تأثير انخفاض الجهد الكهربائي على أداء المحركات الحثية والمضخات الطاردة المركزية

تُعتبر المحركات الحثية الخيار الشائع لتشغيل المعدات المختلفة، بما في ذلك المضخات الطاردة المركزية، نظرًا لفعاليتها وكفاءتها العالية. ومع ذلك، فإن أداء هذه المحركات قد يتأثر بشكل ملحوظ عند انخفاض الجهد الكهربائي المغذي لها. في هذه المقالة، نستعرض تأثير انخفاض الجهد الكهربائي على سرعة المحركات الحثية، والتي تقود مضخات طاردة مركزية، وكيف ينعكس ذلك على معدلات تدفق المضخات وأدائها العام.

تأثير انخفاض الجهد على المحركات الحثية

1. العلاقة بين الانزلاق وسرعة المحرك
   في المحركات الحثية، لا يدور العضو الدوار (Rotor) بنفس سرعة المجال المغناطيسي الدوار الناتج عن العضو الثابت (Stator). يُعرف الفرق بين السرعتين بـ"الانزلاق" (Slip).
   عندما ينخفض الجهد الكهربائي، تقل القدرة الناتجة عن المحرك لتوليد العزم المطلوب، مما يؤدي إلى زيادة الانزلاق وانخفاض سرعة العضو الدوار.

2. زيادة الانزلاق وتأثيره على التيار الكهربائي
   مع زيادة الانزلاق، يحاول المحرك تعويض نقص العزم عن طريق سحب تيار كهربائي أعلى من المصدر. يؤدي ذلك إلى:

   • زيادة الفقد الحراري داخل المحرك بسبب ارتفاع التيار.
   • انخفاض الكفاءة حيث يستهلك المحرك طاقة أكبر لتوليد عزم أقل.
   • احتمالية ارتفاع درجة حرارة المحرك إذا استمر انخفاض الجهد لفترة طويلة، مما قد يؤدي إلى تلف المحرك أو تقليل عمره الافتراضي.

تأثير انخفاض الجهد على المضخات الطاردة المركزية

1. العلاقة بين سرعة المحرك وأداء المضخة
   تعتمد المضخات الطاردة المركزية بشكل مباشر على سرعة المحرك الذي يقودها. عند انخفاض الجهد الكهربائي، تنخفض سرعة المحرك، مما يؤدي إلى تأثيرات مباشرة على أداء المضخة وفقًا لقوانين التناسب (Affinity Laws):

   • معدل التدفق (Flow Rate): يتناسب طرديًا مع سرعة المحرك. أي أن انخفاض السرعة بنسبة 10% يؤدي إلى انخفاض معدل التدفق بنسبة 10%.
   • الضغط (Head): يتناسب مع مربع سرعة المحرك. إذا انخفضت السرعة بنسبة 10%، سينخفض الضغط الناتج بنسبة حوالي 19% (لأن 0.92=0.810.9^2 = 0.810.92=0.81).
   • الطاقة المستهلكة (Power): تتناسب مع مكعب سرعة المحرك. أي أن انخفاض السرعة يؤدي إلى انخفاض كبير في الطاقة المطلوبة لتشغيل المضخة.

2. التأثير على أداء النظام ككل

   • انخفاض معدلات التدفق: يؤدي ذلك إلى تقليل كفاءة النظام الهيدروليكي، مما قد يؤثر على التطبيقات التي تعتمد على تدفق مستمر.
   • انخفاض الضغط: قد لا تتمكن المضخة من توفير الضغط المطلوب للأنظمة المرتبطة بها، مثل شبكات الري أو التبريد.
   • زيادة الإجهاد على المحرك: مع انخفاض الجهد، يسحب المحرك تيارًا أعلى لتعويض العزم، مما يزيد من الإجهاد الحراري على المحرك والمضخة.

كيفية الحد من تأثير انخفاض الجهد

• استخدام أجهزة التحكم في الجهد والتردد (VFD): توفر هذه الأجهزة قدرة على التحكم بسرعة المحرك بما يتناسب مع الجهد المتاح، مما يحسن الكفاءة ويقلل الإجهاد.
• اختيار محركات ذات كفاءة عالية: المحركات المصممة للعمل عند نطاق واسع من الجهود الكهربائية تقلل من تأثير انخفاض الجهد.
• الصيانة الدورية: التأكد من أن المحرك والمضخة يعملان بكفاءة تامة لتقليل الفاقد الناتج عن أي خلل.

الخلاصة

انخفاض الجهد الكهربائي له تأثيرات ملحوظة على المحركات الحثية والمضخات الطاردة المركزية. يؤدي إلى انخفاض سرعة المحرك، مما يقلل من معدل التدفق والضغط الناتج عن المضخة، ويزيد من استهلاك التيار الكهربائي. لضمان استمرارية الأداء والكفاءة، يجب اتخاذ تدابير وقائية مثل استخدام أجهزة التحكم في الجهد والتردد والصيانة الدورية للمعدات.