English
Français
Türkçe
Español
Русский
العربية
Deutsch
Italiano
عندما نفتح لوحة محرك مضخة محترق، كثيرًا ما نصادف مشهدًا متكررًا: المرحل الحراري في مكانه، والتلامسات سليمة، لكن قرص الضبط يشير إلى 32 A. أما لوحة بيانات المحرك فمكتوب عليها 21 A. لم يفصل المرحل أبدًا، لأن المحرك بقي تحت قيمة الضبط حتى وهو يسحب 28 A. فسخنت الملفات أكثر من اللازم لعدة أسابيع، وفي النهاية انهار العزل. كانت اللوحة تبدو "محمية"، لكن الحماية ضُبطت على أساس حجم الملامس، لا المحرك.
المسألة الأساسية في حماية المحرك ليست وجود الجهاز، بل معرفة أي جهاز يستجيب لأي عطل وضبط كل منها على القيمة الصحيحة. فالمرحل الحراري والمصهر وقاطع حماية المحرك (MPCB) ومرحل حماية الأطوار والمستشعرات المدمجة في الملفات لا يغني أحدها عن الآخر؛ فكل منها يرى خطرًا مختلفًا.
أربع حالات مختلفة تحرق المحرك
قبل بناء سلسلة الحماية يجب التمييز بين ما تحمون منه. ففي الميدان يقف وراء خسائر المحركات عادةً إحدى الحالات الأربع التالية:
- الحمل الزائد البطيء التطور: دافعة المضخة متآكلة، أو الناقل محمّل أكثر من اللازم، أو السير مشدود أكثر من اللازم. يتجاوز التيار القيمة الاسمية بنسبة 10–30 بالمئة وتستمر هذه الحالة لساعات. ويواصل المحرك الدوران، بينما تشيخ الملفات ببطء.
- قصر الدائرة وعطل التأريض: توصيلة مرتخية في صندوق أطراف التوصيل، أو كبل مسحوق، أو ملف مثقوب. يرتفع التيار خلال أجزاء من الثانية إلى عشرات أضعاف القيمة الاسمية.
- فقدان الطور وعدم التوازن: احتراق مصهر أو احتراق تلامس. يواصل المحرك ثلاثي الطور الدوران على طورين، ويسحب تيارًا زائدًا من الطورين المتبقيين فيسخن.
- فقدان التبريد: غطاء المروحة مسدود بالغبار، أو ارتفعت درجة الحرارة المحيطة، أو يعمل المحرك مع المشغل طويلًا بسرعة منخفضة. يبدو التيار طبيعيًا، لكن حرارة الملفات تتجاوز الحد.
البند الأخير مهم: لا يستطيع أي جهاز يعمل بقياس التيار أن يرى الحالة الرابعة مباشرةً. ولهذا فإن الاعتقاد بتحقيق "حماية كاملة" بجهاز واحد مضلل.
المرحل الحراري: من أين تُقرأ قيمة الضبط؟
يقيّم مرحل الحمل الزائد الحراري التيار مع الزمن. فهو يتسامح مع التجاوزات القصيرة، كتيار الإقلاع مثلًا؛ وكلما استمر التجاوز قصر زمن الفصل. والشيء الوحيد الذي يجعل هذا السلوك مفيدًا هو تيار الضبط الصحيح، وهذه القيمة تؤخذ من لوحة بيانات المحرك، من سطر التيار المقابل للجهد الذي يتصل به المحرك فعلًا. ففي شبكة 400 V وفي محرك لوحة بياناته 230/400 V يُعتمد التيار المنخفض المقابل لـ 400 V، أما في محرك لوحة بياناته 400/690 V فيُعتمد التيار في سطر 400 V (مثلث). ولتفسير لوحة البيانات بشكل صحيح يمكن الرجوع إلى الشرح سطرًا بسطر في مقالة قراءة لوحة بيانات محرك IE3.
فئة الفصل في المرحل لا تقل أهمية عن الضبط. ففي الممارسة العامة تكفي Class 10 للمضخات والمراوح التي تكمل إقلاعها في بضع ثوانٍ. أما المروحة ذات القصور الذاتي الكبير، أو الخلاط الذي يبدأ ممتلئًا، أو الكسارة، فتكمل إقلاعها في وقت أطول. وإذا لم تُختر Class 20 أو 30 لهذه الأحمال، يفصل المرحل قبل أن يبلغ المحرك سرعته، و"يحل" المشغل المشكلة غالبًا برفع قيمة الضبط. وبذلك يبقى المحرك بلا حماية.
المصهر وMPCB: من المسؤول عن قصر الدائرة؟
المهمة الأساسية للمصهر هي حماية الكبل واللوحة من قصر الدائرة، لا المحرك. وفي دوائر المحركات تُختار مصاهر تتحمل تيار الإقلاع: فالمصهر من فئة aM مصمم لحماية قصر الدائرة فقط ويتطلب حتمًا عنصر حماية من الحمل الزائد بجانبه؛ أما فئة gG فهي للأغراض العامة وقد يلزم اختيارها بقيمة أعلى درجة في دائرة المحرك. واختيار المصهر أكبر من اللازم كي لا يفصل عند الإقلاع يطيل زمن القطع عند قصر الدائرة ويزيد خطر تضرر الكبل والملامس.
أما MPCB فيجمع الفصل الحراري والمغناطيسي في جسم واحد. وله نطاق تيار قابل للضبط، ويجب أن يغطي نطاق الجهاز المختار التيار الاسمي للمحرك في المنتصف أو في نقطة قريبة منه. وهو حل عملي في القدرات الصغيرة والمتوسطة من حيث مساحة اللوحة والتمديدات. ويجب التحقق بشكل منفصل مما إذا كانت سعة قطع قصر الدائرة تغطي تيار قصر الدائرة المتوقع في المنشأة عند تلك النقطة. ومنطق اختيار النطاق والضبط خطوة بخطوة مشروح بالتفصيل في مقالة اختيار MPCB وضبطه.
مثال بالأرقام: محرك مضخة 11 kW رباعي الأقطاب
لنأخذ محرك IE3 بقدرة 11 kW رباعي الأقطاب يعمل على شبكة 400 V. ولحساب التيار الاسمي تقريبيًا تُستخدم المعادلة I = P / (√3 × U × cosφ × η). وحد الكفاءة لفئة IE3 عند هذه القدرة بأربعة أقطاب هو 91.4%. وإذا اعتبرنا معامل القدرة القيمة النموذجية 0.84:
I ≈ 11000 / (1.732 × 400 × 0.84 × 0.914) ≈ 20.7 A
هذا مجرد حساب للتحقق؛ وللضبط تُستخدم دائمًا القيمة المدونة على لوحة البيانات. لنفترض أنكم سترون على لوحة البيانات قيمة في حدود 21 A:
- الإقلاع المباشر (DOL): يُختار MPCB أو المرحل الحراري من نموذج يغطي قيمة 21 A بسهولة ضمن نطاقه ويُضبط على 21 A. أما من جهة قصر الدائرة فيتدخل مصهر aM الذي يتحمل تيار الإقلاع أو جزء الفصل المغناطيسي في MPCB.
- الإقلاع نجمة-مثلث: إذا وُصل المرحل الحراري بعد الملامس الرئيسي على فرع الملف، فإنه يرى تيار الملف. وهذا التيار يساوي 1/√3 من تيار الخط: 21 × 0.58 ≈ 12.2 A. وإذا ضُبط المرحل على 21 A يبقى المحرك بلا حماية حتى عند حمل زائد بنحو 70 بالمئة. أما إذا وُضع المرحل على خط التغذية، أي قبل الملامسات، فيُضبط مجددًا وفقًا لتيار الخط.
في دائرة نجمة-مثلث يجب عدم إجراء الضبط دون التحقق من موضع المرحل في المخطط. ولا يمكن استخدام هذه الطريقة إلا في المحركات التي تعمل مثلثًا عند 400 V، أي ذات الملفات 400/690 V.
