أجهزة حماية المحركات والآلات في الكهرباء الصناعية

أجهزة حماية المحركات والآلات في الكهرباء الصناعية

تعد أجهزة الحماية الكهربائية من أهم معدات أنظمة الحماية في مجال الكهرباء الصناعية، حيث تلعب دورا أساسيا في الحفاظ على سلامة المحركات بصفة خاصة والآلات الكهربائية بصفة عامة. وهذا الدور لا يقتصر فقط على منع الأعطال وتقليل تكاليف الصيانة، بل إنها تساهم أيضًا وبشكل فعال في إطالة عمر المعدات وضمان بيئة عمل آمنة للعاملين. وتعتمد هذه الأنظمة على مجموعة من الأجهزة المتطورة التي تقوم بالكشف عن المشكلات الكهربائية وتمنع تلقائيا وقوع أي تلف في المحرك أو الآلة ككل، وهذا ما يجعلها عنصرا لا غنى عنه في أي نظام كهربائي صناعي. ومن خلال هذا المقال سنستعرض وإياكم بعض أهم هذه الأجهزة:

1. الحماية من التحميل الزائد

يحدث التحميل الزائد عندما يتجاوز المحرك قدرته الاسمية، مما ينتج عنه ارتفاع درجة حرارته وزيادة خطر تلف ملفاته أو احتراقه كليا. ولحماية المحركات من هذه المشكلة، يتم استخدام الأجهزة التالية:

• المرحلات الحرارية (Relais thermiques): تقوم هذه الأجهزة بمراقبة درجة حرارة المحرك. وعندما تكتشف أي ارتفاع غير طبيعي في الحرارة، بسبب زيادة في الحمل على المحرك أو مشكل في أحد مكوناته الميكانيكية، تقوم بقطع التيار الكهربائي تلقائيًا لحماية المحرك من التلف. ولمعرفة المزيد عن كيفية عمل المرحلات الحرارية، يمكنكم الرجوع إلى مقالنا السابق حول المرحلات الحرارية وأهميتها في حماية المحركات.

• القواطع المغناطيسية الحرارية (Disjoncteurs magnéto-thermiques): توفر هذه الأجهزة حماية مزدوجة من خلال الاستجابة للارتفاع الحراري والتيارات العالية الناتجة عن الدوائر القصيرة، مما يجعلها مثالية لحماية المحركات من التحميل الزائد.

2. الحماية من الدوائر القصيرة

تحدث الدوائر القصيرة عندما يتدفق تيار كهربائي عالي بشكل مفاجئ بسبب تماس بين الأسلاك الكهربائية مثلا بين سلك الطور وسلك المحايد، مما قد يؤدي إلى تلف المعدات الكهربائية أو اندلاع الحرائق. ولحماية المحركات والآلات من هذه المخاطر، يتم استخدام الأجهزة التالية:

• القواطع المغناطيسية الحرارية (Disjoncteurs magnéto-thermiques): تعمل هذه الأجهزة بشكل فعال في الكشف عن أي ارتفاع مفاجئ للتيار الكهربائي، وتقوم بفصل الدائرة الكهربائية عن الكهرباء فورًا وذلك لمنع التلف.

• الفيوزات فائقة السرعة (Fusibles ultra-rapides): عند تجاوز التيار الحد المسموح به تقوم هذه الفيوزات على إذابة العنصر الداخلي (عنصر مصنوع من مادة موصلة) بسرعة فائقة ، مما يؤدي إلى قطع التيار الكهربائي وحماية الدائرة الكهربائية من التلف.

3. الحماية من تغيرات الجهد

يمكن أن تؤدي التغيرات المفاجئة في قيمة الجهد داخل النظام الكهربائي، سواء كانت ارتفاعات أو انخفاضات، إلى التقليل من كفاءة المحركات وتلفها مع مرور الوقت. ولحماية المحركات أو المعدات الكهربائية من هذه التغيرات، يتم استخدام الأجهزة التالية:

• مانعات الصواعق (Parafoudres): تلعب هذه الأجهزة دورا أساسيا في حماية المعدات من الارتفاعات اللحظية أو العالية جدا في الجهد الكهربائي الناتجة عن الصواعق أو التبدلات المفاجئة في الشبكة الكهربائية.

• مرحلات مراقبة الجهد (Relais de surtension et sous-tension): تقوم هذه المرحلات بمراقبة الجهد الكهربائي وفصل الدائرة الكهربائية في حالة عدم استقراره، مما يضمن حماية المحركات من التلف الناتج عن هذه التغيرات المفاجئة. ولمزيد من التفاصيل حول كيفية عمل هذه المرحلات، يمكنكم الاطلاع على المقال السابق حول مرحل مراقبة الجهد ودوره في حماية الأنظمة الكهربائية.

4. الحماية من فقدان الطور

تعتمد المحركات ثلاثية الطور على توازن الطور لضمان تشغيل سلس وفعال. ولكن في حالة فقدان إحدى الأطوار فإن ذلك سيؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك وزيادة استهلاكه للطاقة. ولتجنب هذا المشكل، يتم استخدام الأجهزة التالية:

• مرحلات مراقبة الطور (Relais de contrôle de phase): تقوم هذه الأجهزة بالكشف عن أي اختلال أو فقدان أحد الأطوار، بحيث تفصل المحرك تلقائيا عن مصدر الكهرباء لحمايته من التلف. وإذا كنت مهتما بمعرفة المزيد عن هذه المرحلات، أدعوك لقراءة هذا المقال حول مرحل مراقبة الطور وأهميته في حماية المحركات ثلاثية الطور.

5. الحماية من ارتفاع درجة الحرارة

قد يؤدي ارتفاع في درجة حرارة مكونات المحرك إلى تسريع تلفها وتقليل كفاءتها. ولضمان التحكم في درجات الحرارة، يتم استخدام الأجهزة التالية:

• المجسات الحرارية (Sondes thermiques): مثل PTC وNTC والثيرمستورات، حيث تقوم بقياس درجة حرارة المحرك بشكل مستمر، وعند تجاوز درجة حرارته الحد الآمن ترسل إشارات إنذار أو إشارة لتوقف المحرك عن العمل.

• أنظمة التهوية القسرية (Ventilation forcée): تساعد هذه الأنظمة في الحفاظ على درجة حرارة المحرك ضمن الحدود الآمنة، وخاصة عند التشغيل المستمر للمحرك ولفترات طويلة.

6. الحماية من تسرب التيار الكهربائي

يمكن أن يؤدي تسرب التيار الكهربائي إلى مخاطر كبيرة مثل الصعق الكهربائي أو اندلاع الحرائق. ولمكافحة هذه المخاطر، يتم استخدام الأجهزة التالية:

• القواطع التفاضلية (Disjoncteurs différentiels): تعمل هذه الأجهزة على اكتشاف أي تسربات للتيار الكهربائي والذي قد يشكل خطرا على الأشخاص، ثم تقوم بعد ذلك بفصل التيار فورا عن المعدات الكهربائية وذلك حماية لها من التلف، وأيضا حماية للأشخاص من خطر الصعق نتيجة ملامستهم للأجزاء المكهربة.

• مرحلات عطل الأرض (Relais de défaut à la terre): تراقب هذه الأجهزة التيار المتسرب نحو الأرض وتقوم بإصدار إندار بذلك أو تقطع التيار إذا دعت الضرورة لذلك.

الخاتمة

يساهم الاستخدام الصحيح لأنظمة الحماية الكهربائية في تقليل المخاطر الكهربائية، وزيادة كفاءة المحركات، وتقليل تكاليف الصيانة غير المتوقعة. كما أنه يضمن تشغيلا آمنا وموثوق به لكل المعدات المكونة للمنشئة الكهربائية، ولكن لضمان عمل هذه الأنظمة باستمرارية وبشكل فعال يجب إجراء صيانة دورية والتحقق من عمل كل أجهزة الحماية لضمان استمرارية الأداء الآمن.