تتضمن المحتويات الأساسية المطلوبة لاختيار المحرك نوع الحمل المدفوع والطاقة المقدرة والجهد المقنن والسرعة المقدرة وشروط أخرى.

1. نوع الحمولة المدفوعة

وهذا يجب أن يقال بدوره من خصائص المحرك. يمكن تقسيم المحركات ببساطة إلى محركات تعمل بالتيار المستمر ومحركات تعمل بالتيار المتردد، وتنقسم محركات التيار المتردد أيضًا إلى محركات متزامنة ومحركات غير متزامنة.

1.1 محرك بتيار مستمر

تتمثل ميزة محرك التيار المستمر في أنه يمكنه ضبط السرعة بسهولة عن طريق تغيير الجهد، ويمكنه توفير عزم دوران أكبر. إنها مناسبة للأحمال التي تحتاج إلى ضبط السرعة بشكل متكرر، مثل مصانع الدرفلة في مصانع الصلب، والرافعات في المناجم، وما إلى ذلك. ولكن الآن مع تطور تكنولوجيا تحويل التردد، يمكن لمحركات التيار المتردد أيضًا ضبط السرعة عن طريق تغيير التردد. ومع ذلك، على الرغم من أن سعر محرك تحويل التردد ليس أغلى بكثير من سعر المحرك العادي، حيث يحتل سعر محول التردد الجزء الرئيسي من مجموعة المعدات بأكملها، لذا فإن الميزة الأخرى لمحرك التيار المستمر هي أنه رخيص.

عيب محركات التيار المستمر هو الهيكل المعقد. طالما أن أي جهاز لديه هيكل معقد، فإنه سيؤدي حتما إلى زيادة معدل الفشل. بالمقارنة مع محركات التيار المتردد، تحتوي محركات التيار المستمر على ملفات أكثر تعقيدًا (ملفات الإثارة، ولفات عمود التبديل، ولفات التعويض، ولفات المحرك)، كما يتم إضافة حلقات الانزلاق والفرش والمبدلات. ليس فقط أن لديها متطلبات عالية على صنعة الشركة المصنعة، ولكن أيضًا تكلفة الصيانة اللاحقة مرتفعة نسبيًا. لذلك، في التطبيقات الصناعية، تكون محركات التيار المستمر في وضع محرج حيث أنها تتناقص تدريجياً ولكنها لا تزال مفيدة في المرحلة الانتقالية. إذا كان لدى المستخدم أموال كافية، فمن المستحسن اختيار حل محرك التيار المتردد مع محول التردد. بعد كل شيء، فإن استخدام محول التردد يمكن أن يحقق أيضًا العديد من الفوائد.

1.2. محرك غير متزامن

مزايا المحركات غير المتزامنة هي الهيكل البسيط والأداء المستقر والصيانة المريحة والسعر المنخفض. وعملية التصنيع هي أيضًا الأبسط. سمعت ذات مرة أحد الفنيين القدامى في الورشة يقول إن ساعات العمل اللازمة لتجميع محرك يعمل بالتيار المستمر يمكنها إكمال محركين متزامنين أو أربعة محركات غير متزامنة ذات قوة مماثلة، وهذا واضح. ولذلك فإن المحركات غير المتزامنة هي الأكثر استخدامًا في الصناعة.

تنقسم المحركات غير المتزامنة إلى محركات قفصية سنجابية ومحركات ملفوفة، والفرق يكمن في الدوار. تُصنع دوارات المحرك ذات القفص السنجابي من شرائح معدنية، إما من النحاس أو الألومنيوم. سعر الألومنيوم منخفض نسبيًا، وبلدي بلد كبير في مناجم الألومنيوم، لذلك يستخدم على نطاق واسع في المناسبات ذات المتطلبات المنخفضة. ومع ذلك، فإن الخواص الميكانيكية والتوصيل الكهربائي للنحاس أفضل من الألومنيوم. معظم الدوارات التي تعاملت معها هي دوارات نحاسية. بعد أن نجح محرك القفص السنجابي في حل مشكلة الصفوف المكسورة في التكنولوجيا، أصبحت موثوقيته تتجاوز بكثير موثوقية المحرك ذي الدوار المتعرج. العيب هو أن الدوار المعدني يقطع خط الحث المغناطيسي في المجال المغناطيسي للجزء الثابت الدوار للحصول على عزم دوران صغير، ويكون تيار البدء كبيرًا، وهو أمر صعب بالنسبة للأحمال التي تتطلب عزم دوران كبير. على الرغم من أنه يمكن الحصول على المزيد من عزم الدوران عن طريق زيادة طول قلب المحرك، إلا أن القوة محدودة للغاية. عندما يتم تشغيل محرك الملف، يتم استخدام حلقة الانزلاق لتنشيط ملف الجزء المتحرك لتكوين مجال مغناطيسي للدوار، والذي يتحرك بالنسبة للمجال المغناطيسي للجزء الثابت الدوار، وبالتالي يكون عزم الدوران أكبر. ويتم توصيل مقاومة الماء على التوالي لتقليل تيار البدء أثناء عملية البدء، ويتم التحكم في مقاومة الماء بواسطة جهاز تحكم إلكتروني ناضج لتغيير قيمة المقاومة مع عملية البدء. إنها مناسبة للأحمال مثل المطاحن والرافعات. بالمقارنة مع محرك القفص السنجابي، أضاف المحرك غير المتزامن ذو السلك الملفوف حلقات انزلاق ومقاومات للماء، لذلك ارتفع السعر الإجمالي للمعدات إلى حد ما. بالمقارنة مع محركات التيار المستمر، يكون نطاق السرعة أضيق وعزم الدوران صغير نسبيًا، والقيمة المقابلة أقل أيضًا.

ومع ذلك، نظرًا لأن المحرك غير المتزامن ينشط ملف الجزء الثابت لإنشاء مجال مغناطيسي دوار، والملف عبارة عن عنصر حثي لا يؤدي عملاً، فإنه يحتاج إلى امتصاص الطاقة التفاعلية من الشبكة، والتي لها تأثير كبير على الشبكة. اختبر بشكل بديهي أنه عندما يتم توصيل الأجهزة الحثية عالية الطاقة بشبكة الطاقة، سينخفض ​​جهد شبكة الطاقة، وسيقل سطوع الأضواء في الحال. لذلك، سيحد مكتب إمداد الطاقة من استخدام المحركات غير المتزامنة، وهو أيضًا أمر يجب على العديد من المصانع مراعاته. يختار بعض مستهلكي الطاقة الكبار، مثل مصانع الصلب ومصانع الألومنيوم، بناء محطات توليد الطاقة الخاصة بهم لتشكيل شبكات الطاقة المستقلة الخاصة بهم لتقليل القيود المفروضة على استخدام المحركات غير المتزامنة. لذلك، إذا كان المحرك غير المتزامن يحتاج إلى استخدامه للأحمال عالية الطاقة، فيجب أن يكون مجهزًا بجهاز تعويض الطاقة التفاعلية، بينما يمكن للمحرك المتزامن توفير طاقة تفاعلية للشبكة من خلال جهاز الإثارة. كلما زادت القوة، أصبحت مزايا المحركات المتزامنة أكثر وضوحًا، وبالتالي خلق مرحلة المحركات المتزامنة.

1.3. محرك متزامن

تشمل مزايا المحركات المتزامنة تعويض الطاقة التفاعلية في حالة الإثارة الزائدة، و1) تلتزم سرعة المحركات المتزامنة بشكل صارم بـ n=60f/p، والتي يمكنها التحكم بدقة في السرعة؛ 2) استقرار التشغيل العالي. عندما ينخفض ​​جهد الشبكة فجأة، فإن نظام الإثارة بشكل عام سوف يجبر الإثارة لضمان التشغيل المستقر للمحرك، في حين أن عزم دوران المحرك غير المتزامن (المتناسب مع مربع الجهد) سينخفض ​​بشكل كبير؛ 3) سعة التحميل الزائد أكبر من قدرة المحرك غير المتزامن المقابل؛ 4) كفاءة التشغيل عالية، خاصة بالنسبة للمحركات المتزامنة ذات السرعة المنخفضة.

لا يمكن تشغيل المحركات المتزامنة مباشرة، وتتطلب تشغيلًا غير متزامن أو متغير التردد. التشغيل غير المتزامن يعني أن المحرك المتزامن مزود بملف بدء مشابه لملف القفص للمحرك غير المتزامن على الدوار، ويتم توصيل مقاومة إضافية حوالي 10 أضعاف قيمة مقاومة الملف المثير على التوالي في دائرة الإثارة لتكوين دائرة مغلقة، ويتم توصيل الجزء الثابت للمحرك المتزامن مباشرة بشبكة الكهرباء، بحيث يبدأ كمحرك غير متزامن، وعندما تصل السرعة إلى السرعة شبه المتزامنة (95%)، يتم البدء بطريقة قطع التيار الكهربائي. مقاومة إضافية لن يتم تكرار بدء تحويل التردد. لذا فإن أحد عيوب المحركات المتزامنة هو الحاجة إلى إضافة معدات إضافية للبدء.

يعمل المحرك المتزامن على تيار الإثارة. إذا لم يكن هناك إثارة، يكون المحرك غير متزامن. الإثارة هي نظام DC يطبق على الدوار. تتوافق سرعة دورانه وقطبيته مع تلك الخاصة بالجزء الثابت. إذا كانت هناك مشكلة في الإثارة، فسيفقد المحرك خطوته ولا يمكن تعديله. سيؤدي ذلك إلى تشغيل رحلة المحرك الخاصة بالحماية "فشل الإثارة". ولذلك، فإن العيب الثاني للمحرك المتزامن هو الحاجة إلى زيادة جهاز الإثارة، الذي تم توفيره مباشرة بواسطة جهاز التيار المستمر في الماضي، ولكن يتم توفيره الآن في الغالب بواسطة مقوم الثايرستور. وكما يقول المثل القديم، كلما زاد تعقيد الهيكل وزادت المعدات، زادت نقاط الفشل وارتفع معدل الفشل.

وفقًا لخصائص أداء المحركات المتزامنة، فإن تطبيقاتها تكون بشكل أساسي في الأحمال مثل الرافعات والمطاحن والمراوح والضواغط ومطاحن الدرفلة ومضخات المياه.

باختصار، مبدأ اختيار المحرك هو اختيار محرك ذو هيكل بسيط، وسعر منخفض، وتشغيل موثوق، وصيانة مريحة على أساس أن أداء المحرك يلبي متطلبات آلات الإنتاج. في هذا الصدد، تتفوق محركات التيار المتردد على محركات التيار المستمر، وتتفوق المحركات غير المتزامنة ذات التيار المتردد على المحركات المتزامنة ذات التيار المتردد، وتتفوق المحركات غير المتزامنة ذات القفص السنجابي على المحركات غير المتزامنة الملفوفة.

بالنسبة لآلات الإنتاج ذات الحمل المستقر ولا توجد متطلبات خاصة لبدء التشغيل والكبح، يفضل أن يستخدم التشغيل المستمر لآلات الإنتاج محركات غير متزامنة عادية ذات قفص سنجابي، والتي تستخدم على نطاق واسع في الآلات ومضخات المياه والمراوح وما إلى ذلك.

يجب استخدام المحركات غير المتزامنة من النوع الجرحي لآلات الإنتاج التي تبدأ وتفرمل بشكل متكرر وتتطلب عزم دوران كبير نسبيًا لبدء التشغيل والكبح، مثل الرافعات الجسرية، ورافعات المناجم، وضواغط الهواء، ومطاحن الدرفلة التي لا رجعة فيها.

يجب استخدام المحركات المتزامنة في المناسبات التي لا توجد فيها متطلبات تنظيم السرعة، أو تتطلب سرعة ثابتة أو تحسين عامل الطاقة، مثل مضخات المياه ذات السعة المتوسطة والكبيرة، وضواغط الهواء، والرافعات، والمطاحن، وما إلى ذلك.

يجب أن يكون نطاق تنظيم السرعة أعلى من 1:3، ويجب أن تستخدم آلات الإنتاج التي تتطلب تنظيمًا مستمرًا ومستقرًا وسلسًا للسرعة محركات DC متحمسة بشكل منفصل أو محركات غير متزامنة ذات قفص سنجابي أو محركات متزامنة مع تنظيم سرعة تحويل التردد، مثل أدوات الآلات الدقيقة الكبيرة، والمسطحات العملاقة، ومصانع الدرفلة، والمصاعد، وما إلى ذلك.

بالنسبة لآلات الإنتاج التي تتطلب عزم دوران كبير وخصائص ميكانيكية ناعمة، استخدم محركات DC ذات الإثارة المتسلسلة أو المركبة، مثل الترام والقاطرات الكهربائية والرافعات الثقيلة.

2. القوة المصنفة

تشير القوة المقدرة للمحرك إلى طاقة الخرج، أي قوة العمود، والمعروفة أيضًا بالسعة، وهي المعلمة الرمزية للمحرك. وهو المؤشر الأكثر أهمية لقياس قدرة المحرك على سحب الحمل، وهو أيضًا أحد متطلبات المعلمة التي يجب توفيرها عند اختيار المحرك.

مبدأ الاختيار الصحيح لسعة المحرك هو تحديد قوة المحرك بشكل اقتصادي ومعقول على أساس أن المحرك قادر على إنتاج متطلبات الحمل الميكانيكية. إذا تم اختيار الطاقة كبيرة جدًا، فسيزداد الاستثمار في المعدات، مما يؤدي إلى إهدارها، وغالبًا ما يكون المحرك أقل من اللازم، وتكون كفاءة وعامل الطاقة لمحرك التيار المتردد منخفضًا؛ على العكس من ذلك، إذا تم تحديد الطاقة صغيرة جدًا، فسيتم تحميل المحرك بشكل زائد، مما يتسبب في تلف المحرك مبكرًا.

هناك ثلاثة عوامل تحدد القوة الرئيسية للمحرك:

1) ارتفاع درجة حرارة المحرك وارتفاع درجة حرارته وهو العامل الأهم في تحديد قوة المحرك؛

2) السماح بقدرة التحميل الزائد لفترة قصيرة؛

3) بالنسبة للمحركات ذات القفص السنجابي غير المتزامنة، ينبغي أيضًا أخذ القدرة على البدء في الاعتبار.

أولاً، تقوم آلات الإنتاج المحددة بحساب واختيار طاقة الحمل وفقًا لتوليد الحرارة، وارتفاع درجة الحرارة، ومتطلبات الحمل، ثم تقوم مسبقًا بالاختيار المسبق للطاقة المقدرة للمحرك وفقًا لقوة الحمل، والواجب، ومتطلبات التحميل الزائد. بعد التحديد المسبق للطاقة المقدرة للمحرك، من الضروري التحقق من توليد الحرارة وسعة التحميل الزائد وسعة البدء عند الضرورة. إذا كان أحدهم غير مؤهل، فيجب إعادة اختيار المحرك وفحصه مرة أخرى حتى يتم تأهيل جميع العناصر. ولذلك فإن نظام العمل أيضاً من المتطلبات التي يجب توفيرها. إذا لم يكن هناك أي متطلبات، فسيتم التعامل معها وفقًا لنظام العمل S1 الأكثر تقليدية بشكل افتراضي؛ تحتاج المحركات ذات متطلبات التحميل الزائد أيضًا إلى توفير مضاعفات التحميل الزائد ووقت التشغيل المقابل؛ تقوم محركات القفص السنجابي غير المتزامنة بتشغيل المراوح والدورانات الكبيرة الأخرى بالنسبة للأحمال بالقصور الذاتي، من الضروري أيضًا توفير لحظة القصور الذاتي للحمل والرسم البياني لعزم دوران مقاومة البداية للتحقق من قدرة البدء.

يتم إجراء الاختيار أعلاه للطاقة المقدرة على أساس أن درجة الحرارة المحيطة القياسية هي 40 درجة مئوية. إذا تغيرت درجة الحرارة المحيطة للمحرك، فيجب تصحيح القدرة المقدرة للمحرك. وفقًا للحسابات النظرية والممارسة، عندما تكون درجة الحرارة المحيطة مختلفة، يمكن زيادة أو تقليل قوة المحرك تقريبًا وفقًا للجدول أدناه.

لذلك، تحتاج المناطق ذات المناخ القاسي أيضًا إلى توفير درجة الحرارة المحيطة. على سبيل المثال، في الهند، يجب معايرة درجة الحرارة المحيطة عند 50 درجة مئوية. بالإضافة إلى ذلك، سيؤثر الارتفاع العالي أيضًا على قوة المحرك. كلما زاد الارتفاع، زاد ارتفاع درجة حرارة المحرك وقلت طاقة الخرج. والمحركات المستخدمة على ارتفاعات عالية تحتاج أيضًا إلى مراعاة تأثير ظاهرة الهالة.

3. الفولطية المقدرة

يشير الجهد المقنن للمحرك إلى جهد الخط تحت وضع العمل المقدر.

يعتمد اختيار الجهد المقنن للمحرك على جهد مصدر الطاقة لنظام الطاقة للمؤسسة وحجم سعة المحرك.

يتم تحديد اختيار مستوى جهد محرك التيار المتردد بشكل أساسي من خلال مستوى جهد مصدر الطاقة في مكان الاستخدام. بشكل عام، شبكة الجهد المنخفض هي 380 فولت، وبالتالي فإن الجهد المقنن هو 380 فولت (اتصال Y أو △)، 220/380 فولت (اتصال △/Y)، و380/660 فولت (اتصال △/Y). عندما يتم زيادة قوة المحرك ذو الجهد المنخفض إلى مستوى معين (مثل 300KW/380V)، يكون التيار محدودًا بقدرة تحمل السلك، لذلك من الصعب جعله أكبر، أو تكون التكلفة مرتفعة جدًا. . من الضروري تحقيق إنتاج طاقة عالي عن طريق زيادة الجهد. يكون جهد إمداد الطاقة لشبكة الجهد العالي بشكل عام 6000 فولت أو 10000 فولت، وهناك أيضًا مستويات جهد 3300 فولت، 6600 فولت، و11000 فولت في البلدان الأجنبية. مزايا المحركات ذات الجهد العالي هي القوة العالية والمقاومة القوية للصدمات. العيوب هي القصور الذاتي الكبير وصعوبة البدء والكبح.

يجب أن يتطابق الجهد المقنن لمحرك التيار المستمر أيضًا مع جهد مصدر الطاقة. عموما 110 فولت، 220 فولت و 440 فولت. من بينها، 220 فولت هو مستوى الجهد المشترك، ويمكن زيادة المحرك عالي الطاقة إلى 600-1000 فولت. عندما يكون مصدر طاقة التيار المتردد 380 فولت ويتم استخدام دائرة مقوم الثايرستور الجسرية ثلاثية الطور لمصدر الطاقة، يجب أن يكون الجهد المقدر لمحرك التيار المستمر 440 فولت. عندما يتم استخدام مصدر طاقة مقوم ثايرستور نصف موجة ثلاثي الطور لإمداد الطاقة، يجب أن يكون الجهد المقنن لمحرك DC 220 فولت.

4. السرعة المقدرة

تشير السرعة المقدرة للمحرك إلى السرعة في وضع العمل المقدر.

كل من المحرك وآلات العمل التي يقودها لها سرعتها المقدرة الخاصة بها. عند اختيار سرعة المحرك، تجدر الإشارة إلى أنه لا ينبغي اختيار السرعة منخفضة جدًا، لأنه كلما انخفضت السرعة المقدرة للمحرك، زاد عدد الأعمدة، وزاد الحجم، وارتفع السعر؛ وفي الوقت نفسه، لا ينبغي اختيار سرعة المحرك عالية جدًا، لأن هذا من شأنه أن يجعل آلية القيادة معقدة للغاية ويصعب صيانتها.

بالإضافة إلى ذلك، عندما تكون الطاقة ثابتة، فإن عزم دوران المحرك يتناسب عكسيًا مع السرعة.

لذلك، يمكن لأولئك الذين ليس لديهم متطلبات عالية لبدء التشغيل والفرملة إجراء مقارنة شاملة مع العديد من السرعات المقدرة المختلفة من حيث الاستثمار الأولي للمعدات، ومساحة الأرضية، وتكاليف الصيانة، وأخيراً تحديد السرعة المقدرة؛ ومع ذلك، إذا كانت مدة عملية الانتقال لها تأثير ضئيل على الإنتاجية، بالإضافة إلى مراعاة الاستثمار الأولي، يتم تحديد نسبة السرعة والسرعة المقدرة للمحرك بشكل أساسي بناءً على شرط أن تكون خسارة عملية الانتقال في حدها الأدنى . على سبيل المثال، يتطلب محرك الرافعة دورانًا متكررًا للأمام والخلف وعزم دوران كبير، ولكن السرعة منخفضة جدًا. المحرك ضخم ومكلف.

عندما تكون سرعة المحرك عالية، يجب أيضًا مراعاة السرعة الحرجة للمحرك. سوف يهتز دوار المحرك أثناء التشغيل. تزداد سعة الدوار مع زيادة السرعة. يتم تقليل واستقرار تدريجيًا ضمن نطاق معين، وتسمى السرعة التي تكون فيها سعة الدوار أكبر سرعة حرجة للدوار. سرعة الدوران هذه تساوي التردد الطبيعي للدوار. وعندما تستمر السرعة في الزيادة، فإن السعة ستزداد مرة أخرى عندما تقترب من ضعف التردد الطبيعي. عندما تكون السرعة تساوي ضعفي التردد الطبيعي، فإنها تسمى السرعة الحرجة من الدرجة الثانية، وبالقياس، هناك سرعات حرجة من الدرجة الثالثة وسرعات حرجة من الدرجة الرابعة. إذا كان الدوار يعمل بسرعة حرجة، فسوف يهتز بعنف، وسيزداد انحناء العمود بشكل ملحوظ. سيؤدي التشغيل طويل المدى أيضًا إلى تشوه انحناء خطير للعمود، أو حتى كسره. تكون السرعة الحرجة من الدرجة الأولى للمحرك أعلى بشكل عام من 2 دورة في الدقيقة، لذلك لا تأخذ المحركات التقليدية منخفضة السرعة في الاعتبار تأثير السرعة الحرجة. على العكس من ذلك، بالنسبة للمحرك عالي السرعة ثنائي القطب مع سرعة مقدرة تقترب من 2 دورة في الدقيقة، يجب أخذ هذا التأثير في الاعتبار ويجب عدم استخدام المحرك في نطاق السرعة الحرجة لفترة طويلة.

بشكل عام، يمكن تحديد المحرك تقريبًا من خلال توفير نوع الحمل المدفوع، والطاقة المقدرة، والجهد المقنن، والسرعة المقدرة للمحرك. لكن هذه المعلمات الأساسية ليست كافية إذا أردنا تلبية متطلبات التحميل على النحو الأمثل. تشمل المعلمات التي يجب توفيرها التردد، ونظام العمل، ومتطلبات التحميل الزائد، ومستوى العزل، ومستوى الحماية، ولحظة القصور الذاتي، ومنحنى عزم مقاومة الحمل، وطريقة التثبيت، ودرجة الحرارة المحيطة، والارتفاع، والمتطلبات الخارجية، وما إلى ذلك، وفقًا لشروط محددة .