كيف تعمل المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور على تحسين كفاءة الطاقة

يقارن المصممون بشكل متكرر محركات الفرامل أحادية الطور و المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور في المناقشات الهندسية عند اتخاذ قرار بشأن خيار القيادة المثالي. في حين يتم تقدير محركات الفرامل لقدراتها على التوقف والإمساك، فإن المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور غالبًا ما يتميز بكفاءة الطاقة في التشغيل المستمر.

مبدأ التشغيل وأساسيات الكفاءة

تدوير المجال المغناطيسي والانزلاق

يعمل المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور على الحث الكهرومغناطيسي: الجزء الثابت، عند تنشيطه بواسطة تيار متردد ثلاثي الطور، ينتج مجالًا مغناطيسيًا دوارًا. يحفز هذا المجال تيارات في الجزء الدوار، والتي بدورها تولد عزم الدوران عندما يتأخر الجزء المتحرك قليلاً عن المجال المغناطيسي الدوار - وهذا "التأخر" يسمى الانزلاق.

نظرًا لأن الجزء المتحرك للمحرك لا يتزامن تمامًا مع المجال الدوار للجزء الثابت، فإن الطاقة تنتقل باستمرار، وتحدث خسائر (في مقاومة الجزء الدوار، وفقدان القلب، وما إلى ذلك)، ولكن المحركات المصممة جيدًا تقلل من هذه الخسائر. عادة ما يكون الانزلاق صغيرًا تحت الحمل الكامل، وغالبًا ما يكون بنسبة قليلة فقط، مما يساعد في الحفاظ على الكفاءة العالية.

مصادر الخسائر وتدابير الكفاءة

لفهم كيفية تحسين كفاءة استخدام الطاقة، من المفيد معرفة أماكن حدوث الخسائر:

خسائر النحاس (الملفات الثابتة والدوارة) - بسبب تدفق التيار والمقاومة.

خسائر النواة (الحديد) - خسائر التباطؤ والتيار الدوامي في الدوائر المغناطيسية.

الخسائر الميكانيكية - الاحتكاك، انحراف القذيفه بفعل الهواء، خسائر التحمل.

الخسائر الضالة والخسائر التوافقية - تأثيرات طفيفة بسبب عيوب التصنيع والتوافقيات.

تعمل الشركات المصنعة للمحركات عالية الجودة على تحسين تصميم الملفات ومواد التصفيح والتبريد وهندسة الدوار لتقليل هذه الخسائر. ولهذا السبب فإن المحركات التي تحمل علامة "الكفاءة العالية" أو التي تلبي معايير الكفاءة (مثل IE2/IE3/IE4) تميل إلى الأداء بشكل أفضل في التشغيل المستمر.

كفاءة الطاقة مقابل محرك الفرامل أحادي الطور

لماذا تميل المحركات غير المتزامنة ثلاثية الطور إلى أن تكون أكثر كفاءة

في العديد من البيئات الصناعية، حيث يكون التشغيل المستمر مطلوبًا، غالبًا ما يتفوق المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور على محرك الفرامل أحادي الطور من حيث الطاقة. هذا بسبب:

إن الطاقة ثلاثية الطور متوازنة بطبيعتها وتتيح عزم دوران أكثر سلاسة مع نبض أقل، مما يقلل من الطاقة المهدرة.

تضيف دوائر اللف المساعدة أو المكثفات للمحركات أحادية الطور (خاصة عند دمج دوائر المكابح) خسائر إضافية.

تتم إدارة تبديد الحرارة والتبريد والخسائر الكهربائية بشكل أفضل في المحركات ثلاثية الطور للحصول على مستويات طاقة أعلى، مما يجعلها أكثر قابلية للتطوير.

ومع ذلك - وهذا أمر مهم - بالنسبة للأحمال الخفيفة، أو العمل المتقطع، أو السيناريوهات التي تكون فيها وظيفة الكبح أو الإمساك بالغة الأهمية، فقد يظل محرك الفرامل أحادي الطور مناسبًا، حتى لو كان أقل كفاءة قليلاً في تحويل الطاقة الخام.

استراتيجيات عملية لتعزيز الكفاءة

فيما يلي اقتراحات قابلة للتنفيذ عند نشر محرك غير متزامن ثلاثي الطور (أو على النقيض من محرك الفرامل أحادي الطور) لتحقيق أقصى قدر من توفير الطاقة:

الحجم الصحيح للمحرك

اختر محركًا متوافقًا مع الأحمال: يؤدي الحجم الكبير إلى انخفاض الكفاءة عند الأحمال الخفيفة. يؤدي الحجم الأصغر إلى فقدان التيار الزائد والتدفئة. غالبًا ما يقدم المصنعون منحنيات الكفاءة.

استخدم المبتدئين الناعمين أو VFDs

تعمل البادئات الناعمة على تقليل تدفق التيار، وتقليل الضغط الميكانيكي، وتحسين جودة الطاقة. تسمح محركات التردد المتغير (VFDs) بتنظيم السرعة، ومطابقة سرعة المحرك مع طلب التحميل، مما يقلل من هدر الطاقة أثناء الحمل خارج أوقات الذروة.

تحسين معامل القدرة

انخفاض عامل الطاقة يسبب تيارًا إضافيًا وخسائر. استخدم المكثفات أو المكثفات المتزامنة إذا لزم الأمر. تساعد بعض أجهزة VFD الحديثة أيضًا في تصحيح معامل القدرة.

صيانة المحرك والنظام

التشحيم المنتظم وفحص المحمل

قم بتنظيف فتحات/زعانف التبريد لمنع ارتفاع درجة الحرارة

تحقق من المحاذاة لتقليل الاهتزاز والخسائر الميكانيكية

مراقبة حالة العزل لمنع زيادة الخسائر

المراقبة والتحكم

تركيب أنظمة مراقبة (حساسات التيار، درجة الحرارة، الاهتزازات) لتتبع الأداء وكشف الانحرافات مبكراً.