النهاية ستة أطراف يمكن توصيلها على شكل دلتا أو نجمة .
• العضو الدوار
يحمل ملفات المجال المغناطيسي و يغذى لتيار مستمر عن طريق حلقتي انزلاق ، و حيث التيار المار في ملفات العضو الدوار تيار مستمر ، لذلك لا يلزم تصنيع العضو الدوار على شكل شرائح حديدية بل يصنع من حديد مصمت و ذلك لعدم وجود تيارات دوامية ، أما طريقة اللف مشابهة تماما لطريقة لف أقطاب العضو الثابت في آيات التيار المستمر بحيث يحمل كل قطب ملف واحد ثم توصل ملفات الأقطاب على التوالي و في النهاية يخرج طرفان إلى حلقتي الإنزلاق لتغذية الملفات بالتيار المستمر .
• تمهيد :
أن أكثر من 98% من الطاقة الكهربائية في العالم يتم توليدها بإستخدام الآلة التزامنية ، فهي الأكثر إستخداما لغرض تحويل الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية ، و الآلة التزامنية بجانب إستخدامها كمواد تزامني ، تستخدم كمحرك تزامني .
• سبب تسمية هذه الآلة بالتزامنية أو التوافقية :
سميت بهذا الإسم بسبب التوافق التام بين سرعة دوران المجال المغناطيسي و العضو الدوار .
• تركيب الآلة التزامنية ثلاثية الأوجه :-
تتركب الآلة التزامنية من عضوين :
•عضو ثابت .
•عضو دوار .
أحدهما يحمل ملفات إنتاج الطاقة الكهربائية و يسمى المنتج Armature و الآخر يحمل ملفات المجال المغناطيسي ، و يفضل أن تكون ملفات إنتاج الطاقة مركبة على العضو الثابت ، بينما ملفات المجال المغناطيسي مركبة على العضو الدوار ، و ذلك لعدة أسباب ، أهمها ما يلي :
١/ التيار المسحوب من الآلة كبير لذا يفضل أن يؤخذ مباشرة و ليس عن طريق حلقات انزلاق .
٢/ التخلص من حلقات الإنزلاق أو تقليلها إلى٢ بدلا من ٦ حلقات .
٣/ سهولة تبريد ملفات إنتاج الطاقة الكهربائية عندما تكون ثابته .
٤/ حماية ملفات إنتاج الطاقة الكهربائية من قوة الطرد المركزية .
• العضو الثابت
يكون مشابها تماما للعضو الثابت في المحرك الحثي ثلاثي الأوجه من حيث التركيب و طريقة اللف ، بحيث يخرج في النهاية ستة أطراف يمكن توصيلها على شكل دلتا أو نجمة .
• العضو الدوار
يحمل ملفات المجال المغناطيسي و يغذى لتيار مستمر عن طريق حلقتي انزلاق ، و حيث التيار المار في ملفات العضو الدوار تيار مستمر ، لذلك لا يلزم تصنيع العضو الدوار على شكل شرائح حديدية بل يصنع من حديد مصمت و ذلك لعدم وجود تيارات دوامية ، أما طريقة اللف مشابهة تماما لطريقة لف أقطاب العضو الثابت في آيات التيار المستمر بحيث يحمل كل قطب ملف واحد ثم توصل ملفات الأقطاب على التوالي و في النهاية يخرج طرفان إلى حلقتي الإنزلاق لتغذية الملفات بالتيار المستمر .
• هنالك نوعان من العضو الدوار
١/ عضو دوار ذو أقطاب بارزة Salient pole Rotor
٢/ عضو دوار اسطواني Round Wound Rotor
• العضو الدوار ذو الأقطاب البارزة يستخدم مع الآلات التزامنية ذات السرعات المنخفضة مثل الآلات المركبة على مساقط المياه و ذلك لأن سرعتها تقل عن 1000 لفة بالدقيقة .
• العضو الدوار الإسطواني يستخدم مع الآلات التزامنية ذات السرعات العالية التي تدار بواسطة توربينات غازية أو بخارية حيث تكون السرعة إما 1500 , 1800 , 3000 , 3600 لفة بالدقيقة حسب التردد المطلوب و عدد الأقطاب . و يلاحظ أنه يجب أن يكون عدد أقطاب العضو الدوار مساويا لعدد أقطاب العضو الثابت.
• كيفية عمل المولد التزامني :-
في البدء يدار العضو الدوار للآلة التزامنية بواسطة وسيلة تدوير مناسبة ( محرك ديزل ، توربينة غازية أو بخارية أو مائية ) و عندما تصل سرعة العضو الدوار إلى السرعة التزامنية يتم تغذية ملفات العضو الدوار بالتيار المستمر بواسطة مولد خاص مركب على نفس العمود يسمى المثير Exciter ، أو عن طريق حلقيتي انزلاق إن كان من مولد خارجي ، و بالتالي ينتج في الثغرة الهوائية مجال مغناطيسي دوار يدور بنفس سرعة العضو الدوار ( السرعة الثابتة ) و لذا سميت هذه الآلة بالتزامنية .
هذا المجال المغناطيسي الدوار سيقطع ملفات العضو الثابت و يولد فيها قوة دافعة كهربائية متناوبة طبقا لمبدأ الحث الكهرومغناطيسي .
هذه القوة الدافعة الكهربائية المتولدة في المنتج ( العضو الثابت ) ستكون قوة دافعة كهربائية ثلاثية الأوجه بين كل وجه و آخر 120° درجة و ذلك لأن العضو الثابت يحمل ثلاث ملفات بين كل ملف و آخر زاوية فراغية 120° درجة ، و تعتمد كمية القوة الدافعه الكهربائية على شدة المجال المغناطيسي و سرعة العضو الدوار ، و حيث أن سرعة العضو الدوار يجب أن تكون ثابته للحصول على تردد ثابت ، لذا فإن الخيار الوحيد للتحكم بمقدار القوة الدافعة الكهربائية هو التحكم بشدة المجال المغناطيسي و ذلك بتغيير قيمة التيار المستمر الداخل إلى ملفات العضو الدوار .
