آخر الأخبار

أجهرة الحماية: المرحل الحراري للمحركات الكهربائية

Relais thermique
أجهرة الحماية: المرحل الحراري للمحركات الكهربائية

يعتبر المرحل الحراري (Relais thermique) من المكونات الأساسية للوحة التحكم في المحركات الكهربائية. فهو يحمي المحرك من التيارات الزائدة الناتجة عن زيادة الحمل عليه، مما سيؤدي إلى تسخين المكونات الداخلية للمحرك إلى درجة قد تسبب في تلفه أو احتراقه. في هذا المقال، سنشرح كيفية عمل المرحل الحراري، كما سنتعرف على الأسباب التي تؤدي إلى حدوث التيارات الزائدة، بالإضافة إلى كيفية ضبطه بشكل دقيق لضمان حماية المحرك من أي ضرر.

1. أسباب التيارات الزائدة في المحركات الكهربائية.

تعتمد المحركات الكهربائية سواء كانت نعمل بنظام ثلاثي الطور أو أحادي الطور، على التيار الكهربائي للعمل على  توليد الطاقة الحركية اللازمة لتشغيل مختلف الأنظمة الميكانيكية بشكل صحيح، ولكن في بعض الحالات قد يتجاوز هذا التيار قيمة التيار الاسمي للمحرك المسموح به، مما يِؤدي إلى ارتفاع كبير في درجة الحرارة، وبالتالي التأثير سلبًا على المحرك وتعطيله أو احتراقه.

ومن بين الأسباب التي تؤدي إلى حدوث تيارات زائدة في المحركات الكهربائية. نجد الأسباب التالية:

  • انخفاض الجهد الكهربائي في الشبكة: 

عندما ينخفض الجهد الكهربائي في الشبكة إلى مستويات أدنى من المسموح به، فإن المحرك يزيد من الطلب على التيار الكهربائي لتوفير القدرة المطلوبة. هذه الزيادة في التيار يمكن أن تؤدي إلى ارتفاع درجة ملفات المحرك بسبب تأثير جول، مما يضع ضغطا على الأسلاك الكهربائية والمواد العازلة لها ويزيد من احتمالية حدوث الأعطال.

  • السعة الميكانيكية الزائدة: 

عندما يتعرض المحرك لحمولات ثقيلة جدا أو عزم كبير عند الإقلاع، مثلما يحدث في حالة تلف المحامل، أو أن الحمل يتطلب عزماً أكبر من قدرة المحرك، فإن المحرك الكهربائي يحاول العمل بقوة كبيرة تفوق قوته الاسمية، مما يؤدي إلى زيادة التيار الكهربائي بشكل مفاجئ.

  • التشغيل على طورين فقط: 

تعمل المحركات الكهربائية عادة على نظام ثلاثي أطور. ولكن في بعض الأحيان، قد يؤدي خلل في الشبكة إلى غياب أحد هذه الأطوار فيصبح المحرك يعمل بطورين فقط، مما يؤدي إلى تحميل زائد على المحرك وبالتالي تعرضه إلى خطر زيادة التيار.

  • العزم الزائد عند بدء التشغيل: 

يعتبر بدء التشغيل أو الإقلاع مرحلة حرجة لكل المحركات الكهربائية، حيث يتطلب الأمر عزمًا كبيرا للتغلب على حالة السكون. وفي حالة كان هناك حمل زائد فإنه يؤدي إلى زيادة التيار بشكل مفاجئ، وإذا استمر المحرك على هذا الحال فإنه سيتعرض إلى ارتفاع في درجة حرارة مكوناته الكهربائية وبالتالي إلى توقفه أو تلفه.

  • التشغيل المتكرر للمحرك: 

في بعض الحالات وبسبب خلل في نظام التحكم يتعرض المحرك إلى الاشتغال والتوقف بشكل متكرر وغير عادي دون توفير وقت كافي لتبريد مكوناته، مما يؤدي تراكم الحرارة التي ترفع من درجة الحرارة الداخلية للمحرك ويزيد من احتمال حدوث تيار زائد.

2. كيفية عمل المرحل الحراري.

يعمل المرحل الحراري على حماية المحرك من الأضرار الناتجة عن التيارات الزائدة.، حيث يقوم بالمراقبة المستمرة لمستوى التيار الذي يمر عبر المحرك، ويتفاعل معه حسب إعدادات الضبط المسبقة والمتناسبة مع خصائصه الكهربائية.

  • مبدأ العمل :

يتكون المرحل الحراري من ثلاث شفرات ثنائية المعدن (بيلامات) ، والتي تتكون من معادن مثل النيكل والحديد أو الكروم والحديد. حيث يمتاز كل من هذه المعادن بخصائص تمدد حراري مختلفة، وبما أنها تتمدد بشكل متفاوت عند تسخينها فإنها تتعرض إلى الانحناء.

عندما يمر التيار عبر الملف المحيط بكل شفرة من الشفرات، فإن هذا الملف يتعرض إلى ارتفاع في درجة الحرارة ويسخن الشفرة، مما يؤدي إلى تمدد المعدنين المكونين للشفرة. ونتيجة لهذا التمدد، يتغير شكلها بالانحناء إلى أحد الاتجاهين، وبالتالي الضغط على التلامس الذي يربط المرحل بدائرة التحكم. إذا كان التيار الزائد كبيرا، سيؤدي ذلك إلى تحريك التلامس وإيقاف المحرك تلقائيا.

  • التفاعل مع دائرة التحكم:

يتم ربط تلامس المرحل الحراري على التوالي في دارة التحكم الخاصة بالمحرك، بحيث يقوم بقطع التيار عن ملف الكونتاكتور وبالتالي منع المحرك من الاستمرار في العمل مع تيار أكبر من التيار الاسمي، لأنه إذا استمر في العمل تحت هذه الظروف سيتعرض لأضرار قد تؤدي إلى تلفه.

ملاحظة: لا تمتلك المرحلات الحرارية القدرة على قطع التيار عن المحرك بشكل مباشر. لذلك يتم توصيل المرحل مع الكونتاكتور الذي يمتلك هذه الخاصية. ولمعرفة المزيد عن هذا المكون أدعوكم لقراءة المقال: ما هو الكونتاكتور وما هي مكوناته

3. التأثيرات البيئية على المرحل الحراري.

تعتبر البيئة المحيطة بالمرحل الحراري أحد التحديات التي قد تؤثر على دقة عمله. فالتغيرات المفاجئة في درجة الحرارة المحيطية، مثل ارتفاع درجة الحرارة أو انخفاضها بشكل ملحوظ، قد تغير من التفاعل الصحيح للمرحل. ولتفادي تأثير هذه التغيرات، يتم تزويد المرحلات الحرارية بنظام التعويض الحراري الذي يساعد في ضبط أداء المرحل ويجعله لا يتفاعل مع هذه التغيرات بشكل غير ضروري. مما يضمن أن المرحل يبقى قادرا على حماية المحرك حتى في بيئات مختلفة.

4. معايير اختيار وضبط المرحل الحراري.

لضمان أداء محسن وحماية فعالة للمحرك يجب مراعاة ثلاثة معايير أساسية عند اختيار المرحل الحراري لكل محرك. ومن أبرزها ما يلي:

  • التيار الاسمي للمحرك:
التيار الاسمي للمحرك هو الحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتحمله المحرك بشكل طبيعي دون أن يسبب له أي ضرر . ولتوفير الحماية المناسبة للمحرك يجب ضبط المرحل الحراري بشكل دقيق بحيث يتوافق مع هذا التيار الاسمي، وبالتالي ضمان عمل المرحل بشكل آمن في حالة حدوث تيار زائد.
  • نطاق ضبط التيار:

يتم ضبط المرحل الحراري على قيمة معينة من التيارات، بحيث يمكنه ذلك من التفاعل الجيد مع التيارات الزائدة فقط. فضبط المرحل بشكل عشوائي قد يؤدي إلى توقف المحرك بشكل متكرر أو عدم توقفه بالمرة.

  • فئة التفعيل:

فئة التفعيل هي المدة الزمنية اللازمة لتفاعل المرحل عندما يتجاوز التيار الحد الأقصى المسموح به. وبالتالي قطع التيار في دارة التحكم وفصل المحرك عن الكهرباء.

Relais thermique
المرحل الحراري

5. ما هي فئات التفعيل في المرحلات الحرارية.

تأتي المرحلات الحرارية مع عدة فئات للتفعيل، التي تمثل المدة الزمنية التي يستغرقها المرحل للقطع بعد حدوث تيار زائد. وتتنوع هذه الفئات كما يلي:

  • الفئة 10: تشير هذه الفئة إلى أن المرحل سيقوم بقطع التيار بين 2 و 10 ثوانٍ من استشعار زيادة في التيار.
  • الفئة 20: تشير هذه الفئة إلى أن المرحل سيقوم بقطع التيار بين 2 و 20 ثوانٍ من استشعار زيادة في التيار..
  • الفئة 30: تشير هذه الفئة إلى أن المرحل سيقوم بقطع التيار بين 2 و 30 ثوانٍ من استشعار زيادة في التيار..

ملاحظة: يتم اختيار الفئة المناسبة بناءً على التطبيق والاحتياجات المحددة للمحرك. مثلا إذا كان المحرك يعمل في ظروف تعرف تغيرات متكررة في التيار بسبب تغيرات في الحمل بالإضافة إلى قدرته على تحمل تيارات أكبر لفترة أطول، فإنه من المناسب اختيار فئة تفعيل بطيئة.

6. كيفية ضبط المرحل الحراري.

يعد الضبط الدقيق للمرحل الحراري أمرا مهما لحماية المحرك والحفاظ عليه من التلف. لذلك يجب ضبط المرحل بناء على التيار الاسمي للمحرك، وهو الحد الأقصى للتيار الذي يمكن للمحرك تحمله في ظروف التشغيل الطبيعية. من الضروري ألا يتجاوز التيار الضبط المقرر للمحرك، حيث يؤدي ذلك إلى تلف المحرك إذا استمر التيار في الزيادة لفترات طويلة.

الخاتمة: 

يعد المرحل الحراري من الأدوات الأساسية التي تساهم في حماية المحرك الكهربائي وضمان استمرارية عمله بكفاءة. لذا فمن خلال فهم كيفية عمله واختيار النوع المناسب وضبطه بشكل دقيق، تستطيع حماية المحرك بشكل فعال من التيارات الزائدة والأضرار المترتبة عليها.

الأسئلة الشائعة (FAQ)

  • ما هو دور المرحل الحراري في حماية المحرك؟

يعمل المرحل الحراري على حماية المحرك من التيارات الزائدة التي قد تتسبب في تسخينه بشكل مفرط. حيث يقوم بقطع التيار عندما يتجاوز تيار المحرك الحد المسموح به.

  • هل يمكن ضبط المرحل الحراري يدويا؟

نعم، يمكن ضبط المرحل الحراري يدويًا وذلك وفقا للتيار الاسمي للمحرك.

  • ما هي الأسباب الرئيسية لزيادة التيار في المحرك؟

هناك عدة أسباب لزيادة التيار، مثل العزم الزائد عند بدء التشغيل وانخفاض الجهد الكهربائي والأحمال الزائدة والتشغيل المتكرر للمحرك.

  • كيف يتم تجنب تفعيل المرحل بسبب التغيرات في درجة الحرارة؟
يتم ذلك بالاستعانة بنظام التعويض الحراري، والذي يضمن أن المرحل لا يتأثر بالتغيرات المفاجئة في درجة الحرارة المحيطية.

تعليقات