محركات المراوح وشفاطات الهواء

تحدد المروحةُ مقدارَ الهواء الذي ستنقله؛ أما تدوير المروحة بالسرعة المطلوبة طوال اليوم فهو مهمة المحرك الكهربائي. لا تتناول هذه الصفحة جسم المروحة أو ريشها أو غلافها الحلزوني، بل المحرك غير المتزامن ثلاثي الطور الذي يديرها: كيف يُنتقل من بيانات المروحة إلى قدرة المحرك، ولماذا تهمّ سرعة الدوران وطريقة الربط، وما التفاصيل التي تبرز بحسب نوع المروحة.

المحركات التي نستخدمها لإدارة المراوح وشفاطات الهواء بحماية IP55 وعزل من الفئة F وتردد 50 Hz. وتتوفر في السلسلة ثلاثية الطور قدرات من 0.25 kW حتى 355 kW، و2 و4 و6 أقطاب؛ ويمكن اختيار هيكل من الألمنيوم حتى 11 kW، ومن حديد الزهر ابتداءً من 0.55 kW.

من كمية الهواء والضغط إلى قدرة المحرك

مُدخلا اختيار المروحة هما التدفق (m³/h أو m³/s) والضغط الكلي الذي يجب أن تتغلب عليه المروحة (Pa). ويتكوّن هذا الضغط من المجاري والمرشحات والخوانق والأكواع. وغالباً ما يعطي كتالوج مصنّع المروحة قدرة العمود اللازمة لهاتين القيمتين مباشرةً؛ وهو أول ما يُنظر إليه عند اختيار المحرك.

إذا لم تتوفر بيانات المصنّع يمكن إجراء حساب تقريبي: P [kW] ≈ Q [m³/s] × Δp [Pa] / (1000 × η)، حيث η الكفاءة الكلية للمروحة. ففي مروحة تنقل 5 m³ من الهواء في الثانية مقابل 1200 Pa بكفاءة مفترضة 0.70 تكون النتيجة نحو 8.6 kW؛ ويقابلها في درجات القدرة القياسية 11 kW. وبالنسبة لمروحة بطيئة تُدار بسير، قد يعني ذلك محرك حديد الزهر 11 kW 160L-6 الذي يدور بسرعة 970 دورة/دقيقة. والحساب يعطي فكرة فقط؛ أما القرار النهائي فيحدده منحنى المروحة وسرعة الدوران المطلوبة وطريقة الربط وظروف الموقع. كما يجب أن يُقرأ من المنحنى كيف تتغير القدرة المسحوبة عندما يبقى الخانق مفتوحاً بالكامل أو يُنزع المرشح.

سرعة الدوران وعدد الأقطاب وقطر المروحة

تُصمَّم المروحة لسرعة طرفية محددة؛ وكلما كبر قطرها دارت أبطأ. على شبكة 50 Hz تتراوح السرعة الاسمية لطرازاتنا ثنائية الأقطاب بين 2730–2980، ورباعية الأقطاب بين 1340–1490، وسداسية الأقطاب بين 855–990 دورة/دقيقة. وإذا كانت المروحة مركّبة مباشرةً على العمود فإن سرعة المحرك هي سرعة المروحة؛ ويُختار عدد الأقطاب وفق السرعة التي يطلبها مصنّع المروحة.

وفقاً لقوانين المراوح يتناسب التدفق طردياً مع سرعة الدوران، والضغط مع مربعها، والقدرة تقريباً مع مكعبها. وتنحرف هذه العلاقة بحسب مقاومة النظام، لكنها تكفي لفهم مدى سرعة نمو حمل المحرك مع زيادة صغيرة في السرعة.

المروحة على العمود أم على البكرة؟

في الترتيب بالربط المباشر يستقر محور المروحة على عمود المحرك. ويقع وزن المروحة والقوة الناتجة عن دفع الهواء على المحامل كحمل محوري. وفي المراوح المحورية ومراوح الأسطح يعمل المحرك في الغالب رأسياً. وإلى جانب التصاميم ذات الأرجل (B3) وذات الشفة (B5، B14) وذات الأرجل والشفة (B34، B35) تتوفر أيضاً الأوضاع الرأسية V1 وV3 وV5 وV6 وV15 بحسب حجم الهيكل؛ ويُحسم مقاس الشفة وطرف العمود واتجاه العمود إلى الأعلى أو الأسفل عند الطلب. وقائمة الأوضاع موجودة في سؤال أشكال التركيب.

في الترتيب بالسير والبكرة يكون المحرك عادةً بأرجل، ويُحمِّل شدُّ السير طرف العمود حملاً جانبياً (قطرياً). ويزداد هذا الحمل كلما كبرت البكرة وزاد عدد السيور؛ وتثبيت البكرة على العمود قريباً من الهيكل يخفف عن المحمل الأمامي. ولأن سرعة المروحة يمكن ضبطها بنسبة البكرات بمعزل عن عدد الأقطاب، يشيع هذا الترتيب في المراوح الكبيرة ذات الغلاف الحلزوني.

الهواء الساخن والغبار والبيئة الرطبة

يتبرد المحرك بمروحته المثبتة على العمود، وتُعطى قيمه الاسمية وفق درجة حرارة محيطة محددة. فإذا كان المحرك سيقف داخل تيار الهواء أو في سقف حار فأبلغنا بدرجة الحرارة الفعلية هناك. وفي خطوط تجميع الغبار يُضعف الغبار المتراكم على الزعانف التبريد.

توفر حماية IP55 الوقاية من الغبار ورذاذ الماء؛ وفي مراوح الأسطح المعرّضة للمطر مباشرةً ينبغي التفكير في غطاء واقٍ فوق المحرك. وإذا كان فرق الحرارة بين الليل والنهار كبيراً يمكن إضافة سخان منع التكثف، ولمراقبة حرارة اللفات حساس PTC أو PT100 في مرحلة الطلب.

إقلاع المروحة الثقيلة وضبط التدفق

يؤخر عزم القصور الذاتي للمروحة الكبيرة القطر وصول المحرك إلى السرعة الكاملة؛ وطوال هذه المدة يسحب المحرك تياراً عالياً. ويجب ضبط الحماية الحرارية بحيث تسمح بإتمام الإقلاع لكنها تفصل عند الحمل الزائد الحقيقي. ومشاركتك عزم القصور الذاتي للمروحة الذي تحصل عليه من مصنّعها في مرحلة عرض السعر تسهّل التحقق.

في المراوح الصغيرة يكفي التشغيل المباشر؛ أما في الكبيرة فيُفضَّل نجمة-مثلث أو بادئ التشغيل الناعم أو المشغّل. وفي الأنظمة التي يتغير تدفقها خلال اليوم يمكن خفض السرعة بدلاً من الخنق بالخانق: إذ يمكن تشغيل محركاتنا ثلاثية الطور بعاكس التردد. وإذا كانت المروحة ستدور لفترة طويلة بسرعة منخفضة وحمل عالٍ فقد لا يكفي تبريد مروحة العمود فتُضاف مروحة مستقلة؛ وإذا كان المشغّل بعيداً يُطرح مرشّح dv/dt أو مرشّح جيبي بحسب طول الكابل. اذكر ذلك عند طلب عرض السعر؛ وتفاصيل الموضوع في صفحة المحركات المتوافقة مع الإنفرتر.

خريطة طريق حسب أنواع المراوح

الخطوات أعلاه صالحة لكل مروحة؛ أما طريقة الربط والنقطة التي تحتاج إلى انتباه فتتغير بحسب نوع المروحة.

يلخّص الجدول الاتجاه العام؛ أما الاختيار الفعلي فيتم بالرجوع إلى بيانات المروحة نفسها والموقع.

في شفاطات الجدران والأسطح وأبراج التبريد والبيوت المحمية تستقر المروحة غالباً على عمود المحرك؛ والوضع الرأسي والحمل المحوري في صفحة المحرك الكهربائي للمروحة المحورية. أما المقارنة بين ترتيبَي السير والربط المباشر في المراوح ذات الغلاف الحلزوني والضغط العالي ففي صفحة المحرك الكهربائي للمروحة الطاردة المركزية.

في حوارق الغلايات والأفران يكون المحرك الذي يوفر هواء الاحتراق صغيراً لكنه يعمل مرات كثيرة؛ ويُشرح جانب المحرك في صفحة المحرك الكهربائي لمروحة الحارق، أما سلامة خط الوقود فمن مسؤولية مصنّع الحارق. وتُتناول مراوح الدفع في مواقف السيارات المغلقة والأنفاق في صفحة محرك المروحة النفاثة، والمراوح في خطوط التجفيف وتجميع الغبار والأفران في صفحة محرك مراوح العمليات والأفران.

صفحة المحركات الكهربائية للتهوية تنطلق من حاجة المبنى إلى تبديل الهواء، وصفحة المحركات الكهربائية لقطاع التدفئة والتهوية وتكييف الهواء تنطلق من وحدات مناولة الهواء ومعدات التكييف؛ أما هذه الصفحة فتبدأ من المروحة نفسها مباشرةً.

ما الذي يجب مشاركته عند طلب عرض السعر؟

يكفي أن تكتب نوع المروحة أو الآلة، وقيمة القدرة (kW) وسرعة الدوران (دورة/دقيقة) المطلوبتين، وجهد الشبكة، ونوع التركيب واتجاه العمود، وما إذا كانت المروحة موصولة مباشرةً أم بسير، وطريقة بدء التشغيل، ودرجة الحرارة المحيطة، والكمية. وإذا كان هناك محرك قديم سيُستبدل فإن صورة لوحة بياناته تغطي معظم هذه القائمة؛ ويمكنك إرسال صورة لوحة البيانات من هنا.

بعض الطرازات من تطبيقات المراوح: في الشفاطات الصغيرة 1.5 kW 90L-4 (ألمنيوم، 1445 دورة/دقيقة)، وفي المراوح الطاردة المركزية الكبيرة 37 kW 225S-4 (حديد الزهر، 1485 دورة/دقيقة)، وفي مراوح العمليات الثقيلة 75 kW 280S-4 (1486 دورة/دقيقة). القدرات وسرعات الدوران الأخرى والأسعار في متجر المحركات لدينا؛ وللأسئلة الخاصة بالمشاريع راسلنا.

الأسئلة الشائعة

هل هناك فرق بين محرك المروحة ومحرك شفاط الهواء؟

من ناحية المحرك لا يوجد فرق في الغالب؛ فكلاهما يدير المروحة. والفرق في اتجاه الهواء وفي التركيب: فالشفاط يسحب الهواء من المكان، ويقف محركه كثيراً على الجدار أو السطح، وأحياناً رأسياً. ويحدد الاختيارَ القدرةُ وسرعة الدوران ووضع التركيب.

كيف أختار سرعة دوران المحرك في مروحة تُدار بسير؟

لأن سرعة المروحة تُضبط بنسبة البكرات يكون عدد الأقطاب أكثر حرية. ويجب التحقق معاً من أقطار البكرات وشدّ السير والحمل الجانبي على طرف العمود؛ مع اعتماد سرعة المحرك التي يوصي بها مصنّع المروحة.

لماذا تفصل الحماية الحرارية عند إقلاع المروحة؟

المراوح الثقيلة تُبقي المحرك مدة طويلة عند تيار الإقلاع. ويجب مراجعة ضبط المرحّل الحراري وطريقة بدء التشغيل وفق هذا الإقلاع؛ وإذا استمرت المشكلة يُعاد تقييم قصور المروحة الذاتي وقدرة المحرك.

هل يمكن ضبط التدفق بالإنفرتر بدلاً من الخانق؟

نعم؛ يمكن استخدام محركاتنا ثلاثية الطور مع المشغّل. أبلغنا عند طلب عرض السعر بالمدة التي سيُعمل فيها بسرعة منخفضة وبطول الكابل بين المشغّل والمحرك.

هل تُستخدم هذه المحركات أيضاً لمراوح شفط الدخان؟

في التطبيقات التي تتطلب شفط الدخان عند الحريق يلزم محرك حاصل على شهادة لهذا الغرض؛ والمحرك القياسي IP55/F غير مصمم لمثل هذه الفئة. وفي مشروع كهذا اذكر المتطلب بوضوح منذ البداية.