A مرحل الحمل الزائد الحراري هو جهاز حماية للمحرك يقوم بالفصل عندما يظل تيار المحرك مرتفعاً جداً لفترة طويلة. وهو مصمم لحماية المحرك من التسخين الناتج عن الحمل الزائد, ، وليس من أعطال القصر (الشورت سيركت).
في جملة واحدة: يقوم مرحل الحمل الزائد الحراري بفتح دائرة تحكم الموصل (Contactor) عندما يظل تيار المحرك أعلى من القيمة المضبوطة لفترة كافية لخلق خطر ارتفاع درجة الحرارة..
في بادئ تشغيل المحرك النموذجي، يقوم الموصل بتشغيل وإيقاف المحرك، بينما يراقب مرحل الحمل الزائد الحراري تيار المحرك ويفتح دائرة التحكم إذا تعرض المحرك لحمل زائد. وهذا يمنع المحرك من الاستمرار في العمل تحت إجهاد حراري ضار.
النقطة الأساسية بسيطة: يحمي مرحل الحمل الزائد الحراري من تيار الحمل الزائد المستمر؛ بينما تظل هناك حاجة إلى منصهر (Fuse) أو قاطع دائرة مصغر (MCB) أو قاطع دائرة مصبوب (MCCB) أو قاطع حماية المحرك (MPCB) للحماية من أعطال القصر..
الوجبات الرئيسية
- يعمل مرحل الحمل الزائد الحراري على حماية المحركات من السخونة الزائدة الناتجة عن التحميل الزائد، أو توقف العضو الدوار، أو طول زمن البدء، أو التيار الزائد المرتبط بفقدان الطور.
- يعمل هذا المرحل عادةً بالتزامن مع الملامس الكهربائي (Contactor)، حيث يقوم مرحل الحمل الزائد بفصل دائرة ملف الملامس من خلال نقطة تلامس مغلقة طبيعياً (NC).
- لا يغني هذا المرحل عن الحماية من قصر الدائرة (Short-circuit)؛ إذ لا تزال بحاجة إلى مصهر أو قاطع دائرة مناسب أو قاطع حماية محرك في المنبع.
- يعتمد الاختيار على تيار الحمل الكامل للمحرك، وفئة الفصل، ووضع إعادة الضبط، والحساسية لفقدان الطور، وترتيب نقاط التلامس، والتوافق مع الملامس الكهربائي.
- تشمل نقاط تلامس الخرج الشائعة في مرحل الحمل الزائد نقطة تلامس مغلقة طبيعياً (NC) لفصل الملامس، ونقطة تلامس مفتوحة طبيعياً (NO) مساعدة لأغراض الإنذار أو الإشارة.
نظرة عامة على مرحل الحمل الزائد الحراري
| البند | المعنى العملي |
|---|---|
| الوظيفة الرئيسية | يحمي المحرك من السخونة الناتجة عن الحمل الزائد المستمر |
| نوع الحماية | حماية حرارية ذات تأخير زمني |
| التركيب النموذجي | بين الموصل (Contactor) والمحرك، أو مدمج مع مجموعة بادئ تشغيل المحرك |
| الإعداد الرئيسي | ضبط التيار ليتناسب مع تيار الحمل الكامل للمحرك |
| تلامس الفصل المشترك | تلامس مغلق طبيعياً (NC) يفتح دائرة ملف الموصل عند حدوث حمل زائد |
| أوضاع إعادة الضبط | إعادة ضبط يدوية أو تلقائية، حسب التطبيق |
| غير مصمم لـ | فصل تيار القصر ذاتياً |
| سياق المعايير المشتركة | يتم التعامل مع بادئات تشغيل المحركات والموصلات (الكونتاكتورات) عادةً بموجب معيار IEC 60947-4-1 أو المعايير السوقية ذات الصلة |
كيف يعمل مرحل الحمل الزائد الحراري
يستخدم مرحل الحمل الزائد الحراري الحرارة الناتجة عن تيار المحرك لمحاكاة تسخين المحرك. عندما يظل التيار أعلى من القيمة المحددة لفترة كافية، يقوم المرحل بالفصل.
يتبع منطق التشغيل السلوك الحراري للمحرك:
- الأحمال الزائدة الصغيرة يجب ألا تؤدي إلى الفصل الفوري؛;
- الأحمال الزائدة المستمرة يجب أن تؤدي إلى الفصل بعد تأخير زمني؛;
- الأحمال الزائدة الشديدة يجب أن تؤدي إلى الفصل بشكل أسرع؛;
- يجب تحمل تيار البدء الطبيعي إذا كان ضمن فئة الفصل المحددة وملف تعريف بدء تشغيل المحرك.
لهذا السبب لا يُعد مرحل الحمل الزائد الحراري جهازاً لحظياً. فهو يتمتع بسلوك زمني عكسي: كلما زاد تيار الحمل الزائد، زادت سرعة الفصل.
لماذا تعمل مرحلات الحمل الزائد الحراري ببطء
يعمل مرحل الحمل الزائد الحراري ببطء لأن تلف المحرك عادة ما ينتج عن الحرارة المتراكمة بمرور الوقت, وليس بسبب ارتفاع لحظي في التيار. قد يسحب المحرك تياراً عالياً أثناء البدء، لكن هذا لا يعني بالضرورة أنه يعاني من حمل زائد.
لذلك يستخدم المرحل منحنى تأخير زمنياً. فهو يسمح بمرور تيار البدء الطبيعي لفترة محدودة، ولكنه يفصل إذا ظل التيار أعلى من القيمة المضبوطة لفترة كافية لتسخين المحرك. ولهذا السبب تعد فئة الفصل، ووقت البدء، ونوع حمل المحرك أموراً بالغة الأهمية عند الاختيار.
مبدأ عمل مرحل الحمل الزائد الحراري ثنائي المعدن
التصميم الأكثر شيوعاً لمرحل الحمل الزائد الحراري يستخدم الشريط ثنائي المعدن. تتكون الشريحة ثنائية المعدن من معدنين لهما معدلات تمدد حراري مختلفة. عندما يقوم التيار بتسخين الشريحة، فإنها تنحني. وإذا وصل الانحناء إلى آلية الفصل، يقوم مرحل الحمل الزائد بفتح تلامس الفصل.
في بادئ تشغيل المحرك، يتم توصيل تلامس الفصل هذا في دائرة ملف الموصل (الكونتاكتور). عندما يفتح التلامس، ينفصل الموصل ويفصل المحرك عن مصدر الطاقة.
هذه الذاكرة الحرارية الميكانيكية مفيدة لأن تلف المحرك مرتبط بالحرارة بمرور الوقت، وليس فقط بقيمة تيار واحدة.
مرحل الحمل الزائد الحراري ذو السبيكة المنصهرة
تستخدم بعض مرحلات الحمل الزائد سبيكة منصهرة, ، وتسمى أيضاً آلية السبيكة سهلة الانصهار. في هذا التصميم، يقوم تيار الحمل الزائد بتسخين عنصر ما حتى تنصهر سبيكة معايرة أو تتغير حالتها، مما يسمح لآلية الفصل بالعمل.
الغرض يظل كما هو: تحويل التيار الزائد المستمر إلى فصل متأخر يعكس تسخين المحرك. توفر السبيكة سهلة الانصهار عنصراً حرارياً معايراً، بحيث لا يفصل المرحل إلا بعد أن تنتج حالة الحمل الزائد حرارة كافية.
نقاط تلامس مرحل الحمل الزائد الحراري: نقاط التلامس المغلقة (NC)، والمفتوحة (NO)، ووظيفة تلامس الحمل الزائد.
توفر معظم مرحلات الحمل الزائد الحراري نقطة تلامس فصل واحدة على الأقل. في العديد من الأجهزة المصممة وفق معايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)، العرف الشائع هو:
| الاتصال | ترميز الأطراف الشائع | الوظيفة |
|---|---|---|
| نقطة تلامس فصل مغلقة طبيعياً | 95-96 | تفتح عند فصل مرحل الحمل الزائد، مما يؤدي إلى قطع دائرة ملف الملامس (Contactor) |
| Normally open signal contact | 97-98 | Closes when the relay trips, used for alarm, PLC input, or fault indication |
The exact markings and contact ratings must be checked on the device datasheet, but the control logic is usually the same: the NC overload contact stops the motor starter, and the NO contact reports the overload condition.
Basic Contactor and Thermal Overload Relay Ladder Logic
L+ ──[ STOP NC ]──[ OL 95-96 NC ]──[ START NO ]──( KM contactor coil )── N
|
+── opens on overload trip
In a standard ladder diagram, the NC overload contact is placed in series with the contactor coil. When the overload relay trips, the 95-96 contact opens, the contactor coil loses power, the main contacts open, and the motor stops. The 97-98 NO contact, if used, can signal an alarm lamp or PLC input.
For complete motor control selection, see VIOX’s guide to selecting contactors, overload relays, and circuit breakers for motor power.
ماذا يحمي مرحل الحمل الزائد الحراري؟
يحمي مرحل الحمل الزائد الحراري المحرك بشكل أساسي من السخونة الزائدة الناتجة عن التيار المفرط بمرور الوقت.
| الحالة | هل يمكن لمرحل الحمل الزائد الحراري المساعدة؟ | الملاحظات |
|---|---|---|
| تحميل المحرك ميكانيكياً بشكل زائد | نعم | حالة الاستخدام الشائعة |
| وقت بدء تشغيل طويل | نعم، إذا تم اختيار فئة الفصل بشكل صحيح | قد تؤدي فئة الفصل غير الصحيحة إلى فصل مزعج |
| توقف العضو الدوار (Locked rotor) | غالباً نعم، ضمن قدرة المرحل (الريليه) | لا تزال الحماية من قصر الدائرة مطلوبة |
| فقدان الطور / التشغيل أحادي الطور | بعض الطرازات توفر حساسية | لا تفترض أن كل طراز يتعامل مع فقدان الطور بنفس الكفاءة |
| ماس كهربائي | لا، ليس بمفرده | يتطلب مصهراً، أو قاطع دائرة مصغر (MCB)، أو قاطع دائرة مصبوب (MCCB)، أو قاطع حماية محرك (MPCB) |
| خطأ أرضي | لا، ليس بمفرده | يتطلب حماية مناسبة من التيار المتبقي أو خطأ التأريض |
| درجة حرارة ملفات المحرك | بشكل غير مباشر | توفر المستشعرات الحرارية المدمجة حماية أكثر مباشرة للملفات |
التعويض المحيطي: لماذا تعتبر درجة حرارة لوحة التحكم أمراً مهماً
يمكن أن تؤثر درجة حرارة لوحة التحكم على سلوك مرحل الحمل الزائد الحراري. ففي الحاويات الساخنة، قد يكون العنصر ثنائي المعدن أقرب بالفعل إلى وضع الفصل قبل أن يرتفع تيار المحرك. وهذا قد يسبب فصلاً مزعجاً في فصل الصيف، أو بالقرب من السخانات، أو داخل اللوحات المكتظة.
تستخدم مرحلات الحمل الزائد الحراري ذات التعويض المحيطي عنصراً ثنائياً معدنياً تعويضياً لتقليل تأثير درجة حرارة الهواء المحيط. لا يزال عنصر الحماية يستجيب لتسخين تيار المحرك، لكن آلية التعويض تساعد في الحفاظ على استقرار نقطة الفصل مع تغير درجة حرارة اللوحة.
هذا لا يعني أنه يمكن تجاهل درجة الحرارة المحيطة. يجب على مصممي اللوحات التحقق من التهوية، وارتفاع درجة حرارة الحاوية، وحرارة الموصلات (الكونتاكتور)، وحجم الكابلات، وما إذا كان نطاق التعويض المحيطي لمرحل الحمل الزائد يتوافق مع ظروف التركيب.
مزايا وقيود مرحلات الحمل الزائد الحراري
| الميزة | لماذا يعتبر هذا مفيداً |
|---|---|
| حماية بسيطة للمحرك من التحميل الزائد | سهولة التطبيق في بادئات تشغيل المحركات القياسية المعتمدة على الملامسات (Contactor) |
| خاصية التأخير الزمني | تتحمل تيار بدء تشغيل المحرك العادي بشكل أفضل من أجهزة الفصل اللحظي |
| إعداد تيار قابل للضبط | يمكن مطابقتها مع تيار لوحة بيانات المحرك ضمن نطاق المرحل (Relay) |
| نقاط تلامس مساعدة مغلقة (NC) ومفتوحة (NO) | تدعم التحكم في فصل الملامس (Contactor) وإشارات الإنذار |
| فعالة من حيث التكلفة للعديد من المحركات القياسية | مناسبة للعديد من المضخات والمراوح والضواغط ومحركات الآلات |
| Limitation | لماذا هذا مهم |
|---|---|
| لا يوفر حماية من دائرة القصر بمفرده | يجب تنسيقها مع مصهر أو قاطع دائرة أو قاطع حماية المحرك (MPCB) |
| تشخيصات محدودة | عادة ما توفر المرحلات الحرارية الميكانيكية معلومات أعطال أقل من المرحلات الإلكترونية |
| يعتمد الاختيار على فئة الفصل (Trip class) | فئة الفصل الخاطئة قد تسبب فصلاً مزعجاً أو حماية غير كافية |
| تختلف حماية فقدان الطور حسب الطراز | لا تفترض أن جميع مرحلات الحمل الزائد الحراري تكتشف فقدان الطور بنفس الكفاءة |
| درجة الحرارة المحيطة يمكن أن تؤثر على الأداء | تحقق مما إذا كان المرحل يحتوي على تعويض حراري لظروف لوحة التوزيع |
مرحل الحمل الزائد الحراري مقابل الحماية من قصر الدائرة
يعمل مرحل الحمل الزائد الحراري وجهاز الحماية من قصر الدائرة على حل مشكلات مختلفة.
| الجهاز | الحماية الرئيسية | الاستجابة النموذجية | ما الذي يحميه |
|---|---|---|---|
| مرحل الحمل الزائد الحراري | تيار الحمل الزائد المستمر | الفصل الحراري المتأخر | حماية المحرك من السخونة الزائدة |
| الصمامات | قصر الدائرة وتيار العطل العالي | سريع جداً اعتماداً على نوع المصهر | الموصلات والمعدات ضد تيار العطل العالي |
| MCB / MCCB | الحمل الزائد وقصر الدائرة اعتماداً على النوع | الفصل الحراري والمغناطيسي/الإلكتروني | موصلات الدائرة والمعدات |
| MPCB | حماية المحرك من الحمل الزائد وقصر الدائرة اعتماداً على التصميم | الحماية الخاصة بالمحرك | دائرة فرع المحرك |
لا تستخدم مرحل الحمل الزائد الحراري كجهاز حماية وحيد في دائرة المحرك. فهو عادةً جزء من بادئ تشغيل محرك منسق مع وجود حماية من قصر الدائرة في المنبع.
لمصطلحات الأعطال الأوسع، انظر الحمل الزائد مقابل التيار الزائد مقابل قصر الدائرة.
التنسيق من النوع 1 مقابل النوع 2 وفقاً للمعيار IEC 60947-4-1
عند استخدام مرحل الحمل الزائد الحراري مع موصل وجهاز حماية من قصر الدائرة، يحتاج المهندسون أيضاً إلى مراعاة تنسيق بادئ التشغيل. في سياق معيار IEC 60947-4-1، يصف التنسيق من النوع 1 والنوع 2 الحالة التي يُسمح لبادئ التشغيل أن يكون عليها بعد اختبار قصر الدائرة.
| نوع التنسيق | المعنى العملي | لماذا هذا مهم |
|---|---|---|
| تنسيق من النوع 1 | يجب ألا يشكل بادئ التشغيل خطراً، ولكن قد تحتاج المكونات إلى إصلاح أو استبدال بعد حدوث العطل | تكلفة أقل، ولكن قد يُتوقع حدوث توقف عن العمل وحاجة للاستبدال |
| تنسيق من النوع 2 | يجب أن يظل بادئ التشغيل صالحاً للاستخدام المستقبلي بعد العطل، مع السماح بحدوث لحام محدود في نقاط التلامس ضمن ظروف محددة | توافرية أعلى وأفضل للآلات الحيوية |
هذا ليس تصنيفاً يوفره مرحل الحمل الزائد بمفرده، بل يعتمد على التركيبة المختبرة التي تشمل الملامس (Contactor)، ومرحل الحمل الزائد، وجهاز الحماية من قصر الدائرة الموجود في المنبع. بالنسبة للوحات المصنعي المعدات الأصلية (OEM) والآلات الصناعية، لا يكفي السؤال عن نطاق تيار مرحل الحمل الزائد فقط، بل يجب التحقق من تركيبة بادئ تشغيل المحرك بالكامل.
فئة فصل مرحل الحمل الزائد الحراري: الفئة 10، الفئة 20، والفئة 30.
تصف فئة الفصل مدى سرعة قيام مرحل الحمل الزائد بالفصل تحت ظروف اختبار الحمل الزائد المحددة. تشمل الفئات الشائعة الفئة 10، والفئة 20، والفئة 30.
| فئة الفصل | الاستخدام النموذجي | تنبيه عند الاختيار |
|---|---|---|
| الفئة 10 | المحركات القياسية ذات وقت البدء العادي | القيمة المنخفضة جداً لأحمال البدء الثقيلة قد تسبب فصلاً مزعجاً (غير مبرر). |
| الفئة 20 | المحركات ذات زمن التسارع الأطول. | يجب أن يظل قادراً على حماية المحرك من التسخين المفرط. |
| الفئة 30 | تطبيقات البدء الثقيل ذات التسارع الطويل. | يتطلب تنسيقاً دقيقاً بين المحرك وجهاز البدء |
لا تختر فئة فصل (Trip class) أعلى لمجرد إيقاف الفصل المزعج. إذا كان المحرك يفصل أثناء البدء، تحقق من تيار البدء، وزمن التسارع، وحمل المحرك، وجهد التغذية، والحمل الميكانيكي، وما إذا كان جهاز البدء ومرحل الحمل الزائد قد تم اختيارهما بشكل صحيح.
كيفية اختيار مرحل الحمل الزائد الحراري
| عامل الاختيار | ما يجب فحصه | لماذا هذا مهم |
|---|---|---|
| تيار الحمل الكامل للمحرك | طابق نطاق ضبط المرحل مع تيار لوحة بيانات المحرك | يجب أن يكون المرحل قابلاً للضبط ليتناسب مع تيار الحمل الكامل الفعلي للمحرك |
| توافق الملامس (الكونتاكتور) | التوافق الميكانيكي والكهربائي مع الملامس (الكونتاكتور) | يتم تركيب العديد من مرحلات الحمل الزائد مباشرة أسفل الملامسات المطابقة لها |
| فئة الفصل | الفئة 10 أو 20 أو 30 أو فئة خاصة بالشركة المصنعة | يجب أن تتوافق مع ملف تعريف بدء تشغيل المحرك |
| حساسية فقدان الطور | ما إذا كان المرحل يكتشف التسخين غير المتوازن أو فقدان الطور | مهم لحماية المحركات ثلاثية الطور |
| وضع إعادة الضبط | يدوي أو تلقائي | إعادة الضبط اليدوي أكثر أماناً للعديد من الآلات |
| جهات الاتصال المساعدة | تلامس فصل مغلق (NC) وتلامس إنذار مفتوح (NO) | مطلوب للتحكم في الموصل (Contactor) والإشارات |
| التعويض الحراري المحيط | ما إذا كانت تغيرات درجة الحرارة تؤثر على سلوك الفصل | مفيد في خزائن التحكم والبيئات الدافئة |
| التنسيق مع جهاز الحماية من القصر الكهربائي | المصهر، أو قاطع الدائرة المصغر (MCB)، أو قاطع الدائرة المقولب (MCCB)، أو قاطع حماية المحرك (MPCB) | يمنع ترتيبات إزالة الأعطال غير الآمنة |
بالنسبة لهيكلية بادئ تشغيل المحرك، تغطي VIOX أيضاً قاطع الدائرة المصغر (MCB) + الملامس (Contactor) + مرحل الحمل الزائد مقابل قاطع دائرة حماية المحرك (MPCB) + الملامس.
إعادة الضبط اليدوي مقابل إعادة الضبط التلقائي
قد تدعم مرحلات الحمل الزائد الحراري إعادة الضبط اليدوي أو التلقائي أو كليهما اعتماداً على الطراز.
| وضع إعادة الضبط | المعنى | الاستخدام الأمثل |
|---|---|---|
| إعادة الضبط اليدوي | يجب على الشخص إعادة ضبط المرحل بعد الفصل | أكثر أماناً للآلات التي قد تشكل فيها إعادة التشغيل التلقائي خطراً |
| إعادة الضبط التلقائي | يعيد المرحل ضبط نفسه بعد التبريد | يُستخدم فقط في الحالات التي تكون فيها إعادة التشغيل التلقائي آمنة ومسموح بها. |
بالنسبة للآلات التي تعمل بالمحركات، قد تكون إعادة الضبط التلقائي محفوفة بالمخاطر. إذا أعيد تشغيل المحرك بشكل غير متوقع بعد تبريده، فقد يؤدي ذلك إلى مخاطر ميكانيكية أو مخاطر على الأفراد. التزم دائماً بمتطلبات سلامة الآلات والقوانين المحلية.
مرحل الحمل الزائد الحراري مقابل واقي المحرك الحراري المدمج
بعض المحركات تتضمن حماية ذاتية للمحرك مثل المفاتيح الحرارية، أو الثرمستورات، أو مستشعرات درجة الحرارة المدمجة. هذه الأجهزة تكون مثبتة داخل المحرك وتستجيب بشكل مباشر أكثر لدرجة حرارة الملفات أو درجة الحرارة الداخلية للمحرك.
| طريقة الحماية | مكان وجوده | ما يكتشفه بشكل أفضل | الدور النموذجي |
|---|---|---|---|
| مرحل الحمل الزائد الحراري | بادئ تشغيل المحرك أو لوحة التحكم | التسخين الناتج عن التيار في المحرك | الحماية الخارجية من الحمل الزائد والتحكم في فصل الملامس (الكونتاكتور) |
| واقي حراري مدمج | داخل المحرك | درجة حرارة الملفات الداخلية أو درجة حرارة المحرك | الحماية المباشرة لدرجة حرارة المحرك |
| ثرمستور / مستشعر المحرك | مدمج في ملفات المحرك | اتجاه درجة حرارة الملفات الفعلية | يُستخدم مع مرحل حماية أو دخل مشغل (Drive) |
لا تلغي حماية المحرك المدمجة الحاجة إلى حماية دائرة الفرع أو تنسيق التحميل الزائد للمبدئ. في العديد من الأنظمة، تعمل حماية المحرك الداخلية وحماية التحميل الزائد الخارجية معاً.
مرحل التحميل الزائد الحراري مقابل مرحل التحميل الزائد الإلكتروني
مرحل التحميل الزائد الحراري بسيط وقوي ومستخدم على نطاق واسع. يستخدم مرحل التحميل الزائد الإلكتروني مستشعرات وإلكترونيات لمراقبة التيار وقد يوفر وظائف حماية أكثر قابلية للضبط.
| الميزة | حراري تحميل بإفراط مرحل | مرحل التحميل الزائد الإلكتروني |
|---|---|---|
| مبدأ الاستشعار | ثنائي المعدن الحراري أو سبيكة الانصهار | استشعار التيار والمنطق الإلكتروني |
| التعديل | عادة ما يكون إعداد التيار بسيطاً | غالباً ما تكون الإعدادات أوسع وأكثر دقة |
| 174: حماية من فقدان الطور | يعتمد على النموذج | غالباً ما تكون أقوى وأكثر قابلية للتهيئة |
| التشخيص | محدودة | قد تتضمن إنذارات، أو ذاكرة فصل، أو اتصالات، أو شاشة عرض |
| التكلفة | عادة ما يكون أقل | عادة ما يكون أعلى |
| الأنسب لـ | تطبيقات بادئ تشغيل المحرك القياسية | المحركات ذات القيمة العالية، ومعدات العمليات، والأنظمة التي تتطلب تشخيصاً مكثفاً |
إذا كان المحرك حيوياً أو باهظ الثمن أو يصعب الوصول إليه أو جزءاً من خط إنتاج، فقد تبرر الحماية الإلكترونية من الحمل الزائد التكلفة الإضافية.
مرحل الحمل الزائد الحراري مقابل القاطع الحراري المغناطيسي
عبارة مرحل الحمل الزائد الحراري المغناطيسي غالباً ما يُستخدم هذا المصطلح بشكل فضفاض، ولكنه قد يكون مضللاً.
مرحل الحمل الزائد الحراري هو جهاز حماية للمحرك من الحمل الزائد. أما القاطع الحراري المغناطيسي فهو قاطع دائرة يحتوي على عناصر فصل حرارية ومغناطيسية. يحمي القاطع الدائرة من الحمل الزائد وقصر الدائرة، بينما يركز مرحل الحمل الزائد على الحماية الحرارية للمحرك والتحكم في الموصل (الكونتاكتور).
في العديد من دوائر المحركات، يلزم وجود كلاهما: جهاز حماية من قصر الدائرة في المنبع ومرحل حمل زائد متوافق مع المحرك.
ملاحظات حول رمز مرحل الحمل الزائد الحراري ومخطط التوصيل
في المخططات الكهربائية، عادة ما يتم تمثيل مرحل الحمل الزائد الحراري كعنصر حماية من الحمل الزائد مرتبط ببادئ تشغيل المحرك. وعادة ما يتم تمثيل نقطة تلامس الفصل كنقطة تلامس مساعدة مغلقة في الحالة الطبيعية ضمن دائرة ملف الموصل.
عند قراءة مخطط بادئ تشغيل المحرك، ابحث عن:
- مسار طاقة مرحل الحمل الزائد بين الملامس والمحرك؛;
- ملامس فصل الحمل الزائد المغلق طبيعياً (NC) المتصل على التوالي مع ملف الملامس؛;
- ملامس الإنذار المفتوح طبيعياً (NO) إذا كان متصلاً بجهاز تحكم منطقي مبرمج (PLC) أو مؤشر؛;
- وضع إعادة الضبط ومؤشر الفصل.
لهذا السبب يظهر مرحل الحمل الزائد في كل من دائرة الطاقة ودائرة التحكم: فهو يستشعر تيار المحرك في مسار الطاقة ويقطع دائرة التحكم عند حدوث فصل.
استكشاف الأخطاء وإصلاحها: لماذا يستمر مرحل الحمل الزائد الحراري في الفصل
تعني عمليات الفصل الحراري المتكررة عادةً أن المحرك ترتفع حرارته، أو أن بادئ التشغيل غير مناسب، أو أن المرحل مضبوط بشكل غير صحيح. لا تقم ببساطة بزيادة إعداد التيار للحفاظ على استمرار الإنتاج.
| الأعراض | السبب المحتمل | ما يجب فحصه |
|---|---|---|
| التعثرات أثناء بدء تشغيل المحرك | Trip class too low, starting time too long, low voltage, heavy mechanical load | Motor acceleration time, supply voltage, load inertia, Class 10 vs Class 20/30 suitability |
| Trips after running for several minutes | Mechanical overload, bearing problem, blocked fan, pump overload | Load current on each phase, mechanical resistance, cooling airflow |
| Trips mainly in hot weather | Cabinet temperature rise or poor ventilation | Enclosure temperature, spacing, contactor heat, ambient compensation |
| الفصل في محرك واحد دون الآخر | إعداد تيار خاطئ أو نطاق مرحل غير مناسب | تيار الحمل الكامل (FLA) المذكور على لوحة بيانات المحرك، إعداد قرص المرحل، ونسبة محول التيار (CT) في حال استخدامه |
| الفصل بعد فقدان الطور أو عدم التوازن | مشكلة في التغذية أو حالة فقدان الطور | جهد الطور، توازن تيار الطور، وحالة المصهر/القاطع في المنبع |
| حدوث فصل ولكن الملامس (Contactor) لا يفتح | ملامس الحمل الزائد المغلق (NC) غير موصل بشكل صحيح | تلامس 95-96 على التوالي مع دائرة الملف، استمرارية التوصيل |
ملاحظة ميدانية: عند تعثر المحرك أثناء بدء التشغيل، قد يؤدي استبدال مرحل الحمل الزائد من الفئة 10 بالفئة 20 إلى حل مشكلة التعثر المزعج فقط إذا كان المحرك وبادئ التشغيل مصممين لتحمل فترة بدء التشغيل الأطول. الإجراء الأفضل هو قياس تيار بدء التشغيل الفعلي، وزمن التسارع، وجهد الطور، وهبوط الجهد في الكابل، والحمل الميكانيكي قبل تغيير فئة التعثر.
أخطاء الاختيار والتوصيل الشائعة
الخطأ 1: التعامل مع مرحل الحمل الزائد كحماية من قصر الدائرة
يحمي مرحل الحمل الزائد من الحمل الحراري الزائد المستمر. وهو لا يقوم بفصل تيار قصر الدائرة العالي بأمان بمفرده.
الخطأ 2: ضبط التيار على قيمة عالية جداً لتجنب التعثر المزعج
زيادة الإعداد قد تخفي حملاً زائداً حقيقياً وتترك المحرك بدون حماية كافية. تحقق أولاً من الحمل الميكانيكي، والجهد، وزمن البدء، وفئة التعثر.
الخطأ 3: تجاهل تيار لوحة بيانات المحرك
يجب ضبط مرحل الحمل الزائد وفقاً للوحة بيانات المحرك وقواعد التصميم المعمول بها، وليس بناءً على تقدير القدرة الحصانية للمحرك فقط.
الخطأ الرابع: استخدام إعادة الضبط التلقائي في الآلات غير الآمنة.
قد تكون إعادة التشغيل التلقائي بعد التبريد خطيرة. غالباً ما يُفضل استخدام إعادة الضبط اليدوي في الحالات التي قد تؤدي فيها الحركة غير المتوقعة إلى حدوث خطر.
الخطأ الخامس: نسيان تلامس الحمل الزائد المغلق طبيعياً (NC).
إذا لم يتم توصيل تلامس الفصل المغلق طبيعياً (NC) على التوالي مع ملف الملامس (Contactor)، فقد يفصل مرحل الحمل الزائد ميكانيكياً ولكنه سيفشل في إيقاف بادئ تشغيل المحرك كما هو مفترض.
الأسئلة الشائعة
ما هو مرحل الحمل الزائد الحراري؟
مرحل الحمل الزائد الحراري هو جهاز حماية للمحرك يقوم بالفصل عندما يظل تيار المحرك أعلى من القيمة المضبوطة لفترة كافية لخلق خطر ارتفاع درجة الحرارة. يُستخدم مع الملامس (Contactor) في العديد من بادئات تشغيل المحركات.
ماذا يفعل مرحل الحمل الزائد؟
يقوم بمراقبة تيار المحرك ويفتح تلامس التحكم عند زيادة حمل المحرك. يؤدي هذا إلى فصل الطاقة عن ملف الملامس (Contactor) وإيقاف المحرك.
هل يوفر مرحل الحمل الزائد الحراري حماية ضد قصر الدائرة (Short circuit)؟
لا. مرحل الحمل الزائد الحراري ليس جهاز حماية من قصر الدائرة. استخدم مصهرًا أو قاطع دائرة أو قاطع حماية محرك (MPCB) مناسبًا للحماية من قصر الدائرة.
ما هي وظيفة تلامس الحمل الزائد؟
يغير تلامس الحمل الزائد حالته عند تعثر مرحل الحمل الزائد. يُستخدم التلامس المغلق عادةً لفتح دائرة ملف الملامس، بينما يمكن استخدام التلامس المفتوح للتنبيه أو لإرسال إشارة إلى وحدة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC).
ما هو المرحل الحراري؟
المرحل الحراري هو اسم آخر شائع لمرحل الحمل الزائد الحراري. في التحكم في المحركات، يعني عادةً جهازًا يتعثر بناءً على الحرارة الناتجة عن التيار المستمر.
ما هي حماية الحمل الزائد الحراري؟
توفر الحماية من الحمل الزائد الحراري وقاية للمحركات أو المعدات من التشغيل لفترة طويلة تحت تيار مفرط. وتتميز هذه الحماية بكونها ذات تأخير زمني لأن الضرر الناتج عن الحرارة يعتمد على كل من التيار والزمن.
ما هو مرحل الحمل الزائد الحراري ذو السبيكة المنصهرة؟
هو مرحل حمل زائد يستخدم آلية سبيكة معايرة تغير حالتها عند تسخينها بواسطة تيار الحمل الزائد. هذا التأثير الحراري يؤدي إلى فصل المرحل.
ماذا تحمي مرحلات الحمل الزائد الحراري في دائرة المحرك؟
تحمي المحرك بشكل أساسي من السخونة الزائدة الناتجة عن تيار الحمل الزائد المستمر. وهي لا تغني عن الحماية من قصر الدائرة، أو خطأ التأريض، أو التيار المتبقي.
هل أجهزة حماية المحرك المتأصلة مدمجة داخل المحرك؟
نعم. يتم دمج أجهزة حماية المحرك المتأصلة داخل المحرك، مثل المستشعرات الحرارية أو أجهزة الحماية. يعتمد سلوك إعادة الضبط الخاص بها على تصميم الجهاز، لذا لا تفترض أن كل محرك يعاد ضبطه بنفس الطريقة.
موارد VIOX ذات الصلة
الختام
يعد مرحل الحمل الزائد الحراري جهازاً أساسياً لحماية المحرك. فهو يراقب تيار الحمل الزائد المستمر، ويفصل الدائرة بسلوك تأخير زمني يعكس تسخين المحرك، ويقوم بفتح دائرة تحكم الملامس (Contactor) لإيقاف المحرك.
للاختيار الصحيح، يجب مطابقة مرحل الحمل الزائد مع تيار الحمل الكامل للمحرك، وفئة الفصل، وإطار الملامس (Contactor)، ووضع إعادة الضبط، ومتطلبات فقدان الطور، والملامسات المساعدة، وحماية الدائرة القصيرة في المنبع. إن أفضل تصميم لبادئ تشغيل المحرك هو الذي يتعامل مع مرحل الحمل الزائد الحراري كجزء من نظام حماية منسق، وليس كحل مستقل لكل أعطال المحرك.
