Arabic 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Russian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
في مواقع الإنتاج الصناعي، غالبًا ما ينحرف مؤشر الأميتر في محركات التيار المتردد (وخاصة المحركات غير المتزامنة) بشكل حاد عند بدء التشغيل، مما يُظهر تيار بدء تشغيل يتجاوز بكثير التيار المقنن. قد يصل تيار بدء التشغيل في بعض المحركات الصغيرة والمتوسطة الحجم إلى 5-7 أضعاف القيمة المقننة، بينما يكون أعلى من ذلك في المحركات الكبيرة ذات الجهد العالي. لا تُسبب هذه الظاهرة إزعاجًا لفنيي تشغيل وصيانة المعدات فحسب، بل تُخفي أيضًا مخاطر محتملة على السلامة. للإجابة على هذا السؤال، نحتاج إلى البدء من مبدأ عمل محركات التيار المتردد وتحليل الأضرار والتدابير المضادة في ضوء ظروف العمل الفعلية.
1. الأسباب الرئيسية لزيادة تيار البدء
تعتمد خصائص بدء تشغيل المحركات غير المتزامنة للتيار المتردد بشكل كبير على "المجال المغناطيسي الدوار" و"نسبة الانزلاق". عندما يكون المحرك ثابتًا، تكون سرعة الدوار صفرًا، ونسبة الانزلاق s = 1 (نسبة الانزلاق s = (السرعة التزامنية - سرعة الدوار) / السرعة التزامنية). في هذه الحالة، تصل سرعة قطع موصل الدوار للمجال المغناطيسي الدوار إلى أقصى قيمة لها، وبالتالي تصل القوة الدافعة الكهربائية المستحثة والتيار المستحث في الدوار إلى أقصى قيمة لهما. وفقًا لمبدأ الحث الكهرومغناطيسي، يتفاعل المجال المغناطيسي الناتج عن تيار الدوار مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت. وللحفاظ على توازن المجال المغناطيسي، يزيد الجزء الثابت تلقائيًا من التيار لموازنة تأثير المجال المغناطيسي للدوار، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة حادة في تيار بدء تشغيل الجزء الثابت.
من منظور الدائرة الكهربائية، تُعدّ المعاوقة المكافئة المنخفضة للغاية للمحرك عند بدء التشغيل عاملاً رئيسياً آخر. في الحالة الساكنة، يمكن اعتبار ملفات الجزء الثابت للمحرك دائرة توالي تتكون من "مقاومة + مفاعلة تسريب". في هذه الحالة، تكون المفاعلة الحثية للملفات عند أدنى قيمة لها لأن الجزء الدوار لا يدور، وبالتالي تكون المقاومة نفسها صغيرة. وفقًا لقانون أوم I=U/Z، عند الجهد المقنن، يؤدي انخفاض المعاوقة Z مباشرةً إلى زيادة ملحوظة في التيار I. إضافةً إلى ذلك، تُصنع قضبان الجزء الدوار للمحركات غير المتزامنة من نوع القفص من الألومنيوم المصبوب أو هيكل قضبان النحاس، وتكون مقاومة دائرة الجزء الدوار صغيرة عند بدء التشغيل، مما يزيد من تأثير تضخيم التيار.
2. الأضرار الرئيسية لتيار البدء العالي
سيؤثر تيار البدء الزائد سلبًا على شبكة الكهرباء والمحرك نفسه والمعدات المرتبطة به. فبالنسبة لشبكة الكهرباء، سيؤدي الارتفاع المفاجئ في التيار لفترة وجيزة إلى انخفاض فوري في جهد الشبكة، مما قد يتسبب في خلل في تشغيل المعدات الأخرى المتصلة بنفس الشبكة (مثل أجهزة القياس الدقيقة وأنظمة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة)، بل وقد يؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي. أما بالنسبة للمحرك، فسيؤدي التيار الزائد إلى تحميل ملفات الجزء الثابت بقوة كهربائية هائلة. وقد يؤدي التشغيل المتكرر لفترات طويلة إلى تلف طبقة العزل في الملفات، مما يتسبب في حدوث قصر في الدائرة بين اللفات. وفي الوقت نفسه، ستؤدي الحرارة الناتجة عن التيار إلى ارتفاع حاد في درجة حرارة الملفات، مما يُقصر من عمر المحرك.
في الإنتاج الصناعي، قد يؤثر ارتفاع التيار عند بدء التشغيل على استقرار النظام الميكانيكي. فتذبذب عزم الدوران الناتج عن التيار العالي عند بدء التشغيل يُعرّض وصلات المحرك بالحمل (مثل المراوح ومضخات المياه والناقلات) لأحمال صدمية، مما يؤدي إلى أعطال ميكانيكية مثل ارتخاء الوصلات وتآكل التروس، ويزيد من تكاليف صيانة المعدات. وفي البيئات القابلة للاشتعال والانفجار (مثل الصناعات الكيميائية ومناجم الفحم)، قد يتسبب تيار بدء التشغيل في حدوث شرارات كهربائية، مما يشكل خطراً على السلامة.
3. استراتيجيات قمع فعالة في السيناريوهات الصناعية
بحسب مستويات الطاقة المختلفة ومتطلبات ظروف التشغيل، يمكن تقسيم طرق خفض الجهد الشائعة الاستخدام في الصناعة إلى فئتين: "بدء التشغيل بخفض الجهد" و"بدء التشغيل التدريجي". بالنسبة للمحركات غير المتزامنة الصغيرة والمتوسطة الحجم (عادةً أقل من 55 كيلوواط)، يُعد بدء التشغيل بخفض الجهد خيارًا اقتصاديًا وعمليًا. وتتلخص الفكرة الأساسية في خفض جهد الجزء الثابت عند بدء التشغيل لتقليل تيار البدء. تشمل الطرق الشائعة بدء التشغيل بنظام النجمة-المثلث (Y-Δ)، وبدء التشغيل بخفض الجهد باستخدام محول ذاتي، وبدء التشغيل بخفض الجهد باستخدام مفاعل. ومن بينها، يُعد بدء التشغيل بنظام النجمة-المثلث الأكثر استخدامًا. أثناء بدء التشغيل، يتم توصيل ملفات الجزء الثابت على شكل نجمة، بحيث ينخفض جهد كل ملف طور إلى 1/√3 من القيمة المقننة، وبالتالي ينخفض تيار البدء إلى 1/3 من تيار البدء المباشر. بعد ارتفاع سرعة المحرك، يتم التحويل إلى توصيلة المثلث لاستعادة جهد التشغيل المقنن.
بالنسبة للمحركات الكبيرة (أكثر من 100 كيلوواط) أو التطبيقات التي تتطلب سلاسة عالية في بدء التشغيل (مثل المصاعد، وآلات التشغيل الدقيقة)، تُعدّ بادئات التشغيل الناعمة ومحولات التردد حلولًا أفضل. تستخدم بادئات التشغيل الناعمة التحكم الطوري لمقومات السيليكون المتحكم بها (SCR) لرفع جهد الجزء الثابت بسلاسة من منخفض إلى مرتفع. ويمكن التحكم في تيار بدء التشغيل عند ضعفين إلى ثلاثة أضعاف القيمة المقننة، مما يمنع الارتفاع والانخفاض المفاجئ في الجهد. كما أنها مزودة بوظائف حماية من التيار الزائد والحمل الزائد، وتناسب خصائص أحمال متنوعة. أما محولات التردد، فتتحكم في بدء تشغيل المحرك عن طريق تغيير تردد مصدر الطاقة. أثناء بدء التشغيل، يزداد التردد تدريجيًا من الصفر، وتزداد السرعة بسلاسة وتزامنًا. ويمكن تحديد تيار بدء التشغيل ضمن القيمة المقننة، كما يمكنها أيضًا تحقيق وظيفة تنظيم السرعة، مما يحقق فائدتين في آن واحد في التطبيقات التي تتطلب تشغيلًا بسرعات متغيرة (مثل تنظيم سرعة المروحة عن طريق تحويل التردد وتوفير الطاقة).
بالإضافة إلى ذلك، يمكن اعتماد تدابير مساعدة مثل "التشغيل التدريجي" أو "التشغيل مع تخفيف الحمل" لأحمال محددة. على سبيل المثال، بالنسبة للمعدات ذات الأحمال الثقيلة مثل السيور الناقلة، يتم فصل الحمل بواسطة قابض قبل بدء التشغيل، ويتم تشغيل الحمل بعد وصول المحرك إلى السرعة المقننة؛ أما بالنسبة لمعدات الضواغط، فيمكن استخدام صمام التجاوز لتخفيف ضغط الأسطوانة، وتقليل مقاومة بدء التشغيل، وبالتالي تقليل تيار بدء التشغيل بشكل غير مباشر.
في الختام، يُعدّ تيار بدء التشغيل الزائد لمحركات التيار المتردد ظاهرةً متأصلةً في خصائصها الكهرومغناطيسية، إلا أنه يمكن التحكم في أضراره بفعالية من خلال أساليب بدء تشغيل علمية. في التطبيقات الصناعية، من الضروري مراعاة عوامل مثل قدرة المحرك، وخصائص الحمل، وسعة شبكة الكهرباء لاختيار نظام كبح "اقتصادي وعملي" أو "دقيق وقابل للتحكم"، وذلك لضمان سلامة المعدات وتحسين استقرار الإنتاج.
