المحرك الكهربائي لآلة لف النسيج: اختيار نظام الدفع حسب تغير قطر اللفافة والشدّ

ما يحدد اختيار المحرك في آلة لف النسيج هو كيفية تغير الحمل كلما كبرت اللفافة. فإذا كان القماش يُلف بسرعة ثابتة وشدّ ثابت، فعندما يتضاعف قطر اللفافة يتضاعف العزم على عمود اللف أيضًا، وتنخفض سرعة العمود إلى النصف. لذلك يُختار نظام الدفع ليس وفق نقطة تشغيل واحدة؛ بل وفق العزم عند أكبر قطر والسرعة عند أصغر قطر معًا.

تتناول هذه المقالة آلات اللف المدفوعة من المركز التي تلف القماش أو المنسوجات غير المحاكة على عمود. أما في اللف السطحي (بتلامس الأسطوانة) فتدور أسطوانة الدفع بسرعة ثابتة ولا يؤثر قطر اللفافة على المحرك مباشرة؛ والمسألة هناك مختلفة.

كيف يتغير العزم والسرعة كلما كبرت اللفافة؟

في اللف من المركز يُراد إبقاء كميتين ثابتتين: سرعة الخط (تقدم القماش بالمتر/دقيقة) وشدّ القماش. وفي هذه الحالة:

• العزم = الشدّ × نصف قطر اللفافة. وكلما كبرت اللفافة يزداد العزم بالتناسب الطردي مع القطر.
• السرعة = سرعة الخط ÷ محيط اللفافة. وكلما كبرت اللفافة تنخفض سرعة العمود بالتناسب العكسي مع القطر.
• القدرة = العزم × السرعة. ولأن التأثيرين يوازن أحدهما الآخر، فإن قدرة اللف مستقلة عن القطر وثابتة تقريبًا.

البند الأخير يؤدي إلى نتيجة مهمة: رغم أن قدرة اللف ثابتة، فإن المحرك مضطر إلى إعطاء هذه القدرة ضمن نطاق سرعة واسع. أما المحرك غير المتزامن فلا يبلغ أعلى قدرة يستطيع حملها بعزمه الاسمي إلا عند سرعته الاسمية. وعندما يعطي العزم نفسه بسرعة منخفضة تنخفض قدرة الخرج. لذلك تُحسب قدرة المحرك ليس من حاجة اللف الفعلية إلى القدرة، بل من السرعة التي يجب أن يعطي عندها العزم في أكبر لفافة.

نسبة اللف: أهم معطى تصميمي

تُسمّى نسبة قطر اللفافة الممتلئة إلى قطر البكرة الفارغة (العمود أو الأنبوب الكرتوني) نسبة اللف. وتحدد هذه النسبة مباشرة اتساع نطاق السرعة الذي سيعمل فيه المحرك.

الجدول افتراضي ولبيان منطق النسبة فقط. فإذا اختيرت نسبة مخفض السرعة بحيث يدور المحرك قريبًا من سرعته الاسمية عند بلوغ سرعة الخط على الأنبوب الفارغ، فإنه عند امتلاء اللفافة يعمل بسرعته الاسمية مقسومة على نسبة اللف وبأعلى عزم. وفي نسبة 1:6 يعني هذا تشغيلًا متواصلًا قريبًا من العزم الكامل عند نحو سدس السرعة الاسمية.

كيف يُختار المحرك ومخفض السرعة معًا؟

يمكن بناء تسلسل الاختيار كما يلي:

• من سرعة الخط وقطر الأنبوب الفارغ أوجدوا أعلى سرعة لعمود اللف.
• من الشدّ ونصف قطر اللفافة الممتلئة أوجدوا أعلى عزم على عمود اللف. وتأتي قيمة الشدّ من صانع الآلة أو من بيانات العملية؛ ويجب ألا تُخمَّن.
• حددوا نسبة مخفض السرعة بحيث تقابل أعلى سرعة للعمود سرعةً قريبة من السرعة الاسمية للمحرك.
• أوجدوا عزم المحرك بقسمة أعلى عزم للعمود على نسبة مخفض السرعة وكفاءته؛ ويجب أن تبقى هذه القيمة تحت العزم الاسمي للمحرك.
• أضيفوا هامش التسارع: فاللفافة الممتلئة الثقيلة تتطلب عزمًا إضافيًا عند انتقالها من التوقف إلى سرعة الخط.

يمكن قراءة العزم الاسمي للمحرك من بيانات الحزمة. فمثلًا العزم الاسمي للطراز 100L2-4 بقدرة 3 kW وسرعة اسمية 1450 دورة/دقيقة هو 19.8 Nm، وللطراز 112M-4 بقدرة 4 kW هو 26.3 Nm، وللطراز 132S-4 بقدرة 5.5 kW هو 36 Nm. والجدول الكامل للعزم موجود في مقالتنا جدول عزم المحركات الكهربائية.

في نسب اللف الأوسع يمكن النظر أيضًا في محرك سداسي الأقطاب. فمثلًا يعطي الطراز 132S-6 بقدرة 3 kW عزم 29.6 Nm عند سرعة اسمية 968 دورة/دقيقة؛ ويوفر عزمًا أعلى وسرعة بداية أقل مقارنة بالطراز رباعي الأقطاب بالقدرة نفسها، لكن هيكله أكبر (132S).

يمكنكم مقارنة طرازات السلسلة القياسية وأسعارها الحالية من صفحة شراء محرك كهربائي.

العمل بسرعة منخفضة مع الإنفرتر والتبريد

في آلات اللف من المركز يتحقق تغير السرعة دائمًا تقريبًا بعاكس التردد. وسلاسل HEM Motor ثلاثية الطور مناسبة للتحكم في السرعة بعاكس التردد؛ ووفق القاعدة العامة في سؤال الإنفرتر، إذا كان المحرك سيعمل طويلًا بعزم كامل وسرعة منخفضة فقد تلزم مروحة خارجية، وإذا كان الكابل بين المشغّل والمحرك طويلًا فيُنظر في مرشح dv/dt أو مرشح جيبي، ويُبلَّغ عن هذه الظروف عند الطلب.

آلة اللف هي بالضبط أحد التطبيقات التي تتحقق فيها حالة «العزم العالي بسرعة منخفضة لفترة طويلة» هذه. فكلما اقتربت اللفافة من الامتلاء يتباطأ المحرك لكن عزمه يزداد؛ أما مروحة التبريد الموصولة بعموده فتنفخ هواءً أقل مع السرعة. وفي آلة ذات نسبة لف عالية وفترة بقاء طويلة للفافة ممتلئة ناقشوا حتمًا خيار المروحة الخارجية عند الطلب. كما أن تراكم الوبر والألياف في بيئة النسيج يُضعف التبريد أيضًا؛ ويجب أن يدخل الحفاظ على نظافة غطاء المروحة ضمن خطة الصيانة.

التحكم في الشدّ: مهمة النظام لا المحرك

يدور المحرك غير المتزامن وفق التردد والجهد المعطيين له. أما الحفاظ على ثبات الشدّ فيعتمد على طريقة التحكم في المشغّل وعلى التغذية الراجعة للشدّ (أسطوانة راقصة، أو خلية حمل، أو حساب القطر). والمحرك نفسه لا يقيس الشدّ ولا يصححه.

• في لف الأقمشة والمنسوجات غير المحاكة التي تُقبل فيها تذبذبات قصيرة في الشدّ، يُستخدم المحرك القياسي ثلاثي الطور على نطاق واسع مع مشغّل وتغذية راجعة مناسبين.
• في المهام التي تتطلب شدًّا دقيقًا جدًا، أو تثبيتًا عند سرعة قريبة من الصفر، أو تغيير اتجاه مفاجئًا، قد يلزم نظام دفع سيرفو أو بتحكم خاص. وقد تقع هذه المحركات خارج نطاق السلسلة القياسية في كتالوج HEM Motor لعام 2026؛ أرسلوا إلينا تطبيقكم ومعلومات المشغّل.
• اختيار المشغّل وخوارزمية الشدّ من مسؤولية صانع الآلة أو شركة الأتمتة؛ والمحرك جزء من هذا النظام.

لأنظمة الدفع الأخرى في خطوط النسيج يمكنكم الاطلاع على صفحة محركات آلات النسيج.

مثال افتراضي: لماذا يسخن المحرك؟

الحالة التالية مثال افتراضي. لنفترض أن محركًا بقدرة 3 kW رباعي الأقطاب يعمل بنسبة لف 1:5 في آلة لف قماش يسخن بإفراط عندما تقترب اللفافة من الامتلاء. ويُظهر الفحص ما يلي: يعمل المحرك في الثلث الأخير من اللفافة بنحو خمس سرعته الاسمية وقريبًا من عزمه الاسمي؛ ولا تستطيع مروحته الذاتية دفع هواء كافٍ عند هذه السرعة.

• الخيار الأول هو استخدام مروحة خارجية مع المحرك نفسه؛ ولا تتغير القيم الكهربائية.
• الخيار الثاني هو الانتقال إلى محرك بعزم اسمي أعلى لإبقاء المحرك تحت عزمه الاسمي في اللفافة الممتلئة؛ وفي هذه الحالة يُفحص توصيل مخفض السرعة من الرسم لأن الهيكل والشفة قد يتغيران.
• الخيار الثالث هو تغيير نسبة مخفض السرعة؛ لكن هذا يؤثر على بلوغ سرعة الخط على الأنبوب الفارغ ويجب تقييمه مع صانع الآلة.

الخلاصة والمعلومات اللازمة لعرض السعر

يُختار محرك آلة اللف بحيث يلبي العزم والسرعة معًا طوال النطاق الذي يتغير فيه قطر اللفافة؛ والقدرة وحدها ليست دليلًا. أرسلوا إلينا لعرض السعر ما يلي: لوحات بيانات المحرك ومخفض السرعة الحاليين، وسرعة الخط، وقطري الأنبوب الفارغ واللفافة الممتلئة، وقيمة الشدّ إن أمكن، ونوع المشغّل، وطريقة التركيب. الطرازات المناسبة والأسعار موجودة في صفحة شراء محرك كهربائي. شاركوا صورة لوحة بيانات محرككم الحالي وسرعته ومعلومات التركيب عبر صفحة إرسال لوحة بيانات المحرك، واطلبوا عرض سعر للطراز المناسب. ويمكنكم أيضًا إرسال أسئلتكم من صفحة اتصل بنا.

الأسئلة الشائعة

إذا كانت قدرة اللف ثابتة، فهل يمكنني اختيار قدرة المحرك وفق هذه القدرة؟

لا؛ فالمحرك مضطر إلى إعطاء هذه القدرة بسرعة منخفضة وعزم عالٍ. ويتم الاختيار بحيث يبقى العزم في اللفافة الممتلئة تحت العزم الاسمي للمحرك.

متى تلزم المروحة الخارجية في آلة اللف؟

تلزم إذا كانت نسبة اللف عالية وكان المحرك يعمل طويلًا بسرعة منخفضة قريبًا من عزمه الاسمي. اذكروا هذه الحالة عند الطلب.

هل يستطيع المحرك القياسي ثلاثي الطور الحفاظ على ثبات الشدّ؟

الذي يتحكم في الشدّ ليس المحرك، بل المشغّل ونظام التغذية الراجعة. ويُستخدم المحرك القياسي على نطاق واسع مع مشغّل مناسب؛ وفي المهام التي تتطلب تحكمًا دقيقًا جدًا قد يلزم نظام دفع خاص.

متى يكون المحرك سداسي الأقطاب بدلًا من رباعي الأقطاب منطقيًا؟

إذا كانت نسبة اللف واسعة والعزم في اللفافة الممتلئة عاليًا، فإن المحرك سداسي الأقطاب يوفر عزمًا أعلى وسرعة بداية أقل. ولأن الهيكل يكبر افحصوا توصيل مخفض السرعة.