دوائر القوى والتحكم لعكس اتجاه دوران محرك 3 فاز، هل تريد تغيير اتجاه دوران محرك ثلاثي الأوجه دون تغيير توصيلاته الداخلية؟ الحل بسيط من الناحية الكهربائية: تبديل أي فازتين من الفازات الثلاث المتصلة بالمحرك.
تُستخدم هذه الفكرة في كثير من دوائر التحكم الصناعية، مثل السيور الناقلة، والرافعات، والمراوح، وبعض أنواع المضخات والماكينات.
لكن تنفيذ عكس الحركة يحتاج إلى أكثر من مجرد تبديل فازتين. لذلك تستخدم الدائرة عادةً كونتاكتورين، مع دائرة تحكم تمنع تشغيلهما في الوقت نفسه.
في هذا المقال سنتعرف على دائرة القوى ودائرة التحكم لعكس اتجاه دوران محرك 3 فاز، وكيف يعمل كل جزء، ولماذا نستخدم الأوفرلود والتشابك الكهربائي والميكانيكي.
كيف نعكس اتجاه دوران محرك 3 فاز؟
يعتمد اتجاه دوران المحرك ثلاثي الأوجه على ترتيب الفازات التي تصل إلى أطرافه.
فإذا كان ترتيب الفازات:
R – S – T
فإن المحرك يدور في اتجاه معين.
أما إذا بدّلنا أي فازتين، يصبح ترتيب الفازات مثلًا:
R – T – S
عندها ينعكس اتجاه المجال المغناطيسي الدوار داخل المحرك، وبالتالي ينعكس اتجاه دوران المحرك. بالتالي فإن دوائر القوى والتحكم لعكس اتجاه دوران محرك 3 فازمهمة جداً في أبرز التطبيقات الصناعية.
قاعدة مهمة لعكس اتجاه المحرك
لعكس اتجاه دوران محرك 3 فاز، يكفي تبديل أي فازتين من الفازات الثلاث.
ولا يشترط تبديل فازتين محددتين. فكل عملية تبديل لفازتين تؤدي إلى تغيير ترتيب الفازات وعكس اتجاه الدوران.
لماذا يحدث ذلك؟
الفازات الثلاث في النظام ثلاثي الأوجه تكون متزاحة فيما بينها بزاوية 120 درجة كهربائية. وينتج عن ترتيبها مجال مغناطيسي دوار داخل المحرك.
عند تبديل فازتين، يتغير ترتيب الفازات. لذلك ينعكس اتجاه المجال المغناطيسي الدوار، وينعكس معه اتجاه دوران المحرك.
ملاحظات مهمة عند تبديل الفازات
هناك عدة نقاط يجب الانتباه إليها:
- إذا بدّلت فازتين فقط، ينعكس اتجاه دوران المحرك.
- إذا بدّلت الفازات الثلاث معًا، يبقى ترتيبها النسبي كما هو، لذلك يستمر المحرك في الدوران في الاتجاه نفسه.
- يمكنك تبديل الفازتين عند أطراف المحرك مباشرة.
- كذلك يمكنك تنفيذ التبديل بواسطة كونتاكتورات دائرة عكس الحركة.
- يجب عدم السماح بتوصيل الكونتاكتورين معًا أثناء التشغيل.
تنبيه: يجب تنفيذ توصيلات القدرة والتحكم بواسطة شخص مؤهل، مع فصل مصدر التغذية والتأكد من عدم وجود جهد قبل إجراء أي تعديل.
دوائر القوى والتحكم لعكس اتجاه دوران محرك 3 فاز
أولًا: دائرة القوى لعكس اتجاه دوران المحرك
تستخدم دائرة القوى عادةً كونتاكتورين للتحكم في اتجاه دوران المحرك نفسه.
يسمى الكونتاكتور الأول، على سبيل المثال، A.
بينما يسمى الكونتاكتور الثاني B.
يعمل الكونتاكتور A على توصيل الفازات بالمحرك بالترتيب الطبيعي. أما الكونتاكتور B فيقوم بتبديل فازتين، وبالتالي يعكس اتجاه الدوران.
وظيفة الكونتاكتور A
عند غلق الكونتاكتور A، تصل الفازات إلى أطراف المحرك بالترتيب التالي:
| الفاز | طرف المحرك |
|---|---|
| R | U |
| S | V |
| T | W |
وبذلك يعمل المحرك في الاتجاه الأول.
وظيفة الكونتاكتور B
عند غلق الكونتاكتور B، تتغير توصيلات فازتين كما يلي:
| الفاز | طرف المحرك |
|---|---|
| R | W |
| S | V |
| T | U |
نلاحظ أن الفاز S بقي متصلًا بالطرف V، بينما تم تبديل الفازين R وT.
وبالتالي أصبح ترتيب الفازات مختلفًا، فينعكس المجال المغناطيسي الدوار، ويدور المحرك في الاتجاه المعاكس.
مقارنة بين الكونتاكتورين
| الكونتاكتور | R | S | T | اتجاه المحرك |
| A | U | V | W | الاتجاه الأول |
| B | W | V | U | الاتجاه المعاكس |
وهذه هي الفكرة الأساسية في دائرة Forward/Reverse.
هل نحتاج إلى أوفرلودين؟
في هذه الدائرة يمكن استخدام أوفرلود واحد لحماية المحرك، بشرط أن يمر تيار المحرك خلال عناصر الحماية الحرارية في كلا الاتجاهين.
عند تشغيل الكونتاكتور A، يمر تيار المحرك عبر الأوفرلود.
وعند تشغيل الكونتاكتور B، يمر تيار المحرك أيضًا عبر الأوفرلود.
وبالتالي يحمي الأوفرلود المحرك سواء دار في الاتجاه الأول أو الاتجاه المعاكس.
هل يكون تيار المحرك متساويًا في الاتجاهين؟
من حيث المبدأ، تكون قيمة تيار المحرك متقاربة عند تشغيله في الاتجاهين إذا بقي الحمل وظروف التشغيل نفسها.
لكن قد تختلف قيمة التيار إذا اختلف الحمل الميكانيكي حسب اتجاه الدوران.
ويظهر ذلك بوضوح في بعض التطبيقات، مثل المضخات والآلات التي تختلف مقاومتها الميكانيكية حسب الاتجاه.
لماذا يجب منع تشغيل الكونتاكتورين معًا؟
هذه من أهم نقاط الأمان في دائرة عكس اتجاه المحرك.
يقوم الكونتاكتور B بتبديل فازتين. لذلك، إذا أغلق الكونتاكتور A والكونتاكتور B في الوقت نفسه، فقد تتصل الفازات المتبادلة معًا.
وهذا يؤدي إلى حدوث قصر كهربائي بين الفازات.
وقد ينتج عن ذلك:
- تلف نقاط الكونتاكتور الرئيسية.
- تلف الفيوزات أو القواطع.
- حدوث شرر كهربائي.
- تلف بعض مكونات دائرة القوى.
- تعرض العاملين للخطر.
لذلك يجب تصميم دائرة التحكم بحيث يستحيل تشغيل الكونتاكتورين معًا.
والأفضل في الدوائر الاحترافية استخدام وسيلتين للحماية:
- تشابك كهربائي Electrical Interlock.
- تشابك ميكانيكي Mechanical Interlock.
ويعمل التشابك الميكانيكي على منع غلق الكونتاكتورين معًا حتى في حال حدوث خطأ في دائرة التحكم.
ثانيًا: دائرة التحكم في عكس اتجاه المحرك
تتحكم دائرة التحكم في تشغيل الكونتاكتور A أو الكونتاكتور B، كما تمنع تشغيلهما في الوقت نفسه.
وتتكون الدائرة عادةً من:
- مفتاح إيقاف S.
- نقطة الأوفرلود المغلقة عادةً RM.
- زر تشغيل الاتجاه الأول PA.
- زر تشغيل الاتجاه المعاكس PB.
- ملف الكونتاكتور A.
- ملف الكونتاكتور B.
- نقاط مساعدة للتعشيق الذاتي.
- نقاط مساعدة للتشابك الكهربائي.
وظيفة مفتاح الإيقاف والأوفرلود
يوضع مفتاح الإيقاف S ونقطة الأوفرلود RM في الجزء المشترك من دائرة التحكم.
وبالتالي، عند الضغط على مفتاح الإيقاف، ينقطع التيار عن ملفات الكونتاكتورات.
كذلك، إذا عمل الأوفرلود بسبب زيادة الحمل، تفتح نقطته المساعدة في دائرة التحكم.
وعندها يفصل الكونتاكتور العامل ويتوقف المحرك.
تشغيل المحرك في الاتجاه الأول
عند الضغط على زر التشغيل PA، يصل التيار إلى ملف الكونتاكتور A.
فيعمل الكونتاكتور A وتغلق نقاطه الرئيسية في دائرة القوى.
وبذلك تصل الفازات إلى المحرك بالترتيب:
R → U
S → V
T → W
فيبدأ المحرك بالدوران في الاتجاه الأول.
وظيفة نقطة التعشيق الذاتي
توجد نقطة مساعدة NO للكونتاكتور A على التوازي مع زر التشغيل PA.
وعند تشغيل الكونتاكتور A، تغلق هذه النقطة.
وبالتالي يستمر التيار في الوصول إلى ملف الكونتاكتور حتى بعد رفع اليد عن زر التشغيل PA.
وهذا ما يسمى التعشيق الذاتي أو Self-Holding.
تشغيل المحرك في الاتجاه المعاكس
عند الضغط على زر التشغيل PB، يصل التيار إلى ملف الكونتاكتور B، بشرط أن يكون الكونتاكتور A غير عامل.
عندها يغلق الكونتاكتور B نقاطه الرئيسية.
ويتم تبديل فازتين، مثل R وT.
فتصبح التوصيلات:
R → W
S → V
T → U
وبالتالي ينعكس اتجاه المجال المغناطيسي الدوار، ويدور المحرك في الاتجاه المعاكس.
وكذلك يستخدم الكونتاكتور B نقطة مساعدة NO للتعشيق الذاتي.
كيف يمنع التشابك الكهربائي تشغيل الكونتاكتورين؟
هذه الوظيفة تعتمد على نقاط مساعدة NC للكونتاكتورات.
توصل نقطة NC الخاصة بالكونتاكتور A على التوالي مع ملف الكونتاكتور B.
وبالمثل، توصل نقطة NC الخاصة بالكونتاكتور B على التوالي مع ملف الكونتاكتور A.
عند تشغيل الكونتاكتور A
عندما يعمل الكونتاكتور A، تتغير حالة نقطة NC الخاصة به.
وبالتالي ينقطع مسار التيار عن ملف الكونتاكتور B.
لذلك، حتى إذا ضغط المشغل على زر الاتجاه المعاكس، لن يعمل الكونتاكتور B ما دام الكونتاكتور A يعمل.
عند تشغيل الكونتاكتور B
يحدث العكس تمامًا.
فعند تشغيل الكونتاكتور B، تفتح نقطة NC الخاصة به في دائرة ملف A.
وبالتالي لا يستطيع الكونتاكتور A العمل ما دام الكونتاكتور B في وضع التشغيل.
النتيجة: يمنع التشابك الكهربائي وصول التيار إلى ملف أحد الكونتاكتورين عندما يكون الآخر عاملًا.
ماذا يحدث عند الضغط على الاتجاه المعاكس؟
في التطبيقات التي تستخدم زري تشغيل منفصلين، يجب الانتباه إلى أن تغيير اتجاه محرك يعمل بالفعل قد يحتاج إلى إيقاف المحرك أولًا، حسب نوع دائرة التحكم والتطبيق.
ويجب عدم عكس اتجاه بعض المحركات مباشرة أثناء دورانها إلا إذا كان النظام مصممًا لتحمل ذلك.
لذلك يعتمد أسلوب التشغيل على نوع المحرك والحمل والتطبيق.
لمزيد من التفاصيل: دائرة حماية تشغيل المحرك الكهربائي اتجاهين
ثالثًا: مصابيح بيان حالة المحرك
يمكن إضافة مصابيح بيان إلى دائرة التحكم لتوضيح حالة المحرك للمشغل.
مصباح LF
LF: يضيء عندما يكون المحرك متوقفًا.
ويستخدم للدلالة على أن المحرك ليس في حالة تشغيل.
مصباح LA
LA: يضيء عند تشغيل المحرك في الاتجاه الأول.
وبذلك يعرف المشغل أن الكونتاكتور A يعمل.
مصباح LB
LB: يضيء عند تشغيل المحرك في الاتجاه المعاكس.
وبذلك يعرف المشغل أن الكونتاكتور B يعمل.
كيف تعمل دائرة Forward/Reverse؟
يمكن تلخيص طريقة عمل الدائرة في الخطوات التالية:
- تكون دائرة التحكم جاهزة للتشغيل.
- يضغط المشغل على زر الاتجاه الأول PA.
- يعمل الكونتاكتور A.
- تصل الفازات إلى المحرك بالترتيب الأول.
- تغلق نقطة التعشيق الذاتي A.
- تفتح نقطة التشابك NC الخاصة بالكونتاكتور A في مسار B.
- يدور المحرك في الاتجاه الأول.
- عند إيقاف A، يصبح تشغيل B ممكنًا.
- عند الضغط على PB، يعمل الكونتاكتور B.
- يقوم B بتبديل فازتين.
- ينعكس اتجاه دوران المحرك.
- يمنع التشابك الكهربائي تشغيل A أثناء عمل B.
أخطاء شائعة في دائرة عكس اتجاه دوران المحرك
عند تنفيذ دائرة Forward/Reverse، تجنب الأخطاء التالية:
- تشغيل الكونتاكتورين في الوقت نفسه.
- إهمال التشابك الميكانيكي.
- توصيل نقاط NO وNC بطريقة خاطئة.
- عدم تمرير تيار المحرك عبر الأوفرلود.
- ضبط الأوفرلود على قيمة غير مناسبة لتيار المحرك.
- الاعتماد على زر التشغيل دون توفير دائرة تعشيق عند الحاجة.
- عدم التأكد من ترتيب الفازات بعد تنفيذ التوصيلات.
- عكس اتجاه المحرك في تطبيق لا يسمح بعكس الحركة مباشرة.
مقال ذو صلة: تشغيل وفصل محرك 3 فاز وعكس حركته مع ضاغط نهاية شوط
الخلاصة
تعتمد دوائر القوى والتحكم لعكس اتجاه دوران محرك 3 فاز على مبدأ بسيط: تبديل أي فازتين من الفازات الثلاث يؤدي إلى عكس اتجاه دوران المحرك.
ولهذا السبب تستخدم دائرة القوى كونتاكتورين. يقوم الأول بتوصيل الفازات بالترتيب الطبيعي، بينما يقوم الثاني بتبديل فازتين لعكس اتجاه الدوران.
أما دائرة التحكم، فتستخدم التعشيق الذاتي للحفاظ على تشغيل الكونتاكتور، والتشابك الكهربائي لمنع تشغيل الكونتاكتورين معًا.
ولزيادة مستوى الأمان، يفضل استخدام تشابك ميكانيكي بين الكونتاكتورين أيضًا.
وبهذا تجمع دائرة Forward/Reverse بين التحكم في اتجاه المحرك، وحماية المحرك، ومنع أخطاء التوصيل الخطرة.
المصادر: مراجع تعليمية، شنايدر إلكتريك
