عند انخفاض الجهد، يخضع المحرك، باعتباره الجهاز الأساسي للمحرك الكهربائي، لسلسلة من التغييرات الهامة

عند انخفاض الجهد الكهربائي، يخضع المحرك، باعتباره العنصر الأساسي في نظام القيادة الكهربائية، لسلسلة من التغيرات الهامة. فيما يلي تحليل مفصل لهذه التغيرات، مصمم للمساعدة في فهم تأثير انخفاض الجهد على أداء المحرك وظروف تشغيله بشكل أفضل.

أولاً: التغييرات الحالية
شرح المبدأ: وفقًا لقانون أوم، فإن العلاقة بين التيار I والجهد U والمقاومة R هي I = U/R. في المحركات الكهربائية، لا تتغير المقاومة R (وخاصةً مقاومة الجزء الثابت ومقاومة الجزء الدوار) عادةً بشكل كبير، لذا فإن انخفاض الجهد U سيؤدي مباشرةً إلى زيادة التيار I. بالنسبة لأنواع المحركات الكهربائية المختلفة، يكون تغير التيار مماثلاً لتغير مقاومة الجزء الثابت. مع ذلك، قد تختلف مظاهر تغير التيار باختلاف أنواع المحركات.

أداء محدد:
محركات التيار المستمر: تشهد محركات التيار المستمر عديمة الفرش (BLDC) ومحركات التيار المستمر ذات الفرش زيادة ملحوظة في التيار عند انخفاض الجهد إذا ظل الحمل ثابتًا. ويعود ذلك إلى أن المحرك يحتاج إلى تيار أكبر للحفاظ على عزم الدوران الأصلي.

محركات التيار المتردد: بالنسبة للمحركات غير المتزامنة، على الرغم من أن المحرك يخفض سرعته تلقائيًا لتتناسب مع الحمل عند انخفاض الجهد، إلا أن التيار قد يرتفع في حالة زيادة الحمل أو تغيره بسرعة أكبر. أما بالنسبة للمحركات المتزامنة، فإذا بقي الحمل ثابتًا عند انخفاض الجهد، فلن يتغير التيار كثيرًا نظريًا، ولكن إذا زاد الحمل، سيزداد التيار أيضًا.

ثانيًا، تغيير عزم الدوران والسرعة

تغير عزم الدوران: عادةً ما يؤدي انخفاض الجهد إلى انخفاض عزم دوران المحرك. وذلك لأن عزم الدوران يتناسب طرديًا مع حاصل ضرب التيار والتدفق المغناطيسي، فعند خفض الجهد، ورغم زيادة التيار، قد ينخفض ​​التدفق المغناطيسي نتيجةً لنقص الجهد، مما يؤدي إلى انخفاض إجمالي عزم الدوران. مع ذلك، في بعض الحالات، كما هو الحال في محركات التيار المستمر، إذا زاد التيار بشكل كافٍ، فقد يعوض انخفاض التدفق المغناطيسي إلى حد ما، مما يحافظ على استقرار عزم الدوران نسبيًا.

تغير السرعة: بالنسبة لمحركات التيار المتردد، وخاصة المحركات غير المتزامنة والمتزامنة، يؤدي انخفاض الجهد مباشرةً إلى انخفاض السرعة. وذلك لأن سرعة المحرك مرتبطة بتردد مصدر الطاقة وعدد أزواج أقطاب المحرك، ويؤثر انخفاض الجهد على قوة المجال الكهرومغناطيسي للمحرك، مما يؤدي بدوره إلى انخفاض السرعة. أما بالنسبة لمحركات التيار المستمر، فإن السرعة تتناسب طرديًا مع الجهد، لذا تنخفض السرعة تبعًا لذلك عند انخفاض الجهد.

ثالثًا: الكفاءة والحرارة
انخفاض الكفاءة: يؤدي انخفاض الجهد إلى انخفاض كفاءة المحرك. فعند تشغيل المحرك بجهد منخفض، يحتاج إلى تيار أعلى للحفاظ على قدرة الخرج، وتؤدي زيادة التيار إلى زيادة فقد النحاس والحديد في المحرك، مما يقلل من كفاءته الإجمالية.
زيادة توليد الحرارة: نتيجة لزيادة التيار وانخفاض الكفاءة، تولد المحركات حرارة أكبر أثناء التشغيل. وهذا لا يُسرّع فقط من تقادم المحرك وتآكله، بل قد يؤدي أيضًا إلى تفعيل جهاز الحماية من الحرارة الزائدة، مما ينتج عنه إيقاف تشغيل المحرك.

رابعًا، التأثير على عمر المحرك
يؤدي التشغيل لفترات طويلة في ظل جهد كهربائي غير مستقر أو منخفض إلى تقصير عمر المحرك بشكل كبير. فانخفاض الجهد الناتج عن زيادة التيار، وتقلبات عزم الدوران، وانخفاض السرعة، وتراجع الكفاءة، وغيرها من المشكلات، كلها عوامل تُلحق الضرر بالبنية الداخلية للمحرك وأدائه الكهربائي. إضافةً إلى ذلك، فإن زيادة الحرارة المتولدة تُسرّع من عملية تلف مواد عزل المحرك.

ثالثا: التدابير المضادة
لتقليل تأثير انخفاض الجهد على المحرك، يمكن اتخاذ الإجراءات التالية:
تحسين نظام إمداد الطاقة: ضمان استقرار جهد شبكة إمداد الطاقة، لتجنب تأثير تقلبات الجهد على المحرك.
اختيار المحركات المناسبة: عند تصميم واختيار تقلبات الجهد، يجب مراعاة عوامل اختيار المحركات ذات نطاق واسع من التكيف مع الجهد بشكل كامل.
تركيب مثبت الجهد: قم بتركيب مثبت الجهد أو منظم الجهد عند مدخل المحرك للحفاظ على استقرار الجهد.

تعزيز الصيانة: الفحص والصيانة المنتظمة للمحرك لاكتشاف المشاكل المحتملة ومعالجتها في الوقت المناسب من أجل إطالة عمر خدمة المحرك.
باختصار، إن تأثير انخفاض الجهد على المحرك متعدد الجوانب، ويشمل تغيرات التيار، وتغيرات عزم الدوران والسرعة، ومشاكل الكفاءة والحرارة، وتأثيره على عمر المحرك. لذا، في التطبيقات العملية، من الضروري اتخاذ تدابير فعالة للحد من هذه التأثيرات لضمان التشغيل الآمن والمستقر للمحرك.