التحكم في سرعه المحرك

توجد العديد من الدوائر الكهربائية المستخدمة في نظم تحريك الآلات والمحركات، ومنها:

1. دائرة التحكم في سرعة المحرك: هذه الدائرة تستخدم للتحكم في سرعة المحرك وتتكون من متحكم (Controller) ومؤشر (Encoder) وشبكة السوط (Bus Network) وبعض المكونات الأخرى.

2. دوائر التحكم بالحركة: تستخدم هذه الدوائر لتحريك المحور الخطي أو دوران المحرك عند تغيير اتجاه الحركة، وتتكون هذه الدوائر من المجسات (Sensors) والترانزستورات (Transistors) وعناصر التحكم (Control Elements).

3. دوائر الإشارات الرقمية: تستخدم هذه الدوائر لتوصيل الآلات بالحاسب الآلي، وتستخدم في التحكم في الحركات والمواقع.

4. دوائر التحكم بالحرارة: تستخدم هذه الدوائر لتحريك المحور الخطي أو دوران المحرك عندما ترتفع درجة الحرارة العاملة بشكل كبير، ويمكن استخدام هذه الدوائر في المصانع والمعامل والمختبرات.

5. دائرة التحكم بالضوء: تسمح هذه الدائرة بالتحكم في الإضاءة، وتستخدم عادةً في البيوت والمكاتب.

6. دوائر تحويل الطاقة: تستخدم هذه الدوائر لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حركية، وتتكون من محولات طاقة (Power Transformers) والمدخلات (Inputs) والمخارج (Outputs) والمكونات الأخرى.

هناك العديد من أنواع المحركات الكهربائية في الصناعات الإلكترونية، ومنها:

1- محركات التيار المستمر (DC Motors) : تستخدم هذه المحركات بكثرة في التطبيقات الصناعية والتي تتطلب تحكم عال في السرعة وعزم الدوران. وتتميز بسهولة التحكم بها وتوفيرها لقدر كبير من القوة الحركية بمقدار صغير من الطاقة الكهربائية.

2- محركات المؤازرة الخطية (Linear Actuators) : هي محركات تتحرك في اتجاه خطي وتستخدم في العديد من التطبيقات مثل المصاعد الكهربائية وآلات التعبئة والتغليف .

3- محركات الخطوة (Stepper Motors) : تستخدم للحركات الدقيقة والدوران بزاوية محددة ومن الخصائص الهامة في هذه المحركات قدرتها على الإبقاء على الموضع بدقة عالية في الوقت الذي يعرف به الثبات.

4- محركات التيار المتردد (AC Motors) : تستخدم في العديد من التطبيقات الصناعية حيث يمكن التحكم في سرعة المحرك والحفاظ على ثبات الدوران.

يمكن استخدام الـ Microcontroller في التحكم في المحركات الكهربائية بطرق مختلفة، منها:

1. التحكم في سرعة المحرك: يمكن استخدام الـ Microcontroller للتحكم في سرعة المحرك الكهربائي عن طريق تغيير تردد الجهد المتغير المطبق على المحرك.

2. التحكم في اتجاه الدوران: يمكن استخدام الـ Microcontroller للتحكم في اتجاه دوران المحرك الكهربائي عن طريق تبديل ترتيب موصلات المحرك.

3. التحكم في الحماية: يمكن استخدام الـ Microcontroller لإجراء عمليات الحماية للمحرك الكهربائي، مثل الكشف على الزيادة في التيار والحرارة الزائدة وحماية المحرك من الحمل المفرط.

4. تجميع البيانات: يمكن للـ Microcontroller جمع البيانات المتعلقة بحالة المحرك الكهربائي ونقلها إلى ذاكرة خارجية أو شاشة عرض للتحقق من أداء المحرك.

وبالطبع، يتطلب التحكم في المحركات الكهربائية باستخدام الـ Microcontroller المفهوم الكهربائي والإلكتروني الأساسي للمحرك ودوائر التحكم المستخدمة.

تطبق المحركات الكهربائية في الصناعات الغذائية على نطاق واسع، حيث تستخدم لتشغيل مضخات الماء والمواد وخلاطات الطعام والسير الناقل والمعالجة الحرارية والتبريد والتجميد وغيرها من عمليات الإنتاج الغذائي.

ويمكن تطبيق المحركات الكهربائية في الصناعات الغذائية باستخدام التحكم الآلي والتحكم بالتردد، حيث يتم التحكم في سرعة المحرك الكهربائي لتلبية متطلبات الإنتاج المختلفة، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة الإنتاج، وتقليل الأعطال والصيانة، وزيادة الإنتاجية وجودة المنتج والأمان الغذائي.

كما يتم استخدام المحركات الكهربائية في المعالجة الحرارية والتبريد والتجميد، حيث تستخدم لتشغيل مروحة التبريد والتدوير والتحكم في درجة الحرارة والرطوبة لتجهيز المنتجات الغذائية للتخزين والتحضير للسوق.

وتمثل المحركات الكهربائية ذات الكفاءة العالية والتي تستخدم أحدث التقنيات في الأتمتة والتحكم بالتردد أهمية كبيرة في الصناعات الغذائية، حيث تتيح هذه المحركات للمستخدمين تحقيق وفورات كبيرة في استهلاك الطاقة، مما يؤدي إلى الحد من تكاليف التشغيل والصيانة.

هناك العديد من الطرق للتحكم في المحركات الكهربائية في الماكينات الصناعية، ومن أهمها:

1- التحكم الكهربائي المباشر: حيث يتم توصيل المحرك بمصدر الطاقة المباشرة، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير جهد المصدر أو تغيير مقاومته.

2- التحكم بالتردد: حيث يتم توصيل المحرك بمتحكم التردد، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير التردد الكهربائي المزود للمحرك.

3- التحكم بالجهد المتغير: حيث يتم توصيل المحرك بمصدر جهد متغير، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير الجهد المزود للمحرك.

4- التحكم بالتحويلات الكهروميكانيكية: حيث يتم توصيل المحرك بتحويلات كهروميكانيكية مثل المحولات والمحركات الحثية، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير تردد المصدر أو جهد المصدر أو عدد الأقطاب.

5- التحكم بالمتحكمات الإلكترونية: حيث يتم استخدام المتحكمات الإلكترونية مثل المتحكمات العاكسة والمتحكمات الرقمية، ويتم التحكم في سرعة المحرك عن طريق التحكم في التردد والجهد والتيار المزود للمحرك.

هناك عدة تقنيات لتحويل التيار الكهربائي المستمر إلى قوة حركية في المحركات الكهربائية، وتتضمن:

1. المحركات العادية: تستخدم المحركات العادية جزءا من الطاقة المدخلة لتحويل التيار الكهربائي المستمر إلى قوة حركية. وهي تستخدم في التطبيقات الصغيرة مثل المروحة والمضخات والأجهزة المنزلية.

2. المحركات العالية الكفاءة: تستخدم هذه المحركات تقنيات مثل العوامل الميكانيكية المزودة بالمغناطيس الدائم والتكييف الإلكتروني للسرعة، وهي تستخدم في التطبيقات الكبيرة مثل الصناعات والنقل.

3. محركات المغناطيس الدائم: هذه المحركات تستخدم مغناطيسات دائمة لتوفير القوة المحركة، وهي تسمح بتحسين الكفاءة والأداء.

4. المحركات الخطية: تستخدم هذه المحركات المجال المغناطيسي لتوليد الحركة، وتستخدم في التطبيقات التي تتطلب حركة خطية مثل المصاعد والقطارات الخفيفة.

5. تقنية العاكسات: تستخدم هذه التقنية لتحويل التيار الكهربائي المستمر إلى تيار كهربائي متردد ، ويتم التحكم في سرعة المحرك باستخدام وحدة تحكم إلكترونية. وهي تستخدم في تطبيقات عالية القدرة مثل الصناعات والطاقة المتجددة.

تتطلب التحكم في سرعة المحركات الكهربائية بالتيار الكهربائي المستمر العديد من العوامل والتي تشمل:

1. مصدر الطاقة: يجب أن يكون لدينا مصدر ثابت ومستقر للتيار الكهربائي المستمر الذي يغذي المحرك.

2. المقاومات: يتم التحكم في سرعة المحرك من خلال إضافة مقاومة إلى دائرة التيار المستمر. يتم زيادة المقاومة لتقليل سرعة المحرك والعكس صحيح أيضا.

3. المحولات: غالبًا ما يتم استخدام محولات لتحويل الجهد الكهربائي المستمر، حتى أن يتناسب مع الجهد المطلوب لتشغيل المحرك.

4. تقنية السيطرة على السرعة: يمكن تحقيق التحكم في سرعة المحركات الكهربائية بالتيار الكهربائي المستمر باستخدام تقنيات السيطرة المختلفة، بما في ذلك تقنية السيطرة على السرعة بالتردد النبضي PWM (Pulse Width Modulation) وتقنية السيطرة بالمقاومة (Resistance Control) وتقنية السيطرة السلسلية (Series Control).

5. نظام التحكم: يتم التحكم في سرعة المحرك باستخدام أنظمة التحكم الآلي مثل متحكمات اللوجيك القابلة للبرمجة أو وحدات المعالجة المركزية. لقد تم تطوير العديد من الأنظمة الآلية لتحقيق التحكم في سرعة المحركات، وهذه الأنظمة قادرة على توفير أداء عالٍ ودقة عالية في التحكم في سرعة المحركات.

يمكن تشغيل المحركات الكهربائية التي تعمل بتيار الكهربي المستمر باستخدام مصدر تيار مستمر مثل البطاريات أو العواكس الإلكترونية. يتم توصيل المصدر مع المحرك عن طريق الأطراف الإيجابية والسلبية لموصلات المحرك. يمكن التحكم في سرعة المحرك باستخدام مراقبة السرعة والتحكم في كمية التيار المار عبر المحرك. ويستخدم تيار متردد معظم الأحيان لتشغيل المحركات الكهربائية، إلا أنه يمكن استخدام التيار المستمر لمجموعة معينة من التطبيقات.

المحركات الكهربائية المستمرة تمتلك العديد من المزايا والعيوب، ومن بينها:

مزايا المحركات الكهربائية المستمرة:

1- سهولة التحكم في سرعة المحرك: يمكن التحكم بسهولة في سرعة المحرك عن طريق تغيير شدة التيار المؤثر على المحرك.

2- عزم دوران عالي: تتميز هذه المحركات بقدرتها على توليد عزم دوران عالي للتطبيقات التي تحتاج إلى هذا النوع من العزم، مثل الروافع والحفارات والمعدات الثقيلة الأخرى.

3- تشغيل هادئ: تعمل هذه المحركات بالكهرباء دون حدوث اهتزازات أو أصوات مزعجة، مما يجعلها مناسبة للاستخدام في بيئات العمل الهادئة.

4- صيانة منخفضة: تتطلب المحركات الكهربائية المستمرة صيانة أقل مقارنة بالمحركات الأخرى، نظرًا لعدم وجود العناصر المتحركة التي يحتاج إلى صيانتها.

عيوب المحركات الكهربائية المستمرة:

1- تكلفة عالية: تتمتع هذه المحركات بتكلفة عالية في مقارنة مع المحركات الأخرى، مما يجعلها غير ملائمة للاستخدام في بعض التطبيقات الصناعية الأقل تكلفة.

2- ارتفاع استهلاك الطاقة: تستهلك هذه المحركات كمًا كبيرًا من الطاقة أثناء التشغيل، وهذا يتطلب استخدام مصادر طاقة كافية لتشغيلها.

3- الحاجة إلى تبريد: قد تحتاج المحركات الكهربائية المستمرة إلى تبريد إضافي لتفادي حدوث أي مشاكل تتعلق بالحرارة التي تولدها خلال التشغيل.

4- الحاجة إلى تحويل الطاقة: تحتاج المحركات الكهربائية المستمرة إلى تحويل الطاقة من الطاقة الكهربائية إلى الطاقة الميكانيكية، وذلك باستخدام جهاز تحويل الكهرباء، وهذا يرفع تكاليف التشغيل.

تختلف المحركات الكهربائية DC و AC في العديد من الجوانب من بينها:

1- تيار الكهرباء: يستخدم المحرك الكهربائي DC تيار مستمر (DC)، في حين يستخدم المحرك الكهربائي AC تيار متردد (AC).

2- الطاقة: تستخدم المحركات الكهربائية DC طاقة كهربائية مباشرة، بينما تستخدم المحركات الكهربائية AC طاقة كهربائية تتغير بشكل دوري.

3- الأداء: تتميز المحركات الكهربائية DC بأنها تعطي أداءً أفضل في السرعات المنخفضة، بينما تتميز المحركات الكهربائية AC بأنها تعطي أداءً أفضل في السرعات العالية.

4- صيانة: تتطلب المحركات الكهربائية DC صيانة أكثر من المحركات الكهربائية AC، بسبب وجود فرش في المحرك الكهربائي DC التي تحتاج إلى استبدالها بشكل دوري.

5- التحكم: يسهل التحكم في سرعة المحرك الكهربائي DC من خلال تغيير التيار الكهربائي، بينما يتم التحكم في سرعة المحرك الكهربائي AC من خلال تغيير التردد الكهربائي.