Abstract image of a woman sitting on books and studying on a laptop

الآلات الكهربية

Download as DOC, PDF
O
osama_kamel

اللت الكهربية تعتمد على ظاهرتين أساسيتين هما الاستنتاج والتفاعل، حيث يتم توليد القوة الدافعة الكهربية من خلال الحركة النسبية بين دائرة مغناطيسية وأخرى كهربية. المولدات والمحركات الكهربية تحول الطاقة الميكانيكية إلى كهربائية والعكس، ويختلف تركيب آلة التيار المستمر باختلاف استخدامها كمولد أو محرك. تنقسم آلات التيار المستمر إلى أقطاب مجال وعضو استنتاج، حيث يتم استخدام طرق لف مختلفة لتحقيق الكفاءة المثلى في إنتاج الطاقة.

1 of 88
Downloaded 974 times
1
2
Most read
3
4
5
6
7
Most read
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Most read
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
الآلات الكهربية
‫اللت الكهربية ‪Electrical Machines‬‬ ‫مقدمة :‬ ‫يرتكن فعل اللت الكهربية سواء الدوارة منها والساكنة على ظاهرتين أساستين من ظواهر‬ ‫الكهرومغناطيسية‬ ‫‪induction phenomena‬‬ ‫1 – ظاهرة الستنتاج‬ ‫لتوليد قوة دافعة كهربية لبد من وجود عنصرين أساسين : دائرة مغناطيسية وأخرى كهربية‬ ‫متداخلتين مع إحداث حركة نسبية بينهما . هذه الحركة يمكن إحداثها ديناميكيا أو إستاتيكيا :‬ ‫المستنتجة ديناميكيا ‪Dynamically induced e.m.f‬‬ ‫أ- ق.د.ك‬ ‫يمكن إيجاد قيمة أل ق.د.ك المستنتجة في موصل يقطع عموديا وبسرعة منتظمة الخطوط‬ ‫المغناطيسية لمجال مغناطيسي بالعلقة التية :‬ ‫‪E = BLµ‬‬ ‫)1( ‪volts‬‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫‪B := Flux density‬‬ ‫2‪webers/m‬‬ ‫‪L := Conductor Length‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪µ := Conductor Speed‬‬ ‫‪m/s‬‬ ‫‪µn‬‬ ‫شريطة أن يكون اتجاه الموصل والحركة وخطوط المجال كل عمودي علي الخر وإل ضربت‬ ‫المعادلة ) 1 ( في جيب الزاوية بين آي أثنين منهم :‬ ‫‪E = BLµsin σ‬‬ ‫)2( ‪volts‬‬ ‫‪Β‬‬ ‫ويمكن تحديد اتجاه ال ق.د.ك المتولدة طبقا لقاعدة فلمنج لليد اليمنى‬ ‫‪θ‬‬ ‫‪µ‬‬ ‫المستنتجة استاتيكيا ‪.Statically induced e.m.f‬‬ ‫‪t‬‬ ‫ً‬ ‫ب- ق. د.كك‬ ‫‪µ n = µ sin θ‬‬ ‫)1( ‪Fig‬‬ ‫اعتمادا على معدل التغير الناشئ في قيمة الفيض المغناطيسي الذي يقطع موصلت‬ ‫دائرة كهربية ، يمكن إيجاد قيمة ال ق.د.ك الناشئة بالعلقات التية‬ ‫)‪E = -Tc (dΦ/dt‬‬ ‫)3( ‪volts‬‬ ‫‪Where‬‬ ‫‪Tc: = number of turns in the electric circuit‬‬ ‫‪Φ: = magnetic flux‬‬ ‫‪webers‬‬ ‫وكل العلقتين )1( ، )3( تؤديان إلى نفس النتيجة لو طبقتا على حالة بعينها .‬
‫2 – ظاهرة التفاعل ‪Interaction Phenomena‬‬ ‫يوضع موصل طوله ‪) e‬متر( يحمل تيارا ‪) i‬أمبير( في مجال مغناطيسي كثافته ‪)B‬ويبر/متر 2(‬ ‫عموديا على اتجاهه فإنه ينشأ قوة ميكانيكية ‪) F‬نيوتن( في اتجاه عمودي على كل ً من التيار‬ ‫والمجال مقدارها‬ ‫‪(F = BLi‬‬ ‫‪Newtons‬‬ ‫4(‬ ‫.‬ ‫‪F‬‬ ‫‪F‬‬ ‫2 ‪Fig‬‬ ‫الشكل )2-أ( يبين المجال الصلي والمجال الناشئ عن مرور تيار في الموصل الذي يؤدي‬ ‫تفاعلهما إلى تزاحم المجال المحصل في إحدى جهتى الموصل وخلخلته في الجهة الخرى‬ ‫مما يدفع بالموصل في التجاه المبين شكل ) 2-ب( حيث أن خطوط المجال المغناطيسي‬ ‫هكي خطوط قوة تحاول أن تأخذ أقصر طريق . الشكل )2-جك ( يبين تأثير عكس اتجاه التيار‬ ‫في الموصل .‬ ‫هذا التشويه الحادث في المجال هو خاصية أساسية في نشوء القوى الميكانيكية أو فعل‬ ‫الحركة في المحركات الكهربية .‬ ‫تحويل الطاقة في المولد والمحرك‬ ‫في المولد يفترض أن هناك ملفا يقطع مجال ً مغناطيسيا فتتولد به ق.د.ك تمرر تيارا بالملف‬ ‫عند قفل الدائرة الخارجية ، ويؤدي مرور هذا التيار بالملف إلى تكوين مجال مغناطيسي‬ ‫خاص به يتفاعل بدوره مع المجال الصلي محدثا قوة ميكانيكية تضاد اتجاه حركة الملف‬ ‫والذي يجب أن يدار بقوة أكبر تكفي للتغلب على هذه القوة الناشئة وبذلك نجد أن الطاقة‬ ‫الكهربية تنشأ نتيجة للطاقة الميكانيكية المبذولة علي الملف .‬ ‫في المحرك ينشأ عن التيار الكهربي المار في ملف موضوع في مجال مغناطيسي, مجال‬ ‫مغناطيسي خاص به يتفاعل مع المجال الصلي مسببا حركة الملف. بمجرد دوران الملف في‬ ‫المجال المغناطيسي تنشأ به قوة دافعة كهربية تضاد التيار الصلي .‬
‫ولضمان استمرار مرور التيار بالملف وبالتالي ضمان استمرار الحركة يجب أن يوصل الملف‬ ‫بينبوع خارجي يكفي الضغط الخاص به للتغلب على ال ق.د.ك العكسية المتولدة . ومن هنا‬ ‫يحتاج المحرك الكهربي إلى طاقة كهربية ليعطي طاقة ميكانيكية تناظرها .‬ ‫من ذلك وبالنظر إلى شكل )3( فللة الكهربية الدوارة يمكن تشغيلها بصفة عامة كمولد أو‬ ‫كمحرك .‬
‫المولد البسيط :‬ ‫يتكون المولد الكهربي في أبسط صورة شكل )4( من ملف مكون من لفة واحدة يدور‬ ‫بسرعة منتظمة في مجال مغناطيسي منتظم ويتحدد قيمة واتجاه ال ق.د.ك المتولدة‬ ‫بالملف طبقا لوضعه في المجال حيث يتبع منحنيا جيبا طبقا للعلقة )2(‬ ‫‪π‬‬ ‫‪2π‬‬ ‫)شكل ) 4 ( ق.د.ك المتولدة في لفة تدور بسرعة منتظمة في مجال مغناطيسي منتظم(‬ ‫هذه ال ق.د.ك المتغيرة يمكن الستفادة بها في دائرة خارجية عن طريق زوج من حلقات‬ ‫النزلق يلمسها زوج من الفرش الكربونية ، ويكون التيار الناتج تبعا لذلك تيارا متغيرا .‬ ‫وللحصول على تيار مستمر أي ثابت القيمة والتجاه يمكن استخدام عضو التوحيد بدل ً من‬ ‫حلقتي النزلق .‬ ‫ويمثل المولد الحلقي ‪ Gramme-ring generator‬صورة مبسطة للمولدات سواء منها مولدات‬ ‫التيار المستمر أو المتغير والتي يتغير عدد الوجه بها تبعا لعدد نقط التصال على عضو‬ ‫الستنتاج وعدد حلقات النزلق .‬ ‫شكل ) 5 –أ ( يمثل مولدا بسيطا للتيار ذو وجه واحد وبه نقطتي اتصال متقابلتين متصلتين‬ ‫بحلقتي انزلق ، وللحصول على تيار متغير ذو ثلثة اوجه فيمكن توصيل ثلثة نقط على عضو‬ ‫الستنتاج كل منها تبعد عن الحرى 021 ْ وتتصل بثلث حلقات إنزلق شكل ) 5- ب ( .‬ ‫وبالقياس إلى ألة التيار المستمر التي لبد وأن تبنى من عضو استنتاج دائر وأقطاب ثابتة حتى‬ ‫يمكن للمبدل أن يقوم بوظيفته ، فإنه من الممكن ان تبني مولدات التيار المتغير من عضو‬
‫استنتاج ثابت ‪ Stationary armature‬وعضو دائر يحمل القطاب المغناطيسية للحصول على‬ ‫الحركة النسبية بين الموصلت والمجال ، وتبنى معظم مولدات التيار المتغير اليوم ثلثية الوجه‬ ‫العلقة بين التردد والسرعة وعدد القطاب :‬ ‫بدوران الموصل في شكل )4( دورة واحدة فإنه تنشأ بذلك موجة واحدة أو ذبذبة للقوة‬ ‫الدافعة الكهربية المتولدة ، ويتناسب عدد الذبذبات مباشرة مع عدد الدورات في الثانية‬ ‫للموصل : فإذا كان عدد الدورات هو 05 دورة /ث فإن عدد الذبذبات الناشئة أو التردد‬ ‫‪ Frequency‬يكون 05 ذبذبة /ث وذلك لمولد ذو قطبين ، وبازدياد عدد القطاب إلى أربعة فإنه‬ ‫تنشأ في كل دورة ذبذبتين وذلك لمرور الموصل أمام زوجين من القطاب ، من ذلك نجد ان :‬ ‫‪f = pn‬‬ ‫)5( ‪cycle/sec‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪f: = Frequency‬‬ ‫‪,cps‬‬ ‫2/‪p: = no of pole pairs = P‬‬ ‫‪N‬‬ ‫‪n: = speed‬‬ ‫= ,‪rps‬‬ ‫06‬ ‫مثال :‬ ‫ما هو التردد لمولد ذو عشرة أقطاب يدور بسرعة 0003 لفة /ق ؟‬ ‫)0003()01( ‪PN‬‬ ‫الحل :‬ ‫= ‪f‬‬ ‫=‬ ‫التردد ‪250 cp: s‬‬ ‫021‬ ‫021‬ ‫مثال :‬ ‫ما هي السرعة التي يجب أن يدار بها المولد ليعطي ضغطا تردده 05 ذ/ث ؟‬ ‫الحل :‬ ‫‪120f‬‬ ‫‪=N‬‬ ‫‪P‬‬ ‫السرعة‬ ‫)021()05(‬ ‫=‬ ‫= 006 ‪.rpm‬‬ ‫01‬ ‫‪.Synchronous Genr‬‬ ‫ويسمى مولد التيار المتغير بالمولد المتزامن‬ ‫حيث يجب أن يدار بالسرعة المتزامنة ‪ Synchronous speed N‬والتي تختلف باختلف عدد‬ ‫القطاب لللة وذلك للحصول على التردد المطلوب :‬
Synch. Speed ,rpm No. of poles 60cps 50cps 25cps 2 3600 3000 1500 4 1800 1500 750 6 1200 1000 500 8 900 750 375 10 720 600 300 12 600 500 250 16 375 20 300 30 200 40 150
‫ألت التيار المستمر‬ ‫يطلق عادة اسم " دينامو ‪ " Dynamo‬على آلة التيار المستمر التي تقوم بتحويل الطاقة‬ ‫الميكانيكية إلى كهربية ، أو بتحويل الطاقة الكهربية إلى ميكانيكية – أي أنها أله تصلح لكل‬ ‫الغرضين : للعمل كمولد أو للعمل كمحرك ولو أنه من المستحسن عادة أن تصمم اللة لحد‬ ‫الغرضين فقط لتحسين معاملت الداء والجودة ، ويطلق عليها في هذه الحالة إحدى‬ ‫التسميتين‬ ‫1 – مولد التيار المستمر ‪Direct current generator‬‬ ‫2 – أو محرك التيار المستمر ‪Direct current Motor‬‬ ‫التركيب الساسي للة التيار المستمر ‪Essential Construction of a.d.c‬‬ ‫‪machine‬‬ ‫ل يختلف التركيب الساسي لمولد التيار المستمر عنه للمحرك ، وتتركب آلة التيار المستمر‬ ‫عامة من جزأين رئيسين :‬ ‫1 - أقطاب المجال : ‪The Field Poles‬‬ ‫ويختلف عددها باختلف تصميم اللة , فهناك آلة ذات قطبين , أربعة , ستة أقطاب أو ما يزيد‬ ‫عن ذلك بشرط أن تكون زوجية العدد ليتكون عدد مماثل بين الدوائر المغناطيسية . وينشأ‬ ‫المجال المغناطيسي عادة من ملفات كهربية موضوعة حول قلب القطب .‪ , Pole Core‬الذي‬ ‫يصنع من رقائق مغناطيسية للقلل من تأثير التيارات العصارية , كما يساعد حذاء القطب‬
‫على جعل المجال منتظما ويحمل القطاب غلف مغناطيسي ‪ Yoke‬يصنع من الزهر في‬ ‫اللت الصغيرة ومن الصلب المسبوك في اللت الكبيرة.‬ ‫‪The Armature‬‬ ‫2 - عضو الستنتاج‬ ‫وهو الجزء المتحرك في آلة التيار المستمر ويتركب من عامود إدارة من الصلب يحمل بقية‬ ‫الجزاء وهي قلب المنتج ‪ armature Core‬والمبدل ‪ Commutator‬ويصنع قلب المنتج من‬ ‫رقائق مغناطيسية معزولة عن بعضها البعض بطبقة رقيقة من الورق أو الورنيش للقلل من‬ ‫الفقد بسبب التيارات العصارية ولخلق مسار مغناطيسي قليل المقاومة حيث أن قلب عضو‬ ‫الستنتاج جزء من الدائرة المغناطيسية باللة . وتوضع الموصلت الخاصة بعضو الستنتاج على‬ ‫هيئة ملفات في المجاري الطولية بسطح المنتج لتتصل أطرافها من المام بالقطاعات النحاسية‬ ‫للمبدل ,‬ ‫ويلحظ عزل الملفات جيدا عن قلب المنتج بتكسية المجاري من الداخل بطبقة من الورق‬ ‫العازل كما أنها تثبت في مكانها جيدً بواسطة خوابير من مادة عازلة وأحزمة من الصلب خوفا‬ ‫عليها من القوة الطاردة المركزية أثناء الدوران . وتصنع رقيقة عضو الستنتاج من قطعة واحدة‬ ‫في اللت الصغيرة شكل )1- أ ( أو تكون مصنوعة من عدة أجزاء تحمل على برامق كما في‬ ‫الشكل ) 1- ب ( وتجمع بحيث يكون بينها فتحات للتهوية شكل )1- ج ( . ويصنع المبدل شكل )‬ ‫1- ء ( من قطاعات من النحاس ذات غنفاري تعزل عن بعضها البعض وعن محور الدارة‬ ‫برقائق من الميكا والشيلك تسمي الميكانيت ‪ micanite‬وتثبت مع بعضها البعض لتكون‬ ‫سطحا اسطوانيا أملس تحتك به القطع الكربونية لتوصيل التيار من أو إلى المنتج .‬ ‫والشكل )2( يوضح الجزاء الساسية للة تيار مستمر ذات أربعة أقطاب تحيط بالمنتج تحصر‬ ‫بينها وبينه مسافة صغيرة جدا ما أمكن يطلق عليها الثغرة الهوائية ‪ , air gap‬ويلحظ وجود‬
‫أربعة دوائر مغناطيسية وبتتبع إحداها نجد مثل ً أن الخطوط المغناطيسية تخرج من أحد‬ ‫القطاب الشمالية لتعبر الثغرة الهوائية إلى قلب المنتج لتنقسم إلى جزأين يتجه كل جزء منها‬ ‫عبر الثغرة الهوائية مرة أخرى إلى أحد القطاب الجنوبية ليعودا بعد ذلك خلل الغلف‬ ‫الخارجي إلى ذات القطب الشمالي , لذا فالثغرة الهوائية جزء من الدائرة المغناطيسية ويجب‬ ‫أن تكون صغيرة ما أمكن ) 1/61 إلى 1/4 بوصة ( للقلل من القوة الدافعة المغناطيسية‬ ‫اللزمة .‬ ‫بالضافة إلى تلك الجزاء الرئيسية في تركيب آلة‬ ‫التيار المستمر فهناك وجهي اللة وتثبتان بحامل‬ ‫القطاب ويحملن كراسي التحميل للعمود الخاص‬ ‫بعضو الستنتاج ويثبت بأحد هذين الوجهين حامل‬ ‫الفرش من ناحية المبدل بحيث يكون معزول ً عن‬ ‫جسم اللة . وتمتد الطراف الخاصة بالقطاب‬ ‫وعضو الستنتاج حيث تجمع بصندوق الطراف لسهولة توصيل لللة بالدائرة الخارجية .‬ ‫لف أعضاء الستنتاج :‬ ‫يتكون المولد البسيط – كما سبق أن رأينا – من لفة واحدة يتصل جانباها بالتوالي لتضاف ال‬ ‫ق.د.ك المتولدة في جانب إلى جانب الخر , وإذا أريد زيادة قيمة ال ق.د.ك فإنه تضاف‬ ‫إلى هذه اللفة عدد آخر من اللفات يتناسب مع قيمة ال ق.د.ك المطلوبة , ولكن هذه‬ ‫الطريقة غير مرغوبة بالمرة لسباب كهربية حيث تكون ال ق.د.ك المتولدة نبضية وليست‬ ‫بالمستمرة ولخرى ميكانيكية حيث يكون العضو الدائر غير متزنا لذا فإنه يستحسن أن توزع‬ ‫موصلت المنتج على سطحه الخارجي بطريقة أو بأخرى , وما يقال عن المولد يقال أيضا عن‬ ‫المحرك حيث يجب أن تكون قيمة ال ق.د.ك العكسية بما يتناسب مع ضغط المصدر الكهربي‬ ‫الذي سيتصل به المحرك . من ذلك فإنه طرق اللف التي ذكرها تصلح لكل ً من المولد‬ ‫والمحرك ولو أن الشرح سيكون متمشيا مع استعمال اللة كمولد .‬ ‫اللف الحلقي:‬ ‫من أوائل الطرق المستخدمة في لف أعضاء الستنتاج ولو أنه لم يعد مستخدما الن للسباب‬ ‫التي ستذكر فيما بعد , ويكون عضو الستنتاج في هذه الطريقة على هيئة اسطوانة مفرغة‬ ‫تلف حولها الملفات بحيث يكون الجزء الفعال من الموصلت موازيا لمحور السطوانة . وتكون‬ ‫الملفات فيما بينها دائرة كهربية مستمرة وتوصل نقطة اتصال ملف بآخر بإحدى قطاعات المبدل‬
‫.ويعرف عضو استنتاج في مثل هذا النوع من اللف بك ‪ Gramme ring armature‬ويرى في‬ ‫شكل ) 3 - أ , ب ( مثل هذا الملف لمولد ذو قطبين وآخر ذو أربعة أقطاب .‬ ‫ويلحظ أن وضع الفرش يكون بين القطاب حيث تكون ال ق.د.ك المتولدة صفرا, وفي‬ ‫حالة المولد ذو قطبين يكون عدد الفرش أثنين توصل بسلكين للدائرة الخارجية وتكون الفرشة‬ ‫السفلى هي الطرف الموجب لللة حيث يتجه التيار في كل من الموصلت تحت القطب‬ ‫الشمالي وأيضا الجنوبي للخروج منها ليدخل من الفرشة العليا لتكون هي الطرف السالب .‬ ‫أما بالنسبة لللة ذلت الربعة أقطاب فهناك أربعة مواضع تكون فيها ال ق.د.ك المتولدة صفرا‬ ‫وبذا تكون هناك الحاجة إلى أربعة فرش أثنين منها موجبة والخرى سالبة توصل كما بالشكل‬ ‫داخليا للتصال بالدائرة الخارجية ذات الطرفين .‬ ‫ويلحظ من الدوائر المكافئة شكل )4 - أ , ب ( تكون عدد من دوائر التوازي على سطح المنتج‬ ‫مماثل لعدد القطاب : فاللة ذات القطبين يكون عدد الفرش بها اثنتان كذلك عدد دوائر‬ ‫التوازي أثنين وبالمثل اللة ذات الربعة أقطاب لها أربعة فرش وأربعة دوائر توازي وبالمثل‬ ‫تكون أية آلة أخرى ذات عدد مختلف من القطاب عضو الستنتاج بها ذو لف حلقي .‬ ‫وبالنظر إلى الدوائر المكافئة أيضا نجد أن هناك ملفات ل تتولد بها أية ق.ء ك بالرغم من مرور‬ ‫تيار بها- هذه الملفات ذات أهمية بالنسبة لتوصيل التيار من الملفات التي تتولد بها ق.د.ك إلى‬ ‫الفرش كما تساعد أيضا على ثبات الضغط على طرفي الدائرة الخارجية لنه في الوقت الذي‬
‫يستعد فيه أحد الملفات التي تتولد بها ق.د.ك للخروج من تحت أحد القطاب , ويكون هناك‬ ‫ملف آخر ل تتولد به ق.د.ك مستعد للدخول تحت نفس القطب وبذا تظن ال ق.د.ك‬ ‫المتولدة في نفس المستوى .‬ ‫عيوب اللف الحلقي :‬ ‫1-حيث أن الملفات ملفوفة حول اسطوانة مفرغة فهناك صعوبة في العزل والصلح .‬ ‫2-الموصلت بداخل السطوانة ل تقطعها أية خطوط مغناطيسية والتي تجد مسارها‬ ‫في جدار السطوانة ول تعبر الفراغ بالداخل , وبذا يكون نصف النحاس على سطع‬ ‫المنتج بدون أية فائدة.‬ ‫3-المقطع العرضي لمسار خطوط القوى المغناطيسية أصغر مساحة مما لو كانت‬ ‫السطوانة مصمتة .‬ ‫4-زيادة المقاومة التأثيرية للملفات حيث أنها ملفوفة بالكامل حول المنتج مما ينتج عنه‬ ‫صعوبة عملية التوحيد .‬ ‫وقد أمكن تلفي مثل هذه العيوب في اللف السطواني .‬ ‫‪Drum winding‬‬ ‫اللف السطواني‬ ‫وفيه توزع الموصلت على سطح المنتج في داخل مجاري معزولة وتثبت بها جيدا وتشكل‬ ‫الموصلت على هيئة ملفات من أسلك أو قضبان من النحاس تعزل عزل ً جيدا وغالبا ما تشكل‬ ‫هذه الملفات بواسطة فورمة وتسقط في المجاري الواحد تلو الخرى بطريقة معينة , ثم‬ ‫توصل الطراف بالمبدل بإحدى طريقتين لتكون إما لفا انطباقيا ‪ Lap winding‬أو لفا تموجيا‬ ‫‪ Wave Winding‬وهما الطريقتان المعروفتان في اللف السطواني‬ ‫تعريفات خاصة باللف السطواني‬
الآلات الكهربية
‫ملف ‪coil‬‬ ‫عبارة عن لفة واحدة أو أكثر من السلك المعزول مجمعة فيما بينها لتكون ملفا .‬ ‫جانب ملف ‪coil side‬‬ ‫أحد جوانب الملف التي تقوم بقطع المجال المغناطيسي وبذلك فكل ملف له جانبي ملف.‬ ‫موصل فعال ‪inductor‬‬ ‫أحد الموصلت المكونة لجانب الملف : تتولد به ق.د.ك .‬ ‫طرف أمامي ‪front end connection‬‬ ‫ويوصل إحدى نهايات الملف بقطاع المبدل.‬ ‫وصلة خلفية ‪back end connection‬‬ ‫عبارة عن سلك أو موصل يوصل ما بين موصل فعال على جانب الملف إلى موصل فعال‬ ‫أخر على الجانب الخر من الملف .‬ ‫الخطوة : )‪Y ) Pitch‬‬ ‫طريقة للقياس في عمليات اللف وتقدر به جوانب الملفات , المجاري أو قطاعات المبدل.‬ ‫خطوة قطبية ‪Pole pitch‬‬ ‫المسافة بين نقطتين متناظرتين على القطاب المتجاورة .‬ ‫خطوة أمامية )‪Yf) front pitch‬‬ ‫المسافة على عضو الستنتاج بين جانب ملف وجانب آخر متصلين بنفس قطاع المبدل‬ ‫وتقاس بجوانب الملفات أو المجاري .‬ ‫خطوة خلفية )‪Yb) back pitch‬‬ ‫المسافة على عضو الستنتاج مقدرة بجوانب الملفات أو المجاري والتي تمتدها الوصلت‬ ‫الخلفية‬ ‫خطوط المبدل ‪Commutator pitch Yc‬‬ ‫عدد قطاعات المبدل بين نهاية ملف والنهاية الخرى لنفس الملف‬
‫أنواع اللف السطواني‬ ‫أ – اللف النطباقي‬ ‫1 – لف إنطباقي مفرد ذو دائرة واحدة ‪The simplex lap singly reentrant‬‬ ‫‪winding‬‬ ‫الشكل )6( يمثل إنفراد ألة ذات أربعة أقطاب لبيان كيفية لف المنتج لفا انطباقيا يبدأ اللف‬ ‫بإسقاط أحد الملفات ) ‪ ( A‬بحيث يكون أحد جوانب الملف تحت أحد القطاب والجانب الخر‬ ‫تحت نفس النقطة من القطب التالي أي أن الملف يمتد على سطح المنتج بمقدار خطوة قطبية‬ ‫. ثم يسقط الملف ) ‪ ( B‬مجاورا‬ ‫للملف ) ‪ ( A‬وبمكا أنكه يجكب أن يمتكد‬ ‫أيضكا بمقدار خطوة قطبيكة نجكد أن‬ ‫الجانكككب الخكككر للملف ) ‪ ( B‬يجاور‬ ‫الجانككب الخككر للملف ) ‪ ( A‬وحيككث‬ ‫أن الملفات يجككب أن توصككل فيمككا‬ ‫بينه ككا كم ككا لو كان ككت متص ككلة على‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫التوالي فإن نهاية الملف ) ‪ ( A‬يجب‬ ‫أن تتصكل ببدايكة الملف ) ‪ ( B‬ليتصكل‬ ‫سكككويا مكككن المام بأحكككد قطاعات‬ ‫المبدل .‬ ‫وبإسكقاط الملف ) ‪ ( C‬مجاورا للملف ) ‪ ( B‬توصكل نهايكة الملف ) ‪ ( B‬ببدايكة الملف ) ‪ ( C‬ليتصكل‬ ‫)6( ‪Fig‬‬ ‫س كويا بالقطاع التالي م كن المبدل .، وهكذا إلى أن يت كم إس كقاط جمي كع الملفات وتوص كل نهاي كة‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫الملف الخيككر ببدايككة الملف ) ‪ ( A‬وتكون جميككع مجاري عضككو السككتنتاج قككد امتلت بجوانككب‬ ‫الملفات .‬ ‫وبالنظر إلى الشكل نجد فرضا أن الملف ) ‪ ( A‬يشغل المجاري 1 ، 7 والملف ) ‪ ( B‬يشغل‬ ‫المجاري 2 ، 8 وكذلك الملف ) ‪ ( C‬يشغل 3 ، 9 وهكذا نجد أن الملفات قد وضعت طبقا‬ ‫للجدول التي :‬ ‫‪Coil Slot Occupied‬‬ ‫‪Coil‬‬ ‫‪Slot Occupied‬‬ ‫‪A‬‬ ‫7 ‪1 and‬‬ ‫‪F‬‬ ‫21 ‪6 and‬‬ ‫‪B‬‬ ‫8 ‪2 and‬‬ ‫‪G‬‬ ‫31 ‪7 and‬‬
‫‪C‬‬ ‫9 ‪3 and‬‬ ‫‪H‬‬ ‫41 ‪8 and‬‬ ‫‪D‬‬ ‫01 ‪4 and‬‬ ‫‪I‬‬ ‫51 ‪9 and‬‬ ‫‪E‬‬ ‫11 ‪5 and‬‬ ‫‪J‬‬ ‫,‪10 and 16 etc‬‬ ‫من ذلك فإن كل مجرى يشغلها جانبي ملفين : فالمجرى 7 مثل ً مشغولة بجاني الملف ) ( ، ) ‪A‬‬ ‫‪ ( G‬والمجرى 8 مشغولة بجانبي الملف ) ‪ ( B ) ، ( H‬وكذلك المجرى 9 بها جانبي الملف ) ، ) ‪C‬‬ ‫‪ ( ( I‬وهكذا.‬ ‫ويلحظ أنه بوضع الملف ) ‪ ( B‬على يمين الملف ) ‪ ( A‬و ) ‪ ( C‬على يمين ) ‪ ( B‬وهكذا فإن‬ ‫اللف يتقدم في اتجاه عقرب الساعة ناظرين من جهة المبدل ، ويسمى اللف في هذه الحالة‬ ‫لفا تقدميا ‪ . progressive winding‬أما إذا وضع الملف ) ‪ ( B‬على يسار ) ‪ ( A ) ، ( C‬على يسار‬ ‫) ‪ ( B‬وهكذا فإن اللف الناشئ يتقدم عكس عقارب الساعة ويسمى باللف التراجعي‬ ‫‪ retrogressive winding‬و اللف المعطي في شكل )6( سواء كان تقدميا أو تراجعيا فهو لف‬ ‫انطباقي مفرد ذو دائرة واحدة : الكلمة انطباقي تأتي من أن الملف ) ‪ ( B‬يطابق الملف ) ‪( A‬‬ ‫أي يكاد يستقر فوقه وكذا الملف ) ‪ ( C‬يطابق الملف ) ‪ ( B‬وهكذا .. وكلمة ‪ simplex‬مفرد تأتي‬ ‫من أن الملف ) ‪ ( B‬قد وضع مجاورا للملف ) ‪ ( A‬وكذلك ) ‪ ( C‬مجاورا للملف ) ‪ ( B‬وهكذا مما‬ ‫يؤدي في النهاية إلى وجود لف واحد على سطح المنتج ، أما كون اللف ‪single reentrant‬ذو‬ ‫دائرة واحدة فإنه يعني أنه عند توصيل نهاية الملف الخير ببداية الملف الول كانت جميع‬ ‫المجاري قد امتلت وكونت الملفات فيما بينها دائرة كهربية واحدة‬ ‫2 – لف انطباقي مزدوج ذو دائرتين‬ ‫في هذا النوع من اللف النطباقي يوضع الملف ) ‪ ( A‬كما في النوع السابق بحيث تكون‬ ‫جوانبه على إمتداد خطوة قطبية ويوضع الملف ) ‪ ( B‬مجرتين إلى اليمين من الملف ) ‪( A‬‬ ‫تاركا مجرى خالية ، ثم توصل نهاية الملف ) ‪ ( A‬ببداية الملف ) ‪ ( B‬لتوصيلهما معا بالتوالي‬
‫ويتصل بأحد قطاعات التوحيد . الملف ) ‪ ( C‬يوضع أيضا مجرتين إلى اليمين من الملف ) ‪( B‬‬ ‫أي بترك أحد المجاري خالية ثم يوصل بالتوالي بالملف ) ‪ ( B‬وتوصل نقطة التصال بقطاع‬ ‫عضو التوحيد التالي بعد ترك أحد القطاعات خاليا .. وهكذا إلى أن يتم توصيل نهاية الملف‬ ‫الخير باللف ببداية الملف الول ويظهر عضو الستنتاج بحيث تكون أحد المجاري مشغولة‬ ‫بجوانب الملفات والتالية لها خالية وكذا عضو التوحيد وينشأ بذلك اللف دائرة كهربية مستمرة‬ ‫على عضو الستنتاج الن وفي المجاري الخالية يبدأ في وضع ملفات اللف الثاني بطرقة مماثلة‬ ‫للف الول إلى أن يتم توصيل نهاية الملف الخير باللف الثاني ببداية الملف الول من نفس‬ ‫اللف وتنشأ بذلك على عضو الستنتاج دائرة كهربية مستمرة ثانية هذا اللف السابق شرحه ما‬ ‫يسمى باللف النطباقي المزدوج ذو الدائرتين ‪، The duplex lap doubly reentrant winding‬‬ ‫وتأتي كلمة مزدوج من أن هناك لفين ) ‪ ( Tow windings‬على سطح عضو الستنتاج أو‬ ‫بمعنى أخر لنه كانت هناك الحاجة للذهاب حول عضو الستنتاج مرتين لتمام لفة ، كما أنه‬ ‫واضح أنه نشأت دائرتين كهربيتين مستمرتين كل منهما منفصلة تماما عن الخرى ويجب‬ ‫ملحظة أنه في اللف النطباقي المزدوج ذو الدائريتين يتضاعف عدد دوائر التوازي على سطح‬ ‫عضو الستنتاج ويتم ذلك بواسطة الفرش وكما يظهر في الرسم اليضاحي شكل ) 7(‬ ‫‪Duplex lap singly‬‬ ‫3 – لف إنطباقي مزدوج ذو دائرة واحدة :‬ ‫‪reentrant winding‬‬ ‫يتحقق هذا اللف بالذهاب حول عضو الستنتاج مرتين كما في الطريقة السابقة أي يوضع‬ ‫الملف ) ‪ ( B‬مجرتين إلى يمين ) ‪ ( A‬وترك مجرى خالية بينهما وهكذا يتم إسقاط جميع‬ ‫الملفات في الدورة الولى وتوصل بالتوالي مع بعضها البعض كما توصل بالمبدل مع مراعة‬ ‫ترك أحد القطاعات خاليا بين كل نقطتي توصيل إلى أن يتم الوصول إلى الملف ) ‪ ( A‬فتترك‬ ‫الدائرة مفتوحة أي ل توصل بداية الملف ) ‪ ( A‬مع نهاية الملف الخير في الدورة الولى‬ ‫وتستمر عملية إسقاط الملفات في المجاري الخالية وتوصيلها ببعضها البعض وبقطاعات عضو‬ ‫التوحيد الخالية في دورة ثانية إلى أن يتم الوصول إلى‬ ‫ألملف ) ‪ ( A‬مرة ثانية .‬ ‫في هذه المرة يتم توصيل نهاية الملف الخير للدورة الثانية‬ ‫ببداية الملف ) ‪ ( A‬وينشأ بذلك دائرة كهربية واحدة على‬ ‫سطح عضو الستنتاج وفي هذا اللف النطباقي المزدوج ذو‬ ‫الدائرة الواحدة يزداد أيضا عدد دوائر التوازي على عضو‬
‫الستنتاج وكما يتضح من شكل ) 8 ( حيث تبدو الفرش وكأنها تلمس اللف لتصنع أربعة دوائر‬ ‫توازي .‬ ‫4 – لف انطباقي ثلثي ‪The triplex lap winding‬‬ ‫كما يتضح من الشرح السابق يتم هذا اللف بالدوران ثلثة مرات حول عضو الستنتاج ويكون‬ ‫ذلك بإسقاط الملف ) ‪ ( B‬ثلث مجاري إلى يمين الملف ) ‪ ( A‬أي بترك مجرتين خاليتين بينهما .‬ ‫ويمكن عمل هذا اللف ذو دائرة واحدة ‪ Singly reentrant‬أو ذو ثلثة دوائر ‪Triply reentrant‬‬ ‫كما بشكل ) 9 أ – ب ( ، كما أن عدد دوائر التوازي يمكن الحصول عليه بضرب عدد دوائر‬ ‫التوازي الصلية في ثلثة .‬ ‫ب – اللف التموجي‬ ‫1 – لف تموجي مفرد ذو دائرة واحدة ‪The simplex wave singly‬‬ ‫‪reentrant winding‬‬ ‫يلحظ في اللف النطباقي أن جانب ملف تحت القطب الشمالي يتصل بالجانب الخر للملف‬ ‫والموجود تحت قطب جنوبي بالتوالي عن طريق الوصلت الخلفية ، وهذا الملف بدوره يتصل‬ ‫بالتوالي مع ملف أخر تحت نفس الزوج من القطاب ، غير أنه في اللف التموجي سنجد أن‬ ‫أحد الملفات يتصل بالتوالي مع ملف أخر تحت الزوج التالي من القطاب : في شكل )01(‬ ‫الملف ) ‪ ( A‬يعمل خطوة قطبية على سطح عضو الستنتاج ويتصل بالتوالي مع الملف ) ‪( B‬‬ ‫الذي يعمل خطوة قطبية أيضا ولكنه موجود تحت الزوج التالي من القطاب والذي يتصل‬ ‫بدوره بالتوالي مع الملف ) ‪ ( C‬الموجود تحت زوج تالي من القطاب وحيث أن اللة ذات أربعة‬ ‫أقطاب نجد أن الملف ) ‪ ( C‬يقع بجوار الملف ) ‪ ( A‬وكذا الملف ) ‪ ( D‬الذي يتصل بالتوالي مع‬
‫الملف ) ‪ ( C‬سيقع بجوار الملف ) ‪ . ( B‬ويتوالى وضع الملفات بهذه الطريقة إلى أن يتم إنهاء‬ ‫اللف وتتصل نهاية أخر ملف ببداية الملف ) ‪ ( A‬لتتكون على سطح عضو الستنتاج دائرة كهربية‬ ‫مستمرة ويكون اللف بذلك لفا تموجيا مفردا ذو دائرة واحدة .‬ ‫ولو أريد لف آله ذات قطبين لفا تموجيا فأنه يعود ليصبح لفا إنطباقيا .‬ ‫وكما في حالة اللف النطباقي فإنه يمكن اللف التموجي أن يكون تقدميا أو تراجعيا .‬ ‫2 – أنواع أخرى من اللف التموجي :‬ ‫بالضافة إلى اللف التموجي المفرد ذو الدائرة الواحدة فإنه يمكن عمل اللف التموجي ليكون‬ ‫مزدوج أو ثلثي بنفس الكيفية كما في اللف النطباقي ، كما أنه يمكن أن يكون ذو دائرتين أو‬ ‫ثلثة دوائر طبقا لعدد الدوائر الكهربية المستمرة مع عضو الستنتاج .‬ ‫خواص اللف التموجي :‬ ‫بملحظة جميع أنوع اللف‬ ‫التموجي سنجد أن له خاصية‬ ‫مميزة تتمثل في أن الملفات‬ ‫الموجودة بين القطاب والتي ل‬ ‫تقطع أي مجال مغناطيسي‬ ‫تقوم بتوصيل جميع الفرش ذات‬ ‫نفس القطبية مع بعضها البعض‬ ‫كهربيا شكل )11( وبذلك ل يجب‬
‫ان يزيد عدد الفرش عن إثنتان مهما كان عدد القطاب ولو أنه في بعض اللت الملفوفة لفا‬ ‫تموجيا سيكون أكثر من فرشة واحدة موجبة وكذلك سالبة وذلك فقط لكي ل يكون مقطع‬ ‫الفرشة كبيرا .‬ ‫الخاصية الخرى للف التموجي أن عدد دوائر التوازي ل يزيد عن أثنتان مهما كان عدد القطاب‬ ‫وذلك في حالة اللف المفرد أما في حالة اللف المزدوج فيكون عدد دوائر التوازي أربعة أو‬ ‫يكون ستة في حالة اللف الثلثي بغض النظر عن عدد القطاب .‬ ‫اللف المقصر ‪chorded winding‬‬ ‫أثناء مناقشة اللف السطواني بنوعية ذكر أن الخطوة الخلفية للملفات يجب أن تكون بمقدار‬ ‫خطوة قطبية ، آي انه لو أن جانب أحد الملفات يقع تحت منتصف القطب الشمالي تماما فإن‬ ‫الجانب الخر يجب أن يكون تحت منتصف القطب الجنوبي التالي تماما هو الخر . ولكن من‬ ‫الملحظ أن القطب الجنوبي يغطي مساحة ل بأس بها بحيث يمكن وضع الجانب الخر للملف‬ ‫إلى اليسار قليل ً من محور القطب بحيث تكون الخطوة المقصرة ل تقل عامة عن 08% من‬ ‫الخطوة القطبية الكاملة وينشأ عن ذلك ما يسمى باللف المقصر وهو يؤدي إلى نقص في‬ ‫أطوال الوصلت الخلفية وبالتالي نقص في كمية النحاس المستعمل ، كما يؤدي على نقص‬ ‫طفيف في قيمة ال ق.د.ك المتولدة .‬ ‫توصيلت التعادل ‪Equalizer Connections‬‬ ‫ينشأ عن استعمال اللف النطباقي عدد من دوائر التوازي على سطح عضو الستنتاج يتساوى‬ ‫مع عدد القطاب في حالة اللف المفرد ، وهو ما يمكن تمثيله بالدائرة المكافئة شكل )21 - أ (‬ ‫لمولد ذو أربعة أقطاب‬ ‫ومن المفروض أن ال ق.د.ك المتولدة في كل فرع من أفرع التوازي تساوي بعضها‬ ‫البعض ، أي أن كل موصل في كل دائرة توازي يقطع نفس العدد من الخطوط المغناطيسية‬
‫وهو شيء ل يمكن ضمان حدوثه لعدم تساوي المقاومة المغناطيسية لكل دائرة من الدوائر‬ ‫المغناطيسية لحد السباب التية :‬ ‫1-اختلل وضع كراسي التحميل لعمود الدارة أو تآكلها مما يسبب كبر الثغرة الهوائية‬ ‫في أحد الجوانب.‬ ‫2-عدم نقاء المادة المغناطيسية المصنوعة منها الجزاء المكونة للدوائر المغناطيسية.‬ ‫3-عدم الدقة في تثبيت القطاب على السطح الداخلي للغلف.‬ ‫هذه السباب تؤدى إلى اختلف الك ق.د.ك المتولدة في كل دائرة توازي وتؤدي بالتالي إلى‬ ‫حدوث تيارات محلية ‪ circulating current‬تسبب ارتفاع درجة حرارة المنتج وفقد في الطاقة –‬ ‫كما أن هذه التيارات تمر بالفرش مؤدية إلى زيادة تحميل بعضها كهربيا وحدوث الشرر على‬ ‫سطح المبدل.‬ ‫ولملفاة هذه التيارات توصل‬ ‫النقط التي من المفروض فيها‬ ‫تساوي فرق الجهد لها على كل‬ ‫دائرة من دوائر التوازي بموصل‬ ‫واحد كما بشكل )21– ب (‬ ‫وتسمى هذه الموصلت بموصلت‬ ‫التعادل وتوجد بالجهة الخلفية من المنتج وتؤدي إلى مرور تيارات عدم التزان داخليا ول تتجه‬ ‫إلى الفرش فتنعدم الشرارة ، كما أن مرور التيار بموصلت التعادل يؤدى إلى نشوء مجال‬ ‫مغناطيسي يضعف من مغناطيسية بعض القطاب القوية وينتج عن ذلك اتجاه ال ق.د.ك‬ ‫لدوائر التوازي أن تتساوى مع بعضها البعض . باستعمال اللف التموجي فإنه ل حاجة إلى‬ ‫موصلت التعادل لنه لن يكون هناك سوى دائرتي توازي بغض النظر عن عدد القطاب‬ ‫وتكون الموصلت المتصلة بالتوالي والمكونة لكل دائرة تقع تحت جميع القطاب ، وبذا فلو‬ ‫كان هناك أي اختلف بين القطاب فأن تأثير ذلك يكون متساويا على كل من الدائرتين وتكون‬ ‫ال ق.د.ك المتولدة لكل منهما تساوى بعضها البعض ول تنشآ أية تيارات محلية .‬ ‫حسابات خاصة باللف ‪winding calculations‬‬ ‫هناك بعض العلقات الساسية لختيار نوع اللف المناسب وللستعانة بها في رسم إنفراد‬ ‫اللف لعضاء الستنتاج وتتلخص في التي :‬ ‫أ-اللف النطباقي :‬
‫تقدر الخطوة الخلفية ‪ Yb‬بما يساوي خطوة قطبية تقريبا ، أما الخطوة المامية ‪ Yf‬فتعطى‬ ‫بالعلقة التية :‬ ‫‪Yf = yb ± 2m‬‬ ‫)‪in terms of coil sides (1-a‬‬ ‫‪and for only 2 coil sides per slot, it becomes‬‬ ‫‪Yf = yb ± m‬‬ ‫‪in terms of slots‬‬ ‫)‪(1-b‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫,‪Yf := front pitch in coil sides or slots‬‬ ‫‪Yb:= back pitch in coil sides or slots‬‬ ‫‪m := multiplicity of winding ( 1 for simplex , 2 for duplex, 3for triplex‬‬ ‫).‪,etc‬‬ ‫العلقة ) أ – ب ( تعطى الخطوة المامية مقدرة بعدد المجارى وذلك فقط في حالة ما إذا‬ ‫كان هناك جانبي ملف في كل مجرى .‬ ‫للحصول على لف تفدمي تستخدم علمة ) - ( وبذا تكون ‪ Yf‬أقل من ‪ .Yb‬وللحصول على لف‬ ‫تراجعى تستخدم الشارة الموجبة حتى تكون ‪ Yf‬أكبر ‪.Yb‬‬ ‫لتقدير خطوة المبدل فهى كالتي :‬ ‫1-عبارة عن قطاع واحد بالنسبة للف المفرد ‪ simplex‬حيث يوصل طرف الملف بأحد‬ ‫القطاعات والطرف الخر لنفس الملف بالقطاع التالي .‬ ‫2-قطاعين في حالة اللف المزدوج ‪ duplex‬بترك أحد القطاعات خاليا بين القطاعين‬ ‫المتصل بهما طرفي الملف‬ ‫3-ثلثة قطاعات في حالة اللف الثلثي ‪ triplex‬بترك قطاعين خاليين بين القطاعين‬ ‫المتصل بهما طرفى الملف .... وهكذا بالنسبة لجميع درجات التضاعف ويجب أن‬ ‫تكون خطوة الملف المامية أو الخلفية مقدرة بعدد جوانب الملفات ، يجب أن تكون‬ ‫فردية حتى إذا كان جانب ملف في أعلى مجرى يكون الجانب الخر له في أسفل‬ ‫مجرى أخري والعكس صحيح. كما أنه ل يمكن أن تتساوى الخطوتان في اللف‬ ‫النطباقي .‬ ‫:‪Example‬‬ ‫12 ‪A simplex lap winding is to be installed in a four-pole dynamo that requires‬‬ ‫)‪inductors per path. If there are 3 turns per coil and 2 coil sides per slot, determine (a‬‬ ‫‪number of coils,(b) number of slots ; (c) number of commutator segments ; (d) back‬‬
pitch ; (e) front pitch,(f) commutator pitch and draw a developed view of the proposed winding. Solution: a) No of parallel paths = no of poles = 4 Total no of inductors = 4 paths x 21 inductors/path = 84 inductors Each coil has 3x2 = 6 inductors 84 ∴ no of coils = = 14 coils 6 b) No of coil sides = 14 x 2 = 28 coil sides, each slot has 2 coil sides: 28 ∴ no of slots = = 14 slots 2 c) Simplex lap winding requires only one commutatar segment per coil, then the no commuter segments is 14. 28 coil sides d) back pitch Yb ≅a pole pitch = = 7 coil sides 4 poles e) Front pitch Yf = Yb ± 2m ,m=1 = 9 coil sides for retrogressive winding = 5 coil sides for progressive winding f) The commutator pitch is the same as the multiplicity of the winding: Yc = 1 commutator segment. : ‫تحديد موضع الفرش‬ ‫يتم افتراض اتجاه الـ ق.د.ك لكل جانب ملف طبقً لتجاه حركة عضو الستنتاج ونوع القطب المؤثر , ويتحدد‬ ‫ا‬ ‫موضع فرشة عند كل قطاع يدخل إليه أو يخرج منه التيار, من أو إلى طرفي الملفين المتصلين به . وكما في‬ . ‫المثال السابق نجد هناك أربعة مواضع لربعة فرش كما هو متوقع‬ : ‫ب- اللف التموجي‬
‫:تعرف الخطوة المتوسطة بأنها متوسط ك ً من الخطوتين المامية والخلفية‬ ‫ل‬ ‫‪Yb + Yf‬‬ ‫= ‪Y‬‬ ‫)2(‬ ‫2‬ ‫وبافتراض هذه الخطوة فإن في الملف التموجي يجب أل يقفل اللف بعد دورة واحدة على سطع عضو الستنتاج ,‬ ‫أي أنه ل يجب أن‬ ‫‪PY = Ź‬‬ ‫) حيث ‪ P‬هو عدد القطاب , و ‪ Ź‬عدد جوانب الملفات ( بل يجب ان‬ ‫, 2±‪PY = Ź‬‬ ‫‪Or‬‬ ‫2±‪Ź‬‬ ‫= ‪Y‬‬ ‫)3(‬ ‫‪P‬‬ ‫هذه العلقة في حالة ما إذا كان هناك جانبي ملف لكل مجرى وكان اللف مفرداً , وفي حالة اللف المتعدد فإن :‬ ‫‪Ź±2m‬‬ ‫= ‪Y‬‬ ‫)4( ‪In coil sides‬‬ ‫‪P‬‬ ‫‪Ź‬‬ ‫وإذا كان عدد الملفات‬ ‫‪ P = 2p‬فإن = ‪NC‬‬ ‫2‬ ‫‪2NC±2m‬‬ ‫‪NC± m‬‬ ‫‪=Y‬‬ ‫‪= and Y‬‬ ‫‪In slot‬‬ ‫)4َ(‬ ‫‪2p‬‬ ‫‪P‬‬ ‫ومنها :‬ ‫‪NC = PY ± m‬‬ ‫)5(‬ ‫وتؤخذ عادة خطوة المبدل ‪ YC‬مساوية للخطوة المتوسطة ‪ Y‬ويجب أن تكون عدداً صحيحاً .‬ ‫‪NC± m‬‬ ‫= ‪YC‬‬ ‫)6( ‪In commutator segments‬‬ ‫‪P‬‬ ‫:‪Example‬‬ ‫‪A simplex wave winding is to be installed in a four-pole dynamo whose armature has‬‬ ‫‪14 slots. Determine (a) Yb , (b) Yf , (c) Yc and draw the developed winding‬‬ ‫: ‪Solution‬‬ ‫)‪(As in the lap winding Yb ≅ one pole span‬‬
Since there are 14 slots , assume that 14 coils will be needed and 14 commutator segments are required : NC± m 14±1 1 1 ∴YC = = = 7 Or 6 Segments P 2 2 2 The commutator pitch is not a whole number; therefour 14 coils can not be used. Reduce the no. of coils by 1 and repeat 13± 1 YC = = 7 segments for progressive winding 2 =6 segments for retrogressive winding ∴The no. of coils required = 13 cols 13*2 1 Yb = 6 Can be taken as 7 coil side 4 2 Ź ±2 2 26± =Y = = 7 or 6 P 4 ∴Yf = 2Y-Yb = 14-7 = 7 for progressive winding = 12-7 = 5 for retrogressive winding Yb = 7 , Yf =7 , Yc =7 ( progressive ) Winding Table No of slot=14 , no of commutater segment=13 Dead or dummy coils ‫الملفات الخاملة‬ ‫في اللف التموجي يرتبط عدد الملفات بعدد قطاعات المبدل ارتباطاً وثيقً بحيث أن خطوة المبدل يجب أن تكون‬ ‫ا‬ ‫عددً صحيحاً وإذا لم يكن كذلك أنقصنا عدد الملفات بمقدار واحد ليجئ اللف مكوناً لدائرة كهربية مقفله كما حدث‬ ‫ا‬ ‫بالمثال المعطي ولكن تظل أحد المجاري خالية ويجب في هذه الحالة وضع جانبي ملف بها ليس لهما أي اتصال‬ , ‫بالدائرة الكهربية ولكن وضعً للمحافظة عل انتظام شكل اللف على عضو الستنتاج والتزان الميكانيكي له‬ ‫ا‬ . ‫وتسمى مثل هذه الملفات بالملفات الخاملة‬
‫استخدامات اللف التموجي والنطباقي :‬ ‫يمتاز اللف التموجي بأنه يمكن عن طريقه الحصول على ق.د.ك أكبر لنفس العدد من القطاب والموصلت ,‬ ‫لذا يفضل استخدامه لللت الصغيرة ذات الضغط المرتفع – 006 فولت – كما أنه يمتاز بعدم حدوث تيارات‬ ‫محلية وبذا ليست هناك حاجة إلى وصلت التعادل .‬ ‫كما يفضل اللف التموجي لمحركات الجر حيث يساعد استخدام زوج من الفرش على سهولة الصيانة ورخصها‬ ‫بالنسبة للفرش الكربونية .‬ ‫إما إذا كان المطلوب هو الحصول على تيارات كبيرة يفضل اللف النطباقي لتعدد دوائر التوازي به طبقاً لعدد‬ ‫القطاب خاصة إذا ما علمنا أن 002 أمبير لكل دائرة توازي هو الحد المعقول والذي يؤخذ به أثناء التصميم , لذا‬ ‫فإن هذا النوع من اللف يستخدم لللت الكبيرة ذات التيار الكبير.‬ ‫القوة الدافعة الكهربية المتولدة في عضو الستنتاج ‪e.m.f. induced in the armature‬‬ ‫يمكن إيجاد قيمة القوة الدافعة الكهربية المتولدة في موصل يقطع عمودياً مجالً مغناطيسياً منتظماً كثافة )‪( B‬‬ ‫ويبر/ متر 2 بالعلقة المعروفة‬ ‫‪e = BLυ‬‬ ‫‪Volt‬‬ ‫حيث ‪ L‬طول الموصل بالمتر , ‪ υ‬سرعته بالمتر/ ث‬ ‫لكنه في مولد حقيقي فإن توزيع المجال المغناطيسي ل يكون منتظمً, حيث يبلغ المجال أقصى قيمة له تحت‬ ‫ا‬ ‫القطاب تتناقص في اتجاه الطراف حيث تبلغ صفراً بين القطاب شكل )31( حيث يرى منحنى الكثافة‬ ‫المغناطيسية تحت القطاب وعلي طول سطح عضو الستنتاج ) المنحنى المتصل ( . وبفرض ثبوت السرعة‬ ‫وطول الموصل فإن قيمة ال ق.د.ك المتولدة في كل موصل تتناسب مباشرة مع كثافة المجال المغناطيسي‬ ‫لحظة وجوده في نقطة معينة تحت سطح قطب ما, كما يتحدد التجاه بنوع هذا القطب من ذلك فإن منحنى ال‬ ‫ق.د.ك المتولدة في مجموعة الموصلت شكل )31( يأتي مشابهاً لمنحنى الكثافة المغناطيسي وكما يرى‬ ‫بالمنحنى ‪ , e‬حيث أن المساحة الموجبة في منحنى الكثافة تمثل فيضاً متجهاً من قطب شمالي ‪ N‬إلى قطب‬ ‫عضو الستنتاج – والمساحة السالبة تمثل فيضاً متجهً من قلب عضو الستنتاج ليدخل قطباً جنوبيً ‪.S‬‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫بالضافة إلى ذلك فإن قيمة ال ق.د.ك المتولدة على سطح عضو الستنتاج تعتمد على عدد الموصلت المتصلة‬ ‫بالتوالي وبالتالي على عدد دوائر التوازي الموجودة على المنتج وليجاد علقة يمكن بواسطتها إيجاد ال ق.د.ك‬ ‫المتوسطة على سطح عضو الستنتاج فإنه يمكن استبدال منحنى الكثافة المغناطيسية شكل ) 31 ( بمستطيلت‬ ‫مساوية لجزائه الموجبة وأخرى مساوية لجزائه سالبة بحيث تكون )‪ ( B‬هي الكثافة المغناطيسية المتوسطة‬ ‫والتي يعبر خللها أحد الموصلت مسافة ‪ ab‬مقدارها خطوة قطبية ليجاد ال ق.د.ك المتوسطة المستنتجة بهذا‬ ‫الموصل :‬ ‫‪Eav = BLυ‬‬ ‫‪Volt‬‬ ‫:‪Where‬‬
B : = average flux density per pole pitch , weber / m L : = active length of the conductor , in m, ab υ : = velocity of conductor , in m/sec = t t : = time required for the conductor to travel the distance ab , equal to the pole pitch . Bl(ab) φ ∴Eav = = Volts t t Where : φ BL(ab) : = total flux per pole , and 1 t = Sec. np ∴the average e.m.f. per conductor is φ Eav = φnp volts 1/np and the total induced e.m.f. between brushes is Z E = φnp Volts ( 7) a Where Z: = total no. of conductors on the armature a : = number of parallel paths , and Z/a : = no. of conductor in series If the speed in rpm , eq (7) becomes φNPZ E= Volts ( 7`) 60a Example: A 900-rpm 6-pole generator has a simplex lap winding. There are 300 conductors on the armature . the flux per pole is 0.05 weber . Determine the e.m.f. induced between brunches . Solution: 900 φ = 0.05 weber , n= = 15 rps 60 no. of paths = no. of poles = 6 0.05 * 15 *6 * 300 ∴E = 225 volts 6 : ‫حساب الدائر المغناطيسية‬
‫لحساب القوة الدافعة الكهربية على طرفي أحد أعضاء الستنتاج كان من الضروري معرفة مقدار الفيض‬ ‫المغناطيسي ي لكل قطب , أو بطريقة أخرى فإنه للحصول على قيمة معينة للقوة الدافعة الكهربية المتولدة من‬ ‫آلة بعينها يجب أن يكون الفيض لكل قطب مساوياً للقيمة المعطاة بالعلقة‬ ‫‪aE‬‬ ‫=‪φ‬‬ ‫)8(‬ ‫‪npZ‬‬ ‫والمأخوذة من المعادلة ) 7 ( .‬ ‫هذا الفيض ينشأ بسبب لفات التنبيه أو التغذية الموجودة على القطاب والتي يجب حساب قيمة المبير لفات لها‬ ‫بما يتناسب مع قيمة ا المطلوبة .‬ ‫وبالرجوع إلى الشكل ) 2 ( للة ذات أربعة أقطاب مثلً نجد أنه قد تكونت أربعة مسارات مغناطيسية , وبالمثل‬ ‫للة متعددة القطاب سنجد أنه سيتكون عدد مماثل من الدوائر المغناطيسية وأن كل قطب يكون مؤثراً في‬ ‫دائرتين متجاورتين أو أن كل دائرة تقع تحت تأثير قطبين متجاورين .‬ ‫وبالنظر إلى شكل ) 41 ( نجد أن هناك نوعان من الدوائر المغناطيسية أحدهما يمثل الفيض النافع , وهو‬ ‫الفيض الذي يعبر الثغرة الهوائية إلى عضو الستنتاج ليقطع الموصلت الموجودة عليه, والخر يمثل الفيض‬ ‫الهارب وهو الذي ل يأخذ طريقه إلى عضو الستنتاج بل يعبر الفراغ بين أطراف القطاب مباشرة وليجاد القوة‬ ‫الدافعة المغناطيسية )‪ (mmf‬لكل قطب فإن هناك عوامل كثيرة يجب أخذها في العتبار مثل الفيض الهارب‬ ‫وشكل القطاب وعدم انتظام الثغرة الهوائية بسبب شكل أسنان المجاري وما إلى ذلك من عوامل أخرى كثيرة‬ ‫يجب أن تراعي عند تصميم حقيقي لقطاب المجال المغناطيسي ولكن يكفي هنا أن نأخذ فكرة بسيطة عن إجراء‬ ‫مثل هذه الحسابات ليجاد المبير لفات اللزمة لحد القطاب التي تؤثر في الدائرة ‪ abcdef‬المبينة بشكل )41(‬ ‫عن طريق الجدول التي .‬ ‫‪Ampere‬‬ ‫‪Area‬‬ ‫, ‪Flux‬‬ ‫‪Flux density‬‬ ‫‪turns‬‬ ‫,‪Length‬‬ ‫‪Ampere‬‬ ‫‪Part‬‬ ‫‪Material‬‬ ‫‪square‬‬ ‫‪weber‬‬ ‫2‪weber/m‬‬ ‫‪per‬‬ ‫‪meter‬‬ ‫‪turns‬‬ ‫‪meter‬‬ ‫‪meter‬‬ ‫‪Core ab‬‬ ‫‪Dynamo‬‬ ‫‪steel‬‬ ‫‪λφ‬‬ ‫1‪A‬‬ ‫)1‪K1(λφ/A‬‬ ‫1‪H‬‬ ‫1‪L‬‬ ‫1‪H1.L‬‬ ‫‪sheet‬‬ ‫‪Yoke bc‬‬ ‫‪Cast‬‬ ‫‪steel‬‬ ‫‪0.5λφ‬‬ ‫2‪A‬‬ ‫2‪0.5 λφ/A‬‬ ‫2‪H2 L‬‬ ‫2‪H2.L‬‬ ‫‪Core cd‬‬ ‫‪Dynamo‬‬ ‫‪steel‬‬ ‫‪λφ‬‬ ‫1‪A‬‬ ‫)1‪K1(λφ/A‬‬ ‫1‪H‬‬ ‫1‪L‬‬ ‫1‪H1.L‬‬ ‫‪sheet‬‬ ‫‪Gap de‬‬ ‫‪Air‬‬ ‫‪φ‬‬ ‫3‪A‬‬ ‫3‪φ/A‬‬ ‫3‪H‬‬ ‫3‪L‬‬ ‫3‪H3.L‬‬ ‫‪Armature‬‬ ‫.‪Dyn‬‬ ‫‪0.5φ‬‬ ‫‪ef‬‬ ‫‪Steel‬‬ ‫‪0.5φ‬‬ ‫4‪A‬‬ ‫(2‪K‬‬ ‫)‬ ‫4‪H‬‬ ‫4‪L‬‬ ‫4‪H4.L‬‬ ‫‪sheet‬‬ ‫4‪A‬‬
Gap fQ Air φ A3 φ/A3 H3 L3 H3.L3 Total ampere-turns for 2 – ples = IN Total ampere- turns per pole IN/2 Where: Core Flux λ : = leakage coefficient = 1.1 – 1.2 Armature Flux K : = Correction factor to allow for the thickness of the oxide on the surface of the lamination and the air-duct speed = 1.1-1.25
‫مولدات التيار المستمر ‪D.C. Generators‬‬ ‫‪Types of Field Excitation‬‬ ‫طرق تغذية القطاب :‬ ‫هناك طريقتان لتغذية القطاب بالتيار اللزم لتكوين المجال المغناطيسي :‬ ‫الولى وتعتمد على تغذية القطاب من منبع خارجي , أما الثانية فتقوم بتغذية القطاب عن طريق عضو‬ ‫الستنتاج لللة نفسها .‬ ‫في الحالة الولى يسمى المولد بالمولد ذو التغذية المنفصلة شكل ) 51- أ (‬ ‫‪Separately Excited d. c. Generators‬‬ ‫وفي الحالة الثانية يسمى المولد ذو التغذية النفسية شكل ) 51-ب,ج,ء ،هـ (‬ ‫‪Self – Excited d. c. Generators‬‬ ‫التغذية المنفصلة‬ ‫تستخدم في بعض اللت ذات العراض الخاصة , ويلحظ أنه ليس هناك أي اتصال كهربي بين دائرة المجال‬ ‫ودائرتي عضو الستنتاج أو الحمل المتصل به تحتوي ملفات المجال على عدد كبير من اللفات من سلك ذو‬ ‫مقطع صغير ، وتشير ‪ b‬إلى المصدر الخارجي للتيار المستمر ، أما ‪ r‬فتستخدم لضبط قيمة تيار المجال ‪If‬‬
‫التغذية الذاتية‬ ‫تختلف تسمية مولدات التيار المستمر وكذلك خصائصها باختلف طريقة توصيل ملفات المجال بدائرة عضو‬ ‫الستنتاج فهناك :‬ ‫1 – مولد التوازي ‪ : Shunt generator‬في هذا النوع من المولدات تتصل ملفات المجال ، التي تحتوي على‬ ‫عدد كبير من اللفات من سلك ذو مقطع صغير ، بطرفي عضو الستنتاج ويكون تيار المجال ‪ If‬جزءاً من تيار‬ ‫عضو الستنتاج ول يتأثر كثيراً بالتغير في الحمل . كما يمكن تغيير ‪ If‬عن طريق مقاومة متغير ‪ r‬بالتوالي مع‬ ‫ملفات المجال شكل ) 51 – ب (‬ ‫2 – مولد التولي ‪ : Series Generator‬شكل ) 51 – جـ ( وتكون ملفات المجال ذات عدد قليل من سلك ذو‬ ‫مقطع كبير ، وتتصل بعضو الستنتاج والحمل المتصل ليتكون من الجميع دائرة توالي ، ومن البديهي أن تيار‬ ‫المجال سيكون مساوياً لتيار الحمل مساوياً لتيار عضو الستنتاج كما أنه لن يمر بدائرة المجال أي تيار قبل‬ ‫اتصال الحمل .‬ ‫3 – المولد المركب ‪ : Compound Generator‬يحتوي هذا المولد بالضافة إلى مجال التوازي ‪ Fsh‬مجال‬ ‫أخر له خصائص مجال التوالي ‪ . Fse‬ويتصل مجال التوالي هذا إما بالتوالي مع عضو الستنتاج ليتصل مجال‬ ‫التوازي على طرفيهما ويسمى المولد في هذه الحالة بالمولد المركب الطويل شكل ) 51 – ء ( ، أو تتصل‬ ‫بالتوالي مع الحمل ليتصل مجال التوازي على طرفي عضو الستنتاج ويسمى المولد في هذه الحالة بالمولد‬ ‫المركب القصير .‬ ‫خواص المولدات : ‪Characteristic of Generators‬‬ ‫يمكن التعرف إلى خصائص آلة التيار المستمر وسلوكها عند ظروف التشغيل المختلفة عن طريق عدة منحنيات‬ ‫تعرف بمنحنيات الخواص ‪curves Characteristic‬هذه الخواص يمكن رسمها بواسطة المعلومات المستمرة‬ ‫من إجراء التجارب على اللة أو من المعلومات الخاصة بالتصميم . وقد يختلف الشكل الحقيقي لحد هذه‬ ‫المنحنيات من آلة لخرى يشتركان في أنهما من نوع واحد , ولكن الشكل العام يظل واحدً .‬ ‫ا‬ ‫1 - منحنى الخواص الداخلية :‬ ‫‪internal characteristic curve , open – circuit characteristic , or no-load‬‬ ‫‪magnetization curve‬‬ ‫للة بعينها ذات عدد ثابت من القطاب والموصلت , يمكن كتابة المعدلة الخاصة بالقوة الدافعة الكهربية‬ ‫المستنتجة على الصورة التية :‬ ‫‪E = KφN‬‬ ‫)9(‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫‪Z‬‬ ‫1‬ ‫= ‪K‬‬ ‫.‪.P‬‬ ‫‪: = constant‬‬ ‫‪a‬‬ ‫06‬ ‫‪φ : = Flux per pole , in weber‬‬ ‫‪N: = speed of armature , in rpm‬‬ ‫من ذلك فإن القوة الدافعة الكهربية المستنتجة تعتمد في قيمتها على الفيض المغناطيسي والسرعة . وبفرض ثبوت‬ ‫السرعة وتوصيل اللة كما بشكل ) 61- أ ( فإنه يمكن تغيير قيمة الفيض بتغيير قيمة التيار المار بملفات‬ ‫التغذية .‬
‫وبتتبع العلقة بين القوة الدافعة الكهربية المستنتجة ‪ , E‬وتيار المجال ‪ - If‬نجد أنه عندما يكون هذا التيار‬ ‫صفراً , تكون هناك ق.د.ك مستنتجة – ممثلة بالنقطة )1( على المنحني شكل )61-ب ( صغيرة في المقدار‬ ‫وتنشأ عن المغناطيسية المتبقية ‪ residual magnetism‬بتزايد قيمة تيار المجال تزداد قيمة القوة الدافعة‬ ‫الكهربية المتولدة بطريقة ملحوظة تكاد تتبع خطاً مستقيمً. المسافة من 2 إلى 3 – بعدها تبدأ الزيادة في قيمة ال‬ ‫ا‬ ‫ق.د.ك ل تتناسب مع الزيادة الكبيرة في تيار المجال – المنحني من 3إلى 4 – وهذا راجع إلى خاصية الدائرة‬ ‫المغناطيسية حيث يتزايد المجال المغناطيسي بتزايد القوة الدافعة المغناطيسية إلى أن تصل القطاب إلى حد‬ ‫التشبع بعده تكون الزيادة في مقدار الفيض المغناطيسي ل تناظر الزيادة الكبيرة في القوة الدافعة المغناطيسية.‬ ‫من ذلك فإن منحني الخواص الداخلية يأتي مشابهاً لمنحني التشبع المغناطيسي ويتناقص تيار المجال ابتداء من‬ ‫النقطة )4( فإن المنحني المتناقص ل يأتي مطابقً للمنحني المتزايد , بل أعلى منه نتيجة لظاهرة الحتفاظ‬ ‫ا‬ ‫‪ retentively‬للمادة المغناطيسية . ويكون المنحني المتناقص – من 4 إلى 5 – مع المنحني المتزايد جزءً من‬ ‫ا‬ ‫منحني التعويق المغناطيسي ‪ Hystresis loop‬ويلحظ أثناء إجراء هذه التجربة في المعمل أن يتزايد تيار‬ ‫المجال في اتجاه واحد دائماً حتى يصل المنحنى إلى نقطة التشبع بعدها يبدأ التيار في التناقص في اتجاه واحد‬ ‫أيضاً – أي ل رجوع في كلتا الحالتين إلى الوراء حتى ل تنشأ منحنيات تعويق محلية تؤدي إلى اختلل القراءات‬ ‫ومن الصعوبات المعملية التي قد تقابل هذه التجربة , هو عدم إمكانية الحصول على سرعة ثابتة أثناء إجراءها –‬ ‫وهذا يعني أن القراءات المأخوذة للقوة الدافعة الكهربية لن تكون بالدقة الكافية حيث أن تغيير السرعة يغير من‬ ‫قيمتها وللتغلب على هذه الصعوبة يمكن تطبيق العلقة التية .‬ ‫1‪At N1 rpm the induced voltage is E1 = KφN‬‬ ‫‪and‬‬ ‫2‪At N2 rpm the induced voltage is E2 = KφN‬‬ ‫1‪E‬‬ ‫1‪KφN‬‬ ‫1‪E‬‬ ‫1‪N‬‬ ‫= ‪∴ E‬‬ ‫‪and‬‬ ‫2‪E‬‬ ‫=‬ ‫2‪N‬‬ ‫2‬ ‫2‪KφN‬‬ ‫ثابتة عند ك ً من السرعتين وعن‬ ‫ل‬ ‫حيث أن ‪ K‬ثابت لنفس المولد , كما أن‬ ‫طريق العلقة السابقة يمكن رسم منحني الخواص الداخلية لعدد آخر من‬ ‫السرعات يختلف عن سرعة المولد وكما يرى بشكل )61-ج( وكما هو واضح‬ ‫من توصيل اللة شكل )61-أ ( فإن ملفات المجال تستمد التيار اللزم لها من‬ ‫مصدر خارجي – لنه بتوصيل ملفات المجال على طرفي عضو الستنتاج فإن‬ ‫ال ق.د.ك المستنتجة وتيار المجال يصبح كلهما يعتمد على الخر , كما أن‬ ‫مرور تيار المجال بعضو الستنتاج سيحدث نقدً في الضغط وتكون القراءات‬ ‫ا‬ ‫المأخوذة للضغط على طرفي اللة ل تطابق الق.د.ك المستنتجة .‬
‫خط مقاومة المجال ‪Field – resistance line‬‬ ‫بتوصيل ملفات المجال كما في بشكل ) 71- أ ( بمصدر خارجي للتيار المستمر عن طريق مقاومة متغيرة , فإنه‬ ‫باتخاذ هذه المقاومة عدة أوضاع يمكن رسم علقة بين الضغط مع طرفي لفات المجال والتيار المار بها لكل‬ ‫وضع على حده كما هو بين بشكل )71- ب ( – تطبيق مباشر لقانون أوم -. ويلحظ أنه كلما كانت قيمة المقاومة‬ ‫أكبر كلما كان ميل المستقيم المناظر أكبر , كما أنه لقيمة معينة من الضغط على طرفي المجال فإن قيمة التيار‬ ‫المار تكون أكبر في حالة المقاومة القل . وتسمى هذه الخطوط بخطوط مقاومة المجال .‬ ‫بناء الضغط في المولدات ذات التغذية النفسية : ‪The build –up process‬‬ ‫باتخاذ مولد التوازي وسيلة ليضاح كيفية بناء الضغط في المولدات ذات التغذية النفسية شكل )81- أ (, نجد أنه‬ ‫عند بدء حركة المولد من السكون تكون هناك قيمة ملحوظة للضغط على طرفي المولد ولو أنها صغيرة – هذه‬ ‫القيمة هي ‪ oa‬على منحني الخواص الداخلية لللة .‬ ‫وبرسم خط مقاومة المجال مع منحني الخواص الداخلية , وباسقاط ‪ ab‬موازياً للحداثي الفقي على خط المقاومة‬ ‫تكون ‪ `ob‬هي قيمة تيار المجال المناظرة والتي سوف تمر في ملفات المجال – هذا التيار سيزيد بالتالي من‬ ‫المجال المغناطيسي لتكون ال ق.د.ك المتولدة مساوية ل ‪ . `cb‬هذه الزيادة في الضغط على طرفي عضو‬ ‫الستنتاج , مع إهمال الفقد في الضغط بداخل عضو الستنتاج , ستدفع بتيار المجال للزيادة ليصبح ‪ `od‬وتكون‬ ‫ال ق.د.ك المستنتجة المقابلة لهذا التيار الجديد هي ‪ .... `ed‬وهكذا يستمر بناء الضغط على طرفي عضو‬ ‫الستنتاج إلى أن نصل إلى النقطة ‪ F‬وهي نقطة تقاطع خط المقاومة مع منحني التشبع , بعدها يتوقف بناء‬ ‫الضغط على طرفي اللة لنه فرضاً لو أردنا الوصول إلى النقطة ‪ g‬على منحني التشبع فإن تيار المجال المناظر‬ ‫يجب أن يكون ‪ , `0g‬ولكن بالرجوع إلى خط المقاومة نجد أن الضغط اللزم لدفع هذا التيار يجب أن يكون‬ ‫‪ `Kg‬وهو أكبر من ‪ `gg‬لذا فإنه بعد نقطة التقاطع ‪ f‬فإن المولد لن يستمر في زيادة الضغط علي طرفيه .‬
‫ويلحظ أن بناء الضغط على طرفي المولد لن يكون بطريقة مفاجئة , وبملحظة الفولتميتر فإن زيادة الضغط‬ ‫سيكون بطريقة متأنية حيث أن التغير في المجال ل يستطيع بأي حال من الحوال أن يكون لحظيا .‬ ‫مقاومة المجال الحرجة : ‪Critical Field Resistance‬‬ ‫مما سبق فإنه بزيادة مقاومة المجال ليصبح ‪ oa‬هو خط‬ ‫المقاومة المناظر . فإنه المولد سيتوقف عن بناء الضغط بعد‬ ‫النقطة ‪ `a‬وهي نقطة تقاطع ‪ oa‬مع منحني التشبع . وبإنقاص‬ ‫المقاومة تدريجياً ليصبح خط المقاومة المناظر ‪ ob‬مماساً‬ ‫لمنحني الخواص الداخلية فإنه بعد النقطة ‪ b‬لن يزداد الضغط‬ ‫على طرفي المولد وتسمي مقاومة المجال المناظرة للخط ‪ob‬‬ ‫بمقاومة المجال الحرجة شكل )81- ج ( وبزيادة مقاومة المجال‬ ‫عن القيمة الحرجة لن يستطيع المولد بناء أي ضغط وللوصول‬ ‫إلى قيمة مناسبة للضغط على طرفي المولد يجب أن تكون‬ ‫مقاومة المجال أقل من المقاومة الحرجة وفي بعض الحيان قد‬ ‫ل يتمكن المولد من بناء الضغط وذلك لحد السباب التية :‬ ‫1- توصيل خاطئ ئ لطرفي المجال على عضو‬ ‫الستنتاج يؤدي إلى أن المجال الناشئ عند مرور التيار‬ ‫بملفات المجال يضعف من المغناطيسية المتبقية .‬ ‫2- قد يكون مقاومة المجال أكبر من المقاومة الحرجة .‬ ‫3- تلمس غير جيد للفرش الكربونية على المبدل مما يزيد مقاومة المجال حيث أنه الحمل الوحيد‬ ‫على طرفي عضو الستنتاج , وبذا نصل إلى حالة متشابهة للحالة السابقة ..‬ ‫4- قد ل تكون هناك مغناطيسية متبقية علي الطلق نتيجة لمرور فترة كبيرة من الزمن منذ آخر مرة‬ ‫تم فيها تشغيل المولد .‬ ‫5- قد تكون دائرة المجال مفتوحة .‬ ‫‪Armature Reaction‬‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج :‬ ‫من الظواهر التي لها تأثير فعال على تشغيل المولدات , ظاهرة رد فعل عضو الستنتاج وهي تحدث نتيجة‬ ‫للتفاعل المتبادل بين المجال الخاص بعضو الستنتاج نتيجة لمرور تيار به , والمجال الرئيسي للقطاب .‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج للة ذات قطبين :‬ ‫الشكل ) 91- أ ( يعطي المجال الخاص بالقطاب والناتج عن مرور التيار بها بفرض أن تيار عضو الستنتاج‬ ‫يساوي صفرً . هذا المجال الرئيسي ينتشر بانتظام حول محور القطاب عموديً على مستوى الحياد وكما يرى‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫من المتجه ‪ F‬الذي يمثل القوة الدافعة المغناطيسية لمجال القطاب قيمة واتجاها.‬ ‫بتحميل المولد يمر التيار بموصلت عضو الستنتاج في التجاهات المبينة يشكل ) 91- ب ( حيث يرى أن‬ ‫الموصلت الموجودة على يسار مستوي الحياد يمر فيها التيار في اتجاه واحد ,‬
‫كذلك الموجودة على يمين المستوى يمر فيها التيار في اتجه واحد أيضاً‬ ‫ولكنه التجاه المضاد , وبفرض أن تيار المجال الرئيسي يساوي صفراً أي‬ ‫ل وجود لمجال القطاب فإن مجموعتي الموصلت على يسار ويمين‬ ‫مستوى الحياد تكون مجالً مغناطيسياً متجه إلى أسفل منطبقا على محور‬ ‫الفرش التي يجب أن توضع في منطقة الحياد لتلمس الموصلت التي ل‬ ‫تتولد بها أية قوة دافعة كهربية المتجه ‪ FA‬إلى يمن الشكل بين القوة الدافعة‬ ‫المغناطيسية لعضو الستنتاج قيمة واتجاها .‬ ‫ولدراسة تأثير التفاعل بين المجالين , مجال القطاب ومجال عضو‬ ‫الستنتاج , نجد أن مجال عضو الستنتاج يدفع بالمجال الرئيسي للتزاحم‬ ‫ويقويه عند الطراف المتأخرة للقطاب .‬ ‫,‪ , Trailing Pole Tips‬ويضعفه عند الطراف المتقدمة ‪ Leading Pole Tips‬وكما يرى بشكل )91-ج‬ ‫( حيث نجد أن المجال المحصل يأخذ نفس اتجاه ‪ FR‬وأن مستوى الحياد قد انحرف في اتجاه الدوران وبالتالي‬ ‫فإن محور الفرش يجب أن يتقدم إلى نفس الوضع حتى ل يؤدي وجوده في مكانه الصلي أن تقوم الفرش بقصر‬ ‫مجموعة من الملفات تتولد بها ق .ء.ك فيؤدي ذلك حدوث شرر على سطح المبدل .‬ ‫بتقدم محور الفرش في اتجاه الدوران شكل )02-أ ( فإن توزيع التيار بالموصلت على سطح المنتج يكون كما‬ ‫بالشكل ليأخذ مجال عضو الستنتاج نفس اتجاه محور الفرش الجديد ويمكن تحليل القوة الدافعة المغناطيسية‬ ‫لعضو الستنتاج ‪ FA‬في وضعها الجديد إلى مركبتين :‬ ‫‪FD : = demagnetizing component of armature reaction‬‬ ‫‪FC : = Cross-magnetizing component of armature reaction‬‬
‫وتعمل المركبة الولى على إضعاف المجال الرئيسي للقطاب حيث أنها في التجاه المعاكس ، أما المركبة‬ ‫الثانية فتعمل على تشويهه وانحرافه . ويمكن من الشكال )02ب- جـ ( تحديد الموصلت على سطح المنتج‬ ‫المسببة لكل من المركبتين : حيث تسبب الموصلت المحصورة داخل الزاويتين ‪ ,2β‬أعلى وأسفل المنتج‬ ‫للمركبة المضادة – أما الموصلت الخرى خارج تلك الزاويتين تسبب المركبة المتعامدة . ويلحظ أن عدد‬ ‫المبير لفات المسببة لكل من المركبتين يساوي نصف عدد المبير موصل المسببة لكل منهما .‬ ‫ويرى في الشكل )12( القوة الدافعة المغناطيسية ‪ FR‬المحصلة لمجالي عضو الستنتاج والقطاب , ويلحظ أن‬ ‫اتجاه مجال المنتج يكون دائما في اتجاه محور الفرش – كما ترى المركبتين ‪ FC, FD‬ولن ‪ FA‬تنتج عن‬ ‫موصلت موزعة على سطح عضو الستنتاج , و ‪ F‬تنتج عن موصلت مركزة حول القطاب فإنه ل يمكن‬ ‫اعتبار ‪ FR‬محصلة لكل المجالين إل بعد ضرب ‪ FA‬في معامل يقوم بتصحيح التوزيع الفراغي .‬ ‫:‪Example‬‬ ‫‪A 4-pole generator has 288 surface conductors. The armature is lap wound, and‬‬ ‫.‪the armature current is 120 amp. The brunches are advanced 15 space degrees‬‬ ‫.‪Determine demagnetizing and cross-magnetizing armature ampere-turns‬‬ ‫:‪Solution‬‬
‫ْ51 = ‪β‬‬ ‫ْ03 = ‪∴ 2β‬‬ ‫4 = ) ‪No. of brunches = no. of poles ( lap winding‬‬ ‫‪∴total number of degrees covered by the demagnetizing conductors = 120ْ , this gives‬‬ ‫‪that one-third the conductors on the armature , or 96 conductors , are demagnetizing‬‬ ‫.‪conductors‬‬ ‫‪no. paths = 4 , current per path = 120/4 = 30 amp‬‬ ‫0882 = 69 * 03 = .‪Demagnetizing ampere conductors‬‬ ‫0882‬ ‫‪Demagnetizing ampere turns‬‬ ‫=‬ ‫0441=‬ ‫2‬ ‫2‬ ‫‪of the no. of conductors on‬‬ ‫= ‪no. of cross magnetizing conductors‬‬ ‫3‬ ‫‪the armature‬‬ ‫03*291‬ ‫= ‪∴cross magnetizing amperes-turns‬‬ ‫0882=‬ ‫2‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج للة متعددة القطاب :‬ ‫في شكل )22- أ ( يرى انفراد لجزء من آلة متعددة القطاب , حيث ترى القطاب المتعاقبة ‪ N` , S , N‬يخرج‬ ‫منها المجال الرئيسي إلى سطح المنتج ويدخل إليها منه , وقد فرض أن تيار عضو الستنتاج يساوي صفراً , لذا‬ ‫فإن منحني الكثافة المغناطيسية شكل ) 22- ب ( يعطي توزيع المجال متماثلً حول المحاور القطبية كما أنه‬ ‫يكون منتظماً ثابت القيمة تحت القطاب - يتناقص تدريجياً في اتجاه الطراف ليصبح صفرً بين القطاب وفي‬ ‫ا‬ ‫حالة الل حمل فإن مستوى الحياد وموضع الفرش يكون في منتصف المسافة بين القطاب .. في الشكل ) 32-‬ ‫ب ( , فإن تيار المجال يساوي صفرً في حين تحمل موصلت عضو الستنتاج تياراً يحدث المجال المبين‬ ‫ا‬ ‫والخاص بعضو الستنتاج بافتراض أن الموصلت بين الخطوط ‪ qr ، st‬تكون ملفً واحدً يدخل التيار من أحد‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫جوانبه ويخرج من الخر لذا فالقوة الدافعة المغناطيسية تكون نهاية عظمى في منتصف هذا الملف وهو يناظر‬ ‫النقط ‪ I ، j ، k ، h‬في منحنى القوة الدافعة المغناطيسية شكل ) 32- ب( كما يلحظ أنها تساوي صفرً عند‬ ‫ا‬ ‫محاور القطاب حيث يفترض أن لكل موصل على جانب هذا المحور موصل مناظر على الجانب الخر يسري‬ ‫التيار فيهما في نفس التجاه ومن ذلك فإن محصلة القوة الدافعة المغناطيسية تكون صفراً تحت محاور القطاب‬ ‫وهي النقط ‪. b ، d ، f‬‬ ‫من المفروض أن منحنى الكثافة المغناطيسية لعضو الستنتاج يشابه في الشكل منحنى القوة الدافعة المغناطيسية‬ ‫وذلك في حالة انتظام الثغرة الهوائية ، ولكن بسبب زيادة المعاوقة المغناطيسية بين القطاب يأخذ الشكل المبين‬ ‫بشكل ) 32 – ب ( .‬ ‫الشكل )42( يبين كثافة المجال المحصل لمجالي القطاب وعضو الستنتاج ويلحظ هنا أيضاً كما في حالة اللة‬ ‫ذات القطبين تكاثف المجال في الطراف المتأخرة للقطاب كما أن مستوى الحياد قد تقدم بزاوية مقدارها ‪ β‬في‬ ‫اتجاه الدوران ، لذا فإن محور الفرش يجب أن يتقدم أيضاً بمثل هذه الزاوية ليظل في منطقة الحياد التي أصبحت‬ ‫صغيرة نوعً مما يزيد من صعوبة عملية التوحيد .‬ ‫ا‬ ‫ملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج‬ ‫من الدراسة السابقة يمكن إيجاز تأثير رد فعل عضو الستنتاج في النقاط التية :‬
‫-تشويه المجال الصلي للقطاب مما يؤدي إلى انحراف منطقة الحياد في إتجاه الدوران مما يسبب‬ ‫صعوبة عملية التوحيد وظهور الشرر على سطح المبدل .‬ ‫-انحراف موضع الفرش إلى الموضع الجديد يؤدي إلى ظهور المركبة المضادة لعضو الستنتاج ‪FD‬‬ ‫والتي تعمل على إضعاف المجال الصلي .‬ ‫-قد تؤدي الزيادة في القوة الدافعة المغناطيسية لعضو الستنتاج وهذا مرتبط بالتيار المار به ، قد‬ ‫تؤدي إلى إنعكاس قطبية أجزاء من القطاب الساسية ) مث ً بزيادة القوة الدافعة المغناطيسية لعضو‬ ‫ل‬ ‫الستنتاج على يسار القطب ‪ `N‬شكل ) 32 – ب ( عن القيمة ) ‪ ، `r`s‬ما ينتج عنه عدم الستقرار‬ ‫‪ instability‬في تشغيل اللة خاصة في سرعات المحركات منها .‬ ‫وقد يبدو في تغير موضع الفرش ح ً سهلً لملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج ، بإنعدام ظهور الشرر على‬ ‫ل‬ ‫سطح المبدل ، ولكن هذا غير ممكن من الناحية العملية حيث أن الوضع الجديد للفرش مرتبط بالحمل على اللة :‬ ‫بزيادة تيار عضو الستنتاج تزداد القوة الدافعة المغناطيسية لـ ‪ FA‬قيمة واتجاهاً مما يؤدي إلى كبر زاوية‬ ‫النحراف ‪ – β‬كما أن ذلك الحل لن يعمل على ملفاة التأثيرات الخرى لرد فعل عضو الستنتاج ، على العكس‬ ‫من ذلك سيعمل على ظهور بعضها .‬ ‫من ذلك فإن استخدام أحد الوسائل الفعالة في ملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج سيكون ضرورياً ، وينحصر‬ ‫تأثيرها جميعً في إضعاف المجال الخاص بعضو الستنتاج والمحافظة ما أمكن على المجال الصلي للقطاب‬ ‫ا‬ ‫قيمة واتجاها ، والوسائل التية من الطرق المعروفة في هذا السبيل :‬ ‫1 - تكبير المعاوقة المغناطيسية أمام مجال عضو الستنتاج :‬ ‫من الملحظ في الشكال ) 91- ب ( ، ) 32 – أ ( أن مجال عضو الستنتاج يعبر الثغرة الهوائية مرتين ، كما‬ ‫أنه يستخدم أطراف وقلب القطاب في مساره – لذا فإنه بزيادة المعاوقة المغناطيسية أمام هذا المجال وبإفتراض‬ ‫أن القوة الدافعة المغناطيسية المسببة له ثابتة فإنه ، أي مجال عضو الستنتاج ، يقل في القيمة وبالتالي يتناقص‬ ‫تأثيره ومن الطرق المعروفة هنا :‬ ‫أ – تكبير الثغرة الهوائية : - شكل ) 52 – أ (‬ ‫وهي كما تؤدي إلى اضعاف مجال عضو الستنتاج تؤدي أيضاً إلى لضعاف المجال الرئيسي لذا فإنه من‬ ‫الضروري زيادة المبير لفات للقطاب للحتفاظ بالمجال الرئيسي عند مستوى معين ، مما ينتج عنه زيادة الفقد‬ ‫النحاسي في ملفات القطاب .‬ ‫ب – إقلل المساحة الفعالة لطراف القطاب :‬ ‫ويمكن الوصول إلى ذلك بصناعة رقائق القطاب كما بشكل ) 52 – ب ( وترتيبها بالتبادل مع بعضها البعض‬ ‫لتكون المساحة الفعالة لطراف القطاب في النهاية نصف الساحة الفعلية .‬
‫وتعتمد الطريقتان السابقتان على دفع المجال الرئيسي للقطاب للتمركز حول محاور القطاب حيث المعاوقة‬ ‫المغناطيسية أقل ، أما إذا اضطر المجال للنحراف نتيجة لتزايد تأثير رد فعل عضو الستنتاج فإنه سيجد معاوقة‬ ‫متزايدة من أطراف القطاب فيحاول العودة إلى مراكز القطاب ثانية ول يحدث بها إي إنحراف .‬ ‫جـ - عمل مجاري محورية بالقطاب الرئيسية :‬ ‫وهذه الطريقة كما بشكل ) 52 – جـ ( تعمل على زيادة المعاوقة‬ ‫المغناطيسية أمام مجال عضو الستنتاج مما يعمل على إضعاف‬ ‫المركبة المتعامدة وعدم انحراف المجال الرئيسي – ويلحظ أن تأثير‬ ‫هذه المجاري على المجال الصلي يكون قليلً ويمكن أخذه في‬ ‫العتبار عند إيجاد المبير لفات للقطاب الصلية .‬ ‫2 – القلل من القوة الدافعة المغناطيسية لعضو الستنتاج‬ ‫ترتبط القوة المغناطيسية لعضو الستنتاج ارتباطا وثيقً بتيار الحمل‬ ‫ا‬ ‫تقل بنقصانه وتزداد بزيادته , كما أنه ل يمكن التحكم فيها بطريقة‬ ‫مباشرة عن طريقه ، لكنه في المكان خلق قوة دافعة مغناطيسية أخرى‬ ‫تتأثر بتيار الحمل بحيث يكون لها قيمة القوة الدافعة المغناطيسية للمنتج‬ ‫وتعمل في عكس إتجاهها مما يلشيها ويضعف تأثيرها على المجال‬ ‫الصلي للقطاب.‬ ‫ويمكن الوصول إلى ذلك بإحدى الطريقتين التيتين :‬ ‫أ - ملفات التعويض : ‪compensating windings‬‬ ‫توضع هذه الملفات في وجه القطاب موازية لمحور عضو الستنتاج وتوصل بدائرة المولد بحيث يمر بها تيار‬ ‫الحمل ، شكل )62( ويراعي في اتجاه التيار بهذه الملفات أن تعمل القوة الدافعة المغناطيسية الناشئة عنها على‬ ‫إضعاف مجال عضو الستنتاج أو يلشيه لجميع ظروف الحمل.‬ ‫ب القطاب البينية : ‪Interpoles‬‬ ‫من دراسة تأثير رد فعل عضو الستنتاج نجد أن مناطق الحياد والتي يجب فيها أن تقطع الموصلت خطوط‬ ‫المجال موازية لها فل تتولد بها أية ق.د.ك ، نجد أن هذه المناطق أصبحت تقع تحت تأثير القطاب السابقة في‬ ‫إتجاه الدوران وتظهر التأثيرات المختلفة لرد فعل عضو الستنتاج .‬
‫لذا فإنه بوضع أقطاب في المناطق بين القطاب الرئيسية بحث تخالف في قطبيتها القطاب الرئيسية السابقة في‬ ‫إتجاه الدوران ، فإن تأثيرها يمكن أن يلشي تأثير تلك القطاب على مناطق الحياد ليعود الفيض المغناطيسي‬ ‫فيها صفراً مرة أخرى ، هذا من ناحية ومن ناحية أخري فإنه يمكن فهم عمل هذه القطاب على اساس أن الفيض‬ ‫الناتج عنها يعمل في عكس إتجاه مجال عضو الستنتاج فيعمل على ملفاة تأثيره شكل )72-ب( لذا فهى توصل‬ ‫بالتوالى مع الحمل لكي يكون الفيض الناتج عنها مناسباً لجميع قيم رد الفعل ، وقد تستخدم الطريقتين السابقتين‬ ‫معاً في ملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج لللت الكبيرة.‬ ‫عملية التوحيد : ‪Commutation‬‬ ‫الـ ق.د.ك المستنتجة بداخل كل ملف في مولد التيار المستمر هى ق.د.ك متغيرة ، ويلزم لجعلها مستمرة‬ ‫بالنسبة للدائرة الخارجية استخدام المبدل أو ما يدعى أحيانً بعضو التوحيد. وبإفتراض أن التوحيد يتم بطريقة‬ ‫ا‬ ‫مثالية ‪ ideal commutation‬فان واجبات المبدل تنحصر في المهمتين الساسيتين التاليتين :‬ ‫1-عكس إتجاه التيار في أى ملف من قيمة عظمى موجبه مث ً إلى قيمة عظمى سالبة مساوية لها‬ ‫ل‬ ‫والعكس بالعكس . هذه العملية يجب أن تستغرق وقتً قصيراً جدً وهو الوقت اللزم لحد القطاعات‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫لكى تمر تحت احد الفرش ، أو هو الزمن الذى يستغرقه أحد الملفات مقصوراً بواسطة أحد الفرش.‬ ‫2-توصيل التيار اللزم للدائرة الخارجية ويتم ذلك موزعاً بإنتظام على قطاعات الفرشة.‬ ‫وبإتخاذ شكل )82( وسيلة ليضاح تلك المهام عندما يتم التوحيد بطريقة خطية ‪straight line‬‬ ‫‪ ، commutation‬نجد أن الملف يتخذ أوضاعً مختلفة من 1 إلى 01 أثناء أقترابه من الفرشة ووجوده‬ ‫ا‬ ‫تحتها ثم تخطيه لها. وبإفتراض أن التيار المار في كل دائرة توازي هو 02أمبير ، يكون التيار اللزم مروره‬ ‫بالفرشة هو 04 أمبير وهو مجموع التيار من دائرتى توازى. وحيث أن الفرشة تغطى أربعة قطاعات من‬ ‫قطاعات المبدل فإن التيار الخارج من كل قطاع إلى الفرشة ) فى حالة الفرشة الموجبة ( يجب أن يكون‬ ‫01أمبير. فى الوضاع من 1 إلى 3يكون تيار الملف 02 أمبير ثم يقصر بالكامل ابتداء من الوضع 4 حيث‬ ‫يخرج 01 أمبير إلى الفرشة بعدها في الوضع الخامس تخرج العشرة أمبير الخرى ليكون تيار الملف صفراً‬ ‫ويبدأ في عكس إتجاهه على أساس أن التيار يدخل أيضاً من دائرة التوازى على يمين الفرشة وتزداد قيمته‬ ‫بالتدريج إلى أن تصبح 02أمبير مرة أخرى فى الوضاع من 7 إلى 01.‬ ‫‪Fig(28) current coil undergoing commutation condition‬‬ ‫بالنظر إلى شكل )82-ب( نجد أن المهمة الولى قد تحققت حيث أن اتجاه التيار قد تغير من ) +02( إلى )- 02(‬ ‫بمعدل ثابت فى زمن مقداره ‪ t‬وهو زمن التوحيد , كذلك فإنه بالنسبة للمهمة الثانية فإن توزيع التيار بالفرشة‬ ‫شكل ) 82- أ ( هو توزيع منتظم.‬ ‫من المفروض لحدوث مثل هذا التوحيد الخطى أن تكون الفرشة فى منطقة الحياد تمامً ، ولكنها بجنوحها إلى‬ ‫ا‬ ‫اليمين أو اليسار قليلً من هذه المنطقة فإن بعضها من الملفات المقصورة تكون ما تزال تتولد به قوة دافعة‬ ‫كهربية تدفع بتيارات محلية عالية حيث أن مسار القصر يكون ذو مقاومة منخفضة – وبإضافة تلك التيارات إلى‬ ‫التيارات الموجودة أصلً فإن توزيع التيار بالفرشة وكذا منحنى التوحيد لكل حالة سيكون كما بشكلي ) 92، 03(‬
‫‪Fig (29) commutation with braches‬‬ ‫‪Fig (30) commutation with‬‬ ‫‪too far back of neutral plane‬‬ ‫‪braches too far ahead‬‬ ‫يلحظ إختلل توزيع تيار بداخل الفرشة حيث يدخل بها 54‬ ‫أمبير كما يخرج 5 أمبير مما يرفع التحميل عليها إلى 05 أمبير‬ ‫بدلً من 04 ، كما أن أحد قطاعات الفرشة تحمل 02 أمبير‬ ‫ضعف التيار المفروض في الحالة المثالية – كل ذلك يرفع من‬ ‫درجة حرارة الفرشة وحدوث شرر تحت الجزء المتخلف أو‬ ‫المتقدم من الفرشة شكلي ) 92 – أ ، 03 – أ ( أما بالنسبة‬ ‫لمنحني التوحيد شكل ) 92 – ب ( بالنسبة للفرشة الموجودة‬ ‫للوراء قليلً من محور التعادل فإن التيار يبدأ أو ً بالرتفاع‬ ‫ل‬ ‫تدريجياً إلى 52 أمبير قبل أن يبدأ في عكس إتجاهه – من ذلك‬ ‫فإن الوقت اللزم لعكس التيار من ) +02 ( إلى ) -02 (‬ ‫ينخفض من ‪ t‬إلى 1‪ t‬مما يزيد من صعوبة التوحيد . الشكل ) 03 – ب ( هو منحني التوحيد لفرشة تتقدم إلى‬ ‫المام قليلً من محور التعادل وإذا كانت الفرشة عريضة بحيث أن المقدمة والخلف تقوم بقصر ملفات ما زالت‬ ‫تتولد بها ق.د.ك . فأن منحنى التوحيد يظهر كما بشكل ) 13 ( وتحريك الفرشة إلى المام أو الخلف لن يحسن‬ ‫من الحالة ويكون الحل في إستعمال فرشة قليلة العرض .‬ ‫القوة الدافعة الكهربية الناتجة عن الستنتاج النفسي‬ ‫من الظواهر المصاحبة لمرور التيار الكهربي لموصل ، ظهور مجال مغناطيسي حول هذا الموصل تتوقف‬ ‫قيمة على قيمة التيار المار . وإذا حدث تغير في قيمة هذا المجال فإنه ينشأ عن هذا التغير قطع خطوط المجال‬ ‫بالموصل نفس مولده به قوة دافعة كهربية تعمل في التجاه المضاد للتيار الصلي المسبب للمجال : فإذا كان‬ ‫التيار يتزايد فإنها تعمل على أل يزداد بطريقة فجائية وفي هذه الحالة تكون القوة الدافعة الكهربية الناشئة عن‬ ‫الستنتاج النفسي في عكس القوة الدافعة المسببة للتيار – أما إذا كان التيار متناقصاً فإنها تعمل على أل يصل إلى‬ ‫الصفر دفعة واحدة بل تحاول العمل على رفعة وفي هذه الحالة تكون ال ق.د.ك المستنتجة نفسياً في نفس إتجاة‬ ‫ال ق.د.ك المسببة للتيار الصلي .‬ ‫بالنظر إلى أحد ملفات عضو الستنتاج أثناء إقترابه من منطقة التوحيد ‪ commutating Zone‬شكل ) 23 –‬ ‫أ ( نجد أن هناك تيار كهربياً يتحدد إتجاهه طبقً لنوع القطب المؤثر في لحظة اقترابه مما يعمل على ظهور‬ ‫ا‬ ‫مجال مغناطيسي خاص بالملف يجد مساره في قلب المنتج وأسنان المجال ، كما أن الجزء الكبر من المسار‬ ‫يكون خلل الهواء مما يحمل على القول أن قيمة هذا المجال تتناسب فعلياً مع قيمة التيار المار بالملف .‬ ‫وبدخول الملف منطقة التوحيد تبدأ قيمة التيار المار في التناقص إلى أن تصل إلى الصفر ثم تبدأ في عكس‬ ‫إتجاهها إلى أن تصل ثانية إلى قيمة ثابتة مساوية لقيمتها قبل عكس إتجاه التيار – أشكال ) 82 ، 92 ، 03 –‬ ‫ب ( – على ذلك وبفرض توحيد خطي فإن المجال الناشئ حول الملف يأخذ في التغير بطريقة مشابه للتيار ،‬ ‫) شكل 23 – جـ ( ، وبفرض أن قيمة المجال الناشئ ‪ c‬فإن مقدار التغير في هذا المجال تكون ‪ 2φc‬وينشأ عنه‬ ‫قوة دافعة كهربية مستنتجة نفسياً من المفروض أنها تعمل في نفس إتجاه ال ق.د.ك . الناشئة عن الدوران بوجود‬ ‫الملف في منطقة تأثير القطب السابق لتجاه الدوران ، وتكون قيمتها‬
‫‪dφc‬‬ ‫‪ec = -N‬‬ ‫‪Volts‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪2φ c‬‬ ‫‪= -N‬‬ ‫‪volts‬‬ ‫)01(‬ ‫‪t‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪N : = no. of turns in the coil‬‬ ‫.‪t : = time to across the commutating zone , sec‬‬ ‫هذه ال ق.د.ك . المستنتجة نفسياً تنشأ أيضاً حتى وإذا لم تكن هناك أيه ق.د.ك ناشئة عن الدوران ، ويظهر‬ ‫تأثيرها في أنها تبدأ في الظهور لحظة قصر الملفات عن طريق الفرش فتدفع بتيار عال حيث أن المقاومة‬ ‫المؤثرة في دائرة القصر صغيرة – هذا التيار أي تيار القصر يحدث شرراً على سطح المبدل يؤدي إلى تأكله هو‬ ‫و الفرش كما ينتج عنه حرارة عالية قد تؤذي عزل الملفات .‬ ‫لذا فإنه من الضروري للعمل على ملفاة تأثير ال ق.د.ك المستنتجة نفسيً أن تكون ال ق.د.ك المؤثرة بالملف‬ ‫ا‬ ‫لحظة مروره في منطقة التوحيد تساوي صفر ، ويمكن الوصل إلى ذلك بالعمل على ظهور قوة دافعة كهربية‬ ‫أخرى تعمل في عكس اتجاه ال ق.د.ك المستنتجة نفسيً وتساويها في القيمة وقد سبق القول أن ال ق.د.ك‬ ‫ا‬ ‫المستنتجة نفسياً تعمل في نفس اتجاه ال ق.د.ك الناشئة عن الدوران والتي كانت موجودة بوجود الملف في‬ ‫منطقة تأثير القطب السابق على إتجاه الدوران – لذا فأنه بإزاحة الفرش‬ ‫في إتجاه الدوران إلى منطقة تأثير القطب التالي تنشأ ق.د.ك ناشئة عن‬ ‫الدوران تعمل في عكس إتجاه ال ق.د.ك المستنتجة نفسياً وتلشيها إلى‬ ‫الصفر ، وهذه أحد الحلول المستخدمة في كثير من اللت التي مازالت‬ ‫تعمل لليوم – ولكن الحديث من اللت يعمل على ملفاة تأثير ال ق.د.ك‬ ‫المستنتجة نفسياً بواسطة أقطاب التوحيد ‪ Commutating poles‬وهي‬ ‫نفسها القطاب البينية ‪ Inter poles‬التي سبق إستخدامها في ملفاة تأثير‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج ولكن يجب أن يزداد المبير لفات لها لمجابهة التأثيرين : تأثير رد الفعل وتاثير ق.د.ك‬ ‫المستنتجة نفسيا ، وتعمل اقطاب التوحيد علي توليد ق.د.ك تعمل في عكس إتجاه ال ق.د.ك المستنتجة نفسياً‬ ‫وتساويها لحظة مرور الملف بمنطقة التوحيد مما يعمل على تحسين عملية التوحيد وأداء اللة كما لتكون هناك‬ ‫حاجة للنحراف بالفرش وتظل في مكانها . وتوصل أقطاب التوحيد كما سبق القول بالتوالي مع عضو الستنتاج‬ ‫حتى يزداد تأثيرها بزيادة تيار عضو الستنتاج ويرى من شكل ) 33 ( تأثير قطب التوحيد على المجال الصلي‬ ‫حيث يجب أن يحدث مجا ً كثافته 1‪ B‬لمجابهة تأثير رد فعل عضو الستنتاج ومجا ً أخر كثافته 2‪ B‬لمكانية‬ ‫ل‬ ‫ل‬ ‫ملفاة تأثير ال ق.د.ك المستنتجة نفسياً .‬ ‫2- منحنى الخواص الخارجية : ‪External characteristics‬‬ ‫في حين أن منحنى الخواص الداخلية يأخذ نفس الشكل تقريباً لجميع اللت ، فإن منحنى الخواص الخارجية ،‬ ‫وهو منحنى العلقة بين تيار الحمل والضغط على طرفي اللة ، يأخذ أشكالً مختلفة طبقاً لنوع اللة من كونها‬ ‫مولد توازي ، توالي أو مركب بأنواعه المعروفة‬
‫أ - الخواص الخارجية لمولد التوازي ‪Shunt generator characteristics‬‬ ‫بإنتهاء مولد التوازي من بناء الضغط على طرفية والبدء في تحميله يلحظ أن الضغط على طرفيه يأخذ في‬ ‫التناقص تدريجياً مع ازدياد التحميل ، الجزء من المنحنى ‪ hb‬شكل ) 43 – أ ( وبإزدياد الحمل عن الحمل المقنن‬ ‫يأخذ أيضا الضغط على طرفى المولد في التناقص ولكن بمعدل أكبر إلى أن يصل إلى النقطة ‪ e‬على المنحني‬ ‫‪ ، break down point‬فيتناقص الضغط الي الصفر بينما يتناقص تيار الحمل أيضاً وينهار الضغط على‬ ‫طرفي المولد ويصبح غير قادر علي تغذية أي قدرة في الدائرة الخارجية ، النقطة ‪ f‬على المنحنى ، ويبدو المولد‬ ‫وكأنه مكسور بالحمل المتصل على طرفيه ف يتلك اللحظة ، كما أن دائرة المجال تكون أيضً مكسورة – ويكون‬ ‫ا‬ ‫التيار المار في الدائرة الخارجية حينئذ ناشئ عن ال ق.د.ك . المتولدة من المغناطيسية المتبقية والن بفرض‬ ‫زيادة المقاومة على طرفي المولد ، أي برفع الحمال تدريجياً ، فإن الضغط على طرفيه يبدا في الزيادة تدريجياً‬ ‫إلى أن يصل إلى نقطة ‪ `h‬اسفل قليل من النقطة ‪ h‬التي بدأ بها – كما أن مسار الرتفاع بالضغط ‪ `fgh‬لن يكون‬ ‫هو مسار الوصول إلى نقطة القصر وذلك بسبب التخلفية ‪ hysteresis‬في الدائرة المغناطيسية‬ ‫ويمكن تحديد أسباب انخفاض الضغط على طرفي مولد التوازي تحت ظروف التحميل العادية في الثلث أسباب‬ ‫التية :‬ ‫1-الفقد في الضغط نتيجة لمقاومة عضو الستنتاج :‬ ‫عضو الستنتاج كأي دائرة كهربية له مقاومة ‪ Ra‬ينشأ عن مرور تيار عضو الستنتاج ‪ Ia‬بها فقد في الضغط‬ ‫, وتشمل هذه المقاومة مقاومة موصلت عضو الستنتاج وقطاعاً المبدل ومقاومة التلمس بين الفرش‬ ‫والمبدل كما تشمل أيضاً مقاومة الفرش ذاتها , ويمكن حساب الضغط على طرفي اللة طبقً للعلقة التية :‬ ‫ا‬ ‫‪V=E-IaRa‬‬ ‫)11( ‪volts‬‬ ‫‪Where : V: = terminal voltage‬‬ ‫. ‪, E: = generated voltage‬‬ ‫2-رد فعل عضو الستنتاج الذي يضعف المجال الرئيسي وبالتالي ال ق.د.ك المتولدة .‬ ‫3-تناقص تيار المجال : وذلك للسببين السابقين حيث يؤدي النقص في الضغط على طرفي المولد إلى‬ ‫تناقص تيار المجال وبالتالي ال ق.د.ك المتولدة .‬ ‫ويظهر تأثير العوامل الثلثة السابقة كما في الشكل )43- أ( وقد يبدو من تأثير هذه العوامل أن الضغط على‬ ‫طرفي المولد سيصل إلى الصفر ٍتحت ظروف‬ ‫التحميل العادية : حيث أن النقص في ضغط الطراف‬ ‫يؤدي إلى نقص تيار المجال , وإضعاف المجال‬ ‫وبالتالي إضعاف ال ق.د.ك المتولدة وبذا سينخفض‬ ‫الضغط على الطراف من جديد وهكذا – ولكن معظم‬ ‫المولدات من المفروض أنها تعمل في منطقة التشبع‬ ‫وبذا فإن أي نقص في تيار المجال ولو كان كبيرً لن‬ ‫ا‬ ‫يؤدي إلى نقص كبير في قيمة ال ق.د.ك المتولدة ,‬ ‫ويؤدي ذلك إلى المحافظة على ضغط الطراف .‬
‫ويظهر تأثير التشبع على الخواص الخارجية لمولد التوازي من شكل ) 53 ( حيث يظهر أن المولد سيحافظ‬ ‫على الضغط على طرفيه إ 1ذا كان ضغط الل حمل 032 فولت , عندما يعمل عند 009 لفة / ق بد ً من 0021‬ ‫ل‬ ‫لفة/ ق‬ ‫حيث أنه بالسرعة الولى وعند الضغط المطلوب تكون الدائرة المغناطيسية قد وصلت إلى تشبع أعلى عنها‬ ‫بالسرعة الثانية ونفس الضغط .‬ ‫ولجراء التجربة للحصول على خواص مولد التوازي ) الخواص الخارجية ( ، توصل دائرة المولد بشكل ) 43‬ ‫– ب ( حيث يبدأ أو ً بتحميل المولد الحمل المقنن ويضبط تيار المجال لكي يصير الضغط على طرفيه هو‬ ‫ل‬ ‫الضغط المقنن ويترك يعمل عند هذه القيم لمدة تزيد عن 02 دقيقة للوصول بدرجة حرارة المجال قرب درجة‬ ‫التشغيل ، ثم يرفع الحمل ويقاس ضغط الل حمل – بعد ذلك يزاد الحمل تدريجياً على خطوات ويقاس لكل خطوة‬ ‫تيار الحمل ‪ ، IL‬ضغط الطراف ‪ V‬وتيار المجال ‪ If‬مع ملحظة بقاء مقاومة دائرة المجال هي كما كانت عند‬ ‫أخذ قراءة الل حمل .‬ ‫تنظيم المولد : ‪Generator Regulation‬‬ ‫طالما أن الضغط على طرفي المولد يتغير بتغير الحمل المتصل به ، فإنه من المرغوب فيه الحصول على‬ ‫مقياس أو معيار يعبر عن درجة هذا التغير في ضغط الطراف من الحمل الكامل إلى الل حمل . وتستخدم كلمة‬ ‫"تنظيم" ‪ regulation‬للتعبير عن هذا التغير ، ويعرف التنظيم بأنه التغير في ضغط الطراف من الحمل الكامل‬ ‫إلى الل حمل مأخوذً كنسبة مئوية من ضغط الطراف عند الحمل الكامل :‬ ‫ا‬ ‫‪VNL-VFL‬‬ ‫‪Percent voltage Regulator‬‬ ‫)21(‬ ‫*001‬ ‫‪VFL‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪VNL: = no load terminal voltage - volts‬‬ ‫‪VFL : = Full load terminal voltage – volts‬‬ ‫: ‪Example‬‬ ‫‪A 10-kw 230-volt shunt generator delivers rated current at rated voltage. When‬‬ ‫‪load is completely removed, the terminal voltage rises to 250 volts. Determine the‬‬ ‫.‪voltage regulation‬‬ ‫:‪Solution‬‬ ‫‪VFL = 230 volts‬‬ ‫‪, VNL = 250 volts‬‬ ‫032-052‬ ‫% ‪Regulation‬‬ ‫001*‬ ‫7.8 =‬ ‫032‬ ‫ويتخذ التنظيم مقياساً للحكم عند المقارنة بين عدد من المولدات ، حيث تفضل المولدات ذات أقل تنظيم مئوي لن‬ ‫هذا يعني أن التغير في ضغط الطراف مع التغير في الحمل لمثل هذه المولدات سيكون صغيراً . ويراعي عند‬ ‫قياس التنظيم :‬ ‫1 – أن تكون سرعة اللة هي السرعة المقننة .‬ ‫2 – أن تظل تغذية المجال كما هي عند الحمل الكامل والضغط المقننين ، معنى ذلك أن يظل تيار المجال كما هو‬ ‫بالنسبة للمولدات المغذاة من الخارج أو تظل قيمة مقاومة دائرة المجال على ماهي عليه بالنسبة للمولدات ذات‬ ‫التغذية النفسية .‬
‫الخواص الكلية لمولد التوازي ‪Total characteristic‬‬ ‫بينما الخواص الخارجية هي العلقة بين الضغط على طرفي المولد وتيار الحمل ، فإن الخواص الكلية في‬ ‫العلقة بين ال ق.د.ك . المتولدة ‪ E‬وتيار عضو الستنتاج ‪ Ia‬الذي يعطى بالعلقة :‬ ‫‪(Ia = IL +IF‬‬ ‫31(‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫‪IL : = load current , If : = shunt field current‬‬ ‫وتعطي العلقة التية القوة الدافعة الكهربية المتولدة‬ ‫‪E : = V + IaRa‬‬ ‫)41(‬ ‫وبالعلقتين السابقتين يمكن حساب ورسم الخواص الكلية ، كما‬ ‫أنه يمكن رسمه بطريقة مباشرة من منحنى الخواص الخارجية‬ ‫كما يلي :‬ ‫المنحنى ‪ qr‬بشكل ) 63 ( هو منحنى الخواص الخارجية لمولد‬ ‫توازي ، كما أن ‪ ) oa ، ob‬الخطوط المارة بنقطة الصل (‬ ‫تمثل خطوط المقاومة للمجال وعضو الستنتاج بالتناظر .‬ ‫المسافات الفقية بين كل من ‪ oY ، oa‬تعطي تيار المجال لكل‬ ‫قيمة يتم الضغط على طرفي المولد . لذا فإنه عند القيمة ‪oe‬‬ ‫لضغط الطراف فإن ‪ ef‬تكون قيمة تيار المجال المناظرة ، كما أن ‪ `oe‬هي قيمة تيار الحمل . بإضافة ‪`e`f‬‬ ‫مساوية لتيار المجال عند ‪ `e‬فإن ‪ `of‬تكون تيار عضو الستنتاج ‪ ، Ia‬كما أن ‪ `f`g‬تكون هي قيمة الفقد في‬ ‫الضغط في عضو الستنتاج عند هذا التيار. بإضافة ‪ fg‬مساوية لفقد الضغط في عضو الستنتاج ‪ IaRa‬إلى ضغط‬ ‫الطراف ‪ ( e`f ( e`f =oe‬فإن النقطة ‪ g‬هي إحدى النقط على منحنى الخواص الكلية لمولد التوازي . وبتكرار‬ ‫مثل هذه النقط بالطريقة السابقة نحصل على المنحنى المذكور .‬ ‫القدرة الناشئة بعضو الستنتاج :‬ ‫تعطى القدرة الناشئة بعضو الستنتاج بالعلقة :‬ ‫‪(Pg = E.Ia‬‬ ‫‪watt‬‬ ‫51(‬ ‫:‪Where‬‬ ‫.‪E: = induced e.m.f‬‬ ‫‪, Ia : = total or armature current‬‬ ‫وبفقد جزء من هذه القدرة في عضو الستنتاج نفسه على هيئة مفاقيد نحاسية ، كما يذهب جزء أخر منها في‬ ‫تسخين ملفات المجال المختلفة سواء منها التوازي أو التوالي أو أقطاب التوحيد‬ ‫:‪Example‬‬ ‫‪A 20 kw 220-volt shunt generator has an armature resistance of 0.07Ω and shunt‬‬ ‫‪field resistance of 200 ohms . Determine power developed in armature when it‬‬ ‫.‪delivers its rated output‬‬ ‫:‪Solution‬‬ ‫02*301‬ ‫‪Rated current‬‬ ‫=‪I‬‬ ‫9.09 =‬ ‫‪amp‬‬ ‫022‬ ‫022‬ ‫‪Field current‬‬ ‫= ‪If‬‬ ‫1.1 =‬ ‫‪amp‬‬ ‫002‬
‫‪Armature current Ia = 90.9 + 1.1 = 92.0 amp‬‬ ‫‪Induced voltage E = 220+ (92.0*0.07) = 226.4 volts‬‬ ‫‪Power developed in armature‬‬ ‫‪Pg = 226.4 * 92.0 = 20.83 kw‬‬ ‫: ‪The same result may be obtained by adding power losses as follows‬‬ ‫2‬ ‫)022(‬ ‫‪Field loss‬‬ ‫= ‪Pf‬‬ ‫242 =‬ ‫‪watt‬‬ ‫002‬ ‫‪Armature loss‬‬ ‫‪Pa = (92.0 )2 * 0.07 = 592 watt‬‬ ‫‪Power developed in armature‬‬ ‫‪Pg = 20000 + 242 + 592 = 20834 = 20.83 kw‬‬ ‫ب – الخواص الخارجية للمولد المركب ‪Compound generator characteristics‬‬ ‫إن إنخفاض الضغط على طرفي مولد التوازي بزيادة تيار الحمل ، يجعل منه مولد غير صالح لتغذية الحمال‬ ‫التي تقع على مسافات بعيدة منه – لنه بإضافة إلى خاصية مولد التوازي المعروفة فإن الفقد في الضغط في‬ ‫خطوط النقل ذاتها يؤدي إلى مزيد من النخفاض في الضغط على طرفي الحمل ويؤدي إلى عدة متاعب خاصة‬ ‫ما يتعلق منها بأحمال النارة .‬ ‫وحيث أنه من المرغوب فيه دائما الحتفاظ بضغط ثابت على طرفي الحمل ، فإنه تضاف إلى لفات التوازي على‬ ‫نفس القلب الحديدي ، لفات أخرى ذات عدد قليل ومقطع كبير تسمى لفات التوالي وتتصل بدائرة المولد بإحدى‬ ‫الطريقتين شكل ) 73 – أ ، ب ( لينشأ مولد مركب قصير اوأخر طويل .‬ ‫وتنحصر مهمة ملفات التوالي في أن المجال الخاص بها والذي يعتمد في قيمته على قيمة تيار الحمل ، يعمل‬ ‫على تقوية المجال الساسي وبالتالي القوة الدافعة الكهربية المتولدة ليظل الضغط على طرفي المولد ثابتاً مع‬ ‫تغير الحمل بطريقة ذاتية أو قد يرتفع قلي ً عن القيمة المقدرة.‬ ‫ل‬ ‫ول تختلف خواص المولد المركب الطويل عن خواص المركب القصير كثيراً ، غير أن تيار الملفات التوالي في‬ ‫حالة المركب القصير يساوي تيار الحمل يضاف إليه في حالة المركب الطويل تيار ملفات التوازي ، الذي عادة‬ ‫ما يكون صغيراً ويمكن إيجاد الضغط على طرفي المولد في كل الحالتين بالعلقة التية‬ ‫‪V = E – IaRa – IsRs‬‬ ‫)61(‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫‪Is : = series-field current‬‬ ‫‪Rs : = series – field resistance‬‬
‫وبإختلف تأثير ملفات التوالي على المجال الساسي ، تختلف خواص المولد المركب – فإذا كان مجال التوالي‬ ‫يساعد مجال التوازي ، وذلك هو المتبع في نطاق نقل القدرة الكهربية وتوزيعها ، فإن المولد يكون في هذه الحالة‬ ‫مولدً مركباً إضافياً . ‪ cumulative compound generator‬أما إذا كان مجال التوالي يعمل على إضعاف‬ ‫ا‬ ‫مجال التوازي يمكن الوصول إلى ذلك بعكس أطراف ملف التوالي في حالة المركب الضافي – فإنه ينشأ في‬ ‫هذه الحالة مولدً مركباً فرقياً ‪ differential- compound generator‬وهو مولد ذو أغراض خاصة حيث‬‫ا‬ ‫أنه ثابت التيار ‪ constant current generator‬ويستخدم في أغراض اللحام والطلء الكهربي ول يصلح في‬ ‫أغراض نقل القدرة وتوزيعها .‬ ‫والشكل ) 83 – أ ( يعطى مقارنة بين كل من التركيين الضافي والفرقي بالنسبة لمولد التوازي . وبالنسبة لكل‬ ‫نوع من النوعين الضافي والفرقي فإن درجة التركيب ‪ degree of compounding‬تختلف في نطاق كل‬ ‫نوع بإختلف مقدار المبير لفات لملفات التوالي ، وبذا فإنه يمكن أن تنشأ في نطاق التركيب الضافي مثلً‬ ‫درجات التركيب الثلث التالية :‬ ‫1 – تركيب عالي 2 ‪ – Over compounding‬تركيب مستو ‪Flat Compounding‬‬ ‫3 – تركيب منخفض ‪under compounding‬‬ ‫وينشأ التركيب العالي إذا زاد الضغط على طرفي المولد بزيادة الحمل ويناسب هذا التركيب أغراض النقل‬ ‫والتوزيع ، وفي حالة التركيب المستو فإن الضغط على طرفي اللة في حالة الحمل الكامل يساوية في حالة الل‬ ‫حمل ،‬ ‫أما في حالة التركيب المنخفض فإن المولد يأخذ خواص شبيه بخواص‬ ‫التوازي ولكنها أعلى منها وكما يرى بشكل ) 83 – ب ( . ويلحظ أن‬ ‫التنظيم في حالة التركيب العالي يكون سالب . ويمكن الوصول إلى‬ ‫درجة التركيب المناسبة عن طريق مجزئ ‪ Diverter‬يوصل بالتوازي‬ ‫مع ملفات التوالي ليمر به التيار الزائد عن حاجة ملفات التوالي مما‬ ‫يستدعى أن يكون ذو مقاومة أقل من مقاومة ملفات التوالي .‬ ‫حساب المبير لفات الخاصة بملفات التوالي‬ ‫يمكن حساب المبير لفات الخاص بملفات التوالي لي درجة من التركيب بطريقة معملية ، وذلك بتوصيل‬ ‫أمبيرومتر في دائرة لفات التوازي وأخر بدائرة الحمل وكذلك فولتميتر على طرفي المولد الذي يعمل الن كمولد‬ ‫توازي :‬ ‫1 – يدار المولد بالسرعة المقننة ويحمل تدريجياً حتى يصل تيار الحمل إلى القيمة المقننة وتقاس قيمة تيار‬ ‫المجال 1‪ If‬مع ملحظة أن الضغط على طرفي اللة الن ليس له القيمة المطلوبة‬ ‫2 – يزداد تيار المجال تدريجياً بالوصول بالضغط على طرفي اللة إلى القيمة المطلوبة حسب درجة التركيب‬ ‫مع ملحظة المحافظة على تيار الحمل ثابتاً وذلك بزيادة مقاومة الحمل ، وتسجل القراءة 2‪. If‬‬ ‫وبمعرفة لفات مجال التوازي فإنه يمكن القول أن الزيادة في أمبير لفات مجال التوازي‬
‫( ، وهي قيمة المبير لفات التي يجب أن تنشأ بواسطة مجال التوالي للحصول إلى درجة التركيب‬Nf ( If2-If1 ‫المطلوبة بطريقة ذاتية‬ (Nf(If2-If1)=NsIs (17 Where : Nf : = no. of turns in shunt field , If1 : = shunt-field current at rated current and shunt characteristic, If2 : = shunt-field current at rate load and the desired degree of compounding Ns : = no. of turns in series field , Is : = series field current at rated load If2-If1)Nf) and Ns = (17`) Is In case of short compounding Is = IL , and in case of long compounding Is = IL+If2=Ia at rated load and the desired degree of compounding Example: A 250-kw 250 volt four-pole shunt generator requires a field excitation of 2.7 amp when delivering a rated load of 150 amp . A field current of 5.0 amp is necessary to raise the terminal voltage to the desired value at rate load. If the shunt field has 500 turns per pole and the series field 10 turns per pole ,find the resistance value of the diverter when the generator is to operate as a cumulative . compound generator. The resistance of the series field is 0.005 Ω Solution: Nf ( If2-If1) = NsIs (5.0-2.7)500 ∴ series field current required Is = = 115 amp 10 To field the resistance of the diverter : IdRd =IsRs (150-115)Rd = 115* 0.005 115 * 0.005 Rd = = 0.0164Ω 35 ‫: جـ - الخواص الخارجية لمولد التوالي‬ ‫يختلف مولد التوالي عن المولدات السابقة في أنه يتكون من‬ ‫ملفات توالي فقط تتصل مع عضو الستنتاج بالتوالي وكذا مع‬ ‫الدائرة الخارجية , وملفات التوالي هذه بالضرورة ل بد أن تكون‬ ‫من عدد قليل من اللفات من سلك ذو مقطع كبير حيث يجب أن‬ ‫يمر بها تيار الحمل المقنن . ويختلف بناء الضغط في مثل هذه‬ ‫المولد عن المولدات التي تحتوي على ملفات توازي , حيث أنه‬ ‫بدوران مولد التوالي بالسرعة المقننة فإنه ينشأ على طرفي المولد‬ ‫ق.د.ك ذات مقدار صغير يتوقف على قيمة المغناطيسية المتبقية‬ ‫بالدائرة المغناطيسية , وتظل هذه ال ق.د.ك على قيمتها ما لم‬ ‫توصل دائرة المولد بالحمل ليمر تيار صغير يزيد من الفيض‬
‫المغناطيسي للقطاب لتزداد ال ق.د.ك المتولدة وبالتالي يزداد التيار المار بالحمل وهو نفسه المار بالقطاب‬ ‫فتزداد ال ق.د.ك المتولدة والضغط على طرفي اللة وهكذا كلما زاد تيار الحمل كلما زاد الضغط على طرفي‬ ‫المولد إلى أن تصل الدائرة المغناطيسية إلى نقطة التشبع . ويرى في شكل )_04 ( منحني التمغطس لمولد‬ ‫التوالي وهو ل يختلف عن مثيله لية آلة توازي , كما يرى منحني الخواص الخارجية وهو يشابه في الجزء‬ ‫الول منه منحني التمغطس ويذهب الفرق بين المنحنين في الفقد في الضغط بمقاومة عضو الستنتاج وملفات‬ ‫التوالي وكذلك بسبب رد فعل عضو الستنتاج .‬ ‫ويلحظ أن المولد لن يتمكن من بناء الضغط على طرفيه إذا زادت المقاومة الخارجية عن القيمة الممثلة بالخط‬ ‫‪ ، oa‬كما أنه من الناحية العملية ل بد أن يعمل المولد عن خطوط مقاومة إلى اليمين من النقطة ‪ " d‬نقطة التشبع‬ ‫" لن العمل على أي خط للمقاومة يسار تلك النقطة يؤدي إلى انهيار الضغط وخروج الحمل إذا حدث أي زيادة‬ ‫في مقاومته .‬ ‫ويصمم المولد ليعمل في المنطقة ‪ , bc‬أي مولد ثابت‬ ‫التيار تقريباً برغم التغير الكبير في قيمة الضغط على‬ ‫طرفيه وقد سبق استخدامه في تشغيل مصابيح القوس‬ ‫الكهربي وبعض دوائر القدرة التي تعمل على تيار ثابت‬ ‫وكذلك دوائر اللحام والطلء الكهربي وكمعضد‬ ‫‪ Booster‬شكل )14( لتعويض الفقد في الضغط‬ ‫بالمغذيات ‪ Feeders‬ويظل الضغط على طرفي الحمل‬ ‫ثابتاً .‬ ‫تشغيل المولدات على التوازي :‬ ‫في حالة ما إذا تعدى تيار الحمل التيار المقنن للمولد الذي يغذي عدداً من الحمال , فإنه يتعين إدخال مولد أخر‬ ‫ليعمل مع هذا المولد بالتوازي ويشاركا سويً في تغذية الحمال – تمامً كما تشارك البطاريات المتصلة على‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫التوازي في تغذية تيارات عالية , ولكن المر هنا بالنسبة للمولدات يختلف في طريقة إدخالها مع بعضها البعض‬ ‫لتعمل بالتوازي كما أنها تختلف أيضاً بالنسبة لنوع هذه المولدات:‬ ‫: أ- مولدات التوازي‬
‫لتوصيل مولد توازي مع آخر من نفس النوع ليعمل سويً في تغذية الحمال المتصلة بالقضبان العمودية , يجب‬ ‫ا‬ ‫التأكد من قطبية الطراف حيث توصل الطراف الموجبة مع بعضها البعض وكذلك الطراف السالبة – لنه في‬ ‫حالة اختلف الطراف أي بتوصيل طرف موجب مع آخر سالب فإن المولدين سوف يتصلن مع بعضها‬ ‫البعض بالتوالي وتكون المقاومة الفعالة في الدائرة حينئذ هي مقاومتي عضو الستنتاج الصغيرة كما هو معروف‬ ‫فيندفع تيار كبير في الدائرة تحت تأثير مجموع الضغطين على طرفي اللتين مما يسبب أضرار جسيمة لهما إذا‬ ‫لم تقم المصهرات بدورها في حمايتهم – بالضافة إلى ذلك فإنه يجب التأكد من أن ضغط المولد الداخل يساوي‬ ‫تماماً ضغط المولد العامل , بعدها تقفل المفاتيح الخاصة به ليتصل مع المولد العامل بالتوازي وتبدأ مشاركته في‬ ‫تغذية الحمل بالطريقة التية :‬ ‫إذا كان ضغط المولد الداخل يساوي تماماً ضغط المولد العامل وترك هكذا فإنه لن يقوم بتغذية أي حمل كما أن‬ ‫المولد العامل لن يستطيع أن يدفع إليه بتيار في محاولة جعله محركً. وبذا يظل المولد الداخل غير مشارك‬ ‫ا‬ ‫بالنسبة للقضبان " ‪ " Floating on the bus bars‬ولكي تبدأ مشاركته في الحمل يجب أن تزداد ال ق.د.ك‬ ‫المستنتجة له عن طريق تقوية المجال المغناطيسي للقطاب , وبذا يستطيع أن يدفع ببعض التيار إلي القضبان .‬ ‫وحيث أن الحمل المتصل ثابت المقدار , فإن الجزء من الحمل الذي يبدأ المولد الداخل في تغذية يسقط عن المولد‬ ‫العامل ويحاول الضغط على طرفي المولد الخير الرتفاع – لذا فإنه في نفس الوقت الذي يزداد فيه المجال‬ ‫لقطاب المولد الداخل لكي يشارك في الحمل , يجب أن ينقص المجال لقطاب المولد العامل حتى ل يرتفع‬ ‫ضغط القضبان .‬ ‫بعد أن يقتسم المولدان الحمل , بالطريقة السابقة, بنسبة معينة فإنهما يحافظان على استقرار العمل بالتوازي طول‬ ‫الوقت .‬ ‫بالنظر إلى شكل )24- ب ( وبفرض أن أحد المولدات وليكن المولد )1( أراد أن يدفع بتيار أكبر من المقدر له‬ ‫لحد السباب الخارجة ) ارتفاع مفاجئ في السرعة أو تغير لحظي في الحمل ( فإنه سيحاول أن يصل إلى نقطة‬ ‫مثل )‪ (a‬على منحني الخواص عندها يزداد الفقد في الضغط على طرفيه وتقل قدرته على إعطاء حمل أكبر , في‬ ‫نفس الوقت الذي يحاول فيه المولد )١( أن يعطي تياراً أكبر فإنه من المفروض أن ينقص تيار المولد )2( حيث‬ ‫أن الحمل ثابت وبذلك سيحاول المولد )2( أن يصل إلى نقطة مثل )‪ (b‬عل منحني خواصه عنده يقل الفقد في‬ ‫الضغط ويزداد الضغط على طرفيه وقدرته على إعطاء حمل .‬ ‫بذلك فإنه أية محاولة من أحد المولدين لكي يأخذ نصيب أكبر من المقدر له ينتج عنها تغير في ضغطي المولدين‬ ‫تضاد هذه المحاولة وتحد منها – من ذلك فإن مولدات التوازي تظل تعمل في اتزان مستقر حينما تعمل مع‬ ‫بعضها العض بالتوازي , وتحافظ على نسبة اقتسام الحمل بينهما سواء ازداد أو نقص .‬ ‫وعندما يراد إخراج أحد المولدين من العمل على القضبان فإنه يجب أن يضعف المجال الخاص به تدريجياً في‬ ‫الوقت الذي يزاد فيه من مجال المولد الباقي بالخدمة لينتقل إليه تيار الحمل بالكامل ويصل تيار المولد المراد‬ ‫إخراجه إلى الصفر عند ذلك تفتح المفاتيح الخاصة به- ويلحظ أنه إذا خفض تيار المجال لحد المولدات أكثر‬ ‫من اللزم فإن اتجاه القدرة سوف ينعكس به ويبدأ في العمل كمحرك ويحاول أن يدير اللة المحركة.‬ ‫: ب- المولدات المركبة‬
‫الشكل )34- أ ( يبين توصيلة مولدين مركبين يعملن بالتوازي ) بغض النظر عن توصيلة التعادل الن (‬ ‫ويقتسمان الحمل بنسبة معينة شكل )34- ب ( .‬ ‫مثل هذان المولدان لن يستطيعان العمل سويً في اتزان لنه لو أن‬ ‫ا‬ ‫المولد )1( مثلً زاد لي سبب من السباب من قيمة الحمل المتصل به‬ ‫فإن التيار المار بملفات التوالي سوف يزداد ويزداد بالتالي ال ق.د.ك‬ ‫المستنتجة إلى نقطة مثل )‪ (a‬مما ينتج عنها أن يأخذ المولد حملً أكبر‬ ‫وأكبر , وبفرض أن الحمل المتصل بالقضبان ثابت المقدار فإن الحمل‬ ‫على المولد )2( سوف ينقص ويقل تيار ملفات التوالي وتقل قوته‬ ‫الدافعة الكهربية المستنتجة مما يساعد على استمرار تناقص الحمل‬ ‫على طرفيه ... وهكذا في لحظة واحدة سينتقل الحمل بالكامل إلى‬ ‫المولد )1( بينما ينقلب المولد )2( إلى محرك , وإذا لم تكن القواطع‬ ‫الخاصة بالمولد )1( من الدقة بمكانة لتفصله في الوقت المناسب من‬ ‫الدائرة فإن هناك خطورة عليه إذا كان تيار الحمل اكبر بكثير من تيار المولد .‬ ‫من ذلك فإن المولدات المركبة لن تحافظ على حالة التزان المستقر أثناء عملها بالتوازي , وللتغلب على تلك‬ ‫الحالة فإنه تستخدم توصيلة التعادل وهي عبارة عن سلك ذو مقاومة صغيرة جداً يصل بين الفرشتين الموجبتين‬ ‫شكل ) 34- أ( وعندما يحاول الن المولد )1( مث ً زيادة الحمل فإن ضغط عضو استنتاجه سوف يزيد عن‬ ‫ل‬ ‫ضغط عضو الستنتاج المولد )2( كما أن ضغط الخير سوف يقل أيضاً بنقص الحمل عليه وبذا يزداد الفرق بين‬ ‫ضغطي عضوي الستنتاج ويندفع جزء من التيار عبر توصيلة التعادل من المولد )1( إلى المولد )2( لينضم إلى‬ ‫تيار المولد )2( ويمر سوياً في ملفات التوالي له فترتفع قوته الدافعة الكهربية ويصبح قادراً على أخذ المزيد من‬ ‫الحمل بينما يضعف تيار ملفات التوالي للمولد )1( وتقل قوته الدافعة الكهربية وبالتالي تقل قابلته للحصول على‬ ‫مزيد من الحمل , مما يعمل على أن يستمر المولدين في العمل بالتوازي في حالة اتزان مستقر .‬
‫محركات التيار المستمر‬ ‫‪D.C. Motors‬‬ ‫كما أن مولد التيار مستمر هو آلة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى أخرى كهربية , فإن محرك التيار المستمر هو‬ ‫آلة لتحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة ميكانيكية . وقد سبق القول أن آلة الدينامو هي آلة تصلح لكل من الغرضين‬ ‫أي أنه في المكان لنفس آلة التيار المستمر أن تعمل مولدً أو محركاً .‬ ‫ا‬ ‫أساس عمل المحرك ‪Principle of the Motor‬‬ ‫يعتمد فعل المحرك على التفاعل بين مجال مغناطيسي منتظم شكل )44- أ( ، وأخر لموصل يحمل تياراً كهربياً‬ ‫شكل )44- ب( . هذا التفاعل يؤدي إلى نشوء قوة على هذا الموصل مقدارها‬ ‫‪F=BLI‬‬ ‫‪newtons‬‬ ‫)81 (‬ ‫:‪Where‬‬ ‫2‪B : = flux density of main field , in weber/m‬‬ ‫‪L : = Length of the conductor , in meter‬‬ ‫‪I : = current , in amperes‬‬ ‫‪Or‬‬ ‫‪I‬‬ ‫‪F= BL‬‬ ‫‪Dynes‬‬ ‫)`81(‬ ‫01‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪B in lines /cm2 or gauss, L in centimeters and I in amperes‬‬ ‫ويتوقــف اتجاه هذه القوة ‪ F‬على اتجاه التيار فــي الموصــل‬ ‫شكـل )44جــ , ء ( , ويمكـن تحديـد هذا التجاه طبقً لقاعدة‬ ‫ا‬ ‫فلمنـج لليـد اليسـرى ‪ Fleming's left-hand rule‬حيـث‬ ‫يجـــــب أن يكون كـــــل مـــــن اتجاه القوة , التيار والمجال‬ ‫المغناطيسي عمودياً على الخر . كم أنه يمكن تحديد اتجاه‬ ‫هذه القوة عــن طريـــق تحليـــل المجال المغناطيســـي حول‬ ‫ـ‬ ‫الموصــل , حيــث أن المجال المتزاحــم فــي جهــة مــا بيــن‬ ‫الموصــل يحاول أن يدفــع بــه إلى الجهــة التــي قــل تكاثــف‬ ‫المجال المغناطيسي بها .‬ ‫هذه القوة التــي تدفــع أي موصــل يحمــل تياراً عمودياً على اتجاه مجال‬ ‫مغناطيســي , إلى الحركــة عمودياً على هذا المجال هــي أســاس عمــل‬ ‫المحرك – لنـــــه بفرض ملف قابـــــل للحركـــــة موضوع فـــــي مجال‬ ‫مغناطيسـي شكـل ) 54( ويمـر بـه التيار كمـا هـو موضـح , فإنـه سـتنشأ‬ ‫على جانـبي الملف قوتان تحدثان عزمً عليـه وتحاولن إدارتـه فـي اتجاه‬ ‫ا‬ ‫عقرب الساعة.‬ ‫وكمـا يرى مـن العلقـة )81( أن كـل قوة مـن هذه القوة الناشئة تعتمـد فـي‬ ‫‪Fig(45) torque produced by coil‬‬ ‫قيمتهـا على ثلثـة عوامـل : كثافـة المجال المغناطيسـي ‪ , B‬التيار المار‬ ‫فــي الموصــل وطول هذا الموصــل . ويلحــظ هنــا أن المقصــود بطول‬ ‫الموصــل هــو الطول الفعال أي الجزء مــن الموصــل الذي يقطــع فعلً‬ ‫المجال المغناطيسي .‬ ‫ويمكن حساب العزم الناشئ عن كل موصل بالعلقة التية .‬
‫‪T = Fxr‬‬ ‫‪N-m‬‬ ‫)91(‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪T : = torque , in N-m‬‬ ‫‪F : = Force , newton‬‬ ‫‪R : = distance measured perpendicularly from‬‬ ‫‪direction of F to center of rotation , m‬‬ ‫وبفرض أن مجموع العزمين شكل )54( حيث أن كلهما يعمل في اتجاه واحد , كان لحداث الدوران وأن‬ ‫الملف بدأ يتخذ عدة أوضاع شكل )64- أ ( فمن الملحظ أنه في الوضع )1( يكون العزم أكبر منه في الوضع )‬ ‫2( إلى أن يصبح صفراً , في الوضع )3( حيث أن المسافة العمودية ‪ r‬بين اتجاه القوة ومحور الدوران أصبحت‬ ‫صفراً , وبذا يصل الملف في الوضع )3( إلى حالة السكون . ولكن بفرض أن للملف ما يكفي من عزم القصور‬ ‫ليصل إلى الوضع )4( فإن قيمة العزم الناشئ سوف تبدأ في التزايد ولكنها ستعمل على أن يعود الملف إلى‬ ‫الوضع )3( مرة أخرى . ولكي يستمر الدوران في اتجاه واحد فإنه يجب في الوضع )4( أن يظل اتجاه العزم في‬ ‫اتجاه عقرب الساعة وذلك بالعمل على عكس اتجاه التيار بالملف في ذلك الوضع وكما في شكل )64- ب( حيث‬ ‫يرى اتجاه التيار وأن العزم الناشئ في كل وضع اتجاه عقرب الساعة . ويمكن الوصول إلى تحديد اتجاه التيار‬ ‫كما في الشكل )64- ب ( عن طريق مبدل ‪ Commutator‬يقوم بتوصيل التيار المستمر من الدائرة الخارجية‬ ‫إلى الملف عن طريق الفرش , والتي تقوم في لحظة مناسبة بعكس اتجاه التيار بالملف ليظل اتجاه الدوران ثابتاً ,‬ ‫هذه اللحظة وكما يرى من شكل ) 64- ب( مكانها بين القطاب حيث يكون الفيض أقل ما يمكن وكذلك العزم‬ ‫يساوي صفرً .‬ ‫ا‬ ‫العزم الناشئ بالمحرك ‪Torque developed by a motor‬‬ ‫مثل هذا المحرك شكل ) 64 – ب ( والذي يحتوي على ملف واحد ل يمكن أن يكون عمليً حيث أن العزم الناشئ‬ ‫ا‬ ‫صغير جدً ، كما أنه نبضي تصل قيمته إلى الصفر مرتين ، وبإضافة ملف أخر إلى هذا الملف يمكن تفادي‬ ‫ا‬ ‫وصول قيمة العزم إلى الصفر ولكنه يظل متغير القيمة . وللحصول على محرك ذو عزم ثابت القيمة فإنه يجب‬ ‫أن يكون له عضو الستنتاج عليه عدد كبير من الملفات ، مثل أعضاء استنتاج المولدات ، ويتناسب العزم الناشئ‬ ‫حينئذ مع تيار عضو الستنتاج ومقدار الفيض الساسي كما يلي :‬ ‫: ‪From eq.s ( 18, 19) the torque developed by an armature can be obtained as follows‬‬ ‫‪d‬‬ ‫(= ‪T‬‬ ‫)‪) (ZBavLI‬‬ ‫) ‪N-m ( i‬‬ ‫2‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫. ‪D : = diameter of the armature , in meter‬‬ ‫. ‪The flux entering the armature of the one pole‬‬ ‫‪πd‬‬ ‫( ‪φ =BaυL‬‬ ‫)‬ ‫) ‪( ii‬‬ ‫‪P‬‬
P : = no. of poles Substituting in (i) the value of Bav from (ii) d φP T =( )( )ZLI 2 Lπd P 1 = . . φZI 2 π But I = Ia/a , a : = no. of the parallel paths Then : PZ T= Iφ N-m 2πa a ∴ T = KtIaφ N.m (20) Where Kt : = constant = PZ/2πa ‫هذه العلقة ، معادلة ) 02 ( ذات أهمية خاصة إذ يمكن عن طريقها إيجاد التغير في العزم بالنسبة للحمل للنواع‬ ‫المختلفة من المحركات . ويجب ملحظة أن العزم المعطى بهذه العلقة هو العزم الداخلي الناشئ بواسطة‬ ‫ عضو الستنتاج ، أم العزم الذي يمكن استخدامه عن‬electromagnetic torque or internal torque ‫طريق محور الدارة فهو أقل من ذلك بمقدار الحتكاك ومقاومة الهواء ومقدار المفاقيد الحديدية في عضو‬ . ‫الستنتاج‬ Example: When a motor armature is taking 50 amp from the line , it develops 60 IB-ft torque . The field strength is reduced to 75 per cent of its original value and the current increases to 50 amp. Determine new value of torque Solution: For the two conditions, we have 60 = K`tφ.50 (a) Tnew = K`t 0.75φ*80 (b) (Dividing eq (b) by eq (a Tnew K`t 0.75φ*80 = 60 K`tφ*50 ∴Tnew = 60 * 0.75 * (80/50) = 72 lb.ft [10 HP 110-volt motor, Ra=0.05Ω , Ia=110/0.05 =2200 amp but Ia=90A only ‫] .لتوضيح ال ق.د.ك‬ Counter ‫القوة الدافعة الكهربية العكسية‬ Electromotive Force ‫ل يتحدد تيار عضو الستنتاج لحد المحركات إثناء‬ ‫ فقط ، بل يؤخذ في‬Ra ‫دورانه على أساس مقاومته‬
‫العتبار عامل أخر هو القوة الدافعة الكهربية العكسية التي تنشأ في موصلت عضو الستنتاج نتيجة لدورانها‬ ‫في المجال الساسي للقطاب . هذه ال ق.د.ك. العكسية تعمل عكس الضغط الواقع على طرفي عضو الستنتاج‬ ‫شكل )74( ، ول يمكن في الحوال العادية أن تصل في قيمتها إلى قيمة هذا الضغط .‬ ‫من ذلك فإن تيار عضو الستنتاج يمكن حسابه بالعلقة التية :‬ ‫‪Vt – E‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫.‪Amp‬‬ ‫) 12 (‬ ‫‪Ra‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪Ia : = armature current‬‬ ‫‪Vt : = motor terminal voltage‬‬ ‫‪Ra : = armature-circuit resistance‬‬ ‫‪E : = Counter – emf‬‬ ‫‪Rewriting eq ( 21) we have‬‬ ‫‪Vt = E+ IaRa‬‬ ‫)22(‬ ‫بمقارنة هذه العلقة بمثيلتها للمولد ، معادلة ) 11 ( ،‬ ‫‪E = V+ IaRa‬‬ ‫)11(‬ ‫فإنه يلحظ أنه في حالة المولد ل بد أن تكون ال ق.د.ك المتولدة أكبر من الضغط على طرفي اللة بمقدار‬ ‫الضغط في مقاومة عضو الستنتاج ‪ ، IaRa‬في حين أنه في حالة المحرك فإن ال ق.د.ك العكسية ل بد أن تكون‬ ‫أقل من الضغط على طرفي اللة بمقدار ‪ IaRa‬حتى تتمكن اللة من أداء فعلها كمحرك .‬ ‫وليجاد قيمة ال ق.د.ك العكسية تستخدم نفس العلقة المستخدمة ليجاد ال ق.د.ك المستنتجة في المولد ، معادلة‬ ‫) َ7 ( :‬ ‫‪φNPZ‬‬ ‫=‪E‬‬ ‫‪volts‬‬ ‫) `7 (‬ ‫‪60a‬‬ ‫‪As Z,P and a are constant for any given motor , the counter emf is‬‬ ‫‪E = KφN‬‬ ‫‪Solving for speed‬‬ ‫‪E‬‬ ‫`‪N = K‬‬ ‫)32(‬ ‫‪φ‬‬ ‫‪Where K` = 1/K‬‬ ‫‪Substituting for E in eq (23) its value given in (22) , the speed becomes‬‬ ‫‪V- IaRa‬‬ ‫`‪N = K‬‬ ‫)42(‬ ‫‪φ‬‬ ‫يلحظ من العلقة )32( أن سرعة المحرك تتناسب طردياً مع ال ق.د.ك العكسية ، في حين تتناسب تناسباً‬ ‫عكسياً مع فيض المجال الرئيسي . كما أن العلقة )42( هى علقة هامة جدً لنها تعطى علقة للتغيير في‬ ‫ا‬ ‫السرعة مع التغير في الحمل.‬ ‫:‪Example‬‬ ‫‪In a motor the armature resistance is 0.1 ohm. When connected across 110-volt mains‬‬ ‫‪the armature takes 20 amp, and its speed is 1200rpm. Determine its speed when the‬‬ ‫.‪armature takes 50 amp prom this same mains, with the field increased 10 per cent‬‬
‫:‪Solution‬‬ ‫)42(.‪Applying eq‬‬ ‫2‪N‬‬ ‫1.0*05-011‬ ‫501‬ ‫1‪φ‬‬ ‫1‪N‬‬ ‫`‪K‬‬ ‫2‪φ‬‬ ‫801‬ ‫2‪φ‬‬ ‫=‬ ‫=‬ ‫.‬ ‫1.0*02-011 `‪K‬‬ ‫1‪φ‬‬ ‫1‪But N1 = 1200 rpm and φ2 = 1.10φ‬‬ ‫‪Therefore‬‬ ‫501‬ ‫1‪φ‬‬ ‫* 0021 = 2‪N‬‬ ‫(‬ ‫1601 = )‬ ‫‪rpm‬‬ ‫801‬ ‫1‪1.1φ‬‬ ‫في حين أنه من العلقة )32( تتناقص السرعة بازدياد الفيض ، فإن العلقة )02( الخاصة بالعزم توحي بأنه‬ ‫بازدياد الفيض يزداد العزم مما سيؤدى إلى زيارة السرعة بالتالى – ولكن هذا لن يحدث حيث أن زيادة السرعة‬ ‫لن تتم لحظيً بسبب القصور الذاتي لعضو الستنتاج وتؤدى زيادة الفيض إلى زيادة الـ ق.د.ك العكسية.‬ ‫ا‬ ‫وبالنظر إلى العلقة :‬ ‫‪Vt – E‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫فإنه يمكن الحكم أن أى زيادة طفيفة فى الـ ق . د . ك العكسية تؤدى إلى نقص كبير في قيمة تيار عضو‬ ‫الستنتاج ‪ ،Ia‬من ذلك فإنه فى العلقة الخاصة بالعزم فإن تيار :‬ ‫‪T = ktIaφ‬‬ ‫عضو الستنتاج يقل بدرجة أكبر مما يزداد بها الفيض ، وبذا يبدأ العزم في التناقص ، ولكن بتناقص السرعة فإن‬ ‫تيار عضو الستنتاج يبدأ في الزيادة ليتخذ قيمة مناسبة مع الفيض الجديد في إحداث عزم يتساوى وعزم الحمل‬ ‫والمفاقيد.‬ ‫العلقة بين الـ ق . د . ك العكسية والقدرة الميكانيكية :‬ ‫بفرض أن جزء من القدرة الداخلة لعضو الستنتاج ‪ VtIa‬يذهب في شكل مفاقيد حرارية به ‪ ,Ia2Ra‬فإن الجزء‬ ‫الباقى يجب أن يظهر في هيئة قدرة ميكانيكية :‬ ‫2‬ ‫‪Pm = VtIa - Ia Ra‬‬ ‫= ) ‪Vt - IaRa )Ia watts‬‬ ‫‪but the counter emf E = Vt -IaRa‬‬ ‫‪∴ Pm = EIa‬‬ ‫)52(‬ ‫من ذلك فإن القدرة الميكانيكية الناشئة بعضو الستنتاج هى حاصل ضرب الـ ق . د . ك العكسية وتيار عضو‬ ‫الستنتاج . وتكون القدرة الميكانيكية المستفادة أقل من ‪ Pm‬هذه بمقدار الفقد في الحتكاك ومقاومة الهواء والفقد‬ ‫الحديدى.‬
‫رد فعل عضو الستنتاج :‬ ‫سبقت دراسة مفصلة لرد فعل عضو الستنتاج في مولد التيار المستمر يمكن تلخيصها كما بشكل ) 84-أ ( حيث‬ ‫تبين ‪ R‬ن التجاه الذي ينحرف إليه المجال الرئيسي نتيجة لمجال عضو الستنتاج ، كما يوضح الشكل الحاجة‬ ‫إلى القطاب البينية في محاولة لملفاة رد فعل عضو الستنتاج وبقاء الفرش في موضعها على خط التعادل بين‬ ‫القطاب الرئيسية.‬ ‫ولفهم تأثير رد فعل عضو الستنتاج في حالة المحرك فإنه يمكن الستعانة بدراسة مشابهة لتلك التي استعنا بها‬ ‫في حالة المولد ، ويمكن تلخيص نتائجها كما بشكل ) 84-ب( حيث فرض أن اتجاه الدوران ثابت كما في حالة‬ ‫المولد وتبين ‪ R‬د التجاه الذي ينحرف إليه المجال الرئيسي للقطاب تحت تأثير مجال عضو الستنتاج ويؤدى‬ ‫إضعاف المجال الرئيسي في المحرك إلى زيادة طفيفة في السرعة.‬ ‫وللستعانة بالقطاب البينية في حالة المحرك لملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج فإنه يجب ملحظة قطبيتها‬ ‫والتي تختلف عنها في حالة المولد. ويلحظ أنه إذا استخدام نفس المولد للعمل كمحرك فإنه ليست هناك حاجة إلى‬ ‫عكس أطراف القطاب البينية لنها متصلة بالتوالي مع عضو الستنتاج ، وعكس اتجاه التيار فى عضو‬ ‫الستنتاج نتيجة لزيادة ‪ Vt‬عن ‪ E‬يؤدى أوتوماتيكياً إلى انعكاس اتجاه التيار بالقطاب البينية وبالتالي إلى انعكاس‬ ‫قطبيتها – وبذا تظل قطبية القطاب البينية صحيحة سواء استعملت اللة كمولد أو كمحرك.‬ ‫خواص محركات التيار المستمر :‬ ‫تتخذ محركات التيار المستمر عدة أسماء مماثلة لتلك المستخدمة في مولدات التيار المستمر , تختلف باختلف‬ ‫طريقة توصيل عضو الستنتاج مع المجال الرئيسي ونوع هذا المجال فهناك محرك التوازي , محرك التوالي‬ ‫والمحرك المركب, ولكل نوع من هذه المحركات خواص أساسية تختلف عن النوع الخر وتميزه عنها . من تلك‬ ‫الخواص خاصية تغير العزم مع الحمل , وكذا خاصية تغير السرعة مع الحمل – هاتان الخاصيتان من أهم‬ ‫الخواص في دراسة أنواع المحركات لن بواسطتها يمكن اختيار نوع المحرك الذي يناسب نوع الحمل المراد‬ ‫إدارته .‬ ‫محرك التوازي :‬
‫في محرك التوازي تتصل ملفات المجال الرئيسي بالتوازي على أطراف مصدر التيار , لذا يمكن اعتبار ‪ f‬ي‬ ‫ثابتة القيمة مع ظروف التحميل المختلفة . وبالنظر إلى العلقة )02( فإن العزم الناشئ بمحرك التوازي سيتناسب‬ ‫مباشرة مع تيار عضو الستنتاج , يزداد بزيادته وينقص بنقصانه , شكل )94- ب ( :‬ ‫‪T = KtφIa‬‬ ‫‪In a shunt motor φ = φf = constant‬‬ ‫‪Then‬‬ ‫‪T = K`t Ia‬‬ ‫‪∴ T α Ia‬‬ ‫ويتناسب تيار عضو الستنتاج مباشرة مع الحمل المتصل بالمحرك : لنه بزيادة الحمل فإن سرعة المحرك تميل‬ ‫إلى النخفاض وبذا تتناقص ال ق.د.ك العكسية تبعً للعلقة :‬ ‫ا‬ ‫‪E = KφfN‬‬ ‫هذا النقص في ال ق.د.ك العكسية سيزيد من تيار عضو الستنتاج , كما يرى من العلقة :‬ ‫‪Vt – E‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫وتكون هذه الزيادة في تيار عضو الستنتاج سبباً في زيادة عزم المحرك ليتناسب مع الحمل الجديد . من ذلك فإن‬ ‫محركات التوازي من المحركات التي تعمل في اتزان حيث تؤدي ردود الفعل الناشئة عن التغير في الحمل‬ ‫) مث ً زيادة الحمل تؤدي إلى نقص السرعة يؤدي إلى نقص الق.د.ك العكسية وبالتالي زيادة تيار عضو‬ ‫ل‬ ‫الستنتاج مما يؤدي إلى زيادة العزم الناشئ , والعكس صحيح ( إلى ضبط القدرة الداخلة لتتناسب مع القيم‬ ‫الجديدة للحمل . ومنحنيات الخواص شكل )94-جـ ( تعطي التغير في كل من تيار الحمل والعزم الناشئ بالنسبة‬ ‫إلى التغير في القدرة المأخوذة من المحرك .‬ ‫أما بالنسبة للتغير في السرعة مع الحمل في محرك التوازي فبالنظر إلى العلقة‬ ‫‪Vt - IaRa‬‬ ‫`‪N =K‬‬ ‫‪φf‬‬ ‫فإن المتغير الوحيد فيها هو ‪ Ia‬الذي يزيد بزيادة الحمل , من ذلك تنقص السرعة بزيادة الحمل كما سبق‬ ‫الستنتاج – ولكن إذا علم أن ‪ IaRa‬هي عادة من 2 إلى 6 % من قيمة الضغط علي طرفي المحرك فإن التغير في‬ ‫السرعة مع الحمل سيكون في نفس الحدود مما يدفع إلى القول أن محرك التوازي هو محرك ذو سرعة ثابتة ,‬ ‫بالرغم من النخفاض الطفيف في السرعة مع الزيادة في الحمل شكل )94--جـ (, كما أن له سرعة محددة عن‬ ‫الل حمل .‬ ‫الشكل )94-جـ ( يعطي أيضاً مع العلقة بين الجودة والحمل لمحرك التوازي وسنرى فيما بعد تأثير المفاقيد‬ ‫بالمحرك على الجودة .‬ ‫محرك التوالي :‬ ‫يوصل محرك التوالي كما بالشكل )05- أ ( حيث تتكون ملفات التوالي من عدد قليل من اللفات من سلك ذو‬ ‫مقطع كبير لكي يتحمل تيار عضو الستنتاج الذي يمر بها – من ذلك فإن المجال الرئيسي يعتمد في قيمته على‬ ‫تيار عضو الستنتاج ,‬
‫ويمكن كتابة العلقة العامة للعزم بالصورة التية.‬ ‫‪T=KφtIa‬‬ ‫‪Substituting Ia for φ, then‬‬ ‫2‪T=K"tIa2 and T α Ia‬‬ ‫ويتضح من العلقة السابقة أنه طالما لم تصل الدائرة المغناطيسية إلى درجة التشبع فإن عزم محرك التوالي‬ ‫يتناسب مع مربع تيار عضو الستنتاج ، شكل ) 94 – ب ( هذه الخاصية في محرك التوالي تجعله مرغوباً‬ ‫للغراض التي يراد فيها زيادة كبيرة في العزم مع التغير المحدود في التيار ، ولو أنه من الناحية العملية فإن‬ ‫التشبع ورد فعل عضو الستنتاج يحدان من هذه الزيادة .‬ ‫العلقة ) 42( يمكن إعادة صياغتها لتناسب محرك التوالي ، وتكون السرعة حينئذ‬ ‫)‪Vt- Ia (Ra+ Rs‬‬ ‫`‪S = K‬‬ ‫)62(‬ ‫‪φ‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪Rs : = series field resistance‬‬ ‫في العلقة الخيرة فإن ك ً من ، ‪ Ia‬متغير القيمة : بإزدياد الحمل على المحرك تقل سرعته لحظياً وبذا تقل‬ ‫ل‬ ‫ال ق.د.ك العكسية ويؤدي ذلك إلى زيادة تيار عضو الستنتاج ، وتؤدي الزيادة في الفقد في الضغط ‪Ia‬‬ ‫‪ ( ( Ra+Ia‬في العلقة الخيرة إلى نقص السرعة هذا الفقد في الضغط يتراوح عادة بين 3-8% من الضغط على‬ ‫طرفي اللة ‪ ، Vt‬لذا فإن النقص في السرعة نتيجة لهذا التأثير ) الفقد في الضغط ( يكون له نفس هذه القيمة‬ ‫يضاف إليه أن السرعة تتناسب عكسياً مع المجال ف الذي يزداد بزيادة ‪ Ia‬مما يؤدي إلى مزيد من النقص في‬ ‫السرعة لتكون العلقة بين السرعة والحمل كما هو موضح بشكل ) 05 – ب (.‬ ‫كما يرى أيضاً العلقة بين كل من التيار والعزم مع الحمل ويلحظ هنا أن أي زيادة في التيار تناظرها زيادة‬ ‫أكبر في العزم عنه في محرك التوازي – حيث يتناسب هنا عزم المحرك مع مربع التيار .‬ ‫ويجب مراعاة أن محرك التوالي يجب أن يبدأ حركته وهو محمل ، لنه في حالة الحمال الخفيفة أو الل حمل‬ ‫فإن المجال تكون ضعيفاً وبالتالي تزداد سرعته إلى درجة رهيبة وقد تؤدي القوة الطاردة المركزية الناشئة إلى‬ ‫تحطيمه – من ذلك فإنه في شكل )05-ب ( لم يكن في المكان رسم خواص المحرك لتيارات صغيرة خوفاً من‬ ‫الزيادة في السرعة . ويستخدم محرك التوالي في إدارة الحمال التي تتطلب عزم بدء عالي‬ ‫المحرك المركب‬
‫قد يكون في محرك التوازي ملفات توالي بالضافة إلى ملفات التوازي كما هو الحال في مولد التوازي . هذه‬ ‫الملفات قد تتصل لتساعد ملفات التوازي وفي هذه الحالة ينشأ محركا مركباً إضافياً ‪Comulative‬‬ ‫‪ Compound Motor‬أو قد تتصل لتضاد ملفات التوازي وبذا ينشأ محركاً مركباً فرقياً ‪differential‬‬ ‫‪ Compound Motor‬وخواص المحرك المركب الضافي تجمع بين خواص محرك التوازي والتوالي : لنه‬ ‫بزيادة الحمل يزداد تيار المحرك وبالتالي يزاد الفيض الناشئ عن ملفات التوالي ويزداد العزم عنه في محرك‬ ‫التوازي ولكنه من الناحية الخرى فإن زيادة المجال تؤدي إلى انخفاض السرعة بمقدار أكبر عنه في محرك‬ ‫التوازي وكما يرى شكل ) 15 ( ويمتاز المحرك المركب الضافي بأنه :‬ ‫1 – يعطي عزما أكبر في حالة الحمال الفجائية‬ ‫2 – السرعة عند الل حمل محددة‬ ‫3 – النقص الكبير نسبياً في السرعة مع الزيادة في الحمل يتيح للطاقة المختزنة ‪ Kinetic energy‬أن تشارك‬ ‫في الحمل الزائد خاصة مع استخدام حدافة ، مما يقلل من الحمل الكهربي والرتفاعات المفاجئة في القدرة‬ ‫المصحوبة .‬ ‫بالنسبة للمحرك المركب الفرقي فإن زيادة الحمل تؤدي إلى إضعاف المجال الرئيسي وبذا تظل السرعة ثابتة‬ ‫نسبياً أو قد تزداد بزيادة الحمل ولكن مع نقص في معدل العزم المبذول شكل ) 15( . ويستخدم هذا المحرك في‬ ‫الغراض التي تتطلب سرعة ثابتة جداً . ويجب مراعاة بدء حركته وملفات التوالي مقصورة حتى ل يؤدي‬ ‫إضعاف المجال إلى زيادة رهيبة في السرعة .‬ ‫ملخص لخواص واستخدامات المحركات :‬ ‫توالي‬ ‫مركب إضافي‬ ‫مركب فرقي‬ ‫توازي‬ ‫نوع‬ ‫المحرك‬ ‫سرعة متغيرة قابلة للضبط‬ ‫سرعة متغيرة قابلة‬ ‫ا‬ ‫سرعة ثابتة جدً‬ ‫ا‬ ‫سرعة ثابتة تقريب ً‬ ‫ا‬ ‫عزم بدء عالي جدً‬ ‫للضبط‬ ‫عزم بدء حركة‬ ‫سرعة قابلة للضبط‬ ‫عزم بدء عالي‬ ‫منخفض‬ ‫عزم بدء حركة‬ ‫الخواص‬ ‫متوسط‬ ‫آلت الجر مثل القاطرات‬ ‫أحمال ذات عزوم‬ ‫ا‬ ‫الدارة ثابتة السرعة : ل يجد استخدام ً‬ ‫الكهربية‬ ‫أعلى من المتوسط‬ ‫منتشرً لخواصه‬ ‫ا‬ ‫آلت الورش‬ ‫قاطرات الديزل الكهربية‬ ‫آلت القص‬ ‫الكباسات و الطلمبات الغير مرغوبة‬ ‫التروللي والترام الروافع‬ ‫آلت التشكيل‬ ‫آلت النجارة والورق‬ ‫الستعمال‬ ‫والنقل بالسيور‬ ‫والسطبات المكابس‬ ‫آلت الطباعة‬ ‫‪Conveyers, Cranes‬‬ ‫والمطاحن‬ ‫المصاعد والكسارات‬ ‫بدء حركة محركات التيار المستمر ‪Starting Direct current Motors‬‬ ‫سبقت الشارة إلى أن ال ق.د.ك العكسية تحد من تيار عضو الستنتاج اثناء الدوران ، ولكن عند بدء الحركة‬ ‫وعضو الستنتاج مازال ساكناً فإن ال ق.د.ك العكسية تساوي صفراً وبالتالي يكون تيار بدء الحركة كبيراً جدً‬ ‫ا‬ ‫غير مسموح به حتى ل يتلف عضو الستنتاج ذاته أو يؤدي إلى تشغيل أجهزة الوقاية المتصلة وفصل المحرك‬ ‫من ذلك فإنه ل بد من إضافة مقاومة بالتوالي مع عضو الستنتاج تحد من تيار بدء الحركة وتستقطع تدريجياً‬ ‫بدوران المحرك وتكوين ال ق.د.ك العكسية وتسمى هذه المقاومة بملحقاتها ببادئ الحركة ‪ ، Starter‬ويبين‬ ‫الشكل ) 25 – أ ( النوع المعروف ببادئ الحركة ذات الثلث نقط ‪ Three-Point Starter‬أما النوع المعطى‬ ‫في شكل ) 25 – ب ( فيعرف ببادئ الحركة ذو الربعة نقط ‪. Four – Point Starter‬‬
‫في كل النوعين يتحرك ذراع المقاومة ضد ياي يعيده إلى وضع البتداء عندما يفقد الملف المغناطيسي‬ ‫مغناطيسيته لحد السباب . ويقدم النوع ذي الثلث نقط حماية ضد أي فتح مفاجئ في الدائرة المغناطيسية‬ ‫للمحرك ، ولكن إحدى عيوبه هو إمكانية انخفاض تيار الملف المغناطيسي عن حد معين نتيجة لضبط السرعة‬ ‫بالمقاومة المتصلة بالمجال ، فيفقد قدرته على المساك بذراع المقاومة لتعود إلى وضع البتداء ويقف المحرك .‬ ‫وقد أمكن تلفي هذا العيب في البادئ ذي الربعة نقاط حيث يتصل الملف المغناطيسي بالتوازي على طرفي‬ ‫الينبوع وبذا يكون في امكانه أيضاً تقديم حماية ضد انخفاض الضغط .‬ ‫وفي الغالب ما تزود النواع السابقة بوسيلة للوقاية ضد الحمال الزائدة ‪ release Over Load‬شكل ) 35- أ (‬ ‫كما توجد أنواع أخرى مزودة بمقاومة بالتوالي مع ملفات التوازي وذلك للتحكم في السرعة في شكل )35 – ب ( .‬ ‫ويلحظ في بدء الحركة الخير أنه عند بدء الحركة يقوم ذراع مقاومة عضو الستنتاج ) الذراع القصير (‬ ‫بمساعدة حركة القصر حيث يمس بها ، يقوم بقصر مقاومة المجال وتأخذ ملفات المجال التيار مباشرة من حلقة‬ ‫القصر حتى يكون المجال الناشئ أكبر ما يمكن ويكون عزم المحرك كبيراً وبمجرد أن يمسك الملف المغناطيسي‬ ‫بالذراع القصير ينتهي وضع القصر ويمكن تحريك الذراع الطويل إلى اليسار – لدخال مقاومة المجال والتحكم‬ ‫في السرعة . وإذا أريد إيقاف المحرك أو فقد الملف المغناطيسي مغناطيسية لي سبب من السباب فإن الذراع‬
‫القصير يعود إلى وضع البتداء تحت تأثير شد الياي‬ ‫ويأخذ في طريق الذراع الطويل إلى نفس الموضع‬ ‫وتستخدم النواع المبينة سابقاً أشكال ) 25 ، 35 ( مع‬ ‫محركات التوازي ، ويمكن استخدامها مع بعض‬ ‫التعديلت الطفيفة مع المحركات المركبة – إذ يجب‬ ‫مثلً عند بدء حركة المحرك المركب الفرقي قصر‬ ‫ملفات التوالي حتى ل تزداد السرعة إلى درجة تفوق‬ ‫الحد المقنن . ولبدء حركة محركات التوالي تستخدم نفس الطريقة بوضع مقاومة توالي مع عضو الستنتاج يتم‬ ‫قصرها شيئاً فشيئاً بزيادة سرعة المحرك شكل ) 45 ( ولنه غالبً ما تستخدم محركات التوالي في أغراض‬ ‫ا‬ ‫تتطلب تغير السرعة ) أعمال الجر ( فإنه غالباً أيضً ما تستخدم مقاومة بدء الحركة لتنظيم السرعة وتسمى حينئذ‬ ‫ا‬ ‫‪ Controller‬ويجب أن تكون من سلك ذو مقطع كبير يتحمل تيار المحرك على طول وقت التشغيل .‬ ‫حساب أجزاء مقاومة بدء الحركة :‬ ‫أقصى قيمة للتيار يسمح بمرورها في عضو الستنتاج تتراوح تقريباً بين 051-002% من تيار الحمل الكامل –‬ ‫لذا فإنه بإضافة مقاومة بدء الحركة يجب أل تزداد قيمة التيار عن الحد القصى المسموح به والتي تتناقص إلى‬ ‫تيار الحمل الكامل بزيادة قيمة ال ق.د.ك العكسية ، حينئذ يستقطع جزء من مقاومة بدء الحركة وهنا يجب آل‬ ‫يزداد التيار المار مرة أخرى عن الحد القصى المسموح به والذي يتناقص بدوره ثانية إلى تيار الحمل الكامل‬ ‫بزيادة ال ف.د.ك العكسية بعدها يستقطع جزء جديد من مقاومة بدء الحركة ... وهكذا والشكل ) 55 ( يبين‬ ‫التغير في قيمة التيار أثناء إستقطاع مقاومة بدء الحركة .‬ ‫ليجاد علقة يمكن عن طريقها إيجاد مقاومة كل خطوة من خطوات مقاومة بدء الحركة بما فيها مقاومة عضو‬ ‫الستنتاج ، فإنه بدراسة ال ق.د.ك العكسية عند وصول التيار إلى أقل قيمة له وقبل تحريك ذراع المقاومة إلى‬ ‫الخطوة التالية مباشرة نجد :‬ ‫‪E =Vt – Ia-FL Rstep x‬‬ ‫)‪(i‬‬ ‫وبعد تحريك ذراع المقاومة إلى الخطوة التالية مباشرة فإن التيار يرتفع إلى الحد القصى المسموح به -‪m Ia‬‬ ‫‪ ، FL‬بينما تظل قيمة ال ق.د.ك العكسية هي هي حيث أن لحظة ارتفاع التيار تكون السرعة ثابتة على ما كانت‬ ‫عليه‬ ‫1+‪E =Vt – mIa-FL Rstep x‬‬ ‫)‪( i i‬‬ ‫)‪equating eqs ( i ) and ( i i‬‬ ‫‪mIa-FL Rstep x+1 = Ia-FL Rstep x‬‬ ‫‪Ia-FL‬‬ ‫= 1+‪Rstep x‬‬ ‫‪*Rx‬‬ ‫)72(‬ ‫‪mIa-FL‬‬
‫المعادلة ) 72 ( توضح أن قيمة المقاومة لي خطوة هي كنسبة تيار الحمل الكامل إلى الحد القصى لقيمة التيار‬ ‫المسموح بها مضروب في قيمة الخطوة السابقة .‬ ‫:‪Example‬‬ ‫01 : ‪Determine the resistance of each step of a starter for the following motor‬‬ ‫. ‪HP , 240 volts , armature-circuit resistance 0.5 ohm , Full-load current 45 amp‬‬ ‫‪Starting current to be 150% percent of full-load current‬‬ ‫:‪Solution‬‬ ‫‪Vt‬‬ ‫042‬ ‫= 1‪R‬‬ ‫=‬ ‫‪= 3.56 Ω‬‬ ‫‪Imax‬‬ ‫5.76‬ ‫001‬ ‫= 2‪R‬‬ ‫‪* 3.56 = 2.37 Ω‬‬ ‫051‬ ‫001‬ ‫= 3‪R‬‬ ‫‪* 2.37 = 1.58 Ω‬‬ ‫051‬ ‫001‬ ‫= 4‪R‬‬ ‫‪* 1.58 = 1.052 Ω‬‬ ‫051‬ ‫001‬ ‫= 5‪R‬‬ ‫‪* 1.052 = 0.704 Ω‬‬ ‫051‬ ‫001‬ ‫= 6‪R‬‬ ‫‪* 0.704 = 0.468 Ω‬‬ ‫051‬ ‫) الخطوة الخيرة 6‪ R‬ليست هناك حاجة إليها ، لن قيمتها أقل من مقاومة عضو الستنتاج وللحصول على‬ ‫مقاومة كل خطوة من خطوات بادئ الحركة يجب طرح مقاومة عضو الستنتاج من كل قيمة من القيم السابقة (‬ ‫التحكم في السرعات : ‪Speed control‬‬ ‫بالنظر إلى العلقة :‬ ‫‪Vt - IaRa‬‬ ‫‪Nα‬‬ ‫‪φ‬‬ ‫نجد أنه يمكن التحكم في سرعة المحرك بإحدى طريقتين :‬ ‫أ – تغير ضغط الطراف ‪ Vt‬ويمكن الوصول إلى ذلك بوضع مقاومة متغيرة بالتوالي مع عضو الستنتاج‬ ‫ب – تغير المجال المغناطيسي ب وذلك بواسطة مقاومة متغيرة توصل بالتوالي مع ملفات المجال الرئيسي .‬ ‫والطريقة الولى مصحوبة بفقد كبير فلي الطاقة )‪ ( I2R‬حيث يمر بالمقاومة تيار الحمل الكامل بعضو‬ ‫الستنتاج , كما أن هذه المقاومة يجب أن تكون من سلك ذو مقطع كبير يتحمل هذا التيار الكبير طوال الوقت –‬
‫أما الطريقة الثانية فليست لها مثل هذه العيوب حيث أن تيار المجال صغير جداً بالمقارنة بتيار عضو الستنتاج ،‬ ‫كما يجب مراعاة أل تزيد السرعة عن الحد المقرر لها بدرجة تؤدي إلى إتلف المحرك .‬ ‫كما أن هناك عدد من النظمة للتحكم في السرعة تعتمد على وجود مصدر متعدد الضغوط كما في الطريقة شكل‬ ‫)65( , أو وجود مصدر للضغط قابل للضبط الدقيق شكل ) 75 ( وك ً من النظامين من النظمة المكلفة :: حيث‬ ‫ل‬ ‫يحتاج الول إلى عدد إضافي من الموازنات وأسلك التوصيل إل أنه يمكن الحصول على ستة ضغوط مختلفة‬ ‫كما يمكن الوصول إلى إي ضبط دقيق في السرعة عن طريق المقاومة المتصلة بالمجال , أما النظام الثاني‬ ‫فيحتاج آلتين إضافتين وهما المحرك والمولد ولكنه يعطي ضبطاً للسرعة دقيق للغاية كما أن التعجيل بواسطة‬ ‫يكون هادئً ‪ Smoth acceleration‬ويغلب استخدام هذا النظام في المصاعد الكهربية وفي هذا النظام يمكن‬ ‫ا‬ ‫أن يكون محرك المولد من النواع المستخدمة للتيار المتغير.‬ ‫وعلى ذلك فإنــه يلزم مغذى للتيار المســتمر يقوم بتغذيــة مجال المولد والمحرك الرئيســي وفــي محركات التوالي‬ ‫المســتخدمة فــي مركبات الجــر , غالبً مــا يكون التحكــم فــي‬ ‫ا‬ ‫السرعة عن طريق توصيلة التوالي- توازي شكل ) 85 ( .‬ ‫وفيهــا يبدأ المحركات وهمــا متصــلن بالتوالي على طرفــي‬ ‫الينبوع وتســـتقطع المقاومـــة ‪ R‬تدريجياً مـــع زيادة ســـرعة‬ ‫المحركيـن ويكون الضغـط الواقـع على كـل منهـا هـو نصـف‬ ‫الضغــط المقنــن بعــد ذلك تدخــل المقاومــة ‪ R‬فــي الدائرة‬ ‫ويجري تحويل التوصيلة على خطوط لكي يتصل المحركان‬ ‫بالتوازي وتســتقطع ‪ R‬تدريجياً ليأخــذ كــل مــن المحركيــن‬ ‫‪Fig (57) ward-leonard system‬‬ ‫كامــل ســرعته ويكون الضغــط الواقــع على كــل منهــم هــو‬ ‫الضغط الكامل للينبوع .‬ ‫‪Motor Testing‬‬ ‫اختبار المحرك‬ ‫يجري اختبار المحرك بالتحميل المباشر عن طريق استخدام الفرملة لتعطي القدرة الخارجة للمحرك , أما القدرة‬ ‫الداخلة فيمكن قياسها كهربياً عن طريق تيار المحرك والضغط على طرفيه . وتستخدم هذه الطريقة – طريقة‬ ‫التحميل المباشر - للمحركات الصغيرة ولمحركات حتى 05 حصان , وعن طريقها يمكن معرفة جودة المحرك‬ ‫عند أحمال مختلفة تتدرج حتى أقصى حمل وترسم العلقة بين الجودة والحمل .‬
‫هناك أكثر من وسيلة لجراء التحميل المباشر‬ ‫على المحرك أكثرها استخداماً هي فرملة‬ ‫بروني ‪Prony brake‬‬ ‫كما بشكل ) 95 ( ولليجاد القدرة المستهلكة‬ ‫بالحصان بواسطة هذه الفرملة نفرض أن ‪F‬‬ ‫هي القوة المؤثرة عمودياً على مسافة مقدرها‬ ‫‪ r‬من محور المحرك . وبفرض أن محور‬ ‫الدارة تظل ثابتاً وأن ذراع الفرملة أخذ في‬ ‫الدوران تحت تأثير هذه القوة فإن :‬ ‫) ‪Work done in one revolution = F ( 2π r‬‬ ‫‪kg-m‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪F : = net force , kg‬‬ ‫‪and r : = brake arm , m‬‬ ‫, ‪Then‬‬ ‫‪Work done in N rpm‬‬ ‫) ‪= F ( 2π r‬‬ ‫‪kg-m‬‬ ‫‪The hours power‬‬ ‫‪2 π (Fr)N‬‬ ‫= ‪Hp‬‬ ‫)82(‬ ‫57*06‬ ‫)‪(1Hp = 75 kg-m/sec‬‬ ‫) ‪( or = 550 lb – ft / sec‬‬ ‫‪but torque T = Fr , then‬‬ ‫‪2 π TN‬‬ ‫= ‪Hp‬‬ ‫)92(‬ ‫0054‬ ‫ويمكن بهذه الطريقة معايرة المحركات الكهربية لمعرفة خرجها الميكانيكي الذي يمثل الدخل لللة المراد‬ ‫إداراتها كالمولدات والطلمبات وما أشبه , وذلك برسم العلقة بين التيار وخرج المحرك .‬ ‫الجودة وقياس المفاقيد للة التيار المستمر :‬ ‫يمكن تعيين الجودة لللت الصغيرة سواء منها المولد أو المحرك وذلك بقياس القدرة الداخلة والخارجة لللة‬ ‫والتعويض في العلقة :‬ ‫‪Output‬‬ ‫= ‪Efficiency‬‬ ‫)03(‬ ‫‪Input‬‬ ‫هذه الطريقة المباشرة في تعيين الجودة , تتطلب إجراءات معقدة في محاولة تطبيقها مع اللت الكبيرة كما يتبعها‬ ‫فقد كبير في الطاقة لتمامها – فإذا علم أن العلقة السابقة يمكن كتابتها بالصور التية :‬ ‫‪Output‬‬ ‫= ‪Efficiency‬‬ ‫)13(‬ ‫‪Output + losses‬‬ ‫‪and‬‬ ‫‪Input- losses‬‬ ‫= ‪Efficiency‬‬ ‫)23(‬ ‫‪Input‬‬
‫فإنه يمكن تعيين الجودة لي دخل أو خرج إذا علمت المفاقيد المناظرة. وبالرغم من أنه يمكن استخدام القيم‬ ‫الميكانيكية أو الكهربية في تعيين الجودة , فإنه يفضل استخدام العلقة ) 13 ( في حالة المولدات حيث يمكن‬ ‫قياس الخرج الكهربي ويفضل استخدام العلقة ) 23 ( في حالة المحركات لمكانية قياس الدخل الكهربي بسرعة‬ ‫ودقة .‬ ‫أنواع المفاقيد :‬ ‫ا-المفاقيد النحاسية ‪: I2R‬‬ ‫وتحدث نتيجة لمرور التيار بدائرة عضو الستنتاج ,‬ ‫أقطاب التوازي , أقطاب التوالي وكذلك بالمقاومات‬ ‫المتغيرة في دائرة المجال – وتضيع هذه المفاقيد في‬ ‫هيئة حرارة :‬ ‫1-عضو الستنتاج :‬ ‫تقاس مقاومة عضو الستنتاج بطريقة المبير –‬ ‫فولتمتر , كما بالتوصيلة المبينة بشكل ) 06 ( .‬ ‫يلحظان أن قراءة الفولتمتر 1‪ V‬أقل بسبب الفقد في‬ ‫الضغط في مقاومة الفرش ومقاومة الحتكاك . وبأخذ‬ ‫1‪ V‬في العتبار يمكن الحصول على مقاومة عضو‬ ‫الستنتاج بغض النظر عن مقاومة الفرش ومقاومة‬ ‫الحتكاك ويلحظ إجراء قياس 1‪ V‬في أكثر من موضع لعضو الستنتاج تحت زوجين مختلفي القطبين من الفرش‬ ‫– أما إذا أريد المقاومة الكلية لعضو الستنتاج فتؤخذ قراءة الفولتمتر 2‪ V‬لحسابها . ويمكن اعتبار مقاومة‬ ‫القطاب البينة وأقطاب التوحيد في دائرة عضو الستنتاج إذا وجدت وتقدر المفاقيد النحاسية بدائرة عضو‬ ‫الستنتاج بالعلقة‬ ‫2‬ ‫‪Pa = I a R a‬‬ ‫)‪(33-a‬‬ ‫حيث يمكن حسابها لتيار أي حمل .‬ ‫2-ملفات أقطاب التوازي :‬ ‫يمكن حساب المفاقيد النحاسية بدائرة أقطاب التوازي بقياس التيار المار ‪ IF‬والضغط على طرفيها ‪ , Vf‬ويمكن‬ ‫اعتبار المقاومة المتغيرة في دائرة المجال جزء من الدائرة بذا يكون ‪ Vf‬هو الضغط على طرفي دائرة المجال‬ ‫بما فيها المقاومة المتغيرة وتكون‬ ‫‪Pf =VFIF‬‬ ‫)‪(33-b‬‬ ‫هي المفاقيد النحاسية بأقطاب التوازي , وهي ثابتة لجميع ظروف التحميل .‬ ‫3-ملفات أقطاب التوالي :‬ ‫أقطاب التوالي يمر بها تيار الحمل أو تيار عضو الستنتاج , على حسب نوع التوصيلة فإذا اعتبرنا ‪ IS‬هو التيار‬ ‫المار بها , تكون المفاقيد النحاسية لقطاب التوالي :‬ ‫2‬ ‫‪PS = IS RS‬‬ ‫حيث ‪ RS‬هي مقاومة أقطاب التوالي . وهذه المفاقيد متغيرة تتغير حسب قيمة الحمل .‬ ‫ب- المفاقيد الناشئة عن الدوران : ‪Stray Power Loss‬‬ ‫تتضمن هذه المفاقيد فقد القلب الحديدي , ومفاقيد الحتكاك ومقاومة الهواء وهي تنشأ بدوران عضو الستنتاج :‬ ‫1-مفاقيد القلب الحديد : ‪Core Loss‬‬ ‫تنشأ مفاقيد القلب الحديدي بدوران عضو الستنتاج في المجال المغناطيسي وتتكون من شقين‬
‫مفاقيد التيارات العصارية ‪Eddy –Current Loss‬‬ ‫مفاقيد التعويق المغناطيسية ‪Hysteresis Loss‬‬ ‫-مفاقيد التيارات العصارية‬ ‫تنشأ التيارات العصارية بدوران حديد عضو الستنتاج في المجال المغناطيسي فتتكون ال ق.د.ك تدفع بهذه‬ ‫التيارات في مسارات مغلقة , وحيث أن هذه التيارات تعتمد على قوة دافعة كهربية مستنتجة في قيمتها فهي‬ ‫بالتالي تعتمد على قيمة المجال المغناطيسي ي وسرعة اللة ‪ -N‬ويعتمد الفقد في القدرة الناتج عن هذه التيارات‬ ‫على مربع كل من الفيض والسرعة . وللحد من هذا الفقد يصنع عضو الستنتاج من رقائق من الصلب .‬ ‫-مفاقيد التعويق المغناطيسي :‬ ‫يتعاقب حديد عضو الستنتاج أمام القطاب المختلفة تتغير قطبية أجزاءه في دورة مستمرة ينشأ عنها فقد في‬ ‫القدرة , ويتناسب هذا الفقد في السرعة وكثافة المجال طبقً للعلقة التية والتي تعرق ب"‪Steinmetz‬‬ ‫ا‬ ‫‪" Formula‬‬ ‫6.1‬ ‫‪PH α NB‬‬ ‫ول تؤثر رقائق عضو الستنتاج في الحد من هذا الفقد‬ ‫2-مفاقيد الحتكاك والتهوية ‪Friction and windage losses‬‬ ‫يؤدي الحتكاك في كراسي التحميل إلى فقد جزء من القدرة للتغلب على هذا الحتكاك وتعتمد قيمة‬ ‫هذا الفقد على نوع الكراسي المستخدمة وأيضً على أنوع زيوت التزيت المستخدمة – بالضافة إلى هذا‬ ‫ا‬ ‫النوع من فقد الحتكاك فهناك فقدً آخر نتيجة لحتكاك الفرش على سطح المبدل ويعتمد على نوع الفرش‬ ‫ا‬ ‫. وينتج عن تحريك كتلة الهواء حول عضو الستنتاج للتهوية فقد أخر يسمى بمفاقيد التهوية ويزداد هذا‬ ‫الفقد باستخدام المراوح في حالة اللة الكبيرة وجميع هذه المفاقيد تتغير بتغير السرعة .‬ ‫جـ الفقد الناتج عن تشويه المجال :‪Stray load loss‬‬ ‫نتيجة لتشويه المجال بواسطة عضو الستنتاج تنشأ مفاقيد تعويض إضافية تعتمد على قيمة الحمل ، ويمكن‬ ‫إهمالها عادة لللت الصغيرة والمحركات حتى 002 حصان ويمكن تقديرها لللت الكبيرة ب 1% من القدرة‬ ‫الخارجة .‬ ‫تعيين الجودة بحساب المفاقيد‬ ‫بحساب المفاقيد طبقً للعلقات السابقة - أو بقياسها كما سنرى فيما بعد – عند آي درجة من الحمل يمكن حساب‬ ‫ا‬ ‫الجودة كالتي :‬ ‫‪For a generator‬‬ ‫‪VI‬‬ ‫=‪η‬‬ ‫)43(‬ ‫‪VI+Ia Ra +If Rf+Is2Rs+S.P.+PSL‬‬ ‫2‬ ‫2‬ ‫2‬ ‫‪for a motor‬‬ ‫)‪VI- (Ia2Ra2+If2Rf+Is2Rs+S.P.+PSL‬‬ ‫3(‬ ‫=‪η‬‬ ‫‪VI‬‬ ‫)5‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪S.P. : = Stray – power loss‬‬ ‫‪PS.L : = Stray – load loss‬‬ ‫وتنص المواصفات العالمية على ضرورة تعديل المقاومات المستخدمة في العلقات السابقة من المقاومة عند‬ ‫درجة الحرارة المحيطة ‪ Rt‬إلى المقاومة ‪ R‬عند ْ57 ‪º‬م مستخدماً العلقة‬ ‫57+5.432‬ ‫(= ‪R‬‬ ‫‪) Rt‬‬ ‫‪234.5 +t‬‬
‫فى العلقات السابقة )43( ، )53( ينقصنا إيجاد قمية المفاقيد الناتجة عن الدوران ‪ ) .S.P‬المفاقيد المغناطيسية‬ ‫والميكانيكية ( وذلك بقياسها بإحدى طريقتين :‬ ‫قياس المفاقيد الناتجة عن الدوران :‬ ‫أ - الطريق الولي‬ ‫تتناسب المفاقيد الناتجة عن الدوران عامة مع الفيض ب والسرعة ‪ ،N‬لذا فلو دارت اللة بنفس السرعة المراد‬ ‫إيجاد هذه المفاقيد عندها ، فإنه من الصعوبة قياس الفيض د لتدور اللة عند نفس الظروف من السرعة‬ ‫والفيض. ولكنه من المعروف أن :‬ ‫‪E = K φN‬‬ ‫1‬ ‫‪E‬‬ ‫‪= and‬‬ ‫‪then φ‬‬ ‫(‬ ‫(‬ ‫)63(‬ ‫‪K‬‬ ‫‪N‬‬ ‫مـن العلقـة الخيرة لو أمكـن دوران اللة عنـد السـرعة ‪ N‬وكان الــ ق . د . ك المسـتنتجة لهـا القيمـة ‪ E‬فإن قيمـة‬ ‫تماثـل تلك الموجودة فـى ظروف التشغيـل ، ولحسـاب المفاقيـد الناتجـة عـن الدوران تسـتخدم التوصـيلة المبينـة‬ ‫بالشكـل )16( ، حيـث تدار اللة كمحرك ) سـواء كانـت‬ ‫اللة مولد أو محرك ( عنــد اللحمــل – وبإهمال ‪IaRa‬‬ ‫يكون:‬ ‫‪Va ≅E‬‬ ‫ويضبط سرعة المحرك عند السرعة التى تعطى النسبة‬ ‫26 ‪Fig‬‬ ‫)‪ ، (E/N‬تكون القدرة الداخلة للمحرك‬ ‫‪VaI=Va(Ia+If) = VaIa+VaIf‬‬ ‫هذه القدرة تذهــب فــي التغلب على المفاقيــد النحاســية‬ ‫بعضو الستنتاج ودائرة المجال وكذلك في التغلب على المفاقيد الناتجة عن الدوران ‪.S.P‬‬ ‫‪∴ VaIa+VaIf=VaIf+Ia2Ra+S.P‬‬ ‫‪∴S.P. = VaIa- Ia2Ra‬‬ ‫)73(‬ ‫ب – الطريقة الثانية :‬ ‫في هذه الطريقة تعطى قيمة المفاقيد الناتجة عن الدوران بدللة الفيض والسرعة‬ ‫)‪S.P. = f`(φ, N‬‬ ‫في حالة الل حمل فإن ‪ α If‬ي كما أنه نتيجة للتخلفية المغناطيسية فإنه هناك أكثير من قيمة للفيض لنفس القيمة‬ ‫من تيار المجال ، وفي حالة الحمل نجد أنه بالضافة إلى الفيض يتناسب مع تيار المجال فإنه يتناسب أيضاً مع‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج ، لذا فإن أدق علقة للتعبير عن الفيض هي المعادلة )63( حيث أن ‪ K‬ثابته لنفس اللة‬ ‫وبذا فإن :‬ ‫‪E‬‬ ‫‪)`S.P.=f‬‬ ‫)‪,N‬‬ ‫)83(‬ ‫‪N‬‬ ‫وبتمثيل هذه العلقة عند ظروف التشغيل ، يمكن إيجاد المفاقيد الناتجة عن الدوران ‪ – .S.P‬وتستخدم لذلك‬ ‫الدائرة شكل ) 26( :‬
‫تضبط قيمة المقاومة المتصلة بعضو الستنتاج‬ ‫ـ ا‬ ‫حتـــى يكون الضغــط على طرفيــه ‪Va‬مســاويً‬ ‫ـ‬ ‫تقريباً للقوة الدافعـــة الكهربيـــة المســـتنتجة ‪، E‬‬ ‫بعدهــا تضبــط الســرعة عــن طريــق المقاومــة‬ ‫26 ‪Fig‬‬ ‫المتصـلة بدائرة المجال للحصـول على نسـبة /‪E‬‬ ‫‪ N‬؛ بحيـث تكون كـل مـن ‪ E ,، E/N‬هـي القيـم‬ ‫المناظرة عنـد قيمـة الحمـل المراد حسـاب ‪.S.P‬‬ ‫عندهـا وتعرف طريقـة إيجاد الجودة عـن طريـق‬ ‫حسـاب المفاقيـد بطريقـة ‪Swinburn`s Test‬‬ ‫‪ or Stray – power method‬ومـــن‬ ‫مزاياها :‬ ‫1-القدرة اللزمة لختبار آلة كبيرة هى قدرة صغيرة نسبياً حيث أن اللة تدور عند اللحمل .‬ ‫2-يمكن حساب الجودة عند أى حمل وعند أحمال أكبر من أقصى حمل .‬ ‫ومن عيوبها :‬ ‫أن إختبار اللة بهذه الطريقـة ل يـبين لنـا أداء اللة عنـد التحميـل ، مث ُ هـل عمليـة التوحيـد عنـد الحمـل الكامـل‬ ‫ل‬ ‫مرضية أم ل كذلك هل إذا كان الرتفاع في درجة الحرارة لللة ليزيد عما هو مقرر في مواصفاتها .‬ ‫النهاية العظمى للجودة :‬ ‫في العلقة )43( بالنسبة للمولد ، إذا فرض أن :‬ ‫1-تيار المجال صغير جدً بالمقارنة بتيار عضو الستنتاج ، من ذلك ‪. Ia ≅I‬‬ ‫ا‬ ‫2-تيار ملفات التوالى يساوى تيار عضو الستنتاج ‪.Is = Ia ≅I‬‬ ‫3-المفاقيـد الناتجـة عـن الدوران ) الحديديـة والميكانيكيـة ( ومفاقيـد لفات التوازي ثابتـة ولتتوقـف على‬ ‫الحمل ، مع إهمال ‪PSL‬‬ ‫4-بذلك يمكن كتابة العلقة )43( بالصورة التية :‬ ‫‪VI‬‬ ‫=‪η‬‬ ‫.‪VI+I (Ra+ Rs) +I2fRf +S.P‬‬ ‫2‬ ‫‪V‬‬ ‫=‬ ‫2 1‬ ‫+)‪V+I(Ra+Rs‬‬ ‫).‪(I pRf+S.P‬‬ ‫‪I‬‬ ‫لكى تكون الجودة نهاية عظمى ، يجب أن يكون المقام للكسر في العلقة السابقة نهاية صغرى ، أى عند‬ ‫‪d‬‬ ‫2 1‬ ‫+ )‪[V + I(Ra+Rs‬‬ ‫0= ]).‪(I fRf+S.P‬‬ ‫‪dI‬‬ ‫‪I‬‬ ‫, ‪From which‬‬ ‫1‬ ‫- )‪(Ra+Rs‬‬ ‫).‪(I2fRf+S.P‬‬ ‫0=‬ ‫2‪I‬‬ ‫.‪∴I2(Ra+Rs) = I2fRf +S.P‬‬ ‫)93(‬ ‫من العلقة الخيرة نجد أن النهاية العظمى للجودة في حالة المولد تحدث عندما تتساوى المفاقيد الثابتة مع المفاقيد‬ ‫المتغيرة ، ويمكن الوصول إلى نفس النتيجة في حالة المحرك .‬
‫الختبار التعاكسى ليجاد الجودة : ‪( Opposition Test ( Kapp Method , Hopkinson Test‬‬ ‫الطريقـة السـابقة ليجاد الجودة عـن طريـق قياس ، المفاقيـد الناشئة عـن الدوران ‪ .S.P‬قـد تعطـى نتائج غيـر دقيقـة‬ ‫حيث أن اللة ل تدور تحت الحمل المناظر ، وتستخدم طريقة الختبار التعاكسى فى حالة توافر آلتين متماثلتين.‬ ‫ويتـم الختبار بربـط اللتيـن ميكانيكياً ببعضهمـا البعـض ، ثـم تدار إحداهمـا كمحرك بتوصـيلها بالمصـدر الرئيسـي‬ ‫للتيار ، فتقوم بإدارة اللة الخرى كمولد والتى تضبط السرعة لها وتغذية المجال لكى يصل الضغط على طرفيها‬ ‫إلى ضغــط المصــدر الرئيســي – بعــد ذلك توصــل اللتان بعضهمــا البعــض كهربياً فيقوم المحرك بتقديــم الطاقــة‬ ‫الميكانيكة للمولد الذي يقوم بدوره بتغذية المحرك بالطاقة الكهربية ولكن بأقل مما يحتاجه نتيجة للمفاقيد في كل‬ ‫اللتين ، ويقوم المصدر الرئيسي بتغذية تلك المفاقيد التى في مجموعها تساوى ‪ ) VI‬أنظر توصيلة التجربة شكل‬ ‫36 للتى توازي ( ، وتنقسم هذه القدرة المغذاة من المصدر الرئيسي إلى المفاقيد التية :‬ ‫‪Motor-armature loss‬‬ ‫1‪= I21R‬‬ ‫2‪Generator-armature loss = I22R‬‬ ‫‪Motor stray Power‬‬ ‫1)‪= (S.P‬‬ ‫2).‪Generator stray Power = (S.P‬‬ ‫حيث 2‪R1 ، R‬هى مقاومة دائرة عضو الستنتاج لكل من المحرك والمولد .‬ ‫ويلحظ أن دائرتى المجال لكل من المولد والمحرك تغذي من المصدر الرئيسي لذا فالمفاقيد الضائعة بها لتغذى‬ ‫عـن طريـق المولد . وحيـث أن الــ ق.د.ك للمولد يجـب أن تكون أعلى قليلً مـن الــ ق.د.ك للمحرك ، حتـى يسـتطيع‬ ‫المولد تغذيتـه بالقدرة ، فإن المفاقيـد الناشئة عـن الدوران للمولد تكون أعلى منهـا للمحرك لنهـا تعتمـد فـى قيمتهـا‬ ‫على الفيض ى ويمكن اعتبار نسبة الـ ق.د. ك لكل اللتين مناسبة لتوزيع تلك المفاقيد :‬ ‫1).‪(S.P‬‬ ‫1‪E‬‬ ‫=‬ ‫)04(‬ ‫2).‪(S.P‬‬ ‫2‪E‬‬ ‫‪Where‬‬ ‫1‪E1 = V-I1R‬‬ ‫)‪(41-a‬‬ ‫‪and‬‬ ‫2‪E2 = V+I2R‬‬ ‫)‪(41-b‬‬ ‫وليجاد مجموع تلك المفاقيد الناشئة عن الدوران لكل اللتين تستخدم العلقة :‬ ‫2‪(S.P)1 +(S.P.)2 = VI –I21R1 – I22R‬‬ ‫)24(‬ ‫وتمتاز هذه الطريقة :‬ ‫1-تجرى التجربة تحت الحمل ، لذا فإن المفاقيد الناشئة عن تشوية المجال ‪ Psl‬تدخل في القياسات .‬ ‫2-إمكانية إيجاد الجودة لكل اللتين .‬ ‫3-المصدر الرئيسي ل يحتاج هنا إل تغذية المفاقيد فقط .‬ ‫ومن عيوبها ضرورة وجود آلتين متماثلتين ، كما أن العلقة )04( فى توزيع )‪ (.S.P‬قد يشوبها بعض‬ ‫الخطأ.‬
1 - For each type of the different d.c. generators , discuss the possibility of its operation as : (a) a practical voltage source (b) a practical current source. 2 - give the salient condition which must be maintained while measuring each the following characteristics of the d.c. generator : (a) the internal characteristics, (b) the load characteristics , and (c) the regulation characteristics . 3 – In a commulative compound generator , explain how could the degree of compounding be varied. Specify the three distinguishes degrees of compounding of this generator . 4 – State the condition which must be hold when connecting a d.c. generator to the common bus-bars. What is meant by "a floating d.c. machine on the common bus- bars ? Does such a machine need a prime-mover ? How can a floating machine be forced to operate as : ( i ) motor , ( ii ) generator . 5 – After the parallelizing of a d.c. generator to an another , explain how to share the load between them. Discuss the steady. State stability of the parallel operation , if the two generators are : (a) shunt generators. (b) commulative compound generators give the solution which may be used to prevent any instability. 6 – Describe and explain the function of each of the following special d.c. machines : (a) Rototrol (b) Regulex 7 – What is meant by cross-Field machines? Name a generator which belongs to these machines and explain its function as a rotating amplifier. 8 – Build each of the following machines (i) Rototrol , (ii) Regulex, and (iii) Metadyne ; in a control system which may be used to regulate : (a) the voltage of d.c. generator (b) the speed of d.c. motor , and (c) the voltage of an alternator give the schematic diagram in each case, and explain how the voltage or speed could be maintained constant 9 – A d.c. generator supplies the same rated full-load current at the same terminal voltage when the machine is connected either self-excited shunt, or separately exited compare between the steady-state short-circuit current in both case if the machine is short-circuited by increasing the load. 10 – Explain how to get the shunt characteristics of a d. c. generator from its open- circuit characteristics; (i) neglecting the armature reaction (ii) taking the armature reaction into consideration
‫نظم التحكم فى اللت الكهربة‬ ‫مقدمة‬ ‫تنشا الحاجة الى التحكم فى اللت الكهربية لموائمة متطلبات الحمال المناسبة للعملية النتاجية وبسبب ظروف‬ ‫التشغيل وللحماية‬ ‫ولللت الكهربية حالت تشغيل مختلفة يمكن تلخيصها كما يلى:‬ ‫1-حالة التشغيل العادية‬ ‫وفيها تعمل اللة عند السرعة المطلوبة وتعطى الخرج المصمم علية اللة والمقابل لسرعة التشغيل.‬ ‫وقد اكون حالة التشغيل العادية مستقرة اى ان الحمال على اللة ثابتة تقريبا ) حمل ميكانيكى على المحرك‬ ‫وحمل كهربائى على المولد ( وايظ تبقى السرعة ثابتة عمليا. اما حالة التشغيل الغير مستقرة ففيها يتغير الحمل‬ ‫بشكل ملحوظ مما يودى الى تغير السرعة وهذا غير مرغوب فية فى المولدات لنها ستودى الى تغير التردد‬ ‫وقيمة جهد الخرج فى مولدات التيار المتردد وقيمة جهد الخرج فى مولدات التيار المستمر وعادة يسمح التغير‬ ‫لنسب بسيطة من الجهد والتردد لذا يجب التحكم فى سرعة المولد وظبطها عند القيمة المناسبة رغم تغير سرعة‬ ‫الحمل بما ل يودى الى تجاوز النسبة المسموح بها‬ ‫اما فى المحركات فمنا ما يستخدم فى عمليات صناعية تحتاج الى سرعة ثابتة وعمليت اخرى تحتاج الى‬ ‫سرعات متغيرة وفى كلتا الحالتين يجب توفر وسيلة للتحكم لظبط السرعة عند قيمة ثابتة بالنسبة الى الحالة‬ ‫الولى وقيمة متغيرة بالنسبة الى الحالة الثانية‬ ‫وق نجد حالت مطلوب فيها ثبات العزم الخارج من المحركات مما يتطلب الى وسيلة تحكم لظبط العزم الخارج‬ ‫عند القيمة المطلوبة.‬ ‫2-حالة بدء التشغيل‬ ‫عند توصيل الجهد الكهربائى الى المحرك سواء كان ذو تيار مستمر او تيار متردد فان المحرك يبدا من السكون‬ ‫)السرعة صفر ( ويستغرق وقتا قليل لكى يصل الى سرعة حالة التشغيل العادية. ولن كل المحركين ) تيار‬ ‫متردد او تيار مستمر ( يسحب فى لحظة التشغيل تيار كبير مقارنة بتيار التشغيل العادى ولذلك يجب وجود‬ ‫وسائل تحكم فى فترة بدء التشغيل لتقليل من تيار المحركخلل هذة الفترة.‬ ‫ووسيلة التحكم هذة تسمى بادء الحركة ‪starter‬‬ ‫3-حالة ايقاف المحرك‬ ‫عند الحاجة ليقاف المحركات فانة يمكن قطع التغذية الكهربية عنة. ويتغرق المحرك وقتا بين قطع التغذية‬ ‫وحتى التوقف الكلى. ويكون هذا الوقت طويل الى المحركات الكبيرة ذات القصور الذاتى الكبير وعادة محمل‬ ‫علية احمال ذات قصور ذاتى كبير. وطول الفترة اللزمة لوقوف المحركات امرا غير مرغوب فية فى بعض‬ ‫الصناعات لذا يتم استخدام وسيلة تحكم لسرعة ايقاف المحرك وتسمى الفرملة ‪braking‬‬ ‫4-عكس اتجاة الحركة‬ ‫فى بعض التطبيقات يتطلب عكس اتجاة الحركة اى عكس اتجاة الدوران ويتم عادة بعكس قطبية جهد التغذية‬ ‫بالنسبة لمحركات التيار المستمر اما عكس توصيل وجهين من الوجة الثلثة بالنسبة لمحركات التيارالمتردد‬ ‫ثللثية الوجة‬ ‫نظم التحكم‬ ‫فى نظم التحكم عادة يتم تحديد اللة التى سيتم التحكم فيها وتسمى النظام ‪ system‬ويتم ايظا تحديد كل من‬ ‫المخرجات ‪ outputs‬ومدخلت ‪ inputs‬النظام‬ ‫ويوجد نوعان اساسيان من نظم التحكم هما:‬ ‫1-نظام التحكم ذو المسار المفتوح ‪open loop control‬‬ ‫ومن امثلتة بدء الحركة ونظم الفرملة فى المحركات.‬ ‫ويعتمد هذا النظام على الظبط المسبق الى الدخل للحصول على الخرج المطلوب بناء على المعرفة بالنظام‬ ‫والخبرة المسبقة. وفى هذا النوع ل يتم قياس الخرج وبالتالى ل يتممقارنتة بالقيمة المطلوبة اعتماد على ان ناتج‬ ‫الخرج معروف ول يحتاج الى ظبط‬ ‫المدخلت‬ ‫المخرجات‬ ‫النظام‬
‫2-نظام التحكم ذو المسار المغلق ‪closed loop control‬‬ ‫ومن امثلة هذا النظام التحكم فى سرعة المحركات و المولدات.‬ ‫ويتم فى هذا النظام قياس الخرج ويتم مقارنتة بالدخل. واذا وجد اختلف فان الخطأ يكون لة قيمة فيقوم نظام‬ ‫التحكم بالعمل. ومن مميزات هذا النظام انة يعمل بصفة مستمرة على ضبط الخرج.‬ ‫الخطأ المقارن المدخلت‬ ‫المخرجات‬ ‫النظام‬ ‫ومن هنا يجب الشارة الى اهمية معرفة الخواص والعلقات الرياضية التى تحكم اداء النظام وبالتالى معرفة‬ ‫المتغيرات التى يجب التحكم فيها للحصول على الخرج المطلوب.‬ ‫نظم التحكم فى محركات التيار المستمر‬ ‫ويشتمل التحكم فى المحركات الى انواع تحكم عديدة.‬ ‫1-التحكم فى بدء الحركة‬ ‫2-الفرملة‬ ‫3-التحكم فى السرعة‬ ‫١- بادئ الحركة ‪starter‬‬ ‫عند توصيل جهد التغذية الى المحرك فانة يكون فى حالة سكون اى السرعة بصفر وهذا يعنى انة ل توجد‬ ‫ق.د.ك. مظادة فى هذة اللحظة وبالعودة الى معادلت المحرك التوازى‬ ‫‪V=E+IaRa‬‬ ‫‪V −E‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫1‬ ‫‪V‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫٢‬ ‫وبالتعويض ب ق.د.ك. المضادة 0=‪ E‬فان‬ ‫‪V‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra + Rs‬‬ ‫٣‬ ‫اما فى حالة وجود مقاومة على عضو النتاج‬ ‫مثال )١(‬ ‫محرك توازى قدرتة ٥ حصان وبكفائة ٠٩% عند الحمل الكامل يتم تغذيتة من مصدر تغذية جهدة ٠٠٢ فولت‬ ‫اوجد ‪ E‬فى لحظة بدء التشغيل ولحظة الحمل الكامل اذا علمت ان مقاومة عضو النتاج ٢.٠ اوم مع اهمال تيار‬ ‫ملف المجال‬ ‫الحل‬ ‫فى لحظة البدء :‬ ‫‪V‬‬ ‫002‬ ‫= ‪I as‬‬ ‫=‬ ‫‪= 1000 A‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫2.0‬ ‫‪output‬‬ ‫647 * ‪HP‬‬ ‫= %‪η‬‬ ‫= %001 *‬ ‫%001 *‬ ‫‪input‬‬ ‫‪VI a‬‬ ‫647 * 5‬ ‫= 09‬ ‫001 *‬ ‫‪200 * I a‬‬ ‫647 * 5‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪* 100 = 20.72 A‬‬ ‫09 * 002‬ ‫‪E = V − I a Ra = 200 − 20.72 * 0.2 = 195.86V‬‬ ‫يلحظ ان تيار بدء التشغيل ٨٤ ضعف تيار الحمل الكاملوالسبب فى كبر تيار بدء التشغيل ان ق.د.ك. المضادة‬ ‫تساوى صفر ولذلك يجب وجود وسيلة للتحكم عند بدء التشغيل‬
‫الطريقة التقلدية : بادئ الحركة ‪starter‬‬ ‫فى هذة الطريقة يتم استخدام مقاومة مكونة من عدة اجزاء ) مقاومات ( موصلة معا على التوالى. فى الشكل‬ ‫مقاومة بدء الحركة ‪ R‬مكونة من اربع اجزاء. فى محركات التوازى تصل عدد الجزاء الى عشرة اجزاء اما فى‬ ‫محركات التوالى تقل‬ ‫‪V‬‬ ‫٤‬ ‫= ‪I as‬‬ ‫‪Ra + R‬‬ ‫٥‬ ‫4‪R = R1 + R2 + R3 + R‬‬ ‫وعادة يتم اختيار قيمة ‪ R‬بحيث يكون تيار بدء التشغيل ‪ Ias‬فى حدود ٥.١ مرة بقدر تيار الحمل الكامل.‬ ‫يضاف الى بادئ الحركة وقايتين هما وقاية ضد الل جهد )٥( ووقاية ضد زيادة التيار )٦(.‬ ‫وبعد توصيل مفتاح التغذية الرئيسي يتم تحريك زراع بادئ الحركة )١( من وضع الغلق ‪ off‬فيلمس النقطة ‪a‬‬ ‫وتكون مقاومة بدء التشغيل بالكامل على التوالى مع ملف عضو النتاج وملف زيادة الحمل )٦( ويتم تغذية ملف‬ ‫لمجال من خلل ملف وقاية اللجهد )٥( الموصل الى قوص من النحاس الصفر ‪ .(٤) brass‬ومع حركة‬ ‫الزراع ناحية اليمين يتم اخراج اجزاء من المقاومة تدريجيا حتى يصل الزراع الى وضع التشغيل ‪ ON‬وعندها‬ ‫تلتصق القطعة الحديدية )٢( الخاصة بالذراع القلب الحديدى لملف وقاية اللجهد وتبقى هكذا مادام الجهد‬ ‫موجودا نتيجة لقوة الجذب المغناطيسى والتى تكون معاكسة لقوة جذب الياى. وعند فصل التغذية يفقد القلب‬ ‫الحديدى الوقاية ويتحرك زراع بادئ الحركة الى وضع الفصل. وعند عودة التغذية ل بتم بدى التشغيل ال‬ ‫بادخال مقاومة بدء التشغيل.‬ ‫الطرقة الحديثة‬ ‫يتم استخدام ‪ Diodes‬حيث يعمل على توحيد الموجة الجيبية اى الحصول على موجة مستمرة من الجهد المتردد‬ ‫وتكون قيمة الجهد الثابت ثلبتة طالما ان قيمة الجهد المتردد ثابتة.‬ ‫فى الشكل نجد محرك مستمر منفصل الثارة. يتم تغذية ملفات المجال باستخدام موحدات اى انم الجهد المستمر‬ ‫يكون ثابت. ويتم تغذية ملف عضو النتاج باستخدام ‪ Thyristor‬اى ان الجهد المستمر سيكون متغير بالتغير فى‬ ‫زاوية الشعال.‬ ‫‪V = Vo cos α‬‬ ‫٦‬ ‫حيث ‪ Vo‬هى قيمة الجهد عنى 1= )0(‪.cos‬‬ ‫‪Vα cos α‬‬ ‫٧‬ ‫وبالعودة الى المعادلة )١ & ٢( نجد ان قيمة تيار بدء التشغيل ‪ Ias‬تعتمد على جهد التغذية ‪ V‬بزيادة زاوية‬ ‫الشعال الى قمة تعطى تيار بدء التشغيل ٥.١ من تيار الحمل الكامل. ومع زيادة السرعة وظهور ق.د.ك. مضادة‬ ‫يتم زيادة الجهد ‪ V‬بتقليل زاوية الشعال حتى يتم الوصول الى سرعة التشغيل المطلوبة.‬ ‫‪Fig‬‬
‫مثال )٢(‬ ‫فى المثال )١( اذا كان محرك اثارة منفصل وتم استخدام ‪ .Thyristor‬احسب ‪ V‬المطلوبة لحظة بدء التشغيل‬ ‫بحيث تعطى تيار بدء التشغيل ٥.١ من تيار الحمل الكامل. ثم احسب زاوية الشعال ‪ α‬اذا علمت ان 002= ‪Vo‬‬ ‫وما هى زاوية التشغيل للحصول على جهد تشغيل الحمل الكامل 002=‪V‬‬ ‫الحل‬ ‫2.0 * 27.02 * 5.1 = ‪V = I as Ra‬‬ ‫‪V = 6.216Volt‬‬ ‫‪V = Vo cos α‬‬ ‫‪6.216 = 200 * cos α‬‬ ‫612.6‬ ‫= ‪cos α‬‬ ‫130.0 =‬ ‫002‬ ‫‪α = 88 o‬‬ ‫فى لحظة البدء يتم اخذ زاوية الشعال ب ‪ .88o‬وتكون صفر عند تشغيل الحمل الكامل.‬ ‫٢- الفرملة‬ ‫الطرق التقلدية:‬ ‫هناك ثلث طرق:‬ ‫‪Dynamic Braking‬‬ ‫1-الفرملة الديناميكية‬ ‫2-الفرملة بالتيار المضاد ‪Counter Current Braking‬‬ ‫3-فرملة اعادة النتاج ‪Regenerative Braking‬‬ ‫١- الفرملة الديناميكية‬ ‫ويسمى فرملة المقاومة المتغيرة حيث يتم فصل مصدر التغذية ويتم توصيلة بمقاومة ‪ R‬متغيرة كما تبقى ملفات‬ ‫المجال كما هى موصلة والشكل أ يوضح حالة التشغيل العادية والشكل ب يوضح حالة الفرملة.‬ ‫ونتيجة لستمرار عضو النتاج فى الدوران بعد فصل التغذية عنة واستمرار وجود المجال المغناطيسى لملفات‬ ‫المجال فان انتاج ق.د.ك. سيستمر. ولكن فى هذة الحالة فان اتجاة تيار عضو النتاج سيكون معكوس اى يصبح‬ ‫المحرك مولد. والتيار المتولد ‪ I‬يساوى –‪ E/R‬ويولد عزم معاكس يؤدى الى فرملة عضو النتاج.‬ ‫٢- الفرملة بالتيار المضاد‬ ‫وتسمى ايضا ‪ plugging‬وتستخدم فى المصاعد والمطالع واجهزة تشكيل المعادن والطواحين المتدرجة‬ ‫‪ rolling mills‬فى مصانع الحديد والصلب.‬ ‫ويتم فى هذة الطريقة عكس توصيل اقطاب الجهد الى عضو النتاج مع ادخال مقاومة على التوالى معة لمواجهة‬ ‫زيادة التيار المتوقعة نتيجة عكس قطب التغذية كما هو موضح فى الشكل )جـ ( لذا فان معادلة التيار :‬ ‫‪V + Ea‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫8‬ ‫‪R + Ra‬‬ ‫لن اتجاة تيار عضو النتاج عكس اتجاة حالة التشغيل العادية لذا فان العزم الناتج عنة سيكون عكس اتجاة‬ ‫الدوران مما يودى الى فرملة العضو الدوار. وهذة الطريقة تعطى عزم فرملة اعلى من الطريقة السابقة.‬ ‫٣- فرملة اعادة النتاج‬ ‫تستخدم هذة الطريقة فى المحركات التى لها خاصية السحب الزائد ‪ overhauling‬كما فى حالة القطار الكهربى‬ ‫)المترو( ‪ electrical train‬وقفص الرافعة ‪ cage of a hoist‬فعندما تصبح ‪ E‬اكبر من ‪ V‬يصبح المولد‬ ‫وينعكس اتجاة التيار وايضا اتجاة التى ستنتقل الى مصدر التغذية كما هو موضح بالشكل )د(. ولغراض المان‬ ‫يتم استخدام نوع من الطاقة الميكانيكية لستخدامها فى حالة انقطاع التغذية.‬ ‫)1(حالة تشغيل عادية )ب( فرملة ديناميكية )ج( فرمة بالتيار المضاد )د(فرملة اعادة النتاج‬ ‫الطريقة الحديثة:‬ ‫تستخدم دائرة الثايرستور بالشكل )٤( لتوحيد الجهد اى تحويلة من متردد الى مستمر. وتسمى هذة الدائرة الموحد‬ ‫المسيطر علية الكترونيا. ولكن يمكن ايضا عند زيادة زاوية الشعال الى اكثر ٠٨١ درجة تحويل هذة الدائرة من‬ ‫دائرة توحيد الى دائرة عاكسة ‪ inverter‬تعكس الجهد المستمر الى متردد وتنتقل الطاقة الكهربائية بالتجاة‬
‫المعاكس اى الى الشبكة الكهربائية. وهذا يعنى ان المحرك يعمل يعمل كمولد وينتج عنة بذلك عزم معاكس‬ ‫لتجاة دوران المحرك مما يؤدى بالتالى الى فرملة المحرك.‬ ‫٣-التحكم فى السرعة محرك التيار المستمر‬ ‫لفهم المتغيرات التى تؤثر على سرعة المحرك فاننا نستخدم معادلة السرعة وعلقتها‬ ‫بالمتغيرات المختلفة. فالمعادلة الساسية لمحرك التوازى) وهى نفسها معادلة الثارة‬ ‫المنفصلة ( هى:‬ ‫‪V= E+IaRa‬‬ ‫وبالتعويض عن ق.د.ك. المضادة ‪ E = Knφ‬نجد معادلة السرعة التالية‬ ‫‪V − I a Ra‬‬ ‫=‪n‬‬ ‫9‬ ‫‪Kφ‬‬ ‫ويتضح من هذة المعادلة انة يمكن تغيير السرعة بالتى:‬ ‫ا- تغير جهد التغذية ‪V‬‬ ‫ب- تغير مقاومة عضو النتاج ‪ Ra‬باضافة متغيرة على التوالى مع عضو النتاج.‬ ‫ت- تغير فيض ملفات المجال ‪φ‬‬ ‫ا- التحكم فى السرعة بتغير جهد التغذية للمحركات منفصلة الثارة‬ ‫تستخدم هذة الطريقة للمحركات منفصلى الثارة.‬ ‫الطريقة التقليدي ة:‬ ‫تستخدم طريقة وورد ليونارد ‪ Ward Leonard‬لتغير سرعة المحركات منفصلة الثارة من صفر‬ ‫الى اقصى سرعة فى كل من اتجاهى الدوران)اتجاة عقارب الساعة واتجاة عكس عقارب‬ ‫الساعة(. فيمكن بهذة الطريقة عكس اتجاة الدوران. وبالشكل)٧( يوضح نظام وورد ليونارد.‬ ‫وهو يتكون من وحدة محرك –مولد-‪ M1-G‬والمحرك 1‪ M‬ذو سرعة ثابتة قد يكون محرك‬ ‫حثى او محرك مستمر توازى. اماالمولد فهو مولد تيار مستمر منفصل الثارة يستخدم مقاومة‬ ‫متغيرة ‪ R‬لتغيير تيار المجال.‬
‫والمحرك المطلوب تغير سرعتة ‪ M‬فيتم تغذية عضو انتاجة بجهد متغير من المولد ‪ .G‬اما‬ ‫ملفات المجال للمحرك ‪ M‬وايضا للمولد ‪ G‬فيتم تغذيتها من مصدر جهد ثابت. وكذلك فان‬ ‫المحرك 1‪ M‬يتغذى ايضا من مصدر الجهد الثابت.‬ ‫وعن طريق تغير قيمة المقاومة ‪ R‬فانة يتم تغير الفيض المغانطيسى الناتج من ملفات مجال‬ ‫المولد مما يؤدى الى تغير الجهد الناتج من المولد ‪ G‬والذى يغذى المحرك ‪ M‬وبالتالى فانة‬ ‫يتغير المقاومة يمكن تغير جهد التغذية للمحرك وتغير سرعتة .‬ ‫ولهذا النظام مميزات عديدة فيمكن تغير اتجاة دوران المحرك بان يتم عكس تغذية ملفات‬ ‫المجال وبالتالى يتغير قطبية الجهد النتج من المولد والذى يغذى المحرك مما يؤدى الى عكس‬ ‫اتجاة دوران المحرك كما يستخدم هذا النظام كبادئ للحركة ويضا يمكن استخدامة كفرملة‬ ‫اعادة النتاج .‬ ‫وتعتبر هذة الطريقة ذات كفائة فى التحكم فى سرعة المحرك فى كل من اتجاهى الدوان‬ ‫ونظرا لتكلفتها العالية فهى اقتصادية فقط عند استخدام المحركات ذات القدرات العالية‬ ‫الطريقة الحديث ة:‬ ‫تستخدم دوائر الكترونيات القدرة فى التحكم بسرعة محركات التيار المستمر وذلك بتغير جهد‬ ‫التغذية فاذا كان مصدر التغذية هو مصدر جهد متردد يتم استخدام الثايرستور فى دائرة‬ ‫الموحد لتحويل الجهد المتردد الى جهد مستمر اما فى حالة وجود جهد مستمر كالبطارات‬ ‫المستخدمة فى السيارات الكهربائية يتم استخدام دائرة التقطيع ‪ chopper‬لتغير الجهد وبالتالى‬ ‫التحكم فى السرعة .‬ ‫1 - استخدام دوائر التوحي د:‬ ‫يستخدم الثايرستور فى دوائر التوحيد للتحكم فى سرعة محركات التيار المستمر ذات الثارة‬ ‫المنفصلة وايضا فى التحكم فى تيار بدء التشغيل )كبادئ للحركة( وكفرملة. وعند تشغيل دائرة‬ ‫الثايرستور كعاكس بدل من الموحد فانة يتم عكس اتجاة الدوران. وعادة يستخدم التحكم ذو‬ ‫المسار المغلق فى هذة الطريقة الحديثة للحصول على السرعات المطلوبة وبدقة عالية.‬ ‫ويوضح الشكل)٨(دائرة تحكم ذات مسارين مغلقين لتحديد الخطا فى السرعة والخر للحد‬ ‫من قيمة التيار المسحوب‬
‫ومثل هذا التحكم يستخدم فى تغير سرعة المحرك وضبطها عند السرعة المطلوبة والعمل‬ ‫كبادئ حركة اضافة الى امكانية العمل كفرملة بطريقة اعادة التوليد ‪ regenerative‬ويمكن ايضا‬ ‫عكس اتجاة دوران بعكس قطبية جهد التغذية لملفات المجال.‬ ‫ويتم قياس سرعة المحرك واعادة اشارة استرجاعية تمثل هذة السرعة باستخدام‬ ‫‪ tachogenerator‬وهو مولد يضار المحرك المتور للتحكم فى سرعتة وبذلك يعطى‬ ‫‪ tachogenerator‬جهد يتناسب مع سرعة المحرك فمثل ينتج ٠١ فولت لسرعة‬ ‫٠٠٠١دورة/الدقيقة.وسنعطى لمعامل التحويل هذا الرمز ‪ Fs‬ووحدتة فولت/)دورة/دقيقة( فاذا‬ ‫كان سرعة المحرك ٠٥٤١ دورة/دقيقة فان ‪ tacho‬يولد جهد ٥.٤١ فولت ويتم مقارنة الجهد ‪Vs‬‬ ‫مع الجهد المرجعى ‪ Vref‬والفرق بينهما يسمى خطا السرعة ‪ Es‬ويتم تكبير ‪ Es‬بواسطة 1‪Amp‬‬ ‫ويتكبر بمقدار 1‪ A‬ويكون خارج المكبر 1‪ VA‬والمعادلت التالية تمثل العلقات الخاصة بدائرة‬ ‫التحكم المغلق الولى الخاصة بالسرعة كما يلى:‬ ‫‪Vs = nFs‬‬ ‫01‬ ‫‪e s = Vref − Vs‬‬ ‫11‬ ‫21‬ ‫‪V A1 = A1 * e s‬‬ ‫اما دائرة التحكم المغلقة الثانية وهى داخل الدائرة الولى فيتم فيها قياس تيار عضو النتاج ‪Ia‬‬ ‫واعادة اشارة استرجاعية ‪ VI‬وذلك عن طريق محول التيار ‪ DCCT‬والذى يكون خارجة جهد‬ ‫يتناسب مع التيار المقاس ‪ Ia‬فمثل يعطى المحول جهد مقدارة ٠٢فولت لكل ٠٠١ امبير‬ ‫وسنعطى معامل التحويل هذا الرمز ‪ FI‬ووحدتة فولت/امبير ويتم مقارنة ‪ VI‬مع 1‪VA‬والفرق‬ ‫بينهما يسمى خطا التيار ‪ er‬يتم تكبيرة بالمكبر 2‪ Amp‬بمقدار 2‪ A‬والشارة الخارجة من 2‪Amp‬‬ ‫تستخدم لختيار ذاوية اشعال الثايرستور حيث تعطى جهد تشغيل ‪ V‬للمحرك بقيمة تحقق‬ ‫السرعة المطلوبة. والمعدلت الخاصة بدائرة التحكم الثانية والخاصة بالتيار ‪ Ia‬هى:‬ ‫‪V I = I a FI‬‬ ‫31‬ ‫‪er = V A1 − V I‬‬ ‫41‬ ‫51‬ ‫‪V = A2 * er‬‬ ‫مثال ) ٣ (‬
‫محرك تيار مستمر ذو اثارة منفصلة ويتم تغذية ملفات المجال بجهد ثابت والحمل الكامل‬ ‫٠٢امبير عند جهد ٠٠٣ فولت وسرعة ٠٠٥١دورة/الدقيقة ومقاومة ملفات المنتج ٤.٠اوم مطلوب‬ ‫استخدام الشكل )٧( للتحكم فى سرعتة وتيار المحرك علمابان 001=1‪ A‬وخرج 1‪ Amp‬ل يذيد‬ ‫عن ٠١فولت مهما كان دخلة )ثبات اقصى قيمة للخرج ضرورى للتحكم فى زيادة التيار( 5/1=‪Fr‬‬ ‫0002=2‪ (V/A) & Fs=1/100 (V/rpm) & A‬ونظام التحكم مصمم بحيث ل يزيد تيار المحرك‬ ‫عن ٠٥ امبير فى كل الحوال . احسب الجهد ‪)V‬خرج الموحد( وتيار المنتج ‪ Ia‬واشارة الخطا ‪er‬‬ ‫‪ & es‬للحالت التالية:‬ ‫1-لحظة بدا الحركة ) السرعة= صفر(‬ ‫ب- السرعة تساوى ٠٠٥دورة/د‬ ‫ت- السرعة تساوى ٠٠١دورة/د‬ ‫ثم اوجد السرعة الفعلية عند حمل كامل مقدارة ٠٢ امبير ونسبة الخطا فى السرعة المطلوبة‬ ‫٠٠٥١دورة/د لو تم زيادة الحمل بمقدار ٠٢% على الحمل الكامل حيث ان المطلوب ان دائرة‬ ‫التحكم تغير من جهد التغذية بحيث تبقى السرعة ثابتة احسب ايضا جهد التغذية ‪ V‬الجديد‬ ‫والسرعة بعد هذا التغير.‬ ‫الح ل:‬ ‫لبد من اختيار 51 = ‪ Vref‬لتمثل السرعة المطلوبة وهى 0051 ‪rpm‬‬ ‫لحظة البدء 0=‪ n=0&Eb‬واقصى قيمة الى التيار ‪50A‬‬ ‫4.0*05=‪V=IaRa‬‬ ‫‪V=20V‬‬ ‫وللحصول على ‪ 20V‬لبد من دخول اشارة خطأ التيار للمكبر 2‪ Amp‬بمقدار :‬ ‫‪V‬‬ ‫02‬ ‫= ‪eI‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.01V‬‬ ‫0002 2‪A‬‬ ‫‪VS = nFS = 0 * 0.01 = 0V‬‬ ‫‪e S = Vref − VS = 15 − 0 = 15V‬‬ ‫‪V A1 = A1 * e S = 100 *15 = 1500V‬‬ ‫وطبعا لن خرج 1‪ Amp‬لن يزيد عن ‪ 10V‬لذا فان 1‪ VA‬ستكون ‪ 10V‬وليس ‪. 1500V‬‬ ‫وبتعويض ‪ eI & VAI‬فى المعادلة ٤١‬ ‫‪VI=10-0.01=9.99V‬‬ ‫ومن المعادلة ٣١ :‬ ‫99.9 ‪V I‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪= 49.95 A‬‬ ‫1 ‪FI‬‬ ‫5‬ ‫وبذلك فى لحظة بدء التشغيل تكون النتائج كما يلى :‬
‫‪VI=20V, Ia=49.95A, er=0.01, es=15V‬‬ ‫السرعة تساوى 005 ‪rpm‬‬ ‫عند الحمل الكامل يكون :‬ ‫‪E=V-Ia*Ra‬‬ ‫‪E=300-20*0.4=292V‬‬ ‫ولن ‪ Eαn‬باعتبار ان تيار المجال ثابت بثبوت جهد ملفات المجال‬ ‫2‪E 2 n‬‬ ‫=‬ ‫1‪E1 n‬‬ ‫2‪n‬‬ ‫005‬ ‫1‪E 2 = E‬‬ ‫* 292 =‬ ‫1‪n‬‬ ‫0051‬ ‫‪E 2 = 97.33V‬‬ ‫وعلى العتبار انة المطلوب دائما زيادة ‪ V‬بحيث ان التيار ‪ Ia‬يكون اقصى ما يمكن للتعجيل‬ ‫للوصول الى السرعة المطلوبة الى المحرك فيعتبر ان المحرك يسحب ‪ 50A‬عند هذة السرعة‬ ‫لذا فان:‬ ‫‪V = E + I a Ra = 97.33 + 50 * 0.4 = 117.33V‬‬ ‫‪V‬‬ ‫33.711‬ ‫= ‪eI‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.0587V‬‬ ‫2‪A‬‬ ‫0002‬ ‫1‬ ‫* 005 = ‪VS = nFS‬‬ ‫‪= 5V‬‬ ‫001‬ ‫‪e S = Vref − VS = 15 − 5 = 10V‬‬ ‫‪V A1 = A1 * e S = 100 * 10 = 1000V‬‬ ‫ولكن الجهد 1‪ VA‬ل يزيد عن 01 ‪ V‬باى حال من الحوال . وهذا يعنى ان :‬ ‫‪VS = 15-0.1=14.9V‬‬ ‫وهو ما يقابل سرعة 0941 ‪ rpm‬اى ان للسرعات اقل او يساوى 0941 ‪ rpm‬فان 1‪ VA‬تساوى‬ ‫‪ 10V‬وتقل عن ‪ 10V‬للسرعات اكبر من ‪. 1490rpm‬‬ ‫‪V I = V AI − e I = 10 − 0.0587 = 9.9413V‬‬ ‫3149.9 ‪V I‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫=‬ ‫707.94 =‬ ‫‪FI‬‬ ‫1‬ ‫5‬ ‫‪V = 117.33V & I a = 49.707 & er = 0.0587 & e S = 10V‬‬ ‫السرعة تساوى 0001 ‪rpm‬‬ ‫يمكن اتباع نفس الطريقة 005 ‪: rpm‬‬ ‫‪E2=149.7V‬‬ ‫‪V=214.7V‬‬ ‫‪VS=10V‬‬ ‫‪ES=5V‬‬ ‫3710.0=‪EI‬‬ ‫‪VI=9.8927V‬‬
‫‪Ia=49.46A‬‬ ‫السرعة عند الحمل الكامل ‪Ia=20A‬‬ ‫جهد التغذية ‪: 300V‬‬ ‫‪V‬‬ ‫003‬ ‫= ‪eI‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.15V‬‬ ‫0002 2‪A‬‬ ‫1‬ ‫‪V I = I a FI = 20 * = 4V‬‬ ‫5‬ ‫‪V AI = 4 + 0.15 = 4.15V‬‬
‫51.4‬ ‫= ‪eS‬‬ ‫‪0.0415V‬‬ ‫001‬ ‫‪VS = 15 − 0.0415 = 14.9585V‬‬ ‫5859.41 ‪VS‬‬ ‫=‪n‬‬ ‫=‬ ‫‪= 1496rpm‬‬ ‫‪FS‬‬ ‫1‬ ‫001‬ ‫6941 − 0051‬ ‫= %001‪speederror‬‬ ‫%772.0 = %001 *‬ ‫0051‬ ‫اذا تم زيادة الحمل )العزم( بمقدار ٠٢% ايظا عن تيار الحمل الكامل لن :‬ ‫‪TαI a I f‬‬ ‫وان ‪ If‬ثابت لثبوت جهد ملفات المجال فان نفس الزيادة فى العزم تؤدى الى زيادة مماثلة فى‬ ‫‪Ia‬‬ ‫52‬ ‫+ 02 = ‪I a‬‬ ‫02 *‬ ‫001‬ ‫‪I a = 25 A‬‬ ‫1‬ ‫* 52 = ‪V I‬‬ ‫‪= 5V‬‬ ‫5‬ ‫وحيث ان دائرة التحكم ستعمل على ثبات السرعة فان ‪ Eb‬ستبقى ثابتة اى ان:‬ ‫‪V = E + I a Ra = 292 + 25 * 0.4 = 302V‬‬ ‫‪V‬‬ ‫203‬ ‫= ‪eI‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.151V‬‬ ‫0002 2‪A‬‬ ‫1‬ ‫‪V I = I a FI = 25 * = 5V‬‬ ‫5‬ ‫‪V AI = 5 + 0.151 = 5.151V‬‬ ‫151.5‬ ‫= ‪eS‬‬ ‫‪= 0.05151V‬‬ ‫001‬ ‫‪VS = 15 − 0.05151 = 14.949V‬‬ ‫949.41 ‪VS‬‬ ‫=‪n‬‬ ‫=‬ ‫‪= 1494.9rpm‬‬ ‫‪FS‬‬ ‫1‬ ‫5‬ ‫9.4941 − 0051‬ ‫= % ‪speederror‬‬ ‫%343.0 = %001 *‬ ‫0051‬
‫٢ - التحكم فى سرعة محرك التوالى باستخدام دائرة المقطع ‪Chopper‬‬ ‫تستخدم هذة الطريقة بشكل اساسى فى السيارات الكهربائية التى تعمل بمحرك تيار مستمر‬ ‫توالى يغذى من البطارية‬ ‫والفكرة الساسية لهذة الطريقة مبنية على استخدام دائرة ‪ Thy‬خاصة تسمى بالمقطع تعمل‬ ‫على توصيل جهد البطارية لفترة زمنية 1‪ T‬وفصلها لفترة زمنية 2‪ T‬وتتكرر هذة العملية .‬ ‫فاذا كان جهد البطارية ‪ V‬فان الجهد على المحرك ‪ Vav‬ويحسب كما يلى :‬ ‫1‪t‬‬ ‫61‬ ‫‪Vav = V‬‬ ‫2 ‪t1 + t‬‬ ‫ويعنى ذلك انة بتغير زمن التوصيل والفصل فانة يمكن تغير متوسط الجهد المحرك وبذلك‬ ‫يمكن تغير السرعة‬
‫ب- التحكم فى السرعة باضافة مقاومة متغيرة على التوالى مع‬ ‫المنتج‬ ‫فى هذة الطريقة يمكن خفض السرعة عن السرعة المقننة ‪ rated speed‬ول يمكن زيادتها‬ ‫ويوضح الشكل )ا( توصيل مقاومة مع المحرك على التوازى وتاثيرها على السرعة‬ ‫والشكل)ب( مع محرك على توالى.‬ ‫ونتيجة لمرور التيار المقنن ‪ rated current‬فى هذة المقاومة فان المفاقيد الضافية ‪I2a*Rad‬‬ ‫فى هذة لمقاومة ستكون كبيرة مما يؤدى الى خفض الكفاءة وهذة الطريقة يمكن تغير‬ ‫السرعة من صفر الى السرعة بدون وجود المقاومة الضافية.‬ ‫ونظرا لمساوئ هذة الطريقة فان استخدامها محدود فى تطبقات مثل الوناش والرافعات‬ ‫حيث يتكرر فصلها وتوصيلها وتكون الكفاءة ذات امر ثانوى .‬ ‫ت- التحكم فى السرعة بتغير فيض ملفات المجال:‬ ‫توضح المعادلة )٩( انة بتغير الفيض المغناطيسى يمكن تغير السرعة بسهولة العلقة بينهما‬ ‫عكسية اى يمكن زيادة السرعة باضافة الفيض والعكس.‬ ‫‪ ‬محرك التواز ى:‬ ‫تضاف مقاومة متغيرة مع ملف المجال كما هو بالشكل وبزيادة المقاومة يقل تيار المجال‬
‫لن الفيض يتناسب طرديا مع تيار المجال وهذا يؤدى الى زيادة السرعة وهذة الطريقة سهلة‬ ‫واقتصادة وتستخدم مع الحمال ذات قدرات ثابتة وعزم ينخفض مع زيادة السرعة مثل اللت‬ ‫تشغيل المعادن .‬ ‫‪ ‬محرك التوال ى:‬ ‫يتم اضافة مقاومة على التوازى مع ملفات المجال او مع عضو النتاج كما هو بالشكل )ا(‬ ‫فكلما تم تقليل ‪ Rsf‬قل التيار المار فى ملفات المجال وزادة السرعة ‪ N‬والعكس‬ ‫صحيح.والشكل)ب( يوضح طريقة اتضافة مقاومة متغيرة على التوازى مع المنتج فكلما تم‬ ‫تقليل ‪ Rsa‬انخفض الجهد على المنتج وزاد تيار المجال وزاد الفيض وقلت السرعة ‪ N‬والعكس‬ ‫صحيح .‬ ‫مثال) ٤ (‬ ‫محرك توازى ٠٠٣ فولت ومقاومت المنتج ٥.٠ اوم ومقاومت ملفات المجال ٠٠٣ اوم سرعتة‬ ‫عند ال حمل ٠٠٠١ دورة/د ويستخدم تيار مقدارة ٣ امبير اوجد سرعة المحرك عند الحمل‬ ‫الكامل ٠٣ امبير واحسب السرعة)ا( اذا استخدمت مقاومة على التوالى مع ملف المنتج‬ ‫مقدارها ٣ اوم ) ب( تم خفض تيار المجال بمقدار ٠٢%‬ ‫الحل‬ ‫003‬ ‫= ‪If‬‬ ‫‪= 1A‬‬ ‫003‬ ‫‪I ao = 3 − 1 = 2 A‬‬ ‫‪I a = 30 − 1 = 29 A‬‬ ‫حيث ان ‪ Iao‬هو تيار المنتج فى اللحمل بينما ‪ Ia‬هو تيار المنتج عند الحمل الكامل.‬
E bo = 300 − 2 * 0.5 = 299V E b = 300 − 29 * 0.5 = 285.5V n2 E = b n1 E bo n2 285.5 = 1000 299 n 2 = 954.8rpm -‫أ‬ E b = 300 − 29 * 3.5 = 198.5V n2 E = b n1 E bo 198.5 n 2 = 1000 * = 663.9rpm 299 If2 = 0.8 * I f 1 -‫ب‬ φ 2 = 0.8 * φ1 E bo n1 * φ1 = Eb n * 0.8 * φ1 299 1000 * φ1 = 198.5 n * 0.8 * φ1 n = 829.8rpm
‫مثال ) ٥ (‬ ‫محرك توالى جهدة ٠٠٢ فولت يستخدم فى مصعد كهربائى ولهو مقاومة ملف المجال ٨٠.٠‬ ‫اوم وملفات المنتج ٢١.٠ اوم يسحب ٠٣ امبير عند سرعة ٠٠٥١دورة/د اوجد مقدار المقاومة‬ ‫المطلوبة اضافتها على التوالى للوصول للسعرة الى ٠٠٠٣ دورة/د وبالتيار ٩ امبير على افتراض‬ ‫عدم حدوث تشبع مغناطسة عند سحب تيار مقدارة ٠٣ امبير‬ ‫الحل‬ ‫80.0 + 21.0 = ‪R = Ra + Rs‬‬ ‫‪r = 0.2Ω‬‬ ‫‪E b1 = 200 − 30 * 0.2 = 194V‬‬ ‫‪E bαnφ & φαI f‬‬ ‫‪E bαnI f‬‬ ‫1 ‪E b1 n1 I f‬‬ ‫=‬ ‫2 ‪Eb 2 n2 I f‬‬ ‫9 * 0003‬ ‫* 491 = 2 ‪E b‬‬ ‫‪= 116.4V‬‬ ‫03 * 0051‬ ‫2 ‪Eb‬‬ ‫4.611 = ‪= 200 − 9 * R f‬‬ ‫‪R f = 9.29Ω‬‬ ‫‪Rad = 9.29 − 0.2 = 9.09Ω‬‬ ‫مثال ) ٦(‬ ‫محرك تيار مستمر توالى جهد ٠٤٢ فولت يسحب ٠٤ امبير عند دورانة بسرعة ٠٠٨ دورة/د‬ ‫احسب سرعة المحرك والتيار المسحوب اذا تم وضع مقاومة مقدارها ٥١.٠ اوم على التوازى‬ ‫مع ملفات الجال وادى الى زيادة عزم الحمل بمقدار ٠٥% علما بان مقاومة ملف‬ ‫المنتجوالمجال هى ٢.٠ اوم و ٥١.٠ اوم على التوالى افترض عدم حدوث تشبع مغناطيسى‬ ‫الحل‬ ‫2 ‪I f 2 = 1 / 2I a2 & I f 1 = I f‬‬ ‫‪TαφI a‬‬ ‫‪φαI f‬‬ ‫1‪T1 φ1 I a‬‬ ‫1‪I f 1 I a‬‬ ‫2‬ ‫1‪I a‬‬ ‫=‬ ‫=‬ ‫=‬ ‫2 ‪T2 φ 2 I a 2 I f 2 I a 2 1 / 2 I a‬‬ ‫2‬ ‫بما ان العزم زاد ٠٥% عن 1‪ T‬فان 1‪T2=1.5*T‬‬ ‫2‬ ‫1‪T‬‬ ‫1‪2 I a‬‬ ‫2 =‬ ‫2‪1.5T‬‬ ‫2‪I a‬‬ ‫3 * 2 )04( = 2 ‪I a‬‬ ‫2‬ ‫‪I a 2 = 69.24 A‬‬
الآلات الكهربية

More Related Content

PDF
دوائر التيار المتردد
Ahmed Haider
 
PDF
Kirchhoff Laws
Ahmed Haider
 
PPSX
Lesson 1 القدرة الكهربائبة
abdou89salwa
 
PDF
Siemens inverter 1
eng faiza marzouk
 
PDF
Siemens inverter 3
eng faiza marzouk
 
DOCX
ملخص الكهرباء لدبلوم السيارات
ssuser4557cc
 
PDF
احترف الالكترونيات وعلم الهندسة بكل بساطة
Walid Issa
 
PPTX
arabic -classic control.pptx
ragbeltawab
 
دوائر التيار المتردد
Ahmed Haider
 
Kirchhoff Laws
Ahmed Haider
 
Lesson 1 القدرة الكهربائبة
abdou89salwa
 
Siemens inverter 1
eng faiza marzouk
 
Siemens inverter 3
eng faiza marzouk
 
ملخص الكهرباء لدبلوم السيارات
ssuser4557cc
 
احترف الالكترونيات وعلم الهندسة بكل بساطة
Walid Issa
 
arabic -classic control.pptx
ragbeltawab
 

What's hot (20)

PPTX
Solar based wireless charging of electric vehicle
Ashutosh kumar
 
DOCX
SYNCHRONOUS MOTOR PROJECT REPORT
karmbir saini
 
PDF
Lithium Ion Battery Simplified Simulink Model using MATLAB
Tsuyoshi Horigome
 
PPTX
Micro computer control of dc drive
raviarmugam
 
PDF
Restructuring
Revathi Subramaniam
 
PPTX
Electric machine
ashok261084
 
PPTX
Protection and control of Microgrid
Amarjeet S Pandey
 
PPTX
Series and Shunt Compensation.pptx
rsharma999995
 
PDF
Flywheel Energy Storage System
Seminar Links
 
PPTX
Synchronous reluctance motor
karthi1017
 
PPTX
Introduction to energy storage requirements in Hybrid and.pptx
AdwaithDinesh2
 
PPTX
Scr firing circuits
Vinod Srivastava
 
PPTX
Voltage source Converters as a building block of HVDC and FACTS
Karthik Bharadwaj
 
PDF
Electric Drives and Controls Unit 1 Introduction
Dr.Raja R
 
PPTX
induction generator
vishalgohel12195
 
PPT
Energy Efficient Motor
imtiyazsayyed
 
PPTX
Policies for smart grid
Ashfaq khan
 
PPTX
Wind Turbine Generators
Jasjot Singh
 
PDF
Static excitation-system
Deepak Jha
 
PPT
PMBLDC motor
karthi1017
 
Solar based wireless charging of electric vehicle
Ashutosh kumar
 
SYNCHRONOUS MOTOR PROJECT REPORT
karmbir saini
 
Lithium Ion Battery Simplified Simulink Model using MATLAB
Tsuyoshi Horigome
 
Micro computer control of dc drive
raviarmugam
 
Restructuring
Revathi Subramaniam
 
Electric machine
ashok261084
 
Protection and control of Microgrid
Amarjeet S Pandey
 
Series and Shunt Compensation.pptx
rsharma999995
 
Flywheel Energy Storage System
Seminar Links
 
Synchronous reluctance motor
karthi1017
 
Introduction to energy storage requirements in Hybrid and.pptx
AdwaithDinesh2
 
Scr firing circuits
Vinod Srivastava
 
Voltage source Converters as a building block of HVDC and FACTS
Karthik Bharadwaj
 
Electric Drives and Controls Unit 1 Introduction
Dr.Raja R
 
induction generator
vishalgohel12195
 
Energy Efficient Motor
imtiyazsayyed
 
Policies for smart grid
Ashfaq khan
 
Wind Turbine Generators
Jasjot Singh
 
Static excitation-system
Deepak Jha
 
PMBLDC motor
karthi1017
 
Ad

Similar to الآلات الكهربية (20)

PPT
الترم الثانى المحولات الكهربية
eng_tamer
 
PPT
اساسيات كهربيه الترم التانى
hcww school
 
PPTX
المولدات
Alamin Bhaa
 
PPSX
حقيبة-تكنلوجيا-الكهرباء.ppsx
Safwanazb
 
DOC
ملخص الفصل الثامن
ahmh
 
DOC
ملخص الفصل الثامن
ahmh
 
DOC
ملخص الفصل الثامن
ahmh
 
PDF
اسئله مقابلات شخصيه لمهندسى الكهرباء.pdf
Hamza Deeb
 
PDF
automotive electric 1
Salah Khaleel
 
PDF
Jsjdjdjsjsjsjsjsjdjeueueالمحرك العمومي.pdf
ssuser07a9781
 
PPTX
التيار والمقاومة.pptx hbhggvy hhuuhuh uhyyb
g77gq9svqj
 
PPT
المقاومة الكهربائية résistance électrique
ssuser8d82a0
 
DOC
ورقة عمل التيار الكهربائي (الفصل السابع
ahmh
 
PPTX
Motor problems maintenance and troubleshooting
IbrahimAbdelhalim1
 
PPTX
Lec 5
Mansoura University
 
DOC
^^ملخص
engahmedfathy
 
PPTX
كيفية بدء الحركة في المحركات الحثية ثلاثية الطور
Islam Hesham
 
PPTX
Lab.lectuer
MohammedAbidAlhurKad
 
PPTX
Physics 2nd. stage
MohammedAbidAlhurKad
 
PPTX
Lab.lectuer
MohammedAbidAlhurKad
 
الترم الثانى المحولات الكهربية
eng_tamer
 
اساسيات كهربيه الترم التانى
hcww school
 
المولدات
Alamin Bhaa
 
حقيبة-تكنلوجيا-الكهرباء.ppsx
Safwanazb
 
ملخص الفصل الثامن
ahmh
 
ملخص الفصل الثامن
ahmh
 
ملخص الفصل الثامن
ahmh
 
اسئله مقابلات شخصيه لمهندسى الكهرباء.pdf
Hamza Deeb
 
automotive electric 1
Salah Khaleel
 
Jsjdjdjsjsjsjsjsjdjeueueالمحرك العمومي.pdf
ssuser07a9781
 
التيار والمقاومة.pptx hbhggvy hhuuhuh uhyyb
g77gq9svqj
 
المقاومة الكهربائية résistance électrique
ssuser8d82a0
 
ورقة عمل التيار الكهربائي (الفصل السابع
ahmh
 
Motor problems maintenance and troubleshooting
IbrahimAbdelhalim1
 
Lec 5
Mansoura University
 
^^ملخص
engahmedfathy
 
كيفية بدء الحركة في المحركات الحثية ثلاثية الطور
Islam Hesham
 
Lab.lectuer
MohammedAbidAlhurKad
 
Physics 2nd. stage
MohammedAbidAlhurKad
 
Lab.lectuer
MohammedAbidAlhurKad
 
Ad

الآلات الكهربية

  • 2. ‫اللت الكهربية ‪Electrical Machines‬‬ ‫مقدمة :‬ ‫يرتكن فعل اللت الكهربية سواء الدوارة منها والساكنة على ظاهرتين أساستين من ظواهر‬ ‫الكهرومغناطيسية‬ ‫‪induction phenomena‬‬ ‫1 – ظاهرة الستنتاج‬ ‫لتوليد قوة دافعة كهربية لبد من وجود عنصرين أساسين : دائرة مغناطيسية وأخرى كهربية‬ ‫متداخلتين مع إحداث حركة نسبية بينهما . هذه الحركة يمكن إحداثها ديناميكيا أو إستاتيكيا :‬ ‫المستنتجة ديناميكيا ‪Dynamically induced e.m.f‬‬ ‫أ- ق.د.ك‬ ‫يمكن إيجاد قيمة أل ق.د.ك المستنتجة في موصل يقطع عموديا وبسرعة منتظمة الخطوط‬ ‫المغناطيسية لمجال مغناطيسي بالعلقة التية :‬ ‫‪E = BLµ‬‬ ‫)1( ‪volts‬‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫‪B := Flux density‬‬ ‫2‪webers/m‬‬ ‫‪L := Conductor Length‬‬ ‫‪m‬‬ ‫‪µ := Conductor Speed‬‬ ‫‪m/s‬‬ ‫‪µn‬‬ ‫شريطة أن يكون اتجاه الموصل والحركة وخطوط المجال كل عمودي علي الخر وإل ضربت‬ ‫المعادلة ) 1 ( في جيب الزاوية بين آي أثنين منهم :‬ ‫‪E = BLµsin σ‬‬ ‫)2( ‪volts‬‬ ‫‪Β‬‬ ‫ويمكن تحديد اتجاه ال ق.د.ك المتولدة طبقا لقاعدة فلمنج لليد اليمنى‬ ‫‪θ‬‬ ‫‪µ‬‬ ‫المستنتجة استاتيكيا ‪.Statically induced e.m.f‬‬ ‫‪t‬‬ ‫ً‬ ‫ب- ق. د.كك‬ ‫‪µ n = µ sin θ‬‬ ‫)1( ‪Fig‬‬ ‫اعتمادا على معدل التغير الناشئ في قيمة الفيض المغناطيسي الذي يقطع موصلت‬ ‫دائرة كهربية ، يمكن إيجاد قيمة ال ق.د.ك الناشئة بالعلقات التية‬ ‫)‪E = -Tc (dΦ/dt‬‬ ‫)3( ‪volts‬‬ ‫‪Where‬‬ ‫‪Tc: = number of turns in the electric circuit‬‬ ‫‪Φ: = magnetic flux‬‬ ‫‪webers‬‬ ‫وكل العلقتين )1( ، )3( تؤديان إلى نفس النتيجة لو طبقتا على حالة بعينها .‬
  • 3. ‫2 – ظاهرة التفاعل ‪Interaction Phenomena‬‬ ‫يوضع موصل طوله ‪) e‬متر( يحمل تيارا ‪) i‬أمبير( في مجال مغناطيسي كثافته ‪)B‬ويبر/متر 2(‬ ‫عموديا على اتجاهه فإنه ينشأ قوة ميكانيكية ‪) F‬نيوتن( في اتجاه عمودي على كل ً من التيار‬ ‫والمجال مقدارها‬ ‫‪(F = BLi‬‬ ‫‪Newtons‬‬ ‫4(‬ ‫.‬ ‫‪F‬‬ ‫‪F‬‬ ‫2 ‪Fig‬‬ ‫الشكل )2-أ( يبين المجال الصلي والمجال الناشئ عن مرور تيار في الموصل الذي يؤدي‬ ‫تفاعلهما إلى تزاحم المجال المحصل في إحدى جهتى الموصل وخلخلته في الجهة الخرى‬ ‫مما يدفع بالموصل في التجاه المبين شكل ) 2-ب( حيث أن خطوط المجال المغناطيسي‬ ‫هكي خطوط قوة تحاول أن تأخذ أقصر طريق . الشكل )2-جك ( يبين تأثير عكس اتجاه التيار‬ ‫في الموصل .‬ ‫هذا التشويه الحادث في المجال هو خاصية أساسية في نشوء القوى الميكانيكية أو فعل‬ ‫الحركة في المحركات الكهربية .‬ ‫تحويل الطاقة في المولد والمحرك‬ ‫في المولد يفترض أن هناك ملفا يقطع مجال ً مغناطيسيا فتتولد به ق.د.ك تمرر تيارا بالملف‬ ‫عند قفل الدائرة الخارجية ، ويؤدي مرور هذا التيار بالملف إلى تكوين مجال مغناطيسي‬ ‫خاص به يتفاعل بدوره مع المجال الصلي محدثا قوة ميكانيكية تضاد اتجاه حركة الملف‬ ‫والذي يجب أن يدار بقوة أكبر تكفي للتغلب على هذه القوة الناشئة وبذلك نجد أن الطاقة‬ ‫الكهربية تنشأ نتيجة للطاقة الميكانيكية المبذولة علي الملف .‬ ‫في المحرك ينشأ عن التيار الكهربي المار في ملف موضوع في مجال مغناطيسي, مجال‬ ‫مغناطيسي خاص به يتفاعل مع المجال الصلي مسببا حركة الملف. بمجرد دوران الملف في‬ ‫المجال المغناطيسي تنشأ به قوة دافعة كهربية تضاد التيار الصلي .‬
  • 4. ‫ولضمان استمرار مرور التيار بالملف وبالتالي ضمان استمرار الحركة يجب أن يوصل الملف‬ ‫بينبوع خارجي يكفي الضغط الخاص به للتغلب على ال ق.د.ك العكسية المتولدة . ومن هنا‬ ‫يحتاج المحرك الكهربي إلى طاقة كهربية ليعطي طاقة ميكانيكية تناظرها .‬ ‫من ذلك وبالنظر إلى شكل )3( فللة الكهربية الدوارة يمكن تشغيلها بصفة عامة كمولد أو‬ ‫كمحرك .‬
  • 5. ‫المولد البسيط :‬ ‫يتكون المولد الكهربي في أبسط صورة شكل )4( من ملف مكون من لفة واحدة يدور‬ ‫بسرعة منتظمة في مجال مغناطيسي منتظم ويتحدد قيمة واتجاه ال ق.د.ك المتولدة‬ ‫بالملف طبقا لوضعه في المجال حيث يتبع منحنيا جيبا طبقا للعلقة )2(‬ ‫‪π‬‬ ‫‪2π‬‬ ‫)شكل ) 4 ( ق.د.ك المتولدة في لفة تدور بسرعة منتظمة في مجال مغناطيسي منتظم(‬ ‫هذه ال ق.د.ك المتغيرة يمكن الستفادة بها في دائرة خارجية عن طريق زوج من حلقات‬ ‫النزلق يلمسها زوج من الفرش الكربونية ، ويكون التيار الناتج تبعا لذلك تيارا متغيرا .‬ ‫وللحصول على تيار مستمر أي ثابت القيمة والتجاه يمكن استخدام عضو التوحيد بدل ً من‬ ‫حلقتي النزلق .‬ ‫ويمثل المولد الحلقي ‪ Gramme-ring generator‬صورة مبسطة للمولدات سواء منها مولدات‬ ‫التيار المستمر أو المتغير والتي يتغير عدد الوجه بها تبعا لعدد نقط التصال على عضو‬ ‫الستنتاج وعدد حلقات النزلق .‬ ‫شكل ) 5 –أ ( يمثل مولدا بسيطا للتيار ذو وجه واحد وبه نقطتي اتصال متقابلتين متصلتين‬ ‫بحلقتي انزلق ، وللحصول على تيار متغير ذو ثلثة اوجه فيمكن توصيل ثلثة نقط على عضو‬ ‫الستنتاج كل منها تبعد عن الحرى 021 ْ وتتصل بثلث حلقات إنزلق شكل ) 5- ب ( .‬ ‫وبالقياس إلى ألة التيار المستمر التي لبد وأن تبنى من عضو استنتاج دائر وأقطاب ثابتة حتى‬ ‫يمكن للمبدل أن يقوم بوظيفته ، فإنه من الممكن ان تبني مولدات التيار المتغير من عضو‬
  • 6. ‫استنتاج ثابت ‪ Stationary armature‬وعضو دائر يحمل القطاب المغناطيسية للحصول على‬ ‫الحركة النسبية بين الموصلت والمجال ، وتبنى معظم مولدات التيار المتغير اليوم ثلثية الوجه‬ ‫العلقة بين التردد والسرعة وعدد القطاب :‬ ‫بدوران الموصل في شكل )4( دورة واحدة فإنه تنشأ بذلك موجة واحدة أو ذبذبة للقوة‬ ‫الدافعة الكهربية المتولدة ، ويتناسب عدد الذبذبات مباشرة مع عدد الدورات في الثانية‬ ‫للموصل : فإذا كان عدد الدورات هو 05 دورة /ث فإن عدد الذبذبات الناشئة أو التردد‬ ‫‪ Frequency‬يكون 05 ذبذبة /ث وذلك لمولد ذو قطبين ، وبازدياد عدد القطاب إلى أربعة فإنه‬ ‫تنشأ في كل دورة ذبذبتين وذلك لمرور الموصل أمام زوجين من القطاب ، من ذلك نجد ان :‬ ‫‪f = pn‬‬ ‫)5( ‪cycle/sec‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪f: = Frequency‬‬ ‫‪,cps‬‬ ‫2/‪p: = no of pole pairs = P‬‬ ‫‪N‬‬ ‫‪n: = speed‬‬ ‫= ,‪rps‬‬ ‫06‬ ‫مثال :‬ ‫ما هو التردد لمولد ذو عشرة أقطاب يدور بسرعة 0003 لفة /ق ؟‬ ‫)0003()01( ‪PN‬‬ ‫الحل :‬ ‫= ‪f‬‬ ‫=‬ ‫التردد ‪250 cp: s‬‬ ‫021‬ ‫021‬ ‫مثال :‬ ‫ما هي السرعة التي يجب أن يدار بها المولد ليعطي ضغطا تردده 05 ذ/ث ؟‬ ‫الحل :‬ ‫‪120f‬‬ ‫‪=N‬‬ ‫‪P‬‬ ‫السرعة‬ ‫)021()05(‬ ‫=‬ ‫= 006 ‪.rpm‬‬ ‫01‬ ‫‪.Synchronous Genr‬‬ ‫ويسمى مولد التيار المتغير بالمولد المتزامن‬ ‫حيث يجب أن يدار بالسرعة المتزامنة ‪ Synchronous speed N‬والتي تختلف باختلف عدد‬ ‫القطاب لللة وذلك للحصول على التردد المطلوب :‬
  • 7. Synch. Speed ,rpm No. of poles 60cps 50cps 25cps 2 3600 3000 1500 4 1800 1500 750 6 1200 1000 500 8 900 750 375 10 720 600 300 12 600 500 250 16 375 20 300 30 200 40 150
  • 8. ‫ألت التيار المستمر‬ ‫يطلق عادة اسم " دينامو ‪ " Dynamo‬على آلة التيار المستمر التي تقوم بتحويل الطاقة‬ ‫الميكانيكية إلى كهربية ، أو بتحويل الطاقة الكهربية إلى ميكانيكية – أي أنها أله تصلح لكل‬ ‫الغرضين : للعمل كمولد أو للعمل كمحرك ولو أنه من المستحسن عادة أن تصمم اللة لحد‬ ‫الغرضين فقط لتحسين معاملت الداء والجودة ، ويطلق عليها في هذه الحالة إحدى‬ ‫التسميتين‬ ‫1 – مولد التيار المستمر ‪Direct current generator‬‬ ‫2 – أو محرك التيار المستمر ‪Direct current Motor‬‬ ‫التركيب الساسي للة التيار المستمر ‪Essential Construction of a.d.c‬‬ ‫‪machine‬‬ ‫ل يختلف التركيب الساسي لمولد التيار المستمر عنه للمحرك ، وتتركب آلة التيار المستمر‬ ‫عامة من جزأين رئيسين :‬ ‫1 - أقطاب المجال : ‪The Field Poles‬‬ ‫ويختلف عددها باختلف تصميم اللة , فهناك آلة ذات قطبين , أربعة , ستة أقطاب أو ما يزيد‬ ‫عن ذلك بشرط أن تكون زوجية العدد ليتكون عدد مماثل بين الدوائر المغناطيسية . وينشأ‬ ‫المجال المغناطيسي عادة من ملفات كهربية موضوعة حول قلب القطب .‪ , Pole Core‬الذي‬ ‫يصنع من رقائق مغناطيسية للقلل من تأثير التيارات العصارية , كما يساعد حذاء القطب‬
  • 9. ‫على جعل المجال منتظما ويحمل القطاب غلف مغناطيسي ‪ Yoke‬يصنع من الزهر في‬ ‫اللت الصغيرة ومن الصلب المسبوك في اللت الكبيرة.‬ ‫‪The Armature‬‬ ‫2 - عضو الستنتاج‬ ‫وهو الجزء المتحرك في آلة التيار المستمر ويتركب من عامود إدارة من الصلب يحمل بقية‬ ‫الجزاء وهي قلب المنتج ‪ armature Core‬والمبدل ‪ Commutator‬ويصنع قلب المنتج من‬ ‫رقائق مغناطيسية معزولة عن بعضها البعض بطبقة رقيقة من الورق أو الورنيش للقلل من‬ ‫الفقد بسبب التيارات العصارية ولخلق مسار مغناطيسي قليل المقاومة حيث أن قلب عضو‬ ‫الستنتاج جزء من الدائرة المغناطيسية باللة . وتوضع الموصلت الخاصة بعضو الستنتاج على‬ ‫هيئة ملفات في المجاري الطولية بسطح المنتج لتتصل أطرافها من المام بالقطاعات النحاسية‬ ‫للمبدل ,‬ ‫ويلحظ عزل الملفات جيدا عن قلب المنتج بتكسية المجاري من الداخل بطبقة من الورق‬ ‫العازل كما أنها تثبت في مكانها جيدً بواسطة خوابير من مادة عازلة وأحزمة من الصلب خوفا‬ ‫عليها من القوة الطاردة المركزية أثناء الدوران . وتصنع رقيقة عضو الستنتاج من قطعة واحدة‬ ‫في اللت الصغيرة شكل )1- أ ( أو تكون مصنوعة من عدة أجزاء تحمل على برامق كما في‬ ‫الشكل ) 1- ب ( وتجمع بحيث يكون بينها فتحات للتهوية شكل )1- ج ( . ويصنع المبدل شكل )‬ ‫1- ء ( من قطاعات من النحاس ذات غنفاري تعزل عن بعضها البعض وعن محور الدارة‬ ‫برقائق من الميكا والشيلك تسمي الميكانيت ‪ micanite‬وتثبت مع بعضها البعض لتكون‬ ‫سطحا اسطوانيا أملس تحتك به القطع الكربونية لتوصيل التيار من أو إلى المنتج .‬ ‫والشكل )2( يوضح الجزاء الساسية للة تيار مستمر ذات أربعة أقطاب تحيط بالمنتج تحصر‬ ‫بينها وبينه مسافة صغيرة جدا ما أمكن يطلق عليها الثغرة الهوائية ‪ , air gap‬ويلحظ وجود‬
  • 10. ‫أربعة دوائر مغناطيسية وبتتبع إحداها نجد مثل ً أن الخطوط المغناطيسية تخرج من أحد‬ ‫القطاب الشمالية لتعبر الثغرة الهوائية إلى قلب المنتج لتنقسم إلى جزأين يتجه كل جزء منها‬ ‫عبر الثغرة الهوائية مرة أخرى إلى أحد القطاب الجنوبية ليعودا بعد ذلك خلل الغلف‬ ‫الخارجي إلى ذات القطب الشمالي , لذا فالثغرة الهوائية جزء من الدائرة المغناطيسية ويجب‬ ‫أن تكون صغيرة ما أمكن ) 1/61 إلى 1/4 بوصة ( للقلل من القوة الدافعة المغناطيسية‬ ‫اللزمة .‬ ‫بالضافة إلى تلك الجزاء الرئيسية في تركيب آلة‬ ‫التيار المستمر فهناك وجهي اللة وتثبتان بحامل‬ ‫القطاب ويحملن كراسي التحميل للعمود الخاص‬ ‫بعضو الستنتاج ويثبت بأحد هذين الوجهين حامل‬ ‫الفرش من ناحية المبدل بحيث يكون معزول ً عن‬ ‫جسم اللة . وتمتد الطراف الخاصة بالقطاب‬ ‫وعضو الستنتاج حيث تجمع بصندوق الطراف لسهولة توصيل لللة بالدائرة الخارجية .‬ ‫لف أعضاء الستنتاج :‬ ‫يتكون المولد البسيط – كما سبق أن رأينا – من لفة واحدة يتصل جانباها بالتوالي لتضاف ال‬ ‫ق.د.ك المتولدة في جانب إلى جانب الخر , وإذا أريد زيادة قيمة ال ق.د.ك فإنه تضاف‬ ‫إلى هذه اللفة عدد آخر من اللفات يتناسب مع قيمة ال ق.د.ك المطلوبة , ولكن هذه‬ ‫الطريقة غير مرغوبة بالمرة لسباب كهربية حيث تكون ال ق.د.ك المتولدة نبضية وليست‬ ‫بالمستمرة ولخرى ميكانيكية حيث يكون العضو الدائر غير متزنا لذا فإنه يستحسن أن توزع‬ ‫موصلت المنتج على سطحه الخارجي بطريقة أو بأخرى , وما يقال عن المولد يقال أيضا عن‬ ‫المحرك حيث يجب أن تكون قيمة ال ق.د.ك العكسية بما يتناسب مع ضغط المصدر الكهربي‬ ‫الذي سيتصل به المحرك . من ذلك فإنه طرق اللف التي ذكرها تصلح لكل ً من المولد‬ ‫والمحرك ولو أن الشرح سيكون متمشيا مع استعمال اللة كمولد .‬ ‫اللف الحلقي:‬ ‫من أوائل الطرق المستخدمة في لف أعضاء الستنتاج ولو أنه لم يعد مستخدما الن للسباب‬ ‫التي ستذكر فيما بعد , ويكون عضو الستنتاج في هذه الطريقة على هيئة اسطوانة مفرغة‬ ‫تلف حولها الملفات بحيث يكون الجزء الفعال من الموصلت موازيا لمحور السطوانة . وتكون‬ ‫الملفات فيما بينها دائرة كهربية مستمرة وتوصل نقطة اتصال ملف بآخر بإحدى قطاعات المبدل‬
  • 11. ‫.ويعرف عضو استنتاج في مثل هذا النوع من اللف بك ‪ Gramme ring armature‬ويرى في‬ ‫شكل ) 3 - أ , ب ( مثل هذا الملف لمولد ذو قطبين وآخر ذو أربعة أقطاب .‬ ‫ويلحظ أن وضع الفرش يكون بين القطاب حيث تكون ال ق.د.ك المتولدة صفرا, وفي‬ ‫حالة المولد ذو قطبين يكون عدد الفرش أثنين توصل بسلكين للدائرة الخارجية وتكون الفرشة‬ ‫السفلى هي الطرف الموجب لللة حيث يتجه التيار في كل من الموصلت تحت القطب‬ ‫الشمالي وأيضا الجنوبي للخروج منها ليدخل من الفرشة العليا لتكون هي الطرف السالب .‬ ‫أما بالنسبة لللة ذلت الربعة أقطاب فهناك أربعة مواضع تكون فيها ال ق.د.ك المتولدة صفرا‬ ‫وبذا تكون هناك الحاجة إلى أربعة فرش أثنين منها موجبة والخرى سالبة توصل كما بالشكل‬ ‫داخليا للتصال بالدائرة الخارجية ذات الطرفين .‬ ‫ويلحظ من الدوائر المكافئة شكل )4 - أ , ب ( تكون عدد من دوائر التوازي على سطح المنتج‬ ‫مماثل لعدد القطاب : فاللة ذات القطبين يكون عدد الفرش بها اثنتان كذلك عدد دوائر‬ ‫التوازي أثنين وبالمثل اللة ذات الربعة أقطاب لها أربعة فرش وأربعة دوائر توازي وبالمثل‬ ‫تكون أية آلة أخرى ذات عدد مختلف من القطاب عضو الستنتاج بها ذو لف حلقي .‬ ‫وبالنظر إلى الدوائر المكافئة أيضا نجد أن هناك ملفات ل تتولد بها أية ق.ء ك بالرغم من مرور‬ ‫تيار بها- هذه الملفات ذات أهمية بالنسبة لتوصيل التيار من الملفات التي تتولد بها ق.د.ك إلى‬ ‫الفرش كما تساعد أيضا على ثبات الضغط على طرفي الدائرة الخارجية لنه في الوقت الذي‬
  • 12. ‫يستعد فيه أحد الملفات التي تتولد بها ق.د.ك للخروج من تحت أحد القطاب , ويكون هناك‬ ‫ملف آخر ل تتولد به ق.د.ك مستعد للدخول تحت نفس القطب وبذا تظن ال ق.د.ك‬ ‫المتولدة في نفس المستوى .‬ ‫عيوب اللف الحلقي :‬ ‫1-حيث أن الملفات ملفوفة حول اسطوانة مفرغة فهناك صعوبة في العزل والصلح .‬ ‫2-الموصلت بداخل السطوانة ل تقطعها أية خطوط مغناطيسية والتي تجد مسارها‬ ‫في جدار السطوانة ول تعبر الفراغ بالداخل , وبذا يكون نصف النحاس على سطع‬ ‫المنتج بدون أية فائدة.‬ ‫3-المقطع العرضي لمسار خطوط القوى المغناطيسية أصغر مساحة مما لو كانت‬ ‫السطوانة مصمتة .‬ ‫4-زيادة المقاومة التأثيرية للملفات حيث أنها ملفوفة بالكامل حول المنتج مما ينتج عنه‬ ‫صعوبة عملية التوحيد .‬ ‫وقد أمكن تلفي مثل هذه العيوب في اللف السطواني .‬ ‫‪Drum winding‬‬ ‫اللف السطواني‬ ‫وفيه توزع الموصلت على سطح المنتج في داخل مجاري معزولة وتثبت بها جيدا وتشكل‬ ‫الموصلت على هيئة ملفات من أسلك أو قضبان من النحاس تعزل عزل ً جيدا وغالبا ما تشكل‬ ‫هذه الملفات بواسطة فورمة وتسقط في المجاري الواحد تلو الخرى بطريقة معينة , ثم‬ ‫توصل الطراف بالمبدل بإحدى طريقتين لتكون إما لفا انطباقيا ‪ Lap winding‬أو لفا تموجيا‬ ‫‪ Wave Winding‬وهما الطريقتان المعروفتان في اللف السطواني‬ ‫تعريفات خاصة باللف السطواني‬
  • 14. ‫ملف ‪coil‬‬ ‫عبارة عن لفة واحدة أو أكثر من السلك المعزول مجمعة فيما بينها لتكون ملفا .‬ ‫جانب ملف ‪coil side‬‬ ‫أحد جوانب الملف التي تقوم بقطع المجال المغناطيسي وبذلك فكل ملف له جانبي ملف.‬ ‫موصل فعال ‪inductor‬‬ ‫أحد الموصلت المكونة لجانب الملف : تتولد به ق.د.ك .‬ ‫طرف أمامي ‪front end connection‬‬ ‫ويوصل إحدى نهايات الملف بقطاع المبدل.‬ ‫وصلة خلفية ‪back end connection‬‬ ‫عبارة عن سلك أو موصل يوصل ما بين موصل فعال على جانب الملف إلى موصل فعال‬ ‫أخر على الجانب الخر من الملف .‬ ‫الخطوة : )‪Y ) Pitch‬‬ ‫طريقة للقياس في عمليات اللف وتقدر به جوانب الملفات , المجاري أو قطاعات المبدل.‬ ‫خطوة قطبية ‪Pole pitch‬‬ ‫المسافة بين نقطتين متناظرتين على القطاب المتجاورة .‬ ‫خطوة أمامية )‪Yf) front pitch‬‬ ‫المسافة على عضو الستنتاج بين جانب ملف وجانب آخر متصلين بنفس قطاع المبدل‬ ‫وتقاس بجوانب الملفات أو المجاري .‬ ‫خطوة خلفية )‪Yb) back pitch‬‬ ‫المسافة على عضو الستنتاج مقدرة بجوانب الملفات أو المجاري والتي تمتدها الوصلت‬ ‫الخلفية‬ ‫خطوط المبدل ‪Commutator pitch Yc‬‬ ‫عدد قطاعات المبدل بين نهاية ملف والنهاية الخرى لنفس الملف‬
  • 15. ‫أنواع اللف السطواني‬ ‫أ – اللف النطباقي‬ ‫1 – لف إنطباقي مفرد ذو دائرة واحدة ‪The simplex lap singly reentrant‬‬ ‫‪winding‬‬ ‫الشكل )6( يمثل إنفراد ألة ذات أربعة أقطاب لبيان كيفية لف المنتج لفا انطباقيا يبدأ اللف‬ ‫بإسقاط أحد الملفات ) ‪ ( A‬بحيث يكون أحد جوانب الملف تحت أحد القطاب والجانب الخر‬ ‫تحت نفس النقطة من القطب التالي أي أن الملف يمتد على سطح المنتج بمقدار خطوة قطبية‬ ‫. ثم يسقط الملف ) ‪ ( B‬مجاورا‬ ‫للملف ) ‪ ( A‬وبمكا أنكه يجكب أن يمتكد‬ ‫أيضكا بمقدار خطوة قطبيكة نجكد أن‬ ‫الجانكككب الخكككر للملف ) ‪ ( B‬يجاور‬ ‫الجانككب الخككر للملف ) ‪ ( A‬وحيككث‬ ‫أن الملفات يجككب أن توصككل فيمككا‬ ‫بينه ككا كم ككا لو كان ككت متص ككلة على‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫التوالي فإن نهاية الملف ) ‪ ( A‬يجب‬ ‫أن تتصكل ببدايكة الملف ) ‪ ( B‬ليتصكل‬ ‫سكككويا مكككن المام بأحكككد قطاعات‬ ‫المبدل .‬ ‫وبإسكقاط الملف ) ‪ ( C‬مجاورا للملف ) ‪ ( B‬توصكل نهايكة الملف ) ‪ ( B‬ببدايكة الملف ) ‪ ( C‬ليتصكل‬ ‫)6( ‪Fig‬‬ ‫س كويا بالقطاع التالي م كن المبدل .، وهكذا إلى أن يت كم إس كقاط جمي كع الملفات وتوص كل نهاي كة‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫ك‬ ‫الملف الخيككر ببدايككة الملف ) ‪ ( A‬وتكون جميككع مجاري عضككو السككتنتاج قككد امتلت بجوانككب‬ ‫الملفات .‬ ‫وبالنظر إلى الشكل نجد فرضا أن الملف ) ‪ ( A‬يشغل المجاري 1 ، 7 والملف ) ‪ ( B‬يشغل‬ ‫المجاري 2 ، 8 وكذلك الملف ) ‪ ( C‬يشغل 3 ، 9 وهكذا نجد أن الملفات قد وضعت طبقا‬ ‫للجدول التي :‬ ‫‪Coil Slot Occupied‬‬ ‫‪Coil‬‬ ‫‪Slot Occupied‬‬ ‫‪A‬‬ ‫7 ‪1 and‬‬ ‫‪F‬‬ ‫21 ‪6 and‬‬ ‫‪B‬‬ ‫8 ‪2 and‬‬ ‫‪G‬‬ ‫31 ‪7 and‬‬
  • 16. ‫‪C‬‬ ‫9 ‪3 and‬‬ ‫‪H‬‬ ‫41 ‪8 and‬‬ ‫‪D‬‬ ‫01 ‪4 and‬‬ ‫‪I‬‬ ‫51 ‪9 and‬‬ ‫‪E‬‬ ‫11 ‪5 and‬‬ ‫‪J‬‬ ‫,‪10 and 16 etc‬‬ ‫من ذلك فإن كل مجرى يشغلها جانبي ملفين : فالمجرى 7 مثل ً مشغولة بجاني الملف ) ( ، ) ‪A‬‬ ‫‪ ( G‬والمجرى 8 مشغولة بجانبي الملف ) ‪ ( B ) ، ( H‬وكذلك المجرى 9 بها جانبي الملف ) ، ) ‪C‬‬ ‫‪ ( ( I‬وهكذا.‬ ‫ويلحظ أنه بوضع الملف ) ‪ ( B‬على يمين الملف ) ‪ ( A‬و ) ‪ ( C‬على يمين ) ‪ ( B‬وهكذا فإن‬ ‫اللف يتقدم في اتجاه عقرب الساعة ناظرين من جهة المبدل ، ويسمى اللف في هذه الحالة‬ ‫لفا تقدميا ‪ . progressive winding‬أما إذا وضع الملف ) ‪ ( B‬على يسار ) ‪ ( A ) ، ( C‬على يسار‬ ‫) ‪ ( B‬وهكذا فإن اللف الناشئ يتقدم عكس عقارب الساعة ويسمى باللف التراجعي‬ ‫‪ retrogressive winding‬و اللف المعطي في شكل )6( سواء كان تقدميا أو تراجعيا فهو لف‬ ‫انطباقي مفرد ذو دائرة واحدة : الكلمة انطباقي تأتي من أن الملف ) ‪ ( B‬يطابق الملف ) ‪( A‬‬ ‫أي يكاد يستقر فوقه وكذا الملف ) ‪ ( C‬يطابق الملف ) ‪ ( B‬وهكذا .. وكلمة ‪ simplex‬مفرد تأتي‬ ‫من أن الملف ) ‪ ( B‬قد وضع مجاورا للملف ) ‪ ( A‬وكذلك ) ‪ ( C‬مجاورا للملف ) ‪ ( B‬وهكذا مما‬ ‫يؤدي في النهاية إلى وجود لف واحد على سطح المنتج ، أما كون اللف ‪single reentrant‬ذو‬ ‫دائرة واحدة فإنه يعني أنه عند توصيل نهاية الملف الخير ببداية الملف الول كانت جميع‬ ‫المجاري قد امتلت وكونت الملفات فيما بينها دائرة كهربية واحدة‬ ‫2 – لف انطباقي مزدوج ذو دائرتين‬ ‫في هذا النوع من اللف النطباقي يوضع الملف ) ‪ ( A‬كما في النوع السابق بحيث تكون‬ ‫جوانبه على إمتداد خطوة قطبية ويوضع الملف ) ‪ ( B‬مجرتين إلى اليمين من الملف ) ‪( A‬‬ ‫تاركا مجرى خالية ، ثم توصل نهاية الملف ) ‪ ( A‬ببداية الملف ) ‪ ( B‬لتوصيلهما معا بالتوالي‬
  • 17. ‫ويتصل بأحد قطاعات التوحيد . الملف ) ‪ ( C‬يوضع أيضا مجرتين إلى اليمين من الملف ) ‪( B‬‬ ‫أي بترك أحد المجاري خالية ثم يوصل بالتوالي بالملف ) ‪ ( B‬وتوصل نقطة التصال بقطاع‬ ‫عضو التوحيد التالي بعد ترك أحد القطاعات خاليا .. وهكذا إلى أن يتم توصيل نهاية الملف‬ ‫الخير باللف ببداية الملف الول ويظهر عضو الستنتاج بحيث تكون أحد المجاري مشغولة‬ ‫بجوانب الملفات والتالية لها خالية وكذا عضو التوحيد وينشأ بذلك اللف دائرة كهربية مستمرة‬ ‫على عضو الستنتاج الن وفي المجاري الخالية يبدأ في وضع ملفات اللف الثاني بطرقة مماثلة‬ ‫للف الول إلى أن يتم توصيل نهاية الملف الخير باللف الثاني ببداية الملف الول من نفس‬ ‫اللف وتنشأ بذلك على عضو الستنتاج دائرة كهربية مستمرة ثانية هذا اللف السابق شرحه ما‬ ‫يسمى باللف النطباقي المزدوج ذو الدائرتين ‪، The duplex lap doubly reentrant winding‬‬ ‫وتأتي كلمة مزدوج من أن هناك لفين ) ‪ ( Tow windings‬على سطح عضو الستنتاج أو‬ ‫بمعنى أخر لنه كانت هناك الحاجة للذهاب حول عضو الستنتاج مرتين لتمام لفة ، كما أنه‬ ‫واضح أنه نشأت دائرتين كهربيتين مستمرتين كل منهما منفصلة تماما عن الخرى ويجب‬ ‫ملحظة أنه في اللف النطباقي المزدوج ذو الدائريتين يتضاعف عدد دوائر التوازي على سطح‬ ‫عضو الستنتاج ويتم ذلك بواسطة الفرش وكما يظهر في الرسم اليضاحي شكل ) 7(‬ ‫‪Duplex lap singly‬‬ ‫3 – لف إنطباقي مزدوج ذو دائرة واحدة :‬ ‫‪reentrant winding‬‬ ‫يتحقق هذا اللف بالذهاب حول عضو الستنتاج مرتين كما في الطريقة السابقة أي يوضع‬ ‫الملف ) ‪ ( B‬مجرتين إلى يمين ) ‪ ( A‬وترك مجرى خالية بينهما وهكذا يتم إسقاط جميع‬ ‫الملفات في الدورة الولى وتوصل بالتوالي مع بعضها البعض كما توصل بالمبدل مع مراعة‬ ‫ترك أحد القطاعات خاليا بين كل نقطتي توصيل إلى أن يتم الوصول إلى الملف ) ‪ ( A‬فتترك‬ ‫الدائرة مفتوحة أي ل توصل بداية الملف ) ‪ ( A‬مع نهاية الملف الخير في الدورة الولى‬ ‫وتستمر عملية إسقاط الملفات في المجاري الخالية وتوصيلها ببعضها البعض وبقطاعات عضو‬ ‫التوحيد الخالية في دورة ثانية إلى أن يتم الوصول إلى‬ ‫ألملف ) ‪ ( A‬مرة ثانية .‬ ‫في هذه المرة يتم توصيل نهاية الملف الخير للدورة الثانية‬ ‫ببداية الملف ) ‪ ( A‬وينشأ بذلك دائرة كهربية واحدة على‬ ‫سطح عضو الستنتاج وفي هذا اللف النطباقي المزدوج ذو‬ ‫الدائرة الواحدة يزداد أيضا عدد دوائر التوازي على عضو‬
  • 18. ‫الستنتاج وكما يتضح من شكل ) 8 ( حيث تبدو الفرش وكأنها تلمس اللف لتصنع أربعة دوائر‬ ‫توازي .‬ ‫4 – لف انطباقي ثلثي ‪The triplex lap winding‬‬ ‫كما يتضح من الشرح السابق يتم هذا اللف بالدوران ثلثة مرات حول عضو الستنتاج ويكون‬ ‫ذلك بإسقاط الملف ) ‪ ( B‬ثلث مجاري إلى يمين الملف ) ‪ ( A‬أي بترك مجرتين خاليتين بينهما .‬ ‫ويمكن عمل هذا اللف ذو دائرة واحدة ‪ Singly reentrant‬أو ذو ثلثة دوائر ‪Triply reentrant‬‬ ‫كما بشكل ) 9 أ – ب ( ، كما أن عدد دوائر التوازي يمكن الحصول عليه بضرب عدد دوائر‬ ‫التوازي الصلية في ثلثة .‬ ‫ب – اللف التموجي‬ ‫1 – لف تموجي مفرد ذو دائرة واحدة ‪The simplex wave singly‬‬ ‫‪reentrant winding‬‬ ‫يلحظ في اللف النطباقي أن جانب ملف تحت القطب الشمالي يتصل بالجانب الخر للملف‬ ‫والموجود تحت قطب جنوبي بالتوالي عن طريق الوصلت الخلفية ، وهذا الملف بدوره يتصل‬ ‫بالتوالي مع ملف أخر تحت نفس الزوج من القطاب ، غير أنه في اللف التموجي سنجد أن‬ ‫أحد الملفات يتصل بالتوالي مع ملف أخر تحت الزوج التالي من القطاب : في شكل )01(‬ ‫الملف ) ‪ ( A‬يعمل خطوة قطبية على سطح عضو الستنتاج ويتصل بالتوالي مع الملف ) ‪( B‬‬ ‫الذي يعمل خطوة قطبية أيضا ولكنه موجود تحت الزوج التالي من القطاب والذي يتصل‬ ‫بدوره بالتوالي مع الملف ) ‪ ( C‬الموجود تحت زوج تالي من القطاب وحيث أن اللة ذات أربعة‬ ‫أقطاب نجد أن الملف ) ‪ ( C‬يقع بجوار الملف ) ‪ ( A‬وكذا الملف ) ‪ ( D‬الذي يتصل بالتوالي مع‬
  • 19. ‫الملف ) ‪ ( C‬سيقع بجوار الملف ) ‪ . ( B‬ويتوالى وضع الملفات بهذه الطريقة إلى أن يتم إنهاء‬ ‫اللف وتتصل نهاية أخر ملف ببداية الملف ) ‪ ( A‬لتتكون على سطح عضو الستنتاج دائرة كهربية‬ ‫مستمرة ويكون اللف بذلك لفا تموجيا مفردا ذو دائرة واحدة .‬ ‫ولو أريد لف آله ذات قطبين لفا تموجيا فأنه يعود ليصبح لفا إنطباقيا .‬ ‫وكما في حالة اللف النطباقي فإنه يمكن اللف التموجي أن يكون تقدميا أو تراجعيا .‬ ‫2 – أنواع أخرى من اللف التموجي :‬ ‫بالضافة إلى اللف التموجي المفرد ذو الدائرة الواحدة فإنه يمكن عمل اللف التموجي ليكون‬ ‫مزدوج أو ثلثي بنفس الكيفية كما في اللف النطباقي ، كما أنه يمكن أن يكون ذو دائرتين أو‬ ‫ثلثة دوائر طبقا لعدد الدوائر الكهربية المستمرة مع عضو الستنتاج .‬ ‫خواص اللف التموجي :‬ ‫بملحظة جميع أنوع اللف‬ ‫التموجي سنجد أن له خاصية‬ ‫مميزة تتمثل في أن الملفات‬ ‫الموجودة بين القطاب والتي ل‬ ‫تقطع أي مجال مغناطيسي‬ ‫تقوم بتوصيل جميع الفرش ذات‬ ‫نفس القطبية مع بعضها البعض‬ ‫كهربيا شكل )11( وبذلك ل يجب‬
  • 20. ‫ان يزيد عدد الفرش عن إثنتان مهما كان عدد القطاب ولو أنه في بعض اللت الملفوفة لفا‬ ‫تموجيا سيكون أكثر من فرشة واحدة موجبة وكذلك سالبة وذلك فقط لكي ل يكون مقطع‬ ‫الفرشة كبيرا .‬ ‫الخاصية الخرى للف التموجي أن عدد دوائر التوازي ل يزيد عن أثنتان مهما كان عدد القطاب‬ ‫وذلك في حالة اللف المفرد أما في حالة اللف المزدوج فيكون عدد دوائر التوازي أربعة أو‬ ‫يكون ستة في حالة اللف الثلثي بغض النظر عن عدد القطاب .‬ ‫اللف المقصر ‪chorded winding‬‬ ‫أثناء مناقشة اللف السطواني بنوعية ذكر أن الخطوة الخلفية للملفات يجب أن تكون بمقدار‬ ‫خطوة قطبية ، آي انه لو أن جانب أحد الملفات يقع تحت منتصف القطب الشمالي تماما فإن‬ ‫الجانب الخر يجب أن يكون تحت منتصف القطب الجنوبي التالي تماما هو الخر . ولكن من‬ ‫الملحظ أن القطب الجنوبي يغطي مساحة ل بأس بها بحيث يمكن وضع الجانب الخر للملف‬ ‫إلى اليسار قليل ً من محور القطب بحيث تكون الخطوة المقصرة ل تقل عامة عن 08% من‬ ‫الخطوة القطبية الكاملة وينشأ عن ذلك ما يسمى باللف المقصر وهو يؤدي إلى نقص في‬ ‫أطوال الوصلت الخلفية وبالتالي نقص في كمية النحاس المستعمل ، كما يؤدي على نقص‬ ‫طفيف في قيمة ال ق.د.ك المتولدة .‬ ‫توصيلت التعادل ‪Equalizer Connections‬‬ ‫ينشأ عن استعمال اللف النطباقي عدد من دوائر التوازي على سطح عضو الستنتاج يتساوى‬ ‫مع عدد القطاب في حالة اللف المفرد ، وهو ما يمكن تمثيله بالدائرة المكافئة شكل )21 - أ (‬ ‫لمولد ذو أربعة أقطاب‬ ‫ومن المفروض أن ال ق.د.ك المتولدة في كل فرع من أفرع التوازي تساوي بعضها‬ ‫البعض ، أي أن كل موصل في كل دائرة توازي يقطع نفس العدد من الخطوط المغناطيسية‬
  • 21. ‫وهو شيء ل يمكن ضمان حدوثه لعدم تساوي المقاومة المغناطيسية لكل دائرة من الدوائر‬ ‫المغناطيسية لحد السباب التية :‬ ‫1-اختلل وضع كراسي التحميل لعمود الدارة أو تآكلها مما يسبب كبر الثغرة الهوائية‬ ‫في أحد الجوانب.‬ ‫2-عدم نقاء المادة المغناطيسية المصنوعة منها الجزاء المكونة للدوائر المغناطيسية.‬ ‫3-عدم الدقة في تثبيت القطاب على السطح الداخلي للغلف.‬ ‫هذه السباب تؤدى إلى اختلف الك ق.د.ك المتولدة في كل دائرة توازي وتؤدي بالتالي إلى‬ ‫حدوث تيارات محلية ‪ circulating current‬تسبب ارتفاع درجة حرارة المنتج وفقد في الطاقة –‬ ‫كما أن هذه التيارات تمر بالفرش مؤدية إلى زيادة تحميل بعضها كهربيا وحدوث الشرر على‬ ‫سطح المبدل.‬ ‫ولملفاة هذه التيارات توصل‬ ‫النقط التي من المفروض فيها‬ ‫تساوي فرق الجهد لها على كل‬ ‫دائرة من دوائر التوازي بموصل‬ ‫واحد كما بشكل )21– ب (‬ ‫وتسمى هذه الموصلت بموصلت‬ ‫التعادل وتوجد بالجهة الخلفية من المنتج وتؤدي إلى مرور تيارات عدم التزان داخليا ول تتجه‬ ‫إلى الفرش فتنعدم الشرارة ، كما أن مرور التيار بموصلت التعادل يؤدى إلى نشوء مجال‬ ‫مغناطيسي يضعف من مغناطيسية بعض القطاب القوية وينتج عن ذلك اتجاه ال ق.د.ك‬ ‫لدوائر التوازي أن تتساوى مع بعضها البعض . باستعمال اللف التموجي فإنه ل حاجة إلى‬ ‫موصلت التعادل لنه لن يكون هناك سوى دائرتي توازي بغض النظر عن عدد القطاب‬ ‫وتكون الموصلت المتصلة بالتوالي والمكونة لكل دائرة تقع تحت جميع القطاب ، وبذا فلو‬ ‫كان هناك أي اختلف بين القطاب فأن تأثير ذلك يكون متساويا على كل من الدائرتين وتكون‬ ‫ال ق.د.ك المتولدة لكل منهما تساوى بعضها البعض ول تنشآ أية تيارات محلية .‬ ‫حسابات خاصة باللف ‪winding calculations‬‬ ‫هناك بعض العلقات الساسية لختيار نوع اللف المناسب وللستعانة بها في رسم إنفراد‬ ‫اللف لعضاء الستنتاج وتتلخص في التي :‬ ‫أ-اللف النطباقي :‬
  • 22. ‫تقدر الخطوة الخلفية ‪ Yb‬بما يساوي خطوة قطبية تقريبا ، أما الخطوة المامية ‪ Yf‬فتعطى‬ ‫بالعلقة التية :‬ ‫‪Yf = yb ± 2m‬‬ ‫)‪in terms of coil sides (1-a‬‬ ‫‪and for only 2 coil sides per slot, it becomes‬‬ ‫‪Yf = yb ± m‬‬ ‫‪in terms of slots‬‬ ‫)‪(1-b‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫,‪Yf := front pitch in coil sides or slots‬‬ ‫‪Yb:= back pitch in coil sides or slots‬‬ ‫‪m := multiplicity of winding ( 1 for simplex , 2 for duplex, 3for triplex‬‬ ‫).‪,etc‬‬ ‫العلقة ) أ – ب ( تعطى الخطوة المامية مقدرة بعدد المجارى وذلك فقط في حالة ما إذا‬ ‫كان هناك جانبي ملف في كل مجرى .‬ ‫للحصول على لف تفدمي تستخدم علمة ) - ( وبذا تكون ‪ Yf‬أقل من ‪ .Yb‬وللحصول على لف‬ ‫تراجعى تستخدم الشارة الموجبة حتى تكون ‪ Yf‬أكبر ‪.Yb‬‬ ‫لتقدير خطوة المبدل فهى كالتي :‬ ‫1-عبارة عن قطاع واحد بالنسبة للف المفرد ‪ simplex‬حيث يوصل طرف الملف بأحد‬ ‫القطاعات والطرف الخر لنفس الملف بالقطاع التالي .‬ ‫2-قطاعين في حالة اللف المزدوج ‪ duplex‬بترك أحد القطاعات خاليا بين القطاعين‬ ‫المتصل بهما طرفي الملف‬ ‫3-ثلثة قطاعات في حالة اللف الثلثي ‪ triplex‬بترك قطاعين خاليين بين القطاعين‬ ‫المتصل بهما طرفى الملف .... وهكذا بالنسبة لجميع درجات التضاعف ويجب أن‬ ‫تكون خطوة الملف المامية أو الخلفية مقدرة بعدد جوانب الملفات ، يجب أن تكون‬ ‫فردية حتى إذا كان جانب ملف في أعلى مجرى يكون الجانب الخر له في أسفل‬ ‫مجرى أخري والعكس صحيح. كما أنه ل يمكن أن تتساوى الخطوتان في اللف‬ ‫النطباقي .‬ ‫:‪Example‬‬ ‫12 ‪A simplex lap winding is to be installed in a four-pole dynamo that requires‬‬ ‫)‪inductors per path. If there are 3 turns per coil and 2 coil sides per slot, determine (a‬‬ ‫‪number of coils,(b) number of slots ; (c) number of commutator segments ; (d) back‬‬
  • 23. pitch ; (e) front pitch,(f) commutator pitch and draw a developed view of the proposed winding. Solution: a) No of parallel paths = no of poles = 4 Total no of inductors = 4 paths x 21 inductors/path = 84 inductors Each coil has 3x2 = 6 inductors 84 ∴ no of coils = = 14 coils 6 b) No of coil sides = 14 x 2 = 28 coil sides, each slot has 2 coil sides: 28 ∴ no of slots = = 14 slots 2 c) Simplex lap winding requires only one commutatar segment per coil, then the no commuter segments is 14. 28 coil sides d) back pitch Yb ≅a pole pitch = = 7 coil sides 4 poles e) Front pitch Yf = Yb ± 2m ,m=1 = 9 coil sides for retrogressive winding = 5 coil sides for progressive winding f) The commutator pitch is the same as the multiplicity of the winding: Yc = 1 commutator segment. : ‫تحديد موضع الفرش‬ ‫يتم افتراض اتجاه الـ ق.د.ك لكل جانب ملف طبقً لتجاه حركة عضو الستنتاج ونوع القطب المؤثر , ويتحدد‬ ‫ا‬ ‫موضع فرشة عند كل قطاع يدخل إليه أو يخرج منه التيار, من أو إلى طرفي الملفين المتصلين به . وكما في‬ . ‫المثال السابق نجد هناك أربعة مواضع لربعة فرش كما هو متوقع‬ : ‫ب- اللف التموجي‬
  • 24. ‫:تعرف الخطوة المتوسطة بأنها متوسط ك ً من الخطوتين المامية والخلفية‬ ‫ل‬ ‫‪Yb + Yf‬‬ ‫= ‪Y‬‬ ‫)2(‬ ‫2‬ ‫وبافتراض هذه الخطوة فإن في الملف التموجي يجب أل يقفل اللف بعد دورة واحدة على سطع عضو الستنتاج ,‬ ‫أي أنه ل يجب أن‬ ‫‪PY = Ź‬‬ ‫) حيث ‪ P‬هو عدد القطاب , و ‪ Ź‬عدد جوانب الملفات ( بل يجب ان‬ ‫, 2±‪PY = Ź‬‬ ‫‪Or‬‬ ‫2±‪Ź‬‬ ‫= ‪Y‬‬ ‫)3(‬ ‫‪P‬‬ ‫هذه العلقة في حالة ما إذا كان هناك جانبي ملف لكل مجرى وكان اللف مفرداً , وفي حالة اللف المتعدد فإن :‬ ‫‪Ź±2m‬‬ ‫= ‪Y‬‬ ‫)4( ‪In coil sides‬‬ ‫‪P‬‬ ‫‪Ź‬‬ ‫وإذا كان عدد الملفات‬ ‫‪ P = 2p‬فإن = ‪NC‬‬ ‫2‬ ‫‪2NC±2m‬‬ ‫‪NC± m‬‬ ‫‪=Y‬‬ ‫‪= and Y‬‬ ‫‪In slot‬‬ ‫)4َ(‬ ‫‪2p‬‬ ‫‪P‬‬ ‫ومنها :‬ ‫‪NC = PY ± m‬‬ ‫)5(‬ ‫وتؤخذ عادة خطوة المبدل ‪ YC‬مساوية للخطوة المتوسطة ‪ Y‬ويجب أن تكون عدداً صحيحاً .‬ ‫‪NC± m‬‬ ‫= ‪YC‬‬ ‫)6( ‪In commutator segments‬‬ ‫‪P‬‬ ‫:‪Example‬‬ ‫‪A simplex wave winding is to be installed in a four-pole dynamo whose armature has‬‬ ‫‪14 slots. Determine (a) Yb , (b) Yf , (c) Yc and draw the developed winding‬‬ ‫: ‪Solution‬‬ ‫)‪(As in the lap winding Yb ≅ one pole span‬‬
  • 25. Since there are 14 slots , assume that 14 coils will be needed and 14 commutator segments are required : NC± m 14±1 1 1 ∴YC = = = 7 Or 6 Segments P 2 2 2 The commutator pitch is not a whole number; therefour 14 coils can not be used. Reduce the no. of coils by 1 and repeat 13± 1 YC = = 7 segments for progressive winding 2 =6 segments for retrogressive winding ∴The no. of coils required = 13 cols 13*2 1 Yb = 6 Can be taken as 7 coil side 4 2 Ź ±2 2 26± =Y = = 7 or 6 P 4 ∴Yf = 2Y-Yb = 14-7 = 7 for progressive winding = 12-7 = 5 for retrogressive winding Yb = 7 , Yf =7 , Yc =7 ( progressive ) Winding Table No of slot=14 , no of commutater segment=13 Dead or dummy coils ‫الملفات الخاملة‬ ‫في اللف التموجي يرتبط عدد الملفات بعدد قطاعات المبدل ارتباطاً وثيقً بحيث أن خطوة المبدل يجب أن تكون‬ ‫ا‬ ‫عددً صحيحاً وإذا لم يكن كذلك أنقصنا عدد الملفات بمقدار واحد ليجئ اللف مكوناً لدائرة كهربية مقفله كما حدث‬ ‫ا‬ ‫بالمثال المعطي ولكن تظل أحد المجاري خالية ويجب في هذه الحالة وضع جانبي ملف بها ليس لهما أي اتصال‬ , ‫بالدائرة الكهربية ولكن وضعً للمحافظة عل انتظام شكل اللف على عضو الستنتاج والتزان الميكانيكي له‬ ‫ا‬ . ‫وتسمى مثل هذه الملفات بالملفات الخاملة‬
  • 26. ‫استخدامات اللف التموجي والنطباقي :‬ ‫يمتاز اللف التموجي بأنه يمكن عن طريقه الحصول على ق.د.ك أكبر لنفس العدد من القطاب والموصلت ,‬ ‫لذا يفضل استخدامه لللت الصغيرة ذات الضغط المرتفع – 006 فولت – كما أنه يمتاز بعدم حدوث تيارات‬ ‫محلية وبذا ليست هناك حاجة إلى وصلت التعادل .‬ ‫كما يفضل اللف التموجي لمحركات الجر حيث يساعد استخدام زوج من الفرش على سهولة الصيانة ورخصها‬ ‫بالنسبة للفرش الكربونية .‬ ‫إما إذا كان المطلوب هو الحصول على تيارات كبيرة يفضل اللف النطباقي لتعدد دوائر التوازي به طبقاً لعدد‬ ‫القطاب خاصة إذا ما علمنا أن 002 أمبير لكل دائرة توازي هو الحد المعقول والذي يؤخذ به أثناء التصميم , لذا‬ ‫فإن هذا النوع من اللف يستخدم لللت الكبيرة ذات التيار الكبير.‬ ‫القوة الدافعة الكهربية المتولدة في عضو الستنتاج ‪e.m.f. induced in the armature‬‬ ‫يمكن إيجاد قيمة القوة الدافعة الكهربية المتولدة في موصل يقطع عمودياً مجالً مغناطيسياً منتظماً كثافة )‪( B‬‬ ‫ويبر/ متر 2 بالعلقة المعروفة‬ ‫‪e = BLυ‬‬ ‫‪Volt‬‬ ‫حيث ‪ L‬طول الموصل بالمتر , ‪ υ‬سرعته بالمتر/ ث‬ ‫لكنه في مولد حقيقي فإن توزيع المجال المغناطيسي ل يكون منتظمً, حيث يبلغ المجال أقصى قيمة له تحت‬ ‫ا‬ ‫القطاب تتناقص في اتجاه الطراف حيث تبلغ صفراً بين القطاب شكل )31( حيث يرى منحنى الكثافة‬ ‫المغناطيسية تحت القطاب وعلي طول سطح عضو الستنتاج ) المنحنى المتصل ( . وبفرض ثبوت السرعة‬ ‫وطول الموصل فإن قيمة ال ق.د.ك المتولدة في كل موصل تتناسب مباشرة مع كثافة المجال المغناطيسي‬ ‫لحظة وجوده في نقطة معينة تحت سطح قطب ما, كما يتحدد التجاه بنوع هذا القطب من ذلك فإن منحنى ال‬ ‫ق.د.ك المتولدة في مجموعة الموصلت شكل )31( يأتي مشابهاً لمنحنى الكثافة المغناطيسي وكما يرى‬ ‫بالمنحنى ‪ , e‬حيث أن المساحة الموجبة في منحنى الكثافة تمثل فيضاً متجهاً من قطب شمالي ‪ N‬إلى قطب‬ ‫عضو الستنتاج – والمساحة السالبة تمثل فيضاً متجهً من قلب عضو الستنتاج ليدخل قطباً جنوبيً ‪.S‬‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫بالضافة إلى ذلك فإن قيمة ال ق.د.ك المتولدة على سطح عضو الستنتاج تعتمد على عدد الموصلت المتصلة‬ ‫بالتوالي وبالتالي على عدد دوائر التوازي الموجودة على المنتج وليجاد علقة يمكن بواسطتها إيجاد ال ق.د.ك‬ ‫المتوسطة على سطح عضو الستنتاج فإنه يمكن استبدال منحنى الكثافة المغناطيسية شكل ) 31 ( بمستطيلت‬ ‫مساوية لجزائه الموجبة وأخرى مساوية لجزائه سالبة بحيث تكون )‪ ( B‬هي الكثافة المغناطيسية المتوسطة‬ ‫والتي يعبر خللها أحد الموصلت مسافة ‪ ab‬مقدارها خطوة قطبية ليجاد ال ق.د.ك المتوسطة المستنتجة بهذا‬ ‫الموصل :‬ ‫‪Eav = BLυ‬‬ ‫‪Volt‬‬ ‫:‪Where‬‬
  • 27. B : = average flux density per pole pitch , weber / m L : = active length of the conductor , in m, ab υ : = velocity of conductor , in m/sec = t t : = time required for the conductor to travel the distance ab , equal to the pole pitch . Bl(ab) φ ∴Eav = = Volts t t Where : φ BL(ab) : = total flux per pole , and 1 t = Sec. np ∴the average e.m.f. per conductor is φ Eav = φnp volts 1/np and the total induced e.m.f. between brushes is Z E = φnp Volts ( 7) a Where Z: = total no. of conductors on the armature a : = number of parallel paths , and Z/a : = no. of conductor in series If the speed in rpm , eq (7) becomes φNPZ E= Volts ( 7`) 60a Example: A 900-rpm 6-pole generator has a simplex lap winding. There are 300 conductors on the armature . the flux per pole is 0.05 weber . Determine the e.m.f. induced between brunches . Solution: 900 φ = 0.05 weber , n= = 15 rps 60 no. of paths = no. of poles = 6 0.05 * 15 *6 * 300 ∴E = 225 volts 6 : ‫حساب الدائر المغناطيسية‬
  • 28. ‫لحساب القوة الدافعة الكهربية على طرفي أحد أعضاء الستنتاج كان من الضروري معرفة مقدار الفيض‬ ‫المغناطيسي ي لكل قطب , أو بطريقة أخرى فإنه للحصول على قيمة معينة للقوة الدافعة الكهربية المتولدة من‬ ‫آلة بعينها يجب أن يكون الفيض لكل قطب مساوياً للقيمة المعطاة بالعلقة‬ ‫‪aE‬‬ ‫=‪φ‬‬ ‫)8(‬ ‫‪npZ‬‬ ‫والمأخوذة من المعادلة ) 7 ( .‬ ‫هذا الفيض ينشأ بسبب لفات التنبيه أو التغذية الموجودة على القطاب والتي يجب حساب قيمة المبير لفات لها‬ ‫بما يتناسب مع قيمة ا المطلوبة .‬ ‫وبالرجوع إلى الشكل ) 2 ( للة ذات أربعة أقطاب مثلً نجد أنه قد تكونت أربعة مسارات مغناطيسية , وبالمثل‬ ‫للة متعددة القطاب سنجد أنه سيتكون عدد مماثل من الدوائر المغناطيسية وأن كل قطب يكون مؤثراً في‬ ‫دائرتين متجاورتين أو أن كل دائرة تقع تحت تأثير قطبين متجاورين .‬ ‫وبالنظر إلى شكل ) 41 ( نجد أن هناك نوعان من الدوائر المغناطيسية أحدهما يمثل الفيض النافع , وهو‬ ‫الفيض الذي يعبر الثغرة الهوائية إلى عضو الستنتاج ليقطع الموصلت الموجودة عليه, والخر يمثل الفيض‬ ‫الهارب وهو الذي ل يأخذ طريقه إلى عضو الستنتاج بل يعبر الفراغ بين أطراف القطاب مباشرة وليجاد القوة‬ ‫الدافعة المغناطيسية )‪ (mmf‬لكل قطب فإن هناك عوامل كثيرة يجب أخذها في العتبار مثل الفيض الهارب‬ ‫وشكل القطاب وعدم انتظام الثغرة الهوائية بسبب شكل أسنان المجاري وما إلى ذلك من عوامل أخرى كثيرة‬ ‫يجب أن تراعي عند تصميم حقيقي لقطاب المجال المغناطيسي ولكن يكفي هنا أن نأخذ فكرة بسيطة عن إجراء‬ ‫مثل هذه الحسابات ليجاد المبير لفات اللزمة لحد القطاب التي تؤثر في الدائرة ‪ abcdef‬المبينة بشكل )41(‬ ‫عن طريق الجدول التي .‬ ‫‪Ampere‬‬ ‫‪Area‬‬ ‫, ‪Flux‬‬ ‫‪Flux density‬‬ ‫‪turns‬‬ ‫,‪Length‬‬ ‫‪Ampere‬‬ ‫‪Part‬‬ ‫‪Material‬‬ ‫‪square‬‬ ‫‪weber‬‬ ‫2‪weber/m‬‬ ‫‪per‬‬ ‫‪meter‬‬ ‫‪turns‬‬ ‫‪meter‬‬ ‫‪meter‬‬ ‫‪Core ab‬‬ ‫‪Dynamo‬‬ ‫‪steel‬‬ ‫‪λφ‬‬ ‫1‪A‬‬ ‫)1‪K1(λφ/A‬‬ ‫1‪H‬‬ ‫1‪L‬‬ ‫1‪H1.L‬‬ ‫‪sheet‬‬ ‫‪Yoke bc‬‬ ‫‪Cast‬‬ ‫‪steel‬‬ ‫‪0.5λφ‬‬ ‫2‪A‬‬ ‫2‪0.5 λφ/A‬‬ ‫2‪H2 L‬‬ ‫2‪H2.L‬‬ ‫‪Core cd‬‬ ‫‪Dynamo‬‬ ‫‪steel‬‬ ‫‪λφ‬‬ ‫1‪A‬‬ ‫)1‪K1(λφ/A‬‬ ‫1‪H‬‬ ‫1‪L‬‬ ‫1‪H1.L‬‬ ‫‪sheet‬‬ ‫‪Gap de‬‬ ‫‪Air‬‬ ‫‪φ‬‬ ‫3‪A‬‬ ‫3‪φ/A‬‬ ‫3‪H‬‬ ‫3‪L‬‬ ‫3‪H3.L‬‬ ‫‪Armature‬‬ ‫.‪Dyn‬‬ ‫‪0.5φ‬‬ ‫‪ef‬‬ ‫‪Steel‬‬ ‫‪0.5φ‬‬ ‫4‪A‬‬ ‫(2‪K‬‬ ‫)‬ ‫4‪H‬‬ ‫4‪L‬‬ ‫4‪H4.L‬‬ ‫‪sheet‬‬ ‫4‪A‬‬
  • 29. Gap fQ Air φ A3 φ/A3 H3 L3 H3.L3 Total ampere-turns for 2 – ples = IN Total ampere- turns per pole IN/2 Where: Core Flux λ : = leakage coefficient = 1.1 – 1.2 Armature Flux K : = Correction factor to allow for the thickness of the oxide on the surface of the lamination and the air-duct speed = 1.1-1.25
  • 30. ‫مولدات التيار المستمر ‪D.C. Generators‬‬ ‫‪Types of Field Excitation‬‬ ‫طرق تغذية القطاب :‬ ‫هناك طريقتان لتغذية القطاب بالتيار اللزم لتكوين المجال المغناطيسي :‬ ‫الولى وتعتمد على تغذية القطاب من منبع خارجي , أما الثانية فتقوم بتغذية القطاب عن طريق عضو‬ ‫الستنتاج لللة نفسها .‬ ‫في الحالة الولى يسمى المولد بالمولد ذو التغذية المنفصلة شكل ) 51- أ (‬ ‫‪Separately Excited d. c. Generators‬‬ ‫وفي الحالة الثانية يسمى المولد ذو التغذية النفسية شكل ) 51-ب,ج,ء ،هـ (‬ ‫‪Self – Excited d. c. Generators‬‬ ‫التغذية المنفصلة‬ ‫تستخدم في بعض اللت ذات العراض الخاصة , ويلحظ أنه ليس هناك أي اتصال كهربي بين دائرة المجال‬ ‫ودائرتي عضو الستنتاج أو الحمل المتصل به تحتوي ملفات المجال على عدد كبير من اللفات من سلك ذو‬ ‫مقطع صغير ، وتشير ‪ b‬إلى المصدر الخارجي للتيار المستمر ، أما ‪ r‬فتستخدم لضبط قيمة تيار المجال ‪If‬‬
  • 31. ‫التغذية الذاتية‬ ‫تختلف تسمية مولدات التيار المستمر وكذلك خصائصها باختلف طريقة توصيل ملفات المجال بدائرة عضو‬ ‫الستنتاج فهناك :‬ ‫1 – مولد التوازي ‪ : Shunt generator‬في هذا النوع من المولدات تتصل ملفات المجال ، التي تحتوي على‬ ‫عدد كبير من اللفات من سلك ذو مقطع صغير ، بطرفي عضو الستنتاج ويكون تيار المجال ‪ If‬جزءاً من تيار‬ ‫عضو الستنتاج ول يتأثر كثيراً بالتغير في الحمل . كما يمكن تغيير ‪ If‬عن طريق مقاومة متغير ‪ r‬بالتوالي مع‬ ‫ملفات المجال شكل ) 51 – ب (‬ ‫2 – مولد التولي ‪ : Series Generator‬شكل ) 51 – جـ ( وتكون ملفات المجال ذات عدد قليل من سلك ذو‬ ‫مقطع كبير ، وتتصل بعضو الستنتاج والحمل المتصل ليتكون من الجميع دائرة توالي ، ومن البديهي أن تيار‬ ‫المجال سيكون مساوياً لتيار الحمل مساوياً لتيار عضو الستنتاج كما أنه لن يمر بدائرة المجال أي تيار قبل‬ ‫اتصال الحمل .‬ ‫3 – المولد المركب ‪ : Compound Generator‬يحتوي هذا المولد بالضافة إلى مجال التوازي ‪ Fsh‬مجال‬ ‫أخر له خصائص مجال التوالي ‪ . Fse‬ويتصل مجال التوالي هذا إما بالتوالي مع عضو الستنتاج ليتصل مجال‬ ‫التوازي على طرفيهما ويسمى المولد في هذه الحالة بالمولد المركب الطويل شكل ) 51 – ء ( ، أو تتصل‬ ‫بالتوالي مع الحمل ليتصل مجال التوازي على طرفي عضو الستنتاج ويسمى المولد في هذه الحالة بالمولد‬ ‫المركب القصير .‬ ‫خواص المولدات : ‪Characteristic of Generators‬‬ ‫يمكن التعرف إلى خصائص آلة التيار المستمر وسلوكها عند ظروف التشغيل المختلفة عن طريق عدة منحنيات‬ ‫تعرف بمنحنيات الخواص ‪curves Characteristic‬هذه الخواص يمكن رسمها بواسطة المعلومات المستمرة‬ ‫من إجراء التجارب على اللة أو من المعلومات الخاصة بالتصميم . وقد يختلف الشكل الحقيقي لحد هذه‬ ‫المنحنيات من آلة لخرى يشتركان في أنهما من نوع واحد , ولكن الشكل العام يظل واحدً .‬ ‫ا‬ ‫1 - منحنى الخواص الداخلية :‬ ‫‪internal characteristic curve , open – circuit characteristic , or no-load‬‬ ‫‪magnetization curve‬‬ ‫للة بعينها ذات عدد ثابت من القطاب والموصلت , يمكن كتابة المعدلة الخاصة بالقوة الدافعة الكهربية‬ ‫المستنتجة على الصورة التية :‬ ‫‪E = KφN‬‬ ‫)9(‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫‪Z‬‬ ‫1‬ ‫= ‪K‬‬ ‫.‪.P‬‬ ‫‪: = constant‬‬ ‫‪a‬‬ ‫06‬ ‫‪φ : = Flux per pole , in weber‬‬ ‫‪N: = speed of armature , in rpm‬‬ ‫من ذلك فإن القوة الدافعة الكهربية المستنتجة تعتمد في قيمتها على الفيض المغناطيسي والسرعة . وبفرض ثبوت‬ ‫السرعة وتوصيل اللة كما بشكل ) 61- أ ( فإنه يمكن تغيير قيمة الفيض بتغيير قيمة التيار المار بملفات‬ ‫التغذية .‬
  • 32. ‫وبتتبع العلقة بين القوة الدافعة الكهربية المستنتجة ‪ , E‬وتيار المجال ‪ - If‬نجد أنه عندما يكون هذا التيار‬ ‫صفراً , تكون هناك ق.د.ك مستنتجة – ممثلة بالنقطة )1( على المنحني شكل )61-ب ( صغيرة في المقدار‬ ‫وتنشأ عن المغناطيسية المتبقية ‪ residual magnetism‬بتزايد قيمة تيار المجال تزداد قيمة القوة الدافعة‬ ‫الكهربية المتولدة بطريقة ملحوظة تكاد تتبع خطاً مستقيمً. المسافة من 2 إلى 3 – بعدها تبدأ الزيادة في قيمة ال‬ ‫ا‬ ‫ق.د.ك ل تتناسب مع الزيادة الكبيرة في تيار المجال – المنحني من 3إلى 4 – وهذا راجع إلى خاصية الدائرة‬ ‫المغناطيسية حيث يتزايد المجال المغناطيسي بتزايد القوة الدافعة المغناطيسية إلى أن تصل القطاب إلى حد‬ ‫التشبع بعده تكون الزيادة في مقدار الفيض المغناطيسي ل تناظر الزيادة الكبيرة في القوة الدافعة المغناطيسية.‬ ‫من ذلك فإن منحني الخواص الداخلية يأتي مشابهاً لمنحني التشبع المغناطيسي ويتناقص تيار المجال ابتداء من‬ ‫النقطة )4( فإن المنحني المتناقص ل يأتي مطابقً للمنحني المتزايد , بل أعلى منه نتيجة لظاهرة الحتفاظ‬ ‫ا‬ ‫‪ retentively‬للمادة المغناطيسية . ويكون المنحني المتناقص – من 4 إلى 5 – مع المنحني المتزايد جزءً من‬ ‫ا‬ ‫منحني التعويق المغناطيسي ‪ Hystresis loop‬ويلحظ أثناء إجراء هذه التجربة في المعمل أن يتزايد تيار‬ ‫المجال في اتجاه واحد دائماً حتى يصل المنحنى إلى نقطة التشبع بعدها يبدأ التيار في التناقص في اتجاه واحد‬ ‫أيضاً – أي ل رجوع في كلتا الحالتين إلى الوراء حتى ل تنشأ منحنيات تعويق محلية تؤدي إلى اختلل القراءات‬ ‫ومن الصعوبات المعملية التي قد تقابل هذه التجربة , هو عدم إمكانية الحصول على سرعة ثابتة أثناء إجراءها –‬ ‫وهذا يعني أن القراءات المأخوذة للقوة الدافعة الكهربية لن تكون بالدقة الكافية حيث أن تغيير السرعة يغير من‬ ‫قيمتها وللتغلب على هذه الصعوبة يمكن تطبيق العلقة التية .‬ ‫1‪At N1 rpm the induced voltage is E1 = KφN‬‬ ‫‪and‬‬ ‫2‪At N2 rpm the induced voltage is E2 = KφN‬‬ ‫1‪E‬‬ ‫1‪KφN‬‬ ‫1‪E‬‬ ‫1‪N‬‬ ‫= ‪∴ E‬‬ ‫‪and‬‬ ‫2‪E‬‬ ‫=‬ ‫2‪N‬‬ ‫2‬ ‫2‪KφN‬‬ ‫ثابتة عند ك ً من السرعتين وعن‬ ‫ل‬ ‫حيث أن ‪ K‬ثابت لنفس المولد , كما أن‬ ‫طريق العلقة السابقة يمكن رسم منحني الخواص الداخلية لعدد آخر من‬ ‫السرعات يختلف عن سرعة المولد وكما يرى بشكل )61-ج( وكما هو واضح‬ ‫من توصيل اللة شكل )61-أ ( فإن ملفات المجال تستمد التيار اللزم لها من‬ ‫مصدر خارجي – لنه بتوصيل ملفات المجال على طرفي عضو الستنتاج فإن‬ ‫ال ق.د.ك المستنتجة وتيار المجال يصبح كلهما يعتمد على الخر , كما أن‬ ‫مرور تيار المجال بعضو الستنتاج سيحدث نقدً في الضغط وتكون القراءات‬ ‫ا‬ ‫المأخوذة للضغط على طرفي اللة ل تطابق الق.د.ك المستنتجة .‬
  • 33. ‫خط مقاومة المجال ‪Field – resistance line‬‬ ‫بتوصيل ملفات المجال كما في بشكل ) 71- أ ( بمصدر خارجي للتيار المستمر عن طريق مقاومة متغيرة , فإنه‬ ‫باتخاذ هذه المقاومة عدة أوضاع يمكن رسم علقة بين الضغط مع طرفي لفات المجال والتيار المار بها لكل‬ ‫وضع على حده كما هو بين بشكل )71- ب ( – تطبيق مباشر لقانون أوم -. ويلحظ أنه كلما كانت قيمة المقاومة‬ ‫أكبر كلما كان ميل المستقيم المناظر أكبر , كما أنه لقيمة معينة من الضغط على طرفي المجال فإن قيمة التيار‬ ‫المار تكون أكبر في حالة المقاومة القل . وتسمى هذه الخطوط بخطوط مقاومة المجال .‬ ‫بناء الضغط في المولدات ذات التغذية النفسية : ‪The build –up process‬‬ ‫باتخاذ مولد التوازي وسيلة ليضاح كيفية بناء الضغط في المولدات ذات التغذية النفسية شكل )81- أ (, نجد أنه‬ ‫عند بدء حركة المولد من السكون تكون هناك قيمة ملحوظة للضغط على طرفي المولد ولو أنها صغيرة – هذه‬ ‫القيمة هي ‪ oa‬على منحني الخواص الداخلية لللة .‬ ‫وبرسم خط مقاومة المجال مع منحني الخواص الداخلية , وباسقاط ‪ ab‬موازياً للحداثي الفقي على خط المقاومة‬ ‫تكون ‪ `ob‬هي قيمة تيار المجال المناظرة والتي سوف تمر في ملفات المجال – هذا التيار سيزيد بالتالي من‬ ‫المجال المغناطيسي لتكون ال ق.د.ك المتولدة مساوية ل ‪ . `cb‬هذه الزيادة في الضغط على طرفي عضو‬ ‫الستنتاج , مع إهمال الفقد في الضغط بداخل عضو الستنتاج , ستدفع بتيار المجال للزيادة ليصبح ‪ `od‬وتكون‬ ‫ال ق.د.ك المستنتجة المقابلة لهذا التيار الجديد هي ‪ .... `ed‬وهكذا يستمر بناء الضغط على طرفي عضو‬ ‫الستنتاج إلى أن نصل إلى النقطة ‪ F‬وهي نقطة تقاطع خط المقاومة مع منحني التشبع , بعدها يتوقف بناء‬ ‫الضغط على طرفي اللة لنه فرضاً لو أردنا الوصول إلى النقطة ‪ g‬على منحني التشبع فإن تيار المجال المناظر‬ ‫يجب أن يكون ‪ , `0g‬ولكن بالرجوع إلى خط المقاومة نجد أن الضغط اللزم لدفع هذا التيار يجب أن يكون‬ ‫‪ `Kg‬وهو أكبر من ‪ `gg‬لذا فإنه بعد نقطة التقاطع ‪ f‬فإن المولد لن يستمر في زيادة الضغط علي طرفيه .‬
  • 34. ‫ويلحظ أن بناء الضغط على طرفي المولد لن يكون بطريقة مفاجئة , وبملحظة الفولتميتر فإن زيادة الضغط‬ ‫سيكون بطريقة متأنية حيث أن التغير في المجال ل يستطيع بأي حال من الحوال أن يكون لحظيا .‬ ‫مقاومة المجال الحرجة : ‪Critical Field Resistance‬‬ ‫مما سبق فإنه بزيادة مقاومة المجال ليصبح ‪ oa‬هو خط‬ ‫المقاومة المناظر . فإنه المولد سيتوقف عن بناء الضغط بعد‬ ‫النقطة ‪ `a‬وهي نقطة تقاطع ‪ oa‬مع منحني التشبع . وبإنقاص‬ ‫المقاومة تدريجياً ليصبح خط المقاومة المناظر ‪ ob‬مماساً‬ ‫لمنحني الخواص الداخلية فإنه بعد النقطة ‪ b‬لن يزداد الضغط‬ ‫على طرفي المولد وتسمي مقاومة المجال المناظرة للخط ‪ob‬‬ ‫بمقاومة المجال الحرجة شكل )81- ج ( وبزيادة مقاومة المجال‬ ‫عن القيمة الحرجة لن يستطيع المولد بناء أي ضغط وللوصول‬ ‫إلى قيمة مناسبة للضغط على طرفي المولد يجب أن تكون‬ ‫مقاومة المجال أقل من المقاومة الحرجة وفي بعض الحيان قد‬ ‫ل يتمكن المولد من بناء الضغط وذلك لحد السباب التية :‬ ‫1- توصيل خاطئ ئ لطرفي المجال على عضو‬ ‫الستنتاج يؤدي إلى أن المجال الناشئ عند مرور التيار‬ ‫بملفات المجال يضعف من المغناطيسية المتبقية .‬ ‫2- قد يكون مقاومة المجال أكبر من المقاومة الحرجة .‬ ‫3- تلمس غير جيد للفرش الكربونية على المبدل مما يزيد مقاومة المجال حيث أنه الحمل الوحيد‬ ‫على طرفي عضو الستنتاج , وبذا نصل إلى حالة متشابهة للحالة السابقة ..‬ ‫4- قد ل تكون هناك مغناطيسية متبقية علي الطلق نتيجة لمرور فترة كبيرة من الزمن منذ آخر مرة‬ ‫تم فيها تشغيل المولد .‬ ‫5- قد تكون دائرة المجال مفتوحة .‬ ‫‪Armature Reaction‬‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج :‬ ‫من الظواهر التي لها تأثير فعال على تشغيل المولدات , ظاهرة رد فعل عضو الستنتاج وهي تحدث نتيجة‬ ‫للتفاعل المتبادل بين المجال الخاص بعضو الستنتاج نتيجة لمرور تيار به , والمجال الرئيسي للقطاب .‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج للة ذات قطبين :‬ ‫الشكل ) 91- أ ( يعطي المجال الخاص بالقطاب والناتج عن مرور التيار بها بفرض أن تيار عضو الستنتاج‬ ‫يساوي صفرً . هذا المجال الرئيسي ينتشر بانتظام حول محور القطاب عموديً على مستوى الحياد وكما يرى‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫من المتجه ‪ F‬الذي يمثل القوة الدافعة المغناطيسية لمجال القطاب قيمة واتجاها.‬ ‫بتحميل المولد يمر التيار بموصلت عضو الستنتاج في التجاهات المبينة يشكل ) 91- ب ( حيث يرى أن‬ ‫الموصلت الموجودة على يسار مستوي الحياد يمر فيها التيار في اتجاه واحد ,‬
  • 35. ‫كذلك الموجودة على يمين المستوى يمر فيها التيار في اتجه واحد أيضاً‬ ‫ولكنه التجاه المضاد , وبفرض أن تيار المجال الرئيسي يساوي صفراً أي‬ ‫ل وجود لمجال القطاب فإن مجموعتي الموصلت على يسار ويمين‬ ‫مستوى الحياد تكون مجالً مغناطيسياً متجه إلى أسفل منطبقا على محور‬ ‫الفرش التي يجب أن توضع في منطقة الحياد لتلمس الموصلت التي ل‬ ‫تتولد بها أية قوة دافعة كهربية المتجه ‪ FA‬إلى يمن الشكل بين القوة الدافعة‬ ‫المغناطيسية لعضو الستنتاج قيمة واتجاها .‬ ‫ولدراسة تأثير التفاعل بين المجالين , مجال القطاب ومجال عضو‬ ‫الستنتاج , نجد أن مجال عضو الستنتاج يدفع بالمجال الرئيسي للتزاحم‬ ‫ويقويه عند الطراف المتأخرة للقطاب .‬ ‫,‪ , Trailing Pole Tips‬ويضعفه عند الطراف المتقدمة ‪ Leading Pole Tips‬وكما يرى بشكل )91-ج‬ ‫( حيث نجد أن المجال المحصل يأخذ نفس اتجاه ‪ FR‬وأن مستوى الحياد قد انحرف في اتجاه الدوران وبالتالي‬ ‫فإن محور الفرش يجب أن يتقدم إلى نفس الوضع حتى ل يؤدي وجوده في مكانه الصلي أن تقوم الفرش بقصر‬ ‫مجموعة من الملفات تتولد بها ق .ء.ك فيؤدي ذلك حدوث شرر على سطح المبدل .‬ ‫بتقدم محور الفرش في اتجاه الدوران شكل )02-أ ( فإن توزيع التيار بالموصلت على سطح المنتج يكون كما‬ ‫بالشكل ليأخذ مجال عضو الستنتاج نفس اتجاه محور الفرش الجديد ويمكن تحليل القوة الدافعة المغناطيسية‬ ‫لعضو الستنتاج ‪ FA‬في وضعها الجديد إلى مركبتين :‬ ‫‪FD : = demagnetizing component of armature reaction‬‬ ‫‪FC : = Cross-magnetizing component of armature reaction‬‬
  • 36. ‫وتعمل المركبة الولى على إضعاف المجال الرئيسي للقطاب حيث أنها في التجاه المعاكس ، أما المركبة‬ ‫الثانية فتعمل على تشويهه وانحرافه . ويمكن من الشكال )02ب- جـ ( تحديد الموصلت على سطح المنتج‬ ‫المسببة لكل من المركبتين : حيث تسبب الموصلت المحصورة داخل الزاويتين ‪ ,2β‬أعلى وأسفل المنتج‬ ‫للمركبة المضادة – أما الموصلت الخرى خارج تلك الزاويتين تسبب المركبة المتعامدة . ويلحظ أن عدد‬ ‫المبير لفات المسببة لكل من المركبتين يساوي نصف عدد المبير موصل المسببة لكل منهما .‬ ‫ويرى في الشكل )12( القوة الدافعة المغناطيسية ‪ FR‬المحصلة لمجالي عضو الستنتاج والقطاب , ويلحظ أن‬ ‫اتجاه مجال المنتج يكون دائما في اتجاه محور الفرش – كما ترى المركبتين ‪ FC, FD‬ولن ‪ FA‬تنتج عن‬ ‫موصلت موزعة على سطح عضو الستنتاج , و ‪ F‬تنتج عن موصلت مركزة حول القطاب فإنه ل يمكن‬ ‫اعتبار ‪ FR‬محصلة لكل المجالين إل بعد ضرب ‪ FA‬في معامل يقوم بتصحيح التوزيع الفراغي .‬ ‫:‪Example‬‬ ‫‪A 4-pole generator has 288 surface conductors. The armature is lap wound, and‬‬ ‫.‪the armature current is 120 amp. The brunches are advanced 15 space degrees‬‬ ‫.‪Determine demagnetizing and cross-magnetizing armature ampere-turns‬‬ ‫:‪Solution‬‬
  • 37. ‫ْ51 = ‪β‬‬ ‫ْ03 = ‪∴ 2β‬‬ ‫4 = ) ‪No. of brunches = no. of poles ( lap winding‬‬ ‫‪∴total number of degrees covered by the demagnetizing conductors = 120ْ , this gives‬‬ ‫‪that one-third the conductors on the armature , or 96 conductors , are demagnetizing‬‬ ‫.‪conductors‬‬ ‫‪no. paths = 4 , current per path = 120/4 = 30 amp‬‬ ‫0882 = 69 * 03 = .‪Demagnetizing ampere conductors‬‬ ‫0882‬ ‫‪Demagnetizing ampere turns‬‬ ‫=‬ ‫0441=‬ ‫2‬ ‫2‬ ‫‪of the no. of conductors on‬‬ ‫= ‪no. of cross magnetizing conductors‬‬ ‫3‬ ‫‪the armature‬‬ ‫03*291‬ ‫= ‪∴cross magnetizing amperes-turns‬‬ ‫0882=‬ ‫2‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج للة متعددة القطاب :‬ ‫في شكل )22- أ ( يرى انفراد لجزء من آلة متعددة القطاب , حيث ترى القطاب المتعاقبة ‪ N` , S , N‬يخرج‬ ‫منها المجال الرئيسي إلى سطح المنتج ويدخل إليها منه , وقد فرض أن تيار عضو الستنتاج يساوي صفراً , لذا‬ ‫فإن منحني الكثافة المغناطيسية شكل ) 22- ب ( يعطي توزيع المجال متماثلً حول المحاور القطبية كما أنه‬ ‫يكون منتظماً ثابت القيمة تحت القطاب - يتناقص تدريجياً في اتجاه الطراف ليصبح صفرً بين القطاب وفي‬ ‫ا‬ ‫حالة الل حمل فإن مستوى الحياد وموضع الفرش يكون في منتصف المسافة بين القطاب .. في الشكل ) 32-‬ ‫ب ( , فإن تيار المجال يساوي صفرً في حين تحمل موصلت عضو الستنتاج تياراً يحدث المجال المبين‬ ‫ا‬ ‫والخاص بعضو الستنتاج بافتراض أن الموصلت بين الخطوط ‪ qr ، st‬تكون ملفً واحدً يدخل التيار من أحد‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫جوانبه ويخرج من الخر لذا فالقوة الدافعة المغناطيسية تكون نهاية عظمى في منتصف هذا الملف وهو يناظر‬ ‫النقط ‪ I ، j ، k ، h‬في منحنى القوة الدافعة المغناطيسية شكل ) 32- ب( كما يلحظ أنها تساوي صفرً عند‬ ‫ا‬ ‫محاور القطاب حيث يفترض أن لكل موصل على جانب هذا المحور موصل مناظر على الجانب الخر يسري‬ ‫التيار فيهما في نفس التجاه ومن ذلك فإن محصلة القوة الدافعة المغناطيسية تكون صفراً تحت محاور القطاب‬ ‫وهي النقط ‪. b ، d ، f‬‬ ‫من المفروض أن منحنى الكثافة المغناطيسية لعضو الستنتاج يشابه في الشكل منحنى القوة الدافعة المغناطيسية‬ ‫وذلك في حالة انتظام الثغرة الهوائية ، ولكن بسبب زيادة المعاوقة المغناطيسية بين القطاب يأخذ الشكل المبين‬ ‫بشكل ) 32 – ب ( .‬ ‫الشكل )42( يبين كثافة المجال المحصل لمجالي القطاب وعضو الستنتاج ويلحظ هنا أيضاً كما في حالة اللة‬ ‫ذات القطبين تكاثف المجال في الطراف المتأخرة للقطاب كما أن مستوى الحياد قد تقدم بزاوية مقدارها ‪ β‬في‬ ‫اتجاه الدوران ، لذا فإن محور الفرش يجب أن يتقدم أيضاً بمثل هذه الزاوية ليظل في منطقة الحياد التي أصبحت‬ ‫صغيرة نوعً مما يزيد من صعوبة عملية التوحيد .‬ ‫ا‬ ‫ملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج‬ ‫من الدراسة السابقة يمكن إيجاز تأثير رد فعل عضو الستنتاج في النقاط التية :‬
  • 38. ‫-تشويه المجال الصلي للقطاب مما يؤدي إلى انحراف منطقة الحياد في إتجاه الدوران مما يسبب‬ ‫صعوبة عملية التوحيد وظهور الشرر على سطح المبدل .‬ ‫-انحراف موضع الفرش إلى الموضع الجديد يؤدي إلى ظهور المركبة المضادة لعضو الستنتاج ‪FD‬‬ ‫والتي تعمل على إضعاف المجال الصلي .‬ ‫-قد تؤدي الزيادة في القوة الدافعة المغناطيسية لعضو الستنتاج وهذا مرتبط بالتيار المار به ، قد‬ ‫تؤدي إلى إنعكاس قطبية أجزاء من القطاب الساسية ) مث ً بزيادة القوة الدافعة المغناطيسية لعضو‬ ‫ل‬ ‫الستنتاج على يسار القطب ‪ `N‬شكل ) 32 – ب ( عن القيمة ) ‪ ، `r`s‬ما ينتج عنه عدم الستقرار‬ ‫‪ instability‬في تشغيل اللة خاصة في سرعات المحركات منها .‬ ‫وقد يبدو في تغير موضع الفرش ح ً سهلً لملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج ، بإنعدام ظهور الشرر على‬ ‫ل‬ ‫سطح المبدل ، ولكن هذا غير ممكن من الناحية العملية حيث أن الوضع الجديد للفرش مرتبط بالحمل على اللة :‬ ‫بزيادة تيار عضو الستنتاج تزداد القوة الدافعة المغناطيسية لـ ‪ FA‬قيمة واتجاهاً مما يؤدي إلى كبر زاوية‬ ‫النحراف ‪ – β‬كما أن ذلك الحل لن يعمل على ملفاة التأثيرات الخرى لرد فعل عضو الستنتاج ، على العكس‬ ‫من ذلك سيعمل على ظهور بعضها .‬ ‫من ذلك فإن استخدام أحد الوسائل الفعالة في ملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج سيكون ضرورياً ، وينحصر‬ ‫تأثيرها جميعً في إضعاف المجال الخاص بعضو الستنتاج والمحافظة ما أمكن على المجال الصلي للقطاب‬ ‫ا‬ ‫قيمة واتجاها ، والوسائل التية من الطرق المعروفة في هذا السبيل :‬ ‫1 - تكبير المعاوقة المغناطيسية أمام مجال عضو الستنتاج :‬ ‫من الملحظ في الشكال ) 91- ب ( ، ) 32 – أ ( أن مجال عضو الستنتاج يعبر الثغرة الهوائية مرتين ، كما‬ ‫أنه يستخدم أطراف وقلب القطاب في مساره – لذا فإنه بزيادة المعاوقة المغناطيسية أمام هذا المجال وبإفتراض‬ ‫أن القوة الدافعة المغناطيسية المسببة له ثابتة فإنه ، أي مجال عضو الستنتاج ، يقل في القيمة وبالتالي يتناقص‬ ‫تأثيره ومن الطرق المعروفة هنا :‬ ‫أ – تكبير الثغرة الهوائية : - شكل ) 52 – أ (‬ ‫وهي كما تؤدي إلى اضعاف مجال عضو الستنتاج تؤدي أيضاً إلى لضعاف المجال الرئيسي لذا فإنه من‬ ‫الضروري زيادة المبير لفات للقطاب للحتفاظ بالمجال الرئيسي عند مستوى معين ، مما ينتج عنه زيادة الفقد‬ ‫النحاسي في ملفات القطاب .‬ ‫ب – إقلل المساحة الفعالة لطراف القطاب :‬ ‫ويمكن الوصول إلى ذلك بصناعة رقائق القطاب كما بشكل ) 52 – ب ( وترتيبها بالتبادل مع بعضها البعض‬ ‫لتكون المساحة الفعالة لطراف القطاب في النهاية نصف الساحة الفعلية .‬
  • 39. ‫وتعتمد الطريقتان السابقتان على دفع المجال الرئيسي للقطاب للتمركز حول محاور القطاب حيث المعاوقة‬ ‫المغناطيسية أقل ، أما إذا اضطر المجال للنحراف نتيجة لتزايد تأثير رد فعل عضو الستنتاج فإنه سيجد معاوقة‬ ‫متزايدة من أطراف القطاب فيحاول العودة إلى مراكز القطاب ثانية ول يحدث بها إي إنحراف .‬ ‫جـ - عمل مجاري محورية بالقطاب الرئيسية :‬ ‫وهذه الطريقة كما بشكل ) 52 – جـ ( تعمل على زيادة المعاوقة‬ ‫المغناطيسية أمام مجال عضو الستنتاج مما يعمل على إضعاف‬ ‫المركبة المتعامدة وعدم انحراف المجال الرئيسي – ويلحظ أن تأثير‬ ‫هذه المجاري على المجال الصلي يكون قليلً ويمكن أخذه في‬ ‫العتبار عند إيجاد المبير لفات للقطاب الصلية .‬ ‫2 – القلل من القوة الدافعة المغناطيسية لعضو الستنتاج‬ ‫ترتبط القوة المغناطيسية لعضو الستنتاج ارتباطا وثيقً بتيار الحمل‬ ‫ا‬ ‫تقل بنقصانه وتزداد بزيادته , كما أنه ل يمكن التحكم فيها بطريقة‬ ‫مباشرة عن طريقه ، لكنه في المكان خلق قوة دافعة مغناطيسية أخرى‬ ‫تتأثر بتيار الحمل بحيث يكون لها قيمة القوة الدافعة المغناطيسية للمنتج‬ ‫وتعمل في عكس إتجاهها مما يلشيها ويضعف تأثيرها على المجال‬ ‫الصلي للقطاب.‬ ‫ويمكن الوصول إلى ذلك بإحدى الطريقتين التيتين :‬ ‫أ - ملفات التعويض : ‪compensating windings‬‬ ‫توضع هذه الملفات في وجه القطاب موازية لمحور عضو الستنتاج وتوصل بدائرة المولد بحيث يمر بها تيار‬ ‫الحمل ، شكل )62( ويراعي في اتجاه التيار بهذه الملفات أن تعمل القوة الدافعة المغناطيسية الناشئة عنها على‬ ‫إضعاف مجال عضو الستنتاج أو يلشيه لجميع ظروف الحمل.‬ ‫ب القطاب البينية : ‪Interpoles‬‬ ‫من دراسة تأثير رد فعل عضو الستنتاج نجد أن مناطق الحياد والتي يجب فيها أن تقطع الموصلت خطوط‬ ‫المجال موازية لها فل تتولد بها أية ق.د.ك ، نجد أن هذه المناطق أصبحت تقع تحت تأثير القطاب السابقة في‬ ‫إتجاه الدوران وتظهر التأثيرات المختلفة لرد فعل عضو الستنتاج .‬
  • 40. ‫لذا فإنه بوضع أقطاب في المناطق بين القطاب الرئيسية بحث تخالف في قطبيتها القطاب الرئيسية السابقة في‬ ‫إتجاه الدوران ، فإن تأثيرها يمكن أن يلشي تأثير تلك القطاب على مناطق الحياد ليعود الفيض المغناطيسي‬ ‫فيها صفراً مرة أخرى ، هذا من ناحية ومن ناحية أخري فإنه يمكن فهم عمل هذه القطاب على اساس أن الفيض‬ ‫الناتج عنها يعمل في عكس إتجاه مجال عضو الستنتاج فيعمل على ملفاة تأثيره شكل )72-ب( لذا فهى توصل‬ ‫بالتوالى مع الحمل لكي يكون الفيض الناتج عنها مناسباً لجميع قيم رد الفعل ، وقد تستخدم الطريقتين السابقتين‬ ‫معاً في ملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج لللت الكبيرة.‬ ‫عملية التوحيد : ‪Commutation‬‬ ‫الـ ق.د.ك المستنتجة بداخل كل ملف في مولد التيار المستمر هى ق.د.ك متغيرة ، ويلزم لجعلها مستمرة‬ ‫بالنسبة للدائرة الخارجية استخدام المبدل أو ما يدعى أحيانً بعضو التوحيد. وبإفتراض أن التوحيد يتم بطريقة‬ ‫ا‬ ‫مثالية ‪ ideal commutation‬فان واجبات المبدل تنحصر في المهمتين الساسيتين التاليتين :‬ ‫1-عكس إتجاه التيار في أى ملف من قيمة عظمى موجبه مث ً إلى قيمة عظمى سالبة مساوية لها‬ ‫ل‬ ‫والعكس بالعكس . هذه العملية يجب أن تستغرق وقتً قصيراً جدً وهو الوقت اللزم لحد القطاعات‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫لكى تمر تحت احد الفرش ، أو هو الزمن الذى يستغرقه أحد الملفات مقصوراً بواسطة أحد الفرش.‬ ‫2-توصيل التيار اللزم للدائرة الخارجية ويتم ذلك موزعاً بإنتظام على قطاعات الفرشة.‬ ‫وبإتخاذ شكل )82( وسيلة ليضاح تلك المهام عندما يتم التوحيد بطريقة خطية ‪straight line‬‬ ‫‪ ، commutation‬نجد أن الملف يتخذ أوضاعً مختلفة من 1 إلى 01 أثناء أقترابه من الفرشة ووجوده‬ ‫ا‬ ‫تحتها ثم تخطيه لها. وبإفتراض أن التيار المار في كل دائرة توازي هو 02أمبير ، يكون التيار اللزم مروره‬ ‫بالفرشة هو 04 أمبير وهو مجموع التيار من دائرتى توازى. وحيث أن الفرشة تغطى أربعة قطاعات من‬ ‫قطاعات المبدل فإن التيار الخارج من كل قطاع إلى الفرشة ) فى حالة الفرشة الموجبة ( يجب أن يكون‬ ‫01أمبير. فى الوضاع من 1 إلى 3يكون تيار الملف 02 أمبير ثم يقصر بالكامل ابتداء من الوضع 4 حيث‬ ‫يخرج 01 أمبير إلى الفرشة بعدها في الوضع الخامس تخرج العشرة أمبير الخرى ليكون تيار الملف صفراً‬ ‫ويبدأ في عكس إتجاهه على أساس أن التيار يدخل أيضاً من دائرة التوازى على يمين الفرشة وتزداد قيمته‬ ‫بالتدريج إلى أن تصبح 02أمبير مرة أخرى فى الوضاع من 7 إلى 01.‬ ‫‪Fig(28) current coil undergoing commutation condition‬‬ ‫بالنظر إلى شكل )82-ب( نجد أن المهمة الولى قد تحققت حيث أن اتجاه التيار قد تغير من ) +02( إلى )- 02(‬ ‫بمعدل ثابت فى زمن مقداره ‪ t‬وهو زمن التوحيد , كذلك فإنه بالنسبة للمهمة الثانية فإن توزيع التيار بالفرشة‬ ‫شكل ) 82- أ ( هو توزيع منتظم.‬ ‫من المفروض لحدوث مثل هذا التوحيد الخطى أن تكون الفرشة فى منطقة الحياد تمامً ، ولكنها بجنوحها إلى‬ ‫ا‬ ‫اليمين أو اليسار قليلً من هذه المنطقة فإن بعضها من الملفات المقصورة تكون ما تزال تتولد به قوة دافعة‬ ‫كهربية تدفع بتيارات محلية عالية حيث أن مسار القصر يكون ذو مقاومة منخفضة – وبإضافة تلك التيارات إلى‬ ‫التيارات الموجودة أصلً فإن توزيع التيار بالفرشة وكذا منحنى التوحيد لكل حالة سيكون كما بشكلي ) 92، 03(‬
  • 41. ‫‪Fig (29) commutation with braches‬‬ ‫‪Fig (30) commutation with‬‬ ‫‪too far back of neutral plane‬‬ ‫‪braches too far ahead‬‬ ‫يلحظ إختلل توزيع تيار بداخل الفرشة حيث يدخل بها 54‬ ‫أمبير كما يخرج 5 أمبير مما يرفع التحميل عليها إلى 05 أمبير‬ ‫بدلً من 04 ، كما أن أحد قطاعات الفرشة تحمل 02 أمبير‬ ‫ضعف التيار المفروض في الحالة المثالية – كل ذلك يرفع من‬ ‫درجة حرارة الفرشة وحدوث شرر تحت الجزء المتخلف أو‬ ‫المتقدم من الفرشة شكلي ) 92 – أ ، 03 – أ ( أما بالنسبة‬ ‫لمنحني التوحيد شكل ) 92 – ب ( بالنسبة للفرشة الموجودة‬ ‫للوراء قليلً من محور التعادل فإن التيار يبدأ أو ً بالرتفاع‬ ‫ل‬ ‫تدريجياً إلى 52 أمبير قبل أن يبدأ في عكس إتجاهه – من ذلك‬ ‫فإن الوقت اللزم لعكس التيار من ) +02 ( إلى ) -02 (‬ ‫ينخفض من ‪ t‬إلى 1‪ t‬مما يزيد من صعوبة التوحيد . الشكل ) 03 – ب ( هو منحني التوحيد لفرشة تتقدم إلى‬ ‫المام قليلً من محور التعادل وإذا كانت الفرشة عريضة بحيث أن المقدمة والخلف تقوم بقصر ملفات ما زالت‬ ‫تتولد بها ق.د.ك . فأن منحنى التوحيد يظهر كما بشكل ) 13 ( وتحريك الفرشة إلى المام أو الخلف لن يحسن‬ ‫من الحالة ويكون الحل في إستعمال فرشة قليلة العرض .‬ ‫القوة الدافعة الكهربية الناتجة عن الستنتاج النفسي‬ ‫من الظواهر المصاحبة لمرور التيار الكهربي لموصل ، ظهور مجال مغناطيسي حول هذا الموصل تتوقف‬ ‫قيمة على قيمة التيار المار . وإذا حدث تغير في قيمة هذا المجال فإنه ينشأ عن هذا التغير قطع خطوط المجال‬ ‫بالموصل نفس مولده به قوة دافعة كهربية تعمل في التجاه المضاد للتيار الصلي المسبب للمجال : فإذا كان‬ ‫التيار يتزايد فإنها تعمل على أل يزداد بطريقة فجائية وفي هذه الحالة تكون القوة الدافعة الكهربية الناشئة عن‬ ‫الستنتاج النفسي في عكس القوة الدافعة المسببة للتيار – أما إذا كان التيار متناقصاً فإنها تعمل على أل يصل إلى‬ ‫الصفر دفعة واحدة بل تحاول العمل على رفعة وفي هذه الحالة تكون ال ق.د.ك المستنتجة نفسياً في نفس إتجاة‬ ‫ال ق.د.ك المسببة للتيار الصلي .‬ ‫بالنظر إلى أحد ملفات عضو الستنتاج أثناء إقترابه من منطقة التوحيد ‪ commutating Zone‬شكل ) 23 –‬ ‫أ ( نجد أن هناك تيار كهربياً يتحدد إتجاهه طبقً لنوع القطب المؤثر في لحظة اقترابه مما يعمل على ظهور‬ ‫ا‬ ‫مجال مغناطيسي خاص بالملف يجد مساره في قلب المنتج وأسنان المجال ، كما أن الجزء الكبر من المسار‬ ‫يكون خلل الهواء مما يحمل على القول أن قيمة هذا المجال تتناسب فعلياً مع قيمة التيار المار بالملف .‬ ‫وبدخول الملف منطقة التوحيد تبدأ قيمة التيار المار في التناقص إلى أن تصل إلى الصفر ثم تبدأ في عكس‬ ‫إتجاهها إلى أن تصل ثانية إلى قيمة ثابتة مساوية لقيمتها قبل عكس إتجاه التيار – أشكال ) 82 ، 92 ، 03 –‬ ‫ب ( – على ذلك وبفرض توحيد خطي فإن المجال الناشئ حول الملف يأخذ في التغير بطريقة مشابه للتيار ،‬ ‫) شكل 23 – جـ ( ، وبفرض أن قيمة المجال الناشئ ‪ c‬فإن مقدار التغير في هذا المجال تكون ‪ 2φc‬وينشأ عنه‬ ‫قوة دافعة كهربية مستنتجة نفسياً من المفروض أنها تعمل في نفس إتجاه ال ق.د.ك . الناشئة عن الدوران بوجود‬ ‫الملف في منطقة تأثير القطب السابق لتجاه الدوران ، وتكون قيمتها‬
  • 42. ‫‪dφc‬‬ ‫‪ec = -N‬‬ ‫‪Volts‬‬ ‫‪dt‬‬ ‫‪2φ c‬‬ ‫‪= -N‬‬ ‫‪volts‬‬ ‫)01(‬ ‫‪t‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪N : = no. of turns in the coil‬‬ ‫.‪t : = time to across the commutating zone , sec‬‬ ‫هذه ال ق.د.ك . المستنتجة نفسياً تنشأ أيضاً حتى وإذا لم تكن هناك أيه ق.د.ك ناشئة عن الدوران ، ويظهر‬ ‫تأثيرها في أنها تبدأ في الظهور لحظة قصر الملفات عن طريق الفرش فتدفع بتيار عال حيث أن المقاومة‬ ‫المؤثرة في دائرة القصر صغيرة – هذا التيار أي تيار القصر يحدث شرراً على سطح المبدل يؤدي إلى تأكله هو‬ ‫و الفرش كما ينتج عنه حرارة عالية قد تؤذي عزل الملفات .‬ ‫لذا فإنه من الضروري للعمل على ملفاة تأثير ال ق.د.ك المستنتجة نفسيً أن تكون ال ق.د.ك المؤثرة بالملف‬ ‫ا‬ ‫لحظة مروره في منطقة التوحيد تساوي صفر ، ويمكن الوصل إلى ذلك بالعمل على ظهور قوة دافعة كهربية‬ ‫أخرى تعمل في عكس اتجاه ال ق.د.ك المستنتجة نفسيً وتساويها في القيمة وقد سبق القول أن ال ق.د.ك‬ ‫ا‬ ‫المستنتجة نفسياً تعمل في نفس اتجاه ال ق.د.ك الناشئة عن الدوران والتي كانت موجودة بوجود الملف في‬ ‫منطقة تأثير القطب السابق على إتجاه الدوران – لذا فأنه بإزاحة الفرش‬ ‫في إتجاه الدوران إلى منطقة تأثير القطب التالي تنشأ ق.د.ك ناشئة عن‬ ‫الدوران تعمل في عكس إتجاه ال ق.د.ك المستنتجة نفسياً وتلشيها إلى‬ ‫الصفر ، وهذه أحد الحلول المستخدمة في كثير من اللت التي مازالت‬ ‫تعمل لليوم – ولكن الحديث من اللت يعمل على ملفاة تأثير ال ق.د.ك‬ ‫المستنتجة نفسياً بواسطة أقطاب التوحيد ‪ Commutating poles‬وهي‬ ‫نفسها القطاب البينية ‪ Inter poles‬التي سبق إستخدامها في ملفاة تأثير‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج ولكن يجب أن يزداد المبير لفات لها لمجابهة التأثيرين : تأثير رد الفعل وتاثير ق.د.ك‬ ‫المستنتجة نفسيا ، وتعمل اقطاب التوحيد علي توليد ق.د.ك تعمل في عكس إتجاه ال ق.د.ك المستنتجة نفسياً‬ ‫وتساويها لحظة مرور الملف بمنطقة التوحيد مما يعمل على تحسين عملية التوحيد وأداء اللة كما لتكون هناك‬ ‫حاجة للنحراف بالفرش وتظل في مكانها . وتوصل أقطاب التوحيد كما سبق القول بالتوالي مع عضو الستنتاج‬ ‫حتى يزداد تأثيرها بزيادة تيار عضو الستنتاج ويرى من شكل ) 33 ( تأثير قطب التوحيد على المجال الصلي‬ ‫حيث يجب أن يحدث مجا ً كثافته 1‪ B‬لمجابهة تأثير رد فعل عضو الستنتاج ومجا ً أخر كثافته 2‪ B‬لمكانية‬ ‫ل‬ ‫ل‬ ‫ملفاة تأثير ال ق.د.ك المستنتجة نفسياً .‬ ‫2- منحنى الخواص الخارجية : ‪External characteristics‬‬ ‫في حين أن منحنى الخواص الداخلية يأخذ نفس الشكل تقريباً لجميع اللت ، فإن منحنى الخواص الخارجية ،‬ ‫وهو منحنى العلقة بين تيار الحمل والضغط على طرفي اللة ، يأخذ أشكالً مختلفة طبقاً لنوع اللة من كونها‬ ‫مولد توازي ، توالي أو مركب بأنواعه المعروفة‬
  • 43. ‫أ - الخواص الخارجية لمولد التوازي ‪Shunt generator characteristics‬‬ ‫بإنتهاء مولد التوازي من بناء الضغط على طرفية والبدء في تحميله يلحظ أن الضغط على طرفيه يأخذ في‬ ‫التناقص تدريجياً مع ازدياد التحميل ، الجزء من المنحنى ‪ hb‬شكل ) 43 – أ ( وبإزدياد الحمل عن الحمل المقنن‬ ‫يأخذ أيضا الضغط على طرفى المولد في التناقص ولكن بمعدل أكبر إلى أن يصل إلى النقطة ‪ e‬على المنحني‬ ‫‪ ، break down point‬فيتناقص الضغط الي الصفر بينما يتناقص تيار الحمل أيضاً وينهار الضغط على‬ ‫طرفي المولد ويصبح غير قادر علي تغذية أي قدرة في الدائرة الخارجية ، النقطة ‪ f‬على المنحنى ، ويبدو المولد‬ ‫وكأنه مكسور بالحمل المتصل على طرفيه ف يتلك اللحظة ، كما أن دائرة المجال تكون أيضً مكسورة – ويكون‬ ‫ا‬ ‫التيار المار في الدائرة الخارجية حينئذ ناشئ عن ال ق.د.ك . المتولدة من المغناطيسية المتبقية والن بفرض‬ ‫زيادة المقاومة على طرفي المولد ، أي برفع الحمال تدريجياً ، فإن الضغط على طرفيه يبدا في الزيادة تدريجياً‬ ‫إلى أن يصل إلى نقطة ‪ `h‬اسفل قليل من النقطة ‪ h‬التي بدأ بها – كما أن مسار الرتفاع بالضغط ‪ `fgh‬لن يكون‬ ‫هو مسار الوصول إلى نقطة القصر وذلك بسبب التخلفية ‪ hysteresis‬في الدائرة المغناطيسية‬ ‫ويمكن تحديد أسباب انخفاض الضغط على طرفي مولد التوازي تحت ظروف التحميل العادية في الثلث أسباب‬ ‫التية :‬ ‫1-الفقد في الضغط نتيجة لمقاومة عضو الستنتاج :‬ ‫عضو الستنتاج كأي دائرة كهربية له مقاومة ‪ Ra‬ينشأ عن مرور تيار عضو الستنتاج ‪ Ia‬بها فقد في الضغط‬ ‫, وتشمل هذه المقاومة مقاومة موصلت عضو الستنتاج وقطاعاً المبدل ومقاومة التلمس بين الفرش‬ ‫والمبدل كما تشمل أيضاً مقاومة الفرش ذاتها , ويمكن حساب الضغط على طرفي اللة طبقً للعلقة التية :‬ ‫ا‬ ‫‪V=E-IaRa‬‬ ‫)11( ‪volts‬‬ ‫‪Where : V: = terminal voltage‬‬ ‫. ‪, E: = generated voltage‬‬ ‫2-رد فعل عضو الستنتاج الذي يضعف المجال الرئيسي وبالتالي ال ق.د.ك المتولدة .‬ ‫3-تناقص تيار المجال : وذلك للسببين السابقين حيث يؤدي النقص في الضغط على طرفي المولد إلى‬ ‫تناقص تيار المجال وبالتالي ال ق.د.ك المتولدة .‬ ‫ويظهر تأثير العوامل الثلثة السابقة كما في الشكل )43- أ( وقد يبدو من تأثير هذه العوامل أن الضغط على‬ ‫طرفي المولد سيصل إلى الصفر ٍتحت ظروف‬ ‫التحميل العادية : حيث أن النقص في ضغط الطراف‬ ‫يؤدي إلى نقص تيار المجال , وإضعاف المجال‬ ‫وبالتالي إضعاف ال ق.د.ك المتولدة وبذا سينخفض‬ ‫الضغط على الطراف من جديد وهكذا – ولكن معظم‬ ‫المولدات من المفروض أنها تعمل في منطقة التشبع‬ ‫وبذا فإن أي نقص في تيار المجال ولو كان كبيرً لن‬ ‫ا‬ ‫يؤدي إلى نقص كبير في قيمة ال ق.د.ك المتولدة ,‬ ‫ويؤدي ذلك إلى المحافظة على ضغط الطراف .‬
  • 44. ‫ويظهر تأثير التشبع على الخواص الخارجية لمولد التوازي من شكل ) 53 ( حيث يظهر أن المولد سيحافظ‬ ‫على الضغط على طرفيه إ 1ذا كان ضغط الل حمل 032 فولت , عندما يعمل عند 009 لفة / ق بد ً من 0021‬ ‫ل‬ ‫لفة/ ق‬ ‫حيث أنه بالسرعة الولى وعند الضغط المطلوب تكون الدائرة المغناطيسية قد وصلت إلى تشبع أعلى عنها‬ ‫بالسرعة الثانية ونفس الضغط .‬ ‫ولجراء التجربة للحصول على خواص مولد التوازي ) الخواص الخارجية ( ، توصل دائرة المولد بشكل ) 43‬ ‫– ب ( حيث يبدأ أو ً بتحميل المولد الحمل المقنن ويضبط تيار المجال لكي يصير الضغط على طرفيه هو‬ ‫ل‬ ‫الضغط المقنن ويترك يعمل عند هذه القيم لمدة تزيد عن 02 دقيقة للوصول بدرجة حرارة المجال قرب درجة‬ ‫التشغيل ، ثم يرفع الحمل ويقاس ضغط الل حمل – بعد ذلك يزاد الحمل تدريجياً على خطوات ويقاس لكل خطوة‬ ‫تيار الحمل ‪ ، IL‬ضغط الطراف ‪ V‬وتيار المجال ‪ If‬مع ملحظة بقاء مقاومة دائرة المجال هي كما كانت عند‬ ‫أخذ قراءة الل حمل .‬ ‫تنظيم المولد : ‪Generator Regulation‬‬ ‫طالما أن الضغط على طرفي المولد يتغير بتغير الحمل المتصل به ، فإنه من المرغوب فيه الحصول على‬ ‫مقياس أو معيار يعبر عن درجة هذا التغير في ضغط الطراف من الحمل الكامل إلى الل حمل . وتستخدم كلمة‬ ‫"تنظيم" ‪ regulation‬للتعبير عن هذا التغير ، ويعرف التنظيم بأنه التغير في ضغط الطراف من الحمل الكامل‬ ‫إلى الل حمل مأخوذً كنسبة مئوية من ضغط الطراف عند الحمل الكامل :‬ ‫ا‬ ‫‪VNL-VFL‬‬ ‫‪Percent voltage Regulator‬‬ ‫)21(‬ ‫*001‬ ‫‪VFL‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪VNL: = no load terminal voltage - volts‬‬ ‫‪VFL : = Full load terminal voltage – volts‬‬ ‫: ‪Example‬‬ ‫‪A 10-kw 230-volt shunt generator delivers rated current at rated voltage. When‬‬ ‫‪load is completely removed, the terminal voltage rises to 250 volts. Determine the‬‬ ‫.‪voltage regulation‬‬ ‫:‪Solution‬‬ ‫‪VFL = 230 volts‬‬ ‫‪, VNL = 250 volts‬‬ ‫032-052‬ ‫% ‪Regulation‬‬ ‫001*‬ ‫7.8 =‬ ‫032‬ ‫ويتخذ التنظيم مقياساً للحكم عند المقارنة بين عدد من المولدات ، حيث تفضل المولدات ذات أقل تنظيم مئوي لن‬ ‫هذا يعني أن التغير في ضغط الطراف مع التغير في الحمل لمثل هذه المولدات سيكون صغيراً . ويراعي عند‬ ‫قياس التنظيم :‬ ‫1 – أن تكون سرعة اللة هي السرعة المقننة .‬ ‫2 – أن تظل تغذية المجال كما هي عند الحمل الكامل والضغط المقننين ، معنى ذلك أن يظل تيار المجال كما هو‬ ‫بالنسبة للمولدات المغذاة من الخارج أو تظل قيمة مقاومة دائرة المجال على ماهي عليه بالنسبة للمولدات ذات‬ ‫التغذية النفسية .‬
  • 45. ‫الخواص الكلية لمولد التوازي ‪Total characteristic‬‬ ‫بينما الخواص الخارجية هي العلقة بين الضغط على طرفي المولد وتيار الحمل ، فإن الخواص الكلية في‬ ‫العلقة بين ال ق.د.ك . المتولدة ‪ E‬وتيار عضو الستنتاج ‪ Ia‬الذي يعطى بالعلقة :‬ ‫‪(Ia = IL +IF‬‬ ‫31(‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫‪IL : = load current , If : = shunt field current‬‬ ‫وتعطي العلقة التية القوة الدافعة الكهربية المتولدة‬ ‫‪E : = V + IaRa‬‬ ‫)41(‬ ‫وبالعلقتين السابقتين يمكن حساب ورسم الخواص الكلية ، كما‬ ‫أنه يمكن رسمه بطريقة مباشرة من منحنى الخواص الخارجية‬ ‫كما يلي :‬ ‫المنحنى ‪ qr‬بشكل ) 63 ( هو منحنى الخواص الخارجية لمولد‬ ‫توازي ، كما أن ‪ ) oa ، ob‬الخطوط المارة بنقطة الصل (‬ ‫تمثل خطوط المقاومة للمجال وعضو الستنتاج بالتناظر .‬ ‫المسافات الفقية بين كل من ‪ oY ، oa‬تعطي تيار المجال لكل‬ ‫قيمة يتم الضغط على طرفي المولد . لذا فإنه عند القيمة ‪oe‬‬ ‫لضغط الطراف فإن ‪ ef‬تكون قيمة تيار المجال المناظرة ، كما أن ‪ `oe‬هي قيمة تيار الحمل . بإضافة ‪`e`f‬‬ ‫مساوية لتيار المجال عند ‪ `e‬فإن ‪ `of‬تكون تيار عضو الستنتاج ‪ ، Ia‬كما أن ‪ `f`g‬تكون هي قيمة الفقد في‬ ‫الضغط في عضو الستنتاج عند هذا التيار. بإضافة ‪ fg‬مساوية لفقد الضغط في عضو الستنتاج ‪ IaRa‬إلى ضغط‬ ‫الطراف ‪ ( e`f ( e`f =oe‬فإن النقطة ‪ g‬هي إحدى النقط على منحنى الخواص الكلية لمولد التوازي . وبتكرار‬ ‫مثل هذه النقط بالطريقة السابقة نحصل على المنحنى المذكور .‬ ‫القدرة الناشئة بعضو الستنتاج :‬ ‫تعطى القدرة الناشئة بعضو الستنتاج بالعلقة :‬ ‫‪(Pg = E.Ia‬‬ ‫‪watt‬‬ ‫51(‬ ‫:‪Where‬‬ ‫.‪E: = induced e.m.f‬‬ ‫‪, Ia : = total or armature current‬‬ ‫وبفقد جزء من هذه القدرة في عضو الستنتاج نفسه على هيئة مفاقيد نحاسية ، كما يذهب جزء أخر منها في‬ ‫تسخين ملفات المجال المختلفة سواء منها التوازي أو التوالي أو أقطاب التوحيد‬ ‫:‪Example‬‬ ‫‪A 20 kw 220-volt shunt generator has an armature resistance of 0.07Ω and shunt‬‬ ‫‪field resistance of 200 ohms . Determine power developed in armature when it‬‬ ‫.‪delivers its rated output‬‬ ‫:‪Solution‬‬ ‫02*301‬ ‫‪Rated current‬‬ ‫=‪I‬‬ ‫9.09 =‬ ‫‪amp‬‬ ‫022‬ ‫022‬ ‫‪Field current‬‬ ‫= ‪If‬‬ ‫1.1 =‬ ‫‪amp‬‬ ‫002‬
  • 46. ‫‪Armature current Ia = 90.9 + 1.1 = 92.0 amp‬‬ ‫‪Induced voltage E = 220+ (92.0*0.07) = 226.4 volts‬‬ ‫‪Power developed in armature‬‬ ‫‪Pg = 226.4 * 92.0 = 20.83 kw‬‬ ‫: ‪The same result may be obtained by adding power losses as follows‬‬ ‫2‬ ‫)022(‬ ‫‪Field loss‬‬ ‫= ‪Pf‬‬ ‫242 =‬ ‫‪watt‬‬ ‫002‬ ‫‪Armature loss‬‬ ‫‪Pa = (92.0 )2 * 0.07 = 592 watt‬‬ ‫‪Power developed in armature‬‬ ‫‪Pg = 20000 + 242 + 592 = 20834 = 20.83 kw‬‬ ‫ب – الخواص الخارجية للمولد المركب ‪Compound generator characteristics‬‬ ‫إن إنخفاض الضغط على طرفي مولد التوازي بزيادة تيار الحمل ، يجعل منه مولد غير صالح لتغذية الحمال‬ ‫التي تقع على مسافات بعيدة منه – لنه بإضافة إلى خاصية مولد التوازي المعروفة فإن الفقد في الضغط في‬ ‫خطوط النقل ذاتها يؤدي إلى مزيد من النخفاض في الضغط على طرفي الحمل ويؤدي إلى عدة متاعب خاصة‬ ‫ما يتعلق منها بأحمال النارة .‬ ‫وحيث أنه من المرغوب فيه دائما الحتفاظ بضغط ثابت على طرفي الحمل ، فإنه تضاف إلى لفات التوازي على‬ ‫نفس القلب الحديدي ، لفات أخرى ذات عدد قليل ومقطع كبير تسمى لفات التوالي وتتصل بدائرة المولد بإحدى‬ ‫الطريقتين شكل ) 73 – أ ، ب ( لينشأ مولد مركب قصير اوأخر طويل .‬ ‫وتنحصر مهمة ملفات التوالي في أن المجال الخاص بها والذي يعتمد في قيمته على قيمة تيار الحمل ، يعمل‬ ‫على تقوية المجال الساسي وبالتالي القوة الدافعة الكهربية المتولدة ليظل الضغط على طرفي المولد ثابتاً مع‬ ‫تغير الحمل بطريقة ذاتية أو قد يرتفع قلي ً عن القيمة المقدرة.‬ ‫ل‬ ‫ول تختلف خواص المولد المركب الطويل عن خواص المركب القصير كثيراً ، غير أن تيار الملفات التوالي في‬ ‫حالة المركب القصير يساوي تيار الحمل يضاف إليه في حالة المركب الطويل تيار ملفات التوازي ، الذي عادة‬ ‫ما يكون صغيراً ويمكن إيجاد الضغط على طرفي المولد في كل الحالتين بالعلقة التية‬ ‫‪V = E – IaRa – IsRs‬‬ ‫)61(‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫‪Is : = series-field current‬‬ ‫‪Rs : = series – field resistance‬‬
  • 47. ‫وبإختلف تأثير ملفات التوالي على المجال الساسي ، تختلف خواص المولد المركب – فإذا كان مجال التوالي‬ ‫يساعد مجال التوازي ، وذلك هو المتبع في نطاق نقل القدرة الكهربية وتوزيعها ، فإن المولد يكون في هذه الحالة‬ ‫مولدً مركباً إضافياً . ‪ cumulative compound generator‬أما إذا كان مجال التوالي يعمل على إضعاف‬ ‫ا‬ ‫مجال التوازي يمكن الوصول إلى ذلك بعكس أطراف ملف التوالي في حالة المركب الضافي – فإنه ينشأ في‬ ‫هذه الحالة مولدً مركباً فرقياً ‪ differential- compound generator‬وهو مولد ذو أغراض خاصة حيث‬‫ا‬ ‫أنه ثابت التيار ‪ constant current generator‬ويستخدم في أغراض اللحام والطلء الكهربي ول يصلح في‬ ‫أغراض نقل القدرة وتوزيعها .‬ ‫والشكل ) 83 – أ ( يعطى مقارنة بين كل من التركيين الضافي والفرقي بالنسبة لمولد التوازي . وبالنسبة لكل‬ ‫نوع من النوعين الضافي والفرقي فإن درجة التركيب ‪ degree of compounding‬تختلف في نطاق كل‬ ‫نوع بإختلف مقدار المبير لفات لملفات التوالي ، وبذا فإنه يمكن أن تنشأ في نطاق التركيب الضافي مثلً‬ ‫درجات التركيب الثلث التالية :‬ ‫1 – تركيب عالي 2 ‪ – Over compounding‬تركيب مستو ‪Flat Compounding‬‬ ‫3 – تركيب منخفض ‪under compounding‬‬ ‫وينشأ التركيب العالي إذا زاد الضغط على طرفي المولد بزيادة الحمل ويناسب هذا التركيب أغراض النقل‬ ‫والتوزيع ، وفي حالة التركيب المستو فإن الضغط على طرفي اللة في حالة الحمل الكامل يساوية في حالة الل‬ ‫حمل ،‬ ‫أما في حالة التركيب المنخفض فإن المولد يأخذ خواص شبيه بخواص‬ ‫التوازي ولكنها أعلى منها وكما يرى بشكل ) 83 – ب ( . ويلحظ أن‬ ‫التنظيم في حالة التركيب العالي يكون سالب . ويمكن الوصول إلى‬ ‫درجة التركيب المناسبة عن طريق مجزئ ‪ Diverter‬يوصل بالتوازي‬ ‫مع ملفات التوالي ليمر به التيار الزائد عن حاجة ملفات التوالي مما‬ ‫يستدعى أن يكون ذو مقاومة أقل من مقاومة ملفات التوالي .‬ ‫حساب المبير لفات الخاصة بملفات التوالي‬ ‫يمكن حساب المبير لفات الخاص بملفات التوالي لي درجة من التركيب بطريقة معملية ، وذلك بتوصيل‬ ‫أمبيرومتر في دائرة لفات التوازي وأخر بدائرة الحمل وكذلك فولتميتر على طرفي المولد الذي يعمل الن كمولد‬ ‫توازي :‬ ‫1 – يدار المولد بالسرعة المقننة ويحمل تدريجياً حتى يصل تيار الحمل إلى القيمة المقننة وتقاس قيمة تيار‬ ‫المجال 1‪ If‬مع ملحظة أن الضغط على طرفي اللة الن ليس له القيمة المطلوبة‬ ‫2 – يزداد تيار المجال تدريجياً بالوصول بالضغط على طرفي اللة إلى القيمة المطلوبة حسب درجة التركيب‬ ‫مع ملحظة المحافظة على تيار الحمل ثابتاً وذلك بزيادة مقاومة الحمل ، وتسجل القراءة 2‪. If‬‬ ‫وبمعرفة لفات مجال التوازي فإنه يمكن القول أن الزيادة في أمبير لفات مجال التوازي‬
  • 48. ‫( ، وهي قيمة المبير لفات التي يجب أن تنشأ بواسطة مجال التوالي للحصول إلى درجة التركيب‬Nf ( If2-If1 ‫المطلوبة بطريقة ذاتية‬ (Nf(If2-If1)=NsIs (17 Where : Nf : = no. of turns in shunt field , If1 : = shunt-field current at rated current and shunt characteristic, If2 : = shunt-field current at rate load and the desired degree of compounding Ns : = no. of turns in series field , Is : = series field current at rated load If2-If1)Nf) and Ns = (17`) Is In case of short compounding Is = IL , and in case of long compounding Is = IL+If2=Ia at rated load and the desired degree of compounding Example: A 250-kw 250 volt four-pole shunt generator requires a field excitation of 2.7 amp when delivering a rated load of 150 amp . A field current of 5.0 amp is necessary to raise the terminal voltage to the desired value at rate load. If the shunt field has 500 turns per pole and the series field 10 turns per pole ,find the resistance value of the diverter when the generator is to operate as a cumulative . compound generator. The resistance of the series field is 0.005 Ω Solution: Nf ( If2-If1) = NsIs (5.0-2.7)500 ∴ series field current required Is = = 115 amp 10 To field the resistance of the diverter : IdRd =IsRs (150-115)Rd = 115* 0.005 115 * 0.005 Rd = = 0.0164Ω 35 ‫: جـ - الخواص الخارجية لمولد التوالي‬ ‫يختلف مولد التوالي عن المولدات السابقة في أنه يتكون من‬ ‫ملفات توالي فقط تتصل مع عضو الستنتاج بالتوالي وكذا مع‬ ‫الدائرة الخارجية , وملفات التوالي هذه بالضرورة ل بد أن تكون‬ ‫من عدد قليل من اللفات من سلك ذو مقطع كبير حيث يجب أن‬ ‫يمر بها تيار الحمل المقنن . ويختلف بناء الضغط في مثل هذه‬ ‫المولد عن المولدات التي تحتوي على ملفات توازي , حيث أنه‬ ‫بدوران مولد التوالي بالسرعة المقننة فإنه ينشأ على طرفي المولد‬ ‫ق.د.ك ذات مقدار صغير يتوقف على قيمة المغناطيسية المتبقية‬ ‫بالدائرة المغناطيسية , وتظل هذه ال ق.د.ك على قيمتها ما لم‬ ‫توصل دائرة المولد بالحمل ليمر تيار صغير يزيد من الفيض‬
  • 49. ‫المغناطيسي للقطاب لتزداد ال ق.د.ك المتولدة وبالتالي يزداد التيار المار بالحمل وهو نفسه المار بالقطاب‬ ‫فتزداد ال ق.د.ك المتولدة والضغط على طرفي اللة وهكذا كلما زاد تيار الحمل كلما زاد الضغط على طرفي‬ ‫المولد إلى أن تصل الدائرة المغناطيسية إلى نقطة التشبع . ويرى في شكل )_04 ( منحني التمغطس لمولد‬ ‫التوالي وهو ل يختلف عن مثيله لية آلة توازي , كما يرى منحني الخواص الخارجية وهو يشابه في الجزء‬ ‫الول منه منحني التمغطس ويذهب الفرق بين المنحنين في الفقد في الضغط بمقاومة عضو الستنتاج وملفات‬ ‫التوالي وكذلك بسبب رد فعل عضو الستنتاج .‬ ‫ويلحظ أن المولد لن يتمكن من بناء الضغط على طرفيه إذا زادت المقاومة الخارجية عن القيمة الممثلة بالخط‬ ‫‪ ، oa‬كما أنه من الناحية العملية ل بد أن يعمل المولد عن خطوط مقاومة إلى اليمين من النقطة ‪ " d‬نقطة التشبع‬ ‫" لن العمل على أي خط للمقاومة يسار تلك النقطة يؤدي إلى انهيار الضغط وخروج الحمل إذا حدث أي زيادة‬ ‫في مقاومته .‬ ‫ويصمم المولد ليعمل في المنطقة ‪ , bc‬أي مولد ثابت‬ ‫التيار تقريباً برغم التغير الكبير في قيمة الضغط على‬ ‫طرفيه وقد سبق استخدامه في تشغيل مصابيح القوس‬ ‫الكهربي وبعض دوائر القدرة التي تعمل على تيار ثابت‬ ‫وكذلك دوائر اللحام والطلء الكهربي وكمعضد‬ ‫‪ Booster‬شكل )14( لتعويض الفقد في الضغط‬ ‫بالمغذيات ‪ Feeders‬ويظل الضغط على طرفي الحمل‬ ‫ثابتاً .‬ ‫تشغيل المولدات على التوازي :‬ ‫في حالة ما إذا تعدى تيار الحمل التيار المقنن للمولد الذي يغذي عدداً من الحمال , فإنه يتعين إدخال مولد أخر‬ ‫ليعمل مع هذا المولد بالتوازي ويشاركا سويً في تغذية الحمال – تمامً كما تشارك البطاريات المتصلة على‬ ‫ا‬ ‫ا‬ ‫التوازي في تغذية تيارات عالية , ولكن المر هنا بالنسبة للمولدات يختلف في طريقة إدخالها مع بعضها البعض‬ ‫لتعمل بالتوازي كما أنها تختلف أيضاً بالنسبة لنوع هذه المولدات:‬ ‫: أ- مولدات التوازي‬
  • 50. ‫لتوصيل مولد توازي مع آخر من نفس النوع ليعمل سويً في تغذية الحمال المتصلة بالقضبان العمودية , يجب‬ ‫ا‬ ‫التأكد من قطبية الطراف حيث توصل الطراف الموجبة مع بعضها البعض وكذلك الطراف السالبة – لنه في‬ ‫حالة اختلف الطراف أي بتوصيل طرف موجب مع آخر سالب فإن المولدين سوف يتصلن مع بعضها‬ ‫البعض بالتوالي وتكون المقاومة الفعالة في الدائرة حينئذ هي مقاومتي عضو الستنتاج الصغيرة كما هو معروف‬ ‫فيندفع تيار كبير في الدائرة تحت تأثير مجموع الضغطين على طرفي اللتين مما يسبب أضرار جسيمة لهما إذا‬ ‫لم تقم المصهرات بدورها في حمايتهم – بالضافة إلى ذلك فإنه يجب التأكد من أن ضغط المولد الداخل يساوي‬ ‫تماماً ضغط المولد العامل , بعدها تقفل المفاتيح الخاصة به ليتصل مع المولد العامل بالتوازي وتبدأ مشاركته في‬ ‫تغذية الحمل بالطريقة التية :‬ ‫إذا كان ضغط المولد الداخل يساوي تماماً ضغط المولد العامل وترك هكذا فإنه لن يقوم بتغذية أي حمل كما أن‬ ‫المولد العامل لن يستطيع أن يدفع إليه بتيار في محاولة جعله محركً. وبذا يظل المولد الداخل غير مشارك‬ ‫ا‬ ‫بالنسبة للقضبان " ‪ " Floating on the bus bars‬ولكي تبدأ مشاركته في الحمل يجب أن تزداد ال ق.د.ك‬ ‫المستنتجة له عن طريق تقوية المجال المغناطيسي للقطاب , وبذا يستطيع أن يدفع ببعض التيار إلي القضبان .‬ ‫وحيث أن الحمل المتصل ثابت المقدار , فإن الجزء من الحمل الذي يبدأ المولد الداخل في تغذية يسقط عن المولد‬ ‫العامل ويحاول الضغط على طرفي المولد الخير الرتفاع – لذا فإنه في نفس الوقت الذي يزداد فيه المجال‬ ‫لقطاب المولد الداخل لكي يشارك في الحمل , يجب أن ينقص المجال لقطاب المولد العامل حتى ل يرتفع‬ ‫ضغط القضبان .‬ ‫بعد أن يقتسم المولدان الحمل , بالطريقة السابقة, بنسبة معينة فإنهما يحافظان على استقرار العمل بالتوازي طول‬ ‫الوقت .‬ ‫بالنظر إلى شكل )24- ب ( وبفرض أن أحد المولدات وليكن المولد )1( أراد أن يدفع بتيار أكبر من المقدر له‬ ‫لحد السباب الخارجة ) ارتفاع مفاجئ في السرعة أو تغير لحظي في الحمل ( فإنه سيحاول أن يصل إلى نقطة‬ ‫مثل )‪ (a‬على منحني الخواص عندها يزداد الفقد في الضغط على طرفيه وتقل قدرته على إعطاء حمل أكبر , في‬ ‫نفس الوقت الذي يحاول فيه المولد )١( أن يعطي تياراً أكبر فإنه من المفروض أن ينقص تيار المولد )2( حيث‬ ‫أن الحمل ثابت وبذلك سيحاول المولد )2( أن يصل إلى نقطة مثل )‪ (b‬عل منحني خواصه عنده يقل الفقد في‬ ‫الضغط ويزداد الضغط على طرفيه وقدرته على إعطاء حمل .‬ ‫بذلك فإنه أية محاولة من أحد المولدين لكي يأخذ نصيب أكبر من المقدر له ينتج عنها تغير في ضغطي المولدين‬ ‫تضاد هذه المحاولة وتحد منها – من ذلك فإن مولدات التوازي تظل تعمل في اتزان مستقر حينما تعمل مع‬ ‫بعضها العض بالتوازي , وتحافظ على نسبة اقتسام الحمل بينهما سواء ازداد أو نقص .‬ ‫وعندما يراد إخراج أحد المولدين من العمل على القضبان فإنه يجب أن يضعف المجال الخاص به تدريجياً في‬ ‫الوقت الذي يزاد فيه من مجال المولد الباقي بالخدمة لينتقل إليه تيار الحمل بالكامل ويصل تيار المولد المراد‬ ‫إخراجه إلى الصفر عند ذلك تفتح المفاتيح الخاصة به- ويلحظ أنه إذا خفض تيار المجال لحد المولدات أكثر‬ ‫من اللزم فإن اتجاه القدرة سوف ينعكس به ويبدأ في العمل كمحرك ويحاول أن يدير اللة المحركة.‬ ‫: ب- المولدات المركبة‬
  • 51. ‫الشكل )34- أ ( يبين توصيلة مولدين مركبين يعملن بالتوازي ) بغض النظر عن توصيلة التعادل الن (‬ ‫ويقتسمان الحمل بنسبة معينة شكل )34- ب ( .‬ ‫مثل هذان المولدان لن يستطيعان العمل سويً في اتزان لنه لو أن‬ ‫ا‬ ‫المولد )1( مثلً زاد لي سبب من السباب من قيمة الحمل المتصل به‬ ‫فإن التيار المار بملفات التوالي سوف يزداد ويزداد بالتالي ال ق.د.ك‬ ‫المستنتجة إلى نقطة مثل )‪ (a‬مما ينتج عنها أن يأخذ المولد حملً أكبر‬ ‫وأكبر , وبفرض أن الحمل المتصل بالقضبان ثابت المقدار فإن الحمل‬ ‫على المولد )2( سوف ينقص ويقل تيار ملفات التوالي وتقل قوته‬ ‫الدافعة الكهربية المستنتجة مما يساعد على استمرار تناقص الحمل‬ ‫على طرفيه ... وهكذا في لحظة واحدة سينتقل الحمل بالكامل إلى‬ ‫المولد )1( بينما ينقلب المولد )2( إلى محرك , وإذا لم تكن القواطع‬ ‫الخاصة بالمولد )1( من الدقة بمكانة لتفصله في الوقت المناسب من‬ ‫الدائرة فإن هناك خطورة عليه إذا كان تيار الحمل اكبر بكثير من تيار المولد .‬ ‫من ذلك فإن المولدات المركبة لن تحافظ على حالة التزان المستقر أثناء عملها بالتوازي , وللتغلب على تلك‬ ‫الحالة فإنه تستخدم توصيلة التعادل وهي عبارة عن سلك ذو مقاومة صغيرة جداً يصل بين الفرشتين الموجبتين‬ ‫شكل ) 34- أ( وعندما يحاول الن المولد )1( مث ً زيادة الحمل فإن ضغط عضو استنتاجه سوف يزيد عن‬ ‫ل‬ ‫ضغط عضو الستنتاج المولد )2( كما أن ضغط الخير سوف يقل أيضاً بنقص الحمل عليه وبذا يزداد الفرق بين‬ ‫ضغطي عضوي الستنتاج ويندفع جزء من التيار عبر توصيلة التعادل من المولد )1( إلى المولد )2( لينضم إلى‬ ‫تيار المولد )2( ويمر سوياً في ملفات التوالي له فترتفع قوته الدافعة الكهربية ويصبح قادراً على أخذ المزيد من‬ ‫الحمل بينما يضعف تيار ملفات التوالي للمولد )1( وتقل قوته الدافعة الكهربية وبالتالي تقل قابلته للحصول على‬ ‫مزيد من الحمل , مما يعمل على أن يستمر المولدين في العمل بالتوازي في حالة اتزان مستقر .‬
  • 52. ‫محركات التيار المستمر‬ ‫‪D.C. Motors‬‬ ‫كما أن مولد التيار مستمر هو آلة لتحويل الطاقة الميكانيكية إلى أخرى كهربية , فإن محرك التيار المستمر هو‬ ‫آلة لتحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة ميكانيكية . وقد سبق القول أن آلة الدينامو هي آلة تصلح لكل من الغرضين‬ ‫أي أنه في المكان لنفس آلة التيار المستمر أن تعمل مولدً أو محركاً .‬ ‫ا‬ ‫أساس عمل المحرك ‪Principle of the Motor‬‬ ‫يعتمد فعل المحرك على التفاعل بين مجال مغناطيسي منتظم شكل )44- أ( ، وأخر لموصل يحمل تياراً كهربياً‬ ‫شكل )44- ب( . هذا التفاعل يؤدي إلى نشوء قوة على هذا الموصل مقدارها‬ ‫‪F=BLI‬‬ ‫‪newtons‬‬ ‫)81 (‬ ‫:‪Where‬‬ ‫2‪B : = flux density of main field , in weber/m‬‬ ‫‪L : = Length of the conductor , in meter‬‬ ‫‪I : = current , in amperes‬‬ ‫‪Or‬‬ ‫‪I‬‬ ‫‪F= BL‬‬ ‫‪Dynes‬‬ ‫)`81(‬ ‫01‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪B in lines /cm2 or gauss, L in centimeters and I in amperes‬‬ ‫ويتوقــف اتجاه هذه القوة ‪ F‬على اتجاه التيار فــي الموصــل‬ ‫شكـل )44جــ , ء ( , ويمكـن تحديـد هذا التجاه طبقً لقاعدة‬ ‫ا‬ ‫فلمنـج لليـد اليسـرى ‪ Fleming's left-hand rule‬حيـث‬ ‫يجـــــب أن يكون كـــــل مـــــن اتجاه القوة , التيار والمجال‬ ‫المغناطيسي عمودياً على الخر . كم أنه يمكن تحديد اتجاه‬ ‫هذه القوة عــن طريـــق تحليـــل المجال المغناطيســـي حول‬ ‫ـ‬ ‫الموصــل , حيــث أن المجال المتزاحــم فــي جهــة مــا بيــن‬ ‫الموصــل يحاول أن يدفــع بــه إلى الجهــة التــي قــل تكاثــف‬ ‫المجال المغناطيسي بها .‬ ‫هذه القوة التــي تدفــع أي موصــل يحمــل تياراً عمودياً على اتجاه مجال‬ ‫مغناطيســي , إلى الحركــة عمودياً على هذا المجال هــي أســاس عمــل‬ ‫المحرك – لنـــــه بفرض ملف قابـــــل للحركـــــة موضوع فـــــي مجال‬ ‫مغناطيسـي شكـل ) 54( ويمـر بـه التيار كمـا هـو موضـح , فإنـه سـتنشأ‬ ‫على جانـبي الملف قوتان تحدثان عزمً عليـه وتحاولن إدارتـه فـي اتجاه‬ ‫ا‬ ‫عقرب الساعة.‬ ‫وكمـا يرى مـن العلقـة )81( أن كـل قوة مـن هذه القوة الناشئة تعتمـد فـي‬ ‫‪Fig(45) torque produced by coil‬‬ ‫قيمتهـا على ثلثـة عوامـل : كثافـة المجال المغناطيسـي ‪ , B‬التيار المار‬ ‫فــي الموصــل وطول هذا الموصــل . ويلحــظ هنــا أن المقصــود بطول‬ ‫الموصــل هــو الطول الفعال أي الجزء مــن الموصــل الذي يقطــع فعلً‬ ‫المجال المغناطيسي .‬ ‫ويمكن حساب العزم الناشئ عن كل موصل بالعلقة التية .‬
  • 53. ‫‪T = Fxr‬‬ ‫‪N-m‬‬ ‫)91(‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪T : = torque , in N-m‬‬ ‫‪F : = Force , newton‬‬ ‫‪R : = distance measured perpendicularly from‬‬ ‫‪direction of F to center of rotation , m‬‬ ‫وبفرض أن مجموع العزمين شكل )54( حيث أن كلهما يعمل في اتجاه واحد , كان لحداث الدوران وأن‬ ‫الملف بدأ يتخذ عدة أوضاع شكل )64- أ ( فمن الملحظ أنه في الوضع )1( يكون العزم أكبر منه في الوضع )‬ ‫2( إلى أن يصبح صفراً , في الوضع )3( حيث أن المسافة العمودية ‪ r‬بين اتجاه القوة ومحور الدوران أصبحت‬ ‫صفراً , وبذا يصل الملف في الوضع )3( إلى حالة السكون . ولكن بفرض أن للملف ما يكفي من عزم القصور‬ ‫ليصل إلى الوضع )4( فإن قيمة العزم الناشئ سوف تبدأ في التزايد ولكنها ستعمل على أن يعود الملف إلى‬ ‫الوضع )3( مرة أخرى . ولكي يستمر الدوران في اتجاه واحد فإنه يجب في الوضع )4( أن يظل اتجاه العزم في‬ ‫اتجاه عقرب الساعة وذلك بالعمل على عكس اتجاه التيار بالملف في ذلك الوضع وكما في شكل )64- ب( حيث‬ ‫يرى اتجاه التيار وأن العزم الناشئ في كل وضع اتجاه عقرب الساعة . ويمكن الوصول إلى تحديد اتجاه التيار‬ ‫كما في الشكل )64- ب ( عن طريق مبدل ‪ Commutator‬يقوم بتوصيل التيار المستمر من الدائرة الخارجية‬ ‫إلى الملف عن طريق الفرش , والتي تقوم في لحظة مناسبة بعكس اتجاه التيار بالملف ليظل اتجاه الدوران ثابتاً ,‬ ‫هذه اللحظة وكما يرى من شكل ) 64- ب( مكانها بين القطاب حيث يكون الفيض أقل ما يمكن وكذلك العزم‬ ‫يساوي صفرً .‬ ‫ا‬ ‫العزم الناشئ بالمحرك ‪Torque developed by a motor‬‬ ‫مثل هذا المحرك شكل ) 64 – ب ( والذي يحتوي على ملف واحد ل يمكن أن يكون عمليً حيث أن العزم الناشئ‬ ‫ا‬ ‫صغير جدً ، كما أنه نبضي تصل قيمته إلى الصفر مرتين ، وبإضافة ملف أخر إلى هذا الملف يمكن تفادي‬ ‫ا‬ ‫وصول قيمة العزم إلى الصفر ولكنه يظل متغير القيمة . وللحصول على محرك ذو عزم ثابت القيمة فإنه يجب‬ ‫أن يكون له عضو الستنتاج عليه عدد كبير من الملفات ، مثل أعضاء استنتاج المولدات ، ويتناسب العزم الناشئ‬ ‫حينئذ مع تيار عضو الستنتاج ومقدار الفيض الساسي كما يلي :‬ ‫: ‪From eq.s ( 18, 19) the torque developed by an armature can be obtained as follows‬‬ ‫‪d‬‬ ‫(= ‪T‬‬ ‫)‪) (ZBavLI‬‬ ‫) ‪N-m ( i‬‬ ‫2‬ ‫: ‪Where‬‬ ‫. ‪D : = diameter of the armature , in meter‬‬ ‫. ‪The flux entering the armature of the one pole‬‬ ‫‪πd‬‬ ‫( ‪φ =BaυL‬‬ ‫)‬ ‫) ‪( ii‬‬ ‫‪P‬‬
  • 54. P : = no. of poles Substituting in (i) the value of Bav from (ii) d φP T =( )( )ZLI 2 Lπd P 1 = . . φZI 2 π But I = Ia/a , a : = no. of the parallel paths Then : PZ T= Iφ N-m 2πa a ∴ T = KtIaφ N.m (20) Where Kt : = constant = PZ/2πa ‫هذه العلقة ، معادلة ) 02 ( ذات أهمية خاصة إذ يمكن عن طريقها إيجاد التغير في العزم بالنسبة للحمل للنواع‬ ‫المختلفة من المحركات . ويجب ملحظة أن العزم المعطى بهذه العلقة هو العزم الداخلي الناشئ بواسطة‬ ‫ عضو الستنتاج ، أم العزم الذي يمكن استخدامه عن‬electromagnetic torque or internal torque ‫طريق محور الدارة فهو أقل من ذلك بمقدار الحتكاك ومقاومة الهواء ومقدار المفاقيد الحديدية في عضو‬ . ‫الستنتاج‬ Example: When a motor armature is taking 50 amp from the line , it develops 60 IB-ft torque . The field strength is reduced to 75 per cent of its original value and the current increases to 50 amp. Determine new value of torque Solution: For the two conditions, we have 60 = K`tφ.50 (a) Tnew = K`t 0.75φ*80 (b) (Dividing eq (b) by eq (a Tnew K`t 0.75φ*80 = 60 K`tφ*50 ∴Tnew = 60 * 0.75 * (80/50) = 72 lb.ft [10 HP 110-volt motor, Ra=0.05Ω , Ia=110/0.05 =2200 amp but Ia=90A only ‫] .لتوضيح ال ق.د.ك‬ Counter ‫القوة الدافعة الكهربية العكسية‬ Electromotive Force ‫ل يتحدد تيار عضو الستنتاج لحد المحركات إثناء‬ ‫ فقط ، بل يؤخذ في‬Ra ‫دورانه على أساس مقاومته‬
  • 55. ‫العتبار عامل أخر هو القوة الدافعة الكهربية العكسية التي تنشأ في موصلت عضو الستنتاج نتيجة لدورانها‬ ‫في المجال الساسي للقطاب . هذه ال ق.د.ك. العكسية تعمل عكس الضغط الواقع على طرفي عضو الستنتاج‬ ‫شكل )74( ، ول يمكن في الحوال العادية أن تصل في قيمتها إلى قيمة هذا الضغط .‬ ‫من ذلك فإن تيار عضو الستنتاج يمكن حسابه بالعلقة التية :‬ ‫‪Vt – E‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫.‪Amp‬‬ ‫) 12 (‬ ‫‪Ra‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪Ia : = armature current‬‬ ‫‪Vt : = motor terminal voltage‬‬ ‫‪Ra : = armature-circuit resistance‬‬ ‫‪E : = Counter – emf‬‬ ‫‪Rewriting eq ( 21) we have‬‬ ‫‪Vt = E+ IaRa‬‬ ‫)22(‬ ‫بمقارنة هذه العلقة بمثيلتها للمولد ، معادلة ) 11 ( ،‬ ‫‪E = V+ IaRa‬‬ ‫)11(‬ ‫فإنه يلحظ أنه في حالة المولد ل بد أن تكون ال ق.د.ك المتولدة أكبر من الضغط على طرفي اللة بمقدار‬ ‫الضغط في مقاومة عضو الستنتاج ‪ ، IaRa‬في حين أنه في حالة المحرك فإن ال ق.د.ك العكسية ل بد أن تكون‬ ‫أقل من الضغط على طرفي اللة بمقدار ‪ IaRa‬حتى تتمكن اللة من أداء فعلها كمحرك .‬ ‫وليجاد قيمة ال ق.د.ك العكسية تستخدم نفس العلقة المستخدمة ليجاد ال ق.د.ك المستنتجة في المولد ، معادلة‬ ‫) َ7 ( :‬ ‫‪φNPZ‬‬ ‫=‪E‬‬ ‫‪volts‬‬ ‫) `7 (‬ ‫‪60a‬‬ ‫‪As Z,P and a are constant for any given motor , the counter emf is‬‬ ‫‪E = KφN‬‬ ‫‪Solving for speed‬‬ ‫‪E‬‬ ‫`‪N = K‬‬ ‫)32(‬ ‫‪φ‬‬ ‫‪Where K` = 1/K‬‬ ‫‪Substituting for E in eq (23) its value given in (22) , the speed becomes‬‬ ‫‪V- IaRa‬‬ ‫`‪N = K‬‬ ‫)42(‬ ‫‪φ‬‬ ‫يلحظ من العلقة )32( أن سرعة المحرك تتناسب طردياً مع ال ق.د.ك العكسية ، في حين تتناسب تناسباً‬ ‫عكسياً مع فيض المجال الرئيسي . كما أن العلقة )42( هى علقة هامة جدً لنها تعطى علقة للتغيير في‬ ‫ا‬ ‫السرعة مع التغير في الحمل.‬ ‫:‪Example‬‬ ‫‪In a motor the armature resistance is 0.1 ohm. When connected across 110-volt mains‬‬ ‫‪the armature takes 20 amp, and its speed is 1200rpm. Determine its speed when the‬‬ ‫.‪armature takes 50 amp prom this same mains, with the field increased 10 per cent‬‬
  • 56. ‫:‪Solution‬‬ ‫)42(.‪Applying eq‬‬ ‫2‪N‬‬ ‫1.0*05-011‬ ‫501‬ ‫1‪φ‬‬ ‫1‪N‬‬ ‫`‪K‬‬ ‫2‪φ‬‬ ‫801‬ ‫2‪φ‬‬ ‫=‬ ‫=‬ ‫.‬ ‫1.0*02-011 `‪K‬‬ ‫1‪φ‬‬ ‫1‪But N1 = 1200 rpm and φ2 = 1.10φ‬‬ ‫‪Therefore‬‬ ‫501‬ ‫1‪φ‬‬ ‫* 0021 = 2‪N‬‬ ‫(‬ ‫1601 = )‬ ‫‪rpm‬‬ ‫801‬ ‫1‪1.1φ‬‬ ‫في حين أنه من العلقة )32( تتناقص السرعة بازدياد الفيض ، فإن العلقة )02( الخاصة بالعزم توحي بأنه‬ ‫بازدياد الفيض يزداد العزم مما سيؤدى إلى زيارة السرعة بالتالى – ولكن هذا لن يحدث حيث أن زيادة السرعة‬ ‫لن تتم لحظيً بسبب القصور الذاتي لعضو الستنتاج وتؤدى زيادة الفيض إلى زيادة الـ ق.د.ك العكسية.‬ ‫ا‬ ‫وبالنظر إلى العلقة :‬ ‫‪Vt – E‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫فإنه يمكن الحكم أن أى زيادة طفيفة فى الـ ق . د . ك العكسية تؤدى إلى نقص كبير في قيمة تيار عضو‬ ‫الستنتاج ‪ ،Ia‬من ذلك فإنه فى العلقة الخاصة بالعزم فإن تيار :‬ ‫‪T = ktIaφ‬‬ ‫عضو الستنتاج يقل بدرجة أكبر مما يزداد بها الفيض ، وبذا يبدأ العزم في التناقص ، ولكن بتناقص السرعة فإن‬ ‫تيار عضو الستنتاج يبدأ في الزيادة ليتخذ قيمة مناسبة مع الفيض الجديد في إحداث عزم يتساوى وعزم الحمل‬ ‫والمفاقيد.‬ ‫العلقة بين الـ ق . د . ك العكسية والقدرة الميكانيكية :‬ ‫بفرض أن جزء من القدرة الداخلة لعضو الستنتاج ‪ VtIa‬يذهب في شكل مفاقيد حرارية به ‪ ,Ia2Ra‬فإن الجزء‬ ‫الباقى يجب أن يظهر في هيئة قدرة ميكانيكية :‬ ‫2‬ ‫‪Pm = VtIa - Ia Ra‬‬ ‫= ) ‪Vt - IaRa )Ia watts‬‬ ‫‪but the counter emf E = Vt -IaRa‬‬ ‫‪∴ Pm = EIa‬‬ ‫)52(‬ ‫من ذلك فإن القدرة الميكانيكية الناشئة بعضو الستنتاج هى حاصل ضرب الـ ق . د . ك العكسية وتيار عضو‬ ‫الستنتاج . وتكون القدرة الميكانيكية المستفادة أقل من ‪ Pm‬هذه بمقدار الفقد في الحتكاك ومقاومة الهواء والفقد‬ ‫الحديدى.‬
  • 57. ‫رد فعل عضو الستنتاج :‬ ‫سبقت دراسة مفصلة لرد فعل عضو الستنتاج في مولد التيار المستمر يمكن تلخيصها كما بشكل ) 84-أ ( حيث‬ ‫تبين ‪ R‬ن التجاه الذي ينحرف إليه المجال الرئيسي نتيجة لمجال عضو الستنتاج ، كما يوضح الشكل الحاجة‬ ‫إلى القطاب البينية في محاولة لملفاة رد فعل عضو الستنتاج وبقاء الفرش في موضعها على خط التعادل بين‬ ‫القطاب الرئيسية.‬ ‫ولفهم تأثير رد فعل عضو الستنتاج في حالة المحرك فإنه يمكن الستعانة بدراسة مشابهة لتلك التي استعنا بها‬ ‫في حالة المولد ، ويمكن تلخيص نتائجها كما بشكل ) 84-ب( حيث فرض أن اتجاه الدوران ثابت كما في حالة‬ ‫المولد وتبين ‪ R‬د التجاه الذي ينحرف إليه المجال الرئيسي للقطاب تحت تأثير مجال عضو الستنتاج ويؤدى‬ ‫إضعاف المجال الرئيسي في المحرك إلى زيادة طفيفة في السرعة.‬ ‫وللستعانة بالقطاب البينية في حالة المحرك لملفاة تأثير رد فعل عضو الستنتاج فإنه يجب ملحظة قطبيتها‬ ‫والتي تختلف عنها في حالة المولد. ويلحظ أنه إذا استخدام نفس المولد للعمل كمحرك فإنه ليست هناك حاجة إلى‬ ‫عكس أطراف القطاب البينية لنها متصلة بالتوالي مع عضو الستنتاج ، وعكس اتجاه التيار فى عضو‬ ‫الستنتاج نتيجة لزيادة ‪ Vt‬عن ‪ E‬يؤدى أوتوماتيكياً إلى انعكاس اتجاه التيار بالقطاب البينية وبالتالي إلى انعكاس‬ ‫قطبيتها – وبذا تظل قطبية القطاب البينية صحيحة سواء استعملت اللة كمولد أو كمحرك.‬ ‫خواص محركات التيار المستمر :‬ ‫تتخذ محركات التيار المستمر عدة أسماء مماثلة لتلك المستخدمة في مولدات التيار المستمر , تختلف باختلف‬ ‫طريقة توصيل عضو الستنتاج مع المجال الرئيسي ونوع هذا المجال فهناك محرك التوازي , محرك التوالي‬ ‫والمحرك المركب, ولكل نوع من هذه المحركات خواص أساسية تختلف عن النوع الخر وتميزه عنها . من تلك‬ ‫الخواص خاصية تغير العزم مع الحمل , وكذا خاصية تغير السرعة مع الحمل – هاتان الخاصيتان من أهم‬ ‫الخواص في دراسة أنواع المحركات لن بواسطتها يمكن اختيار نوع المحرك الذي يناسب نوع الحمل المراد‬ ‫إدارته .‬ ‫محرك التوازي :‬
  • 58. ‫في محرك التوازي تتصل ملفات المجال الرئيسي بالتوازي على أطراف مصدر التيار , لذا يمكن اعتبار ‪ f‬ي‬ ‫ثابتة القيمة مع ظروف التحميل المختلفة . وبالنظر إلى العلقة )02( فإن العزم الناشئ بمحرك التوازي سيتناسب‬ ‫مباشرة مع تيار عضو الستنتاج , يزداد بزيادته وينقص بنقصانه , شكل )94- ب ( :‬ ‫‪T = KtφIa‬‬ ‫‪In a shunt motor φ = φf = constant‬‬ ‫‪Then‬‬ ‫‪T = K`t Ia‬‬ ‫‪∴ T α Ia‬‬ ‫ويتناسب تيار عضو الستنتاج مباشرة مع الحمل المتصل بالمحرك : لنه بزيادة الحمل فإن سرعة المحرك تميل‬ ‫إلى النخفاض وبذا تتناقص ال ق.د.ك العكسية تبعً للعلقة :‬ ‫ا‬ ‫‪E = KφfN‬‬ ‫هذا النقص في ال ق.د.ك العكسية سيزيد من تيار عضو الستنتاج , كما يرى من العلقة :‬ ‫‪Vt – E‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫وتكون هذه الزيادة في تيار عضو الستنتاج سبباً في زيادة عزم المحرك ليتناسب مع الحمل الجديد . من ذلك فإن‬ ‫محركات التوازي من المحركات التي تعمل في اتزان حيث تؤدي ردود الفعل الناشئة عن التغير في الحمل‬ ‫) مث ً زيادة الحمل تؤدي إلى نقص السرعة يؤدي إلى نقص الق.د.ك العكسية وبالتالي زيادة تيار عضو‬ ‫ل‬ ‫الستنتاج مما يؤدي إلى زيادة العزم الناشئ , والعكس صحيح ( إلى ضبط القدرة الداخلة لتتناسب مع القيم‬ ‫الجديدة للحمل . ومنحنيات الخواص شكل )94-جـ ( تعطي التغير في كل من تيار الحمل والعزم الناشئ بالنسبة‬ ‫إلى التغير في القدرة المأخوذة من المحرك .‬ ‫أما بالنسبة للتغير في السرعة مع الحمل في محرك التوازي فبالنظر إلى العلقة‬ ‫‪Vt - IaRa‬‬ ‫`‪N =K‬‬ ‫‪φf‬‬ ‫فإن المتغير الوحيد فيها هو ‪ Ia‬الذي يزيد بزيادة الحمل , من ذلك تنقص السرعة بزيادة الحمل كما سبق‬ ‫الستنتاج – ولكن إذا علم أن ‪ IaRa‬هي عادة من 2 إلى 6 % من قيمة الضغط علي طرفي المحرك فإن التغير في‬ ‫السرعة مع الحمل سيكون في نفس الحدود مما يدفع إلى القول أن محرك التوازي هو محرك ذو سرعة ثابتة ,‬ ‫بالرغم من النخفاض الطفيف في السرعة مع الزيادة في الحمل شكل )94--جـ (, كما أن له سرعة محددة عن‬ ‫الل حمل .‬ ‫الشكل )94-جـ ( يعطي أيضاً مع العلقة بين الجودة والحمل لمحرك التوازي وسنرى فيما بعد تأثير المفاقيد‬ ‫بالمحرك على الجودة .‬ ‫محرك التوالي :‬ ‫يوصل محرك التوالي كما بالشكل )05- أ ( حيث تتكون ملفات التوالي من عدد قليل من اللفات من سلك ذو‬ ‫مقطع كبير لكي يتحمل تيار عضو الستنتاج الذي يمر بها – من ذلك فإن المجال الرئيسي يعتمد في قيمته على‬ ‫تيار عضو الستنتاج ,‬
  • 59. ‫ويمكن كتابة العلقة العامة للعزم بالصورة التية.‬ ‫‪T=KφtIa‬‬ ‫‪Substituting Ia for φ, then‬‬ ‫2‪T=K"tIa2 and T α Ia‬‬ ‫ويتضح من العلقة السابقة أنه طالما لم تصل الدائرة المغناطيسية إلى درجة التشبع فإن عزم محرك التوالي‬ ‫يتناسب مع مربع تيار عضو الستنتاج ، شكل ) 94 – ب ( هذه الخاصية في محرك التوالي تجعله مرغوباً‬ ‫للغراض التي يراد فيها زيادة كبيرة في العزم مع التغير المحدود في التيار ، ولو أنه من الناحية العملية فإن‬ ‫التشبع ورد فعل عضو الستنتاج يحدان من هذه الزيادة .‬ ‫العلقة ) 42( يمكن إعادة صياغتها لتناسب محرك التوالي ، وتكون السرعة حينئذ‬ ‫)‪Vt- Ia (Ra+ Rs‬‬ ‫`‪S = K‬‬ ‫)62(‬ ‫‪φ‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪Rs : = series field resistance‬‬ ‫في العلقة الخيرة فإن ك ً من ، ‪ Ia‬متغير القيمة : بإزدياد الحمل على المحرك تقل سرعته لحظياً وبذا تقل‬ ‫ل‬ ‫ال ق.د.ك العكسية ويؤدي ذلك إلى زيادة تيار عضو الستنتاج ، وتؤدي الزيادة في الفقد في الضغط ‪Ia‬‬ ‫‪ ( ( Ra+Ia‬في العلقة الخيرة إلى نقص السرعة هذا الفقد في الضغط يتراوح عادة بين 3-8% من الضغط على‬ ‫طرفي اللة ‪ ، Vt‬لذا فإن النقص في السرعة نتيجة لهذا التأثير ) الفقد في الضغط ( يكون له نفس هذه القيمة‬ ‫يضاف إليه أن السرعة تتناسب عكسياً مع المجال ف الذي يزداد بزيادة ‪ Ia‬مما يؤدي إلى مزيد من النقص في‬ ‫السرعة لتكون العلقة بين السرعة والحمل كما هو موضح بشكل ) 05 – ب (.‬ ‫كما يرى أيضاً العلقة بين كل من التيار والعزم مع الحمل ويلحظ هنا أن أي زيادة في التيار تناظرها زيادة‬ ‫أكبر في العزم عنه في محرك التوازي – حيث يتناسب هنا عزم المحرك مع مربع التيار .‬ ‫ويجب مراعاة أن محرك التوالي يجب أن يبدأ حركته وهو محمل ، لنه في حالة الحمال الخفيفة أو الل حمل‬ ‫فإن المجال تكون ضعيفاً وبالتالي تزداد سرعته إلى درجة رهيبة وقد تؤدي القوة الطاردة المركزية الناشئة إلى‬ ‫تحطيمه – من ذلك فإنه في شكل )05-ب ( لم يكن في المكان رسم خواص المحرك لتيارات صغيرة خوفاً من‬ ‫الزيادة في السرعة . ويستخدم محرك التوالي في إدارة الحمال التي تتطلب عزم بدء عالي‬ ‫المحرك المركب‬
  • 60. ‫قد يكون في محرك التوازي ملفات توالي بالضافة إلى ملفات التوازي كما هو الحال في مولد التوازي . هذه‬ ‫الملفات قد تتصل لتساعد ملفات التوازي وفي هذه الحالة ينشأ محركا مركباً إضافياً ‪Comulative‬‬ ‫‪ Compound Motor‬أو قد تتصل لتضاد ملفات التوازي وبذا ينشأ محركاً مركباً فرقياً ‪differential‬‬ ‫‪ Compound Motor‬وخواص المحرك المركب الضافي تجمع بين خواص محرك التوازي والتوالي : لنه‬ ‫بزيادة الحمل يزداد تيار المحرك وبالتالي يزاد الفيض الناشئ عن ملفات التوالي ويزداد العزم عنه في محرك‬ ‫التوازي ولكنه من الناحية الخرى فإن زيادة المجال تؤدي إلى انخفاض السرعة بمقدار أكبر عنه في محرك‬ ‫التوازي وكما يرى شكل ) 15 ( ويمتاز المحرك المركب الضافي بأنه :‬ ‫1 – يعطي عزما أكبر في حالة الحمال الفجائية‬ ‫2 – السرعة عند الل حمل محددة‬ ‫3 – النقص الكبير نسبياً في السرعة مع الزيادة في الحمل يتيح للطاقة المختزنة ‪ Kinetic energy‬أن تشارك‬ ‫في الحمل الزائد خاصة مع استخدام حدافة ، مما يقلل من الحمل الكهربي والرتفاعات المفاجئة في القدرة‬ ‫المصحوبة .‬ ‫بالنسبة للمحرك المركب الفرقي فإن زيادة الحمل تؤدي إلى إضعاف المجال الرئيسي وبذا تظل السرعة ثابتة‬ ‫نسبياً أو قد تزداد بزيادة الحمل ولكن مع نقص في معدل العزم المبذول شكل ) 15( . ويستخدم هذا المحرك في‬ ‫الغراض التي تتطلب سرعة ثابتة جداً . ويجب مراعاة بدء حركته وملفات التوالي مقصورة حتى ل يؤدي‬ ‫إضعاف المجال إلى زيادة رهيبة في السرعة .‬ ‫ملخص لخواص واستخدامات المحركات :‬ ‫توالي‬ ‫مركب إضافي‬ ‫مركب فرقي‬ ‫توازي‬ ‫نوع‬ ‫المحرك‬ ‫سرعة متغيرة قابلة للضبط‬ ‫سرعة متغيرة قابلة‬ ‫ا‬ ‫سرعة ثابتة جدً‬ ‫ا‬ ‫سرعة ثابتة تقريب ً‬ ‫ا‬ ‫عزم بدء عالي جدً‬ ‫للضبط‬ ‫عزم بدء حركة‬ ‫سرعة قابلة للضبط‬ ‫عزم بدء عالي‬ ‫منخفض‬ ‫عزم بدء حركة‬ ‫الخواص‬ ‫متوسط‬ ‫آلت الجر مثل القاطرات‬ ‫أحمال ذات عزوم‬ ‫ا‬ ‫الدارة ثابتة السرعة : ل يجد استخدام ً‬ ‫الكهربية‬ ‫أعلى من المتوسط‬ ‫منتشرً لخواصه‬ ‫ا‬ ‫آلت الورش‬ ‫قاطرات الديزل الكهربية‬ ‫آلت القص‬ ‫الكباسات و الطلمبات الغير مرغوبة‬ ‫التروللي والترام الروافع‬ ‫آلت التشكيل‬ ‫آلت النجارة والورق‬ ‫الستعمال‬ ‫والنقل بالسيور‬ ‫والسطبات المكابس‬ ‫آلت الطباعة‬ ‫‪Conveyers, Cranes‬‬ ‫والمطاحن‬ ‫المصاعد والكسارات‬ ‫بدء حركة محركات التيار المستمر ‪Starting Direct current Motors‬‬ ‫سبقت الشارة إلى أن ال ق.د.ك العكسية تحد من تيار عضو الستنتاج اثناء الدوران ، ولكن عند بدء الحركة‬ ‫وعضو الستنتاج مازال ساكناً فإن ال ق.د.ك العكسية تساوي صفراً وبالتالي يكون تيار بدء الحركة كبيراً جدً‬ ‫ا‬ ‫غير مسموح به حتى ل يتلف عضو الستنتاج ذاته أو يؤدي إلى تشغيل أجهزة الوقاية المتصلة وفصل المحرك‬ ‫من ذلك فإنه ل بد من إضافة مقاومة بالتوالي مع عضو الستنتاج تحد من تيار بدء الحركة وتستقطع تدريجياً‬ ‫بدوران المحرك وتكوين ال ق.د.ك العكسية وتسمى هذه المقاومة بملحقاتها ببادئ الحركة ‪ ، Starter‬ويبين‬ ‫الشكل ) 25 – أ ( النوع المعروف ببادئ الحركة ذات الثلث نقط ‪ Three-Point Starter‬أما النوع المعطى‬ ‫في شكل ) 25 – ب ( فيعرف ببادئ الحركة ذو الربعة نقط ‪. Four – Point Starter‬‬
  • 61. ‫في كل النوعين يتحرك ذراع المقاومة ضد ياي يعيده إلى وضع البتداء عندما يفقد الملف المغناطيسي‬ ‫مغناطيسيته لحد السباب . ويقدم النوع ذي الثلث نقط حماية ضد أي فتح مفاجئ في الدائرة المغناطيسية‬ ‫للمحرك ، ولكن إحدى عيوبه هو إمكانية انخفاض تيار الملف المغناطيسي عن حد معين نتيجة لضبط السرعة‬ ‫بالمقاومة المتصلة بالمجال ، فيفقد قدرته على المساك بذراع المقاومة لتعود إلى وضع البتداء ويقف المحرك .‬ ‫وقد أمكن تلفي هذا العيب في البادئ ذي الربعة نقاط حيث يتصل الملف المغناطيسي بالتوازي على طرفي‬ ‫الينبوع وبذا يكون في امكانه أيضاً تقديم حماية ضد انخفاض الضغط .‬ ‫وفي الغالب ما تزود النواع السابقة بوسيلة للوقاية ضد الحمال الزائدة ‪ release Over Load‬شكل ) 35- أ (‬ ‫كما توجد أنواع أخرى مزودة بمقاومة بالتوالي مع ملفات التوازي وذلك للتحكم في السرعة في شكل )35 – ب ( .‬ ‫ويلحظ في بدء الحركة الخير أنه عند بدء الحركة يقوم ذراع مقاومة عضو الستنتاج ) الذراع القصير (‬ ‫بمساعدة حركة القصر حيث يمس بها ، يقوم بقصر مقاومة المجال وتأخذ ملفات المجال التيار مباشرة من حلقة‬ ‫القصر حتى يكون المجال الناشئ أكبر ما يمكن ويكون عزم المحرك كبيراً وبمجرد أن يمسك الملف المغناطيسي‬ ‫بالذراع القصير ينتهي وضع القصر ويمكن تحريك الذراع الطويل إلى اليسار – لدخال مقاومة المجال والتحكم‬ ‫في السرعة . وإذا أريد إيقاف المحرك أو فقد الملف المغناطيسي مغناطيسية لي سبب من السباب فإن الذراع‬
  • 62. ‫القصير يعود إلى وضع البتداء تحت تأثير شد الياي‬ ‫ويأخذ في طريق الذراع الطويل إلى نفس الموضع‬ ‫وتستخدم النواع المبينة سابقاً أشكال ) 25 ، 35 ( مع‬ ‫محركات التوازي ، ويمكن استخدامها مع بعض‬ ‫التعديلت الطفيفة مع المحركات المركبة – إذ يجب‬ ‫مثلً عند بدء حركة المحرك المركب الفرقي قصر‬ ‫ملفات التوالي حتى ل تزداد السرعة إلى درجة تفوق‬ ‫الحد المقنن . ولبدء حركة محركات التوالي تستخدم نفس الطريقة بوضع مقاومة توالي مع عضو الستنتاج يتم‬ ‫قصرها شيئاً فشيئاً بزيادة سرعة المحرك شكل ) 45 ( ولنه غالبً ما تستخدم محركات التوالي في أغراض‬ ‫ا‬ ‫تتطلب تغير السرعة ) أعمال الجر ( فإنه غالباً أيضً ما تستخدم مقاومة بدء الحركة لتنظيم السرعة وتسمى حينئذ‬ ‫ا‬ ‫‪ Controller‬ويجب أن تكون من سلك ذو مقطع كبير يتحمل تيار المحرك على طول وقت التشغيل .‬ ‫حساب أجزاء مقاومة بدء الحركة :‬ ‫أقصى قيمة للتيار يسمح بمرورها في عضو الستنتاج تتراوح تقريباً بين 051-002% من تيار الحمل الكامل –‬ ‫لذا فإنه بإضافة مقاومة بدء الحركة يجب أل تزداد قيمة التيار عن الحد القصى المسموح به والتي تتناقص إلى‬ ‫تيار الحمل الكامل بزيادة قيمة ال ق.د.ك العكسية ، حينئذ يستقطع جزء من مقاومة بدء الحركة وهنا يجب آل‬ ‫يزداد التيار المار مرة أخرى عن الحد القصى المسموح به والذي يتناقص بدوره ثانية إلى تيار الحمل الكامل‬ ‫بزيادة ال ف.د.ك العكسية بعدها يستقطع جزء جديد من مقاومة بدء الحركة ... وهكذا والشكل ) 55 ( يبين‬ ‫التغير في قيمة التيار أثناء إستقطاع مقاومة بدء الحركة .‬ ‫ليجاد علقة يمكن عن طريقها إيجاد مقاومة كل خطوة من خطوات مقاومة بدء الحركة بما فيها مقاومة عضو‬ ‫الستنتاج ، فإنه بدراسة ال ق.د.ك العكسية عند وصول التيار إلى أقل قيمة له وقبل تحريك ذراع المقاومة إلى‬ ‫الخطوة التالية مباشرة نجد :‬ ‫‪E =Vt – Ia-FL Rstep x‬‬ ‫)‪(i‬‬ ‫وبعد تحريك ذراع المقاومة إلى الخطوة التالية مباشرة فإن التيار يرتفع إلى الحد القصى المسموح به -‪m Ia‬‬ ‫‪ ، FL‬بينما تظل قيمة ال ق.د.ك العكسية هي هي حيث أن لحظة ارتفاع التيار تكون السرعة ثابتة على ما كانت‬ ‫عليه‬ ‫1+‪E =Vt – mIa-FL Rstep x‬‬ ‫)‪( i i‬‬ ‫)‪equating eqs ( i ) and ( i i‬‬ ‫‪mIa-FL Rstep x+1 = Ia-FL Rstep x‬‬ ‫‪Ia-FL‬‬ ‫= 1+‪Rstep x‬‬ ‫‪*Rx‬‬ ‫)72(‬ ‫‪mIa-FL‬‬
  • 63. ‫المعادلة ) 72 ( توضح أن قيمة المقاومة لي خطوة هي كنسبة تيار الحمل الكامل إلى الحد القصى لقيمة التيار‬ ‫المسموح بها مضروب في قيمة الخطوة السابقة .‬ ‫:‪Example‬‬ ‫01 : ‪Determine the resistance of each step of a starter for the following motor‬‬ ‫. ‪HP , 240 volts , armature-circuit resistance 0.5 ohm , Full-load current 45 amp‬‬ ‫‪Starting current to be 150% percent of full-load current‬‬ ‫:‪Solution‬‬ ‫‪Vt‬‬ ‫042‬ ‫= 1‪R‬‬ ‫=‬ ‫‪= 3.56 Ω‬‬ ‫‪Imax‬‬ ‫5.76‬ ‫001‬ ‫= 2‪R‬‬ ‫‪* 3.56 = 2.37 Ω‬‬ ‫051‬ ‫001‬ ‫= 3‪R‬‬ ‫‪* 2.37 = 1.58 Ω‬‬ ‫051‬ ‫001‬ ‫= 4‪R‬‬ ‫‪* 1.58 = 1.052 Ω‬‬ ‫051‬ ‫001‬ ‫= 5‪R‬‬ ‫‪* 1.052 = 0.704 Ω‬‬ ‫051‬ ‫001‬ ‫= 6‪R‬‬ ‫‪* 0.704 = 0.468 Ω‬‬ ‫051‬ ‫) الخطوة الخيرة 6‪ R‬ليست هناك حاجة إليها ، لن قيمتها أقل من مقاومة عضو الستنتاج وللحصول على‬ ‫مقاومة كل خطوة من خطوات بادئ الحركة يجب طرح مقاومة عضو الستنتاج من كل قيمة من القيم السابقة (‬ ‫التحكم في السرعات : ‪Speed control‬‬ ‫بالنظر إلى العلقة :‬ ‫‪Vt - IaRa‬‬ ‫‪Nα‬‬ ‫‪φ‬‬ ‫نجد أنه يمكن التحكم في سرعة المحرك بإحدى طريقتين :‬ ‫أ – تغير ضغط الطراف ‪ Vt‬ويمكن الوصول إلى ذلك بوضع مقاومة متغيرة بالتوالي مع عضو الستنتاج‬ ‫ب – تغير المجال المغناطيسي ب وذلك بواسطة مقاومة متغيرة توصل بالتوالي مع ملفات المجال الرئيسي .‬ ‫والطريقة الولى مصحوبة بفقد كبير فلي الطاقة )‪ ( I2R‬حيث يمر بالمقاومة تيار الحمل الكامل بعضو‬ ‫الستنتاج , كما أن هذه المقاومة يجب أن تكون من سلك ذو مقطع كبير يتحمل هذا التيار الكبير طوال الوقت –‬
  • 64. ‫أما الطريقة الثانية فليست لها مثل هذه العيوب حيث أن تيار المجال صغير جداً بالمقارنة بتيار عضو الستنتاج ،‬ ‫كما يجب مراعاة أل تزيد السرعة عن الحد المقرر لها بدرجة تؤدي إلى إتلف المحرك .‬ ‫كما أن هناك عدد من النظمة للتحكم في السرعة تعتمد على وجود مصدر متعدد الضغوط كما في الطريقة شكل‬ ‫)65( , أو وجود مصدر للضغط قابل للضبط الدقيق شكل ) 75 ( وك ً من النظامين من النظمة المكلفة :: حيث‬ ‫ل‬ ‫يحتاج الول إلى عدد إضافي من الموازنات وأسلك التوصيل إل أنه يمكن الحصول على ستة ضغوط مختلفة‬ ‫كما يمكن الوصول إلى إي ضبط دقيق في السرعة عن طريق المقاومة المتصلة بالمجال , أما النظام الثاني‬ ‫فيحتاج آلتين إضافتين وهما المحرك والمولد ولكنه يعطي ضبطاً للسرعة دقيق للغاية كما أن التعجيل بواسطة‬ ‫يكون هادئً ‪ Smoth acceleration‬ويغلب استخدام هذا النظام في المصاعد الكهربية وفي هذا النظام يمكن‬ ‫ا‬ ‫أن يكون محرك المولد من النواع المستخدمة للتيار المتغير.‬ ‫وعلى ذلك فإنــه يلزم مغذى للتيار المســتمر يقوم بتغذيــة مجال المولد والمحرك الرئيســي وفــي محركات التوالي‬ ‫المســتخدمة فــي مركبات الجــر , غالبً مــا يكون التحكــم فــي‬ ‫ا‬ ‫السرعة عن طريق توصيلة التوالي- توازي شكل ) 85 ( .‬ ‫وفيهــا يبدأ المحركات وهمــا متصــلن بالتوالي على طرفــي‬ ‫الينبوع وتســـتقطع المقاومـــة ‪ R‬تدريجياً مـــع زيادة ســـرعة‬ ‫المحركيـن ويكون الضغـط الواقـع على كـل منهـا هـو نصـف‬ ‫الضغــط المقنــن بعــد ذلك تدخــل المقاومــة ‪ R‬فــي الدائرة‬ ‫ويجري تحويل التوصيلة على خطوط لكي يتصل المحركان‬ ‫بالتوازي وتســتقطع ‪ R‬تدريجياً ليأخــذ كــل مــن المحركيــن‬ ‫‪Fig (57) ward-leonard system‬‬ ‫كامــل ســرعته ويكون الضغــط الواقــع على كــل منهــم هــو‬ ‫الضغط الكامل للينبوع .‬ ‫‪Motor Testing‬‬ ‫اختبار المحرك‬ ‫يجري اختبار المحرك بالتحميل المباشر عن طريق استخدام الفرملة لتعطي القدرة الخارجة للمحرك , أما القدرة‬ ‫الداخلة فيمكن قياسها كهربياً عن طريق تيار المحرك والضغط على طرفيه . وتستخدم هذه الطريقة – طريقة‬ ‫التحميل المباشر - للمحركات الصغيرة ولمحركات حتى 05 حصان , وعن طريقها يمكن معرفة جودة المحرك‬ ‫عند أحمال مختلفة تتدرج حتى أقصى حمل وترسم العلقة بين الجودة والحمل .‬
  • 65. ‫هناك أكثر من وسيلة لجراء التحميل المباشر‬ ‫على المحرك أكثرها استخداماً هي فرملة‬ ‫بروني ‪Prony brake‬‬ ‫كما بشكل ) 95 ( ولليجاد القدرة المستهلكة‬ ‫بالحصان بواسطة هذه الفرملة نفرض أن ‪F‬‬ ‫هي القوة المؤثرة عمودياً على مسافة مقدرها‬ ‫‪ r‬من محور المحرك . وبفرض أن محور‬ ‫الدارة تظل ثابتاً وأن ذراع الفرملة أخذ في‬ ‫الدوران تحت تأثير هذه القوة فإن :‬ ‫) ‪Work done in one revolution = F ( 2π r‬‬ ‫‪kg-m‬‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪F : = net force , kg‬‬ ‫‪and r : = brake arm , m‬‬ ‫, ‪Then‬‬ ‫‪Work done in N rpm‬‬ ‫) ‪= F ( 2π r‬‬ ‫‪kg-m‬‬ ‫‪The hours power‬‬ ‫‪2 π (Fr)N‬‬ ‫= ‪Hp‬‬ ‫)82(‬ ‫57*06‬ ‫)‪(1Hp = 75 kg-m/sec‬‬ ‫) ‪( or = 550 lb – ft / sec‬‬ ‫‪but torque T = Fr , then‬‬ ‫‪2 π TN‬‬ ‫= ‪Hp‬‬ ‫)92(‬ ‫0054‬ ‫ويمكن بهذه الطريقة معايرة المحركات الكهربية لمعرفة خرجها الميكانيكي الذي يمثل الدخل لللة المراد‬ ‫إداراتها كالمولدات والطلمبات وما أشبه , وذلك برسم العلقة بين التيار وخرج المحرك .‬ ‫الجودة وقياس المفاقيد للة التيار المستمر :‬ ‫يمكن تعيين الجودة لللت الصغيرة سواء منها المولد أو المحرك وذلك بقياس القدرة الداخلة والخارجة لللة‬ ‫والتعويض في العلقة :‬ ‫‪Output‬‬ ‫= ‪Efficiency‬‬ ‫)03(‬ ‫‪Input‬‬ ‫هذه الطريقة المباشرة في تعيين الجودة , تتطلب إجراءات معقدة في محاولة تطبيقها مع اللت الكبيرة كما يتبعها‬ ‫فقد كبير في الطاقة لتمامها – فإذا علم أن العلقة السابقة يمكن كتابتها بالصور التية :‬ ‫‪Output‬‬ ‫= ‪Efficiency‬‬ ‫)13(‬ ‫‪Output + losses‬‬ ‫‪and‬‬ ‫‪Input- losses‬‬ ‫= ‪Efficiency‬‬ ‫)23(‬ ‫‪Input‬‬
  • 66. ‫فإنه يمكن تعيين الجودة لي دخل أو خرج إذا علمت المفاقيد المناظرة. وبالرغم من أنه يمكن استخدام القيم‬ ‫الميكانيكية أو الكهربية في تعيين الجودة , فإنه يفضل استخدام العلقة ) 13 ( في حالة المولدات حيث يمكن‬ ‫قياس الخرج الكهربي ويفضل استخدام العلقة ) 23 ( في حالة المحركات لمكانية قياس الدخل الكهربي بسرعة‬ ‫ودقة .‬ ‫أنواع المفاقيد :‬ ‫ا-المفاقيد النحاسية ‪: I2R‬‬ ‫وتحدث نتيجة لمرور التيار بدائرة عضو الستنتاج ,‬ ‫أقطاب التوازي , أقطاب التوالي وكذلك بالمقاومات‬ ‫المتغيرة في دائرة المجال – وتضيع هذه المفاقيد في‬ ‫هيئة حرارة :‬ ‫1-عضو الستنتاج :‬ ‫تقاس مقاومة عضو الستنتاج بطريقة المبير –‬ ‫فولتمتر , كما بالتوصيلة المبينة بشكل ) 06 ( .‬ ‫يلحظان أن قراءة الفولتمتر 1‪ V‬أقل بسبب الفقد في‬ ‫الضغط في مقاومة الفرش ومقاومة الحتكاك . وبأخذ‬ ‫1‪ V‬في العتبار يمكن الحصول على مقاومة عضو‬ ‫الستنتاج بغض النظر عن مقاومة الفرش ومقاومة‬ ‫الحتكاك ويلحظ إجراء قياس 1‪ V‬في أكثر من موضع لعضو الستنتاج تحت زوجين مختلفي القطبين من الفرش‬ ‫– أما إذا أريد المقاومة الكلية لعضو الستنتاج فتؤخذ قراءة الفولتمتر 2‪ V‬لحسابها . ويمكن اعتبار مقاومة‬ ‫القطاب البينة وأقطاب التوحيد في دائرة عضو الستنتاج إذا وجدت وتقدر المفاقيد النحاسية بدائرة عضو‬ ‫الستنتاج بالعلقة‬ ‫2‬ ‫‪Pa = I a R a‬‬ ‫)‪(33-a‬‬ ‫حيث يمكن حسابها لتيار أي حمل .‬ ‫2-ملفات أقطاب التوازي :‬ ‫يمكن حساب المفاقيد النحاسية بدائرة أقطاب التوازي بقياس التيار المار ‪ IF‬والضغط على طرفيها ‪ , Vf‬ويمكن‬ ‫اعتبار المقاومة المتغيرة في دائرة المجال جزء من الدائرة بذا يكون ‪ Vf‬هو الضغط على طرفي دائرة المجال‬ ‫بما فيها المقاومة المتغيرة وتكون‬ ‫‪Pf =VFIF‬‬ ‫)‪(33-b‬‬ ‫هي المفاقيد النحاسية بأقطاب التوازي , وهي ثابتة لجميع ظروف التحميل .‬ ‫3-ملفات أقطاب التوالي :‬ ‫أقطاب التوالي يمر بها تيار الحمل أو تيار عضو الستنتاج , على حسب نوع التوصيلة فإذا اعتبرنا ‪ IS‬هو التيار‬ ‫المار بها , تكون المفاقيد النحاسية لقطاب التوالي :‬ ‫2‬ ‫‪PS = IS RS‬‬ ‫حيث ‪ RS‬هي مقاومة أقطاب التوالي . وهذه المفاقيد متغيرة تتغير حسب قيمة الحمل .‬ ‫ب- المفاقيد الناشئة عن الدوران : ‪Stray Power Loss‬‬ ‫تتضمن هذه المفاقيد فقد القلب الحديدي , ومفاقيد الحتكاك ومقاومة الهواء وهي تنشأ بدوران عضو الستنتاج :‬ ‫1-مفاقيد القلب الحديد : ‪Core Loss‬‬ ‫تنشأ مفاقيد القلب الحديدي بدوران عضو الستنتاج في المجال المغناطيسي وتتكون من شقين‬
  • 67. ‫مفاقيد التيارات العصارية ‪Eddy –Current Loss‬‬ ‫مفاقيد التعويق المغناطيسية ‪Hysteresis Loss‬‬ ‫-مفاقيد التيارات العصارية‬ ‫تنشأ التيارات العصارية بدوران حديد عضو الستنتاج في المجال المغناطيسي فتتكون ال ق.د.ك تدفع بهذه‬ ‫التيارات في مسارات مغلقة , وحيث أن هذه التيارات تعتمد على قوة دافعة كهربية مستنتجة في قيمتها فهي‬ ‫بالتالي تعتمد على قيمة المجال المغناطيسي ي وسرعة اللة ‪ -N‬ويعتمد الفقد في القدرة الناتج عن هذه التيارات‬ ‫على مربع كل من الفيض والسرعة . وللحد من هذا الفقد يصنع عضو الستنتاج من رقائق من الصلب .‬ ‫-مفاقيد التعويق المغناطيسي :‬ ‫يتعاقب حديد عضو الستنتاج أمام القطاب المختلفة تتغير قطبية أجزاءه في دورة مستمرة ينشأ عنها فقد في‬ ‫القدرة , ويتناسب هذا الفقد في السرعة وكثافة المجال طبقً للعلقة التية والتي تعرق ب"‪Steinmetz‬‬ ‫ا‬ ‫‪" Formula‬‬ ‫6.1‬ ‫‪PH α NB‬‬ ‫ول تؤثر رقائق عضو الستنتاج في الحد من هذا الفقد‬ ‫2-مفاقيد الحتكاك والتهوية ‪Friction and windage losses‬‬ ‫يؤدي الحتكاك في كراسي التحميل إلى فقد جزء من القدرة للتغلب على هذا الحتكاك وتعتمد قيمة‬ ‫هذا الفقد على نوع الكراسي المستخدمة وأيضً على أنوع زيوت التزيت المستخدمة – بالضافة إلى هذا‬ ‫ا‬ ‫النوع من فقد الحتكاك فهناك فقدً آخر نتيجة لحتكاك الفرش على سطح المبدل ويعتمد على نوع الفرش‬ ‫ا‬ ‫. وينتج عن تحريك كتلة الهواء حول عضو الستنتاج للتهوية فقد أخر يسمى بمفاقيد التهوية ويزداد هذا‬ ‫الفقد باستخدام المراوح في حالة اللة الكبيرة وجميع هذه المفاقيد تتغير بتغير السرعة .‬ ‫جـ الفقد الناتج عن تشويه المجال :‪Stray load loss‬‬ ‫نتيجة لتشويه المجال بواسطة عضو الستنتاج تنشأ مفاقيد تعويض إضافية تعتمد على قيمة الحمل ، ويمكن‬ ‫إهمالها عادة لللت الصغيرة والمحركات حتى 002 حصان ويمكن تقديرها لللت الكبيرة ب 1% من القدرة‬ ‫الخارجة .‬ ‫تعيين الجودة بحساب المفاقيد‬ ‫بحساب المفاقيد طبقً للعلقات السابقة - أو بقياسها كما سنرى فيما بعد – عند آي درجة من الحمل يمكن حساب‬ ‫ا‬ ‫الجودة كالتي :‬ ‫‪For a generator‬‬ ‫‪VI‬‬ ‫=‪η‬‬ ‫)43(‬ ‫‪VI+Ia Ra +If Rf+Is2Rs+S.P.+PSL‬‬ ‫2‬ ‫2‬ ‫2‬ ‫‪for a motor‬‬ ‫)‪VI- (Ia2Ra2+If2Rf+Is2Rs+S.P.+PSL‬‬ ‫3(‬ ‫=‪η‬‬ ‫‪VI‬‬ ‫)5‬ ‫:‪Where‬‬ ‫‪S.P. : = Stray – power loss‬‬ ‫‪PS.L : = Stray – load loss‬‬ ‫وتنص المواصفات العالمية على ضرورة تعديل المقاومات المستخدمة في العلقات السابقة من المقاومة عند‬ ‫درجة الحرارة المحيطة ‪ Rt‬إلى المقاومة ‪ R‬عند ْ57 ‪º‬م مستخدماً العلقة‬ ‫57+5.432‬ ‫(= ‪R‬‬ ‫‪) Rt‬‬ ‫‪234.5 +t‬‬
  • 68. ‫فى العلقات السابقة )43( ، )53( ينقصنا إيجاد قمية المفاقيد الناتجة عن الدوران ‪ ) .S.P‬المفاقيد المغناطيسية‬ ‫والميكانيكية ( وذلك بقياسها بإحدى طريقتين :‬ ‫قياس المفاقيد الناتجة عن الدوران :‬ ‫أ - الطريق الولي‬ ‫تتناسب المفاقيد الناتجة عن الدوران عامة مع الفيض ب والسرعة ‪ ،N‬لذا فلو دارت اللة بنفس السرعة المراد‬ ‫إيجاد هذه المفاقيد عندها ، فإنه من الصعوبة قياس الفيض د لتدور اللة عند نفس الظروف من السرعة‬ ‫والفيض. ولكنه من المعروف أن :‬ ‫‪E = K φN‬‬ ‫1‬ ‫‪E‬‬ ‫‪= and‬‬ ‫‪then φ‬‬ ‫(‬ ‫(‬ ‫)63(‬ ‫‪K‬‬ ‫‪N‬‬ ‫مـن العلقـة الخيرة لو أمكـن دوران اللة عنـد السـرعة ‪ N‬وكان الــ ق . د . ك المسـتنتجة لهـا القيمـة ‪ E‬فإن قيمـة‬ ‫تماثـل تلك الموجودة فـى ظروف التشغيـل ، ولحسـاب المفاقيـد الناتجـة عـن الدوران تسـتخدم التوصـيلة المبينـة‬ ‫بالشكـل )16( ، حيـث تدار اللة كمحرك ) سـواء كانـت‬ ‫اللة مولد أو محرك ( عنــد اللحمــل – وبإهمال ‪IaRa‬‬ ‫يكون:‬ ‫‪Va ≅E‬‬ ‫ويضبط سرعة المحرك عند السرعة التى تعطى النسبة‬ ‫26 ‪Fig‬‬ ‫)‪ ، (E/N‬تكون القدرة الداخلة للمحرك‬ ‫‪VaI=Va(Ia+If) = VaIa+VaIf‬‬ ‫هذه القدرة تذهــب فــي التغلب على المفاقيــد النحاســية‬ ‫بعضو الستنتاج ودائرة المجال وكذلك في التغلب على المفاقيد الناتجة عن الدوران ‪.S.P‬‬ ‫‪∴ VaIa+VaIf=VaIf+Ia2Ra+S.P‬‬ ‫‪∴S.P. = VaIa- Ia2Ra‬‬ ‫)73(‬ ‫ب – الطريقة الثانية :‬ ‫في هذه الطريقة تعطى قيمة المفاقيد الناتجة عن الدوران بدللة الفيض والسرعة‬ ‫)‪S.P. = f`(φ, N‬‬ ‫في حالة الل حمل فإن ‪ α If‬ي كما أنه نتيجة للتخلفية المغناطيسية فإنه هناك أكثير من قيمة للفيض لنفس القيمة‬ ‫من تيار المجال ، وفي حالة الحمل نجد أنه بالضافة إلى الفيض يتناسب مع تيار المجال فإنه يتناسب أيضاً مع‬ ‫رد فعل عضو الستنتاج ، لذا فإن أدق علقة للتعبير عن الفيض هي المعادلة )63( حيث أن ‪ K‬ثابته لنفس اللة‬ ‫وبذا فإن :‬ ‫‪E‬‬ ‫‪)`S.P.=f‬‬ ‫)‪,N‬‬ ‫)83(‬ ‫‪N‬‬ ‫وبتمثيل هذه العلقة عند ظروف التشغيل ، يمكن إيجاد المفاقيد الناتجة عن الدوران ‪ – .S.P‬وتستخدم لذلك‬ ‫الدائرة شكل ) 26( :‬
  • 69. ‫تضبط قيمة المقاومة المتصلة بعضو الستنتاج‬ ‫ـ ا‬ ‫حتـــى يكون الضغــط على طرفيــه ‪Va‬مســاويً‬ ‫ـ‬ ‫تقريباً للقوة الدافعـــة الكهربيـــة المســـتنتجة ‪، E‬‬ ‫بعدهــا تضبــط الســرعة عــن طريــق المقاومــة‬ ‫26 ‪Fig‬‬ ‫المتصـلة بدائرة المجال للحصـول على نسـبة /‪E‬‬ ‫‪ N‬؛ بحيـث تكون كـل مـن ‪ E ,، E/N‬هـي القيـم‬ ‫المناظرة عنـد قيمـة الحمـل المراد حسـاب ‪.S.P‬‬ ‫عندهـا وتعرف طريقـة إيجاد الجودة عـن طريـق‬ ‫حسـاب المفاقيـد بطريقـة ‪Swinburn`s Test‬‬ ‫‪ or Stray – power method‬ومـــن‬ ‫مزاياها :‬ ‫1-القدرة اللزمة لختبار آلة كبيرة هى قدرة صغيرة نسبياً حيث أن اللة تدور عند اللحمل .‬ ‫2-يمكن حساب الجودة عند أى حمل وعند أحمال أكبر من أقصى حمل .‬ ‫ومن عيوبها :‬ ‫أن إختبار اللة بهذه الطريقـة ل يـبين لنـا أداء اللة عنـد التحميـل ، مث ُ هـل عمليـة التوحيـد عنـد الحمـل الكامـل‬ ‫ل‬ ‫مرضية أم ل كذلك هل إذا كان الرتفاع في درجة الحرارة لللة ليزيد عما هو مقرر في مواصفاتها .‬ ‫النهاية العظمى للجودة :‬ ‫في العلقة )43( بالنسبة للمولد ، إذا فرض أن :‬ ‫1-تيار المجال صغير جدً بالمقارنة بتيار عضو الستنتاج ، من ذلك ‪. Ia ≅I‬‬ ‫ا‬ ‫2-تيار ملفات التوالى يساوى تيار عضو الستنتاج ‪.Is = Ia ≅I‬‬ ‫3-المفاقيـد الناتجـة عـن الدوران ) الحديديـة والميكانيكيـة ( ومفاقيـد لفات التوازي ثابتـة ولتتوقـف على‬ ‫الحمل ، مع إهمال ‪PSL‬‬ ‫4-بذلك يمكن كتابة العلقة )43( بالصورة التية :‬ ‫‪VI‬‬ ‫=‪η‬‬ ‫.‪VI+I (Ra+ Rs) +I2fRf +S.P‬‬ ‫2‬ ‫‪V‬‬ ‫=‬ ‫2 1‬ ‫+)‪V+I(Ra+Rs‬‬ ‫).‪(I pRf+S.P‬‬ ‫‪I‬‬ ‫لكى تكون الجودة نهاية عظمى ، يجب أن يكون المقام للكسر في العلقة السابقة نهاية صغرى ، أى عند‬ ‫‪d‬‬ ‫2 1‬ ‫+ )‪[V + I(Ra+Rs‬‬ ‫0= ]).‪(I fRf+S.P‬‬ ‫‪dI‬‬ ‫‪I‬‬ ‫, ‪From which‬‬ ‫1‬ ‫- )‪(Ra+Rs‬‬ ‫).‪(I2fRf+S.P‬‬ ‫0=‬ ‫2‪I‬‬ ‫.‪∴I2(Ra+Rs) = I2fRf +S.P‬‬ ‫)93(‬ ‫من العلقة الخيرة نجد أن النهاية العظمى للجودة في حالة المولد تحدث عندما تتساوى المفاقيد الثابتة مع المفاقيد‬ ‫المتغيرة ، ويمكن الوصول إلى نفس النتيجة في حالة المحرك .‬
  • 70. ‫الختبار التعاكسى ليجاد الجودة : ‪( Opposition Test ( Kapp Method , Hopkinson Test‬‬ ‫الطريقـة السـابقة ليجاد الجودة عـن طريـق قياس ، المفاقيـد الناشئة عـن الدوران ‪ .S.P‬قـد تعطـى نتائج غيـر دقيقـة‬ ‫حيث أن اللة ل تدور تحت الحمل المناظر ، وتستخدم طريقة الختبار التعاكسى فى حالة توافر آلتين متماثلتين.‬ ‫ويتـم الختبار بربـط اللتيـن ميكانيكياً ببعضهمـا البعـض ، ثـم تدار إحداهمـا كمحرك بتوصـيلها بالمصـدر الرئيسـي‬ ‫للتيار ، فتقوم بإدارة اللة الخرى كمولد والتى تضبط السرعة لها وتغذية المجال لكى يصل الضغط على طرفيها‬ ‫إلى ضغــط المصــدر الرئيســي – بعــد ذلك توصــل اللتان بعضهمــا البعــض كهربياً فيقوم المحرك بتقديــم الطاقــة‬ ‫الميكانيكة للمولد الذي يقوم بدوره بتغذية المحرك بالطاقة الكهربية ولكن بأقل مما يحتاجه نتيجة للمفاقيد في كل‬ ‫اللتين ، ويقوم المصدر الرئيسي بتغذية تلك المفاقيد التى في مجموعها تساوى ‪ ) VI‬أنظر توصيلة التجربة شكل‬ ‫36 للتى توازي ( ، وتنقسم هذه القدرة المغذاة من المصدر الرئيسي إلى المفاقيد التية :‬ ‫‪Motor-armature loss‬‬ ‫1‪= I21R‬‬ ‫2‪Generator-armature loss = I22R‬‬ ‫‪Motor stray Power‬‬ ‫1)‪= (S.P‬‬ ‫2).‪Generator stray Power = (S.P‬‬ ‫حيث 2‪R1 ، R‬هى مقاومة دائرة عضو الستنتاج لكل من المحرك والمولد .‬ ‫ويلحظ أن دائرتى المجال لكل من المولد والمحرك تغذي من المصدر الرئيسي لذا فالمفاقيد الضائعة بها لتغذى‬ ‫عـن طريـق المولد . وحيـث أن الــ ق.د.ك للمولد يجـب أن تكون أعلى قليلً مـن الــ ق.د.ك للمحرك ، حتـى يسـتطيع‬ ‫المولد تغذيتـه بالقدرة ، فإن المفاقيـد الناشئة عـن الدوران للمولد تكون أعلى منهـا للمحرك لنهـا تعتمـد فـى قيمتهـا‬ ‫على الفيض ى ويمكن اعتبار نسبة الـ ق.د. ك لكل اللتين مناسبة لتوزيع تلك المفاقيد :‬ ‫1).‪(S.P‬‬ ‫1‪E‬‬ ‫=‬ ‫)04(‬ ‫2).‪(S.P‬‬ ‫2‪E‬‬ ‫‪Where‬‬ ‫1‪E1 = V-I1R‬‬ ‫)‪(41-a‬‬ ‫‪and‬‬ ‫2‪E2 = V+I2R‬‬ ‫)‪(41-b‬‬ ‫وليجاد مجموع تلك المفاقيد الناشئة عن الدوران لكل اللتين تستخدم العلقة :‬ ‫2‪(S.P)1 +(S.P.)2 = VI –I21R1 – I22R‬‬ ‫)24(‬ ‫وتمتاز هذه الطريقة :‬ ‫1-تجرى التجربة تحت الحمل ، لذا فإن المفاقيد الناشئة عن تشوية المجال ‪ Psl‬تدخل في القياسات .‬ ‫2-إمكانية إيجاد الجودة لكل اللتين .‬ ‫3-المصدر الرئيسي ل يحتاج هنا إل تغذية المفاقيد فقط .‬ ‫ومن عيوبها ضرورة وجود آلتين متماثلتين ، كما أن العلقة )04( فى توزيع )‪ (.S.P‬قد يشوبها بعض‬ ‫الخطأ.‬
  • 71. 1 - For each type of the different d.c. generators , discuss the possibility of its operation as : (a) a practical voltage source (b) a practical current source. 2 - give the salient condition which must be maintained while measuring each the following characteristics of the d.c. generator : (a) the internal characteristics, (b) the load characteristics , and (c) the regulation characteristics . 3 – In a commulative compound generator , explain how could the degree of compounding be varied. Specify the three distinguishes degrees of compounding of this generator . 4 – State the condition which must be hold when connecting a d.c. generator to the common bus-bars. What is meant by "a floating d.c. machine on the common bus- bars ? Does such a machine need a prime-mover ? How can a floating machine be forced to operate as : ( i ) motor , ( ii ) generator . 5 – After the parallelizing of a d.c. generator to an another , explain how to share the load between them. Discuss the steady. State stability of the parallel operation , if the two generators are : (a) shunt generators. (b) commulative compound generators give the solution which may be used to prevent any instability. 6 – Describe and explain the function of each of the following special d.c. machines : (a) Rototrol (b) Regulex 7 – What is meant by cross-Field machines? Name a generator which belongs to these machines and explain its function as a rotating amplifier. 8 – Build each of the following machines (i) Rototrol , (ii) Regulex, and (iii) Metadyne ; in a control system which may be used to regulate : (a) the voltage of d.c. generator (b) the speed of d.c. motor , and (c) the voltage of an alternator give the schematic diagram in each case, and explain how the voltage or speed could be maintained constant 9 – A d.c. generator supplies the same rated full-load current at the same terminal voltage when the machine is connected either self-excited shunt, or separately exited compare between the steady-state short-circuit current in both case if the machine is short-circuited by increasing the load. 10 – Explain how to get the shunt characteristics of a d. c. generator from its open- circuit characteristics; (i) neglecting the armature reaction (ii) taking the armature reaction into consideration
  • 72. ‫نظم التحكم فى اللت الكهربة‬ ‫مقدمة‬ ‫تنشا الحاجة الى التحكم فى اللت الكهربية لموائمة متطلبات الحمال المناسبة للعملية النتاجية وبسبب ظروف‬ ‫التشغيل وللحماية‬ ‫ولللت الكهربية حالت تشغيل مختلفة يمكن تلخيصها كما يلى:‬ ‫1-حالة التشغيل العادية‬ ‫وفيها تعمل اللة عند السرعة المطلوبة وتعطى الخرج المصمم علية اللة والمقابل لسرعة التشغيل.‬ ‫وقد اكون حالة التشغيل العادية مستقرة اى ان الحمال على اللة ثابتة تقريبا ) حمل ميكانيكى على المحرك‬ ‫وحمل كهربائى على المولد ( وايظ تبقى السرعة ثابتة عمليا. اما حالة التشغيل الغير مستقرة ففيها يتغير الحمل‬ ‫بشكل ملحوظ مما يودى الى تغير السرعة وهذا غير مرغوب فية فى المولدات لنها ستودى الى تغير التردد‬ ‫وقيمة جهد الخرج فى مولدات التيار المتردد وقيمة جهد الخرج فى مولدات التيار المستمر وعادة يسمح التغير‬ ‫لنسب بسيطة من الجهد والتردد لذا يجب التحكم فى سرعة المولد وظبطها عند القيمة المناسبة رغم تغير سرعة‬ ‫الحمل بما ل يودى الى تجاوز النسبة المسموح بها‬ ‫اما فى المحركات فمنا ما يستخدم فى عمليات صناعية تحتاج الى سرعة ثابتة وعمليت اخرى تحتاج الى‬ ‫سرعات متغيرة وفى كلتا الحالتين يجب توفر وسيلة للتحكم لظبط السرعة عند قيمة ثابتة بالنسبة الى الحالة‬ ‫الولى وقيمة متغيرة بالنسبة الى الحالة الثانية‬ ‫وق نجد حالت مطلوب فيها ثبات العزم الخارج من المحركات مما يتطلب الى وسيلة تحكم لظبط العزم الخارج‬ ‫عند القيمة المطلوبة.‬ ‫2-حالة بدء التشغيل‬ ‫عند توصيل الجهد الكهربائى الى المحرك سواء كان ذو تيار مستمر او تيار متردد فان المحرك يبدا من السكون‬ ‫)السرعة صفر ( ويستغرق وقتا قليل لكى يصل الى سرعة حالة التشغيل العادية. ولن كل المحركين ) تيار‬ ‫متردد او تيار مستمر ( يسحب فى لحظة التشغيل تيار كبير مقارنة بتيار التشغيل العادى ولذلك يجب وجود‬ ‫وسائل تحكم فى فترة بدء التشغيل لتقليل من تيار المحركخلل هذة الفترة.‬ ‫ووسيلة التحكم هذة تسمى بادء الحركة ‪starter‬‬ ‫3-حالة ايقاف المحرك‬ ‫عند الحاجة ليقاف المحركات فانة يمكن قطع التغذية الكهربية عنة. ويتغرق المحرك وقتا بين قطع التغذية‬ ‫وحتى التوقف الكلى. ويكون هذا الوقت طويل الى المحركات الكبيرة ذات القصور الذاتى الكبير وعادة محمل‬ ‫علية احمال ذات قصور ذاتى كبير. وطول الفترة اللزمة لوقوف المحركات امرا غير مرغوب فية فى بعض‬ ‫الصناعات لذا يتم استخدام وسيلة تحكم لسرعة ايقاف المحرك وتسمى الفرملة ‪braking‬‬ ‫4-عكس اتجاة الحركة‬ ‫فى بعض التطبيقات يتطلب عكس اتجاة الحركة اى عكس اتجاة الدوران ويتم عادة بعكس قطبية جهد التغذية‬ ‫بالنسبة لمحركات التيار المستمر اما عكس توصيل وجهين من الوجة الثلثة بالنسبة لمحركات التيارالمتردد‬ ‫ثللثية الوجة‬ ‫نظم التحكم‬ ‫فى نظم التحكم عادة يتم تحديد اللة التى سيتم التحكم فيها وتسمى النظام ‪ system‬ويتم ايظا تحديد كل من‬ ‫المخرجات ‪ outputs‬ومدخلت ‪ inputs‬النظام‬ ‫ويوجد نوعان اساسيان من نظم التحكم هما:‬ ‫1-نظام التحكم ذو المسار المفتوح ‪open loop control‬‬ ‫ومن امثلتة بدء الحركة ونظم الفرملة فى المحركات.‬ ‫ويعتمد هذا النظام على الظبط المسبق الى الدخل للحصول على الخرج المطلوب بناء على المعرفة بالنظام‬ ‫والخبرة المسبقة. وفى هذا النوع ل يتم قياس الخرج وبالتالى ل يتممقارنتة بالقيمة المطلوبة اعتماد على ان ناتج‬ ‫الخرج معروف ول يحتاج الى ظبط‬ ‫المدخلت‬ ‫المخرجات‬ ‫النظام‬
  • 73. ‫2-نظام التحكم ذو المسار المغلق ‪closed loop control‬‬ ‫ومن امثلة هذا النظام التحكم فى سرعة المحركات و المولدات.‬ ‫ويتم فى هذا النظام قياس الخرج ويتم مقارنتة بالدخل. واذا وجد اختلف فان الخطأ يكون لة قيمة فيقوم نظام‬ ‫التحكم بالعمل. ومن مميزات هذا النظام انة يعمل بصفة مستمرة على ضبط الخرج.‬ ‫الخطأ المقارن المدخلت‬ ‫المخرجات‬ ‫النظام‬ ‫ومن هنا يجب الشارة الى اهمية معرفة الخواص والعلقات الرياضية التى تحكم اداء النظام وبالتالى معرفة‬ ‫المتغيرات التى يجب التحكم فيها للحصول على الخرج المطلوب.‬ ‫نظم التحكم فى محركات التيار المستمر‬ ‫ويشتمل التحكم فى المحركات الى انواع تحكم عديدة.‬ ‫1-التحكم فى بدء الحركة‬ ‫2-الفرملة‬ ‫3-التحكم فى السرعة‬ ‫١- بادئ الحركة ‪starter‬‬ ‫عند توصيل جهد التغذية الى المحرك فانة يكون فى حالة سكون اى السرعة بصفر وهذا يعنى انة ل توجد‬ ‫ق.د.ك. مظادة فى هذة اللحظة وبالعودة الى معادلت المحرك التوازى‬ ‫‪V=E+IaRa‬‬ ‫‪V −E‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫1‬ ‫‪V‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫٢‬ ‫وبالتعويض ب ق.د.ك. المضادة 0=‪ E‬فان‬ ‫‪V‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪Ra + Rs‬‬ ‫٣‬ ‫اما فى حالة وجود مقاومة على عضو النتاج‬ ‫مثال )١(‬ ‫محرك توازى قدرتة ٥ حصان وبكفائة ٠٩% عند الحمل الكامل يتم تغذيتة من مصدر تغذية جهدة ٠٠٢ فولت‬ ‫اوجد ‪ E‬فى لحظة بدء التشغيل ولحظة الحمل الكامل اذا علمت ان مقاومة عضو النتاج ٢.٠ اوم مع اهمال تيار‬ ‫ملف المجال‬ ‫الحل‬ ‫فى لحظة البدء :‬ ‫‪V‬‬ ‫002‬ ‫= ‪I as‬‬ ‫=‬ ‫‪= 1000 A‬‬ ‫‪Ra‬‬ ‫2.0‬ ‫‪output‬‬ ‫647 * ‪HP‬‬ ‫= %‪η‬‬ ‫= %001 *‬ ‫%001 *‬ ‫‪input‬‬ ‫‪VI a‬‬ ‫647 * 5‬ ‫= 09‬ ‫001 *‬ ‫‪200 * I a‬‬ ‫647 * 5‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪* 100 = 20.72 A‬‬ ‫09 * 002‬ ‫‪E = V − I a Ra = 200 − 20.72 * 0.2 = 195.86V‬‬ ‫يلحظ ان تيار بدء التشغيل ٨٤ ضعف تيار الحمل الكاملوالسبب فى كبر تيار بدء التشغيل ان ق.د.ك. المضادة‬ ‫تساوى صفر ولذلك يجب وجود وسيلة للتحكم عند بدء التشغيل‬
  • 74. ‫الطريقة التقلدية : بادئ الحركة ‪starter‬‬ ‫فى هذة الطريقة يتم استخدام مقاومة مكونة من عدة اجزاء ) مقاومات ( موصلة معا على التوالى. فى الشكل‬ ‫مقاومة بدء الحركة ‪ R‬مكونة من اربع اجزاء. فى محركات التوازى تصل عدد الجزاء الى عشرة اجزاء اما فى‬ ‫محركات التوالى تقل‬ ‫‪V‬‬ ‫٤‬ ‫= ‪I as‬‬ ‫‪Ra + R‬‬ ‫٥‬ ‫4‪R = R1 + R2 + R3 + R‬‬ ‫وعادة يتم اختيار قيمة ‪ R‬بحيث يكون تيار بدء التشغيل ‪ Ias‬فى حدود ٥.١ مرة بقدر تيار الحمل الكامل.‬ ‫يضاف الى بادئ الحركة وقايتين هما وقاية ضد الل جهد )٥( ووقاية ضد زيادة التيار )٦(.‬ ‫وبعد توصيل مفتاح التغذية الرئيسي يتم تحريك زراع بادئ الحركة )١( من وضع الغلق ‪ off‬فيلمس النقطة ‪a‬‬ ‫وتكون مقاومة بدء التشغيل بالكامل على التوالى مع ملف عضو النتاج وملف زيادة الحمل )٦( ويتم تغذية ملف‬ ‫لمجال من خلل ملف وقاية اللجهد )٥( الموصل الى قوص من النحاس الصفر ‪ .(٤) brass‬ومع حركة‬ ‫الزراع ناحية اليمين يتم اخراج اجزاء من المقاومة تدريجيا حتى يصل الزراع الى وضع التشغيل ‪ ON‬وعندها‬ ‫تلتصق القطعة الحديدية )٢( الخاصة بالذراع القلب الحديدى لملف وقاية اللجهد وتبقى هكذا مادام الجهد‬ ‫موجودا نتيجة لقوة الجذب المغناطيسى والتى تكون معاكسة لقوة جذب الياى. وعند فصل التغذية يفقد القلب‬ ‫الحديدى الوقاية ويتحرك زراع بادئ الحركة الى وضع الفصل. وعند عودة التغذية ل بتم بدى التشغيل ال‬ ‫بادخال مقاومة بدء التشغيل.‬ ‫الطرقة الحديثة‬ ‫يتم استخدام ‪ Diodes‬حيث يعمل على توحيد الموجة الجيبية اى الحصول على موجة مستمرة من الجهد المتردد‬ ‫وتكون قيمة الجهد الثابت ثلبتة طالما ان قيمة الجهد المتردد ثابتة.‬ ‫فى الشكل نجد محرك مستمر منفصل الثارة. يتم تغذية ملفات المجال باستخدام موحدات اى انم الجهد المستمر‬ ‫يكون ثابت. ويتم تغذية ملف عضو النتاج باستخدام ‪ Thyristor‬اى ان الجهد المستمر سيكون متغير بالتغير فى‬ ‫زاوية الشعال.‬ ‫‪V = Vo cos α‬‬ ‫٦‬ ‫حيث ‪ Vo‬هى قيمة الجهد عنى 1= )0(‪.cos‬‬ ‫‪Vα cos α‬‬ ‫٧‬ ‫وبالعودة الى المعادلة )١ & ٢( نجد ان قيمة تيار بدء التشغيل ‪ Ias‬تعتمد على جهد التغذية ‪ V‬بزيادة زاوية‬ ‫الشعال الى قمة تعطى تيار بدء التشغيل ٥.١ من تيار الحمل الكامل. ومع زيادة السرعة وظهور ق.د.ك. مضادة‬ ‫يتم زيادة الجهد ‪ V‬بتقليل زاوية الشعال حتى يتم الوصول الى سرعة التشغيل المطلوبة.‬ ‫‪Fig‬‬
  • 75. ‫مثال )٢(‬ ‫فى المثال )١( اذا كان محرك اثارة منفصل وتم استخدام ‪ .Thyristor‬احسب ‪ V‬المطلوبة لحظة بدء التشغيل‬ ‫بحيث تعطى تيار بدء التشغيل ٥.١ من تيار الحمل الكامل. ثم احسب زاوية الشعال ‪ α‬اذا علمت ان 002= ‪Vo‬‬ ‫وما هى زاوية التشغيل للحصول على جهد تشغيل الحمل الكامل 002=‪V‬‬ ‫الحل‬ ‫2.0 * 27.02 * 5.1 = ‪V = I as Ra‬‬ ‫‪V = 6.216Volt‬‬ ‫‪V = Vo cos α‬‬ ‫‪6.216 = 200 * cos α‬‬ ‫612.6‬ ‫= ‪cos α‬‬ ‫130.0 =‬ ‫002‬ ‫‪α = 88 o‬‬ ‫فى لحظة البدء يتم اخذ زاوية الشعال ب ‪ .88o‬وتكون صفر عند تشغيل الحمل الكامل.‬ ‫٢- الفرملة‬ ‫الطرق التقلدية:‬ ‫هناك ثلث طرق:‬ ‫‪Dynamic Braking‬‬ ‫1-الفرملة الديناميكية‬ ‫2-الفرملة بالتيار المضاد ‪Counter Current Braking‬‬ ‫3-فرملة اعادة النتاج ‪Regenerative Braking‬‬ ‫١- الفرملة الديناميكية‬ ‫ويسمى فرملة المقاومة المتغيرة حيث يتم فصل مصدر التغذية ويتم توصيلة بمقاومة ‪ R‬متغيرة كما تبقى ملفات‬ ‫المجال كما هى موصلة والشكل أ يوضح حالة التشغيل العادية والشكل ب يوضح حالة الفرملة.‬ ‫ونتيجة لستمرار عضو النتاج فى الدوران بعد فصل التغذية عنة واستمرار وجود المجال المغناطيسى لملفات‬ ‫المجال فان انتاج ق.د.ك. سيستمر. ولكن فى هذة الحالة فان اتجاة تيار عضو النتاج سيكون معكوس اى يصبح‬ ‫المحرك مولد. والتيار المتولد ‪ I‬يساوى –‪ E/R‬ويولد عزم معاكس يؤدى الى فرملة عضو النتاج.‬ ‫٢- الفرملة بالتيار المضاد‬ ‫وتسمى ايضا ‪ plugging‬وتستخدم فى المصاعد والمطالع واجهزة تشكيل المعادن والطواحين المتدرجة‬ ‫‪ rolling mills‬فى مصانع الحديد والصلب.‬ ‫ويتم فى هذة الطريقة عكس توصيل اقطاب الجهد الى عضو النتاج مع ادخال مقاومة على التوالى معة لمواجهة‬ ‫زيادة التيار المتوقعة نتيجة عكس قطب التغذية كما هو موضح فى الشكل )جـ ( لذا فان معادلة التيار :‬ ‫‪V + Ea‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫8‬ ‫‪R + Ra‬‬ ‫لن اتجاة تيار عضو النتاج عكس اتجاة حالة التشغيل العادية لذا فان العزم الناتج عنة سيكون عكس اتجاة‬ ‫الدوران مما يودى الى فرملة العضو الدوار. وهذة الطريقة تعطى عزم فرملة اعلى من الطريقة السابقة.‬ ‫٣- فرملة اعادة النتاج‬ ‫تستخدم هذة الطريقة فى المحركات التى لها خاصية السحب الزائد ‪ overhauling‬كما فى حالة القطار الكهربى‬ ‫)المترو( ‪ electrical train‬وقفص الرافعة ‪ cage of a hoist‬فعندما تصبح ‪ E‬اكبر من ‪ V‬يصبح المولد‬ ‫وينعكس اتجاة التيار وايضا اتجاة التى ستنتقل الى مصدر التغذية كما هو موضح بالشكل )د(. ولغراض المان‬ ‫يتم استخدام نوع من الطاقة الميكانيكية لستخدامها فى حالة انقطاع التغذية.‬ ‫)1(حالة تشغيل عادية )ب( فرملة ديناميكية )ج( فرمة بالتيار المضاد )د(فرملة اعادة النتاج‬ ‫الطريقة الحديثة:‬ ‫تستخدم دائرة الثايرستور بالشكل )٤( لتوحيد الجهد اى تحويلة من متردد الى مستمر. وتسمى هذة الدائرة الموحد‬ ‫المسيطر علية الكترونيا. ولكن يمكن ايضا عند زيادة زاوية الشعال الى اكثر ٠٨١ درجة تحويل هذة الدائرة من‬ ‫دائرة توحيد الى دائرة عاكسة ‪ inverter‬تعكس الجهد المستمر الى متردد وتنتقل الطاقة الكهربائية بالتجاة‬
  • 76. ‫المعاكس اى الى الشبكة الكهربائية. وهذا يعنى ان المحرك يعمل يعمل كمولد وينتج عنة بذلك عزم معاكس‬ ‫لتجاة دوران المحرك مما يؤدى بالتالى الى فرملة المحرك.‬ ‫٣-التحكم فى السرعة محرك التيار المستمر‬ ‫لفهم المتغيرات التى تؤثر على سرعة المحرك فاننا نستخدم معادلة السرعة وعلقتها‬ ‫بالمتغيرات المختلفة. فالمعادلة الساسية لمحرك التوازى) وهى نفسها معادلة الثارة‬ ‫المنفصلة ( هى:‬ ‫‪V= E+IaRa‬‬ ‫وبالتعويض عن ق.د.ك. المضادة ‪ E = Knφ‬نجد معادلة السرعة التالية‬ ‫‪V − I a Ra‬‬ ‫=‪n‬‬ ‫9‬ ‫‪Kφ‬‬ ‫ويتضح من هذة المعادلة انة يمكن تغيير السرعة بالتى:‬ ‫ا- تغير جهد التغذية ‪V‬‬ ‫ب- تغير مقاومة عضو النتاج ‪ Ra‬باضافة متغيرة على التوالى مع عضو النتاج.‬ ‫ت- تغير فيض ملفات المجال ‪φ‬‬ ‫ا- التحكم فى السرعة بتغير جهد التغذية للمحركات منفصلة الثارة‬ ‫تستخدم هذة الطريقة للمحركات منفصلى الثارة.‬ ‫الطريقة التقليدي ة:‬ ‫تستخدم طريقة وورد ليونارد ‪ Ward Leonard‬لتغير سرعة المحركات منفصلة الثارة من صفر‬ ‫الى اقصى سرعة فى كل من اتجاهى الدوران)اتجاة عقارب الساعة واتجاة عكس عقارب‬ ‫الساعة(. فيمكن بهذة الطريقة عكس اتجاة الدوران. وبالشكل)٧( يوضح نظام وورد ليونارد.‬ ‫وهو يتكون من وحدة محرك –مولد-‪ M1-G‬والمحرك 1‪ M‬ذو سرعة ثابتة قد يكون محرك‬ ‫حثى او محرك مستمر توازى. اماالمولد فهو مولد تيار مستمر منفصل الثارة يستخدم مقاومة‬ ‫متغيرة ‪ R‬لتغيير تيار المجال.‬
  • 77. ‫والمحرك المطلوب تغير سرعتة ‪ M‬فيتم تغذية عضو انتاجة بجهد متغير من المولد ‪ .G‬اما‬ ‫ملفات المجال للمحرك ‪ M‬وايضا للمولد ‪ G‬فيتم تغذيتها من مصدر جهد ثابت. وكذلك فان‬ ‫المحرك 1‪ M‬يتغذى ايضا من مصدر الجهد الثابت.‬ ‫وعن طريق تغير قيمة المقاومة ‪ R‬فانة يتم تغير الفيض المغانطيسى الناتج من ملفات مجال‬ ‫المولد مما يؤدى الى تغير الجهد الناتج من المولد ‪ G‬والذى يغذى المحرك ‪ M‬وبالتالى فانة‬ ‫يتغير المقاومة يمكن تغير جهد التغذية للمحرك وتغير سرعتة .‬ ‫ولهذا النظام مميزات عديدة فيمكن تغير اتجاة دوران المحرك بان يتم عكس تغذية ملفات‬ ‫المجال وبالتالى يتغير قطبية الجهد النتج من المولد والذى يغذى المحرك مما يؤدى الى عكس‬ ‫اتجاة دوران المحرك كما يستخدم هذا النظام كبادئ للحركة ويضا يمكن استخدامة كفرملة‬ ‫اعادة النتاج .‬ ‫وتعتبر هذة الطريقة ذات كفائة فى التحكم فى سرعة المحرك فى كل من اتجاهى الدوان‬ ‫ونظرا لتكلفتها العالية فهى اقتصادية فقط عند استخدام المحركات ذات القدرات العالية‬ ‫الطريقة الحديث ة:‬ ‫تستخدم دوائر الكترونيات القدرة فى التحكم بسرعة محركات التيار المستمر وذلك بتغير جهد‬ ‫التغذية فاذا كان مصدر التغذية هو مصدر جهد متردد يتم استخدام الثايرستور فى دائرة‬ ‫الموحد لتحويل الجهد المتردد الى جهد مستمر اما فى حالة وجود جهد مستمر كالبطارات‬ ‫المستخدمة فى السيارات الكهربائية يتم استخدام دائرة التقطيع ‪ chopper‬لتغير الجهد وبالتالى‬ ‫التحكم فى السرعة .‬ ‫1 - استخدام دوائر التوحي د:‬ ‫يستخدم الثايرستور فى دوائر التوحيد للتحكم فى سرعة محركات التيار المستمر ذات الثارة‬ ‫المنفصلة وايضا فى التحكم فى تيار بدء التشغيل )كبادئ للحركة( وكفرملة. وعند تشغيل دائرة‬ ‫الثايرستور كعاكس بدل من الموحد فانة يتم عكس اتجاة الدوران. وعادة يستخدم التحكم ذو‬ ‫المسار المغلق فى هذة الطريقة الحديثة للحصول على السرعات المطلوبة وبدقة عالية.‬ ‫ويوضح الشكل)٨(دائرة تحكم ذات مسارين مغلقين لتحديد الخطا فى السرعة والخر للحد‬ ‫من قيمة التيار المسحوب‬
  • 78. ‫ومثل هذا التحكم يستخدم فى تغير سرعة المحرك وضبطها عند السرعة المطلوبة والعمل‬ ‫كبادئ حركة اضافة الى امكانية العمل كفرملة بطريقة اعادة التوليد ‪ regenerative‬ويمكن ايضا‬ ‫عكس اتجاة دوران بعكس قطبية جهد التغذية لملفات المجال.‬ ‫ويتم قياس سرعة المحرك واعادة اشارة استرجاعية تمثل هذة السرعة باستخدام‬ ‫‪ tachogenerator‬وهو مولد يضار المحرك المتور للتحكم فى سرعتة وبذلك يعطى‬ ‫‪ tachogenerator‬جهد يتناسب مع سرعة المحرك فمثل ينتج ٠١ فولت لسرعة‬ ‫٠٠٠١دورة/الدقيقة.وسنعطى لمعامل التحويل هذا الرمز ‪ Fs‬ووحدتة فولت/)دورة/دقيقة( فاذا‬ ‫كان سرعة المحرك ٠٥٤١ دورة/دقيقة فان ‪ tacho‬يولد جهد ٥.٤١ فولت ويتم مقارنة الجهد ‪Vs‬‬ ‫مع الجهد المرجعى ‪ Vref‬والفرق بينهما يسمى خطا السرعة ‪ Es‬ويتم تكبير ‪ Es‬بواسطة 1‪Amp‬‬ ‫ويتكبر بمقدار 1‪ A‬ويكون خارج المكبر 1‪ VA‬والمعادلت التالية تمثل العلقات الخاصة بدائرة‬ ‫التحكم المغلق الولى الخاصة بالسرعة كما يلى:‬ ‫‪Vs = nFs‬‬ ‫01‬ ‫‪e s = Vref − Vs‬‬ ‫11‬ ‫21‬ ‫‪V A1 = A1 * e s‬‬ ‫اما دائرة التحكم المغلقة الثانية وهى داخل الدائرة الولى فيتم فيها قياس تيار عضو النتاج ‪Ia‬‬ ‫واعادة اشارة استرجاعية ‪ VI‬وذلك عن طريق محول التيار ‪ DCCT‬والذى يكون خارجة جهد‬ ‫يتناسب مع التيار المقاس ‪ Ia‬فمثل يعطى المحول جهد مقدارة ٠٢فولت لكل ٠٠١ امبير‬ ‫وسنعطى معامل التحويل هذا الرمز ‪ FI‬ووحدتة فولت/امبير ويتم مقارنة ‪ VI‬مع 1‪VA‬والفرق‬ ‫بينهما يسمى خطا التيار ‪ er‬يتم تكبيرة بالمكبر 2‪ Amp‬بمقدار 2‪ A‬والشارة الخارجة من 2‪Amp‬‬ ‫تستخدم لختيار ذاوية اشعال الثايرستور حيث تعطى جهد تشغيل ‪ V‬للمحرك بقيمة تحقق‬ ‫السرعة المطلوبة. والمعدلت الخاصة بدائرة التحكم الثانية والخاصة بالتيار ‪ Ia‬هى:‬ ‫‪V I = I a FI‬‬ ‫31‬ ‫‪er = V A1 − V I‬‬ ‫41‬ ‫51‬ ‫‪V = A2 * er‬‬ ‫مثال ) ٣ (‬
  • 79. ‫محرك تيار مستمر ذو اثارة منفصلة ويتم تغذية ملفات المجال بجهد ثابت والحمل الكامل‬ ‫٠٢امبير عند جهد ٠٠٣ فولت وسرعة ٠٠٥١دورة/الدقيقة ومقاومة ملفات المنتج ٤.٠اوم مطلوب‬ ‫استخدام الشكل )٧( للتحكم فى سرعتة وتيار المحرك علمابان 001=1‪ A‬وخرج 1‪ Amp‬ل يذيد‬ ‫عن ٠١فولت مهما كان دخلة )ثبات اقصى قيمة للخرج ضرورى للتحكم فى زيادة التيار( 5/1=‪Fr‬‬ ‫0002=2‪ (V/A) & Fs=1/100 (V/rpm) & A‬ونظام التحكم مصمم بحيث ل يزيد تيار المحرك‬ ‫عن ٠٥ امبير فى كل الحوال . احسب الجهد ‪)V‬خرج الموحد( وتيار المنتج ‪ Ia‬واشارة الخطا ‪er‬‬ ‫‪ & es‬للحالت التالية:‬ ‫1-لحظة بدا الحركة ) السرعة= صفر(‬ ‫ب- السرعة تساوى ٠٠٥دورة/د‬ ‫ت- السرعة تساوى ٠٠١دورة/د‬ ‫ثم اوجد السرعة الفعلية عند حمل كامل مقدارة ٠٢ امبير ونسبة الخطا فى السرعة المطلوبة‬ ‫٠٠٥١دورة/د لو تم زيادة الحمل بمقدار ٠٢% على الحمل الكامل حيث ان المطلوب ان دائرة‬ ‫التحكم تغير من جهد التغذية بحيث تبقى السرعة ثابتة احسب ايضا جهد التغذية ‪ V‬الجديد‬ ‫والسرعة بعد هذا التغير.‬ ‫الح ل:‬ ‫لبد من اختيار 51 = ‪ Vref‬لتمثل السرعة المطلوبة وهى 0051 ‪rpm‬‬ ‫لحظة البدء 0=‪ n=0&Eb‬واقصى قيمة الى التيار ‪50A‬‬ ‫4.0*05=‪V=IaRa‬‬ ‫‪V=20V‬‬ ‫وللحصول على ‪ 20V‬لبد من دخول اشارة خطأ التيار للمكبر 2‪ Amp‬بمقدار :‬ ‫‪V‬‬ ‫02‬ ‫= ‪eI‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.01V‬‬ ‫0002 2‪A‬‬ ‫‪VS = nFS = 0 * 0.01 = 0V‬‬ ‫‪e S = Vref − VS = 15 − 0 = 15V‬‬ ‫‪V A1 = A1 * e S = 100 *15 = 1500V‬‬ ‫وطبعا لن خرج 1‪ Amp‬لن يزيد عن ‪ 10V‬لذا فان 1‪ VA‬ستكون ‪ 10V‬وليس ‪. 1500V‬‬ ‫وبتعويض ‪ eI & VAI‬فى المعادلة ٤١‬ ‫‪VI=10-0.01=9.99V‬‬ ‫ومن المعادلة ٣١ :‬ ‫99.9 ‪V I‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫‪= 49.95 A‬‬ ‫1 ‪FI‬‬ ‫5‬ ‫وبذلك فى لحظة بدء التشغيل تكون النتائج كما يلى :‬
  • 80. ‫‪VI=20V, Ia=49.95A, er=0.01, es=15V‬‬ ‫السرعة تساوى 005 ‪rpm‬‬ ‫عند الحمل الكامل يكون :‬ ‫‪E=V-Ia*Ra‬‬ ‫‪E=300-20*0.4=292V‬‬ ‫ولن ‪ Eαn‬باعتبار ان تيار المجال ثابت بثبوت جهد ملفات المجال‬ ‫2‪E 2 n‬‬ ‫=‬ ‫1‪E1 n‬‬ ‫2‪n‬‬ ‫005‬ ‫1‪E 2 = E‬‬ ‫* 292 =‬ ‫1‪n‬‬ ‫0051‬ ‫‪E 2 = 97.33V‬‬ ‫وعلى العتبار انة المطلوب دائما زيادة ‪ V‬بحيث ان التيار ‪ Ia‬يكون اقصى ما يمكن للتعجيل‬ ‫للوصول الى السرعة المطلوبة الى المحرك فيعتبر ان المحرك يسحب ‪ 50A‬عند هذة السرعة‬ ‫لذا فان:‬ ‫‪V = E + I a Ra = 97.33 + 50 * 0.4 = 117.33V‬‬ ‫‪V‬‬ ‫33.711‬ ‫= ‪eI‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.0587V‬‬ ‫2‪A‬‬ ‫0002‬ ‫1‬ ‫* 005 = ‪VS = nFS‬‬ ‫‪= 5V‬‬ ‫001‬ ‫‪e S = Vref − VS = 15 − 5 = 10V‬‬ ‫‪V A1 = A1 * e S = 100 * 10 = 1000V‬‬ ‫ولكن الجهد 1‪ VA‬ل يزيد عن 01 ‪ V‬باى حال من الحوال . وهذا يعنى ان :‬ ‫‪VS = 15-0.1=14.9V‬‬ ‫وهو ما يقابل سرعة 0941 ‪ rpm‬اى ان للسرعات اقل او يساوى 0941 ‪ rpm‬فان 1‪ VA‬تساوى‬ ‫‪ 10V‬وتقل عن ‪ 10V‬للسرعات اكبر من ‪. 1490rpm‬‬ ‫‪V I = V AI − e I = 10 − 0.0587 = 9.9413V‬‬ ‫3149.9 ‪V I‬‬ ‫= ‪Ia‬‬ ‫=‬ ‫707.94 =‬ ‫‪FI‬‬ ‫1‬ ‫5‬ ‫‪V = 117.33V & I a = 49.707 & er = 0.0587 & e S = 10V‬‬ ‫السرعة تساوى 0001 ‪rpm‬‬ ‫يمكن اتباع نفس الطريقة 005 ‪: rpm‬‬ ‫‪E2=149.7V‬‬ ‫‪V=214.7V‬‬ ‫‪VS=10V‬‬ ‫‪ES=5V‬‬ ‫3710.0=‪EI‬‬ ‫‪VI=9.8927V‬‬
  • 81. ‫‪Ia=49.46A‬‬ ‫السرعة عند الحمل الكامل ‪Ia=20A‬‬ ‫جهد التغذية ‪: 300V‬‬ ‫‪V‬‬ ‫003‬ ‫= ‪eI‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.15V‬‬ ‫0002 2‪A‬‬ ‫1‬ ‫‪V I = I a FI = 20 * = 4V‬‬ ‫5‬ ‫‪V AI = 4 + 0.15 = 4.15V‬‬
  • 82. ‫51.4‬ ‫= ‪eS‬‬ ‫‪0.0415V‬‬ ‫001‬ ‫‪VS = 15 − 0.0415 = 14.9585V‬‬ ‫5859.41 ‪VS‬‬ ‫=‪n‬‬ ‫=‬ ‫‪= 1496rpm‬‬ ‫‪FS‬‬ ‫1‬ ‫001‬ ‫6941 − 0051‬ ‫= %001‪speederror‬‬ ‫%772.0 = %001 *‬ ‫0051‬ ‫اذا تم زيادة الحمل )العزم( بمقدار ٠٢% ايظا عن تيار الحمل الكامل لن :‬ ‫‪TαI a I f‬‬ ‫وان ‪ If‬ثابت لثبوت جهد ملفات المجال فان نفس الزيادة فى العزم تؤدى الى زيادة مماثلة فى‬ ‫‪Ia‬‬ ‫52‬ ‫+ 02 = ‪I a‬‬ ‫02 *‬ ‫001‬ ‫‪I a = 25 A‬‬ ‫1‬ ‫* 52 = ‪V I‬‬ ‫‪= 5V‬‬ ‫5‬ ‫وحيث ان دائرة التحكم ستعمل على ثبات السرعة فان ‪ Eb‬ستبقى ثابتة اى ان:‬ ‫‪V = E + I a Ra = 292 + 25 * 0.4 = 302V‬‬ ‫‪V‬‬ ‫203‬ ‫= ‪eI‬‬ ‫=‬ ‫‪= 0.151V‬‬ ‫0002 2‪A‬‬ ‫1‬ ‫‪V I = I a FI = 25 * = 5V‬‬ ‫5‬ ‫‪V AI = 5 + 0.151 = 5.151V‬‬ ‫151.5‬ ‫= ‪eS‬‬ ‫‪= 0.05151V‬‬ ‫001‬ ‫‪VS = 15 − 0.05151 = 14.949V‬‬ ‫949.41 ‪VS‬‬ ‫=‪n‬‬ ‫=‬ ‫‪= 1494.9rpm‬‬ ‫‪FS‬‬ ‫1‬ ‫5‬ ‫9.4941 − 0051‬ ‫= % ‪speederror‬‬ ‫%343.0 = %001 *‬ ‫0051‬
  • 83. ‫٢ - التحكم فى سرعة محرك التوالى باستخدام دائرة المقطع ‪Chopper‬‬ ‫تستخدم هذة الطريقة بشكل اساسى فى السيارات الكهربائية التى تعمل بمحرك تيار مستمر‬ ‫توالى يغذى من البطارية‬ ‫والفكرة الساسية لهذة الطريقة مبنية على استخدام دائرة ‪ Thy‬خاصة تسمى بالمقطع تعمل‬ ‫على توصيل جهد البطارية لفترة زمنية 1‪ T‬وفصلها لفترة زمنية 2‪ T‬وتتكرر هذة العملية .‬ ‫فاذا كان جهد البطارية ‪ V‬فان الجهد على المحرك ‪ Vav‬ويحسب كما يلى :‬ ‫1‪t‬‬ ‫61‬ ‫‪Vav = V‬‬ ‫2 ‪t1 + t‬‬ ‫ويعنى ذلك انة بتغير زمن التوصيل والفصل فانة يمكن تغير متوسط الجهد المحرك وبذلك‬ ‫يمكن تغير السرعة‬
  • 84. ‫ب- التحكم فى السرعة باضافة مقاومة متغيرة على التوالى مع‬ ‫المنتج‬ ‫فى هذة الطريقة يمكن خفض السرعة عن السرعة المقننة ‪ rated speed‬ول يمكن زيادتها‬ ‫ويوضح الشكل )ا( توصيل مقاومة مع المحرك على التوازى وتاثيرها على السرعة‬ ‫والشكل)ب( مع محرك على توالى.‬ ‫ونتيجة لمرور التيار المقنن ‪ rated current‬فى هذة المقاومة فان المفاقيد الضافية ‪I2a*Rad‬‬ ‫فى هذة لمقاومة ستكون كبيرة مما يؤدى الى خفض الكفاءة وهذة الطريقة يمكن تغير‬ ‫السرعة من صفر الى السرعة بدون وجود المقاومة الضافية.‬ ‫ونظرا لمساوئ هذة الطريقة فان استخدامها محدود فى تطبقات مثل الوناش والرافعات‬ ‫حيث يتكرر فصلها وتوصيلها وتكون الكفاءة ذات امر ثانوى .‬ ‫ت- التحكم فى السرعة بتغير فيض ملفات المجال:‬ ‫توضح المعادلة )٩( انة بتغير الفيض المغناطيسى يمكن تغير السرعة بسهولة العلقة بينهما‬ ‫عكسية اى يمكن زيادة السرعة باضافة الفيض والعكس.‬ ‫‪ ‬محرك التواز ى:‬ ‫تضاف مقاومة متغيرة مع ملف المجال كما هو بالشكل وبزيادة المقاومة يقل تيار المجال‬
  • 85. ‫لن الفيض يتناسب طرديا مع تيار المجال وهذا يؤدى الى زيادة السرعة وهذة الطريقة سهلة‬ ‫واقتصادة وتستخدم مع الحمال ذات قدرات ثابتة وعزم ينخفض مع زيادة السرعة مثل اللت‬ ‫تشغيل المعادن .‬ ‫‪ ‬محرك التوال ى:‬ ‫يتم اضافة مقاومة على التوازى مع ملفات المجال او مع عضو النتاج كما هو بالشكل )ا(‬ ‫فكلما تم تقليل ‪ Rsf‬قل التيار المار فى ملفات المجال وزادة السرعة ‪ N‬والعكس‬ ‫صحيح.والشكل)ب( يوضح طريقة اتضافة مقاومة متغيرة على التوازى مع المنتج فكلما تم‬ ‫تقليل ‪ Rsa‬انخفض الجهد على المنتج وزاد تيار المجال وزاد الفيض وقلت السرعة ‪ N‬والعكس‬ ‫صحيح .‬ ‫مثال) ٤ (‬ ‫محرك توازى ٠٠٣ فولت ومقاومت المنتج ٥.٠ اوم ومقاومت ملفات المجال ٠٠٣ اوم سرعتة‬ ‫عند ال حمل ٠٠٠١ دورة/د ويستخدم تيار مقدارة ٣ امبير اوجد سرعة المحرك عند الحمل‬ ‫الكامل ٠٣ امبير واحسب السرعة)ا( اذا استخدمت مقاومة على التوالى مع ملف المنتج‬ ‫مقدارها ٣ اوم ) ب( تم خفض تيار المجال بمقدار ٠٢%‬ ‫الحل‬ ‫003‬ ‫= ‪If‬‬ ‫‪= 1A‬‬ ‫003‬ ‫‪I ao = 3 − 1 = 2 A‬‬ ‫‪I a = 30 − 1 = 29 A‬‬ ‫حيث ان ‪ Iao‬هو تيار المنتج فى اللحمل بينما ‪ Ia‬هو تيار المنتج عند الحمل الكامل.‬
  • 86. E bo = 300 − 2 * 0.5 = 299V E b = 300 − 29 * 0.5 = 285.5V n2 E = b n1 E bo n2 285.5 = 1000 299 n 2 = 954.8rpm -‫أ‬ E b = 300 − 29 * 3.5 = 198.5V n2 E = b n1 E bo 198.5 n 2 = 1000 * = 663.9rpm 299 If2 = 0.8 * I f 1 -‫ب‬ φ 2 = 0.8 * φ1 E bo n1 * φ1 = Eb n * 0.8 * φ1 299 1000 * φ1 = 198.5 n * 0.8 * φ1 n = 829.8rpm
  • 87. ‫مثال ) ٥ (‬ ‫محرك توالى جهدة ٠٠٢ فولت يستخدم فى مصعد كهربائى ولهو مقاومة ملف المجال ٨٠.٠‬ ‫اوم وملفات المنتج ٢١.٠ اوم يسحب ٠٣ امبير عند سرعة ٠٠٥١دورة/د اوجد مقدار المقاومة‬ ‫المطلوبة اضافتها على التوالى للوصول للسعرة الى ٠٠٠٣ دورة/د وبالتيار ٩ امبير على افتراض‬ ‫عدم حدوث تشبع مغناطسة عند سحب تيار مقدارة ٠٣ امبير‬ ‫الحل‬ ‫80.0 + 21.0 = ‪R = Ra + Rs‬‬ ‫‪r = 0.2Ω‬‬ ‫‪E b1 = 200 − 30 * 0.2 = 194V‬‬ ‫‪E bαnφ & φαI f‬‬ ‫‪E bαnI f‬‬ ‫1 ‪E b1 n1 I f‬‬ ‫=‬ ‫2 ‪Eb 2 n2 I f‬‬ ‫9 * 0003‬ ‫* 491 = 2 ‪E b‬‬ ‫‪= 116.4V‬‬ ‫03 * 0051‬ ‫2 ‪Eb‬‬ ‫4.611 = ‪= 200 − 9 * R f‬‬ ‫‪R f = 9.29Ω‬‬ ‫‪Rad = 9.29 − 0.2 = 9.09Ω‬‬ ‫مثال ) ٦(‬ ‫محرك تيار مستمر توالى جهد ٠٤٢ فولت يسحب ٠٤ امبير عند دورانة بسرعة ٠٠٨ دورة/د‬ ‫احسب سرعة المحرك والتيار المسحوب اذا تم وضع مقاومة مقدارها ٥١.٠ اوم على التوازى‬ ‫مع ملفات الجال وادى الى زيادة عزم الحمل بمقدار ٠٥% علما بان مقاومة ملف‬ ‫المنتجوالمجال هى ٢.٠ اوم و ٥١.٠ اوم على التوالى افترض عدم حدوث تشبع مغناطيسى‬ ‫الحل‬ ‫2 ‪I f 2 = 1 / 2I a2 & I f 1 = I f‬‬ ‫‪TαφI a‬‬ ‫‪φαI f‬‬ ‫1‪T1 φ1 I a‬‬ ‫1‪I f 1 I a‬‬ ‫2‬ ‫1‪I a‬‬ ‫=‬ ‫=‬ ‫=‬ ‫2 ‪T2 φ 2 I a 2 I f 2 I a 2 1 / 2 I a‬‬ ‫2‬ ‫بما ان العزم زاد ٠٥% عن 1‪ T‬فان 1‪T2=1.5*T‬‬ ‫2‬ ‫1‪T‬‬ ‫1‪2 I a‬‬ ‫2 =‬ ‫2‪1.5T‬‬ ‫2‪I a‬‬ ‫3 * 2 )04( = 2 ‪I a‬‬ ‫2‬ ‫‪I a 2 = 69.24 A‬‬