تُستخدم دائرة عكس حركة محرك ثلاثي الأوجه للتحكم في تشغيل المحرك وإيقافه وتغيير اتجاه دورانه. وتُعد هذه الدائرة مناسبة للعديد من التطبيقات الصناعية، مثل البوابات والأبواب والآلات التي تحتاج إلى حركة في اتجاهين.
تعتمد الدائرة على كونتاكتورين لعكس اتجاه دوران المحرك. كما تحتوي على أوفرلود لحماية المحرك من زيادة الحمل، بالإضافة إلى مفاتيح نهاية المشوار لإيقاف المحرك تلقائيًا عند وصوله إلى نهاية الحركة.
والأهم من ذلك أن عكس الحركة في هذه الدائرة يتم بشكل غير مباشر. أي يجب إيقاف المحرك أولًا، ثم تشغيله في الاتجاه الآخر.
مكونات دائرة عكس حركة محرك ثلاثي الأوجه
تنقسم الدائرة إلى جزأين رئيسيين:
- دائرة القوى: مسؤولة عن توصيل القدرة الكهربائية إلى المحرك.
- دائرة التحكم: مسؤولة عن تشغيل الكونتاكتورات وفصلها والتحكم في اتجاه دوران المحرك.
أولًا: مكونات دائرة القوى
1. مصدر التغذية الكهربائية
تعمل دائرة القوى من مصدر كهربائي ثلاثي الأوجه، ويظهر في المخطط:
- L1: الفاز الأول.
- L2: الفاز الثاني.
- L3: الفاز الثالث.
- PE: موصل التأريض المتصل بجسم المحرك.
- 380/220 V – 60 Hz: جهد وتردد التغذية الموضحان في المخطط.
ويجب التأكد من أن جهد مصدر التغذية مناسب للجهد المسموح به للمحرك قبل تشغيله.
2. القاطع الرئيسي F2
يوضع القاطع F2 في بداية دائرة القوى لحماية الدائرة من حالات القصر والتيارات غير الطبيعية.
وتكون أطرافه في المخطط:
- 1 – 3 – 5: أطراف الدخول.
- 2 – 4 – 6: أطراف الخروج.
بعد ذلك تنتقل التغذية إلى دائرة عكس الحركة والكونتاكتورات.
3. الكونتاكتور K1
يستخدم الكونتاكتور K1 لتشغيل المحرك في اتجاه الدوران الأول.
وتكون أطراف القدرة الرئيسية:
- 1 – 3 – 5: الدخول.
- 2 – 4 – 6: الخروج.
عند تشغيل K1 تصل الفازات إلى المحرك بترتيب معين، فيدور المحرك في الاتجاه الأول.
4. الكونتاكتور K2
يستخدم الكونتاكتور K2 لتشغيل المحرك في الاتجاه المعاكس.
وتكون أطرافه الرئيسية:
- 1 – 3 – 5: الدخول.
- 2 – 4 – 6: الخروج.
ويختلف توصيل K2 عن K1 من ناحية ترتيب الفازات؛ إذ يتم تبديل فازتين لعكس اتجاه المجال الدوار للمحرك.
وبالتالي يدور المحرك في الاتجاه المعاكس عند تشغيل K2.
مهم: يجب ألا يعمل K1 وK2 في الوقت نفسه. لذلك تحتوي دائرة التحكم على تشابك كهربائي يمنع تشغيل الكونتاكتورين معًا.
5. الأوفرلود F3
يوضع الأوفرلود F3 في دائرة القوى لحماية المحرك من زيادة الحمل.
فعندما يرتفع تيار المحرك عن القيمة المضبوطة للأوفرلود لفترة معينة، تعمل الحماية الحرارية وتفصل دائرة التحكم.
وبذلك يتوقف الكونتاكتور ويُفصل المحرك.
6. المحرك M1
المحرك M1 هو محرك ثلاثي الأوجه، ويرمز إليه في المخطط بالرمز:
M1 3~
وتظهر أطرافه في المخطط على النحو التالي:
- U1
- V1
- W1
ويحدد ترتيب الفازات المتصلة بهذه الأطراف اتجاه دوران المحرك.
ثانيًا: مكونات دائرة التحكم
تتحكم دائرة التحكم في تشغيل وفصل الكونتاكتورات K1 وK2، كما تسمح بعكس اتجاه دوران المحرك والتحكم في نهاية المشوار.
وتتكون بشكل أساسي من العناصر التالية:
| الرمز | العنصر | الوظيفة |
|---|---|---|
| F1 | قاطع دائرة التحكم | حماية دائرة التحكم |
| F2 | القاطع الرئيسي | حماية دائرة القوى |
| F3 | الأوفرلود | حماية المحرك من زيادة الحمل |
| S1 | زر الإيقاف | إيقاف المحرك |
| S2 | زر تشغيل الاتجاه الأول | تشغيل K1 |
| S3 | زر تشغيل الاتجاه الثاني | تشغيل K2 |
| S1Q | مفتاح نهاية المشوار الأول | إيقاف المحرك عند نهاية أحد الاتجاهين |
| S2Q | مفتاح نهاية المشوار الثاني | إيقاف المحرك عند نهاية الاتجاه الآخر |
| K1 | كونتاكتور الاتجاه الأول | تشغيل المحرك في الاتجاه الأول |
| K2 | كونتاكتور الاتجاه الثاني | تشغيل المحرك في الاتجاه المعاكس |
| H1 | لمبة بيان | توضيح تشغيل K1 |
| H2 | لمبة بيان | توضيح تشغيل K2 |
| H3 | لمبة بيان | توضيح توقف المحرك |
| H4 | لمبة بيان | توضيح حدوث عطل في الأوفرلود |
1. مصدر تغذية دائرة التحكم
تعمل دائرة التحكم في المخطط من مصدر:
220 V – 60 Hz
ويتكون المصدر من:
- L1: خط الفاز.
- N: خط التعادل.
وتغذي هذه الدائرة ملفات الكونتاكتورات ونقاط التحكم ولمبات البيان.
2. قاطع دائرة التحكم F1
يوضع القاطع F1 لحماية دائرة التحكم من الأعطال والتيارات الزائدة.
وتظهر أطرافه في المخطط:
- 1: الدخول.
- 2: الخروج.
بعد ذلك تنتقل التغذية إلى عناصر التحكم والحماية.
3. زر الإيقاف S1
يستخدم الزر S1 لإيقاف المحرك يدويًا.
وعند الضغط عليه تنفتح دائرة التحكم، فينقطع التيار عن ملف الكونتاكتور العامل، ويتوقف المحرك.
ويجب إيقاف المحرك قبل تشغيل الاتجاه المعاكس في هذه الدائرة.
كيف تعمل دائرة عكس حركة محرك ثلاثي الأوجه؟
تعتمد الدائرة على كونتاكتورين:
- K1: للاتجاه الأول.
- K2: للاتجاه الثاني.
كما تستخدم نقاطًا مساعدة للتشابك الكهربائي والإبقاء الذاتي.
لذلك لا يمكن تشغيل الاتجاهين في الوقت نفسه، كما يستمر الكونتاكتور في العمل بعد رفع اليد عن زر التشغيل.
تشغيل المحرك في الاتجاه الأول
عند الضغط على زر التشغيل S2، يمر التيار في دائرة التحكم إلى ملف الكونتاكتور K1.
عندها يحدث الآتي:
- يعمل ملف K1.
- تغلق نقاط القدرة الرئيسية للكونتاكتور.
- تصل التغذية إلى المحرك.
- يبدأ المحرك بالدوران في الاتجاه الأول.
- تضيء لمبة البيان H1.
- تغلق نقطة الإبقاء الذاتي K1 (13-14).
- يستمر K1 في العمل بعد رفع اليد عن S2.
وبذلك يستمر المحرك في الدوران حتى يحدث أحد أمرين: الضغط على زر الإيقاف أو وصول المحرك إلى نهاية المشوار.
وظيفة نقطة الإبقاء الذاتي K1 (13-14)
تُستخدم النقطة المساعدة 13-14 في K1 لتحقيق الإبقاء الذاتي.
فعند الضغط على S2 يعمل K1، ثم تغلق النقطة 13-14.
بعد ذلك تسمح هذه النقطة باستمرار وصول التيار إلى ملف K1 حتى بعد تحرير زر التشغيل S2.
وينطبق المبدأ نفسه على الكونتاكتور K2 من خلال النقطة K2 (13-14).
إيقاف المحرك
عند الضغط على زر الإيقاف S1، تنفتح دائرة التحكم.
وبالتالي يفصل الكونتاكتور العامل ويتوقف المحرك.
وعند توقف المحرك، تضيء لمبة البيان H3 إذا كانت دائرة بيان التوقف في المخطط موصلة من خلال النقاط المساعدة المغلقة للكونتاكتورين.
عكس اتجاه دوران المحرك
عندما نريد تغيير اتجاه دوران المحرك، يجب أولًا إيقافه.
على سبيل المثال، إذا كان المحرك يعمل بواسطة K1، فإن الخطوات تكون كالتالي:
- الضغط على S1 لإيقاف المحرك.
- التأكد من فصل K1.
- الضغط على S3.
- يعمل الكونتاكتور K2.
- يتغير ترتيب الفازات المتصلة بالمحرك.
- يبدأ المحرك بالدوران في الاتجاه المعاكس.
- تضيء لمبة البيان H2.
لذلك تسمى هذه الطريقة عكس حركة غير مباشر؛ لأن المستخدم لا ينتقل مباشرة من الاتجاه الأول إلى الاتجاه الثاني، بل يوقف المحرك أولًا ثم يشغله في الاتجاه الآخر.
لماذا يتم تبديل فازتين لعكس اتجاه المحرك؟
يعتمد اتجاه دوران المحرك ثلاثي الأوجه على ترتيب الفازات.
فعند تبديل أي فازتين من الفازات الثلاث، يتغير ترتيب المجال المغناطيسي الدوار داخل المحرك.
وبالتالي يتغير اتجاه دوران المحرك.
ولهذا السبب تختلف توصيلات K2 عن K1 في دائرة القوى.
وظيفة التشابك الكهربائي بين K1 وK2
يحتوي مسار K1 على نقطة مغلقة من K2، وهي:
K2 (21-22)
كما يحتوي مسار K2 على نقطة مغلقة من K1، وهي:
K1 (21-22)
وتسمى هذه الطريقة التشابك الكهربائي (Electrical Interlock).
فعند عمل K1، تفتح النقطة المساعدة المرتبطة بـ K1 في دائرة K2، وبالتالي تمنع تشغيل K2.
والعكس صحيح.
وتكمن أهمية هذا التشابك في منع تشغيل الكونتاكتورين في الوقت نفسه، لأن ذلك قد يؤدي إلى حدوث قصر كهربائي بين الفازات.
وظيفة مفتاح نهاية المشوار
تستخدم مفاتيح نهاية المشوار S1Q وS2Q لإيقاف المحرك تلقائيًا عند وصول الجزء المتحرك إلى نهاية مساره.
وهذه الخاصية مهمة جدًا عند استخدام المحرك لتحريك:
- البوابات.
- الأبواب.
- الآليات المنزلقة.
- بعض المعدات والآلات الصناعية.
فعندما يصل الجزء المتحرك إلى موضعه النهائي، يتغير وضع مفتاح نهاية المشوار ويفصل دائرة التحكم.
وبالتالي يتوقف المحرك حتى لو لم يضغط المستخدم على زر الإيقاف.
نهاية المشوار في اتجاه الحركة الأول
عند تشغيل المحرك في الاتجاه الأول، يتحرك الجزء الميكانيكي نحو نهاية مساره.
وعند وصوله إلى هذه النقطة، يعمل مفتاح نهاية المشوار S1Q وفق التوصيل الموضح في المخطط.
فينفتح مسار التحكم، ويفصل الكونتاكتور، ثم يتوقف المحرك.
نهاية المشوار في الاتجاه الثاني
عند تشغيل المحرك في الاتجاه الثاني، يتحرك الجزء الميكانيكي في الاتجاه المعاكس.
وعند وصوله إلى نهاية المسار الأخرى، يعمل مفتاح نهاية المشوار S2Q.
وبذلك يفصل دائرة التحكم ويتوقف المحرك تلقائيًا.
وظيفة الأوفرلود F3
يحمي الأوفرلود F3 المحرك من زيادة الحمل.
وعند حدوث حمل زائد، تعمل الحماية الحرارية وتفتح نقطة الأوفرلود المغلقة 95-96.
وبالتالي ينقطع التيار عن دائرة التحكم ويفصل الكونتاكتور العامل.
كما يمكن استخدام النقطة المفتوحة 97-98 لتشغيل لمبة بيان العطل H4.
وعندها يعرف المستخدم أن الأوفرلود قد عمل بسبب وجود حالة حمل زائد أو خلل يحتاج إلى فحص.
بعد معالجة سبب العطل وإعادة ضبط الأوفرلود، تعود دائرة التحكم إلى وضعها الطبيعي وتنطفئ لمبة العطل وفق تصميم الدائرة.
لمبات البيان في دائرة التحكم
تساعد لمبات البيان على معرفة حالة المحرك بسرعة.
H1: تشغيل الاتجاه الأول
تضيء H1 عندما يعمل الكونتاكتور K1، لتوضح أن المحرك يعمل في الاتجاه الأول.
H2: تشغيل الاتجاه الثاني
تضيء H2 عندما يعمل الكونتاكتور K2، لتوضح أن المحرك يعمل في الاتجاه المعاكس.
H3: توقف المحرك
تضيء H3 عندما يكون K1 وK2 في حالة فصل، وفق طريقة توصيل دائرة البيان.
H4: عطل الأوفرلود
تضيء H4 عند عمل حماية الأوفرلود، إذا كانت موصلة من خلال النقطة المفتوحة 97-98.
تسلسل تشغيل الدائرة باختصار
يمكن تلخيص طريقة عمل دائرة عكس حركة محرك ثلاثي الأوجه في الخطوات التالية:
الاتجاه الأول
S2 → K1 → المحرك يدور في الاتجاه الأول → H1 تضيء
الإيقاف
S1 → فصل K1 أو K2 → توقف المحرك → H3 تضيء
الاتجاه الثاني
S3 → K2 → تبديل فازتين → المحرك يدور في الاتجاه المعاكس → H2 تضيء
نهاية المشوار
وصول الجزء المتحرك إلى النهاية → عمل S1Q أو S2Q → فصل دائرة التحكم → توقف المحرك
زيادة الحمل
زيادة الحمل → عمل F3 → فتح 95-96 → فصل الكونتاكتور → إضاءة H4
تطبيق دائرة عكس الحركة على البوابات
تعد البوابات من التطبيقات العملية الواضحة لهذه الدائرة.
فعند الضغط على زر التشغيل، يعمل المحرك ويحرك البوابة في أحد الاتجاهين.
وعندما تصل البوابة إلى نهاية مسارها، يعمل مفتاح نهاية المشوار ويفصل المحرك تلقائيًا.
وعند الرغبة في تحريك البوابة في الاتجاه الآخر، يضغط المستخدم على زر التشغيل المقابل بعد إيقاف المحرك.
وبذلك يمكن التحكم في حركة البوابة في الاتجاهين مع توفير إيقاف تلقائي عند نهايتي المسار.
الفرق بين التشغيل المباشر والتشغيل غير المباشر
في هذه الدائرة لا يتم عكس اتجاه المحرك مباشرة أثناء تشغيله.
فإذا كان المحرك يدور في الاتجاه الأول، يجب:
إيقاف المحرك → التأكد من فصل الكونتاكتور → تشغيل الاتجاه الآخر.
وهذا يختلف عن بعض دوائر التحكم التي تسمح بتغيير الاتجاه وفق تصميم وتحكم خاص.
لذلك يمكن وصف هذه الدائرة بأنها دائرة عكس حركة غير مباشر.
أهم وظائف الدائرة
تجمع هذه الدائرة عدة وظائف في نظام تحكم واحد، وهي:
- تشغيل المحرك ثلاثي الأوجه.
- إيقاف المحرك يدويًا.
- عكس اتجاه دوران المحرك.
- منع تشغيل الكونتاكتورين معًا.
- حماية المحرك من زيادة الحمل.
- إظهار حالة التشغيل من خلال لمبات البيان.
- إيقاف المحرك تلقائيًا عند نهاية المشوار.
الخلاصة
تُعد دائرة عكس حركة محرك ثلاثي الأوجه من دوائر التحكم المهمة في التطبيقات التي تحتاج إلى حركة في اتجاهين.
تعتمد الدائرة على الكونتاكتور K1 لتشغيل الاتجاه الأول، وعلى الكونتاكتور K2 لتشغيل الاتجاه المعاكس. ويتم عكس اتجاه الدوران من خلال تبديل فازتين في دائرة القوى.
كما يوفر التشابك الكهربائي بين K1 وK2 حماية مهمة تمنع تشغيل الكونتاكتورين في الوقت نفسه.
بالإضافة إلى ذلك، يحمي الأوفرلود المحرك من زيادة الحمل، بينما تتولى مفاتيح نهاية المشوار S1Q وS2Q إيقاف المحرك تلقائيًا عند وصول الحركة إلى نهايتها.
وبهذه الطريقة تجمع الدائرة بين التشغيل والإيقاف وعكس الحركة والحماية والتحكم في نهاية المشوار، لذلك يمكن استخدامها في البوابات والأبواب والعديد من التطبيقات الصناعية.
تنبيه: يجب فصل مصدر التغذية قبل إجراء أي أعمال توصيل أو صيانة، ويجب تنفيذ دوائر القدرة والتحكم بواسطة شخص مؤهل ووفق متطلبات السلامة الكهربائية.
المصادر: مراجع تعليمية، شنايدر إلكتريك
