لماذا ينبغي علينا اختيار دوار ذي أخدود عميق لمحرك قفص السنجاب غير المتزامن؟

مع انتشار استخدام مصادر الطاقة ذات التردد المتغير، أصبح حل مشكلة بدء تشغيل المحركات سهلاً، ولكن بالنسبة لمصادر الطاقة العادية، فإن بدء التشغيلدوار قفص السنجابلطالما شكلت المحركات غير المتزامنة مشكلة. فمن خلال تحليل أداء بدء التشغيل والتشغيل لهذه المحركات، يتضح أنه لزيادة عزم بدء التشغيل وتقليل التيار أثناء بدء التشغيل، يلزم أن تكون مقاومة الدوار أكبر؛ بينما أثناء تشغيل المحرك، ولتقليل فقد النحاس في الدوار وتحسين كفاءة المحرك، يلزم أن تكون مقاومة الدوار أصغر؛ وهذا تناقض واضح.
بالنسبة لمحركات الدوار الملفوف، وبما أنه يمكن توصيل المقاوم على التوالي أثناء بدء التشغيل ثم إزالته أثناء التشغيل، فإن هذا الشرط مُلبّى بشكل جيد. ومع ذلك، فإن محرك الدوار الملفوف غير المتزامن يتميز ببنية معقدة، وتكلفة عالية، وصيانته غير المريحة، مما يحد من استخدامه إلى حد ما؛ وهذا ما يدفع الباحثين إلى البدء من شكل فتحة الدوار في محرك القفص السنجابي.محرك غير متزامنونسعى إلى استغلال "تأثير السطح" لتحقيق مقاومة بدء عالية ومقاومة منخفضة أثناء التشغيل. تتميز محركات الدوار ذات الفتحات العميقة والقفص السنجابي المزدوج بهذه الخاصية عند بدء التشغيل. سنتحدث اليوم عن محركات الدوار ذات الفتحات العميقة.

محرك غير متزامن ذو فتحة عميقة

لتعزيز تأثير الجلد، يكون شكل فتحة دوار المحرك غير المتزامن ذي الفتحة العميقة عميقًا وضيقًا، وتتراوح نسبة عمق الفتحة إلى عرضها بين 10 و12. عند مرور التيار عبر قضبان الدوار، يكون تدفق التسرب المرتبط بأسفل القضبان أكبر بكثير من تدفق التسرب المرتبط بفتحة الفتحة. لذلك، إذا اعتبرنا القضبان بمثابة عدد من الموصلات الصغيرة الموصولة على التوازي والموزعة على طول ارتفاع الفتحة، فإن الموصلات الصغيرة الأقرب إلى أسفل الفتحة تتمتع بمفاعلة تسرب أكبر، وكلما اقتربت من فتحة الفتحة، قلت مفاعلة التسرب.
في البداية، نظرًا لارتفاع تردد تيار الدوار وكبر مفاعلة التسرب، فإن توزيع التيار في كل موصل صغير يعتمد على مفاعلة التسرب. فكلما زادت مفاعلة التسرب، قلّ تيار التسرب. وبالتالي، تحت تأثير نفس الجهد الناتج عن التدفق المغناطيسي الرئيسي للفجوة الهوائية، تكون كثافة التيار بالقرب من أسفل الفتحة في القضبان ضئيلة جدًا، وكلما اقتربنا من فتحة القناة، زادت كثافة التيار.
بسبب تأثير الجلد، بعد أن يتركز معظم التيار في الجزء العلوي من قضيب التوصيل، يصبح دور قضيب التوصيل في أسفل الفتحة ضئيلاً للغاية، وهو ما يعادل تقليل ارتفاعه ومقطعه العرضي، وبالتالي تزداد مقاومة الدوار، مما يفي بمتطلبات المقاومة العالية عند بدء التشغيل. عند بدء تشغيل المحرك وتشغيله بشكل طبيعي، ونظرًا لانخفاض تردد تيار الدوار، تكون مفاعلة التسرب لملفات الدوار أصغر بكثير من مقاومة الدوار، لذا فإن توزيع التيار في الموصلات الصغيرة المذكورة سيتحدد بشكل أساسي بالمقاومة.

بما أن مقاومة كل موصل صغير متساوية، فإن التيار في قضيب التوصيل سيتوزع بالتساوي، وبالتالي يختفي تأثير السطح تقريبًا، وتصبح مقاومة قضيب توصيل الدوار أصغر مرة أخرى، قريبة من مقاومة التيار المستمر. يتضح أن التشغيل الطبيعي لمقاومة الدوار سينخفض ​​تلقائيًا، مما يحقق هدف تقليل فقد النحاس وتحسين الكفاءة.
ما هو تأثيره على الجلد؟

تُعرف ظاهرة التأثير السطحي أيضًا باسم تأثير الجلد. فعندما يمر تيار متردد عبر موصل، يتركز التيار على سطحه. وتُسمى هذه الظاهرة بتأثير الجلد. وعندما يمر تيار أو جهد كهربائي في موصل ذي تردد إلكتروني عالٍ، فإنه يتجمع على سطح الموصل بأكمله بدلًا من أن يتوزع بالتساوي على مساحة مقطعه العرضي.

لا يؤثر تأثير الجلد على مقاومة الدوار فحسب، بل يؤثر أيضًا على مفاعلة التسرب فيه. من خلال مسار تدفق التسرب في الفتحة، يتضح أن التيار المار عبر موصل صغير يُولّد تدفق تسرب من الموصل الصغير إلى الفتحة فقط، وليس من الموصل الصغير إلى قاع الفتحة، لعدم وجود ارتباط بين هذا الأخير والتيار. وبالتالي، عند ثبات التيار، يزداد تدفق التسرب كلما اقتربنا من قاع الفتحة، ويقل كلما اقتربنا من الفتحة. يتضح أنه عندما يُضيّق تأثير الجلد التيار في الموصل المتجه إلى الفتحة، يقل تدفق التسرب الناتج عن التيار نفسه، مما يُقلل من مفاعلة التسرب في الفتحة. لذلك، يزيد تأثير الجلد من مقاومة الدوار ويُقلل من مفاعلة التسرب فيه.

تعتمد قوة تأثير الجلد على تردد تيار الدوار وحجم الفتحة. فكلما زاد التردد وعمق الفتحة، ازداد تأثير الجلد وضوحًا. بالنسبة للدوار نفسه، يختلف تأثير الجلد باختلاف التردد، وكذلك تختلف خصائص الدوار. لذا، يجب التمييز بدقة بين مقاومة الدوار ومفاعلة التسريب أثناء التشغيل العادي وبدء التشغيل، وعدم الخلط بينهما. عند التردد نفسه، يكون تأثير الجلد قويًا جدًا في الدوارات ذات الأخاديد العميقة، ولكنه يؤثر أيضًا بدرجة معينة على دوارات القفص السنجابي ذات البنية العادية. لذلك، حتى بالنسبة لدوار القفص السنجابي ذي البنية العادية، يجب حساب خصائص الدوار عند بدء التشغيل والتشغيل بشكل منفصل.
مفاعلة التسرب الدوارة للأخدود العميقمحرك غير متزامنبسبب شكل الأخدود العميق للدوار، ينخفض ​​تأثير التآكل السطحي، ولكن حتى بعد هذا الانخفاض، تظل مفاعلة التسرب للدوار أكبر من تلك الموجودة في دوار القفص السنجابي العادي. لذلك، يكون معامل القدرة وعزم الدوران الأقصى لمحركات الأخدود العميق أقل قليلاً من نظيريهما في محركات القفص السنجابي العادية.