التركيبات الكهربائية في أنظمة الضاغط
30 يونيو, 2022
تأكد من الحصول على تشغيل آمن وموثوق به لنظام الضاغط الكهربائي لديك. واكتشف عوامل التركيب الكهربائي الأساسية التي يجب أخذها في الحسبان، بداية من المحركات إلى الحماية من دائرة القصر.
المبادئ الرئيسية للمحرك الكهربائي لضاغط الهواء
لتوليد الهواء المضغوط، يستخدم المحرك الكهربائي لضاغط الهواء الطاقة لإنتاج القدرة. يُعَد محرك الحث القفصي ثلاثي الأطوار النوع الأكثر شيوعًا ويُستخدم في كل أنواع الصناعات؛ فهو هادئ وموثوق، ولذلك يشكل جزءًا من معظم الأنظمة، بما في ذلك الضواغط.
يتكون المحرك الكهربائي لضاغط الهواء من جزأين رئيسيين، العضو الساكن الثابت والعضو الدوار المتعاقب. ينتج العضو الساكن –المتصل بمصدر الإمداد الرئيسي ثلاثي الأطوار– مجالاً مغناطيسيًا دوارًا، وتتحول الطاقة إلى حركة؛ أي طاقة ميكانيكية من الدوار.
يُنشئ التيار الموجود في ملفات العضو الساكن مجال قوة مغناطيسية دوارًا، يحث التيارات الموجودة في الدوار. ويؤدي ذلك إلى إحداث مجال مغناطيسي هناك أيضًا. ينتج التفاعل بين المجالات المغناطيسية للعضو الساكن والعضو الدوار عزم الدوران، ما يجعل عمود الدوار يدور.
إذا قام عمود محرك الحث بالدوران بسرعة المجال المغناطيسي نفسها، فستساوي قيمة التيار المستحث في العضو الدوار صفرًا. ومع ذلك –نتيجة للخسائر المختلفة في المحامل مثلاً– يكون ذلك مستحيلاً. ومن ثَم، تكون السرعة دائمًا بمعدل 1-5% تقريبًا دون السرعة المتزامنة للمجال المغناطيسي (تسمى "الانزلاق"). (لا تسبب محركات المغناطيس الدائم أي انزلاق على الإطلاق).
لا يتم تحويل الطاقة في محرك دون فقد. وهذا الفقد ناجم عن الفقد بالمقاومة والفقد بالتهوية والفقد بالمغناطيسية والفقد بالاحتكاك، بالإضافة إلى أسباب أخرى.
تنقسم مادة العزل الموجودة في ملفات المحرك إلى فئات عزل وفق معايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) 60085. يحدد الحرف المقابل لدرجة الحرارة –وهو الحد الأعلى لمنطقة تطبيق العزل– كل فئة. إذا تجاوز الحد الأعلى 10 درجات مئوية على مدار مدة من الوقت، فستنقص مدة الخدمة الافتراضية للعزل بمقدار النصف تقريبًا.
فئة العزل |
B |
F |
H |
الحد الأقصى لدرجة حرارة الملفات بالدرجة المئوية |
130 |
155 |
180 |
درجة الحرارة المحيطة بالدرجة المئوية |
40 |
40 |
40 |
زيادة درجة الحرارة بالدرجة المئوية |
80 |
105 |
125 |
الهامش الحراري بالدرجة المئوية |
10 |
10 |
15 |
تحدد فئات الحماية –وفق المعيار IEC 60034-5 كيفية حماية المحرك من التلامس والماء. تُحدَد هذه الفئات بحرفَي IP ورقمَين. يشير الرقم الأول إلى الحماية من التلامس والاختراق بواسطة جسم صلب. بينما يشير الرقم الثاني إلى الحماية من الماء. انظر أدناه لمعرفة ما تمثله كل فئة.
IP 23: (2) الحماية من الأجسام التي يزيد حجمها على 12 مم. (3) الحماية من رذاذ الماء المباشر حتى زاوية 60 درجة في الوضع الرأسي.
IP 54: (5) الحماية من الغبار. (4) الحماية من الماء المرشوش من كل الاتجاهات.
IP 55: (5) الحماية من الغبار. (5) الحماية من رشاشات المياه منخفضة الضغط من كل الاتجاهات.
تُحدِّد طرق التبريد وفق المعيار IEC 60034-6 طرق تبريد المحرك. ويُحدَد ذلك باستخدام الحرفين IC تتبعهما سلسلة من الأرقام التي تمثل نوع التبريد (من دون تهوية، ذاتي التهوية، قسري التبريد) ووضع التبريد الخاص بالتشغيل (تبريد داخلي، تبريد السطح، تبريد الدائرة المغلقة، تبريد السوائل، وما إلى ذلك).
توضح طريقة التركيب، التي يمثلها الحرفان IM وأربعة أرقام، كيفية تركيب المحرك وفق المعيار IEC 60034-7. فيما يأتي مثالان على ما يعنيه ذلك.
IM 1001: محملان، وعمود بطرف ذي مرتكز حر، وهيكل عضو ساكن بقوائم.
IM 3001: محملان، وعمود بطرف ذي مرتكز حر، وهيكل عضو ساكن من دون قوائم، وشفة كبيرة ذات فتحات تأمين عادية.
يمكن توصيل محرك كهربائي ثلاثي الأطوار بطريقتين: التوصيل النجمي (Y) أو توصيل دلتا (Δ). تتميز مراحل الملفات في المحرك ثلاثي الأطوار بعلامات U وV وW (U1-U2؛ V1-V2؛ W1-W2). وتشير المعايير في الولايات المتحدة إلى T1 وT2 وT3 وT4 وT5 وT6. وباستخدام التوصيل النجمي (Y)، يتم دمج "أطراف" أطوار ملفات المحرك معًا لتكوين نقطة الصفر التي تأخذ شكل النجمة (Y).
يستقر جهد الطور (جهد الطور = الجهد الرئيسي /√3؛ على سبيل المثال 400 فولت = 690 /√3) على الملفات. وسيتحول التيار Ih المتجه نحو نقطة الصفر إلى تيار طور، ومن ثَم سيتدفق تيار الطور If = Ih من خلال الملفات. وباستخدام التوصيل دلتا (Δ) تتصل البدايات والنهايات بين الأطوار المختلفة التي تشكل فيما بعد دلتا (Δ). ونتيجة لذلك، سيكون هناك جهد كهربائي رئيسي عبر الملفات.
يكون التيار Ih الموجود في المحرك هو التيار الرئيسي، ويتم تقسيمه على الملفات لإنتاج تيار طور، Ih/√3 = If. يمكن توصيل المحرك نفسه توصيلاً نجميًا بجهد 690 فولت أو توصيل دلتا بجهد 400 فولت. وفي كلتا الحالتين، سيساوي الجهد عبر الملفات 400 فولت.
وسيكون التيار الواصل إلى المحرك أقل عند استخدام توصيل نجمي بجهد 690 فولت مقارنة باستخدام توصيل دلتا بجهد 400 فولت. وتمثل √3 العلاقة بين مستويات التيار. ويمكن أن تشير لوحة المحرك (على سبيل المثال) إلى 690/400 فولت. وهذا يعني أن التوصيل النجمي يكون مخصصًا للجهد الأعلى وتوصيل دلتا للجهد الأقل كما يتضح. ويشير التيار الذي يظهر على اللوحة أيضًا إلى القيمة الأقل للمحرك ذي التوصيل النجمي والقيمة الأكبر للمحرك ذي توصيل دلتا.
عزم دوران المحرك الكهربائي هو تعبير عن قدرة دوران العضو الدوار. ولكل محرك حد أقصى لعزم الدوران. ويعني وجود حمل فوق هذا العزم عدم قدرة المحرك على الدوران. ويعمل المحرك في أثناء الحمل العادي بشكل أقل بكثير عن أقصى عزم له، إلا أن تسلسل التشغيل سيتضمن حمولة إضافية. وتُمثَّل خصائص المحرك عادةً في منحنى عزم الدوران.
المقالات ذات الصلة
استعادة الطاقة في أنظمة الضاغط
30 يونيو, 2022
اكتشف كيفية استعادة الطاقة الناتجة من الحرارة المهدرة في أنظمة الهواء المضغوط المبرَّدة بالماء أو بالهواء. وسنلقي نظرة على إمكانية استعادة الطاقة وطرق الاستعادة المختلفة.
الطاقة الكهربائية
5 سبتمبر, 2022
تؤدي الكهرباء دورًا كبيرًا في ضغط الهواء. تعرف على المزيد عن الطاقة الكهربائية والعلاقة بين الطاقة الفعالة وغير الفعالة والظاهرية.