בטכנולוגיה מוטורית, השדה המגנטי המסתובב הוא מושג מרכזי הקובע את מאפייני ההפעלה ואת הביצועים של מנוע. כאשר מוסר הרוטור של המנוע ורק אספקת חשמל תלת-פאזית מוחלת על הסטטור, נוצר שדה מגנטי מסתובב בתוך הסטטור. קיומו של שדה מגנטי זה הוא הבסיס להפעלת המנוע, וניתן להסדיר את המהירות, הכיוון והשטף המגנטי שלו בתנאים חיצוניים.
היווצרות ויסות של שדה מגנטי מסתובב
השדה המגנטי המסתובב נוצר על ידי פיתולי התלת פאזי על הסטטור של המנוע על ידי העברת זרם חילופי תלת פאזי דרכו. מהירות הסיבוב של שדה מגנטי זה, המכונה גם מהירות הסיבוב הסינכרונית (n 0), נקבעת על ידי תדירות אספקת החשמל (F) ומספר זוגות המוט (P) של פיתולי הסטטור. הנוסחה לחישוב המהירות הסינכרונית היא n 0=60 f/p. לפיכך, ניתן להשיג ויסות המהירות הסיבובית של השדה המגנטי המסתובב על ידי שינוי תדירות אספקת החשמל או מספר זוגות המוט של הסטטור.
עקרון בקרת מהירות תדר משתנה
בקרת מהירות המרת תדרים מתממשת על ידי שינוי תדירות אספקת החשמל כדי לווסת את מהירות המנוע. במערכת בקרת מהירות המרה בתדר, ממיר התדרים, כציוד הליבה, יכול להמיר את אספקת החשמל הקבועה של התדר התעשייתי לאספקת חשמל AC מתכווננת בתדר. כאשר תדירות אספקת החשמל משתנה, מהירות הסיבוב של השדה המגנטי המסתובב משתנה גם היא, ובכך מניעה את הרוטור המנוע לרוץ במהירות סינכרונית חדשה.
בתהליך ויסות מהירות המרת התדרים, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת למידתיות בין מתח לתדר. על מנת להבטיח שהשטף המגנטי (φm) בתוך המנוע יהיה קבוע, המתח U ותדר אספקת החשמל צריך לשמור על קשר יחסי מסוים. מידתיות זו מיוצגת בדרך כלל על ידי עקומת V/F. בטווח התדרים הבסיסי, כאשר התדר גדל, המתח צריך לגדול בהתאם כדי לשמור על יציבות השטף המגנטי.
רוטור גרם לפוטנציאל וקצב סיבוב
הרוטור של המנוע חותך גם את השדה המגנטי המסתובב שנוצר על ידי הסטטור במהלך הסיבוב, וכתוצאה מכך פוטנציאל המושרה (E2). גודל הפוטנציאל המושרה זה קשור למהירות הרוטור (n) ולקצב (ים). קצב ה- SLEW מוגדר כ (n 0 - n)/n 0 ומייצג את ההבדל בין מהירות הרוטור למהירות הסינכרונית כחלק מהמהירות הסינכרונית. קצב ה- SLEW הוא מקסימלי כאשר המנוע מתחיל לראשונה (S=1), כאשר הפוטנציאל המושרה של הרוטור הוא מקסימלי. עם עליית המהירות המוטורית, קצב ההבדל הסיבוב יורד בהדרגה, והפוטנציאל המושרה של הרוטור יורד גם בהתאם.
בעיית מתח יתר של המרת תדרים
בתהליך של ויסות מהירות המרת תדרים, אם המנוע מפחית לפתע את התדר כאשר הוא פועל בתדר גבוה ומהירות המנוע אינה נשלטת בזמן, מהירות המנוע עשויה לחרוג מהמהירות הסינכרונית. בשלב זה, המנוע יהיה במצב ייצור חשמל, ויוצר כוח אלקטרומוטיבי הפוך כדי להטעין את המהפך. אם כוח האלקטרומוטיבי הפוך זה חורג מהסובלנות של ממיר התדרים, הוא יגרום לממיר התדרים לדווח על תקלת מתח מתח. לפיכך, במערכת בקרת מהירות המרה בתדר, יש לנקוט באמצעי בקרה יעילים כדי למנוע את התרחשות תופעת מתח יתר זו.
לסיכום, השדה המגנטי המסתובב של ויסות מהירות המרה של המנוע ותדר הם תוכן חשוב בטכנולוגיה מוטורית. על ידי ניתוח היווצרות ויסות השדה המגנטי המסתובב, העיקרון של בקרת מהירות המרת התדרים, הרוטור גרם לפוטנציאל ושיעור הסיבוב ובעיית ההמרה בתדר, אנו יכולים להבין טוב יותר את מאפייני ההפעלה ואת הביצועים של המנוע, ולספק תמיכה טכנית חזקה לעיצוב, ייצור ויישום המנוע!