كيفية ضبط وتعديل مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري لحماية المحركات الصناعية

كيف يعمل مرحل الحمل الزائد الحراري؟

يُركّب مرحل الحماية الحرارية من الحمل الزائد عادةً مع موصل كهربائي لتكوين نظام تشغيل كامل للمحرك. على عكس قاطع الدائرة، لا يقطع مرحل الحماية الحرارية من الحمل الزائد دائرة الطاقة الرئيسية مباشرةً، بل يراقب التيار المتدفق عبر موصلات تغذية المحرك. عندما يسحب المحرك تيارًا زائدًا لفترة طويلة، تولد عناصر التسخين داخل المرحل حرارة، مما يؤدي إلى تشغيل آلية المعدن الثنائي الداخلية.

عند حدوث حالة زيادة في الحمل، يُغيّر المرحل حالة نقاط التلامس المساعدة. تفتح نقطة التلامس المغلقة عادةً (NC)، والتي تُعرف عادةً بالطرفين 95-96، وتقطع التيار الكهربائي عن ملف الموصل. ثم يُحرر الموصل نقاط التلامس الرئيسية، ويفصل التيار الكهربائي عن المحرك. أما نقطة التلامس المفتوحة عادةً (NO)، والتي تُعرف عادةً بالطرفين 97-98، فيمكن استخدامها للإشارة إلى وجود عطل أو لإرسال إشارة عطل إلى وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) أو نظام مراقبة.

صُمم مرحل الحماية الحرارية من الحمل الزائد خصيصًا لحماية المحركات من الحمل الزائد، وليس من قصر الدائرة. تُنتج دوائر القصر مستويات تيار عالية للغاية تتطلب أجهزة حماية سريعة الاستجابة مثل قواطع الدائرة المصغرة (MCBs) أو قواطع الدائرة المصغرة المصبوبة (MCCBs) أو الصمامات.

يتمثل أحد الترتيبات النموذجية لحماية المحرك باستخدام موصل كهربائي ومرحل حماية من الحمل الزائد فيما يلي:

يوفر هذا المزيج كلاً من التحكم في تبديل المحرك والحماية الحرارية.

كيفية ضبط مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري بشكل صحيح

تتمثل أهم خطوة في ضبط مرحل الحمل الزائد في اختيار إعداد التيار الصحيح بناءً على بيانات لوحة اسم المحرك.

قبل ضبط المرحل، يجب على المهندسين التحقق من معلومات تصنيف المحرك، بما في ذلك:

• التيار المقنن (أمبير الحمل الكامل / FLA)
• الفولطية
• تردد
• عامل خدمة
• تصنيف الخدمة الآلية

في بادئ تشغيل المحرك القياسي ذي التشغيل المباشر (DOL)، يُضبط مرحل الحماية من الحمل الزائد عادةً بالقرب من تيار الحمل الكامل المُدوّن على لوحة بيانات المحرك. على سبيل المثال، إذا كان التيار المقنن لمحرك ثلاثي الأطوار 12 أمبير، فيجب عمومًا ضبط مرحل الحماية من الحمل الزائد حول هذه القيمة وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة للمحرك.

ينبغي أن يراعي التعديل النهائي ظروف التشغيل الفعلية، بما في ذلك درجة الحرارة المحيطة والحمل الميكانيكي ومعامل خدمة المحرك. ويجب أن يبقى إعداد الحمل الزائد دائمًا ضمن القدرة الحرارية للمحرك.

ضبط مرحل الحماية الحرارية الزائدة لطرق بدء تشغيل المحرك المختلفة

يعتمد ضبط مرحل الحماية من الحمل الزائد بشكل صحيح ليس فقط على تيار المحرك ولكن أيضًا على طريقة بدء التشغيل المستخدمة في نظام التحكم في المحرك.

برنامج بدء التشغيل المباشر عبر الإنترنت (DOL)

في بادئ التشغيل المباشر (DOL)، يُوصل المحرك مباشرةً بمصدر الطاقة عبر الموصل ومرحل الحماية من الحمل الزائد. يقيس المرحل نفس التيار المار عبر ملفات المحرك. في هذا الترتيب، يُضبط مرحل الحماية من الحمل الزائد عادةً على ما يقارب 100% من تيار الحمل الكامل (FLA) المُسجل على لوحة بيانات المحرك.

يُعد بدء التشغيل المباشر (DOL) الطريقة الأكثر شيوعًا للمحركات الصناعية الصغيرة والمتوسطة نظرًا لبساطة توصيلاته الكهربائية وتشغيله الموثوق.

ستار-دلتا (واي-دلتا) كاتب

يقلل نظام بدء التشغيل النجمي-المثلثي من تيار البدء عن طريق توصيل ملفات المحرك مبدئيًا على شكل نجمة قبل التحويل إلى نظام التشغيل المثلثي. في أنظمة التشغيل النجمي-المثلثي، يعتمد ضبط مرحل الحماية من الحمل الزائد على مكان تركيبه.

عند تركيب المرحل داخل دائرة دلتا، فإنه يقيس تيار طور المحرك بدلاً من تيار الخط. وبما أن تيار الطور يساوي تقريبًا: تيار الخط ÷ √3، فإن ضبط الحمل الزائد يكون عادةً حوالي 58% من تيار لوحة بيانات المحرك.

مع ذلك، تقوم بعض بادئات التشغيل من نوع النجمة-المثلث بتركيب مرحل الحماية من الحمل الزائد على جانب الخط، حيث تختلف حسابات الضبط. لذا، يجب دائمًا فحص ترتيب الأسلاك قبل ضبط مرحل الحماية من الحمل الزائد.

قد يؤدي الحساب غير الصحيح في تطبيقات النجمة والمثلث إلى حدوث فصل غير ضروري أو حماية غير كافية للمحرك.

محركات تعمل بنظام VFD

توفر محركات التردد المتغير (VFDs) التحكم في السرعة وتوفير الطاقة، ولكنها تُغير أيضًا السلوك الحراري للمحركات. عند السرعات المنخفضة، قد تُقلل مروحة التبريد المدمجة في المحرك من تدفق الهواء، مما قد يزيد من خطر ارتفاع درجة الحرارة حتى عندما يبقى التيار ضمن النطاق المُحدد.

في تطبيقات محركات التردد المتغير، تتم إدارة حماية المحرك عادةً من خلال النموذج الحراري الإلكتروني الداخلي للمحرك. وقد تظل هناك حاجة إلى حماية إضافية من الحمل الزائد اعتمادًا على التطبيق ونوع المحرك ومتطلبات التركيب.

توصيلات مرحل الحماية الحرارية من الحمل الزائد مع موصل

يُستخدم مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري عادةً مع موصل كهربائي، لأن المرحل نفسه لا يقوم مباشرةً بتشغيل دائرة طاقة المحرك. يتحكم الموصل الكهربائي في مصدر الطاقة الرئيسي للمحرك، بينما يراقب مرحل الحماية من الحمل الزائد تيار المحرك ويوفر الحماية أثناء ظروف التشغيل غير الطبيعية.

يوضح الشكل أدناه ترتيب توصيلات نموذجي لبادئ تشغيل محرك ثلاثي الأطوار:

عندما يتعرض المحرك لحمل زائد لفترة طويلة، يقوم مرحل الحماية من الحمل الزائد بفتح التلامس المساعد 95-96. يؤدي ذلك إلى قطع دائرة ملف الموصل، مما يتسبب في فصل الطاقة عن المحرك. بالنسبة للوحات التحكم في المحركات الصناعية، يُعد اختيار مجموعة موصل ومرحل حماية حراري متوافقين أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل الموثوق وعمر الخدمة الطويل.

إعادة الضبط اليدوي مقابل إعادة الضبط التلقائي لمرحل الحماية الحرارية من الحمل الزائد

تُوفر معظم مرحلات الحماية الحرارية الحديثة من الحمل الزائد خيارات إعادة ضبط يدوية وتلقائية. ويعتمد الاختيار الصحيح على متطلبات التطبيق واعتبارات السلامة.

فهم فئات فصل مرحل الحمل الحراري الزائد

تختلف خصائص بدء تشغيل المحركات باختلاف أنواعها. فبعضها يتسارع بسرعة، بينما يتطلب البعض الآخر وقتًا أطول لبدء التشغيل نظرًا لقصوره الذاتي الميكانيكي العالي. تُصنّف مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري وفقًا لخصائص فصلها. ووفقًا للمعيار IEC 60947-4-1، تحدد فئة الفصل أقصى مدة تشغيل للمرحل عند اختباره بتيار يعادل 7.2 ضعف التيار المضبوط.

أكثر فئات الرحلات شيوعاً هي:

يُعدّ اختيار فئة الفصل الصحيحة أمرًا بالغ الأهمية. فقد يفصل مرحل الحماية من الحمل الزائد من الفئة 10 المستخدم في آلة ذات قصور ذاتي عالٍ أثناء بدء تشغيل المحرك بشكل طبيعي، بينما قد يؤدي استخدام فئة فصل عالية غير مناسبة إلى تقليل فعالية حماية المحرك. ويجب أن يراعي الاختيار الصحيح وقت بدء تشغيل المحرك، وخصائص الحمل الميكانيكي، وتوصيات الشركة المصنعة.

أهمية تعويض درجة الحرارة المحيطة

تعمل مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري بناءً على الحرارة المتولدة من تدفق التيار، مما يعني أن درجة الحرارة المحيطة قد تؤثر على أدائها. في بيئة ذات درجة حرارة عالية، مثل خزانة تحكم مثبتة بالقرب من معدات مُولِّدة للحرارة أو في الهواء الطلق تحت أشعة الشمس المباشرة، قد تصل مرحل الحماية من الحمل الزائد إلى درجة حرارة التشغيل بسرعة أكبر. أما في بيئة باردة، فقد يستجيب المرحل ببطء أكبر.

لتحسين الدقة، تستخدم مرحلات الحماية الحرارية عالية الجودة تقنية تعويض درجة الحرارة. يساعد ذلك في الحفاظ على خصائص حماية مستقرة عند تغير درجة الحرارة المحيطة. عند اختيار مرحل حماية للتطبيقات الصناعية، ينبغي على المهندسين مراعاة بيئة لوحة التحكم، ونطاق درجة حرارة التشغيل، وظروف التركيب.

كيفية اختيار مرحل الحماية الحرارية المناسب من الحمل الزائد

يتطلب اختيار مرحل الحماية الحرارية المناسب تقييم العديد من عوامل التطبيق الرئيسية:

• تصنيف المحرك الحالي — يجب أن يتطابق نطاق تيار مرحل الحمل الزائد مع تيار الحمل الكامل الموجود على لوحة بيانات المحرك.
• طريقة البدء — تعتمد طريقة الضبط على ما إذا كان المحرك يستخدم نظام التشغيل المباشر (DOL)، أو نظام التشغيل النجمي المثلثي، أو نظام التشغيل الناعم، أو نظام التحكم في التردد المتغير (VFD).
• متطلبات فئة الرحلة — اختر فئة الرحلة المناسبة وفقًا لوقت تسارع المحرك والحمل الميكانيكي.
• الظروف البيئية — ضع في اعتبارك درجة حرارة الخزانة، وموقع التركيب، والحاجة إلى تعويض درجة الحرارة.
• إعادة الوضع — اختر إعادة الضبط اليدوي أو التلقائي وفقًا لمتطلبات السلامة التشغيلية.

بالنسبة لأنظمة حماية المحركات الصناعية، توفر سلسلة KRIPAL UKH إعدادات تيار قابلة للتعديل، وحماية موثوقة من الحمل الزائد، وتشغيل مستقر لمجموعة واسعة من تطبيقات التحكم في المحركات.

الأسئلة الشائعة