محرك داهلاندر ذو القطب المتغير

محرك داهلاندر (المعروف أيضًا باسم محرك تغيير الأقطاب ، أو المحرك ثنائي السرعة) هو نوع من محركات الحث ثلاثية الأطوار متعددة السرعات، حيث تتغير سرعة المحرك بتغيير عدد الأقطاب؛ ويتم ذلك عن طريق تغيير توصيلات الأسلاك داخل المحرك. قد يكون للمحرك عزم دوران ثابت أو متغير حسب لفات الجزء الثابت . سُمي هذا المحرك نسبةً إلى مخترعه روبرت داهلاندر (1870-1935). ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تتميز محركات داهلاندر بوجود ستة وصلات خارجية لملفات الجزء الثابت. ورغم أن استخدامها يتضمن توصيلًا نجميًا-مثلثيًا (أو "نجميًا-مثلثيًا")، إلا أنه لا ينبغي الخلط بينه وبين بدء التشغيل النجمي-المثلثي الذي يُستخدم أيضًا بشكل شائع مع محركات الحث ثلاثية الأطوار الكبيرة.

اكتشف المهندس السويدي روبرت داهلاندر، الذي كان يعمل لدى شركة ASEA ، ^{[ 3 ]} أن تبديل أقطاب المحرك يؤدي إلى انخفاض سرعته. وفي عام 1897، اخترع داهلاندر تصميمًا كهربائيًا لتبديل أقطاب المحرك، وحصل على براءة اختراع له بالاشتراك مع زميله كارل أرفيد ليندستروم. سُمّي هذا التصميم الجديد "وصلة داهلاندر"، ويُشار إلى المحرك الذي يستخدم هذا التصميم عادةً باسم "محرك تغيير الأقطاب" أو "محرك داهلاندر". ^{[ 4 ] [ 5 ]}

العامل الأساسي في تحديد سرعة ^{[ i ]} أي محرك حثي هو عدد الأقطاب، والذي يُعطى بالصيغة التالية:

${\displaystyle n_{s}={120\times {f} \over {p}}}$(دورة في الدقيقة)

أين

${\displaystyle n_{s}}$= السرعة التزامنية ، بالدورات في الدقيقة

${\displaystyle f}$= تردد التيار المتردد

${\displaystyle p}$= عدد الأقطاب لكل ملف طور ^{[ 6 ]}

يحتوي المحرك الحثي العادي على عدد متساوٍ من الأقطاب المتعاكسة؛ أي أنه في أي لحظة، يوجد عدد متساوٍ من الأقطاب المغناطيسية الشمالية والجنوبية. بعض المحركات الحثية الأصغر حجمًا موصولة بحيث تكون جميع أقطابها متطابقة، مما يجعل المحرك يعمل كما لو كان هناك عدد متساوٍ من الأقطاب المتعاكسة بينها.

يعتمد محرك داهلاندر على بنية " الأقطاب المتتابعة ": حيث يُمثل العدد الإجمالي للأقطاب الافتراضية التي يُعبر عنها مجال الجزء الثابت مزيجًا من تلك التي تحتوي على ملف ملتف حول ذلك القطب مباشرةً، والتدفق عبر باقي أجزاء الجزء الثابت، مما يُؤدي إلى ظهور أقطاب متتابعة بينها. في تصميم داهلاندر، يُؤدي التحويل إلى توصيل النجمة المزدوجة إلى عكس اتجاه تدفق التيار في نصف الملفات. وهذا بدوره يُؤدي إلى انخفاض عدد الأقطاب المُعبر عنها إلى النصف، حيث يعمل كل زوج من الملفات الآن كقطب واحد مُركب، بدلاً من زوج من الأقطاب. ^{[ 7 ]}

يحقق محرك داهلاندر سرعات مختلفة عن طريق تغيير تكوين الملفات الكهربائية، وذلك بإضافة أو إزالة أقطاب بشكل غير مباشر، وبالتالي تغيير سرعة الدوار. يمكن تغيير الأقطاب بنسبة 1:2، وبالتالي يمكن تغيير السرعة بنسبة 2:1. ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} عادةً، يتم تغيير التكوين الكهربائي للملفات من توصيل دلتا (Δ) إلى توصيل نجمة مزدوجة (YY) لتغيير سرعة المحرك لتطبيقات عزم الدوران الثابت ، مثل الرافعات في الأوناش . ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} تُستخدم توصيلات النجمة ( Y ) المُعدّلة إلى توصيلات نجمة مزدوجة (YY) لتطبيقات عزم الدوران التربيعي ^{[ ii ]} ، مثل المضخات . ^{[ 8 ] [ 10 ]}

تتميز محركات داهلاندر بمزايا مقارنةً بأنظمة التحكم في السرعة الأخرى، مثل محركات التردد المتغير ، نظرًا لانخفاض فقد الطاقة فيها. ويعود ذلك إلى أن معظم الطاقة تُستخدم لتشغيل المحرك دون الحاجة إلى تبديل النبضات الكهربائية. كما أن النظام أبسط وأسهل استخدامًا بكثير من طرق التحكم الأخرى المتاحة. مع ذلك، يعاني محرك داهلاندر من عيب التآكل الميكانيكي السريع نتيجةً لتغير السرعات بنسب كبيرة؛ كما يُنتج هذا النوع من التوصيل تشوهًا توافقيًا عاليًا أثناء انتقال الأقطاب، حيث تزداد المسافة الزاوية بين الأقطاب المتولدة مع انخفاض عدد الأقطاب في المحرك. ^{[ 10 ]}

تُستخدم المحركات ذات تغيير الأقطاب عادةً في التطبيقات التي تتطلب تحكمًا ثنائي السرعة. ومن الأمثلة الشائعة على ذلك: ^{[ 11 ] [ 12 ]}

• المضخات ، حيث يمكن استخدام سرعتين للتحكم في تدفق الخرج
• المراوح ، للحصول على تدفق هواء متغير
• الكسارات
• تطبيقات الطحن
• الرافعات ، حيث يمكن استخدام سرعتين في تطبيقات الرفع: سرعة لنقل المواد وأخرى لتحديد موضع المواد الموجودة في الرافعة.

• محرك تيار متردد
• ضاغط هواء متغير السرعة
• التحكم الاتجاهي (للمحرك)