هل تساءلت يومًا كيف تؤثر أنواع المحركات المختلفة على الأداء والكفاءة في الماكينات؟ تتعمق هذه المقالة في الاختلافات الأساسية بين محركات التيار المستمر ومحركات التيار المتردد، والمحركات المتزامنة وغير المتزامنة، والفروق الدقيقة في المحركات متغيرة التردد. من خلال استكشاف هذه الفروقات، ستحصل على رؤى قيمة في اختيار المحركات وصيانتها وتحسين استخدامها في مختلف التطبيقات. استعد لتعزيز فهمك لعالم الميكانيكا واتخاذ قرارات مستنيرة لمشاريعك!
رسم تخطيطي لمحرك التيار المستمر
رسم تخطيطي لمحرك تيار متردد
وكما يوحي اسمه، يستخدم محرك التيار المستمر التيار المباشر (DC) كمصدر للطاقة، بينما يستخدم محرك التيار المتردد التيار المتردد (AC) كمصدر للطاقة.
من حيث الهيكل، مبدأ محرك التيار المستمر بسيط نسبيًا، لكن هيكله معقد وصعب الصيانة. من ناحية أخرى، فإن مبدأ محرك التيار المتردد معقد، لكن هيكله بسيط نسبيًا وأسهل في الصيانة مقارنة بمحرك التيار المستمر.
من حيث السعر، عادةً ما تكون محركات التيار المستمر بنفس القدرة أغلى من محركات التيار المتردد. بالإضافة إلى ذلك، تكون تكلفة محرك التيار المستمر أعلى إذا قمت بتضمين جهاز تنظيم السرعة للتحكم في سرعته.
فيما يتعلق بالأداء، فإن سرعة محرك التيار المستمر مستقرة والتحكم في السرعة دقيق، وهو ما لا يمكن تحقيقه بواسطة محرك التيار المتردد. ومع ذلك، لا تُستخدم محركات التيار المستمر إلا كبديل لمحركات التيار المتردد في ظل متطلبات السرعة الصارمة.
على الرغم من أن تنظيم سرعة محرك التيار المتردد أكثر تعقيدًا، إلا أنه يستخدم على نطاق واسع بسبب الاستخدام الواسع النطاق لطاقة التيار المتردد في المصانع الكيميائية.
المحرك المتزامن هو نوع المحرك حيث تكون سرعة دوران الدوار هي نفسها سرعة دوران الجزء الثابت. ومن ناحية أخرى، فإن المحرك غير المتزامن هو نوع من المحركات التي لا تكون سرعة دوران الدوار فيها مماثلة لسرعة دوران الجزء الثابت.
من الواضح أنه لا يمكن استخدام المحركات العادية كمحركات متغيرة التردد. ويرجع ذلك إلى أن المحركات العادية مصممة للعمل بتردد ثابت وجهد ثابت، وهو ما لا يلبي متطلبات تنظيم التردد للتحكم في السرعة بشكل كامل. وبالتالي، لا يمكن استخدامها كمحرك تحويل التردد.
تأثير محول التردد على المحرك يؤثر في المقام الأول على كفاءته وارتفاع درجة الحرارة. يولد محول التردد درجات مختلفة من الجهد والتيار التوافقي أثناء التشغيل، مما يتسبب في تشغيل المحرك تحت جهد وتيار غير جيبي. وهذا يؤدي إلى زيادة في استهلاك الجزء الثابت والدوار للنحاس، واستهلاك الحديد، وخسائر إضافية في المحرك.
من بين جميع التأثيرات، فإن التأثير الأكثر أهمية هو استهلاك النحاس الدوار، مما يؤدي إلى توليد المحرك المزيد من الحرارة ويقلل من كفاءته وقدرته الإنتاجية. ونتيجة لذلك، يزداد ارتفاع درجة حرارة المحركات العادية عمومًا بمقدار 10% إلى 20%.
يتراوح نطاق تردد محول التردد من عدة كيلوهرتز إلى أكثر من عشرة كيلوهرتز، مما يؤدي إلى ارتفاع معدل ارتفاع الجهد في لف الجزء الثابت للمحرك. ويعادل ذلك تطبيق جهد نبضي حاد على المحرك، مما يضع العزل الدوراني للمحرك في اختبار شديد.
عندما يتم تشغيل المحرك بواسطة محول التردد، يصبح الاهتزاز والضوضاء الناتجة عن العوامل الكهرومغناطيسية والميكانيكية والتهوية وغيرها من العوامل أكثر تعقيدًا.
تتفاعل التوافقيات الموجودة في مصدر طاقة التردد المتغير مع التوافقيات الفضائية المتأصلة في الجزء الكهرومغناطيسي من المحرك، مما يؤدي إلى قوى إثارة كهرومغناطيسية مختلفة وزيادة الضوضاء.
إن نطاق تردد العمل الواسع ونطاق التباين الكبير في سرعة المحرك يجعل من الصعب تجنب تردد الاهتزاز الطبيعي لكل جزء هيكلي، مما يؤدي إلى تردد موجات القوة الكهرومغناطيسية المختلفة.
عند تردد الطاقة المنخفض، يكون الفقد الناجم عن التوافقيات الأعلى في مصدر الطاقة كبيرًا. بالإضافة إلى ذلك، كلما انخفضت سرعة المحرك المتغير، ينخفض حجم هواء التبريد بالتناسب مع مكعب سرعة الدوران، مما يؤدي إلى زيادة حادة في درجة حرارة المحرك وصعوبة تحقيق ناتج عزم دوران ثابت.
فكيف يمكن التمييز بين المحرك العادي ومحرك التردد المتغير؟
عادةً ما يكون لمحركات التردد المتغير تصنيف عزل F أو أعلى. ولتعزيز قوة العزل، من المهم تحسين العزل الأرضي وعزل دوران الأسلاك، وخاصة قدرتها على مقاومة الجهد النبضي.
بالنسبة للمحركات ذات التردد المتغير، من المهم مراعاة صلابة كل من مكونات المحرك والمحرك بأكمله مراعاة تامة. يجب بذل الجهود لتحسين التردد الطبيعي من المحرك لتجنب الرنين مع أي موجات قوة.
عادةً ما يستخدم محرك التردد المتغير التهوية القسرية للتبريد، مما يعني أن مروحة التبريد للمحرك الرئيسي تعمل بمحرك منفصل.
بالنسبة للمحركات ذات التردد المتغير التي تتجاوز سعتها 160 كيلوواط، يجب تنفيذ تدابير عزل المحامل.
ويرجع ذلك إلى احتمال عدم تناسق الدائرة المغناطيسية وتوليد تيار العمود. عندما تتجمع التيارات عالية التردد المتولدة من المكونات الأخرى، يمكن أن تزيد بشكل كبير من تيار العمود، مما يؤدي إلى تلف المحامل. لمنع ذلك، تكون تدابير العزل ضرورية بشكل عام.
لمحرك متغير التردد المتغير الطاقة الثابت
عندما تزيد سرعة الدوران عن 3000 لفة في الدقيقة، من المهم استخدام شحم خاص ذو مقاومة لدرجات الحرارة العالية لمواجهة ارتفاع درجة حرارة المحمل.
يتم تشغيل مروحة التبريد الخاصة بمحرك التردد المتغير بواسطة مصدر طاقة منفصل لضمان قدرتها على التبريد المستمر.
المحتويات الأساسية المطلوبة لاختيار المحرك:
نوع الحمل، والطاقة المقننة، والجهد المقنن، والسرعة المقننة والشروط الأخرى المدفوعة.
يجب تناول هذا الأمر من خصائص المحركات، والتي يمكن تصنيفها ببساطة إلى محركات التيار المباشر (DC) ومحركات التيار المتردد، مع تقسيم التيار المتردد إلى محركات متزامنة وغير متزامنة.
(1) محركات التيار المستمر
وتتمثل ميزة محركات التيار المستمر في سهولة تنظيم السرعة من خلال تعديلات الجهد، بالإضافة إلى القدرة على توفير عزم دوران كبير. وهي مناسبة للأحمال التي تتطلب تعديلات متكررة للسرعة، مثل مصانع الدرفلة في مصانع الصلب والمصاعد في المناجم.
ومع ذلك، مع تقدم تكنولوجيا تحويل التردد، يمكن لمحركات التيار المتردد أيضًا ضبط السرعة عن طريق تغيير التردد. على الرغم من أن تكلفة محرك التردد المتغير ليست أكثر بكثير من المحركات العادية، إلا أن سعر العاكس يشكل جزءًا كبيرًا من التكلفة الإجمالية للمعدات. وبالتالي، هناك ميزة أخرى لمحركات التيار المستمر وهي فعاليتها من حيث التكلفة.
تتمثل إحدى عيوب محركات التيار المستمر في هيكلها المعقد، مما يؤدي حتماً إلى زيادة معدلات الفشل. لا تحتوي محركات التيار المستمر، مقارنة بمحركات التيار المتردد، على لفات أكثر تعقيدًا (الإثارة والتبديل والتعويض ولفائف المحرك) فحسب، بل تشمل أيضًا مكونات إضافية مثل حلقات الانزلاق والفرش ومبدلات التيار.
لا تتطلب هذه المتطلبات دقة تصنيع عالية فحسب، بل تؤدي أيضًا إلى ارتفاع تكاليف الصيانة على المدى الطويل.
لذلك، فإن محركات التيار المستمر في وضع حرج في التطبيقات الصناعية، حيث تفقد شعبيتها تدريجياً ولكنها لا تزال مفيدة خلال المرحلة الانتقالية. إذا كان لدى المستخدم ما يكفي من الأموال، فمن المستحسن اختيار محرك تيار متردد مزود بعاكس، نظرًا للفوائد العديدة التي توفرها المحولات.
(2) المحركات غير المتزامنة
تكمن مزايا المحركات غير المتزامنة في هيكلها البسيط، وأدائها المستقر، وسهولة صيانتها، وتكلفتها المنخفضة. كما أنها تتمتع بأبسط عملية تصنيع. وكما قال أحد فنيي الورش القدامى ذات مرة، فإن ساعات العمل المستغرقة في تجميع محرك تيار مستمر يمكن أن تكمل ما يقرب من محركين متزامنين أو أربعة محركات غير متزامنة ذات قوة مماثلة. وهذا يدل على الاستخدام الواسع النطاق للمحركات غير المتزامنة في الصناعة.
تنقسم المحركات غير المتزامنة أيضًا إلى أنواع أقفاص سنجابية وأنواع دوّارة ملفوفة، ويتم التفريق بينها من خلال الدوّارات الخاصة بها. يتكون دوار محرك القفص السنجابي من قضبان معدنية، إما من النحاس أو الألومنيوم.
الألومنيوم أرخص، وبما أن الصين غنية بالبوكسيت، فإنه يُستخدم على نطاق واسع حيث لا تكون المتطلبات عالية.
ومع ذلك، فإن الخصائص الميكانيكية والكهربائية للنحاس تتفوق على خصائص الألومنيوم، ومعظم الدوارات التي صادفتها مصنوعة من النحاس. تُظهر المحركات ذات القفص السنجابي، بمجرد معالجة مشكلة القضبان المكسورة، موثوقية أكبر بكثير من تلك التي تحتوي على دوارات ملفوفة.
ومع ذلك، فإن العيب هو أن عزم الدوران الناتج عن دوّار معدني يقطع الخطوط المغناطيسية في مجال الجزء الثابت الدوّار صغير نسبيًا، كما أن تيار البدء كبير، مما يجعل من الصعب التعامل مع الأحمال التي تتطلب عزم دوران عالٍ في بدء التشغيل.
على الرغم من أن زيادة طول قلب المحرك يمكن أن ينتج عنه عزم دوران أكبر، إلا أن التأثير محدود للغاية. من ناحية أخرى، تعمل المحركات الدوارة الملفوفة على تنشيط لف الدوار من خلال حلقات الانزلاق عند بدء التشغيل، مما يخلق مجالاً مغناطيسياً دواراً. تنتج الحركة النسبية الناتجة مع مجال الجزء الثابت الدوار عزم دوران أعلى.
أثناء بدء التشغيل، يتم تقليل تيار البدء عن طريق استخدام مقاومات مائية يتم التحكم في مقاومتها بواسطة جهاز تحكم إلكتروني ناضج يغير قيمته أثناء عملية بدء التشغيل. وهذا مناسب للأحمال مثل مصانع الدرفلة والمصاعد.
ومع ذلك، نظرًا لأن المحركات غير المتزامنة ذات الدوار الملفوف تضيف مكونات مثل حلقات الانزلاق ومقاومات الماء، فإن التكلفة الإجمالية للمعدات أعلى إلى حد ما. وبالمقارنة مع محركات التيار المستمر، فإن نطاق ضبط سرعتها أضيق وعزم دورانها أقل نسبيًا، وبالتالي فإن قيمتها أقل.
ومع ذلك، نظرًا لأن المحركات غير المتزامنة تنشئ مجالًا مغناطيسيًا دوارًا عن طريق تنشيط لف الجزء الثابت، وهو مكون حثي لا يؤدي عملًا، فإنها تسحب طاقة تفاعلية من الشبكة، مما يؤدي إلى تأثير كبير.
على سبيل المثال، عندما يتم توصيل جهاز حثي كبير بالشبكة، ينخفض جهد الشبكة وينخفض سطوع الأضواء الكهربائية بشكل مفاجئ.
ولذلك، قد تفرض شركات الطاقة قيودًا على استخدام المحركات غير المتزامنة، وهو ما يجب أن تأخذه العديد من المصانع في الاعتبار. ويختار بعض كبار مستهلكي الكهرباء، مثل مصانع الصلب والألومنيوم، إنشاء محطات توليد الطاقة الخاصة بهم، وتشكيل شبكات مستقلة، للتخفيف من قيود الاستخدام هذه.
وبالتالي، إذا كان المحرك غير المتزامن يلبي احتياجات الأحمال عالية الطاقة، فيجب أن يكون مزودًا بجهاز تعويض الطاقة التفاعلية. في المقابل، يمكن للمحركات المتزامنة توفير طاقة تفاعلية للشبكة من خلال أجهزة الإثارة. وكلما كانت الطاقة أكبر، كلما كانت مزايا المحركات المتزامنة أكثر وضوحًا، وبالتالي خلق مرحلة لاستخدامها.
(3) المحركات المتزامنة
بالإضافة إلى التعويض عن الطاقة التفاعلية في حالة الاستثارة الزائدة، تشمل مزايا المحركات المتزامنة أيضًا:
1) سرعة المحرك المتزامن تتبع بدقة n=60f/p، مما يسمح بالتحكم الدقيق في السرعة.
2) توفر ثباتًا تشغيليًا عاليًا؛ ففي حالة حدوث انخفاض مفاجئ في جهد الشبكة، يقوم نظام الإثارة عادةً بفرض الإثارة لضمان التشغيل المستقر، في حين أن عزم دوران المحرك الحثي (المتناسب مع مربع الجهد) سينخفض بشكل كبير.
3) سعة التحميل الزائد أكبر من سعة المحرك الحثي المماثل.
4) تتميز بكفاءة تشغيلية عالية، خاصة في حالة المحركات المتزامنة منخفضة السرعة.
لا يمكن بدء تشغيل المحركات المتزامنة مباشرةً؛ فهي تتطلب إما بدء تشغيل تحريضي أو بدء تشغيل تحويل التردد. يشير بدء التشغيل التعريفي إلى العملية التي يتم فيها تركيب لف بدء التشغيل المشابه لملف القفص السنجابي للمحرك الحثي على دوار المحرك المتزامن.
يتم توصيل مقاوم تكميلي بقيمة مقاومة تبلغ حوالي عشرة أضعاف مقاومة لف الإثارة على التوالي في دائرة الإثارة لتشكيل دائرة مغلقة، مما يسمح بتوصيل الجزء الثابت للمحرك المتزامن مباشرةً بالشبكة.
ثم يبدأ المحرك بعد ذلك مثل المحرك الحثي، وعندما تصل السرعة إلى السرعة دون المتزامنة (95%)، يتم فصل المقاوم الإضافي. لم يتم توضيح بدء تشغيل تحويل التردد هنا. وبالتالي، فإن أحد عيوب المحركات المتزامنة هو الحاجة إلى معدات إضافية لبدء التشغيل.
يعمل المحرك المتزامن على تيار الإثارة. وبدون الإثارة، يكون المحرك غير متزامن. الإثارة عبارة عن نظام تيار مباشر يطبق على الدوار، مع سرعة دوران وقطبية تتفق مع الجزء الثابت.
إذا كانت هناك مشاكل في الإثارة، سيفقد المحرك التزامن، ويفشل في الضبط، ويؤدي إلى تشغيل آلية حماية تتسبب في تعطل المحرك بسبب "فشل الإثارة". لذلك، من العيوب الأخرى للمحركات المتزامنة الحاجة إلى جهاز إثارة إضافي.
في السابق، كان يتم توفير ذلك مباشرةً بواسطة محرك تيار مستمر، ولكن الآن يتم توفيره في الغالب عن طريق تقويم الثايرستور. وكما يقول المثل، كلما كان الهيكل أكثر تعقيدًا وكلما زاد عدد المعدات، زادت نقاط العطل المحتملة، وبالتالي ارتفع معدل الأعطال.
استنادًا إلى خصائص أداء المحركات المتزامنة، توجد تطبيقاتها في المقام الأول في الرافعات والمطاحن والمراوح والضواغط وطواحين الدرفلة ومضخات المياه والأحمال الأخرى.
وباختصار، فإن مبدأ اختيار المحرك هو أنه شريطة أن يلبي أداء المحرك متطلبات آلات الإنتاج، يجب إعطاء الأولوية للمحركات ذات الهياكل الأبسط، والأسعار المنخفضة، والتشغيل الموثوق به، والصيانة المريحة.
وفي هذا الصدد، تتفوق محركات التيار المتردد على محركات التيار المستمر، وتتفوق المحركات الحثية للتيار المتردد على المحركات المتزامنة للتيار المتردد، وتتفوق المحركات الحثية ذات القفص السنجابي على المحركات الحثية ذات الدوار الملفوف.
بالنسبة لآلات الإنتاج التي تعمل بشكل مستمر بأحمال ثابتة وبدون متطلبات خاصة لبدء التشغيل أو الكبح، يفضل استخدام محرك تحريضي قياسي على شكل قفص سنجابي، والذي يستخدم على نطاق واسع في الآلات ومضخات المياه والمراوح وغيرها.
يجب أن تستخدم ماكينات الإنتاج التي تتطلب تشغيلًا وتوقفًا متكررًا، وتتطلب عزم دوران عالٍ في التشغيل والكبح، مثل الرافعات الجسرية، ورافعات المناجم، وضواغط الهواء، وطواحين الدرفلة غير القابلة للعكس، محركًا حثيًا دوارًا ملفوفًا.
في الحالات التي لا توجد فيها حاجة لتعديل السرعة، وتكون السرعة الثابتة ضرورية أو يلزم تحسين عامل الطاقة، يجب استخدام المحركات المتزامنة. وهي مناسبة لمضخات المياه ذات السعة المتوسطة والكبيرة، وضواغط الهواء، والرافعات، وماكينات الطحن، وغيرها.
بالنسبة لماكينات الإنتاج التي تتطلب نطاق ضبط سرعة يزيد عن 1:3 وتحتاج إلى تنظيم سرعة سلس ومستقر، يوصى باستخدام محركات التيار المستمر المثار بشكل منفصل أو المحركات الحثية ذات القفص السنجابي أو المحركات المتزامنة مع التحكم في سرعة التردد. وهي مناسبة لأدوات الماكينات الدقيقة الكبيرة، وماكينات التسوية الجسرية، وماكينات الدرفلة، والرافعات، وغيرها.
يجب أن تستخدم ماكينات الإنتاج التي تتطلب عزم دوران عالٍ في بدء التشغيل وذات خصائص ميكانيكية ناعمة محركات التيار المستمر المتسلسلة أو المركبة المثارة. وهي مثالية للمركبات الكهربائية والقاطرات الكهربائية والرافعات الثقيلة وغيرها.
تشير الطاقة المقدرة للمحرك الكهربائي إلى طاقة الخرج، والمعروفة أيضًا باسم طاقة العمود أو السعة، وهي معلمة مميزة للمحرك. عندما يستفسر الناس عن حجم المحرك، فإنهم عادةً ما يشيرون إلى القدرة المقدرة وليس الأبعاد المادية.
القدرة المقدرة هي المقياس الأكثر أهمية عند تحديد قدرة المحرك على حمل الأحمال وهي معلمة ضرورية عند اختيار المحرك.
(حيث يشير Pn إلى القدرة المقدرة، و Un إلى الجهد المقدر، و In إلى التيار المقدر، و cosθ هو عامل القدرة، و η هو الكفاءة)
يجب أن يستند مبدأ اختيار سعة المحرك المناسبة على فرضية أن المحرك يمكن أن يلبي متطلبات الحمل لآلات الإنتاج، وتحديد قوة المحرك بالطريقة الأكثر اقتصادا ومعقولة.
إذا تم اختيار الطاقة عالية جدًا، فسيؤدي ذلك إلى زيادة في استثمار المعدات والهدر، وغالبًا ما يعمل المحرك بأحمال أقل من اللازم، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة وعامل الطاقة. وعلى العكس من ذلك، إذا تم اختيار الطاقة منخفضة للغاية، فسيتم تشغيل المحرك بحمولة زائدة، مما يؤدي إلى تلف سابق لأوانه.
هناك ثلاثة عوامل رئيسية تحدد قوة المحرك:
1) التسخين وارتفاع درجة حرارة المحرك، وهو العامل الأكثر أهمية في تحديد قوة المحرك;
2) قدرة المحرك على التحميل الزائد على المدى القصير;
3) بالنسبة للمحركات ذات الأقفاص السنجابية غير المتزامنة، يجب أيضًا مراعاة قدرة التشغيل.
أولاً، تقوم ماكينة الإنتاج المحددة، بناءً على التسخين وارتفاع درجة الحرارة ومتطلبات الحمل، بحساب واختيار طاقة الحمل. ثم يقوم المحرك بعد ذلك بتحديد الطاقة المقدرة مبدئيًا بناءً على طاقة الحمل ودورة التشغيل ومتطلبات الحمل الزائد.
بعد التحديد المسبق للقدرة المقدرة للمحرك، يجب أن يخضع لفحوصات التسخين، وقدرة التحميل الزائد، وعند الضرورة، قدرة بدء التشغيل. في حالة فشل أي من هذه الفحوصات، يجب إعادة تحديد المحرك وإعادة فحصه حتى تجتاز جميع المعلمات.
لذلك، فإن دورة العمل هي أيضًا شرط ضروري لتوفيرها. إذا لم يكن هناك أي متطلب، فستتم معالجتها وفقًا لدورة العمل S1 الأكثر شيوعًا؛ تحتاج المحركات ذات متطلبات الحمل الزائد أيضًا إلى توفير مضاعفات الحمل الزائد ووقت التشغيل المقابل؛ تحتاج محركات القفص السنجابي غير المتزامن التي تقود أحمالاً عالية القصور الذاتي مثل المراوح أيضًا إلى توفير عزم القصور الذاتي للحمل ومنحنى عزم الدوران لبدء التشغيل لفحص قدرة البدء.
يتم إجراء جميع الاختيارات المذكورة أعلاه للقدرة المقدرة تحت فرضية درجة حرارة محيطة قياسية تبلغ 40 درجة مئوية. إذا تغيرت درجة الحرارة المحيطة التي يعمل فيها المحرك، يجب مراجعة القدرة المقدرة للمحرك.
استنادًا إلى الحسابات النظرية والممارسة، في درجات الحرارة المحيطة المختلفة، يمكن أن تزيد قدرة المحرك أو تنقص تقريبًا وفقًا للجدول أدناه.
وبالتالي، في المناطق ذات المناخ القاسي، يجب أيضًا توفير درجة الحرارة المحيطة في المناطق ذات المناخ القاسي. على سبيل المثال، في الهند، يجب التحقق من درجة الحرارة المحيطة عند 50 درجة مئوية.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يؤثر الارتفاع العالي أيضًا على قدرة المحرك؛ فكلما زاد الارتفاع، زاد ارتفاع درجة حرارة المحرك، وقلت قدرة الخرج. تحتاج المحركات المستخدمة على ارتفاعات عالية أيضًا إلى مراعاة تأثيرات تفريغ الهالة.
بالنسبة للنطاق الحالي لقوة المحرك في السوق، أقدم البيانات التالية من جدول أداء شركتي للرجوع إليها:
يشير الجهد المقنن للمحرك إلى جهد الخط تحت ظروف التشغيل المقننة. ويعتمد اختيار الجهد المقنن للمحرك على جهد إمداد نظام الطاقة للمنشأة وقدرة المحرك.
يعتمد اختيار تصنيف الجهد لمحركات التيار المتردد بشكل أساسي على مستوى جهد الإمداد في مكان الاستخدام. شبكة الجهد المنخفض الشائعة هي 380 فولت، وبالتالي يكون الجهد المقنن عادةً 380 فولت (التوصيل Y أو Δ)، أو 220/380 فولت (التوصيل Δ/Y)، أو 380/660 فولت (التوصيل Δ/Y).
عندما تصل طاقة المحركات ذات الجهد المنخفض إلى مستوى معين (مثل 300 كيلوواط/380 فولت)، يصبح من الصعب أو مكلفًا للغاية زيادة التيار بسبب محدودية سعة السلك.
في مثل هذه الحالات، من الضروري تحقيق إنتاج طاقة عالية عن طريق زيادة الجهد. جهد الإمداد المعتاد لشبكة الجهد العالي هو 6000 فولت أو 10000 فولت، ولكن في البلدان الأجنبية، هناك أيضًا مستويات جهد 3300 فولت، 6600 فولت، و11000 فولت.
تتمتع محركات الجهد العالي بميزة الطاقة العالية ومقاومة الصدمات القوية. ومع ذلك، فإن لها أيضاً جانب سلبي يتمثل في القصور الذاتي العالي، مما يجعلها صعبة التشغيل والكبح.
كما يجب أن يتطابق الجهد المقنن لمحرك التيار المستمر مع جهد المصدر. وهو بشكل عام 110 فولت أو 220 فولت أو 440 فولت. مستوى الجهد الشائع الاستخدام هو 220 فولت، ولكن بالنسبة للمحركات ذات الطاقة العالية، يمكن زيادته إلى 600-1000 فولت.
عندما يكون مصدر طاقة التيار المتردد 380 فولت، ويتم استخدام دائرة تصحيح سيليكون ثلاثية الأطوار يمكن التحكم فيها من السيليكون لإمداد الطاقة، يجب ضبط الجهد المقنن لمحرك التيار المستمر على 440 فولت. إذا كان مدعومًا بمصدر تصحيح سيليكوني ثلاثي الأطوار يمكن التحكم فيه بنصف موجة، فيجب أن يكون الجهد المقنن لمحرك التيار المستمر 220 فولت.
تشير السرعة المقدرة للمحرك الكهربائي إلى سرعته في ظروف تشغيلية محددة.
لكل من المحرك الكهربائي والآلات التي يحركها سرعات مقدرة خاصة به. عند اختيار سرعة المحرك الكهربائي، يجب مراعاة أن السرعة المنخفضة جدًا غير مرغوب فيها. وذلك لأنه كلما انخفضت السرعة المقدرة للمحرك الكهربائي، كلما زادت مراحله، مما يؤدي إلى حجم أكبر وتكلفة أعلى.
وفي الوقت نفسه، لا ينبغي أن تكون سرعة المحرك الكهربائي عالية جداً، لأن ذلك من شأنه أن يعقد آلية النقل ويجعل من الصعب الحفاظ عليها.
علاوة على ذلك، عند القدرة الثابتة، يتناسب عزم دوران المحرك عكسيًا مع السرعة.
بالنسبة لأولئك الذين لديهم متطلبات منخفضة لبدء التشغيل والكبح، يمكن إجراء مقارنة شاملة من منظور الاستثمار الأولي وشغل المساحة وتكاليف الصيانة من خلال النظر في عدة سرعات مقدرة مختلفة، ومن ثم يمكن تحديد السرعة المقدرة النهائية.
بالنسبة لأولئك الذين يبدأون التشغيل والفرملة والعكس بشكل متكرر، ولكن وقت الانتقال له تأثير ضئيل على الإنتاجية، يتم اختيار نسبة السرعة والسرعة المقدرة للمحرك الكهربائي بشكل أساسي لتقليل خسائر عملية الانتقال، بالإضافة إلى مراعاة الاستثمار الأولي. على سبيل المثال، محركات المصاعد، التي تتطلب انعكاسات متكررة ولها عزم دوران مرتفع، تكون سرعتها منخفضة. وينتج عن ذلك حجم محرك كبير وتكلفة عالية.
عندما تكون سرعة المحرك عالية، يجب أيضًا مراعاة السرعة الحرجة للمحرك. يهتز كل دوار محرك أثناء التشغيل، وتزداد سعة الدوار مع السرعة.
عند سرعة معيّنة، تصل السعة إلى أقصى حد لها (تُعرف أيضاً باسم الرنين)، وبعد هذه السرعة، تنخفض السعة تدريجياً مع زيادة السرعة وتستقر ضمن نطاق معيّن. تُعرف هذه السرعة، حيث تكون سعة الدوّار عند أقصى سرعة، بالسرعة الحرجة للدوّار.
هذه السرعة تساوي التردد الطبيعي للدوار. ومع استمرار زيادة السرعة واقترابها من ضعف التردد الطبيعي، تزداد السعة مرة أخرى. وتسمى السرعة التي تساوي ضعف التردد الطبيعي السرعة الحرجة من الرتبة الثانية. ويستمر ذلك مع الرتبة الثالثة ثم الرابعة وهكذا.
إذا كان الدوار يعمل بالسرعة الحرجة، فستحدث اهتزازات شديدة، وسيزداد انحناء العمود بشكل ملحوظ، مما قد يؤدي بمرور الوقت إلى تشوه شديد في الانحناء أو حتى كسر العمود. عادةً ما تكون السرعة الحرجة للمحرك من الدرجة الأولى أعلى من 1500 دورة في الدقيقة، لذلك لا يتم عادةً مراعاة تأثير السرعة الحرجة للمحركات التقليدية منخفضة السرعة.
وعلى العكس من ذلك، بالنسبة للمحركات عالية السرعة ثنائية الأقطاب، ذات السرعة المقدرة القريبة من 3000 دورة في الدقيقة، يجب مراعاة تأثير هذا التأثير، ويجب عدم تشغيل المحرك بالسرعة الحرجة لفترة طويلة.
بشكل عام، يمكن أن يحدد نوع الحمولة المدفوعة والقدرة المقدرة والجهد المقدر والسرعة المقدرة للمحرك بشكل تقريبي.
ومع ذلك، إذا كنت ترغب في تلبية متطلبات التحميل على النحو الأمثل، فإن هذه المعلمات الأساسية بعيدة كل البعد عن أن تكون كافية.
تشمل المعلمات الإضافية المطلوبة التردد، ودورة التشغيل، ومتطلبات الحمل الزائد، وفئة العزل، وفئة الحماية، والقصور الدوراني، ومنحنى عزم دوران الحمل، وطريقة التركيب، ودرجة الحرارة المحيطة، والارتفاع، والمتطلبات الخارجية، وما إلى ذلك، والتي يتم توفيرها وفقًا لظروف محددة.
في حالة تشغيل المحرك أو حدوث عطل في المحرك، يمكن استخدام أربع طرق لمنع المشكلة وتصحيحها في الوقت المناسب، وبالتالي ضمان التشغيل الآمن للمحرك.
راقب أي تشوهات أثناء تشغيل المحرك، والتي يشار إليها بشكل أساسي بالسيناريوهات التالية:
1). إذا تعرض لف الجزء الثابت لدائرة كهربائية قصيرة، فقد يصدر المحرك دخانًا.
2). إذا كان المحرك يعمل في حالة الحمل الزائد الشديد أو فقدان الطور، ستنخفض السرعة وسيسمع صوت "طنين" مرتفع.
3). إذا كانت شبكة صيانة المحرك تعمل بشكل طبيعي ولكنها توقفت فجأة، فقد يلاحظ وجود شرارات في الأجزاء المفكوكة من الأسلاك. قد يكون هذا بسبب صمام محترق أو مكون عالق.
4). إذا كان المحرك يهتز بشكل مفرط، فقد يكون ذلك بسبب وجود جهاز نقل حركة عالق، أو سوء تثبيت المحرك، أو مسمار قدم مفكوك.
5). قد يشير تغير اللون، وعلامات الاحتراق، وعلامات الدخان في الوصلات والتوصيلات الداخلية للمحرك إلى ارتفاع درجة الحرارة الموضعي أو سوء التلامس في توصيلات الموصلات أو احتراق اللف.
يجب أن يصدر المحرك صوت "طنين" منتظم وخفيف أثناء التشغيل العادي، دون أي ضوضاء إضافية أو أصوات خاصة. إذا كان مستوى الضوضاء مرتفعًا جدًا، بما في ذلك الضوضاء الكهرومغناطيسية أو المحمل أو التهوية أو الاحتكاك الميكانيكي وما إلى ذلك، فقد يشير ذلك إلى وجود مشكلة أو عطل محتمل.
(1) بالنسبة للضوضاء الكهرومغناطيسية، إذا كان المحرك يصدر صوتًا عاليًا وثقيلًا، فإن الأسباب المحتملة هي
(2) يجب مراقبة صوت المحامل بانتظام أثناء تشغيل المحرك. ويمكن القيام بذلك عن طريق الضغط على أحد طرفي مفك البراغي على تركيب المحمل وإمساك الطرف الآخر بالقرب من الأذن للاستماع إلى الصوت الجاري.
إذا كان المحمل يعمل بشكل طبيعي، فينبغي أن يصدر صوت "حفيف" مستمر وصغير، دون أي تغيرات من الأعلى إلى المنخفض أو أصوات احتكاك معدني.
(3) إذا كانت آلية النقل والآلية المدفوعة تنتج صوتًا مستمرًا وليس غير مؤكد، فقد يكون سبب ذلك ما يلي:
يمكن اكتشاف الأعطال في المحرك والوقاية منها باستخدام حاسة الشم.
للتحقق من وجود أعطال، افتح صندوق التوصيل وشمّ رائحة أي روائح محترقة أو غير عادية.
إذا كانت هناك رائحة طلاء، فقد يشير ذلك إلى أن درجة الحرارة الداخلية للمحرك مرتفعة للغاية.
في حالة وجود رائحة قوية أو نفاذة أو رائحة محترقة، فقد يشير ذلك إلى تلف العازل أو اللف.
حتى إذا لم تكن هناك رائحة ملحوظة، فلا يزال من المهم قياس مقاومة العزل بين اللف والغطاء باستخدام ميجر.
إذا كانت مقاومة العزل أقل من 0.5 تريليون أوم، فيجب تجفيف المحرك. تشير قيمة المقاومة صفر إلى أن المحرك قد تعرض للتلف.
يمكن أن يساعد أيضاً لمس درجة حرارة الأجزاء المختلفة من المحرك في تشخيص الأعطال.
لأسباب تتعلق بالسلامة، من الأفضل استخدام ظهر اليد للمس غلاف المحرك والأجزاء القريبة من المحمل عند فحص درجة الحرارة.
إذا تم اكتشاف درجة حرارة غير طبيعية، فقد يرجع ذلك إلى عدة أسباب مثل:
إذا كانت درجة الحرارة حول المحمل مرتفعة بشكل مفرط، فقد يكون سبب ذلك تلف المحمل أو نقص زيت التشحيم.
وفقًا للوائح، يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى للمحامل الدوارة 95 درجة مئوية ويجب ألا تتجاوز درجة الحرارة القصوى للمحامل المنزلقة 80 درجة مئوية، مع عدم تجاوز ارتفاع درجة الحرارة 55 درجة مئوية (محسوبة على أنها الفرق بين درجة حرارة المحمل ودرجة الحرارة المحيطة أثناء الاختبار).
تشمل الأسباب والحلول المحتملة للارتفاع المفرط في درجة الحرارة في المحامل ما يلي:
بالنسبة لقسم الحل، ينبغي إجراء التنقيحات التالية:
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
ID 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR