مزايا وعيوب محرك الجهد العالي مقارنة بمحرك الجهد المنخفض

محرك عالي الجهد

يُعتقد عمومًا أن المحرك الذي يعمل بجهد تغذية يتراوح بين 3 و10 كيلوفولت يُسمىمحرك عالي الجهدتُستخدم محركات 6300 فولت و10000 فولت بشكل شائع. تتناسب قدرة المحرك طرديًا مع حاصل ضرب الجهد والتيار، لذا عند زيادة قدرة محرك الجهد المنخفض إلى حد معين (مثل 300 كيلوواط/380 فولت)، يكون التيار المقنن كبيرًا جدًا، وتزداد خسائر الخط مربعًا مع زيادة التيار (I²r)، مما يتطلب مساحة مقطع عرضي كبيرة جدًا للسلك، وبالتالي تكون قدرة تحمل الكابل محدودة، وتكون التكلفة مرتفعة للغاية. في هذه الحالة، من الضروري زيادة جهد التشغيل المقنن لتحقيق خرج طاقة عالٍ.

محرك منخفض الجهد

يشير مصطلح "محرك الجهد المنخفض" إلى محرك يعمل بجهد تيار متردد أقل من 1000 فولت، ويشمل عمومًا محركات التيار المتردد بجهد 380 فولت، أو 440 فولت، أو 660 فولت، وغيرها من المستويات.المحركات غير المتزامنةتُستخدم هذه المحركات بشكل أقل في الواقع. وينقسم محرك الجهد المنخفض إلى نوعين: محرك التيار المتردد غير المتزامن ومحرك التيار المستمر.

مزايا وعيوب المحركات ذات الجهد العالي مقارنة بالمحركات ذات الجهد المنخفض

(1) المزايا
(1) يمكن تصنيعها بقدرة عالية تصل إلى آلاف أو حتى عشرات الآلاف من الكيلوواط. ويعود ذلك إلى أنه عند نفس قدرة الخرج، يكون تيار محرك الجهد العالي أقل بكثير من تيار محرك الجهد المنخفض (يتناسب عكسيًا مع الجهد). على سبيل المثال، محرك رباعي الأقطاب بقدرة 500 كيلوواط، بجهد مقنن 380 فولت، يبلغ تياره المقنن حوالي 900 أمبير، بينما يبلغ تياره المقنن حوالي 30 أمبير عند جهد مقنن 10 كيلو فولت. لذا، يمكن استخدام أسلاك ذات قطر أصغر في ملفات محرك الجهد العالي. ونتيجة لذلك، تكون خسائر النحاس في الجزء الثابت لمحرك الجهد العالي أقل من خسائر النحاس في محرك الجهد المنخفض. أما بالنسبة للمحركات ذات القدرة الأكبر، فتُستخدم الكهرباء ذات الجهد المنخفض، ولكن نظرًا للحاجة إلى أسلاك أكثر سمكًا ومساحة أكبر لأخدود الجزء الثابت، مما يزيد من حجم قلب الجزء الثابت، فإن الحجم الكلي للمحرك يكون كبيرًا جدًا.
٢- بالنسبة للمحركات ذات السعات الكبيرة، فإن استخدام محركات الجهد العالي في معدات إمداد وتوزيع الطاقة يقلل من إجمالي الاستثمار في محركات الجهد المنخفض، كما أن فقد الطاقة في الخطوط يكون ضئيلاً، مما يوفر قدراً معيناً من استهلاك الطاقة. وبالتحديد، يمكن استخدام محركات الجهد العالي ١٠ كيلوفولت مباشرةً مع شبكة الكهرباء (حيث أن الجهد العالي للكهرباء في الصين يبلغ عادةً ١٠ كيلوفولت)، مما يقلل من الاستثمار في معدات الطاقة (وخاصةً المحولات)، ويسهل استخدامها، ويقلل من معدل الأعطال.

(2) العيوب
① تكلفة اللف مرتفعة نسبياً (بسبب العزل بشكل رئيسي)، وستكون تكلفة مواد العزل ذات الصلة أعلى أيضاً.
(ii) عملية معالجة العزل أكثر صعوبة، وتكلفة العمالة أعلى.
③ متطلبات استخدام البيئة أكثر صرامة بكثير من تلك الخاصة بمحركات الجهد المنخفض.
مقارنة الفرق بين محرك الجهد المنخفض ومحرك الجهد العالي

الفرق الرئيسي في البنية

أولاً، تُحدث مواد عزل الملفات فرقًا، ففي المحركات ذات الجهد المنخفض، يكون عزل الملفات بشكل أساسي من الأسلاك المطلية بالمينا أو مواد عزل بسيطة أخرى، مثل الورق المركب، أما في المحركات ذات الجهد العالي، فيُستخدم عادةً عزل متعدد الطبقات، مثل شريط الميكا المسحوق، ويكون التركيب أكثر تعقيدًا، ودرجة مقاومة الضغط أعلى.

ثانيًا، يكمن الاختلاف في هيكل التبريد، حيث تستخدم المحركات ذات الجهد المنخفض بشكل أساسي مراوح محورية تنفخ مباشرة لتبديد الحرارة، بينما تحتوي المحركات ذات الجهد العالي في الغالب على مشعات مستقلة، وعادة ما يكون هناك نوعان من المراوح، مجموعة من مراوح الدوران الداخلي، ومجموعة من مراوح الدوران الخارجي، وتعمل مجموعتا المراوح في نفس الوقت، وسيتم تصريف الحرارة المتبادلة على المشعات إلى خارج المحرك.

ثالثًا، يختلف هيكل المحامل، فالمحركات ذات الجهد المنخفض عادة ما تحتوي على مجموعة من المحامل قبل وبعد، بينما المحركات ذات الجهد العالي، بسبب الحمل الثقيل، عادة ما يكون هناك مجموعتان من المحامل في الطرف المحوري، ويتم تحديد عدد المحامل في الطرف غير المحوري وفقًا لحالة الحمل، وخاصة المحركات الكبيرة التي تستخدم محامل انزلاقية.

مقارنة بين تشغيل المحرك وتكلفته

1. كلما ارتفع مستوى الجهد، زادت سعة المحرك.

2- كلما ارتفع مستوى الجهد، ارتفعت تكلفة التركيب؛ على الرغم من أن زيادة الجهد تؤدي إلى انخفاض التيار، ويمكن اختيار مقطع عرضي أصغر للأسلاك والكابلات، إلا أن الحاجة إلى قواطع دوائر الجهد العالي والمحولات ومفاتيح التبديل وغيرها من المعدات لا تزال تزداد في الاستثمار الأولي الكبير، لذلك فإن الشركات الصغيرة في الإنشاءات الجديدة على استعداد لاستخدام معدات الجهد المنخفض.

3- كلما ارتفع مستوى الجهد، انخفضت تكاليف التشغيل الإجمالية؛ التيار المنخفض يؤدي إلى تقليل فقد الطاقة، وهو أمر مناسب على المدى الطويل، والتأثير التراكمي لتوفير الطاقة مذهل، لذلك قامت العديد من الشركات الكبيرة في التحول التكنولوجي من محركات الجهد المنخفض إلى محركات الجهد العالي.

4- كلما ارتفع مستوى الجهد، زادت المساحة المشغولة؛ وذلك لوجود خزائن تحكم ذات جهد عالٍ وأشخاص آخرين.

5- كلما ارتفع مستوى الجهد، كلما كان بدء تشغيل المحرك أسهل نسبيًا، ويزداد عزم الدوران عند بدء التشغيل، ويصبح التحكم فيه بسيطًا نسبيًا.

6- كلما ارتفع مستوى الجهد، زادت تعقيد إدارة الصيانة؛ لذلك فإن الشركات الصغيرة مستعدة لاستخدام الجهد المنخفض، والشركات الكبيرة مستعدة لاستخدام المحركات ذات الجهد العالي.