محرك كهربائي

يمكن أن تعني عملية التحكم إما الضبط اليدوي - عن طريق مقياس الجهد أو جهاز تأثير هول الخطي (وهو أكثر مقاومة للغبار والشحوم) أو يمكن التحكم فيها تلقائيًا، على سبيل المثال، باستخدام كاشف دوراني مثل مشفر بصري برمز غراي .

توجد ثلاث فئات رئيسية للمحركات الكهربائية: محركات التيار المستمر ، ومحركات التيار الدوامي ، ومحركات التيار المتردد . ويمكن تقسيم كل فئة من هذه الفئات إلى العديد من الأنواع الفرعية. تتضمن المحركات الكهربائية عادةً محركًا كهربائيًا ووحدة أو نظامًا للتحكم في السرعة. ويُستخدم مصطلح " محرك" غالبًا للإشارة إلى وحدة التحكم دون المحرك. في بدايات تقنية المحركات الكهربائية، استُخدمت أنظمة التحكم الكهروميكانيكية. لاحقًا، صُممت وحدات التحكم الإلكترونية باستخدام أنواع مختلفة من الصمامات المفرغة. ومع توفر مكونات إلكترونية صلبة مناسبة، دُمجت أحدث التقنيات الإلكترونية في تصميمات وحدات التحكم الجديدة.

محركات التيار المستمر هي أنظمة للتحكم في سرعة محركات التيار المستمر. وبما أن سرعة محرك التيار المستمر تتناسب طرديًا مع جهد العضو الدوار وعكسيًا مع تدفق المحرك (وهو دالة لتيار المجال)، فإنه يمكن استخدام جهد العضو الدوار أو تيار المجال للتحكم في السرعة.

يتكون محرك التيار الدوامي (يُسمى أحيانًا "محرك ديناماتيك"، نسبةً إلى إحدى أشهر العلامات التجارية) من محرك ثابت السرعة (عادةً ما يكون محركًا حثيًا ) وقابض تيار دوامي. يحتوي القابض على دوار ثابت السرعة وآخر متغير السرعة، يفصل بينهما فجوة هوائية صغيرة. يُولّد تيار مستمر في ملف المجال مجالًا مغناطيسيًا يُحدد عزم الدوران المنقول من دوار الإدخال إلى دوار الإخراج. يوفر جهاز التحكم تنظيمًا مغلقًا للسرعة عن طريق تغيير تيار القابض، مما يسمح للقابض بنقل عزم الدوران الكافي فقط للعمل بالسرعة المطلوبة. عادةً ما يتم توفير معلومات السرعة عبر مقياس سرعة دوران تيار متردد مدمج.

محركات التيار الدوامي هي أنظمة تحكم بالانزلاق، حيث تُبدد طاقة الانزلاق بالكامل على شكل حرارة. ولذلك، فإن هذه المحركات أقل كفاءة بشكل عام من المحركات القائمة على تحويل التيار المتردد/المستمر إلى تيار متردد . يُولّد المحرك عزم الدوران المطلوب للحمل ويعمل بأقصى سرعة. ينقل عمود الإخراج نفس عزم الدوران إلى الحمل، ولكنه يدور بسرعة أبطأ. وبما أن القدرة تتناسب طرديًا مع عزم الدوران مضروبًا في السرعة، فإن قدرة الإدخال تتناسب طرديًا مع سرعة المحرك مضروبة في عزم الدوران التشغيلي، بينما تتناسب قدرة الإخراج طرديًا مع سرعة الإخراج مضروبة في عزم الدوران التشغيلي. يُطلق على الفرق بين سرعة المحرك وسرعة الإخراج اسم سرعة الانزلاق . تُبدد القدرة المتناسبة مع سرعة الانزلاق مضروبة في عزم الدوران التشغيلي على شكل حرارة في القابض. على الرغم من أن محركات التردد المتغير قد تفوقت عليها في معظم تطبيقات السرعة المتغيرة، إلا أن قابض التيار الدوامي لا يزال يُستخدم غالبًا لربط المحركات بأحمال ذات قصور ذاتي عالٍ يتم إيقافها وتشغيلها بشكل متكرر، مثل مكابس التشكيل، والناقلات، وآلات الرفع، وبعض أدوات الآلات الكبيرة، مما يسمح بالبدء التدريجي، مع صيانة أقل من القابض الميكانيكي أو ناقل الحركة الهيدروليكي.

محركات التيار المتردد هي أنظمة للتحكم في سرعة محركات التيار المتردد .

يتحكم محرك الحث ذو الدوار الملفوف ( WRIM) المُتحكم فيه بالانزلاق في السرعة عن طريق تغيير انزلاق المحرك عبر حلقات انزلاق الدوار، إما باستعادة طاقة الانزلاق إلكترونيًا وإعادتها إلى ناقل الجزء الثابت، أو بتغيير مقاومة المقاومات الخارجية في دائرة الدوار. إلى جانب محركات التيار الدوامي، فقدت محركات الحث ذات الدوار الملفوف القائمة على المقاومة شعبيتها نظرًا لانخفاض كفاءتها مقارنةً بمحركات الحث ذات الدوار الملفوف القائمة على التيار المتردد/المستمر، ولا تُستخدم إلا في حالات خاصة.

تعيد أنظمة استعادة طاقة الانزلاق الطاقة إلى ناقل الجزء الثابت في محرك الحث ذي الدوران المرن (WRIM)، محولةً طاقة الانزلاق ومُعيدةً إياها إلى مصدر طاقة الجزء الثابت. لولا ذلك، لكانت هذه الطاقة المستعادة قد هُدرت على شكل حرارة في محركات الحث ذات الدوران المرن القائمة على المقاومة. تُستخدم محركات استعادة طاقة الانزلاق متغيرة السرعة في تطبيقات متنوعة، مثل المضخات والمراوح الكبيرة، وتوربينات الرياح، وأنظمة الدفع على متن السفن، والمضخات والمولدات الكهرومائية الكبيرة، وعجلات تخزين الطاقة في محطات الطاقة. تُسمى أنظمة استعادة طاقة الانزلاق القديمة التي تستخدم مكونات كهروميكانيكية لتحويل التيار المتردد/المستمر (أي التي تتكون من مقوم ومحرك تيار مستمر ومولد تيار متردد) بمحركات كرامر ، بينما تُسمى الأنظمة الأحدث التي تستخدم محركات التردد المتغير (VFDs) بمحركات كرامر الثابتة .

بشكل عام، يقوم محول التردد المتغير في أبسط تكويناته بالتحكم في سرعة المحرك الحثي أو المتزامن عن طريق ضبط تردد الطاقة المزودة للمحرك.

عند تغيير تردد محرك التردد المتغير في تطبيقات عزم الدوران المتغير القياسية منخفضة الأداء باستخدام التحكم بالفولت لكل هرتز (V/Hz) ، يمكن الحفاظ على نسبة الجهد إلى التردد لمحرك التيار المتردد ثابتة، مع إمكانية تغيير قدرته، بين الحد الأدنى والحد الأقصى لترددات التشغيل حتى تردد أساسي. يوفر التشغيل بجهد ثابت فوق التردد الأساسي، وبالتالي بنسبة V/Hz منخفضة، عزم دوران أقل وقدرة ثابتة.

محركات التيار المتردد التجديدية هي نوع من محركات التيار المتردد التي لديها القدرة على استعادة طاقة الكبح لحمل يتحرك بسرعة أكبر من سرعة المحرك (حمل الإصلاح) وإعادتها إلى نظام الطاقة.