10

تفريغ المحاضرة (١٠): تنظيم السرعة، طرق البدء، والكفاءة

أولاً: تنظيم السرعة وطرق عكس الحركة

1. تنظيم السرعة لمحرك التوازي (Speed Control of Shunt Motor)

يتم تنظيم السرعة باستخدام إحدى الطرق التالية:

1. مقاومة متغيرة: (توصيل مقاومة متغيرة بالتوالي مع دائرة المنتج).
2. بالتحكم في الجهد المسلط: (مثل طريقة “وورد ليونارد”).
3. عن طريق المجال: (التحكم في تيار المجال وبالتالي الفيض المغناطيسي).

2. تنظيم السرعة لمحرك التوالي (Speed Control of Series Motor)

1. بتوصيل مقاومة بالتوالي مع دائرة المحرك.
2. بتوصيل مقاومة على التوازي مع ملفات المجال.
3. تقسيم ملفات المجال.

---

ثانياً: طرق بدء الحركة (Starting Methods)

تستخدم لتقليل تيار البدء العالي لحماية المحرك، وتنقسم إلى:

1. بادئ الحركة اليدوي (Manual Starter): (يستخدم للمحركات الصغيرة).
2. بادئ الحركة الأوتوماتيكي (Automatic Starter): (يستخدم للمحركات ذات القدرات العالية).

---

ثالثاً: المفاقيد والكفاءة في المحركات (Losses and Efficiency)

المفاقيد (Losses):

تنقسم المفاقيد في محركات التيار المستمر (كما في حالة المولدات) إلى ثلاثة أنواع وهي:

1. المفاقيد الميكانيكية (Mechanical losses).
2. المفاقيد النحاسية (Copper losses).
3. المفاقيد الحديدية (Iron losses).

مراحل القدرة للمحرك (Power Stages):

مخطط سريان القدرة من الدخل إلى الخرج:

$P_{in}\stackrel{\text{مفاقيد نحاسية }(P_{cu})}{\to }{P}_g\stackrel{\text{مفاقيد حديدية وميكانيكية }(P_i+P_m)}{\to }{P}_{out}$

حيث:

• $P_{in}$: قدرة الدخل (القدرة الكهربية).
• $P_g$: القدرة الكهرومغناطيسية (المتولدة).
• $P_{out}$: قدرة الخرج (القدرة الميكانيكية).

ملاحظة هامة: لاحظ الفرق بين مراحل القدرة بالنسبة للمولد وبالنسبة للمحرك (حيث يكون اتجاه تحويل الطاقة معكوساً).

---

رابعاً: كفاءة المحرك (Motor Efficiency)

بما أنه في حالة المحرك:

• القدرة الكهرومغناطيسية: $P_g=E_b\times I_a$
• وأيضاً: $P_g=P_{in}-P_{cu}$

فإن الكفاءة ($\eta$) تحسب كالتالي:

$\eta =\frac{P_{out}}{P_{in}}=\frac{HP\times 746}{V_{in}\times I_{in}}$

(حيث HP هي القدرة بالحصان، و 746 للتحويل إلى وات).

صور أخرى لحساب الكفاءة الكلية:

1. بدلالة الخرج والمفاقيد: $\eta =\frac{P_{out}}{P_{out}+\text{Losses}}$

2. بدلالة الدخل والمفاقيد: $\eta =\frac{P_{in}-\text{Losses}}{P_{in}}$

---

مثال تطبيقي من المرجع

ذكر المحاضر في الصفحة الثانية: “مثال 3-5 ص 78”. بالرجوع للمرجع المرفق (الصفحة 78 حسب ترقيم الكتاب، والصفحة 28 في ملف الـ PDF)، إليك نص المثال وحله:

مثال (3-5):

محرك تيار مستمر من نوع التوازي يغذى حمل قدرته 150 حصان عند الحمل الكامل، ويدور عند سرعة 960 لفة/دقيقة، وموصل على منبع جهد 550 فولت. وكانت الكفاءة 91% ومقاومة ملفات التوازي 275 أوم ومقاومة ملفات المنتج 0.1 أوم.

أوجد الآتي:

1. المفاقيد الحديدية والميكانيكية (المفاقيد الثابتة).
2. سرعة المحرك إذا خفض العزم إلى 60% من العزم عند الحمل الكامل ووصلت مقاومة 0.2 أوم على التوالي مع ملفات المنتج.

الحل (الجزء الأول الخاص بحساب المفاقيد والكفاءة كما ورد في المحاضرة):

1. حساب قدرة الخرج ($P_{out}$): $P_{out}=150\times 746=111900\text{ Watt}$ (في الكتاب تم التعويض مباشرة).

2. حساب قدرة الدخل ($P_{in}$): $\eta =\frac{P_{out}}{P_{in}}\Rightarrow 0.91=\frac{150\times 746}{P_{in}}$ $P_{in}=\frac{111900}{0.91}=122967\text{ Watt}$

3. حساب التيار الكلي ($I_{in}$): $P_{in}=V_{in}\times I_{in}\Rightarrow 122967=550\times I_{in}$ $I_{in}=\frac{122967}{550}=223.6\text{ A}$

4. حساب تيارات التوازي والمنتج:

   • تيار المجال ($I_{sh}$): $I_{sh}=\frac{V_{in}}{R_{sh}}=\frac{550}{275}=2\text{ A}$
   • تيار المنتج ($I_a$): $I_a=I_{in}-I_{sh}=223.6-2=221.6\text{ A}$

5. حساب المفاقيد النحاسية ($P_{cu}$): $P_{cu}=I_a^2{R}_a+I_{sh}^2{R}_{sh}$ $P_{cu}=(221.6{)}^2\times 0.1+(2{)}^2\times 275=4910.6+1100=6011\text{ W}$ (ملاحظة: الرقم في الكتاب 6011 وات تقريباً).

6. حساب المفاقيد الكلية ($P_{losses}$): $P_{losses}=P_{in}-P_{out}=122967-111900=11067\text{ W}$

7. حساب المفاقيد الميكانيكية والحديدية ($P_{iron}+P_{mech}$): $P_{losses}=P_{cu}+(P_{iron}+P_{mech})$ $11067=6011+(P_{iron}+P_{mech})$ $\text{Fixed Losses}=11067-6011=5056\text{ W}$