تقوم المحركات الكهربائية أحادية الطور (Single phase AC motors) بتحويل الكهرباء من مآخذ الحائط العادية إلى حركة فعلية تُشغل مختلف الأجهزة في المنزل. وتختلف هذه المحركات عن المحركات ثلاثية الأطوار، لأنها تعمل على موجة جهد واحدة فقط، مما يعني أنها تتناسب تمامًا مع أنظمة الكهرباء المنزلية القياسية. كيف تعمل بالفعل؟ بشكل أساسي، يتم توليد مجال مغناطيسي متغير بواسطة لف المحرك (stator winding) من الداخل، وهذا المجال يُحدث تيارًا في الجزء الدوار (الروتور) عبر مبدأ الحث الكهرومغناطيسي الذي تعلمناه في دروس الفيزياء. وتشمل الأنواع الأكثر شيوعًا محركات الطور المنفصل (split phase motors) وتلك التي تحتوي على آليات تشغيل باستخدام المكثفات (capacitor start). وتستخدم كلتاهما لفات إضافية أو مكثفات لتوليد المجال المغناطيسي الدوار اللازم، وذلك لأن هذه المحركات لن تستطيع تحديد اتجاه الدوران الصحيح عند تشغيلها لأول مرة بدونها. ولذلك نراها تعمل بثبات على تشغيل كل شيء بدءًا من المراوح السقفية وصولًا إلى الغسالات وحتى الضواغط في الثلاجات عبر ملايين المنازل يوميًا.
تُستخدم المحركات الكهربائية أحادية الطور بشكل واسع في المنازل بفضل صغر حجمها، وتبسيط أنظمة الأسلاك، وفعاليتها من حيث التكلفة. فهي توفر قوة دفع كافية (عادةً ما تتراوح بين 0.25 و1.5 حصان) للأجهزة التي تحتاج إلى تشغيل متقطع أو معتدل. ومن أبرز المزايا ما يلي:
تجعل هذه الخصائص المحركات أحادية الطور مناسبة للأجهزة المنزلية اليومية حيث تكون الموثوقية والتكلفة المعقولة وسهولة الدمج أكثر أهمية من الحاجة إلى عزم دوران صناعي عالي.
يتمسك معظم المنازل بالطاقة أحادية الطور لأنهم ببساطة لا يحتاجون إلى القوة التي توفرها أنظمة الثلاثة أطوار الصناعية، والتي تتراوح عادةً بين 5 إلى 20 حصانًا. يؤدي استخدام الطاقة أحادية الطور إلى تقليل تكاليف التركيب بشكل كبير، حوالي نصف التكلفة المطلوبة لتركيب نظام الثلاثة أطوار، وذلك بشكل رئيسي لأنك لا تحتاج إلى المحولات المعقدة أو الكابلات السميكة التي يتطلبها النظام ثلاثي الأطوار. بالتأكيد، تمتلك محركات الثلاثة أطوار مزاياها عندما يتعلق الأمر بتحريك الآلات الكبيرة بسرعة وكفاءة، لكن الأجهزة المنزلية العادية مثل وحدات تكييف الهواء وحتى الأجهزة الكهربائية في المطبخ تعمل بشكل جيد على الجهد القياسي من 120 إلى 240 فولت المتوفر في أنظمة الأسلاك أحادية الطور. هذا التكوين يتوافق مع المعيار المعتمد عالميًا لاحتياجات المنازل من الكهرباء.
توفر المحركات الكهربائية أحادية الطور تيارًا مترددًا 84٪ من أنظمة التهوية السكنية، حيث تقدم أداءً موثوقًا ومضغوطًا مثاليًا للحفاظ على الراحة داخل المباني. وتجعلها متوافقة مع الدوائر القياسية 120 فولت مكونات أساسية في تركيبات أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الحديثة.
تُحرك المحركات تدفق الهواء في أنواع مختلفة من المراوح، بما في ذلك الوحدات المثبتة على السقف وأنظمة العادم والمراوح القائمة بذاتها، وكلها مصممة لتلبية متطلبات تهوية معينة. خذ على سبيل المثال المراوح السقفية، فهي عادةً تعالج ما بين 4000 إلى 8000 قدم مكعب في الدقيقة، مع استهلاك لا يتجاوز 60 واط من الطاقة. تأتي هذه الكفاءة من تصميمها الذي يعتمد على المكثف المقسم الدائم، مما يسمح لها بالعمل بسلاسة دون هدر الطاقة. أما بالنسبة لمراوح العادم، فإنها تعتمد غالبًا على محركات تعمل بالمكثف الابتدائي لأنها تحتاج إلى عزم دوران إضافي لدفع الهواء عبر قنوات التهوية وإزالة الرطوبة الزائدة. تعمل المراوح القائمة بذاتها بشكل مختلف، حيث تتضمن محركات PSC قابلة للتعديل حسب السرعة، مما يسمح للمستخدمين بضبط تدفق الهواء وفقًا لمستوى الراحة لديهم. ما يميز كل هذه التصاميم للمحركات هو تركيبها بدون فرشاة، وهو ما ينعكس في متانتها الكبيرة، إذ تستمر العديد منها لأكثر من 15000 ساعة من التشغيل حتى عند العمل دون توقف.
من حيث الاستخدامات منخفضة القدرة، والتي تتراوح عادةً بين 5 و20 واط، فإن محركات القطب المظلل موجودة تقريبًا في كل مكان هذه الأيام. فهي تُشغل تلك المجاري الهوائية الذكية التي نراها مثبتة في المكاتب والمنازل، وكذلك مختلف أجهزة تدوير الهواء المتصلة بإنترنت الأشياء. ما الذي يجعلها مميزة؟ حسنًا، إنها تعمل بهدوءٍ كبير، أقل من 25 ديسيبل، وهو ما يُعد عمليًا صامتًا مقارنةً بأنواع المحركات الأخرى. بالإضافة إلى ذلك، تعمل بشكلٍ جيد مع أنظمة التشغيل الآلي المختلفة مثل Zigbee والبروتوكول الأحدث Matter. وبحسب بعض الأبحاث الصناعية الحديثة لعام 2024، فإن نحو سبعة من كل عشرة عمليات تركيب أو ترقية لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الذكية تعتمد فعليًا على هذه المحركات ذات القطب المظلل بسبب صغر حجمها مما يجعلها تتلاءم جيدًا مع كل أنواع المستشعرات التي تساعد في التحكم التلقائي بالمناخ الداخلي.
تصل كفاءة المراوح الطاردة المركزية ذات المحركات أحادية الطور إلى نحو 82% من حيث تهوية المنازل بالكامل، وهو ما يتفوق بشكل كبير على المراوح المحورية عند النظر في اختلافات ضغط الهواء الثابت التي تصل إلى نحو 34%. تأتي أحدث الموديلات مزودة بخصائص تجعلها أكثر دواماً أيضاً. نحن نتحدث عن لفات قادرة على تحمل الحرارة حتى 155 درجة مئوية دون أي مشاكل، ومحامل تحتاج إلى تشحيم ضئيل جداً على مر الزمن، بالإضافة إلى تلك المحركات الإلكترونية المُتَحَكَّمة (ECM) التي توفر نحو ثلثي الطاقة التي تُهدَر في التصاميم القديمة مثل محركات القطب المظلَّم. تُظهر البيانات الواقعية من اختبارات أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) في عام 2025 شيئاً مثيراً للاهتمام بعد مراقبة ما يقارب 12 ألف نظام مثبت في مناخات مختلفة. في الحقيقة، تعني هذه التحسينات أن معظم الوحدات لن تحتاج إلى صيانة كبيرة حتى ما بين عشر إلى خمس عشرة سنة من التشغيل، مما يجعلها خياراً اقتصادياً جيداً لأصحاب المباني القلقين بشأن تكاليف الصيانة على المدى الطويل.
في جميع أنحاء العالم، تعمل المحركات التحريضية أحادية الطور على تشغيل حوالي 72 بالمئة من مضخات المياه المنزلية، حيث تعمل مباشرة من خطوط الكهرباء المنزلية الاعتيادية ذات 120 أو 240 فولت. يستخدم معظم الناس هذه المحركات لتشغيل مضخات طرد مركزي عندما يحتاجون إلى المياه من الآبار الضحلة، في حين تُستخدم المضخات الغاطسة في المصادر الأعمق. وفيما يتعلق بتحقيق وفورات في استهلاك الطاقة، فإن خزانات الضغط المتكاملة تحدث فرقاً حقيقياً. إذ تقوم هذه الخزانات بتخزين المياه تحت الضغط بحيث لا يضطر المحرك إلى التوقف والتشغيل بشكل متكرر، وتقل بذلك عدد مرات التشغيل بنسبة ما بين 40 إلى ربما 60 بالمئة مقارنة بالأنظمة التي لا تحتوي على خزانات. ويعطي نظام التشغيل باستخدام المكثف الخاص هذه المحركات دفعة إضافية عند بدء التشغيل، تقدر بحوالي 1.5 إلى ضعف القوة الاعتيادية. وهذا يساعد على التغلب على مقاومة البداية عند تشغيل المضخة، مع الحفاظ في الوقت نفسه على كفاءة التشغيل بعد أن تبدأ العملية.
تتفوق هذه المحركات في مختلف مهام إدارة المياه:
النماذج الذكية تتصل الآن بتوقعات الطقس عبر بوابات إنترنت الأشياء، مما تقلل من وقت الري بنسبة 35٪ خلال الفترات الممطرة دون تدخل المستخدم.
يمكن أن تعمل المحركات ذات الطور الواحد بمحركات دوارة متوازنة بدقة وتحيط بها أغطية تقلل من الضجيج بصمت أقل من 55 ديسيبل، مما يجعلها خيارًا ممتازًا للتخزين أو غرف الخدمات حيث يكون الصوت مهمًا. كما تساعد المحامل المغلقة بالإضافة إلى العزل من الفئة F هذه المحركات على التحمل في الظروف الرطبة، مما يعني أنها عادةً ما تدوم لأكثر من 10 آلاف ساعة تشغيل. كما أظهرت الاختبارات الميدانية التي أجريت في عام 2023 شيئًا مثيرًا للاهتمام أيضًا: حوالي 94 بالمئة من هذه المحركات حافظت على كفاءتها حتى بعد خمس سنوات متواصلة من التشغيل اليومي في مضخات التصريف. هذا أداء مثير للإعجاب عند مقارنته بمحركات الطور الثلاثي، التي تحتاج عادةً إلى صيانة أكثر تكرارًا بمرور الوقت. وقد لاحظ معظم المُثبّتين أن هذا يُحدث فرقًا كبيرًا في التكاليف الإجمالية على المدى الطويل.
توفر المحركات الكهربائية التيار المتردد أحادية الطور (SPAMs) قوة ميكانيكية فعالة وموفرة للمساحة للتطبيقات اليومية. تجعلها مرونتها مع الجهد القياسي وتصميمها المتين ضرورية للاستخدام في المطابخ والمكاتب، حيث تقدم أداءً ثابتًا ضمن قيود مساحية ضيقة.
إن محرك SPAM هو ما يجعل هذه الشفرات تدور في معالجات الطعام والمُخفقات والخلاطات الموجودة في المنزل. يعمل معظم هذه الأجهزة بمحركات تتراوح قدرتها تحت 500 واط. أما بالنسبة لمطاحن القهوة، فإنها تحتاج إلى دفعة سريعة من عزم الدوران مباشرةً، حتى يتم طحن الحبوب بشكل متساوٍ في كل مرة. تعمل الخلاطات بشكل مختلف، لأنها تحتاج إلى تغييرات تدريجية في السرعة، ولهذا يستخدم العديد منها تلك الدوائر الكهربائية ذات المكثف داخليًا. صُمّمت هذه المحركات لتتحمل كل تلك البدايات والتوقفات التي نقوم بها عند تحضير العصائر أو تقطيع الخضروات بسرعة بين الوجبات. فهي في الواقع مصممة لتلك الفترات القصيرة ولكن الكثيفة من النشاط في المطبخ، والتي يمر بها معظم الناس يوميًا.
يقوم المصنعون بتحسين محركات التيار المتردد أحادية الطور من خلال استخدام محامل مغلقة وأقواس امتصاص الاهتزاز لزيادة العمر الافتراضي وتقليل الضجيج. تقلل تصميمات السعات الابتدائية وPSC مستوى الضجيج أثناء التشغيل بنسبة تتراوح بين 40 و60 بالمائة مقارنة بالبدائل ذات الفرشاة، مما يضمن تشغيلًا هادئًا في المساحات المفتوحة حيث يمكن أن يكون ضجيج الأجهزة مُعوقًا.
في الحقيقة، أصبحت محركات SPAM شائعة جدًا في معدات المكاتب في الوقت الحالي، حيث تُستخدم لتشغيل كل شيء بدءًا من وحدات تغذية الورق ووصولًا إلى شفرات القطع في الطابعات الصناعية الكبيرة، والماكينات الماسحة الضوئية التي نكره جميعنا الانتظار أمامها، وحتى المكائن المُدمِّرة التي تلتهم أكوام الوثائق. ما يميز هذه المحركات هو قدرتها على الانطلاق بسرعة كبيرة ثم الإيقاف السريع أيضًا، دون أن تسخن لدرجة الذوبان، وهو أمر مهم جدًا عندما تتعامل المكاتب مع آلاف الصفحات يوميًا. كما أن الطرازات الأحدث مزودة بتقنية استشعار ذكية أيضًا. تعمل هذه الحساسات على تعديل عزم الدوران بشكل فوري حسب ما يحدث داخل الجهاز. وبهذا يقل احتمال علق الأوراق في الأماكن الخطأ، وتوفّر الشركات المال على فواتير الكهرباء لأن المحركات لا تعمل لساعات إضافية عندما لا يكون هناك شيء يستدعي ذلك.
يعتمد معظم المنازل على محركات تيار متردد أحادية الطور لأنها مصممة لتكون فعالة من حيث التكلفة وسهلة التركيب. تعمل هذه المحركات بشكل جيد مع الكهرباء المنزلية العادية، لذا لا حاجة لتركيبات الأسلاك المعقدة التي تستهلك الكثير من الميزانية مقارنة بما تتطلبه الأنظمة الصناعية. حقيقة أن هذه المحركات لا تحتوي على فُرَش تقلل من الأجزاء التي تتآكل بمرور الوقت. يحتاج معظم الناس فقط إلى فحص المحامل مرة واحدة في السنة، مما يجعلها مثالية للاستخدام في أجهزة مثل المراوح السقفية والمضخات المائية والضواغط الهوائية في المنازل. يحب أصحاب المنازل هذه البساطة. وبحسب استطلاعات حديثة، فإن ثلاثة أرباع أصحاب المنازل تقريبًا يفضلون الالتزام باستخدام هذه المحركات لتلبية احتياجاتهم الأساسية في المنزل فقط لأنها تعمل بشكل موثوق وبلا تعقيد.
كانت المحركات أحادية الطور تواجه صعوبة في الحصول على عزم دوران كافٍ عند البدء، لكن الأمور تغيرت كثيرًا في الآونة الأخيرة. تأتي هذه المحركات الآن مزودة بدوائر بدء المكثفات وبتصاميم لفائف محسنة، مما يزيد العزم الأولي لها بنسبة تتراوح بين 30 إلى 50 في المئة. والنتيجة؟ أصبحت قادرة على بدء تشغيل الأجهزة الكهربائية مثل الثلاجات ومضخات الضغط وتلك المراوح الكبيرة الخاصة بنظام التدفئة وتكييف الهواء (HVAC) دون التأثير على الكفاءة. خذ على سبيل المثال محركات الطور المنفصل ومحركات PSC الحديثة، فهي تحافظ على كفاءة تصل إلى 85-90% حتى عند الأحمال الثقيلة، وهو ما يتوافق فعليًا مع متطلبات الانبعاثات والكفاءة الصارمة مثل تلك المنصوص عليها في قانون معايير الطاقة والانبعاثات الأدنى في أستراليا.
تبدو توقعات النمو لسوق محركات الحث أحادية الطور في آسيا والمحيط الهادئ قوية إلى حد كبير، حيث يتوقع نموًا سنويًا يبلغ حوالي 7.2 بالمئة حتى عام 2028. يأتي هذا في ظل قيام الشركات المصنعة بدمج أنظمة تكييف هواء ذكية وأساليب تصميم متوافقة مع تقنيات إنترنت الأشياء بشكل متزايد. تحتوي الآن النماذج الأحدث في السوق على أجهزة استشعار تقوم تلقائيًا بضبط السرعة واستهلاك طاقة أقل عند عدم الحاجة إليها، مما يقلل من هدر الكهرباء خلال فترات الخمول بنسبة تتراوح بين 18 إلى 22 بالمئة تقريبًا. يستمر القطاع في العمل على طرق لربط هذه المحركات مباشرة مع محولات الطاقة الشمسية وأنظمة إدارة الطاقة المنزلية، مما يجعلها جزءًا مهمًا مما يمكن أن يُطلق عليه مستقبل حلول الأتمتة المنزلية الخضراء.
أخبار ساخنةحقوق النشر © 2025 من قبل شركة تشانغوي ترانسميشن (جيانغسو) المحدودة — سياسة الخصوصية
EN
