الشرح النظري
السرعة التزامنية
يولد ملف الجزء الثابت في المحرك الحثي مجالًا مغناطيسيًا دوارًا بسرعة ثابتة تتحدد بتردد المصدر وعدد الأقطاب: N_s = 120·f / P. فمحرك بأربعة أقطاب على 50 Hz له مجال يدور بـ 1500 دورة في الدقيقة، وعلى 60 Hz بـ 1800. الأقطاب تأتي أزواجًا فعدد الأقطاب زوجي دائمًا.
الانزلاق
يتبع الدوار المجال لكنه لا يلحق به أبدًا؛ فلو دار بنفس السرعة لما قطع المجال موصلاته ولما تولد فيه جهد ولا تيار ولا عزم. تخيل شخصًا يجري خلف حافلة: لا يستطيع نقل الحافلة إلا بوجود فرق في السرعة. الانزلاق s هو نسبة هذا الفرق إلى السرعة التزامنية: s = (N_s − N_r)/N_s. ويكون عند الحمل الكامل في المحركات القياسية صغيرًا (نحو 2–6%)، ويرتفع كلما زاد الحمل، وهو 100% عند السكون (لحظة البدء).
تردد الدوار
تتولد في الدوار تيارات بتردد f_r = s·f؛ عند البدء تساوي تردد المصدر، وعند الحمل الكامل تكون أقل من 3 Hz تقريبًا. وهذا سبب ضعف فقد الحديد في الدوار وإمكان تصنيعه من حديد غير مغزول بدقة.
مدى الانزلاق
إذا دار الدوار فوق السرعة التزامنية بقوة خارجية (توربينة رياح مثلًا) يصبح الانزلاق سالبًا وتتحول الآلة إلى مولد حثي، وهو ما تنبه له الأداة بتحذير.
الافتراضات والحدود
الحساب لحالة الاستقرار الجيبية ومصدر بتردد ثابت. لا ينطبق مباشرة على المحركات المغذاة بمحولات تردد (VFD) التي تتغير فيها السرعة التزامنية بتغير التردد، لكن المعادلة نفسها تُستخدم بتردد الخرج. السرعة المسجلة على لوحة البيانات (مثل 1440 rpm) تشير إلى الحمل المقنن.
الأخطاء الشائعة
اعتبار أن سرعة اللوحة هي السرعة التزامنية، أو استخدام عدد أزواج الأقطاب بدل الأقطاب في المعادلة 120f/P، أو الخلط بين الانزلاق كنسبة وكنسبة مئوية.
ربط الانزلاق بالحمل
في منطقة التشغيل العادية يتناسب العزم تقريبًا طرديًا مع الانزلاق، فالمحرك يعوّض زيادة الحمل بزيادة طفيفة في الانزلاق وانخفاض طفيف في السرعة. وإذا تجاوز الانزلاق قيمة العزم الأقصى (نحو 15–25%) فقد يتعطل المحرك. وعند تغذية المحرك بمحول تردد يُنظَّم التردد فتتغير السرعة التزامنية بنسبة التردد، فيبقى الانزلاق صغيرًا وتتحكم في السرعة دون الحاجة لترس. وتذكّر أن تغيير مقاومة الدوار في المحركات ذات الحلقات الانزلاقية يغيّر الانزلاق عند العزم نفسه.
المعادلات المستخدمة
تعريف الرموز والوحدات
| الرمز | المعنى | الوحدة |
|---|---|---|
| N_s | السرعة التزامنية | rpm |
| N_r | سرعة الدوار | rpm |
| s | الانزلاق | — أو % |
| f | تردد المصدر | Hz |
| P | عدد الأقطاب | — |
| f_r | تردد الدوار | Hz |
افتراضات وحدود النموذج
- مصدر بتردد ثابت وحالة مستقرة.
- محرك حثي ثلاثي الطور قياسي.
- استخدام عدد الأقطاب (وليس الأزواج).
أخطاء شائعة في الحساب
- اعتبار سرعة اللوحة تزامنية.
- استخدام أزواج الأقطاب في 120f/P.
- الخلط بين s و%.