ما هي فئة التعثر؟ فهم قواطع حماية المحركات والمرحلات الحرارية

الإجابة المباشرة

فئة الفصل هي نظام تصنيف موحد تحدده معايير IEC 60947-4-1 و NEMA التي تحدد الحد الأقصى للوقت الذي يستغرقه جهاز حماية المحرك (مرحل الحمل الزائد الحراري أو قاطع دائرة حماية المحرك) للفصل وفصل المحرك عند تعرضه لـ 600% (أو 7.2 ×) من تياره المقنن. يشير رقم الفئة مباشرةً إلى الحد الأقصى لوقت الفصل بالثواني - الفئة 10 تفصل في غضون 10 ثوانٍ، والفئة 20 في غضون 20 ثانية، والفئة 30 في غضون 30 ثانية عند مستوى الحمل الزائد هذا. يضمن هذا التصنيف أن يتطابق وقت استجابة جهاز الحماية مع منحنى التلف الحراري للمحرك، مما يمنع فشل عزل الملفات مع تجنب الفصل المزعج أثناء ظروف البدء العادية.

---

الوجبات الرئيسية

• ✅ تعريف فئة الفصل: يمثل رقم الفئة (5، 10، 10A، 20، 30) الحد الأقصى للثواني للفصل عند 600% (NEMA) أو 7.2 × (IEC) من إعداد تيار المرحل، مما يضمن توافق الحماية مع الحدود الحرارية للمحرك
• ✅ معايير NEMA مقابل معايير IEC: تتطلب محركات NEMA عادةً حماية من الفئة 20 (مصممة لعامل خدمة 1.15 وقدرة حرارية قوية)، بينما تتطلب محركات IEC الفئة 10 (مُصنفة للتطبيق مع عامل خدمة 1.0 وهوامش حرارية أكثر إحكامًا)
• ✅ معايير الاختيار: اختر الفئة 10 للتطبيقات ذات الاستجابة السريعة (المضخات الغاطسة، والمحركات محكمة الإغلاق، والمحركات التي تعمل بمحركات VFD)، والفئة 20 لمحركات NEMA للأغراض العامة، والفئة 30 للأحمال ذات القصور الذاتي العالي التي تتطلب وقت تسارع ممتد
• ✅ مطابقة منحنى التلف الحراري: يجب أن تتوافق فئة الفصل مع قدرة تحمل المحرك الحرارية - يمكن أن تتسبب الحماية غير المتطابقة في حدوث فشل مبكر (حماية غير كافية) أو فصل مزعج (حماية مفرطة)
• ✅ سلوك البدء البارد مقابل الساخن: تأخذ منحنيات الفصل في الاعتبار كلاً من ظروف البدء البارد (المحرك في درجة الحرارة المحيطة، وأوقات الفصل الأطول مقبولة) وسيناريوهات إعادة التشغيل الساخنة (المحرك بالقرب من درجة حرارة التشغيل، والحماية الأسرع مطلوبة)

---

فهم فئة الفصل: أساس حماية المحرك

ما تعنيه فئة الفصل حقًا

فئة الفصل ليست مجرد مواصفة توقيت - بل تمثل ارتباطًا هندسيًا دقيقًا بين خصائص استجابة جهاز الحماية وقدرة المحرك على تحمل الإجهاد الحراري. وفقًا للمعيار IEC 60947-4-1، تحدد فئة الفصل نقطتي تشغيل حرجتين تحددان منحنى الحماية الكامل:

نقطة التعريف الأولية (تيار عالي):

• معيار NEMA: الفصل في غضون وقت الفئة (بالثواني) عند 600% من إعداد المرحل
• معيار IEC: الفصل في غضون وقت الفئة (بالثواني) عند 7.2 × إعداد المرحل

نقطة التعريف الثانوية (حمل زائد معتدل):

• عند 125% من الإعداد: يجب ألا يفصل في غضون ساعتين (بدء بارد)
• عند 150% من الإعداد: يجب أن يفصل في غضون وقت محدد بناءً على الفئة (IEC 10A: <2 دقيقة)

يخلق هذا التعريف ثنائي النقاط منحنى مميزًا للوقت العكسي يعكس المظهر الجانبي للتلف الحراري للمحرك - فكلما زاد الحمل الزائد، زادت سرعة استجابة الفصل.

الفيزياء الكامنة وراء اختيار فئة الفصل

يتبع عزل ملفات المحرك “قاعدة 10 درجات” - مقابل كل ارتفاع بمقدار 10 درجات مئوية فوق درجة الحرارة المقدرة، ينخفض عمر العزل إلى النصف. أثناء ظروف التحميل الزائد، يزداد تسخين I²R في الملفات بشكل كبير مع التيار. يجب أن تضمن فئة الفصل أن جهاز الحماية يقطع الطاقة قبل أن تتجاوز الطاقة الحرارية المتراكمة (∫ I²·t dt) قدرة تحمل المحرك الحرارية.

علاقة الثابت الزمني الحراري:

τ_موتور > τ_مرحل × هامش الأمان

أين:

• τ_موتور = الثابت الزمني الحراري للمحرك (عادةً 30-60 دقيقة للمحركات المغلقة)
• τ_مرحل = الثابت الزمني الحراري للمرحل (يختلف حسب الفئة)
• هامش الأمان = عادةً 1.2-1.5 × لمراعاة الاختلافات المحيطة

---

فئات الفصل القياسية: مقارنة كاملة

فئات الفصل IEC 60947-4-1

فئة الفصل	وقت الفصل عند 7.2 × Ir	التطبيقات النموذجية	توافق نوع المحرك
الفئة 5	≤ 5 ثوانٍ	حماية سريعة للغاية للمحركات الحساسة حرارياً	الضواغط محكمة الإغلاق، والمضخات الغاطسة الصغيرة
الفئة 10	≤ 10 ثوانٍ	محركات IEC القياسية، وتطبيقات VFD	محركات IEC Design N، والمحركات المبردة صناعياً، والأحمال ذات الاستجابة السريعة
الفئة 10A	≤ 10 ثوانٍ عند 7.2 × ≤ 2 دقيقة عند 1.5 ×	حماية محسنة لظروف إعادة التشغيل الساخنة	محركات IEC ذات دورات البدء/الإيقاف المتكررة
الفئة 20	≤ 20 ثانية	محركات NEMA للأغراض العامة	محركات NEMA Design A/B مع 1.15 SF، والتطبيقات الصناعية القياسية
الفئة 30	≤ 30 ثانية	أحمال القصور الذاتي العالي، والتسارع الممتد	محركات الخدمة الشاقة، والكسارات، والمراوح الكبيرة، وأجهزة الطرد المركزي

معايير فئة الفصل NEMA

تتوافق معايير NEMA مع تعريفات IEC ولكنها تستخدم 600% (6 ×) بدلاً من 7.2 × كنقطة مرجعية. الفرق العملي ضئيل - ينتج كلا النظامين منحنيات حماية مكافئة.

اعتبارات رئيسية خاصة بـ NEMA:

• هيمنة الفئة 20: تم تصميم ~85٪ من محركات NEMA للحماية من الفئة 20 نظرًا لمعامل الخدمة القياسي 1.15 والتصميم الحراري القوي
• وقت الدوار المقفل: تتطلب NEMA MG-1 أن تتحمل المحركات ≤500 حصان تيار الدوار المقفل لمدة ≥12 ثانية في درجة حرارة التشغيل العادية، بما يتماشى مع الحماية من الفئة 20
• تفاعل معامل الخدمة: يمكن للمحركات ذات SF 1.15 التعامل مع زيادة تحميل مستمرة بنسبة 115٪، مما يتطلب منحنيات تعثر لا تتعارض مع هذه القدرة

---

دليل اختيار فئة التعثر: مطابقة الحماية للتطبيق

مصفوفة القرار: أي فئة تعثر تحتاجها؟

خصائص المحرك	فئة التعثر الموصى بها	المنطق
NEMA Design A/B، 1.15 SF	الفئة 20	قدرة حرارية قياسية، تحمل الدوار المقفل لمدة 12-20 ثانية
IEC Design N، 1.0 SF	الفئة 10	مصنفة حسب التطبيق، هوامش حرارية أضيق، تحمل الدوار المقفل لمدة 10 ثوانٍ
محركات المضخات الغاطسة	الفئة 10 أو الفئة 5	تبريد سائل، ارتفاع حراري سريع عند توقف التدفق
المحركات التي تعمل بمحركات VFD	الفئة 10	تقليل التبريد بسرعات منخفضة، لا يوجد معامل خدمة عند التغذية العاكسة
أحمال عالية القصور الذاتي (>5 ثوانٍ تسارع)	الفئة 30	وقت بدء تشغيل ممتد، يمنع التعثر المزعج
بدء/إيقاف متكرر (>10 دورات/ساعة)	الفئة 10A	حماية إعادة التشغيل الساخن، تعثر لمدة دقيقتين عند 150٪
المحركات محكمة الإغلاق	الفئة 5 أو الفئة 10	لا يوجد تبريد خارجي، ارتفاع سريع في درجة الحرارة

سيناريوهات التطبيقات الحرجة

السيناريو 1: مضخة طرد مركزي بمحرك NEMA بقدرة 15 حصانًا

مواصفات المحرك:

• تيار الحمل الكامل (FLA): 20 أمبير
• معامل الخدمة: 1.15
• تيار الدوار المقفل: 120 أمبير (6 × FLA)
• وقت التسارع: 3 ثوانٍ

تحليل:

• مدة الدوار المقفل (3 ثوانٍ) < وقت تعثر الفئة 20 (20 ثانية) → ✅ لا يوجد تعثر مزعج
• محرك NEMA Design B → معيار الفئة 20
• يسمح 1.15 SF بـ 23 أمبير مستمر بدون تعثر

الاختيار: مرحل الحمل الزائد الحراري من الفئة 20، مضبوط على 20 أمبير

السيناريو 2: مضخة بئر غاطسة بمحرك بقدرة 5 حصان

مواصفات المحرك:

• تيار الحمل الكامل: 14 أمبير
• معامل الخدمة: 1.0 (لا يوجد SF للمضخة الغاطسة)
• تيار الدوار المقفل: 84 أمبير (6 × FLA)
• التبريد: يعتمد على تدفق المياه

تحليل:

• فقدان تدفق المياه = ارتفاع درجة الحرارة بسرعة (لا يوجد تبريد خارجي)
• يتطلب حماية سريعة لمنع الاحتراق
• يحدد المصنع حماية الفئة 10

الاختيار: مرحل الحمل الزائد الحراري من الفئة 10، مضبوط على 14 أمبير

السيناريو 3: مطحنة كروية بمحرك بقدرة 200 حصان (قصور ذاتي عالي)

مواصفات المحرك:

• تيار الحمل الكامل: 240 أمبير
• وقت التسارع: 18 ثانية
• تيار الدوار المقفل: 1440 أمبير (6 × FLA)
• نوع الحمل: قصور ذاتي عالي، ثابت زمني ميكانيكي >10 ثوانٍ

تحليل:

• وقت التسارع (18 ثانية) > وقت تعثر الفئة 20 (20 ثانية) → ⚠️ هامشي
• وقت التسارع (18 ثانية) < وقت تعثر الفئة 30 (30 ثانية) → ✅ هامش آمن
• يتطلب القصور الذاتي العالي بدل بدء تشغيل ممتد

الاختيار: مرحل الحمل الزائد الحراري من الفئة 30، مضبوط على 240 أمبير

---

حماية محركات NEMA مقابل IEC: فهم الاختلافات الأساسية

مقارنة فلسفة التصميم

أسبكت	محركات NEMA	محركات IEC
نهج التصميم	متحفظ، مصمم بشكل مفرط لتعدد الاستخدامات	خاص بالتطبيق، مُحسَّن للواجب المحدد
عامل الخدمة	عادةً 1.15 (قدرة تحميل زائد مستمر بنسبة 15٪)	عادةً 1.0 (لا يوجد هامش تحميل زائد)
السعة الحرارية	كتلة حرارية عالية، أنظمة عزل قوية	تصميم حراري مُحسَّن، الحد الأدنى من السعة الزائدة
فئة التعثر القياسية	الفئة 20 (20 ثانية عند 600٪ من التيار المقنن)	الفئة 10 (10 ثوانٍ عند 7.2 × التيار المقنن)r)
تحمل الدوار المقفل	≥12 ثانية (NEMA MG-1 لـ ≤500 حصان)	~10 ثوانٍ (IEC 60034-12)
فئة العزل	عادةً الفئة F (155 درجة مئوية) مع ارتفاع الفئة B	عادةً الفئة F مع ارتفاع الفئة F
بدء التشغيل الحالي	6-7 × التيار المقنن (NEMA Design B)	5-8 × التيار المقننn (IEC Design N)

لماذا تتطلب محركات IEC حماية أسرع

تم تصميم محركات IEC بهوامش حرارية أضيق لأنها مصممة لتطبيقات محددة بدلاً من الاستخدام العام. تعني فلسفة “تصنيف التطبيق” هذه:

1. لا يوجد مخزن مؤقت لعامل الخدمة: يوفر محرك IEC المصنف بقدرة 10 كيلو وات 10 كيلو وات بالضبط بشكل مستمر - لا يوجد هامش تحميل زائد بنسبة 15٪ مثل محركات NEMA 1.15 SF
2. تبريد مُحسَّن: يتم تحديد حجم أنظمة التبريد بدقة للحمل المقنن، وليس بتصميم زائد
3. استجابة حرارية أسرع: تعني الكتلة الحرارية المنخفضة أن درجة الحرارة ترتفع بسرعة أكبر أثناء التحميل الزائد
4. معايير الكفاءة العالمية: تدفع متطلبات كفاءة IEC IE3/IE4 إلى تصميمات حرارية أكثر إحكامًا

الآثار العملية: يمكن أن يسمح استخدام مرحل الفئة 20 على محرك IEC بتحميل زائد مدمر لمدة 10-20 ثانية قبل التعثر - مما قد يتجاوز الحد الحراري للمحرك البالغ 10 ثوانٍ.

---

البداية الباردة مقابل إعادة التشغيل الساخنة: التعقيد الخفي

تأثير الحالة الحرارية على سلوك التعثر

تعتمد مواصفات فئة التعثر على ظروف البداية الباردة- يكون المحرك وجهاز الحماية كلاهما في درجة الحرارة المحيطة. ومع ذلك، تتضمن التطبيقات الواقعية عمليات إعادة تشغيل ساخنة بعد التشغيل الأخير، مما يغير ديناميكيات الحماية بشكل أساسي.

خصائص البداية الباردة:

• ملفات المحرك في درجة الحرارة المحيطة (~40 درجة مئوية)
• السعة الحرارية الكاملة المتاحة
• مدة التحميل الزائد المقبولة الأطول
• يتبع منحنى التعثر المواصفات المنشورة

خصائص إعادة التشغيل الساخنة:

• ملفات المحرك بالقرب من درجة حرارة التشغيل (~120-155 درجة مئوية)
• سعة حرارية منخفضة (مستخدمة جزئيًا بالفعل)
• مدة التحميل الزائد الآمنة الأقصر
• يتحول منحنى التعثر إلى اليسار (تعثر أسرع)

IEC الفئة 10A: حل إعادة التشغيل الساخنة

تحدد IEC 60947-4-1 الفئة 10A تحديدًا لمعالجة أوجه القصور في حماية إعادة التشغيل الساخنة في مرحلات الفئة 10/20 القياسية. الفرق الرئيسي:

الحالة	الفئة 20 القياسية	IEC الفئة 10A
عند 7.2 × التيار المقننr (بارد)	≤ 20 ثانية	≤ 10 ثوانٍ
عند 1.5 × التيار المقننr (ساخن)	~8 دقائق	≤2 دقيقة
التطبيق	للأغراض العامة	بداية/توقف متكرر، واجب دوري

لماذا هذا مهم: يصل المحرك الذي يعمل بكامل طاقته إلى التوازن الحراري عند ~120 درجة مئوية (عزل الفئة F). إذا تعثر بسبب التحميل الزائد وأعيد تشغيله على الفور، يمكن أن يؤدي التحميل الزائد بنسبة 150٪ إلى تلف العزل في غضون دقيقتين. قد تستغرق مرحلات الفئة 20 القياسية 4-8 دقائق للتعثر عند هذا المستوى، مما يسمح بحدوث تلف حراري. تضمن الفئة 10A الحماية في غضون دقيقتين.

---

قواطع دوائر حماية المحرك (MPCBs) مقابل مرحلات التحميل الزائد الحراري

مقارنة التكنولوجيا

الميزة	مرحل التحميل الزائد الحراري (TOR)	قاطع دائرة حماية المحرك (MPCB)
آلية الرحلة	شريط ثنائي المعدن أو تسخين سبيكة يوتكتيكية	مغناطيسي (فوري) + حراري (تحميل زائد)
توافر فئة التعثر	ثابت (خاص بالجهاز) أو قابل للتعديل (إلكتروني)	ثابت أو قابل للتعديل (وحدات فصل إلكترونية)
حماية الدائرة الكهربائية القصيرة	❌ لا (يتطلب قاطع/منصهر منفصل)	✅ نعم (فصل مغناطيسي مدمج)
الكشف عن فقدان الطور	✅ نعم (جزء أساسي في تصميم 3 مراحل)	✅ نعم (نماذج إلكترونية)
قابلية التعديل	ضبط التيار قابل للتعديل، الفئة عادة ثابتة	التيار + الفئة قابلان للتعديل (نماذج إلكترونية)
طريقة إعادة الضبط	يدوي أو تلقائي	يدوي (آلية فصل حرة)
التطبيقات النموذجية	بادئات تعتمد على الكونتاكتور، تطبيقات IEC	حماية محرك مستقلة، هجين NEMA/IEC
المعايير	IEC 60947-4-1 (TOR)، NEMA ICS 2	IEC 60947-4-1 (MPSD)، IEC 60947-2 (قاطع)

متى تستخدم كل تقنية

اختر مرحلات الحمل الزائد الحراري عندما:

• استخدام بادئات محرك تعتمد على الكونتاكتور (تكوينات IEC/NEMA القياسية)
• حماية ضد قصر الدائرة موفرة بواسطة قاطع الدائرة أو المصهرات في المنبع
• التطبيقات الحساسة للتكلفة
• استبدال/تحديث في أنظمة الكونتاكتور الحالية

اختر قواطع حماية المحرك عندما:

• حماية متكاملة (حمل زائد + قصر الدائرة) مطلوبة في جهاز واحد
• قيود المساحة (MPCB أكثر إحكاما من الكونتاكتور + TOR + قاطع)
• بدء التشغيل المباشر (DOL) بدون كونتاكتور
• مطلوب تبديل يدوي متكرر (MPCB لديه وظيفة فصل مدمجة)

---

أخطاء شائعة في اختيار فئة الفصل وحلولها

خطأ 1: استخدام حماية الفئة 20 على محركات IEC

الأعراض: يفشل المحرك قبل الأوان، انهيار عزل الملفات، لم يحدث فصل

السبب الجذري: محرك IEC مصمم لحماية الفئة 10 (حد حراري 10 ثوانٍ) ولكنه محمي بواسطة مرحل الفئة 20 (وقت فصل 20 ثانية). تسمح الفجوة التي تبلغ 10 ثوانٍ بحدوث تلف حراري.

الحل:

• تحقق دائمًا من متطلبات فئة الفصل الخاصة بالشركة المصنعة للمحرك (تحقق من وثائق المحرك أو اللوحة الاسمية)
• عند استبدال محركات NEMA بمكافئات IEC، تحقق من توافق فئة الفصل
• استخدم مرحلات الحمل الزائد الإلكترونية مع فئة فصل قابلة للتعديل لتحقيق المرونة

خطأ 2: مرحل الفئة 10 يسبب فصلًا مزعجًا على محركات NEMA

الأعراض: يفصل المحرك أثناء البدء العادي، خاصة مع الأحمال ذات القصور الذاتي العالي

السبب الجذري: محرك NEMA Design B مع وقت تسارع 18 ثانية محمي بواسطة مرحل الفئة 10 (فصل 10 ثوانٍ). يتجاوز تيار الدوار المقفل (6 × FLA) حد الفصل قبل أن يصل المحرك إلى السرعة الكاملة.

الحل:

• احسب وقت التسارع الفعلي: t_accel = (J · ω) / (T_موتور – T_load)
• تأكد من: t_accel < 0.8 × t_{فئة الرحلة} (هامش أمان 20٪)
• لهذه الحالة: استخدم مرحل الفئة 20 أو الفئة 30

خطأ 3: تجاهل ظروف إعادة التشغيل الساخن

الأعراض: يفشل المحرك بعد دورات بدء/إيقاف سريعة متعددة، على الرغم من أن حماية البدء البارد صحيحة

السبب الجذري: الدوران المتكرر يحافظ على المحرك في درجة حرارة مرتفعة. يسمح مرحل الفئة 20 القياسي بـ 8 دقائق عند زيادة الحمل بنسبة 150٪ (حالة ساخنة)، ولكن المحرك يمكنه تحمل دقيقتين فقط.

الحل:

• للتطبيقات التي تزيد عن 6 مرات بدء/ساعة: استخدم حماية IEC Class 10A
• قم بتنفيذ تأخيرات الحد الأدنى لوقت الإيقاف (السماح للمحرك بالتبريد بين عمليات البدء)
• ضع في اعتبارك المرحلات الإلكترونية القائمة على النموذج الحراري التي تتعقب سجل درجة حرارة المحرك

خطأ 4: زيادة حجم إعداد تيار المرحل

الأعراض: يعمل المحرك ساخنًا باستمرار، وفشل العزل في النهاية، ولا يفصل المرحل أبدًا

السبب الجذري: تم ضبط المرحل على 25 أمبير لمحرك 20 أمبير (125٪ من FLA). لا يصل الحمل المستمر البالغ 23 أمبير (115٪ من FLA للمحرك) إلى حد فصل المرحل.

الحل:

• اضبط تيار المرحل على FLA للوحة اسم المحرك (وليس تيار عامل الخدمة)
• لمحرك 20 أمبير مع 1.15 SF: اضبط المرحل على 20 أمبير، وليس 23 أمبير
• سيظل منحنى فصل المرحل عند 125٪ (25 أمبير) يسمح بتشغيل عامل الخدمة دون فصل مزعج

---

تقنية فئة الفصل الإلكترونية مقابل الحرارية

مرحلات حرارية ثنائية المعدن/سبيكة يوتكتيكية

كيف تعمل:

• يتدفق التيار عبر عنصر التسخين
• ينحني الشريط ثنائي المعدن بسبب التمدد الحراري التفاضلي
• وصلة ميكانيكية تفصل جهات اتصال المرحل عند الوصول إلى حد الانحراف

خصائص فئة الفصل:

• فئة فصل ثابتة (خاصة بالجهاز، لا يمكن تغييرها)
• تعويض درجة الحرارة المحيطة (يعوض الشريط ثنائي المعدن بشكل طبيعي)
• الذاكرة الحرارية (تحتفظ بالحرارة بعد الفصل، وتؤثر على وقت إعادة الضبط)
• دقة منحنى الفصل: ±10-20% (تفاوتات ميكانيكية)

المزايا:

• لا يتطلب طاقة خارجية
• محصن ضد الضوضاء الكهربائية/التداخل الكهرومغناطيسي
• تقنية بسيطة ومثبتة
• تكلفة أقل

العيوب:

• فئة فصل ثابتة (يجب تخزين أنواع مرحلات متعددة)
• استجابة أبطأ للأحمال الزائدة السريعة
• تآكل ميكانيكي بمرور الوقت
• قدرة تشخيصية محدودة

مرحلات الحمل الزائد الإلكترونية

كيف تعمل:

• محولات التيار (CTs) تقيس تيار المحرك
• المعالج الدقيق يحسب النموذج الحراري: θ(t) = θ₀ + ∫ [(I² – I_{التصنيف}²) / τ] dt
• يفصل عندما تتجاوز درجة الحرارة المحسوبة الحد

خصائص فئة الفصل:

• فئة فصل قابلة للتحديد (الفئة 5، 10، 10A، 15، 20، 30 عبر مفتاح DIP أو البرنامج)
• نموذج حراري رقمي (يتتبع درجة حرارة المحرك باستمرار)
• تعويض إعادة التشغيل الساخن (يتذكر الحالة الحرارية بعد فقدان الطاقة)
• دقة منحنى الفصل: ±5% (دقة رقمية)

المزايا:

• جهاز واحد يغطي فئات فصل متعددة (يقلل المخزون)
• تشخيصات متقدمة (عدم توازن التيار، فقدان الطور، خطأ التأريض)
• قدرة الاتصال (Modbus، Profibus، EtherNet/IP)
• ميزات قابلة للبرمجة (عتبات الإنذار، تأخير الفصل)

العيوب:

• يتطلب مصدر طاقة تحكم
• أكثر تعقيدًا (تكلفة أولية أعلى)
• عرضة للضوضاء الكهربائية (يتطلب تأريضًا مناسبًا)
• قد تكون هناك حاجة إلى تحديثات البرامج الثابتة

---

فئة الفصل وتنسيق المحرك: النوع 1 مقابل النوع 2

أنواع التنسيق IEC 60947-4-1

يجب أن تتناسق أنظمة حماية المحرك مع أجهزة الحماية من قصر الدائرة (الصمامات أو قواطع الدائرة) لضمان انقطاع آمن للخطأ. تؤثر فئة الفصل على هذا التنسيق:

تنسيق النوع 1:

• في ظل ظروف قصر الدائرة، قد يتضرر الموصل أو البادئ
• لا يوجد خطر على الأشخاص أو التركيب
• قد يكون الإصلاح أو الاستبدال مطلوبًا قبل إعادة التشغيل
• تأثير فئة الفصل: الحد الأدنى - يركز على الحماية من قصر الدائرة، وليس الحمل الزائد

تنسيق النوع 2:

• في ظل ظروف قصر الدائرة، لا يوجد ضرر للموصل أو البادئ (باستثناء احتمال لحام التلامس)
• لا يوجد خطر على الأشخاص أو التركيب
• المعدات جاهزة للخدمة بعد إزالة الخطأ
• تأثير فئة الفصل: هام - يجب أن يفصل مرحل الحمل الزائد قبل لحام تلامسات الموصل

مثال على التنسيق:

تيار الحمل الكامل للمحرك (FLA)	فئة الفصل	فتيل المنبع	نوع التنسيق	أقصى تيار للخطأ
32A	الفئة 10	فتيل 63A gG	النوع الثاني	50 كيلو أمبير
32A	الفئة 20	فتيل 63A gG	النوع الثاني	50 كيلو أمبير
32A	الفئة 30	فتيل 80A gG	النوع الأول	50 كيلو أمبير

نظرة ثاقبة رئيسية: قد تتطلب فئات الفصل الأبطأ (الفئة 30) صمامات أكبر لتحقيق التنسيق، مما قد يضر بأداء النوع 2. يقدم المصنعون جداول تنسيق تحدد الحد الأقصى لأحجام الصمامات لكل فئة فصل.

---

الروابط الداخلية والموارد ذات الصلة

لفهم شامل لأنظمة حماية المحرك والمكونات الكهربائية ذات الصلة، استكشف هذه الأدلة الفنية من VIOX:

• ما هي مرحلات الحمل الزائد الحراري: دليل كامل لأجهزة حماية المحرك – نظرة متعمقة على تكنولوجيا مرحل الحمل الحراري الزائد وأنواعه ومعايير الاختيار
• دليل مرحل الحمل الزائد NEMA الفئة 20 مقابل IEC الفئة 10 – مقارنة تفصيلية لمعايير حماية المحرك NEMA و IEC
• الموصل مقابل بداية المحرك: فهم الاختلافات الرئيسية – تعرف على كيفية عمل الموصلات ومرحلات الحمل الزائد معًا في التحكم في المحرك
• كيفية اختيار الملامسات والقواطع الكهربائية بناءً على قوة المحرك – دليل عملي لتحديد حجم أنظمة حماية المحرك الكاملة
• المعايير الكهربائية للموصلات: فهم فئات الاستخدام AC1، AC2، AC3، AC4 – دليل شامل لفئات الاستخدام IEC 60947-4-1

---

الأسئلة الشائعة: اختيار وتطبيق فئة الفصل

س1: هل يمكنني استخدام مرحل حمل زائد من الفئة 10 على محرك NEMA مصنف للفئة 20؟

A: من الناحية الفنية نعم، ولكن لا يوصى به لمعظم التطبيقات. في حين أن مرحل الفئة 10 يوفر حماية أسرع (مفيد محتمل)، إلا أنه قد يتسبب في فصل مزعج أثناء البدء العادي، خاصة للأحمال عالية القصور الذاتي أو المحركات ذات أوقات التسارع > 8 ثوانٍ. تم تصميم محرك NEMA للتعامل بأمان مع الإجهاد الحراري المرتبط بحماية الفئة 20 (تحمل 20 ثانية عند 600% تيار الحمل الكامل)، لذا فإن استخدام الفئة 10 لا يوفر هامش أمان إضافي - بل يزيد فقط من خطر الرحلات غير المرغوب فيها. استثناء: إذا أوصى مُصنع المحرك تحديدًا بالفئة 10 (على سبيل المثال، لتشغيل VFD أو دورات عمل خاصة)، فاتبع إرشاداته.

س2: كيف أحدد فئة الفصل الصحيحة إذا لم تحدد لوحة اسم المحرك ذلك؟

A: اتبع شجرة القرار هذه:

1. تحقق من منشأ المحرك: محركات NEMA (أمريكية شمالية) ← الفئة 20؛ محركات IEC (أوروبية/آسيوية) ← الفئة 10
2. تحقق من معامل الخدمة: 1.15 SF ← الفئة 20؛ 1.0 SF ← الفئة 10
3. تحقق من نوع التطبيق:
   • المضخات الغاطسة ← الفئة 10 أو الفئة 5
   • المحركات التي تعمل بواسطة محولات التردد المتغيرة (VFD) ← الفئة 10
   • الأحمال ذات القصور الذاتي العالي (تسارع > 15 ثانية) ← الفئة 30
   • الصناعات العامة ← الفئة 20
4. استشر الشركة المصنعة: عند الشك، اتصل بالشركة المصنعة للمحرك مع الرقم التسلسلي للمحرك - يمكنهم تقديم فئة الرحلة الموصى بها بناءً على مواصفات التصميم.

س 3: ماذا يحدث إذا استخدمت فئة الرحلة الخاطئة؟

A: وضعان للفشل:

• حماية غير كافية (الفئة بطيئة جدًا): يتعرض المحرك لتلف حراري قبل أن تتعثر المرحلات. مثال: مرحل الفئة 20 على محرك الفئة 10 يسمح بـ 10-20 ثانية من التحميل الزائد الضار. النتيجة: تقصير عمر المحرك، انهيار العزل، فشل في نهاية المطاف.
• حماية مفرطة (الفئة سريعة جدًا): تتعثر المرحلات أثناء التشغيل العادي، مما يتسبب في إيقاف التشغيل المزعج. مثال: مرحل الفئة 10 على حمل عالي القصور الذاتي مع تسارع لمدة 18 ثانية. النتيجة: لا يصل المحرك أبدًا إلى السرعة الكاملة، ووقت توقف الإنتاج، ومشغلون محبطون قد يتجاوزون الحماية (خطير).

س 4: هل توفر مرحلات التحميل الزائد الإلكترونية حماية أفضل من المرحلات الحرارية؟

A: ليس بالضرورة “أفضل”، ولكنها أكثر مرونة ودقة. توفر المرحلات الإلكترونية:

• فئة رحلة قابلة للتعديل (جهاز واحد = تطبيقات متعددة)
• دقة أعلى (±5% مقابل ±15% للحرارية)
• تشخيصات متقدمة (عدم توازن التيار، خطأ التأريض، الحالة الحرارية)
• تواصل (مراقبة عن بعد، صيانة تنبؤية)

ومع ذلك، فإن المرحلات الحرارية لها مزايا:

• لا يتطلب طاقة خارجية (تعمل بالطاقة الذاتية بواسطة تيار المحرك)
• محصنة ضد الضوضاء الكهربائية (مهم في البيئات القاسية ذات التداخل الكهرومغناطيسي)
• تكلفة أقل (للتطبيقات البسيطة والثابتة)

توصية: استخدم المرحلات الإلكترونية للتطبيقات الهامة أو الأحمال المتغيرة أو حيث تكون هناك حاجة إلى التشخيصات/الاتصالات. استخدم المرحلات الحرارية للتطبيقات الحساسة للتكلفة وذات المهام الثابتة حيث يتم تقدير البساطة.

س 5: كيف تؤثر درجة الحرارة المحيطة على أداء فئة الرحلة؟

A: تؤثر درجة الحرارة المحيطة بشكل مباشر على وقت الرحلة لأن كلا من المحرك وجهاز الحماية يتأثران:

جانب المحرك:

• ارتفاع درجة الحرارة المحيطة ← سعة حرارية أقل متاحة ← ارتفاع أسرع في درجة الحرارة
• التصنيف القياسي: درجة حرارة محيطة 40 درجة مئوية (IEC/NEMA)
• تخفيض التصنيف مطلوب فوق 40 درجة مئوية (عادةً 1% لكل درجة مئوية فوق 40 درجة مئوية)

جانب المرحل:

• المرحلات ثنائية المعدن: تعوض بطبيعتها (الشريط ثنائي المعدن يستجيب للتدفئة المحيطة + الحمل)
• المرحلات الإلكترونية: تتطلب إعداد تعويض درجة الحرارة المحيطة (العديد منها يحتوي على مستشعرات درجة حرارة مدمجة)

مثال على ذلك: المحرك في درجة حرارة محيطة تبلغ 50 درجة مئوية (10 درجات مئوية فوق المستوى القياسي) لديه سعة حرارية أقل بنسبة ~10%. يجب ضبط المرحل بنسبة 10% أقل (18 أمبير بدلاً من 20 أمبير لمحرك 20 أمبير) أو يجب تخفيض تصنيف المحرك إلى 18 أمبير للتشغيل المستمر. تظل فئة الرحلة كما هي، ولكن عتبة التيار تتغير.

---

الختام

فئة الرحلة هي أكثر بكثير من مجرد مواصفات توقيت بسيطة - فهي تمثل الرابط الحاسم بين الخصائص الحرارية للمحرك واستجابة جهاز الحماية. إن فهم الفروق الدقيقة في حماية الفئة 5 و 10 و 10A و 20 و 30 يمكّن المهندسين من تصميم أنظمة التحكم في المحركات التي تمنع كل من الأعطال الكارثية والتعثر المزعج المكلف.

مبادئ التصميم الرئيسية التي يجب تذكرها:

1. مطابقة الحماية لتصميم المحرك: محركات NEMA (الفئة 20) ومحركات IEC (الفئة 10) لها قدرات حرارية مختلفة اختلافًا جوهريًا - الحماية غير المتطابقة تعرض السلامة أو الموثوقية للخطر
2. ضع في اعتبارك دورات العمل الواقعية: لا تخبر مواصفات البدء البارد القصة بأكملها - قد تتطلب ظروف إعادة التشغيل الساخنة (الدوران المتكرر) حماية أسرع (الفئة 10A)
3. تحقق من توافق وقت التسارع: احسب وقت تسارع المحرك الفعلي وتأكد من أنه أقل من 80% من وقت فئة الرحلة لمنع التعثر المزعج
4. الاستفادة من التكنولوجيا الحديثة: توفر مرحلات التحميل الزائد الإلكترونية ذات فئات الرحلة القابلة للتعديل المرونة والتشخيصات والدقة التي لا يمكن أن تضاهيها المرحلات الحرارية الثابتة
5. التنسيق مع الحماية في المنبع: يؤثر اختيار فئة الرحلة على التنسيق من النوع 1/النوع 2 مع الصمامات وقواطع الدائرة - راجع جداول تنسيق الشركة المصنعة

مع تشديد معايير كفاءة المحركات عالميًا (IEC IE4، IE5 في الأفق)، تستمر الهوامش الحرارية في التقلص، مما يجعل اختيار فئة الرحلة المناسبة أكثر أهمية من أي وقت مضى. إن الاتجاه نحو المحركات المقدرة للتطبيق على غرار IEC - حتى في أسواق أمريكا الشمالية - يعني أنه يجب على المهندسين فهم فلسفات حماية NEMA و IEC لتحديد الأنظمة التي توفر موثوقية طويلة الأجل.

حول فيوكس إلكتريك: VIOX Electric هي شركة رائدة في تصنيع المعدات الكهربائية بين الشركات (B2B)، وهي متخصصة في قواطع دوائر حماية المحركات (MPCBs)، ومرحلات التحميل الزائد الحرارية، والموصلات، وحلول التحكم الشاملة في المحركات للتطبيقات الصناعية والتجارية. يقدم فريقنا الهندسي الدعم الفني لتصميم نظام حماية المحركات، واختيار فئة الرحلة، ودراسات التنسيق. اتصل بنا للحصول على إرشادات خاصة بالتطبيق والمساعدة في اختيار المنتج.