أصبح تكبير حجم المحرك ممارسة شائعة بشكل متزايد هذه الأيام. ويعني تكبير حجم المحرك ببساطة اختيار قدرة حصانية أعلى من اللازم. وهناك أسباب عديدة تدفع الكثيرين لاختيار تكبير الحجم. أولًا، يُعتقد أن تكبير الحجم يعوّض عن التفاوت في تشغيل النظام. كما يُشير آخرون إلى اتخاذ تدابير وقائية، إذ يعتقدون أن تكلفة المحرك الأكبر أسهل في التعامل معها من تكلفة العطل الميكانيكي.

ومع ذلك، لا يُحبذ الكثيرون أيضًا المحركات الكهربائية كبيرة الحجم، ظنًا منهم أن تشغيلها عادةً ما يكون أعلى تكلفةً ويؤدي إلى هدر الطاقة. لذا، يرون أن المحركات المناسبة تُقلل من استهلاك الطاقة، وبالتالي تُقلل من تكاليف التشغيل. ويعتقدون أن المحركات كبيرة الحجم غير فعّالة، ويجب استبدالها فورًا بوحدات ذات حجم مناسب وموفرة للطاقة.

ومع ذلك، في الواقع، ليس الاستبدال دائمًا الحل الأمثل للمحرك الكهربائي كبير الحجم. هناك معلومات متنوعة يجب الحصول عليها أولًا لتقييم دقيق لتوفير الطاقة. وتشمل هذه المعلومات حمل المحرك، وكفاءته عند نقطة تحميل محددة، وسرعة تشغيله.

تحميل المحرك

المحركات الكهربائية هي في الأساس آلات تُحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية لتؤثر على حمل ميكانيكي. الحمل هو العبء الواقع على المحرك عند حدوث هذه العملية الميكانيكية. بشكل عام، من الضروري أن يتناسب حمل المحرك مع حجمه، إذ يمنع تلفه ويجنّب عمليات غير فعّالة ومكلفة.

عادةً ما يؤدي استخدام محرك أكبر بكثير من حمولته إلى تكاليف غير ضرورية، سواءً من حيث التكلفة الأولية أو استمرار تشغيله. ومع ذلك، قد يلزم أحيانًا استخدام محرك أكبر بكثير عند توقع أحمال ذروة أكبر بكثير.

مع ذلك، مع أن بعض الحالات قد تتطلب زيادة حجم المحرك لتحمل أحمال الذروة، فمن الأفضل دائمًا اختيار محرك يعمل بكفاءة في نطاق حمولة يتراوح بين 75% و100%. في بعض الحالات، قد يؤدي تقليل حجم المحرك إلى توفير في استهلاك الطاقة.

كفاءة المحرك عند نقطة الحمل المحددة

كفاءة المحرك هي في الأساس النسبة بين مقدار الشغل الميكانيكي الذي يبذله المحرك والطاقة الكهربائية التي يستهلكها لإنجازه. عادةً ما يُقاس هذا المقياس بنسبة مئوية. وبطبيعة الحال، كلما زاد الحمل، زادت كفاءة المحرك أيضًا. ويعود ذلك أساسًا إلى أن الاحتكاكات تلعب دورًا أقل تدريجيًا في الكفاءة الكلية للمحرك مع زيادة الحمل.

عمومًا، تُعتبر المحركات الكهربائية كبيرة الحجم أقل كفاءةً مقارنةً بالمحركات ذات الحجم المناسب. تصل هذه المحركات إلى أفضل أداء لها عند تشغيلها بنسبة تتراوح بين 30% و100% من الحمل المُصنّف.

ومع ذلك، في بعض الحالات، يمكن للمحركات ذات الأحجام الأكبر أيضًا أن تعمل بأحمال تصل إلى 25 بالمائة من الحمل المقدر بكفاءة عالية بشكل ملحوظ.

في الأساس، تعتمد كفاءة المحرك الكهربائي على عدة عوامل، مثل تصميمه، والمواد المستخدمة فيه، والتقييم، والحمل، وجودة الطاقة، وظروف التشغيل.

سرعة تشغيل المحرك

تُحدَّد سرعة المحرك الكهربائي عادةً بتردد مصدر الطاقة وعدد الأقطاب في مجاله المغناطيسي. عادةً ما تكون سرعة التشغيل الفعلية للمحرك أقل من سرعته المتزامنة. يُسمَّى هذا الفرق بين السرعة الفعلية والسرعة المتزامنة "الانزلاق". يعتمد الانزلاق وسرعة التشغيل عادةً على الحمل المُطبَّق، ويعتمد الحمل المُطبَّق على المحرك بدوره على حجمه.

مع زيادة الحمل على المحرك، يبدأ بالدوران بشكل أبطأ حتى يعمل بأقصى سرعة للحمل. لذلك، تميل المحركات كبيرة الحجم إلى العمل بسرعات تقترب من التزامن. في معظم الحالات، تعمل المحركات كبيرة الحجم بسرعة أعلى من المحركات ذات الحجم المناسب والموفرة للطاقة. يجب مراعاة ذلك عند تحديد وفورات الطاقة والطلب.

خاتمة

عادةً ما توجد مخاوف وخصائص مختلفة تحدد ما إذا كان تكبير الحجم مناسبًا لأنظمة معينة. من ناحية أخرى، قد يزيد تكبير الحجم من تكاليف التشغيل ويستدعيلف المحرك الكهربائيأو استبداله عند حدوث إجهادات نتيجة عدم قدرة النظام على تحمل طاقة إضافية. عند مواجهة مشاكل في المحرك، يجب طرح أسئلة مهمة قبل اتخاذ القرارما إذا كان يجب إعادة لف المحرك أو استبداله.

من ناحية أخرى، يمكن أن يعوض الحجم الكبير عن نقص الصيانة، وخاصة عندماإصلاح المولداتلا تُجرى الصيانة الدورية بانتظام. حتى مع عدم صيانتها، يمكن لمحرك ذي قدرة أعلى أن يعمل لفترة أطول في نفس الظروف. بشكل عام، لا يمكن تعميم مزايا وعيوب زيادة حجم المحرك.