المحركات الكهربائية
تعتبر المحركات الكهربائية بنوعيها المتناوب والمستمر العنصر الرئيسي في التجهيزات الكهربائية سواء في الاستعمالات المنزلية أو الصناعية . وعلى الرغم من المزايا الكبيرة لمحركات التيار المستمر وخاصة سهولة تغيير جهة الدوران أو التحكم المرن بالسرعة فان محركات التيار المتناوب قد شاعت كثيرآ بسبب اقتصاديتها وسهولة استخدامها وصيانتها من جهة وبسبب طغيان شبكات التوتر المتناوب في مختلف ألأنظمة العالمية لأسباب اقتصاديةوحديثآ أتاحت التقنيات الحديثة التحكم بسرعة دوران المحرك المتناوب وتغيير اتجاهه بواسطة متحكمات السرعة لمحركات التيار المتناوب مما أشاع الاعتماد على محركات التيار المتناوب وانكفاء استخدام محركات التيار المستمر
تحتل المحركات التحريضية ثلاثية الطور المكانة الأولى بين محركات التيار المتناوب ولها نوعين أساسيين الأول محركات القفص السنجابي والثاني محركات القلب الملفوف وحلقات الانزلاق
تشغيل وحماية المحركات التحريضية الثلاثية الطور
إن طريقة التشغيل والحماية الأكثر شيوعآ للمحركات تتم عن طريق مجموعة مؤلفة من كونتكتور وكباسين أحدهما للتشغيل والآخر للإيقاف بالإضافة الى حاكمة حرارية تعير على قيمة تيار المحرك لحمايته من التيار الزائد وفوا صم خلفية لحماية المحرك وتماسات الكونتكتورات من تيارات القصر ، ويوضح الشكل 1 - 5] ذلك
الشكل1 – 5 دارة القيادة والقدرة لحماية وتشغيل المحركات
· يتم اختيار الكونتكتور المناسب لتشغيل المحرك بحيث يكون تياره الاسمي أو استطاعته الاسمية عند زمرة التشغيل المناسبة لنوع المحرك (قفص سنجابي – حلقات انزلاق) ولطبيعة عمل المحرك (اقلاع – عكس حركة – تشغيل متقطع) أكبر من استطاعة المحرك الاسمية
· يتم اختيار الحاكمة الحرارية بحيث يكون تيار العمل الطبيعي للمحرك واقعآ ضمن مجال عيار الحاكمة الحرارية. ولضمان عدم فصل الحاكمة الحرارية للتغذية عند الاقلاع يجب اختيار نوع الحاكمة الحرارية بحيث تكون استجابته لتيار الاقلاع مناسبة لظروف إقلاع المحرك . وعندما تكون ظروف إقلاع المحرك صعبة (زمن كبير نسبيآ لتيارات الاقلاع) يجب اختيار حاكمة ذي استجابة بطيئة عند الاقلاع
· يتم اختيار الفواصم الخلفية F2F بحيث تكون مناسبة لحماية المحرك وتماسات الكونتكتور من تيارات القصر
يبين الجدول 1 - 5 مواصفات المحركات الشائعة وعيارات الحاكمات الحرارية المناسبة للحماية وعيارات الفواصم الخلفية إضافة الى المقطع اللازم لتغذية المحرك
ملاحظات :
· الاستطاعة الواردة في الجدول1 – 5 هي الاستطاعة الميكانيكية للمحرك وعندما يراد معرفة الاستطاعة الكهربائية لهذا المحرك يجب أخذ مردود المحرك بعين الاعتبار
· مقاطع خطوط التغذية الواردة في الجدول محددة حسب تيار المحرك وحين معرفة طول الكابل المغذي للمحرك يجب التأكد من صلاحية المقطع لهبوط الجهد المسموح
مثال :
مضخة غاطسة لبئر ذي عمق150 m تدار بمحرك ثلاثي الطور استطاعة 15 hp والمطلوب تحديد مقطع كابل التغذية وعيار الحماية الحرارية والفاصمة الخلفية اللازمة لحماية الكونتكتور من الدارة القصيرة
الحل :
حسب الجدول1 – 5 فان تيار المحرك 22 A وعيار الحاكمة الحرارية 17 – 25 A ومقطع الكابل اللازم 4 X 2.5 mm2 دون النظر الى طول الكابل ن وحيث أن طول كابل التغذية 150 متر فيجب التأكد من صلاحية المقطع بحيث لا يحصل هبوط جهد يتجاوز الحدود المسموحة وهي 5% من التوتر النظامي 380v
إقلاع المحركات التحريضية ثلاثية الطور
تستهلك المحركات الكهربائية عند ربطها على الشبكة مباشرة تيار إقلاع كبير تقدر قيمته ب ( 2 – 8 ) أمثال التيار الاسمي . وذلك حسب نوع المحرك وطريقة لفه وظروف تشغيله
وعندما تكون شبكة التغذية صغيرة نسبيآ فان الاقلاع المباشر قد يسبب هبوطآ كبيرآ في جهد التغذية يؤثر على إقلاع المحرك وعلى باقي الأحمال المغذاة من الشبكة
وللحد من تيارا ت الاقلاع المباشر الكبيرة تستخدم وسائل مختلفة تشترك فيما بينها بإقلاع المحرك على أكثر من مرحلة حيث تتم تغذيته في المرحلة الثانية بتوتره النظامي
إقلاع المحركات التحريضية ثلاثية الطور ذات القفص السنجابي
الاقلاع باستخدام دارة نجمي مثلثي :
تطبق هذه الطريقة على المحركات إذا كانت نهايات ملفات الثابت موجودة في لوحة مرابط المحرك ، إضافة الى ضرورة كون توتر ملفات المحرك عندما توصل بشكل مثلثي مناسبآ للتوتر بين خطين لشبكة التغذية . ففي حالة شبكة تغذية 220 – 380 فولت فان ملفات المحرك يجب أن تكون 380△Y 660 -
يتم الاقلاع بوصل ملفات الثابت بشكل نجمي الى شبكة التغذية العامة وعندها يكون التوتر المطبق على ملفات المحرك أي 58% من توتر الملف الطبيعي ويكون التيار المار في الملفات 58% من التيار الطبيعي للملف . وحيث أن عزم المحرك يتناسب مع مربع الجهد المطبق على الملفات فان عزم الاقلاع سيكون2(.58 من عزم المحرك ، أي ثلث عزم الاقلاع المباشر وبالتالي فان تيار الاقلاع ينخفض الى ثلث قيمته ايضآ فيما لو كان الاقلاع مباشرآ
بعد ذلك يتم نبديل وصل ملفات المحرك الى الوضع ألمثلثي ، وعندها يطبق على الملفات كامل توترها النظامي ويسري بها كامل تيارها النظامي ويصل المحرك في النهاية الى عزمه الاسمي ويستجر من الشبكة تياره الطبيعي
الاقلاع باستخدام مقاومات الاقلاع :
[يتم ذلك بوصل مقاومات على التسلسل مع ملفات الثابت للمحرك في بداية الاقلاع ثم تقصر المقاومات عند نهاية الاقلاع
عند الاقلاع ونتيجة وصل المقاومات يقل الجهد المطبق على الملفات (حسب قيمة المقاومات الموصولة) ، وكذلك تيار الملفات وبالتالي يقل عزم الاقلاع وتيار الاقلاع بنسبة مربع الجهد المطبق
الاقلاع باستخدام المحول الذاتي :
ويتم ذلك بتغذية ملفات المحرك بالجهد عن طريق محول ذاتي يغذي ملفات المحرك عند الاقلاع بجهد منخفض ثم تخرج ملفات المحول من الدارة بنهاية الاقلاع وتتغذى ملفات المحرك بتوترها النظامي من الشبكة مباشرة
إقلاع المحركات التحريضية ثلاثية الطور ذات حلقات الانزلاق :
لايمكن إقلاع هذا النوع من المحركات بدون مقاومات إقلاع توصل على التسلسل مع دواره المقصور . يتم إقلاع المحرك أي وصل التغذية الى ملفات الثابت عند كون ملفات الدوار موصولة مع كامل المقاومات من دارة الدوار ويصل المحرك عندها الى عزمه الاسمي وتياره الاسمي
وبالنتيجة فان كل طريقة من طرق الاقلاع السابقة مزاياها الايجابية و والسلبية حسب نوع المحرك واستطاعته وظروف عمله ، ويبين الجدول 2 - 5مزايا كل طريقة من هذه الطرق ومجالات استخدامها
دارات نموذجية لإقلاع المحركات التحريضية
الدارات التالية تبين مختلف طرق الاقلاع للمحركات التحريضية ثلاثية الطور والجدول 3 – 5 يوضح الرموز المستخدمة في هذه الدارات
الاقلاع الآلي لعدة محركات بالتتابع :
الغاية من الدارة : اقلاع المحركات بالتتالي لحماية الشبكة من زيادة التحميل الناتج عن اقلاع عدة محركات بنفس اللحظة
الاقلاع والتشغيل : عند الضغط على كباس التشغيل S1Q تتغذى وشيعة زاجل التحكمK 5 A فتغلق جميع تماسات K5A المفتوحة مما يؤدي الى تغذية وشيعة الكونتكتورK1M وعمل المحرك الأول إضافة الى إغلاق K1M في دارةK2M وبالتالي تغذية وشيعة K2M وعمل المحرك الثاني ، وهكذا تعمل باقي الكونتكتورات بالتتابع ... الى أن يعمل K4M وعندها يفتح التماس K4M ويقطع التغذية عن ريلية التحكم K5A بعد أن أقلعت كل المحركات
إن دارة التحكم هذه مناسبة للمحركات ذات زمن اقلاع صغير جدآ أما المحركات ذات زمن اقلاع أطول فيجب استخدام ريليات زمنية تؤمن زمنآ كافيآ بين اقلاع محركين متتاليين
لإيقاف : عند الضغط على كباس الإيقاف S0 تنقطع التغذية عن وشائع جميع الكونتكتورات و وشيعة التحكم وتتوقف جميع المحركات
اقلاع نجمي – مثلثي للمحركات باستخدام ثلاثة كونتكتورات وزاجل زمني عادي:
الاقلاع : عند الضغط على الكباس S1A تتغذى الوشيعتان (K2M , K4A فتعمل تماساتها مما يؤدي الى إغلاق تماس ([/FONT]K2M[=&]) في دارة K1M فتعمل أيضآ ويقلع المحرك بعد وصل ملفاته بشكل نجمي عبر الكونتاكتورين K1M , K2M وتبقى وشيعة الزاجل الزمني K4Aمغذاة
العمل الطبيعي : بعد مرور الفترة الزمنية المحددة للزاجل الزمني K4A تفتح تماسها الموجود في دارة K2M فتقطع التغذية عنه ويتوقف عن العمل فيعود تماسه الموجود في دارة K3A الى الإغلاق فتعمل K3M ويدور المحرك بسرعته الاسمية بعد وصل ملفاته بشكل مثلثي عبر الكونتاكتورين K1M , K3M
الإيقاف :عند الضغط على كباس الإيقاف S0A تقطع التغذية عن K1M ثم عن (K3M ويتوقف المحرك عن العمل
اقلاع نجمي – مثلثي للمحركات باستخدام ثلاثة كونتكتورات وزاجل زمني (ذي عيارين) خاص للإقلاع:
الاقلاع : عند الضغط على الكباس S1A تتغذى الوشيعتان (K2M , K4A فتعمل تماساتK2M مما يؤدي الى إغلاق دارة K1M ويعمل K1M كما تفتح دارة K3M (المفتوحة أصلآ عن طريق K4A ) ويقلع المحرك بعد وصل ملفاته بشكل نجمي عبر الكونتاكتورينK1M , K2Mوتبقى وشيعة الزاجل الزمني K4A مغذاة
العمل الطبيعي :بعد مرور الفترة الزمنية t1 يفتح تماس K4A فيقطع التغذية عن K2M ويعود تماس K2M الى الإغلاق في دارة K3M ويبقى K1Mمغلقآ على الرغم من فتح تماس K2M ، وتتهيأ وشيعةK3M للعمل ولكن بعد مرور الفترة الزمنية t2حيث يغلق تماسK4A في دارة K3M ويدور المحرك بسرعته الاسمية بعد وصل ملفاته بشكل مثلثي عبر الكونتاكتورين K1M , K3M
لإيقاف :عند الضغط على كباس الإيقافS0A تقطع التغذية عن دارة التحكم ويتوقف المحرك عن العمل مهما كانت أحوال تشغيله
للموضوع بقية
التعديل الأخير بواسطة المشرف:
