تتطلب عملية حساب عدد دورات المحرك الحثي للتيار المتردد في الدقيقة الصيغة التالية: عدد دورات المحرك في الدقيقة = (120 × التردد) / عدد الأقطاب.
على سبيل المثال، محرك رباعي الأقطاب يعمل بتردد 60 هرتز يساوي 1800 دورة في الدقيقة. بالنسبة لمحركات التيار المستمر، تتغير السرعة بتغير الجهد باستخدام الصيغة التالية: دورة في الدقيقة = (الجهد المطبق / الجهد المقنن) × السرعة الأساسية.
هذه الحسابات ضرورية عند اختيار المحركات لتطبيقات محددة. تختلف طرق الحساب باختلاف تصميم المحركات.
ما هو RPM في المحركات الكهربائية؟
يقيس عدد دورات المحرك في الدقيقة عدد الدورات الكاملة التي يقوم بها عمود المحرك في الدقيقة. تحدد هذه المواصفة الأساسية سرعة تشغيل المحرك وتؤثر بشكل مباشر على خصائص أدائه.
تؤثر سرعة المحرك الكهربائي على عزم الدوران الناتج، واستهلاكه للطاقة، وملاءمته لتطبيقات محددة. تختلف أنواع المحركات في طرق حساب سرعة الدوران والتحكم فيها.
صيغة سرعة المحرك: محركات التيار المتردد الحثية
تم تصميم محركات الحث التيار المتردد للعمل بسرعات محددة بناءً على عاملين رئيسيين: تردد مصدر الطاقة وعدد الأقطاب المغناطيسية في تصميم المحرك.
صيغة دورات المحرك في الدقيقة لمحركات التيار المتردد
الصيغة الأساسية لحساب السرعة المتزامنة (بدون حمل) لمحرك حثي تيار متردد هي:
RPM = (120 × التردد) / عدد الأقطاب
أين:
- يتم قياس التردد بالهرتز (Hz)
- عدد الأقطاب هو إجمالي الأقطاب المغناطيسية في تصميم المحرك
تأخذ هذه الصيغة في الاعتبار الدورة الكهربائية الكاملة، بما في ذلك النبضات الموجبة والسالبة، ولهذا السبب نضرب في 120 (60 ثانية × 2 نبضة).
مثال لحساب سرعة محرك التيار المتردد
بالنسبة لمحرك قياسي رباعي الأقطاب يعمل على مصدر طاقة 60 هرتز، فإن الحساب سيكون على النحو التالي:
عدد الدورات في الدقيقة = (120 × 60) / 4 = 7,200 / 4 = 1,800 دورة في الدقيقة
يُمثل هذا السرعة المتزامنة أو النظرية. في الواقع، تعمل محركات التيار المتردد الحثية أبطأ قليلاً تحت الحمل بسبب الانزلاق.
فهم الانزلاق في محركات التيار المتردد
الانزلاق هو الفرق بين السرعة المتزامنة وسرعة التشغيل الفعلية لمحرك حثي تيار متردد تحت الحمل. ويُعبَّر عنه عادةً كنسبة مئوية.
صيغة حساب الانزلاق
الانزلاق (%) = ((السرعة المتزامنة - السرعة الفعلية) / السرعة المتزامنة) × 100
على سبيل المثال، إذا كان المحرك رباعي الأقطاب لديه سرعة متزامنة تبلغ 1800 دورة في الدقيقة ولكنه يعمل بسرعة 1750 دورة في الدقيقة عند تحميله:
الانزلاق = ((1,800 – 1,750) / 1,800) × 100 = 2.78%
تتراوح قيم الانزلاق النموذجية من 2% إلى 5% في المحركات الحثية القياسية.
صيغة دورات المحرك الكهربائي في الدقيقة لمحركات التيار المستمر
بخلاف محركات التيار المتردد، لا تتحدد سرعة محرك التيار المستمر مباشرةً بتردد الطاقة. بل تعتمد سرعة دورانه في الدقيقة بشكل أساسي على الجهد المطبق.
حساب سرعة المحرك لمحركات التيار المستمر
العلاقة بين الجهد والسرعة في محركات التيار المستمر خطية عمومًا. الصيغة الأساسية هي:
RPM = (الجهد المطبق / الجهد المقدر) × السرعة الأساسية
أين:
- الجهد المطبق هو الجهد الفعلي المقدم للمحرك
- الجهد المقدر هو الجهد المحدد من قبل الشركة المصنعة
- السرعة الأساسية هي تصنيف RPM عند الجهد المقدر
مثال لحساب سرعة دوران محرك التيار المستمر
إذا تم تصنيف محرك التيار المستمر بسرعة 1750 دورة في الدقيقة عند 90 فولت، وقمت بتطبيق 45 فولت:
دورة في الدقيقة = (45 فولت / 90 فولت) × 1,750 = 0.5 × 1,750 = 875 دورة في الدقيقة
تجعل هذه العلاقة الخطية التحكم في محركات التيار المستمر سهلاً نسبيًا عن طريق ضبط جهد الدخل.
كيفية التحقق من سرعة المحرك
هناك عدة طرق عملية لقياس سرعة التشغيل الفعلية للمحرك:
- عداد سرعة الدوران:يوفر مقياس سرعة الدوران المباشر أو البصري قراءات فورية لعدد الدورات في الدقيقة عند وضعه مقابل عمود المحرك أو توجيهه نحو علامة عاكسة.
- ستروبوسكوب:يقوم هذا الجهاز بإصدار ومضات ضوئية بترددات قابلة للتعديل، مما يجعل الجسم الدوار يبدو ثابتًا عندما يتطابق معدل الوميض مع سرعة الدوران.
- عداد الترددبالنسبة لمحركات التيار المتردد، فإن قياس التردد الكهربائي يمكن أن يساعد في حساب السرعة النظرية باستخدام الصيغة أعلاه.
- ردود فعل المشفر:تشتمل العديد من المحركات الحديثة على أجهزة ترميز مدمجة توفر بيانات دقيقة للسرعة للتحكم في الأنظمة.
عدد الدورات في الدقيقة لتكوينات الأقطاب المختلفة
يؤثر عدد أقطاب محرك التيار المتردد بشكل كبير على سرعته. تشمل التكوينات الشائعة ما يلي:
| عدد الأقطاب | السرعة عند 60 هرتز | السرعة عند 50 هرتز |
| قطبين | 3600 دورة في الدقيقة | 3000 دورة في الدقيقة |
| 4 أقطاب | 1800 دورة في الدقيقة | 1500 دورة في الدقيقة |
| 6 أقطاب | 1200 دورة في الدقيقة | 1000 دورة في الدقيقة |
| 8 أقطاب | 900 دورة في الدقيقة | 750 دورة في الدقيقة |
| 10 أقطاب | 720 دورة في الدقيقة | 600 دورة في الدقيقة |
| 12 قطبًا | 600 دورة في الدقيقة | 500 دورة في الدقيقة |
تدور المحركات التي تحتوي على عدد أقل من الأقطاب بشكل أسرع، في حين توفر المحركات التي تحتوي على عدد أكبر من الأقطاب عزم دوران أعلى عند سرعات أقل.
العوامل المؤثرة على سرعة المحرك
يمكن أن تتسبب عدة عوامل في حدوث اختلافات في سرعة المحرك:
- تغييرات الحمل:عادةً ما يؤدي زيادة الحمل إلى انخفاضات صغيرة في سرعة المحركات الحثية.
- تقلبات الجهد:يمكن أن يؤدي انخفاض الجهد إلى تقليل سرعة المحرك، وخاصة في محركات التيار المستمر.
- درجة حرارة:يمكن للحرارة الزائدة أن تؤثر على مقاومة اللف وتؤثر في النهاية على السرعة.
- المشاكل الميكانيكية:يمكن أن تؤثر مشاكل المحمل أو عدم المحاذاة أو العوامل الميكانيكية الأخرى على سرعة الدوران.
خاتمة
إن فهم كيفية حساب وقياس سرعة دوران المحرك أمر ضروري لاختيار المحرك المناسب وتشغيله واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.
تختلف الصيغ بين محركات التيار المتردد والمحركات المستمرة، حيث يتم تحديد سرعات محركات التيار المتردد في المقام الأول عن طريق التردد وعدد الأقطاب، في حين تختلف سرعات محركات التيار المستمر حسب الجهد المطبق.
من خلال تطبيق هذه الصيغ وتقنيات القياس، يمكنك التأكد من أن محركاتك تعمل بالسرعة الصحيحة لمتطلبات تطبيقك.
