ما يجب مراعاته عند شراء محرك كهربائي: الحالات التي تؤدي إلى طلب خاطئ

في أغلب الأحيان لا يُكتشف خطأ طلب المحرك إلا عند إنزال المحرك في الورشة: فثقوب الشفة لا تتطابق مع ثقوب الآلة، أو يكون العمود أسمك من الوصلة، أو يعمل المحرك لكن لا يمكن استخدام بادئ نجمة-دلتا الموجود في اللوحة. وفي معظم هذه الحالات تقريبًا لا يوجد عيب في المحرك. فالناقص هو المعلومات المنقولة عند تقديم الطلب.

نتناول في هذه المقالة حالات الطلب الخاطئ الأكثر شيوعًا التي نصادفها في الميدان واحدة تلو الأخرى: لماذا تحدث، وبأي عَرَض تُكتشف، وكيف يمكن تداركها قبل الطلب.

لماذا لا يكفي ذكر الـ kW وحده؟

عبارة "أحتاج محركًا بقدرة 7.5 kW" وصف ناقص، لأن القدرة نفسها تعني عزم دوران مختلفًا جدًا عند سرعات مختلفة. ويُحسب عزم العمود تقريبًا بالعلاقة 9550 × kW / السرعة. فبينما يعطي محرك بقدرة 5.5 kW نحو 35 Nm عند 1500 دورة/دقيقة، فإن القدرة نفسها تقابل نحو 52 Nm عند 1000 دورة/دقيقة. وإذا كانت نسبة البكرات أو مخفض السرعة محسوبة وفقًا لهذا الفرق، فإن المحرك ذا السرعة الخاطئة إما أن يسرّع الآلة أو لا يستطيع حمل الحمل.

تتحدد السرعة بعدد الأقطاب. ففي شبكة 50 Hz يدور المحرك ثنائي الأقطاب بنحو 3000، ورباعي الأقطاب بنحو 1500، وسداسي الأقطاب بنحو 1000، وثماني الأقطاب بنحو 750 دورة/دقيقة. أما على لوحة البيانات فترى رقمًا أقل قليلًا من هذه القيمة المقرّبة؛ فبحكم طبيعة المحرك غير المتزامن تبقى السرعة تحت الحمل دون السرعة المتزامنة. فالمحرك الذي يحمل على لوحته قيمة أقل قليلًا من 1500 هو محرك رباعي الأقطاب.

سطر الجهد: 230/400 V ليس كـ 400/690 V

الجهد المزدوج على لوحة بيانات المحرك يُظهر جهد تشغيل اللفات في توصيلي النجمة والدلتا. ففي شبكة 400 V يعمل المحرك ذو اللوحة 230/400 V بتوصيل النجمة، بينما يعمل المحرك ذو اللوحة 400/690 V بتوصيل الدلتا.

ويظهر الفرق هنا: ففي بدء التشغيل نجمة-دلتا يقلع المحرك أولًا على النجمة، ثم يواصل العمل على الدلتا. وهذه الطريقة ممكنة فقط إذا كان المحرك ملفوفًا ليعمل على الدلتا عند 400 V، أي إذا كان 400/690 V. فإذا أُرسل محرك 230/400 V إلى منشأة لوحتها مجهزة بنجمة-دلتا، فإن المحرك سليم لكنه لا يستطيع الإقلاع بشكل صحيح مع اللوحة الحالية. وكاتجاه عام تأتي القدرات الصغيرة بلفات 230/400 V والقدرات الكبيرة بلفات 400/690 V؛ والمعلومة الدقيقة موجودة دائمًا على لوحة البيانات. وقد شرحنا جانب التوصيل بالتفصيل في مقالتنا عن مخطط توصيل نجمة-دلتا.

إذا لم يتوافق المحرك مع الآلة: شكل التركيب والشفة والعمود

حتى لو كانت القدرة والسرعة صحيحتين، فإن التوصيل الميكانيكي للمحرك بالآلة موضوع منفصل. فالتركيب على الأرجل (B3)، والشفة الكبيرة (B5)، والشفة الصغيرة (B14)، والأرجل مع الشفة (B35، B34) هي أشكال توصيل مختلفة للمحرك الكهربائي نفسه؛ أما في المحركات التي ستعمل رأسيًا فتدخل أوضاع مثل V1 وV5.

أكثر ثنائي يُخلط بينهما هو B5 وB14. فكلاهما بشفة، لكن في B5 تكون ثقوب الشفة غير ملولبة ويمر البرغي عبر الشفة؛ أما في B14 فالثقوب ملولبة وقطر الشفة أصغر. وفي المحركات الموصولة مباشرة بمخفض سرعة أو بمضخة يعني هذا الفرق استحالة التركيب تمامًا. وقد تناولنا الموضوع بشكل منفصل في مقارنة B5 وB14.

يعتمد قطر العمود ومقاس الخابور على رقم هيكل IEC. ورقم الهيكل يُظهر أيضًا ارتفاع محور العمود عن القاعدة (mm): فمحور عمود المحرك ذي الهيكل 132 يقع على ارتفاع 132 mm فوق القاعدة. ومعرفة رقم الهيكل عند استبدال المحرك القديم تُظهر من البداية ما إذا كانت ثقوب الأرجل ومقاس العمود ستتطابق. ويمكنك مشاهدة جميع خيارات التركيب في صفحة أنواع التركيب.

عدم وصف بيئة التشغيل

تُصمَّم المحركات القياسية ثلاثية الطور على أساس حماية IP55 وعزل من الفئة F ودرجة حرارة محيطة بين −15 °C و+40 °C. فإذا كان مكان التركيب فوق 1000 m أو تجاوزت درجة الحرارة المحيطة 40 °C فلا يستطيع المحرك تقديم القدرة نفسها بالأمان نفسه؛ فإما أن تُختار قدرة أعلى بدرجة أو يُعدَّل الطلب وفقًا لذلك.

وينطبق الأمر نفسه على درجة الحماية. فخط أغذية يُغسل بالماء المضغوط، أو منشأة تكسير تتعرض للغبار باستمرار، أو محطة ضخ على شاطئ البحر، تتطلب تقييمًا منفصلًا لمدى كفاية IP55. وخيارات مثل IP56 وIP65 والعزل من الفئة H (بطلب خاص) مخصصة لمثل هذه الحالات. وتقدم مقالة اختيار فئة العزل والهيكل للبيئات الحارة والمغبرة مزيدًا من التفاصيل.

إذا كان المحرك سيعمل مع مشغّل فاذكر ذلك من البداية

المحركات ثلاثية الطور مناسبة للتحكم في السرعة بعاكس التردد (الإنفرتر)، لكن معرفة ذلك أثناء الطلب تغيّر بعض القرارات:

• يبرد المحرك بمروحته الذاتية المركبة على عموده. فإذا كان سيعمل بعزم كامل وسرعة منخفضة لفترة طويلة فقد تصبح المروحة غير كافية وقد تلزم مروحة خارجية (قسرية).
• إذا كان الكابل بين المشغّل والمحرك طويلًا فيجب تقييم مرشح dv/dt أو المرشح الجيبي.
• في الهياكل الكبيرة قد يلزم محمل معزول أو تأريض للعمود ضد تيارات المحامل.

تتصرف الأحمال متغيرة العزم مثل المضخات والمراوح والأحمال ثابتة العزم مثل النواقل بشكل مختلف تمامًا مع المشغّل. وقد أوضحنا هذا التمييز في مقالة العزم الثابت والمتغير.

تقييم فئة الكفاءة مع السعر

IE3 وIE4 وIE5 هي مستويات الكفاءة في المعيار IEC 60034-30-1. ويبدو الفرق للوهلة الأولى صغيرًا: فلمحرك بقدرة 7.5 kW رباعي الأقطاب يبلغ حد الكفاءة 90.4% في IE3، و92.6% في IE4، و94.0% في IE5. لكن هذه النسب تنعكس على الكهرباء التي يستهلكها المحرك طوال عمره. ففي مضخة احتياطية تعمل بضع مئات من الساعات سنويًا يكون IE3 كافيًا في الغالب؛ أما في محرك مروحة أو ضاغط يعمل ثلاث ورديات فإن التكلفة الإضافية للفئة الأعلى قد تُسترد خلال وقت قصير تبعًا لساعات التشغيل وسعر الكهرباء. واتخاذ القرار بالنظر إلى سعر الشراء وحده يترك هذا الحساب جانبًا.

تفاصيل صغيرة تغيب عن الانتباه

بعض المعلومات لا تؤثر على عمل المحرك لكنها تُصعّب التركيب أو التشغيل الأولي:

• اتجاه صندوق الأطراف: هل سيأتي الكابل من اليمين أم من اليسار بالنسبة للوحة؟ ففي قاعدة ضيقة يؤدي صندوق الأطراف المعكوس الاتجاه إلى ثني الكابل. والتفاصيل في مقالة اتجاه صندوق الأطراف.
• حساس درجة حرارة اللفات: إذا كانت خطة الحماية تتضمن PTC أو PT100 فيجب طلبه مع المحرك؛ فإضافته لاحقًا غير عملية.
• مادة الهيكل: في الأحمال الاهتزازية والصدمية يُفضَّل الهيكل من حديد الزهر؛ ويُقدَّم الهيكل من الألمنيوم كبديل في قدرات صغيرة مختارة.

جمع المعلومات المتوفرة قبل الطلب

إذا كنت تستبدل محركًا موجودًا، فإن أوثق مصدر هو لوحة بيانات المحرك القديم. فصورة واضحة للوحة تعطي دفعة واحدة الجزء الأكبر من معلومات القدرة والسرعة والجهد والتردد والهيكل والتركيب. وإذا كنت تبحث عن مكافئ لمحرك من ماركة أخرى، فإن مقالتنا عن اختيار المحرك المكافئ تُظهر المقاسات التي يجب أن تتطابق حتمًا.

إذا كنت تختار محركًا لآلة جديدة من الصفر فيجب أن يبدأ العمل بتحديد الاحتياج؛ ولذلك يمكنك استخدام دليل الاختيار خطوة بخطوة. وفي الحالتين فإن كتابة المعلومات التالية في الطلب تزيل خطر التسليم الخاطئ إلى حد كبير: القدرة، والسرعة أو عدد الأقطاب، والجهد والتردد، وشكل التركيب، ورقم الهيكل أو مقاس العمود، وفئة الكفاءة، وبيئة التشغيل، وما إذا كان المحرك سيعمل مع مشغّل.

الخلاصة

ينشأ الطلب الخاطئ للمحرك عادةً لا من خطأ كبير واحد، بل من معلومة صغيرة أُغفلت بحجة أنها "قياسية على أي حال". فإذا اتضحت السرعة وجهد اللوحة وشكل التركيب وبيئة التشغيل لحظة الطلب، فإن المحرك يتوافق مع الآلة من المرة الأولى. يمكنك دراسة خيارات المحركات ثلاثية الطور في صفحة المحركات الكهربائية ثلاثية الطور، وإذا أرسلت إلينا صورة لوحة بيانات محركك القديم يمكننا أن نحدد معًا المقابل المناسب.

الأسئلة الشائعة

ماذا أفعل إذا كانت لوحة بيانات المحرك القديم غير مقروءة؟

قِس قطر العمود، وارتفاع محور العمود عن القاعدة، والمسافة بين ثقوب الأرجل، وإن وُجد قطر الشفة وتوزيع الثقوب. فارتفاع العمود يعطي رقم الهيكل؛ وبهذه المقاسات وسرعة تشغيل الآلة يمكن تحديد المحرك المكافئ إلى حد كبير. وإذا لم تكن متأكدًا من القدرة فإن قياس التيار الذي تسحبه الآلة يرشدك أيضًا.

ماذا يحدث إذا ركّبت محركًا بالقدرة نفسها لكن بسرعة مختلفة؟

تتغير سرعة الآلة وعزم الدوران الذي يعطيه المحرك. فالمحرك الأعلى سرعة يسرّع الآلة ويعطي عزمًا أقل؛ أما المحرك الأقل سرعة فيبطئ الآلة. ورغم إمكانية التعويض بالبكرة أو مخفض السرعة، فإن ذلك يتطلب إعادة حساب نظام الإدارة.

هل يمكن استخدام محرك ذي لوحة 230/400 V على شبكة 400 V؟

نعم، يُشغَّل المحرك بتوصيل النجمة. لكن لا يمكن بدء تشغيل هذا المحرك بنجمة-دلتا؛ ويجب استخدام الإقلاع المباشر أو البادئ الناعم أو المشغّل كطريقة لبدء التشغيل.

هل يمكن استخدام محرك IP55 في مكان مكشوف؟

توفر IP55 الحماية من الغبار ومن نفثات الماء القادمة من جميع الاتجاهات، وهي كافية في كثير من التطبيقات المكشوفة. أما إذا كان المحرك سيتعرض مباشرة للمطر أو الشمس أو الغسل بالضغط فيجب تقييم طريقة التركيب ودرجة حماية أعلى بشكل منفصل.

أقصر طريق لتجنب الطلب الخاطئ هو إرسال لوحة بيانات المحرك القديم: إيجاد بديل من لوحة بيانات المحرك. ولتوافق مقاس الهيكل: جدول هيكل IEC – القدرة.