مفهوم بار گشتاور ثابت و گشتاور متغیر چیست ؟
وقتی میخواهیم برای یک موتور سهفاز، کنتاکتور، سافت استارتر و یا درایو انتخاب کنیم، باید بدانیم باری که موتور میچرخاند از کدام جنس است. گشتاور متغیر یا گشتاور ثابت. چون همین تفاوت، روی توان نامی دستگاه مؤثر است. اینورترها نقش حیاتی در کنترل سرعت، صرفه جویی در انرژی و افزایش عمر تجهیزات دارند. با این حال، نوع بار (گشتاور ثابت یا متغیر) تاثیر مستقیمی بر انتخاب اینورتر مناسب دارد. در این مقاله، به بررسی بهترین روش های انتخاب و خرید اینورتر بر اساس بار گشتاور ثابت و متغیر می پردازیم.
بار گشتاور متغیر
در این بخش بررسی میکنیم چه بارهایی گشتاور متغیر (Variable Torque) هستند. این نوع بارها هرچه سرعت کمتر شود، گشتاور کمتری میخواهند؛ و هرچه سرعت بالاتر رود، گشتاور بیشتری طلب میکنند. بارهای زیر گشتاور متغیر هستند.
- پمپ جریان محوری (axial pump)
- سانتریفیوژ(centrifugal)
- بلوور (blower)
- فن(Fan)
بار گشتاور متغیر به حالتی اشاره دارد که گشتاور مورد نیاز برای حرکت بار با تغییر سرعت موتور تغییر می کند.
رابطه سرعت با توان و گشتاور برای بار های گشتاور متغیر به شرح زیر است:
- گشتاور با مجذورِ سرعت کموزیاد میشود. Torque ∝ (Speed)² →
- توان با مکعبِ سرعت تغییر میکند. Horsepower ∝ (Speed)³ →
برای مثال اگر سرعت را به 50% برسانیم؛ تقریباً 25% میشود. زیرا 0.25 =0.5² و توان تقریباً 12.5% میشود. زیرا 0.125 =0.5³. یعنی با کمی کم کردن دور، مصرف توان شدیداً پایین میآید. به همین دلیل، برای فن و پمپ، کنترلِ سرعت واقعاً صرفهجویی انرژی رخ میدهد.
منحنی تغییرات گشتاور- سرعت بارهای متغیر
در شکل زیر منحنی تغییرات گشتاور- سرعت بارهای متغیر آمده است:
بار گشتاور ثابت
در این بخش بررسی میکنیم چه بارهایی گشتاور ثابت (Constant Torque) هستند. در این گروه، گشتاور تقریباً مستقل از سرعت است؛ کم و زیاد شدن سرعت، گشتاورِ موردنیازِ بار را عوض نمیکند.
در ادامه به ذکر چند مثال از این نوع بار ها میپردازیم:
- بالابر (Hoist)
- پمپ رفت و برگشتی (reciprocating pump)
- تسمه نقاله (conveyor)
- کمپرسور اسکرو (screw compressor)
این بارها گشتاور ثابت دارند، زیرا اگر سرعتشان تغییر کند، گشتاور مورد نیاز و توان مصرفی شان هم به شدت تغییر میکند.
رابطه سرعت با توان و گشتاور برای بار های گشتاور ثابت به شرح زیر است:
- ≈ Torque ثابت
- توان با سرعت خطی بالا و پایین میرود. Horsepower ∝ Speed →
برای مثال اگر سرعت را به 50% برسانیم؛ گشتاور ثابت می ماند و توان نصف میشود.
نکته مهم: چون گشتاور ثابت میماند؛ موتور در سرعتهای پایین، برای تأمین همان گشتاور، جریان بیشتری نسبت به کاربردهای گشتاور متغیر میکشد. همین امر سبب میشود که در کاربردهای گشتاور ثابت، درایو یا سافت استارتر را یک رنج بالاتر از توان نامی موتور انتخاب کنیم.
پیشنهاد میکنیم مقاله “تفاوت بین اینورترهای سبک کار و سنگین کار” رو مطالعه کنید.
منحنی تغییرات گشتاور- سرعت بارهای ثابت
در شکل زیر منحنی تغییرات گشتاور- سرعت بارهای ثابت آمده است:
جمع بندی نهایی
در این مقاله، مفهوم گشتاور ثابت و متغیر به همراه مثال هایی از بارهای دارای گشتاور ثابت و متغیر را بررسی کرده؛ همچنین رابطه این مفهوم را با توان و سرعت بیان کردیم. در این مقاله متوجه شدیم؛ اگر بار شبیهِ فن/پمپ گریز از مرکز باشد و با کم شدن سرعت، قدرت مورد نیاز هم کم بشود: بار گشتاور متغیر است؛ ولی اگر بار مثل نوار نقاله/بالابر/پمپ جابهجایی مثبت باشد قدرت مورد نیاز هم ثابت باشد: بار گشتاور ثابت است.
ر
پرسشهای متداول دربارهٔ بار گشتاور ثابت و متغیر
بار گشتاور ثابت چیست؟
باری است که گشتاور موردنیازش تقریباً در تمام سرعتها ثابت میماند؛ مثل نوار نقاله، بالابر و وینچ.
بار گشتاور متغیر چیست؟
باری است که با افزایش سرعت، گشتاور و توان بیشتری نیاز دارد؛ مثل فنها و پمپهای گریز از مرکز.
مهمترین مزیت شناخت گشتاور ثابت و متغیر چیست؟
کمک میکند اینورتر، سافتاستارتر و موتور را درست سایز کنیم و هم در هزینه اولیه و هم مصرف انرژی بهینه عمل کنیم.
اگر نوع بار را اشتباه ثابت بهجای متغیر فرض کنیم چه میشود؟
احتمال تریپ اضافهجریان، داغ شدن موتور و اینورتر و حتی توقف ناخواسته خط زیاد میشود.
اگر بار متغیر را مثل بار ثابت در نظر بگیریم چه مشکلی پیش میآید؟
معمولاً اینورتر بیشازحد بزرگ و گران انتخاب میشود و راندمان و ضریب بار سیستم پایین میآید.
اولین قدم تشخیص نوع بار برای انتخاب اینورتر چیست؟
بررسی اینکه آیا گشتاور فرآیند تقریباً مستقل از سرعت است (بار ثابت) یا با افزایش سرعت، گشتاور و توان بهطور محسوس زیاد میشوند (بار متغیر).