لماذا يسحب المحرك الحثي تيارًا أكبر عند بدء التشغيل مقارنة بالتشغيل العادي؟

المحرك الكهربائي الحثي (Induction Motor) يستهلك تيارًا أكبر خلال بدء التشغيل مقارنة بالتشغيل العادي بسبب الخصائص الكهرومغناطيسية داخل المحرك في مرحلة البدء. إليك شرح مفصل:

1. الطلب العالي على التيار أثناء بدء التشغيل

1.1 إنشاء المجال المغناطيسي الأولي

عدم وجود مجال مغناطيسي أولي للروتر: عند بدء التشغيل، يكون الروتر ثابتًا ولا يوجد لديه مجال مغناطيسي دوران أولي. يحتاج المجال المغناطيسي الدوراني الذي ينتجه الاستاتور لإنشاء تدفق مغناطيسي في الروتر.

تيار مُستحث عالي: لإنشاء هذا التدفق المغناطيسي الأولي، يجب على الاستاتور إنتاج مجال مغناطيسي قوي، مما يؤدي إلى مرور تيار كبير عبر ملفات الاستاتور.

1.2 معامل القوة المنخفض

تأخير التيار: عند بدء التشغيل، بما أن الروتر لا يدور بعد، فإن هناك فرق طوري كبير بين تيار الروتر وتيار الاستاتور، مما يؤدي إلى معامل قوة منخفض جدًا.

طلب الطاقة غير الفعالة: معامل قوة منخفض يعني أن معظم التيار هو تيار غير فعال، يستخدم لإنشاء المجال المغناطيسي بدلاً من القيام بعمل مفيد.

2. الطلب المنخفض على التيار أثناء التشغيل

2.1 الاقتراب من السرعة المتزامنة

إنشاء مجال الروتر: عندما يبدأ المحرك في الدوران ويقترب تدريجيًا من السرعة المتزامنة، يتم أيضًا إنشاء التدفق المغناطيسي في الروتر.

تقليل الانزلاق: الانزلاق هو الفرق بين سرعة الروتر والسرعة المتزامنة. مع انخفاض الانزلاق، ينخفض أيضًا تيار الروتر.

2.2 معامل قوة أعلى

تقليل الفرق الطوري: مع زيادة سرعة المحرك، ينخفض الفرق الطوري بين تيار الروتر وتيار الاستاتور، مما يحسن معامل القوة.

زيادة الطاقة الفعالة: معامل قوة أعلى يعني أن جزءًا أكبر من التيار يستخدم لأداء عمل مفيد، مما يقلل من الطلب على الطاقة غير الفعالة.

3. مقارنة بين تيار بدء التشغيل وتيار التشغيل

تيار بدء التشغيل: عادةً ما يكون تيار بدء التشغيل للمحرك الكهربائي الحثي 6 إلى 8 مرات تيار التشغيل المعين، أو حتى أكثر.

تيار التشغيل: خلال التشغيل العادي، يتوازن تيار المحرك حول القيمة المعينة، وهو أقل بكثير من تيار بدء التشغيل.

4. استراتيجيات بدء التشغيل

لتقليل استهلاك التيار العالي أثناء بدء التشغيل وتقليل التأثير على شبكة الطاقة والمحرك نفسه، يتم استخدام عدة استراتيجيات لبدء التشغيل:

التشغيل المباشر (DOL):

ربط المحرك مباشرةً بالمصدر الكهربائي، مناسب للمحركات الصغيرة.

التشغيل بنظام النجمة-المثلث (Star-Delta Starting):

ربط المحرك بنظام النجمة أثناء بدء التشغيل لتقليل تيار بدء التشغيل، ثم التحويل إلى نظام المثلث بمجرد الوصول إلى سرعة معينة للتشغيل العادي.

جهاز التشغيل الناعم (Soft Starter):

استخدام مقاومات التحكم بالسيليكون (SCRs) أو أجهزة إلكترونية أخرى لزيادة الجهد الكهربائي للمحرك تدريجيًا، مما يوفر عملية بدء تشغيل ناعمة وتقليل تيار بدء التشغيل.

وحدة التحكم بتواتر التيار (VFD):

تعديل التردد والجهد الكهربائي للمحرك لتحقيق بدء تشغيل ناعم وتحكم في السرعة.

ملخص

يستهلك المحرك الكهربائي الحثي تيارًا أكبر أثناء بدء التشغيل لأنه يحتاج إلى إنشاء تدفق مغناطيسي أولي في الروتر، ومعامل القوة منخفض جدًا في هذه المرحلة. مع زيادة سرعة المحرك، يتم إنشاء المجال المغناطيسي للروتر وتقليل الانزلاق وتحسين معامل القوة، مما يؤدي إلى انخفاض التيار إلى مستويات التشغيل العادية. باستخدام استراتيجيات بدء التشغيل المناسبة، يمكن تقليل تيار بدء التشغيل العالي بشكل فعال، مما يقلل من التأثير على شبكة الطاقة والمحرك.