إذا كنت تتساءل ماذا يحدث للمحرك الكهربائي 3 فاز إذا فقد أحد الفازات؟ فأنت لست وحدك، إذ يعد هذا السؤال من أكثر الأسئلة شيوعًا بين طلاب الكهرباء العامة وكهرباء التحكم والقوى، كما يطرح باستمرار في المقابلات الفنية بسبب أهميته العملية.
ويعد فقدان أحد الفازات من أكثر الأعطال شيوعًا في المحركات ثلاثية الطور، وقد يؤدي إلى ارتفاع التيار ودرجة الحرارة ثم تلف ملفات المحرك إذا لم تتوفر وسائل الحماية المناسبة.
في هذا المقال سنتعرف بالتفصيل على ما يحدث للمحرك عند فقدان أحد الفازات، والفرق بين توصيلتي النجمة (Star) والدلتا (Delta)، وكيفية حماية المحرك من هذا العطل.
توصيلات المحرك الكهربائي 3 فاز
يعتمد تشغيل المحرك الكهربائي ثلاثي الفاز على طريقتين أساسيتين للتوصيل، وهما:
- توصيلة النجمة (Star).
- توصيلة الدلتا (Delta).
لكل طريقة خصائصها من حيث الجهد والتيار.
التوصيل على النجمة (Star)
في هذا النوع يتم استخدام:
- ثلاثة خطوط فاز.
- خط نيوترال.
أي يصبح مجموع الخطوط 4 خطوط (3 فاز + نيوترال).
التوصيل على الدلتا (Delta)
أما في توصيلة الدلتا فلا يتم استخدام خط النيوترال، بل يعتمد المحرك على:
- ثلاثة خطوط فاز فقط.
ويختلف توزيع التيار داخل الملفات بين الطريقتين، لذلك تختلف طريقة احتراق الملفات عند فقدان أحد الفازات.
اقرأ أيضاً: الفرق بين دائرة ستار ودائرة دلتا
ماذا يحدث للمحرك الكهربائي 3 فاز إذا فقد أحد الفازات وهو يعمل؟
عند فقدان أحد الفازات أثناء دوران المحرك، فإن النتيجة تعتمد على:
- مقدار الحمل على المحرك.
- طريقة توصيل الملفات (ستار أو دلتا).
- وجود وسائل الحماية من عدمها.
إذا كان المحرك يعمل بالحمل الكامل، فإنه غالبًا يستمر في الدوران لفترة قصيرة، ولكن مع حدوث زيادة كبيرة في التيار داخل الملفات المتبقية. ونتيجة لذلك ترتفع درجة حرارة المحرك بشكل سريع، ويزداد صوته واهتزازه، ثم يبدأ العزل الداخلي للملفات بالانهيار، مما يؤدي في النهاية إلى احتراق المحرك إذا لم يتم فصله بسرعة.
أما إذا كان الحمل خفيفًا، فقد يستمر المحرك في العمل، إلا أن ذلك لا يعني أن التشغيل آمن، لأن ارتفاع الحرارة يستمر تدريجيًا وقد يسبب تلف الملفات مع مرور الوقت.
ماذا يحدث عند فقدان أحد الفازات في توصيلة النجمة (Star)؟
إذا كان المحرك موصلًا بطريقة النجمة (Star) وفقد أحد الفازات، فإن:
- يزداد التيار في الملفات المتبقية.
- يصل التيار إلى حوالي 1.73 مرة من التيار الطبيعي.
- يحترق ملفان من أصل ثلاثة ملفات عند استمرار التشغيل دون حماية.
فعلى سبيل المثال، إذا كان المحرك يسحب 11 أمبير أثناء التشغيل الطبيعي بالحمل الكامل، فإن التيار قد يرتفع إلى حوالي 19 أمبير، وهو ما يؤدي إلى ارتفاع شديد في درجة الحرارة ثم احتراق الملفات.
ماذا يحدث عند فقدان أحد الفازات في توصيلة الدلتا (Delta)؟
إذا كان المحرك موصلًا بطريقة الدلتا (Delta) فإن الوضع يختلف قليلًا.
فعند فقدان أحد الفازات:
- يتضاعف التيار في أحد الملفات.
- يحترق ملف واحد فقط من الملفات الثلاثة.
- يحدث ذلك بسبب طريقة توزيع التيار داخل توصيلة الدلتا.
ولهذا السبب تختلف آثار العطل بين توصيلتي النجمة والدلتا.
كما هو ملاحظ في الصورة أعلاه أن الملف الموصول على التوازي مع الفازتين مطبق عليه قيمة تيار مضاعف، وهذا هو السبب في احتراق ملف واحد في حالة الدلتا.
ونؤكد مرة أخرى على أن سقوط أحد الفازات المغذية للمحرك الكهربائي 3 فاز، سيؤدي إلى احتراقه أن لم توجد وسيلة حماية مناسبة تفصله فوراً، كالاوفرلود ريليه أو جهاز الفاز سكونس المخصص للحماية من سقوط الفازات.
دور وسائل الحماية في منع احتراق المحرك
لحماية المحرك من هذا العطل، يجب تركيب وسائل حماية مناسبة، مثل:
- أوفرلود ريليه (Overload Relay).
- جهاز الحماية من فقدان الفازات (Phase Failure Relay).
- جهاز تسلسل الفازات (Phase Sequence Relay).
فعند اكتشاف فقدان أحد الفازات، تقوم هذه الأجهزة بفصل التغذية مباشرة قبل وصول درجة حرارة الملفات إلى المستوى الذي يسبب احتراقها.
كما أن بعض المحركات تحتوي على حماية حرارية داخلية، حيث تفصل التغذية تلقائيًا عند ارتفاع درجة الحرارة، ولا تسمح بإعادة التشغيل إلا بعد أن يبرد المحرك.
لماذا ترتفع حرارة المحرك عند فقدان أحد الفازات؟
يرجع السبب إلى أن القدرة المطلوبة من المحرك تبقى كما هي، بينما أصبحت التغذية الكهربائية ناقصة. لذلك يضطر المحرك إلى سحب تيار أكبر من الفازات المتبقية لتعويض الفاز المفقود، مما يؤدي إلى:
- ارتفاع التيار.
- زيادة الفقد الحراري داخل الملفات.
- انخفاض العزم.
- زيادة الاهتزاز والضوضاء.
- تلف العزل الكهربائي مع استمرار التشغيل.
ملخص
يُعد فقدان أحد الفازات من أخطر الأعطال التي قد تصيب المحركات الكهربائية ثلاثية الفاز. فإذا لم تتوفر وسائل حماية مناسبة، فقد يؤدي هذا العطل إلى ارتفاع التيار ودرجة الحرارة، ثم احتراق الملفات خلال وقت قصير. ويختلف عدد الملفات المتضررة بحسب نوع التوصيل، حيث يحترق غالبًا ملفان في توصيلة النجمة، بينما يحترق ملف واحد في توصيلة الدلتا.
الأسئلة الشائعة
نعم، قد يستمر في العمل إذا كان يدور بالفعل، لكنه يسحب تيارًا أعلى من الطبيعي، مما يؤدي إلى ارتفاع الحرارة واحتمال احتراق الملفات.
لا، في معظم الحالات لا يستطيع المحرك الإقلاع عند فقدان أحد الفازات، لأنه لا ينتج عزم بدء كافيًا.
أفضل وسيلة هي استخدام ريليه فقدان الفازات (Phase Failure Relay) مع الأوفرلود الحراري لضمان فصل التغذية فور حدوث العطل.
نعم، ففي توصيلة النجمة غالبًا تتضرر ملفان، بينما في توصيلة الدلتا يتضرر ملف واحد بسبب اختلاف توزيع التيار داخل الملفات.
الخاتمة
فهم ما يحدث للمحرك الكهربائي ثلاثي الفاز عند فقدان أحد الفازات يساعد الفنيين والمهندسين على تشخيص الأعطال بسرعة واتخاذ الإجراءات المناسبة لحماية المحرك من التلف. هل سبق أن واجهت هذه المشكلة أثناء عملك؟ شاركنا تجربتك أو استفسارك في التعليقات ليستفيد الجميع.
اقرأ أيضاً:
المصادر والمراجع: بعض الكتب التعليمية
