الأخبار

في مجال التحكم الكهربائي والأتمتة الصناعية، قد تؤدي ظروف التشغيل غير الطبيعية، مثل الحمل الزائد وفقدان الطور وضعف تبديد الحرارة، إلى ارتفاع درجة حرارة المحركات، وتقصير عمرها الافتراضي، أو حتى احتراقها. وتُستخدم مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري على نطاق واسع لحماية المحركات.

تعمل هذه الأجهزة وفق مبدأ التأثير الحراري. فعندما يتجاوز التيار القيمة المقدرة لفترة معينة، يفصل المرحل دائرة التحكم لمنع تلف المحرك. ويتوافق أداؤها مع خصائص التسخين الفعلية للمحركات.

تتناول هذه المقالة تعريف مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري، ومبدأ عملها، وبنيتها، وتطبيقاتها.

الخلاصه

• مرحل الحماية الحرارية من الحمل الزائد هو جهاز حماية كهربائي يحمي المحركات من الحمل الزائد باستخدام مبدأ التأثير الحراري.
• يمنع ذلك المحركات من السخونة الزائدة والتلف أثناء التشغيل تحت الحمل الزائد لفترات طويلة، ويحافظ على التشغيل المستقر والآمن للمعدات.
• عندما يتجاوز التيار القيمة المحددة ويستمر لفترة معينة، ينحني الشريط المعدني الثنائي الداخلي تحت تأثير الحرارة ويدفع الملامسات للعمل على قطع دائرة التحكم.
• يوفر خصائص زمنية عكسية، مما يعني أن وقت التشغيل يصبح أقصر مع زيادة تيار الحمل الزائد ويتوافق مع قانون التسخين الفعلي للمحركات.
• يستخدم على نطاق واسع في أنظمة التحكم في المحركات الصناعية، وعادة ما يستخدم مع الموصلات.
• يتميز ببنية بسيطة، وتكلفة منخفضة، وموثوقية عالية، وسهولة الصيانة.

ما هو مرحل الحمل الزائد الحراري؟

مرحل الحماية الحرارية من الحمل الزائد هو جهاز حماية كهربائي مصمم لحماية المحركات من التشغيل الزائد.

تتمثل وظيفتها الرئيسية في أنه عندما يتجاوز تيار المحرك القيمة المقدرة ويستمر لفترة معينة، فإن المكونات الداخلية للمرحل ستعمل بسبب توليد الحرارة وستقوم تلقائيًا بقطع دائرة التحكم، مما يمنع تلف المحرك بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

ما هو مبدأ عمل مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري؟

عندما يعمل المحرك بشكل طبيعي، يبقى التيار المار عبر مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري ضمن النطاق المسموح به، ولا تكفي الحرارة المتولدة من عناصر التسخين الداخلية لتفعيل أي إجراء. أما عند زيادة الحمل على المحرك وارتفاع التيار لفترة معينة، ترتفع درجة حرارة عناصر التسخين، مما يؤدي إلى انحناء الشريط المعدني الثنائي الداخلي بفعل الحرارة.

بعد أن يصل تشوه الشريط ثنائي المعدن إلى القيمة المحددة، فإنه يدفع الآلية الميكانيكية ويجعل نقطة التلامس المغلقة عادةً للمرحل مفتوحة أو نقطة التلامس المفتوحة عادةً مغلقة، مما يؤدي إلى قطع التيار الكهربائي عن ملف الموصل وإيقاف المحرك.

كلما زاد تيار الحمل الزائد، زادت الحرارة المتولدة، وارتفعت درجة حرارة الشريط ثنائي المعدن بسرعة، وقصر زمن عمل المرحل. وكلما اقترب التيار من القيمة المقننة، زاد زمن العمل. تُسمى هذه الخاصية بخاصية الزمن العكسي، وهي تتوافق مع قانون التسخين الفعلي للمحركات.

بعد الإجراء، يحتاج الشريط ثنائي المعدن إلى التبريد قبل أن يتمكن الجهاز من العودة إلى حالة التشغيل من خلال إعادة الضبط اليدوي أو التلقائي.

ما هي مزايا وعيوب مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري؟

مزايا مرحلات الحمل الزائد الحراري

• تتشابه خصائص الحماية مع قانون تسخين المحركات.
• بنية بسيطة وموثوقية عالية
• تكلفة منخفضة ونسبة أداء عالية مقابل السعر
• سهلة الاستخدام والصيانة
• نطاق تطبيق واسع

عيوب مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري

• سرعة الاستجابة بطيئة
• يتأثر بشكل كبير بدرجة الحرارة المحيطة
• وظيفة حماية واحدة نسبياً
• دقة أقل من أجهزة الحماية الإلكترونية

ما هي مكونات مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري؟

تُصنع هذه المكونات عادةً من مقاومات أو ملفات تسخين، وتُوصل على التوالي في دائرة المحرك لاستشعار مستوى التيار. كلما زاد التيار، زادت الحرارة. وباعتبارها المكون الأساسي لمرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري، فهي تتكون من معدنين بمعاملات تمدد حراري مختلفة. تنحني هذه المكونات عند تسخينها، مما يوفر إزاحة ميكانيكية لعمل المرحل.

يتضمن هذا النظام عادةً مجموعة من نقاط التلامس المغلقة عادةً لفصل ملف الموصل، ومجموعة أخرى من نقاط التلامس المفتوحة عادةً للإشارة أو الإنذار. ينقل هذا النظام إزاحة الشريط ثنائي المعدن إلى نقاط التلامس، مما يجعلها تعمل بسرعة وموثوقية في حالة التحميل الزائد.

يضبط هذا الجهاز تيار تشغيل المرحل عبر مقبض أو برغي ضبط ليتوافق مع التيار المقنن للمحرك المحمي. ويُستخدم لاستعادة التشغيل بعد التحميل الزائد، ويمكن تقسيمه إلى إعادة ضبط يدوية وإعادة ضبط تلقائية.

مكون	الوصف
عناصر التدفئة	يستشعر تيار المحرك ويولد حرارة تتناسب مع الحمل.
قطاع ثنائي المعدن	ينحني عند تسخينه لتشغيل عملية الترحيل.
نظام الاتصال	يفتح دائرة ملف الموصل ويوفر إشارات الإنذار.
آلية التشغيل	ينقل الحركة ثنائية المعدن لتشغيل نقاط التلامس.
جهاز الإعداد الحالي	يضبط تيار الفصل ليتناسب مع تصنيف المحرك.
آلية إعادة الضبط	يعيد ضبط المرحل بعد فصل التيار، سواء كان يدوياً أو تلقائياً.

ما هي أنواع مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري الموجودة؟

نوع الحماية العامة للمحركات

صُممت هذه القواطع بشكل أساسي لحماية المحركات غير المتزامنة ثلاثية الأطوار من الحمل الزائد في المعدات الصناعية العامة مثل المراوح ومضخات المياه والناقلات. يتميز هذا النوع ببنية بسيطة وأداء فعال من حيث التكلفة.

نوع بدء التشغيل شديد التحمل

مناسب للمعدات ذات تيار بدء التشغيل العالي ووقت بدء التشغيل الطويل، بما في ذلك الكسارات والضواغط والخلاطات. يسمح المرحل بتمديد مدة بدء التشغيل لمنع الفصل غير المرغوب فيه.

نوع الحمل الخفيف أو التشغيل المتكرر

يُستخدم عادةً مع المعدات ذات الأحمال المتغيرة قليلاً أو عمليات التشغيل والإيقاف المتكررة، مثل أدوات الآلات وأنظمة النقل الصغيرة. تضمن الحساسية العالية حماية دقيقة.

نوع حماية فقدان الطور

يوفر حماية من الحمل الزائد بالإضافة إلى حماية من فقدان الطور لأنظمة الطاقة ثلاثية الأطوار. يُستخدم بكثرة في التطبيقات التي تتطلب موثوقية تشغيلية عالية.

نوع الحماية الشاملة متعددة الوظائف

يدمج هذا النظام وظائف حماية متعددة، بما في ذلك الحماية من الحمل الزائد، وفقدان الطور، وعدم التوازن، وقفل الدوار. وغالبًا ما يتم اختياره للأنظمة الآلية أو المعدات الحيوية.

نوع تطبيق البيئة الخاصة

صُممت هذه المنتجات خصيصاً للبيئات ذات درجات الحرارة والرطوبة العالية، والبيئات المتربة، أو البيئات المقاومة للانفجار، مثل صناعات التعدين والكيماويات والمعادن. ويضمن التصميم الهيكلي المحسن واختيار المواد المستخدمة قدرة عالية على التكيف مع مختلف الظروف البيئية.

ما هي التطبيقات العملية لمرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري؟

دوائر التحكم في المحركات

في العديد من خزائن توزيع الطاقة ذات الجهد المنخفض وخزائن التحكم في المحركات، تُستخدم عادةً مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري مع الموصلات وقواطع الدائرة لتشكيل دائرة الحماية الأساسية للمحركات. عندما يرتفع تيار المحرك باستمرار نتيجةً للحمل الزائد أو التشغيل غير الطبيعي، يعمل المرحل على قطع طاقة التحكم، وفصل الموصل، وإيقاف المحرك، مما يمنع احتراق الملفات الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة.

أنظمة المراوح ومضخات المياه

في أنظمة التهوية وتكييف الهواء وإمدادات المياه والصرف الصحي، غالبًا ما تتعرض المراوح ومضخات المياه للحمل الزائد نتيجة انسداد الأنابيب أو التشغيل غير الصحيح للصمامات أو تغيرات ظروف التشغيل. تستطيع مرحلات الحماية الحرارية من الحمل الزائد فصل التيار الكهربائي في الوقت المناسب عندما تعمل المحركات تحت حمل زائد لفترة طويلة، مما يحمي المعدات ويقلل تكاليف الصيانة.

معدات النقل والتحويل

في السيور الناقلة، والسيور الناقلة السلسلية، والرافعات، وغيرها من المعدات، قد يؤدي تراكم المواد أو الأعطال الميكانيكية بسهولة إلى زيادة تيار المحرك. توفر مرحلات الحماية الحرارية من الحمل الزائد حمايةً ضد هذا الحمل الزائد المستمر، وتمنع المحركات من العمل في ظروف غير طبيعية لفترات طويلة، مما يقلل من خطر تلف المعدات.

أدوات الآلات ومعدات المعالجة

في المخارط وآلات التفريز وآلات الحفر وغيرها من أدوات الآلات، قد تتعرض المحركات لحمل زائد إذا كان حمل القطع كبيرًا جدًا أو كانت الأدوات بالية بشدة. يمكن لمرحلات الحماية الحرارية من الحمل الزائد فصل دائرة التحكم في المحرك في الوقت المناسب، مما يحسن سلامة واستقرار تشغيل المعدات.

معدات الضواغط والمضخات

في ضواغط الهواء والمضخات الهيدروليكية وغيرها من المعدات التي تعمل باستمرار، غالباً ما تعمل المحركات تحت أحمال عالية. توفر مرحلات الحماية من الحمل الزائد الحراري الحماية قبل ارتفاع درجة حرارة المحركات، مما يمنع تلف العزل وتلف المعدات.

أنظمة التحكم الآلي

في خطوط الإنتاج الآلية وأنظمة التحكم الصناعية، تعمل مرحلات الحماية الحرارية الزائدة كمكونات حماية أساسية وتعمل جنبًا إلى جنب مع وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs) والموصلات والمعدات الأخرى لتشكيل نظام حماية كامل للمحرك، والذي لا يزال يحتفظ بقيمة عالية في الأنظمة الذكية.

نوع مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري	الاستخدامات
نوع الحماية العامة للمحركات	المراوح، ومضخات المياه، والناقلات، وغيرها من المعدات الصناعية العامة
نوع بدء التشغيل شديد التحمل	الكسارات والضواغط وغيرها من المعدات ذات تيار بدء التشغيل العالي
نوع التشغيل الخفيف/المتكرر	أدوات الآلات، وأجهزة الإرسال الصغيرة، وغيرها من المعدات ذات تغيرات الحمل الصغيرة
نوع حماية فقدان الطور	المناسبات التي تتطلب موثوقية تشغيلية عالية
نوع الحماية الشاملة متعددة الوظائف	أنظمة الأتمتة العالية والمعدات المهمة
نوع تطبيق البيئة الخاصة	التعدين، والصناعات الكيميائية، والمعادن، وغيرها من البيئات القاسية

كيفية اختيار مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري؟

• يجب أن يغطي نطاق تيار الضبط للمرحل التيار المقنن للمحرك، وعادة ما يتم ضبط قيمة الضبط عند حوالي 1.0 إلى 1.1 ضعف التيار المقنن للمحرك.
• ينبغي اختيار طرازات مناسبة للتشغيل الشاق للمعدات التي تتطلب وقت تشغيل طويل وتيار بدء تشغيل كبير. أما المعدات ذات الأحمال الخفيفة أو التي تتطلب تشغيلاً متكرراً، فينبغي اختيار طرازات حساسة الاستجابة.
• يمكن اختيار النوع المنفصل أو النوع المدمج وفقًا لهيكل خزانة التحكم، والنوع المدمج أكثر ملاءمة للتركيب والتوصيل.
• في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة أو الفروقات الكبيرة في درجات الحرارة، يُنصح باختيار الطرازات المزودة بخاصية تعويض درجة الحرارة. أما في البيئات الخاصة، فيمكن اختيار المنتجات ذات الأداء الوقائي الأقوى.
• يمكن اختيار النوع العام للمناسبات العادية. أما النوع متعدد الوظائف المزود بوظائف فقدان الطور وعدم التوازن أو المرحلات الإلكترونية، فيمكن اختياره للمناسبات التي تتطلب معايير أمان عالية.

كيفية صيانة مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري؟

تأكد من أن قيمة الضبط تتوافق مع التيار المقنن للمحرك لتجنب الأعطال أو فشل الحماية. تجنب توليد حرارة زائدة أو تأثر موثوقية التشغيل بسبب ضعف التوصيل. افحص وجود أي تآكل أو أكسدة أو انحشار ميكانيكي، واستبدل نقاط التلامس إذا لزم الأمر.

نظّف الغبار والحطام، وعزّز الفحص، خاصةً في البيئات المتربة أو الرطبة. بعد عمل المرحل، تحقّق أولاً من سبب زيادة الحمل على المحرك، وأعد ضبط المرحل فقط بعد تحديد المشكلة، مما يمنع تكرار التحميل الزائد.

خاتمة

مرحلات الحمل الزائد الحراري تُعدّ هذه المكونات شائعة الاستخدام لحماية المحركات، حيث تمنعها بفعالية من السخونة الزائدة والتلف أثناء التحميل الزائد لفترات طويلة. وتتميز ببساطة تركيبها، وانخفاض تكلفتها، وموثوقيتها العالية، ولذا فهي تُستخدم على نطاق واسع في مختلف أنظمة التحكم الكهربائية.

في الاستخدام الفعلي، يضمن الاختيار الصحيح والضبط السليم والصيانة الدورية حمايةً مستقرةً وموثوقةً من الحمل الزائد للمحركات، مما يجعلها عنصرًا أساسيًا في نظام حماية المحركات. توفر شركة KRIPAL مجموعةً واسعةً من مرحلات الحماية الحرارية من الحمل الزائد التي تُقدم حلولًا مثاليةً لاحتياجاتكم في هذا المجال. يُرجى التواصل مع مهندسنا، فهو قادر على مساعدتكم في حل المشكلة.

الأسئلة الشائعة

س: هل يمكن استخدام مرحلات الحماية الحرارية من الحمل الزائد للحماية من قصر الدائرة؟

لا. تُستخدم مرحلات الحماية الحرارية من الحمل الزائد بشكل أساسي لحماية المحركات من الحمل الزائد على المدى الطويل، وتستجيب ببطء لأعطال التيار العالي مثل قصر الدائرة. وعادةً ما يلزم استخدامها مع قواطع الدائرة أو الصمامات.

س: هل يمكن إعادة ضبط مرحل الحماية الحرارية من الحمل الزائد فورًا بعد أن يعمل؟

لا يُنصح بإعادة ضبطه فورًا. يجب أولًا تحديد سبب زيادة الحمل على المحرك وإزالته، ثم إعادة ضبطه بعد أن يبرد المرحل لتجنب تكرار تشغيل المحرك تحت الحمل الزائد.

س: كيف يتم عادةً ضبط تيار التشغيل لمرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري؟

عادة ما يتم ضبطها وفقًا للتيار المقنن للمحرك، وعادة ما تكون من 1.0 إلى 1.1 ضعف القيمة المقننة، ويمكن تعديلها بشكل صحيح وفقًا لخصائص الحمل.

س: هل تؤثر درجة الحرارة المحيطة على عمل مرحل الحماية من الحمل الزائد الحراري؟

نعم. قد تؤثر درجة الحرارة المحيطة المرتفعة أو المنخفضة بشكل مفرط على خصائص الأداء، لذلك يجب اختيار الموديلات المزودة بخاصية تعويض درجة الحرارة في المناسبات التي تشهد اختلافات كبيرة في درجات الحرارة.

س: هل يمكن استبدال جهاز الحماية الإلكتروني للمحرك بمرحل الحماية الحرارية؟

يمكنها تلبية احتياجات الحماية الأساسية من الحمل الزائد في التطبيقات العامة، لكن أجهزة حماية المحركات الإلكترونية أكثر ملاءمة للمناسبات التي تتطلب دقة ووظائف حماية عالية.