يعد توصيل محرك ثلاثي الأطوار نجمة ودلتا من الأساسيات المهمة في أنظمة المحركات الكهربائية. ويعتمد اختيار التوصيلة المناسبة على جهد التغذية وتصميم ملفات المحرك، كما هو موضح في لوحة البيانات.
تحتوي كثير من المحركات الحثية ثلاثية الأطوار ذات الجهد المنخفض على ستة أطراف يمكن الوصول إليها داخل صندوق التوصيل. وتسمح هذه الأطراف بتوصيل المحرك على النجمة (Y) أو الدلتا (Δ).
قبل إجراء أي توصيل، يجب التأكد من بيانات المحرك ومخطط الشركة المصنعة. كما يجب أن ينفذ أعمال التوصيل الكهربائي فني أو مهندس مؤهل، لأن دوائر المحركات ثلاثية الأطوار قد تتضمن جهودًا وتيارات خطرة.
ما هي أطراف المحرك ثلاثي الأطوار؟
تُستخدم عادةً تسمية IEC التالية لأطراف ملفات المحرك:
- U1 وV1 وW1: بدايات ملفات الأطوار الثلاثة.
- U2 وV2 وW2: نهايات ملفات الأطوار الثلاثة.
وقد تستخدم بعض المحركات تسمية أخرى وفق معيار NEMA، مثل T1 إلى T6.
يتيح وجود الأطراف الستة اختيار طريقة توصيل الملفات حسب جهد التشغيل المطلوب.
ماذا تعني بيانات الجهد على لوحة المحرك؟
توضح لوحة بيانات المحرك جهد التشغيل المناسب لكل توصيلة. ومن الأمثلة الشائعة:
230/400 V Δ/Y
وهذا يعني عادةً:
- 230 فولت → دلتا (Δ).
- 400 فولت → نجمة (Y).
ومن الأمثلة أيضًا:
400/690 V Δ/Y
وهذا يعني عادةً:
- 400 فولت → دلتا (Δ).
- 690 فولت → نجمة (Y).
لذلك، يجب قراءة رموز الجهد والتوصيلة كما هي مكتوبة على لوحة المحرك. ولا ينبغي الاعتماد على قيمة الجهد وحدها.
كيفية توصيل المحرك على النجمة (Y)؟
في توصيلة النجمة، يتم ربط نهايات الملفات الثلاثة معًا لتكوين نقطة النجمة.
طريقة الربط
يتم توصيل:
U2 + V2 + W2
معًا.
ثم يتم توصيل مصدر التغذية ثلاثي الأطوار كالتالي:
- L1 → U1
- L2 → V1
- L3 → W1
نقطة النجمة داخل المحرك ليست سلك التعادل الخاص بالشبكة. لذلك، لا يتم توصيلها تلقائيًا بالـ Neutral.
ماذا يحدث عند التوصيل على النجمة؟
عند توصيل المحرك على النجمة، يكون الجهد على كل ملف مساويًا لجهد الخط مقسومًا على الجذر التربيعي لـ3:
Vphase = Vline ÷ √3
فمثلًا، عند استخدام مصدر جهد خطي مقداره 400 فولت:
400 ÷ √3 ≈ 230 فولت
وبالتالي، يتعرض كل ملف لنحو 230 فولت.
وفي توصيلة النجمة:
- تيار الخط يساوي تيار الملف.
- يكون الجهد على كل ملف أقل من جهد الخط.
- يكون عزم البدء أقل مقارنةً بالبدء المباشر على الدلتا عند نفس جهد الخط.
- يمكن استخدامها للتشغيل عند الجهد الأعلى المحدد على لوحة المحرك.
كيفية توصيل المحرك على الدلتا (Δ)؟
في توصيلة الدلتا، يتم ربط ملفات المحرك معًا لتكوين دائرة مغلقة تشبه المثلث.
طريقة الربط
يتم الربط عادةً كالتالي:
- U1 ↔ W2
- V1 ↔ U2
- W1 ↔ V2
ثم يتم توصيل مصدر التغذية إلى نقاط الوصل الثلاث:
- L1 → U1/W2
- L2 → V1/U2
- L3 → W1/V2
يجب دائمًا التأكد من مخطط التوصيل الموجود على المحرك قبل تنفيذ أي توصيل؛ فقد تختلف تفاصيل الأطراف حسب تصميم الشركة المصنعة.
ماذا يحدث عند التوصيل على الدلتا؟
في توصيلة الدلتا، يتعرض كل ملف إلى جهد الخط الكامل.
فإذا كان جهد الشبكة 400 فولت، فإن الجهد على كل ملف يكون:
Vphase = Vline = 400 V
وفي توصيلة الدلتا:
- جهد الملف يساوي جهد الخط.
- تيار الخط يساوي تقريبًا √3 × تيار الملف.
- يمكن للمحرك توفير عزمه الكامل عند ظروف التشغيل المناسبة.
- تُستخدم الدلتا للتشغيل الطبيعي عندما تتوافق مع جهد الشبكة ولوحة بيانات المحرك.
الفرق بين توصيل النجمة والدلتا
يمكن تلخيص الفرق بين التوصيلتين في الجدول التالي:
| المعيار | النجمة (Y) | الدلتا (Δ) |
|---|---|---|
| الجهد على كل ملف | Vline ÷ √3 | Vline |
| تيار الخط | يساوي تيار الملف | √3 × تيار الملف |
| جهد الملف عند شبكة 400 فولت | نحو 230 فولت | 400 فولت |
| عزم البدء | أقل | أعلى |
| الاستخدام | الجهد الأعلى حسب لوحة البيانات أو بدء نجمة-دلتا | الجهد الأقل حسب لوحة البيانات والتشغيل الطبيعي |
مثال على الفرق
لنفترض أن لدينا محركًا يحمل البيانات:
400/690 V Δ/Y
ومصدر التغذية المتاح هو 400 فولت ثلاثي الأطوار.
في هذه الحالة، يكون التشغيل الطبيعي للمحرك على:
الدلتا (Δ) عند 400 فولت.
أما إذا تم توصيله على النجمة عند 400 فولت، فسيصبح الجهد على كل ملف نحو:
400 ÷ √3 ≈ 230 فولت
لذلك، لا يجوز اختيار النجمة أو الدلتا اعتمادًا على التخمين. يجب مطابقة التوصيلة مع لوحة بيانات المحرك.
متى يستخدم بدء التشغيل نجمة-دلتا؟
يُستخدم نظام بدء التشغيل نجمة-دلتا (Star-Delta Starter) لتقليل تيار البدء في بعض المحركات ثلاثية الأطوار.
يبدأ المحرك أولًا على النجمة. وبعد وصوله إلى سرعة مناسبة، يتم تحويله إلى الدلتا للتشغيل الطبيعي.
عند البدء على النجمة، ينخفض الجهد على ملفات المحرك. ونتيجة لذلك، ينخفض تيار البدء وعزم البدء مقارنةً بالبدء المباشر على الدلتا.
وعند التحويل إلى الدلتا، يحصل كل ملف على جهد التشغيل الكامل المناسب للمحرك.
ما شروط استخدام بدء نجمة-دلتا؟
يجب أن تتوفر عدة شروط، أهمها:
- وجود ستة أطراف لملفات المحرك.
- أن يكون المحرك مصممًا للتشغيل على الدلتا عند جهد الشبكة.
- توافق لوحة بيانات المحرك مع نظام نجمة-دلتا.
- استخدام بادئ تشغيل ومكونات حماية مناسبة.
- ضبط زمن التحويل بين النجمة والدلتا وفق متطلبات الحمل والمحرك.
مثال: محرك 400/690 V Δ/Y مناسب عادةً للتشغيل على دلتا عند شبكة 400 فولت، وبالتالي يمكن استخدامه في نظام بدء نجمة-دلتا إذا كانت بقية الشروط متوفرة.
أما محرك 230/400 V Δ/Y فلا يُستخدم بالطريقة نفسها على شبكة 400 فولت؛ لأن تشغيله الطبيعي عند 400 فولت يكون على النجمة.
هل يمكن توصيل أي محرك ثلاثي الأطوار نجمة ودلتا؟
لا.
وجود ستة أطراف لا يعني بالضرورة أن المحرك مناسب لجميع تطبيقات نجمة-دلتا.
يجب أولًا التحقق من:
- بيانات الجهد على لوحة المحرك.
- رموز النجمة والدلتا.
- عدد الأطراف المتاحة.
- جهد شبكة التغذية.
- نوع الحمل وطريقة بدء التشغيل.
- تعليمات الشركة المصنعة.
وهذه الخطوة مهمة لتجنب تشغيل ملفات المحرك بجهد غير مناسب.
أهم ملاحظات السلامة عند توصيل المحرك
يجب التعامل مع توصيل المحركات ثلاثية الأطوار باعتباره عملًا كهربائيًا يتطلب خبرة مناسبة.
قبل العمل:
- افصل مصدر التغذية بالكامل.
- تأكد من عدم وجود جهد قبل لمس الأطراف.
- استخدم معدات الوقاية المناسبة.
- تأكد من توصيل التأريض الوقائي PE لهيكل المحرك.
- راجع مخطط التوصيل الموجود داخل غطاء صندوق الأطراف.
- لا تعتمد على ألوان الأسلاك وحدها لتحديد الأطراف.
- استخدم جسور التوصيل Jumpers المناسبة والمرفقة مع المحرك.
- تأكد من إحكام جميع الوصلات.
- لا تغير توصيل النجمة أو الدلتا إلا بعد التأكد من ملاءمتهما لجهد المحرك.
مهم: التوصيل الخاطئ، مثل تشغيل ملفات محرك بجهد أعلى من الجهد المسموح به، قد يؤدي إلى ارتفاع شديد في التيار والحرارة وتلف الملفات.
الخلاصة
يعتمد توصيل محرك ثلاثي الأطوار نجمة ودلتا على بيانات لوحة المحرك وجهد شبكة التغذية.
في النجمة (Y)، يحصل كل ملف على جهد يساوي جهد الخط مقسومًا على √3. أما في الدلتا (Δ)، فيحصل كل ملف على جهد الخط الكامل.
لذلك، لا توجد توصيلة واحدة مناسبة لجميع المحركات. ويجب دائمًا اختيار النجمة أو الدلتا وفق لوحة بيانات المحرك ومخطط الشركة المصنعة.
أما نظام نجمة-دلتا، فيستخدم في بعض المحركات لتقليل تيار البدء، ثم تحويل المحرك إلى الدلتا أثناء التشغيل الطبيعي.
الأسئلة الشائعة
في النجمة، يكون الجهد على كل ملف أقل من جهد الخط بمقدار √3. أما في الدلتا، فيساوي جهد الملف جهد الخط.
نعم. عند استخدام بدء نجمة-دلتا، يكون تيار البدء أقل من البدء المباشر على الدلتا، ويكون عزم البدء أقل أيضًا.
إذا كانت لوحة البيانات مكتوبة 400/690 V Δ/Y، فإن التشغيل الطبيعي عند 400 فولت يكون على الدلتا.
لا. إذا كانت لوحة البيانات 230/400 V Δ/Y، فإن تشغيله عند 400 فولت يكون عادةً على النجمة.
يحتاج نظام بدء نجمة-دلتا إلى محرك يمكن الوصول إلى أطراف ملفاته الستة بشكل منفصل، إضافة إلى دائرة تحكم ومكونات تشغيل وحماية مناسبة.
لا. نقطة النجمة الناتجة عن جمع نهايات ملفات المحرك ليست هي سلك التعادل الخاص بالشبكة، ولا يتم توصيلها به كقاعدة عامة.
يجب الرجوع إلى مخطط الشركة المصنعة ولوحة المحرك. ترميز IEC شائع، لكن طريقة ترتيب الأطراف داخل صندوق التوصيل قد تختلف.
المصادر: cntecho، electricalvolt
