دوار (كهربائي)

يتكون دوار القفص السنجابي من قلب فولاذي مُرقّق، تحيط به قضبان من النحاس أو الألومنيوم موزعة بانتظام حول محيطه، وموصولة بشكل دائم عند أطرافها بحلقات طرفية. ^{[ 3 ]} هذا التصميم البسيط والمتين يجعله الخيار الأمثل لمعظم التطبيقات. يتميز هذا التجميع بخاصية فريدة: فالقضبان مائلة، أو منحرفة، لتقليل الطنين المغناطيسي والتوافقيات في الفتحات، وللحد من احتمالية انغلاقها. يُمكن لأسنان الدوار والثابت، الموجودة داخل الجزء الثابت، أن تنغلق عندما يكون عددها متساويًا وتتباعد المغناطيسات بمسافات متساوية، مما يُعاكس الدوران في كلا الاتجاهين. ^{[ 3 ]} تُثبّت محامل في كل طرف الدوار في غلافه، مع بروز أحد طرفي العمود للسماح بتركيب الحمل. في بعض المحركات، يوجد امتداد في الطرف غير المُحرّك لتركيب مستشعرات السرعة أو غيرها من أدوات التحكم الإلكترونية. يُولّد عزم الدوران حركةً عبر الدوار إلى الحمل.

يتكون الدوار الملفوف من قلب أسطواني مصنوع من صفائح فولاذية، مزود بفتحات لتثبيت أسلاك ملفاته ثلاثية الأطوار، والمتباعدة بانتظام بزاوية 120 درجة كهربائية، والموصولة على شكل حرف "Y". ^{[ 4 ]} تُخرج أطراف ملفات الدوار وتُثبت على حلقات الانزلاق الثلاث المزودة بفرش، على عمود الدوار. ^{[ 5 ]} تسمح الفرش الموجودة على حلقات الانزلاق بتوصيل مقاومات خارجية ثلاثية الأطوار على التوالي مع ملفات الدوار للتحكم في السرعة. ^{[ 6 ]} تُصبح المقاومات الخارجية جزءًا من دائرة الدوار لتوليد عزم دوران كبير عند بدء تشغيل المحرك. ومع ازدياد سرعة المحرك، يمكن تقليل المقاومات إلى الصفر. ^{[ 5 ]}

يُبنى الدوّار ذو الأقطاب البارزة على مجموعة من الصفائح الفولاذية "النجمية الشكل"، وعادةً ما تحتوي على 2 أو 3 أو 4 أو 6، وربما حتى 18 أو أكثر، من "الشوكات الشعاعية" البارزة من المنتصف، كل منها ملفوف بسلك نحاسي لتشكيل قطب مغناطيسي كهربائي منفصل مواجه للخارج. تُؤرَّض الأطراف الداخلية لكل شوكة مغناطيسيًا في الجسم المركزي المشترك للدوّار. تُغذَّى الأقطاب بتيار مستمر أو تُمَغنط بواسطة مغناطيسات دائمة . ^{[ 7 ]} يقع العضو الدوّار ذو الملفات ثلاثية الأطوار على الجزء الثابت حيث يُستحث الجهد. يُنتج التيار المستمر ، من مُثير خارجي أو من جسر ثنائي مُثبَّت على عمود الدوّار، مجالًا مغناطيسيًا ويُنشِّط ملفات المجال الدوّار، بينما يُنشِّط التيار المتردد ملفات العضو الدوّار في الوقت نفسه. ^{[ 8 ] [ 7 ]}

ينتهي القطب البارز بحذاء قطبي ، وهو جزء ذو نفاذية عالية وسطح خارجي على شكل قطعة من أسطوانة لتجانس توزيع التدفق المغناطيسي على الجزء الثابت. ^{[ 9 ]}

يتكون الدوار الأسطواني الشكل من عمود فولاذي صلب مزود بفتحات تمتد على طوله الخارجي لتثبيت ملفات المجال، وهي عبارة عن قضبان نحاسية صفائحية تُدخل في الفتحات وتُثبت بأوتاد. ^{[ 10 ]} الفتحات معزولة عن الملفات ومثبتة في نهاية الدوار بواسطة حلقات انزلاق. يتم توصيل مصدر تيار مستمر خارجي بحلقات الانزلاق المثبتة بشكل متمركز، حيث تمتد فرش دوارة على طول الحلقات. ^{[ 8 ]} تُلامس الفرش حلقات الانزلاق الدوارة كهربائيًا. كما يتم توفير تيار مستمر أيضًا من خلال إثارة بدون فرش من مقوم مثبت على عمود الآلة، والذي يحول التيار المتردد إلى تيار مستمر.

يُحدث المجال المغناطيسي الدوار جهدًا كهربائيًا في قضبان الدوار أثناء مروره فوقها. تنطبق هذه المعادلة على الجهد الكهربائي المُستحث في قضبان الدوار. ^{[ 11 ]}

${\displaystyle E=BL(V_{syn}-V_{m})}$

أين:

${\displaystyle E}$= الجهد المستحث

${\displaystyle B}$= المجال المغناطيسي

${\displaystyle L}$= طول الموصل

${\displaystyle V_{syn}}$= سرعة متزامنة

${\displaystyle V_{m}}$= سرعة الموصل

ينتج عزم الدوران عن القوة الناتجة عن تفاعل المجال المغناطيسي والتيار الكهربائي، كما هو موضح في المعادلة المذكورة أعلاه: المرجع نفسه

${\displaystyle F=(BxI)L}$

${\displaystyle T=Fxr}$

أين:

${\displaystyle F}$= القوة

${\displaystyle T}$= عزم الدوران

${\displaystyle r}$= نصف قطر حلقات الدوار

${\displaystyle I}$= قضيب الدوار

يدور المجال المغناطيسي للجزء الثابت بسرعة متزامنة،${\displaystyle n_{s}}$المرجع نفسه

${\displaystyle n_{s}={\frac {120f}{p}}}$

أين:

${\displaystyle f}$= التردد

${\displaystyle p}$= عدد الأعمدة

لو${\displaystyle n_{m}}$= سرعة الدوار، الانزلاق، S لمحرك الحث يتم التعبير عنه على النحو التالي:

${\displaystyle s={\frac {n_{s}-n_{m}}{n_{s}}}\times 100\%}$

السرعة الميكانيكية للدوار، من حيث الانزلاق والسرعة التزامنية:

${\displaystyle n_{m}=(1-s)n_{s}}$

${\displaystyle \omega _{m}=(1-s)\omega _{s}}$

السرعة النسبية للانزلاق:

${\displaystyle n_{slip}=n_{s}-n_{m}}$

${\displaystyle f_{r}=sf_{e}}$