أخطاء مولد التيار المباشر ذو الثلاث مراحل بلا فرش

أهمية تقييد خطأ مولد التيار المباشر ذو الثلاث مراحل بلا فرش

تعد تقنية التوليد المقاومة للخطأ مهمة للغاية للتطبيقات عالية الموثوقية، مثل الفضاء الحرج للسلامة أو توربينات الرياح البحرية، كما وقد حظيت الآلات التي تتحمل الأخطاء باهتمام واسع على مدى العقد الماضي، لذلك اجتذب التوافق مع الخطأ في الآلات الكهربائية الخالية.

وذلك بداية من الفرش ذات المغناطيس الدائم والملفات في الجزء الثابت (ما يسمى بآلات الجزء الثابت – PM) اهتماماً متزايداً في العقد الماضي بسبب مزاياها المحددة، بما في ذلك الهيكل القوي وكثافة الطاقة العالية والكفاءة العالية.

تم تصنيف كل من آلة (PM -DSPM) البارزة وآلة تحويل التدفق (PM -FSPM) كآلات الجزء الثابت (PM) ذات الهياكل البارزة بشكل مضاعف، حيث يُقترح تشغيل التيار المتردد العلاجي المكافئ لعزم الدوران لمحركات (DSPM)، والتي تتحمل الأخطاء عند حدوث عطل الدائرة المفتوحة.

كما تم تقديم طوبولوجيا محرك آلة (FSPM) المتسامحة للأعطال لمحرك مزدوج الملء يتم توفيره من محركي عاكس منفصلين يتم التحكم فيهما من مصدر الجهد الكهربائي، والذي يكون قادراً على العمل أثناء أعطال المحول ولف الدائرة المفتوحة والقصيرة.

أيضاً تم اقتراح تكوين اللف الزائد واستراتيجية التحكم المناسبة المقابلة للتشغيل المتسامح مع الخطأ لجهاز (FSPM) في التطبيقات الحرجة، كما تم اعتماد هندسة جديدة للجزء الثابت لتوفير عزل مغناطيسي ومادي ممتاز بين ملفات الطور والحفاظ على كثافة عزم دوران مقبولة.

لذلك يتم عزل لفات الطور عن بعضها البعض عن طريق الأسنان الوسطى من النوى على شكل حرف (E) ويتم استخدام اللفات التالفة حول “الأسنان الوسطى” لتنظيم تدفق فجوة الهواء في آلة (FSPM) المقترحة المقاومة للخطأ.

ومع ذلك؛ فإن كلا من (DSPMs) و (FSPMs) لهما عيوب عديدة، مثل التكلفة العالية نسبياً وتدفق الجسيمات الذي لا يمكن السيطرة عليه وإمكانية إزالة مغناطيسية لا رجعة فيها من المواد الجسيمية عند درجة حرارة عالية بسبب المواد الجسيمية. وعندما تعمل (DSPMs) أو (FSPMs) كمولدات؛ فإن “جهد الخرج” ليس مناسباً للتنظيم، خاصة في حالة الأعطال، ونظراً للتكلفة المنخفضة والمرونة في ضبط سعة وصلة التدفق عبر الإنترنت؛ فإنه يتم حالياً فحص الآلات غير (PM) بشكل مكثف.

آلية تنظيم مولد التيار المباشر ذو الثلاث مراحل بلا فرش

يعد “مولد التيار المستمر” بدون فرش (DSBLDCG) نوعاً جديداً من آلات التردد الكهربائي، كما ويتم توفير تدفق مجاله بواسطة ملفات مجال (DC)، وذلك بدلاً من (PMs). بحيث يمكن أن يعمل (DSBLDCG) كمولد للتيار المستمر بدون فرش بدون “مستشعر موضع الدوار”، وذلك مع مقوم بسيط فقط متصل بملفات المحرك.

أيضاً يمكن ضبط جهد الخرج بسهولة عن طريق تنظيم تيار مجال التيار المستمر، وسابقاً، فقد تمت دراسة العديد من هياكل (DSBLDCGs) لتحسين الأداء، مثل هيكل الدوار الملتوي من قسمين لتقليل تموج عزم الدوران وطرق التحكم غير المستشعر وزيادة كثافة الطاقة وحساب فقد الحديد.

كما يتم توصيل (DSBLDCG) بهيكل متوازي من المقومات أحادية الطور ذات الجسر الكامل، بحيث يتم التحقق من القدرة المحتملة على تحمل الخطأ عن طريق محاكاة وتجارب عدم التحميل والحمل.

كما تم تقديم مولد كهرومغناطيسي ذو خمس مراحل يتحمل الخطأ بشكل مضاعف ويتم تحليل أعطال الدائرة المفتوحة وخطأ الدائرة القصيرة عن طريق المحاكاة والتجربة، بحيث يتم عرض القدرة المحتملة على تحمل الخطأ، بحيث تم حل مشكلة عدم تناسق الطور في (DSBLDCG) التقليدي ذي الطور الخمس عن طريق لف ملفات الحقل تقريباً (1-4) أقطاب الجزء الثابت.

مبدأ تحمل خطأ (DSBLDCG)

بالنسبة لـ (DSBLDCG) المتسامح مع الخطأ؛ فإنه يلزم الحد الأدنى من الاقتران الكهربائي والمغناطيسي والحراري بين المراحل، لذلك لقد تقرر أن (DSBLDCG) يمكن أن تقدم درجة من التسامح مع الخطأ، كذلك قد تحافظ الآلة على نفس الأداء أو أداء مشابه في ظل أخطاء الدائرة المفتوحة كما هو الحال في الحالة الصحية.

لذلك تبقى الآلة آمنة دون أي ضرر كارثي عند حدوث عطل في ماس كهربائي عن طريق قطع التيار الميداني، وفيما يتعلق (DSBLDCG)؛ فإنه يتم تنظيم جهد الخرج بواسطة تيار المجال، ونتيجة لذلك يتم الحصول على القدرة على تحمل الخطأ من خلال تصميم هيكل المولد.

كما تعطى علاقة وصلة التدفق للمحرك الكهربائي من خلال:

وباستخدام طريقة العناصر المحدودة (FEM)، تظهر روابط التدفق لاثنين من (DSBLDCGs)، وذلك بدون تحميل، وذلك كما هو موضح في الشكل (1) (A,B,C)، كما أن تيار الجهد المستحث يعطى من خلال:

وبالنسبة إلى (DSBLDCG1)؛ فإنه يتم عرض هيكل ومخطط انتشار اللفات في الشكل (2-A) و (2-C). ووفقاً للشكل (1-B)، لذلك يمكن أن تكون المراحل المجاورة نسخاً احتياطياً للتفاعل، كما تم تصميم هيكل (DSBLDCG1) لضمان أنه عندما تواجه ملفات المرحلة الواحدة خطأ في الدائرة المفتوحة، بحيث يمكن أيضاً توفير الحمل من خلال المرحلة المجاورة، ولا يزال بإمكان المولد توفير الطاقة المؤهلة للحمل.

لذلك؛ فإن (DSBLDCG) لديه القدرة الكاملة على تحمل الخطأ، بحيث يحتوي (DSBLDCG2) على مجموعتين من ملفات المحرك في كل عمود ثابت، كما يظهر المقطع العرضي والمخطط المنتشر للملفات في الشكل (2-B) و (D) على التوالي.

كما أن طوبولوجيا المقوم المعتمد بشكل شائع بواسطة (DSBLDCG1) هي مقوم نصف الموجة (HWR) كما هو موضح في الشكل (3-A). وهي “المقوم المعتمد” بواسطة (DSBLDCG2) ومقوم نصف الموجة الهجين (HHWR)، كما هو موضح في الشكل (3-B)، بحيث يتكون (HHWR) من مقومين متوازيين نصف الموجة.

وبالنسبة لأعطال الدائرة المفتوحة في (B2)؛ فإن (C1) ستوفر الحمل، بحيث يتمتع (DSBLDCG2) أيضاً بالقدرة على تحمل الخطأ، كما تتم مقارنة (SAW-DSBLDCG) من خمس مراحل وثلاث مراحل متوافقة (DAW-DSBLDCG)، وذلك بناءً على قطر فجوة الهواء والقطر الخارجي للجزء الثابت وتيارات المجال وسرعة الدوران.

وأخيراً يتم استنتاج خصائص (DSBLDCG2) المتوافقة مع الأخطاء من خلال التحليل النظري والمحاكاة والتجارب، كما تم فحص أداء (DSBLDCG2) المتوافق مع الأخطاء بشكل شامل، بحيث ينتج (DSBLDCG1) تموج جهد الخرج المنخفض مع الأعطال الطبيعية بسبب تناظر خمسة الفولتية المستحثة. حيث يقوم (DSBLDCG2) بأداء تفاعلات حديدية مختلفة في دورة كهربائية واحدة.

ومع خطأ الدائرة المفتوحة (A2) وخطأ الدائرة المفتوحة (A2) و (C1)، حيث يلعب تفاعل المحرك الذي يضعف التدفق دورًا مهيمناً في المرحلة (A)، وذلك مع خطأ الدائرة المفتوحة (A2) و (B1)، بحيث يكون تفاعل المحرك المعزز للتدفق فقط في المرحلة (B)، كما تزداد تيارات اللفات ذات الصلة الخالية من الأخطاء بشكل كبير مقارنة بالتشغيل العادي لتوفير المزيد من التيار لتعويض تيار الخرج المنخفض قليلاً.

حيث تعد صلاحيات (DSBLDCG2) أعلى من تلك الموجودة في (DSBLDCG1) في ظل الأعطال والخطأ، ووفقاً للمقارنة بين هذين (DSBLDCG) من حيث تموجات جهد الخرج والقوى تحت ثلاثة أخطاء دائرة مفتوحة، بحيث يُظهر (DSBLDCG2) كثافة طاقة أعلى وقدرة ممتازة على تحمل الأخطاء، كما يمكن استخدام كل من (DSBLDCGs) في تطبيقات أخرى عالية الموثوقية.