اختيار محرك كهربائي بسرعة 1500 أو 3000 دورة لمضخة الري ذات الطرد المركزي

عندما يتعطل محرك مضخة الطرد المركزي في موسم الري يكون السؤال الأول عادة "كم kW وكم دورة؟". فالقدرة مكتوبة على لوحة البيانات، لكن الالتباس حول السرعة شائع: فبعض المزارعين يظن أن المحرك الأسرع سيضخ ماءً أكثر، وبعضهم يحاول توصيل محرك متوفر لديه بسرعة مختلفة بالمضخة. وفي مضخة الطرد المركزي تُعد السرعة قيمة مرتبطة بتصميم المضخة ولا تُغيَّر حسب الرغبة. في هذا المقال نتناول الفرق بين محرك 1500 و3000 دورة/دقيقة من منظور مضخة الري، ونشرح بالترتيب المعلومات التي يجب جمعها لاتخاذ القرار.

لماذا تُحدَّد سرعة المضخة وفقًا للدفّاعة لا وفقًا للمحرك؟

تُحسب دفّاعة مضخة الطرد المركزي لتعطي تدفقًا وارتفاع ضخ محددين عند سرعة دوران محددة. ولهذا فإن السرعة المكتوبة في كتالوج مصنّع المضخة أو على لوحة بياناتها ليست اقتراحًا، بل هي نقطة التشغيل التي يستند إليها المنحنى. والمطلوب عند اختيار المحرك هو إيجاد المحرك ذي السرعة التزامنية الأقرب إلى السرعة التي تطلبها المضخة: فللمضخة المكتوب على لوحتها نحو 2900 دورة/دقيقة يُستخدم محرك ثنائي الأقطاب (3000 دورة/دقيقة تزامنية)، وللمضخة المكتوب على لوحتها نحو 1450 دورة/دقيقة يُستخدم محرك رباعي الأقطاب (1500 دورة/دقيقة تزامنية).

تأثير تغيير السرعة ليس خطيًا. فوفقًا لقوانين تشابه المضخات يزداد التدفق بالتناسب الطردي مع السرعة، ويكبر ارتفاع الضخ مع مربع السرعة، والقدرة التي تسحبها المضخة مع مكعب السرعة. وبعبارة تقريبية، فإن تدوير مضخة مصممة لـ 1450 دورة/دقيقة بسرعة 2900 دورة/دقيقة يعني محاولة مضاعفة ارتفاع الضخ أربع مرات والقدرة ثماني مرات. ومثل هذا المحرك إما أن يخرج من الدائرة بتيار زائد في الدقائق الأولى، أو يُجهَد جسم المضخة والحشوة وخط الأنابيب فوق حد التصميم بكثير. وعلى العكس، فإن توصيل محرك 1500 دورة/دقيقة بمضخة 3000 دورة/دقيقة يعطي ضغطًا منخفضًا لدرجة لا يصل معها الماء إلى الحقل.

الفروق بين محرك 1500 و3000 دورة/دقيقة في موقع الري

بعد تحديد السرعة وفقًا للمضخة، فإن معرفة الفروق التي يجلبها الخياران في الموقع تفيد أيضًا في المشاريع الجديدة التي لم تُختر فيها المضخة بعد. والمقارنة التالية تشرح الاتجاهات العامة؛ وقيم مصنّع المضخة تأتي أولًا دائمًا.

في مضخات الري التي تسحب من القنوات أو البرك أو الخزانات المكشوفة، كثيرًا ما يدفع ارتفاع السحب والرمل الموجود في الماء قرار السرعة نحو 1500 دورة/دقيقة. أما في المضخات المدمجة التي تعمل بماء نظيف وتغذي خطوط الري بالتنقيط والرش عالية الضغط فتشيع سرعة 3000 دورة/دقيقة. ويُتخذ القرار مع اختيار المضخة؛ والمحرك نتيجة للقرار المتخذ.

السرعة الظاهرة على لوحة بيانات المحرك وتوافقها مع المضخة

السرعة التزامنية ليست هي نفسها السرعة الاسمية على لوحة البيانات. فالمحرك غير المتزامن يدور تحت الحمل أبطأ قليلًا من السرعة التزامنية؛ وهذا الانزلاق طبيعي. فعلى لوحة بيانات طراز HEM Motor بقدرة 11 kW رباعي الأقطاب بهيكل من حديد الزهر مكتوب 1465 دورة/دقيقة، وعلى الطراز بقدرة 11 kW ثنائي الأقطاب 2945 دورة/دقيقة. وقيم 1450 أو 2900 دورة/دقيقة في كتالوج المضخة تقصد هذه السرعات الاسمية أيضًا، وبالتالي لا تُعد الفروق الصغيرة عدم توافق.

عند تحديد القدرة تُعتمد قدرة المحرك التي يعطيها مصنّع المضخة وقيمة لوحة بيانات المحرك الحالي. وفي منحنى المضخة، عند الانزياح إلى يمين نقطة التشغيل (مثلًا في لحظة الملء الأول والخط فارغ أو عندما يكون صمام مفتوحًا بالكامل) تزداد القدرة المسحوبة. ويعطي مصنّعو المضخات قدرة المحرك آخذين هذه الحالة في الحسبان؛ والاكتفاء بمحرك أصغر في الموقع قد يؤدي إلى فصل المرحل الحراري في أشد أيام الموسم حرارة. وللمحرك القديم غير المقروءة لوحته، فإن التقدم بمعلومات الطراز وقطر الدفّاعة المكتوبة على لوحة المضخة أكثر أمانًا من التخمين.

التركيب والقارنة: مضخة أحادية الكتلة أم مضخة بقاعدة مستقلة؟

تُركَّب مضخات الري بترتيبين أساسيين. في الترتيب بقاعدة مستقلة (بالقارنة) تقف المضخة والمحرك على قاعدة مشتركة وبينهما قارنة مرنة؛ ويُوصل المحرك بالأرجل B3. وفي هذا الترتيب يكون ارتفاع العمود والمسافة بين ثقوب الأرجل حاسمين عند استبدال المحرك؛ وإذا بقي رمز هيكل IEC نفسه يُتوقع الاستبدال دون المساس بالقاعدة. أما في الترتيب أحادي الكتلة فيستقر جسم المضخة مباشرة على شفة المحرك وتُركَّب الدفّاعة غالبًا على عمود المحرك. وفي هذا الترتيب يجب أن يتطابق مقاس الشفة ومخرج العمود تمامًا مع المضخة؛ ولا ينبغي افتراض أن المحرك القياسي يستقر مباشرة على كل مضخة أحادية الكتلة.

هيكل IEC للطرازات ثنائية ورباعية الأقطاب بالقدرة نفسها يكون أحيانًا واحدًا وأحيانًا مختلفًا. فعند 11 kW يكون الطرازان كلاهما بهيكل 160M؛ أما عند 18.5 kW فالطراز ثنائي الأقطاب بهيكل 160L ورباعي الأقطاب بهيكل 180M. وحتى لو كان رمز الهيكل واحدًا فلا ينبغي افتراض تطابق مقاسات العمود والمحامل، بل يجب التحقق من الرسومات الفنية ثنائية الأبعاد حسب الهيكل. وتُقدَّم أشكال التركيب حسب الهيكل ويُتحقق من مقاس الشفة عند الطلب؛ والتفاصيل في سؤال أشكال التركيب.

طرازات نموذجية: سرعتان عند 11 و18.5 kW

فيما يلي طرازات HEM Motor ذات الهيكل من حديد الزهر في قدرتين شائعتين في ري الحقول. وجميع الطرازات بحماية IP55 وعزل من الفئة F وتغذية 400/690 V (Δ/Y)، 50 Hz؛ وتُوصل بتوصيلة دلتا على شبكة 400 V.

• 160M-4: 11 kW (15 HP)، 4 أقطاب، 1465 دورة/دقيقة، IEC 160M، 20.4 A عند 400 V، العزم الاسمي 71.7 Nm. للمضخات ذات الدفّاعة 1450 دورة/دقيقة التي تسحب من القنوات.
• 160M1-2: 11 kW (15 HP)، قطبان، 2945 دورة/دقيقة، IEC 160M، 19.6 A عند 400 V، العزم الاسمي 35.7 Nm. لمضخات الخطوط المضغوطة ذات الدفّاعة 2900 دورة/دقيقة التي تعمل بماء نظيف.
• 180M-4: 18.5 kW (25 HP)، 4 أقطاب، 1470 دورة/دقيقة، IEC 180M، 33.5 A عند 400 V، العزم الاسمي 120.2 Nm.
• 160L-2: 18.5 kW (25 HP)، قطبان، 2940 دورة/دقيقة، IEC 160L، 32.5 A عند 400 V، العزم الاسمي 60.1 Nm.

لاحظوا أن التيارات متقاربة عند القدرة نفسها، بينما يختلف العزم بمقدار النصف تقريبًا. ويفسر هذا الفرق لماذا قد يحتاج المحرك رباعي الأقطاب إلى هيكل أكبر. وتجدون المعلومات العامة عن محركات المضخات في صفحة المحركات الكهربائية للمضخات، والتطبيقات الزراعية في صفحة محركات الآلات الزراعية.

مثال افتراضي: محرك المضخة عند حافة البركة

الحالة التالية ليست تطبيقًا فعليًا لعميل، بل مثال مُعدّ لبيان تسلسل القرار. لنفترض أن لوحة بيانات مضخة طرد مركزي بقاعدة مستقلة تسحب من بركة مكتوب عليها 1450 دورة/دقيقة و11 kW، وأن لوحة بيانات المحرك القديم تذكر هيكل 160M. في هذه الحالة يكون المرشح الصحيح هو 160M-4 رباعي الأقطاب. أما توفر محرك ثنائي الأقطاب لديكم فلا يجعله مناسبًا حتى لو كان بالهيكل نفسه 160M؛ إذ تُجبر المضخة على الدوران بضعف السرعة. ومن جهة القارنة يُقارن قطر العمود بالرسم الفني، ثم يُتحقق من اتجاه الدوران وفق السهم على جسم المضخة.

الظروف الكهربائية والمحيطة الواجب مراعاتها في الموقع

• الإقلاع: في المضخات بقدرة 11 kW فما فوق يكثر استخدام بادئ نجمة-دلتا أو البادئ الناعم أو عاكس التردد. والقاعدة العامة للتشغيل بعاكس التردد مشروحة في سؤال استخدام الإنفرتر؛ وإذا كان الكابل بين العاكس والمحرك طويلًا تُناقش الحاجة إلى مرشح عند الطلب.
• الخط الطويل وهبوط الجهد: في المضخات عند رأس البئر أو وسط الحقل يكون الكابل الممتد من المحول إلى المحرك طويلًا. وإذا هبط الجهد عند الإقلاع يُجهَد المحرك؛ ويجب التحقق من مقطع الكابل في المشروع الكهربائي.
• حماية الأطوار: في الشبكات الريفية يكثر فقد الطور وعدم التوازن. ومفتاح حماية المحرك ومرحل حماية الأطوار هما أرخص طريقة لحماية المحرك.
• البيئة: حماية IP55 مخصصة ضد الغبار ورذاذ الماء؛ وهي غير مناسبة لغرف المضخات المنخفضة التي قد يغمر فيها الماء المحرك. ركّبوا المحرك على ارتفاع لا تصله مياه الفيضان، وتحت أشعة الشمس المباشرة تساعد مظلة بسيطة على التبريد.

تختلف الحالة في الترتيبات التي تسحب الماء من داخل البئر: فمحركات المضخات الغاطسة منتج مستقل وليست موضوع هذا المقال. ولترتيبات الآبار المدفوعة بمحرك على السطح يمكنكم مراجعة صفحة محرك مضخة البئر العميق.

المعلومات اللازمة للطلب

لنتمكن من تحديد المحرك المناسب لمضخة الري لديكم بسرعة، أرسلوا ما يلي معًا:

• السرعة وقدرة المحرك (kW أو HP) المكتوبتان على لوحة بيانات المضخة، واسم طراز المضخة إن أمكن
• صورة لوحة بيانات المحرك القديم ورمز هيكل IEC
• الترتيب: بقاعدة مستقلة وقارنة، أم أحادي الكتلة بالشفة
• جهد الشبكة وطريقة الإقلاع (مباشر، نجمة-دلتا، بادئ ناعم، عاكس تردد)
• مكان التركيب: منطقة مفتوحة، غرفة مضخات، مصدر السحب (رأس بئر، قناة، بركة)

يمكنكم الاطلاع على الطرازات المناسبة وأسعارها الحالية في صفحة شراء محرك كهربائي. وإذا كنتم تستبدلون محرككم الحالي فأرسلوا لوحة بيانات المحرك، ولنحدد معًا الطراز المناسب للمضخة؛ وللأسئلة الأخرى يمكنكم استخدام صفحة الاتصال الخاصة بنا.