مرحل انقطاع الطور: دليل شامل لحماية المحرك من فقدان الطور، وأعطال التسلسل، وأعطال الجهد

لماذا لا يستطيع مرحل الحماية من الحمل الزائد القياسي حماية المحركات بشكل كامل من انقطاع الطور؟

تُعدّ مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري مكونات أساسية في أنظمة حماية المحركات. وهي مصممة لحماية المحركات من التيار الزائد الناتج عن الحمل الميكانيكي الزائد، أو توقف التشغيل، أو ظروف التيار الزائد لفترات طويلة. مع ذلك، يُعدّ انقطاع الطور عطلاً كهربائياً خاصاً يتطلب حماية إضافية.

عند انقطاع أحد أطوار التيار ثلاثي الأطوار، قد يستمر المحرك في العمل على الطورين المتبقيين. وبحسب تصميم المحرك والحمل الميكانيكي، قد يزداد التيار في الملفات المتبقية بشكل ملحوظ، ليصل أحيانًا إلى ما يقارب 1.7 إلى 2.5 ضعف تيار التشغيل العادي في ظروف الأحمال العالية. قد يفصل مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري في نهاية المطاف، لكن استجابته تعتمد على عوامل مثل حمل المحرك وخصائص المرحل والظروف الحرارية. خلال هذه الفترة، قد يحدث ارتفاع مفرط في درجة حرارة ملفات المحرك، مما يُسرّع من تلف العزل ويُقلل من عمر المحرك.

يوفر مرحل انقطاع الطور حماية أسرع من خلال مراقبة ظروف الجهد مباشرةً. فبدلاً من انتظار ارتفاع التيار والحرارة بشكل مفرط، يكشف هذا المرحل عن أي خلل في التغذية ويغير حالة تلامس خرجه. عادةً ما يكون الخرج متصلاً بدائرة التحكم في موصل المحرك ، مما يسمح للموصل بفصل المحرك قبل حدوث تلف حراري مطول. بالنسبة للمعدات الصناعية الحساسة، يوفر الجمع بين مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري ومرحل مراقبة الطور حلاً أكثر شمولاً لحماية المحرك.

أربع وظائف حماية لمرحل انقطاع الطور

توفر مرحلات انقطاع الطور الحديثة وظائف مراقبة متعددة لحماية المحركات ثلاثية الطور من مشاكل الإمداد الكهربائي.

الحماية من فقد الطور

يُعدّ فقدان الطور، أو ما يُعرف أيضًا بفقدان طور واحد، أحد أكثر أسباب تعطل المحركات ثلاثية الأطوار شيوعًا. قد يختفي طورٌ ما نتيجةً لمشاكل مثل تلف الكابلات، أو أطراف التوصيل غير المحكمة، أو احتراق المصهرات، أو أعطال الموصلات، أو أعطال مصدر الطاقة الرئيسي. عند فقدان طور واحد، لا يتلقى المحرك جهدًا متوازنًا ثلاثي الأطوار. وتتعرض الأطوار المتبقية لإجهاد كهربائي متزايد، مما قد يؤدي إلى ارتفاع سريع في درجة الحرارة داخل الملفات.

يراقب مرحل انقطاع الطور باستمرار الأطوار الثلاثة الداخلة. عند اكتشافه انقطاع أحد الأطوار، يُغيّر حالة خرجه فورًا ويقطع دائرة موصل المحرك. تُعدّ هذه الحماية بالغة الأهمية للتطبيقات التي قد يتسبب فيها عطل المحرك المفاجئ في توقف كبير عن العمل، بما في ذلك المضخات والضواغط والناقلات والآلات الصناعية.

حماية تسلسل المرحلة

تدور المحركات ثلاثية الأطوار وفقًا لتسلسل أطوار التيار الداخلة. على سبيل المثال، ينتج عن تسلسل L1-L2-L3 اتجاه دوران واحد. إذا تم تبديل طورين عن طريق الخطأ، فسيدور المحرك في الاتجاه المعاكس.

قد يحدث خلل في تسلسل الأطوار بعد أعمال الصيانة الكهربائية، أو تغييرات في توصيلات المولد، أو استبدال الكابلات. بالنسبة لمعدات مثل المضخات والضواغط والمصاعد والناقلات الاتجاهية، قد يؤدي الدوران العكسي إلى انخفاض الأداء أو تلف ميكانيكي.

يقوم مرحل تسلسل الطور بمراقبة ترتيب الأطوار الثلاثة ويمنع بدء تشغيل المحرك عندما يكون اتجاه الدوران غير صحيح.

حماية الجهد ومراقبة عدم توازن الطور

توفر العديد من مرحلات مراقبة الطور المتقدمة حماية ضد حالات الجهد غير الطبيعية، بما في ذلك انخفاض الجهد، وارتفاع الجهد، وعدم توازن جهد الطور. يؤدي انخفاض الجهد إلى إجبار المحركات على سحب تيار أعلى للحفاظ على القدرة الميكانيكية، مما يزيد من توليد الحرارة ويقلل من الكفاءة. أما ارتفاع الجهد فيمكن أن يزيد من الفقد المغناطيسي ويُسبب ضغطًا إضافيًا على عزل المحرك.

يُعدّ عدم توازن الجهد مشكلة خطيرة أخرى. فحتى فرق بسيط بين جهود الأطوار قد يُحدث اختلالًا كبيرًا في التيار داخل المحرك. وهذا يُنتج تيارات ذات تسلسل عكسي، مما يُولّد حرارة إضافية ويُقلّل من موثوقية المحرك. يقوم مرحل انقطاع الطور المزود بوظائف مراقبة الجهد باكتشاف هذه الحالات الشاذة وفصل المحرك قبل حدوث تلف طويل الأمد.

مرحل انقطاع الطور مقابل مرحل الحمل الزائد الحراري

يحمي مرحل انقطاع الطور ومرحل الحمل الحراري الزائد المحركات من أنواع مختلفة من الأعطال.

لا يزال مرحل الحماية الحرارية من الحمل الزائد ضروريًا لأنه يحمي من ظروف التيار الزائد.

ومع ذلك، لا يمكنه أن يحل محل مرحل انقطاع الطور لأنه لا يراقب بشكل مباشر ما يلي:

• جهد الطور المفقود
• تسلسل دوران الطور
• عدم توازن الجهد
• خلل في جهد التغذية

للحصول على حماية كاملة للمحرك ثلاثي الأطوار، يتم تركيب هذه الأجهزة عادةً معًا:

مصدر الطاقة ← قاطع الدائرة ← موصل ← مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري ← محرك

يتم توصيل مرحل انقطاع الطور بدائرة التحكم لمراقبة ظروف الإمداد والتحكم في تشغيل الموصل.

تركيب وتوصيل مرحل انقطاع الطور

يُركّب مرحل انقطاع الطور عادةً داخل لوحة تحكم المحرك، ويُوصل بمصدر التيار ثلاثي الأطوار ودائرة التحكم في الموصل. تُوصل أطراف استشعار المرحل، والتي تُعرف عادةً بالرموز L1 وL2 وL3، بمصدر الطاقة ثلاثي الأطوار. يراقب المرحل حالة الجهد باستمرار، ولكنه لا يمرر تيار تشغيل المحرك.

يتم توصيل نقاط التلامس الخاصة بمخرج المرحل على التوالي مع دائرة ملف موصل المحرك.

تتيح طريقة التوصيل هذه للمرحل توفير الحماية دون انقطاع دائرة الطاقة الرئيسية للمحرك.

كيفية اختيار مرحل انقطاع الطور المناسب

عند اختيار مرحل فصل الطور، ينبغي على المهندسين مراعاة أربعة عوامل رئيسية: الجهد المقنن، ووظائف الحماية، وتكوين نقاط التلامس، ومتطلبات التركيب. يجب أن يتوافق جهد المرحل المقنن مع جهد النظام الكهربائي الخاضع للمراقبة، مثل 220 فولت، أو 380 فولت، أو 400 فولت، أو 480 فولت تيار متردد.

تتطلب التطبيقات المختلفة مستويات حماية مختلفة. قد توفر النماذج الأساسية حماية من فقدان الطور وحماية من تسلسل الطور، بينما قد تتضمن النماذج المتقدمة وظائف عدم توازن الجهد، والجهد الزائد، والجهد المنخفض، ووظائف التأخير القابلة للتعديل.

يجب أن يتوافق تكوين نقاط التلامس الخارجة مع متطلبات دائرة التحكم في المحرك. تشمل الخيارات الشائعة نقاط التلامس المفتوحة عادةً (NO)، والمغلقة عادةً (NC)، ونقاط التلامس القابلة للتحويل.

بالنسبة للتطبيقات الصناعية، يفضل استخدام مرحلات فشل الطور المثبتة على قضبان DIN لأنها توفر تركيبًا بسيطًا داخل خزائن التحكم ولوحات التشغيل الآلي.

تطبيقات وفوائد مرحلات مراقبة الطور

تُستخدم مرحلات مراقبة الطور على نطاق واسع في الأنظمة الصناعية والتجارية حيث يكون التشغيل الموثوق للمحركات أمرًا ضروريًا.

تُستخدم هذه المواد بشكل شائع في المضخات، وضواغط أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، والمصاعد، والناقلات، ومعدات الإنتاج، وأنظمة الأتمتة.

من خلال اكتشاف مشاكل الإمداد الكهربائي قبل أن تتسبب في تلف خطير للمحرك، تساعد مرحلات فشل الطور على تقليل وقت التوقف غير المتوقع، وخفض تكاليف الصيانة، وإطالة عمر خدمة المعدات.

الأسئلة الشائعة