دليل مفتاح الطرد المركزي - الأنواع والرموز ومبادئ التشغيل والتطبيقات

تستخدم مفاتيح الطرد المركزي بشكل شائع في المحركات ذات الطور الواحد في الأجهزة الصناعية والمنزلية الحديثة.يستخدم هذا المفتاح مبدأ قوة الطرد المركزي للتحكم تلقائيًا في بدء ووقف المحرك ، مما يضمن أن المحرك يعمل في أفضل حالة وتجنب المخاطر المحتملة مثل التحميل الزائد والارتفاع.في هذه المقالة ، سوف نستكشف مفاتيح الطرد المركزي.من خلال التحليل العميق لتكوين ووظائف مفاتيح الطرد المركزي ، يمكننا أن نفهم دورها الأساسي بشكل أفضل في تنظيم الأداء الحركي.

كتالوج

1. تكوين ووظيفة مفاتيح الطرد المركزي

مفاتيح الطرد المركزي هي المكونات الأساسية لأنظمة التحكم في المحرك وتشمل أساسًا جزأين رئيسيين.أولاً ، هي آلية الطرد المركزي ، والتي يتم تركيبها مباشرة على رمح المحرك وتتحرك مع تدوير العمود.ثانياً ، يتم إصلاح نظام التبديل ويحتوي على أجهزة اتصال كهربائية ، مسؤولة عن التحكم في ملف البداية للمحرك.

عندما يبدأ المحرك ويبدأ في التسارع ، ستتوسع كتلة الطرد المركزي في آلية الطرد المركزي إلى الخارج بسبب زيادة السرعة.تنتقل هذه الحركة الخارجية إلى المفتاح الثابت من خلال سلسلة من الروابط الميكانيكية الدقيقة ، مما يؤدي إلى عملها.في المرحلة المبكرة من بدء التشغيل المحرك ، يظل مفتاح الطرد المركزي مغلقًا ، مما يضمن أن ملف البداية يمكن أن يحصل على التيار اللازم.مع زيادة سرعة المحرك تدريجياً ، تزداد التوجه الخارجي الناتج عن كتلة الطرد المركزي أيضًا.بمجرد أن يصل المحرك إلى سرعة تشغيل المجموعة ، تكون هذه القوة كافية لدفع الرابط الميكانيكي ، مما يتسبب في فصل المفتاح الثابت ، وبالتالي فصل التيار لفائف البداية ، ويدخل المحرك في وضع التشغيل العادي.

عندما يتوقف المحرك عن الركض ، بسبب ضعف قوة الطرد المركزي ، تعود كتلة الطرد المركزي إلى موقعها الأصلي.تؤثر هذه العملية أيضًا على المفتاح الثابت من خلال الارتباط الميكانيكي ، مما يجعله مغلقًا وإعدادًا للبداية التالية للمحرك.يضمن هذا الإجراء الاحتياطي أن المحرك يمكن أن يتوقف بأمان ويحدد شروط إعادة التشغيل.

2. أنواع وتطبيقات مفاتيح الطرد المركزي

باعتبارها المكون الأساسي لنظام التحكم في المحرك ، يتم تقسيم مفاتيح الطرد المركزي إلى أنواع كثيرة وفقًا لوظائفها وبيئات التطبيق.يحتوي كل نوع من مفاتيح الطرد المركزي على آلية تشغيل محددة وسيناريوهات قابلة للتطبيق ، والتي تمكنه من التحكم بشكل فعال في بدء تشغيل المحرك وتشغيله.فيما يلي عدة أنواع شائعة من مفاتيح الطرد المركزي:

نوع تحول طور مكثف واحد بدون مفتاح الطرد المركزي: يستخدم هذا النوع من التبديل على نطاق واسع في محركات الطاقة المنخفضة ، مثل مراوح الكهرباء.يستخدم مكثف لضبط مرحلة التيار لمساعدة المحرك في البدء.يستخدم هذا النوع من التبديل على نطاق واسع في الأجهزة المنزلية الصغيرة بسبب تشغيله البسيط.في الاستخدام الفعلي ، من الضروري التأكد من توصيل المكثف بالدائرة عندما يبدأ المحرك وفصله بعد الانتهاء من البداية لتجنب استهلاك الطاقة غير الضروري.

تبديل الطرد المركزي لبدء تشغيل طور مكثف واحد: يوجد هذا المفتاح عادة في المعدات المنزلية متوسطة الحجم ، مثل عشاق الأسرة.فهو يجمع بين مكثف واحد وآلية الطرد المركزي لضمان أن يبدأ المحرك بسلاسة.على الرغم من أن هذا النوع من التبديل أقل استخدامًا في التطبيقات الحديثة ، إلا أنه لا يزال الخيار الأول في السيناريوهات التي تتطلب فعالية التكلفة والتشغيل البسيط.عند بدء تشغيل المحرك ، تحتاج إلى إيلاء اهتمام وثيق لصوت المحرك ونعومة البداية لضمان تفعيل آلية الطرد المركزي وفصلها في الوقت المناسب.

مفتاح الطرد المركزي ذو القيمة المزدوجة ذات القيمة المزدوجة: هذا هو النوع الأكثر شيوعًا من مفاتيح الطرد المركزي ، وخاصةً مناسبة للمحركات التي تتطلب عزم دوران مرتفع ، مثل ضواغط الهواء ، وآلات القطع ، وتدريبات المقاعد.إنه مزود بمكثفات: أحدهما لتعزيز عزم الدوران والآخر لتحسين الأداء أثناء تشغيل المحرك.يعد تشغيل هذا المفتاح أكثر تعقيدًا ، ويجب التحكم في توقيت التبديل للمكثفتين بدقة لضمان كفاءة بدء تشغيل المحرك وتشغيله وعمر خدمته.

3. مبدأ العمل لمفاتيح الطرد المركزي

يستخدم مفتاح الطرد المركزي قوة الدوران وقوة الطرد المركزي لمحرك مرحلة واحدة للتحكم في دائرة البدء.تم تصميم هذا المفتاح مصممًا للمحركات ذات الطور الواحد ، ويتم تركيبه مباشرة على عمود الدوار للمحرك ويتصل به في سلسلة مع دائرة البداية.فيما يلي الخطوات التفصيلية ومنطق التشغيل لهذه العملية:

مرحلة البدء في المحرك: في المرحلة الأولية عندما يتم تشغيل المحرك ويبدأ في البدء ، يكون الدوار في حالة راحة.في هذا الوقت ، يظل مفتاح الطرد المركزي مغلقًا ، مما يسمح للتيار بالتدفق عبر دائرة البدء ، وبالتالي مساعدة المحرك على البدء.يجب على المشغل التأكد من أن جميع اتصالات الدوائر صحيحة وأن الدائرة سليمة في هذه المرحلة لضمان تدفق سلس للتيار.

قوة الطرد المركزي: مع زيادة سرعة المحرك تدريجياً ، تبدأ آلية الطرد المركزي في الشعور بتأثير قوة الطرد المركزي.تتوسع مجموعة منظم السرعة في مفتاح الطرد المركزي ، الذي يتكون عادةً من سلسلة من الأوزان أو الذراعين ، إلى الخارج مع زيادة السرعة.يضمن هذا التصميم الحركة السلسة والاستجابة في الوقت المناسب للتجميع لتعكس بدقة التغييرات في سرعة المحرك.

حركة ذراع الاتصال وقطع الدائرة: عندما تصل سرعة المحرك إلى القيمة الحرجة المحددة ، تكون الزيادة في قوة الطرد المركزي كافية لدفع ذراع التلامس إلى الخارج ، مما يؤدي إلى فتح مفتاح الطرد المركزي.يقوم هذا الإجراء بفصل التيار في دائرة البداية ، وينقل المحرك إلى حالة إمداد الطاقة التي تعتمد فقط على دائرة التشغيل الخاصة بها.في هذه اللحظة الحرجة ، يجب على المشغل مراقبة السرعة والتشغيل للمحرك بشكل وثيق لضمان أن ينتقل المحرك بسلاسة إلى التشغيل العادي.

اعتبارات السلامة واستهلاك الطاقة: لا يضمن تصميم مفتاح الطرد المركزي فقط أن يبدأ المحرك بأمان ولكن أيضًا يقلل بشكل فعال من استهلاك الطاقة عن طريق فصل الدائرة في الوقت المناسب.إذا فشل مفتاح الطرد المركزي في الانفصال بشكل صحيح أثناء تشغيل المحرك ، فقد يتسبب ذلك في زيادة التحميل أو حتى الضرر.لذلك ، يحتاج المشغل إلى مراقبة تشغيل المحرك بشكل مستمر وسلامة الدائرة لضمان تشغيل كل شيء بشكل طبيعي.

4. أهمية مفاتيح الطرد المركزي للمحركات ذات الطور الواحد

في المحركات ذات الطور الواحد ، لا تحمي المحرك من الضرر فحسب ، بل يضمن أيضًا أن يعمل المحرك بكفاءة.يظل هذا المفتاح مغلقًا عندما يبدأ المحرك بالتحكم ميكانيكيًا في قوة الطرد المركزي ، مما يسمح للتيار بالتمرير عبر دائرة البداية وتوفير الطاقة الأولية المطلوبة للبدء.يتيح ذلك للمحرك الانتقال بسلاسة من حالة ثابتة إلى حالة تشغيل ، وخلال هذه العملية ، سيكون من الواضح أن صوت بدء المحرك يزداد صوتًا تدريجيًا وأن الاهتزاز يزداد تدريجياً.

بعد بدء تشغيل المحرك ، بمجرد وصول السرعة إلى القيمة المحددة ، سيستجيب مفتاح الطرد المركزي لقوة الطرد المركزي ، ودفع ذراع التلامس إلى الخارج تلقائيًا ، ويفصل دائرة البداية.هذا لا يقلل من استهلاك الطاقة فحسب ، بل يمنع أيضًا الأضرار الحرارية لملف البداية الناجم عن إمدادات الطاقة على المدى الطويل.إذا كان المحرك محملاً أو محمومًا ، فإن الاستجابة الحساسة لمفتاح الطرد المركزي يمكن أن تقطع بسرعة الدائرة الرئيسية وتوقف المحرك على الفور لتجنب تلف ميكانيكي أو كهربائي أكثر خطورة.

يضمن مفتاح الطرد المركزي أيضًا أن يعمل المحرك في ظل ظروف كهربائية مثالية ، مما يساعد على تحسين كفاءة المحرك وإخراج المحرك.يسمح للمحرك باستخدام ملف البداية خلال مرحلة البدء عندما تكون عزم الدوران إضافي مطلوبًا وتفصل تلقائيًا بعد الوصول إلى حالة تشغيل مستقرة ، مما يقلل من استهلاك الطاقة غير الضروري والارتداء الميكانيكي.

5. ما هي المحركات التي لديها مفاتيح الطرد المركزي؟

في تطبيق المحركات ذات الطور الواحد ، يعتمد استخدام مفاتيح الطرد المركزي على طريقة البداية للمحرك ومتطلبات العمل المحددة.فيما يلي الحالات التي تم فيها تجهيز أنواع مختلفة من المحركات بمفاتيح الطرد المركزي:

محرك مزدوج المكثف أحادي الطور: عادةً ما يتم تجهيز هذا النوع من المحرك بمفتاح الطرد المركزي ، والذي يستخدم تصميم مكثف مزدوج لتوفير عزم دوران أعلى وكفاءة تشغيل محسّنة.في العملية الفعلية ، ستشعر على الفور بالاستجابة السريعة والقوة القوية عند بدء تشغيل المحرك ، وهو ما يرجع أساسًا إلى دور مكثف البداية.عندما يصل المحرك إلى سرعة مستقرة ، يقوم مفتاح الطرد المركزي تلقائيًا بفصل مكثف البداية لتقليل استهلاك الطاقة ، مع الحفاظ على مكثف الجري نشطًا والحفاظ على التشغيل الفعال للمحرك.

يبدأ المكثف محركًا أحادي الطور (بدون مكثف تشغيل): يعتمد هذا النوع من المحركات على المكثفات عند البدء.بمجرد الوصول إلى سرعة معينة ، يقوم مفتاح الطرد المركزي بفصل المكثف ويتحول إلى مصدر الطاقة المباشر.أثناء التشغيل ، يبدأ المحرك بدافع أولي كبير ، يليه انتقال سلس إلى تشغيل الحالة المستقرة ، وهو تغيير ملحوظ للمشغل.

المحركات ذات الطور الواحد المقاوم المقاوم: تستخدم هذه المحركات ، المجهزة بمفاتيح الطرد المركزي ، مقاومات لتقليل تيار البداية والحمل على الشبكة.بعد البدء ، يقوم مفتاح الطرد المركزي بفصل المقاومات ، ويمنع فقدان الطاقة وتلف الحرارة الناجم عن التيار طويل الأجل عبر المقاومات.عادة ما يلاحظ المشغلون أن المحرك يبدأ بلطف ويرتفع التيار ببطء ، مما يضمن بداية سلسة.

مضخات البئر العميقة ذات المرحلة الواحدة: هذه الأنواع من المحركات غير مجهزة عمومًا بمفاتيح الطرد المركزي لأنها مصممة لتشغيلها بشكل مستمر تحت حمل ثابت ولا تتطلب تحكمًا متكررًا في توقف البدء.هذا يعني أنه لن يكون هناك بدء قمم التيار أو تحول مكثف أثناء الاستخدام.

محركات مكثف ذات قيمة واحدة: محركات أحادية الطور: لا يمكن أن تكون هذه المحركات قد تمت إزالة المكثفات بعد البدء لأن المكثفات توفر تيارًا إضافيًا ضروريًا للحفاظ على استقرار المحرك عند بدء التشغيل وأثناء التشغيل.يمكن أن تتسبب إزالة المكثفات في فقدان الطاقة ومشاكل ارتفاع درجة الحرارة.لذلك ، يجب أن تضمن الصيانة أن تكون المكثفات متصلة في حالة جيدة لمنع تدهور أو فشل أداء المحرك.

6. رمز مفاتيح الطرد المركزي لمحرك المرحلة الواحدة

رمز مفتاح الطرد المركزي هو دائرة مع علامة زائد في الوسط ، مما يشير إلى الحالة المغلقة للمفتاح.

رمز آلية الطرد المركزي هو مثلث ، يشير إلى وظيفة آلية الطرد المركزي.

7. ما هو الغرض من مفاتيح الطرد المركزي للمحرك؟

يستخدم مفتاح الطرد المركزي للمحركات على نطاق واسع في العديد من المحركات ، مثل المشجعين والمضخات والضواغط ، إلخ. في هذه الأجهزة ، يلعب مفتاح الطرد المركزي للمحركات دورًا مهمًا في حماية المحرك من الأضرار الناجمة عن الحمل الزائد أو السرعة الزائدة.بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام مفاتيح الطرد المركزي للمحركات للتحكم في بدء ووقف المحركات ، وتحسين سلامة وموثوقية المعدات.

• محرك التعريفي أحادي الطور: في هذا النوع من المعدات ، يساعد مفتاح الطرد المركزي على بدء تشغيل المحرك بسلاسة ومنع الصدمة الحالية عند بدء التشغيل ، وبالتالي تمديد عمر خدمة المحرك.
• ضاغط: في الضاغط ، يتحكم مفتاح الطرد المركزي في بداية المحرك بحيث لا يقبل الحمل المفرط قبل الوصول إلى السرعة الآمنة ، مما قد يتجنب الفشل الميكانيكي ونفايات الطاقة.
• مضخة: تعتمد معدات المضخة على مفتاح الطرد المركزي لضمان بدء المحرك عندما تكون مقاومة تدفق المياه مناسبة ، مما يقلل من التآكل الميكانيكي المحتملة والمشاكل الزائدة أثناء عملية بدء التشغيل.
• المعجبين: في المعجبين ، يتم استخدام مفاتيح الطرد المركزي لضبط تيار البداية لضمان انتقال المحرك بسلاسة إلى سرعة التشغيل المطلوبة ، وتحسين كفاءة المروحة وسلامتها.
• الحشو: تستخدم المنفذات مفاتيح الطرد المركزي للتحكم بدقة في البدء والتوقف ، مما يضمن تشغيل موثوق حتى في ظل ظروف العمل القاسية ، وبالتالي حماية الهيكل العام للمحرك والمنفاخ.
• أدوات الطاقة: في أدوات الطاقة ، يتمثل دور مفاتيح الطرد المركزي في الاستجابة فورًا لأوامر بدء التشغيل وإيقاف المشغل ، مما يعزز سلامة التشغيل وسرعة الاستجابة للأداة.
• الآلات الصناعية: في التطبيقات الصناعية المعقدة ، تضمن مفاتيح الطرد المركزي أن الآلات تعمل بموجب المعلمات الآمنة والمسبقة ، وبالتالي تجنب انقطاع الإنتاج الناتج عن التشغيل غير الصحيحة أو الفشل الميكانيكي.

8. ملخص

لا تعد مفاتيح الطرد المركزي جهاز حماية مهم فقط في محركات المرحلة الواحدة ، ولكن أيضًا تقنية رئيسية لتحسين كفاءة المحرك وموثوقيتها.يمكن أن تكون أنواع مختلفة من مفاتيح الطرد المركزي ، مثل نوع تغيير الطور أحادي المكيكل ، ونوع تغيير الطور المزدوج ذات القيمة المزدوجة ، وما إلى ذلك ، تمكين العديد من المحركات من الأداء على النحو الأمثل في سيناريوهات التطبيق المختلفة.تعمل هذه المفاتيح على تحسين كفاءة التشغيل وسلامة المحركات بشكل كبير عن طريق التحكم بدقة في تبديل المكثفات بدء التشغيل وتشغيلها وتفصل الدائرة تلقائيًا بعد وصول المحرك إلى السرعة المناسبة.لذلك ، لا يرتبط فهم وتطبيق مفاتيح الطرد المركزي فقط بأداء المحرك ولكن أيضًا يؤثر بشكل مباشر على استقرار النظام بأكمله والفوائد الاقتصادية.في المستقبل ، سيكون التصميم والصيانة للمحركات ، وتحسين تصميم ووظيفة مفاتيح الطرد المركزي اتجاهًا مهمًا لتحسين أداء المحرك.

الأسئلة المتداولة [الأسئلة الشائعة]

1. ما الذي يمكن أن يحل محل مفتاح الطرد المركزي؟

يمكن استبدال مفتاح الطرد المركزي بالتتابع الإلكتروني أو دائرة الحالة الصلبة المصممة لأداء نفس الوظيفة المتمثلة في تبديل بدء تشغيل المحرك بمجرد وصوله إلى سرعة معينة.هذه الأجهزة الإلكترونية أكثر موثوقية من حيث المتانة ويمكنها التعامل مع التبديل المتكرر أفضل من المفاتيح الميكانيكية.

2. أين يقع مفتاح الطرد المركزي؟

عادةً ما يكون مفتاح الطرد المركزي موجودًا على عمود المحرك أو مدمج في جرس نهاية المحرك.بالنسبة لمعظم المحركات ذات الطور الواحد ، يتم تركيب هذا المفتاح مباشرة على عمود المحرك ويتم تشغيله من خلال الحركة الدورانية للعمود نفسه.إنه يعمل في علاقة مباشرة بسرعة المحرك.

3. هل يمكن أن يعمل المحرك بدون مفتاح الطرد المركزي؟

من الناحية الفنية ، يمكن أن يعمل المحرك دون مفتاح الطرد المركزي ، لكنه يتطلب فصلًا يدويًا للبدء في الارتفاع بمجرد وصول المحرك إلى السرعة التشغيلية.بدون هذا المفتاح ، ستبقى البداية متعرجة ، مما يؤدي إلى تراكم الحرارة المفرط ويحتمل أن يضر بالمحرك أو تقصير عمره.

4. كيف يمكنني معرفة ما إذا كان مفتاح الطرد المركزي مكسور؟

لتشخيص مفتاح الطرد المركزي المعيب ، يمكنك ملاحظة بعض الأعراض الرئيسية:

فشل المحرك في البدء ولكن همهز ، مما يشير إلى أن البداية لا يتم فصلها كما ينبغي.

يبدأ المحرك ولكنه لا يعمل بأقصى سرعة أو يظهر علامات على ارتفاع درجة الحرارة ، مما يشير إلى أن المفتاح قد يكون ملتصقًا في الوضع المغلق.

يمكنك أيضًا استخدام مقياس متعدد لاختبار الاستمرارية في المفتاح عند إيقاف تشغيل المحرك وبسرعة.إذا لم تتغير الاستمرارية من مغلقة إلى فتح مع سرعة المحرك ، فقد يكون المفتاح معيارًا.

5. ماذا يحدث عندما يفشل مفتاح الطرد المركزي في المحرك؟

إذا فشل المفتاح في الإغلاق ، فلن يبدأ المحرك مع عدم تنشيط البداية الضرورية لعزم الدوران الأولي. إذا فشل في فتحه بعد وصول المحرك إلى سرعة التشغيل ، فلن ينفصل بداية البداية ، مما يسبب الحرارة المفرطة والتلف المحتملإلى المحرك.هذه المشاركة المطولة يمكن أن تحترق من البداية وتؤدي إلى فشل محرك.