عند انخفاض الجهد، يخضع المحرك، باعتباره الجهاز الأساسي للمحرك الكهربائي، لسلسلة من التغييرات المهمة. فيما يلي تحليل مفصل لهذه التغييرات، مصمم للمساعدة في فهم تأثير انخفاض الجهد على أداء المحرك وظروف تشغيله بشكل أفضل.
1. التغييرات الحالية
شرح المبدأ: وفقًا لقانون أوم، فإن العلاقة بين التيار I والجهد U والمقاومة R هي I = U/R. في المحركات الكهربائية، عادةً ما لا تتغير المقاومة R (خاصةً مقاومة الجزء الثابت ومقاومة الجزء الدوار) كثيرًا، لذا فإن انخفاض الجهد U سيؤدي مباشرةً إلى زيادة التيار I. بالنسبة لأنواع المحركات الكهربائية المختلفة، يكون تغير التيار مساويًا لتغير مقاومة الجزء الثابت. وقد تختلف مظاهر تغير التيار باختلاف أنواع المحركات.
الأداء المحدد:
محركات التيار المستمر: تشهد محركات التيار المستمر بدون فرش (BLDC) ومحركات التيار المستمر ذات الفرش زيادة ملحوظة في التيار عند انخفاض الجهد مع ثبات الحمل. ويرجع ذلك إلى أن المحرك يحتاج إلى تيار أكبر للحفاظ على عزم الدوران الأصلي.
محركات التيار المتردد: في المحركات غير المتزامنة، على الرغم من أن المحرك يُخفّض سرعته تلقائيًا لتتناسب مع الحمل عند انخفاض الجهد، إلا أن التيار قد يرتفع في حالة وجود حمل أثقل أو أسرع تغيرًا. أما في المحركات المتزامنة، فإذا ظل الحمل ثابتًا عند انخفاض الجهد، فلن يتغير التيار كثيرًا نظريًا، ولكن مع زيادة الحمل، سيزداد التيار أيضًا.
2. تغيير عزم الدوران والسرعة
تغير عزم الدوران: عادةً ما يؤدي انخفاض الجهد إلى انخفاض عزم دوران المحرك. ويرجع ذلك إلى أن عزم الدوران يتناسب طرديًا مع حاصل ضرب التيار في التدفق، وعند انخفاض الجهد، قد ينخفض التدفق بالرغم من زيادة التيار، مما يؤدي إلى انخفاض عزم الدوران الكلي. ومع ذلك، في بعض الحالات، كما في محركات التيار المستمر، قد يُعوّض التيار، إذا زاد بشكل كافٍ، انخفاض التدفق إلى حد ما، مما يُحافظ على استقرار عزم الدوران نسبيًا.
تغيير السرعة: في محركات التيار المتردد، وخاصةً المتزامنة وغير المتزامنة، يؤدي انخفاض الجهد إلى انخفاض السرعة مباشرةً. ويرجع ذلك إلى أن سرعة المحرك ترتبط بتردد مصدر الطاقة وعدد أزواج أقطابه، ويؤثر انخفاض الجهد على قوة المجال الكهرومغناطيسي للمحرك، مما يقلل بدوره من سرعته. أما في محركات التيار المستمر، فتتناسب السرعة طرديًا مع الجهد، وبالتالي تنخفض السرعة تبعًا لذلك مع انخفاض الجهد.
ثالثًا، الكفاءة والحرارة
كفاءة أقل: انخفاض الجهد يؤدي إلى انخفاض كفاءة المحرك. لأن المحرك عند تشغيله بجهد منخفض يحتاج إلى تيار أكبر للحفاظ على طاقة الخرج، وزيادة التيار ستزيد من فقدان النحاس والحديد في المحرك، مما يقلل من كفاءته الإجمالية.
زيادة توليد الحرارة: نتيجةً لزيادة التيار وانخفاض الكفاءة، تُولّد المحركات حرارةً أكبر أثناء التشغيل. هذا لا يُسرّع من شيخوخة المحرك وتآكله فحسب، بل قد يُفعّل أيضًا جهاز الحماية من ارتفاع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى توقف المحرك عن العمل.
رابعا، التأثير على عمر المحرك
سيؤدي التشغيل طويل الأمد في ظروف جهد غير مستقر أو منخفض إلى تقصير عمر المحرك بشكل كبير. لأن انخفاض الجهد الناتج عن زيادة التيار، وتقلبات عزم الدوران، وانخفاض السرعة، وانخفاض الكفاءة، وغيرها من المشاكل، سيؤدي إلى تلف الهيكل الداخلي والأداء الكهربائي للمحرك. بالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة توليد الحرارة ستُسرّع من عملية شيخوخة مادة عزل المحرك.
ثالثا: التدابير المضادة
من أجل تقليل تأثير انخفاض الجهد على المحرك، يمكن اتخاذ التدابير التالية:
تحسين نظام إمداد الطاقة: تأكد من أن جهد شبكة إمداد الطاقة مستقر، لتجنب تأثير تقلبات الجهد على المحرك.
اختيار المحركات المناسبة: في التصميم واختيار تقلبات الجهد، يجب أخذ عوامل اختيار المحركات مع مجموعة واسعة من التكيف مع الجهد في الاعتبار بالكامل.
تركيب مثبت الجهد: قم بتركيب مثبت الجهد أو منظم الجهد عند مدخل المحرك للحفاظ على استقرار الجهد.
تعزيز الصيانة: الفحص والصيانة الدورية للمحرك لاكتشاف المشاكل المحتملة والتعامل معها في الوقت المناسب من أجل إطالة عمر خدمة المحرك.
باختصار، تأثير انخفاض الجهد على المحرك متعدد الجوانب، يشمل تغيرات التيار، وعزم الدوران والسرعة، ومشاكل الكفاءة والحرارة، وتأثيرها على عمر المحرك. لذلك، في التطبيقات العملية، من الضروري اتخاذ تدابير فعالة للحد من هذه الآثار لضمان تشغيل آمن ومستقر للمحرك.
وقت النشر: ٨ أغسطس ٢٠٢٤