مكونات دارة التحكم للمفتاتيح الكهرومغناطيسية contactors

قد يهمك أيضا

المفتاح الكهرومغناطيسي

 contractor

1- المفتاح الكهرومغناطيسي :

يبين الشكل التالي التركيب الداخلي للمفتاح الكهرومغناطيسي حيث توجد دائرتان تتشاركان في عمل المفتاح التلامسي هما دارة التحكم ودارة التشغيل. بحيث تتصل دارة التحكم بالملف المغناطيسي للمفتاح الكهرومغناطيسي. وتتصل دارة التشغيل بملامسات القدرة يتم من خلالها ايصال التيار الى الحمل الكهربائي.

2. مكونات المفتاح الكهرومغناطيسي

يتكون المفتاح الكهرومغناطيسي الشكل من العناصر التالية : 

• ‌القلب الحديدي :وهو عبارة عن مجموعة من الشرائح المصنوعة من الحديد السيلكوني على شكل حرف E .

•  ‌الحافظة : وهي الجزء المكمل للدارة المغناطيسية مثبت بها نقاط الملامسات. 
• ‌الملف : عبارة عن ملف ملفوف من سلك النحاس المعزول بالورنيش ملفوف على بكرة من البلاستيك داخل القلب الحديدي وتصمم الملفات بحيث تعمل على فولطيات مختلفة مثل: (12V، 24V ، 220v ، و 380V) وغيرها. ويبين الشكل (2 – 56أ-ب) حالة الإيقاف والعمل للمفتاح الكهرومغناطيسية. 
• ‌الملامسات الرئيسية (ملامسات القدرة): تستعمل في توصيل دارات التشغيل وتصمم بحيث تتحمل تيار الحمل الذي تعمل عليه. ‌
• الملامسات المساعدة (ملامسات التحكم): تستعمل في توصيل دارات التحكم وتتكون من نوعين: الملامسات المساعدة المفتوحة NO. 
• الملامسات المساعدة المغلقة NC. 

3- مبدأ عمل المفتاح الكهرومغناطيسي

يعتمد مبدأ عمل المفتاح الكهرومغناطيسيعلى تولد مجال مغناطيسي داخل الجزء الثابت للقلب الحديدي بسبب سريان التيار الكهربائي من دارة التحكم إلى أطراف الملف المغناطيسي والذي يؤدي بدوره إلى نشوء قوة جذب مغناطيسي للجزء المتحرك وبالتالي تعمل على توصيل الملامسات في دارة القدرة وبالتالي توصيل الفولطية من المصدر إلى الحمل الكهربائي عبر ملامسات القدرة. وعندما ينفصل التيار عن دارة التحكم يتلاشى المجال المغناطيسي فيؤدي ذلك لفتح دارة ملامسات القدرة تحت تأثير زمبرك الإرجاع كما في الشكل التالي.

4- أعطال المفاتيح الكهرومغناطيسية وصيانتها

• احتراق ملف المفتاح الكهرومغناطيسي ويعاد لفه مرة أخرى بنفس قطر السلك القديم وبنفس عدد اللفات او شراء ملف جديد
• تأكل ملامسات التوصيل او تلافها وبهذا الحالة يتم تغييرها
• تكون طبقة عازلة من الكربون على ملامسات القدرة  ويتم صنفرتها بورق الصنفرة الناعم 
• صدور طنين عن المفتاح الكهرومغناطيسي وذلك نتيجة لوجود الأتربة والأوساخ على ملامسات القدرة والتحكم وتعالج بتنظيفها والمحافظة عليها بوضعها في أماكن معزولة على الأتربة والغبار 

5- كيفية اختيار المفتاح الكهرومغناطيسي 

توجد أنواع وأحجام كثيرة من المفاتيح الكهرومغناطيسية، وعند شراء المفاتيح الكهرومغناطيسية يجب أن تعرف ثلاثة متطلبات: 

• ‌لقدرة أو التيار المقنن للحمل الذي سيعمل بهذا المفتاح الكهرومغناطيسي : يجب العلم بأن الجزء الذي سيتحمل تيار المحرك داخل المفتاح الكهرومغناطيسي هي النقاط الرئيسية الثلاثة، فهذه النقاط هي المسئولة عن سريان التيار من مصدر الفولطية الى المحرك الكهربائي وبالتالي يجب أن يكون حجمها ونوع المادة المصنعة منها قادرا على تحمل قيمة التيار التي يستهلكها الحمل.

وكلما كانت قيمة تيار المفتاح الكهرومغناطيسي أكبر من قيمة تيار الحمل كلما كان أفضل ويعطي للمفتاح الكهرومغناطيسي عمرا أطول، ولكن اقتصاديا يجب اختيار المفتاح الكهرومغناطيسي المناسب وبحيث لا يكون تياره أعلى بكثير من تيار الحمل. وذلك تبعاً للحمل وعدد مرات التشغيل والفصل وأيضا المواد المصنع منها المفتاح الكهرومغناطيسي . فكلما زادت مرات الإيقاف والتشغيل أكثر يحتاج إلى مفتاح كهرومغناطيسي بقيمة أعلى. وكلما كانت المواد المصنع منها المفتاح الكهرومغناطيسي جيدة تستطيع اختياره بقيمة قريبة من قيمة تيار الحمل.  

وللعلم فانه لا تتوفر قيم المفاتيح الكهرومغناطيسي بأي تيار نريده ولكن بقيم متفاوتة مثلا (9، 12، 16، 20) أو 25 أمبير وهكذا. 

• ‌الفولطية التي تعمل بها دارة التحكم:لا يشترط أن تعمل دارة التحكم بنفس فولطية الحمل بل يفضل أن تعمل على فولطية منخفضة، وفولطية دارة التحكم هي الفولطية التي ستغذي ملف المفتاح الكهرومغناطيسي بغض النظر على قيمة فولطية المصدر الذي سيعمل به المحرك. 
• ‌عدد الملامسات المفتوحة والمغلقة: ويتم اختيار عدد الملامسات المفتوحة والملامسات المغلقة حسب المطلوب من دارة التحكم فمن الممكن أن تكون الدارة بدون أي ملامسات مفتوحة او ملامسات مغلقة. أو أن تحتوي على عدد معين من الملامسات المفتوحة أو المغلقة. 

6. المرحل الحراري لزيادة الحمل (Overload)

يستخدم المرحل الحراري الشكل التالي لحماية المحركات من أي زيادة في شدة التيار. وهو مكون من ثلاث عناصر حرارية تتصل بالتوالي مع ملفات المحرك من خلال ملامسات القدرة في المفتاح الكهرومغناطيسي وله تدريج لاختيار شدة التيار يضبط هذا التدريج على نفس قيمة التيار المقنن للمحرك. وفي حالة زيادة شدة التيار التي تسري في المحرك عن القيمة المضبوط عليها تدريج المرحل الحراري لأي سبب، سواء بسبب زيادة الحمل أو بسبب فصل احد الأطوار أو غير ذلك، تؤدي هذه الزيادة إلى ارتفاع حرارة العناصر الحرارية فتمدد وتحرك قطعة من الفيبر تفصل ملامس مغلق داخل المرحل الحراري . وهذا الملامس يتصل بالتوالي مع ملف المفتاح التلامسي الذي يعمل على هذا المحرك فيفصل الملامسات الرئيسية ويفصل التيار عن المحرك. وبعد معرفة سبب الزيادة في شدة التيار وإصلاحه يضغط على زر إعادة التشغيل فتعود ملامسات المرحل الحراري الى الوضع الطبيعي، وتتم عملية إعادة تشغيل الدارة مرة أخرى.

يحتوي المرحل الحراري على أربعة ملامسات توصيل، ملامس مفتوح (98–97) بالإضافة الى ملامـس مغلق (96–95) يمكن توصيل هذا الملامس المفتوح الى مصباح إشارة إذا أضاء يعني أن الآلة توقفت نتيجة لفصل المرحل الحراري. وبعض الأنواع الأخرى تحتوى على ثلاثة أطراف لملامسان حيث النقطة الرئيسية (95) والطرف الثاني 96 (NC) والطرف الثالث 98 (NO) .

أكثر أنواع المرحلات الحرارية بعد غلق ملامساتها لا تعود إلى وضعها الطبيعي إلا بالضغط على زر إعادة التشغيل (Reset)، وبعض الأنواع تحتوي على زر إضافي يحدد تبعاً لاختيارك أن كنت تريد عودة ملامسات المرحل الحراري الى وضعها الطبيعي يدويا (H) أو أوتوماتيكيا (A) أي بعد أن تنخفض حرارة العناصر الحرارية تعود لوضعها الطبيعي دون الحاجة الى الضغط على زر إعادة التشغيل. يبين الشكل التالي مرحل حراري يعمل يدويا  (H)والياً (A). 

من الجدير ذكره ان الحماية الحرارية تكون فعالة في الحماية من الزيادة في تيار الحمل الناتج بسبب العديد من العوامل من فصل طور من الاطور . الا انه لتامين حماية فعالة من تيار القصر يستخدم القاطع المغناطيسي المعني بالحماية من تيارات القصر العالية وسنشرح هنا بالرسم مبدا عمل القاطع الحراري المغناطيسي بالرسم .

1- القواطع المغناطيسية (Magnetic Breakers) 

يقوم القاطع المغناطيسي بالحماية ضد تيارات القصر، ويعتمد في عمله على وجود ملف مغناطيسي على التوالي مع الحمل. 

- مبدأ العمل :  يبين الشكل التالي  تركيب القاطع المغناطيسي وهو قاطع آلي يقطع التيار في الدارات الكهربائية عندما يصبح التيار أعلى من التيار المقرر وعندما يزداد التيار في الدارة تزداد قوة الجذب المغناطيسية بسبب زيادة التيار الذي يسري في ملف القاطع الكهربائي مما يؤدي الى سحب الذراع المعدني اللين، مما يؤدي إلى فصل الملامسات وبالتالي فصل التيار الكهربائي عن الدارة الكهربائية. ولإعادة تشغيل القاطع يتم الضغط على ضاغط الإرجاع بعد فترة زمنية كافية.   

2- القواطع الحرارية والمغناطيسية (Magnetic and Thermal Breakers) 

تتلخص اهمية القواطع الكهربائية في نقطتين رئيسيتن وهما:

-  عزل الحمل عن مصدر الفولطية بطريقة يدوية للقيام بأعمال الصيانة والتركيبات اللازمة. - عزل الحمل عن مصدر الفولطية بطريقة أوتوماتيكية عند فرط التيار أو القصر في الدارة، لذلك وجب أن تتوفر في هذه القواطع إمكانية العمل اليدوي والأوتوماتيكي وأن تكون سريعة الاستجابة لزيادة التيار ولدارات القصر. 

أ- مكونات القاطع الحراري المغناطيسي: يتكون القاطع الحراري المغناطيسي من الأجزاء التالية كما في الشكل التالي: 

• 
  
• ذراع المشغل(1) : (Actuator Lever) : يستخدم يدويا للفصل وإعادة الوصل للقاطع الكهربائي، ويشير وضع المفتاح على حالة وصل أو فصل القاطع الكهربائي، ومعظم القواطع تصمم بحيث يعمل الذراع على فصل القاطع الكهربائي يدويا حتى في حالة عدم استجابته للفصل الآلي نتيجة حدوث الأعطال الكهربائية. وتسمى هذه الحالة بعملية المشغل الحر. 
• المشغل الميكانيكي (2) ( Actuator Mechanism): يعمل على وصل أو فصل ملامسات القاطع الكهربائي مغناطيساً. 
• الملامسات (3) (Contacts) : وتعمل على وصل الفولطية من المصدر الى الحمل الكهربائي وتفصل الفولطية من المصدر. 
• أطراف التوصيل (4) (Terminals) : عبارة عن براغي تثبيت يتم ربط أطراف المصدر من جهة، وأطراف الحمل من الجهة الثانية. 
• المزدوجة الحرارية (5) (Bimetallic Strip) : وتمثل الحماية الحرارية في القاطع. 
• برغي معايرة (6) (Calibration Screw): يحدد قيمة التيار المقرر للقاطع، ويتم معايرته من قبل الشركة الصانعة. 
• الملف الكهرومغناطيسي (7) (Solenoid) : يؤمن الحماية المغناطيسية للقاطع. 
• المخمد (Arc Extinguisher) (8): ويعمل على امتصاص الحرارة الناتجة عن القوس الكهربائي.

 المؤقت (Timer) 

يحتوي المؤقت على ملف وعلى ملامسات مفتوحة وأخرى مغلقة، تستخدم هذه الملامسات في الدارات الكهربائية حسب التطبيق المراد تنفيذه. يؤمن المؤقت فاصل بين لحظة تطبيق الإشارة على ملف المؤقت ولحظة خروج الإشارة على الملامسات ويمسى هذا النوع بمؤقت الوصل (On-Delay)، أو بين لحظة انقطاع الإشارة عن ملف المؤقت ولحظة انقطاع الإشارة عن الملامسات ويسمى المؤقت في هذه الحالة بمؤقت الفصل (Off-Delay). يبين الشكل التالي احد أشكال المؤقتات.

يتوفر المؤقت حسب الوظيفة بأنواع عديدة منها :

‌أ-مؤقت الوصل (On-Delay) :

حيث يتم تغيير وضعية الملامسات بعد زمن معين من تغذية ملف المؤقت، ويمكن تعييره. عند فصل التغذية عن ملف المؤقت تعود الملامسات الى وضعها الطبيعي. والشكل التالي يبين مبدأ عمل مؤقت الوصل.

-  حيث عند الضغط على ضاغط التشغيل لدارة التحكم تحول إشارة المدخل إلى القيمة (1) أو وضعية التشغيل فيبدأ المؤقت الزمني بالعد.

- تكون القيمة الحالية لزمن المؤقت صفر تبدأ بالزيادة حسب القاعدة الزمنية للمؤقت حتى تصل إلى القيمة المضبوطة أو تصبح شروط التشغيل غير متاحة لعمل المؤقت.

- عند وصول القيمة الحالية إلى القيمة المضبوطة فإن تلامس المؤقت يتحول الى وضع التشغيل (ON).

- تعود القيمة الحالية إلى الصفر ويتحول ملامس المؤقت إلى وضعية الاغلاق(OFF) عند عدم تحقق شروط التشغيل أو عند إعطاء إشارة إعادة الوضع أو التصفير (Reset).    

ب- مؤقتات تاخير الفصل (OFF Delay Timer):

 تعمل هذه المؤقتات على تأخير فصل المخرج بعد انقطاع اشارة المدخل مدة زمنية محددة مسبقاً، كما يمكن تصفير المؤقت قبل مرور الزمن المطلوب عن طريق المدخل (R) . ويرمز له بالرمز أحياناً (TOF)

يوضح الشكل التالي عمل هذه المؤقت ، وتلخص العملية بما يلي:

-  حيث عند الضغط على ضاغط التشغيل لدارة التحكم ستتحول إشارة المدخل إلى القيمة (1) أو وضعية التشغيل فيبدأ المؤقت بالعد.

- في اللحظة التي تتحول فيها إشارة التشغيل للمؤقت من وضع الاغلاق (OFF) إلى وضع التشغيل (ON) يتحول مخرج المؤقت (مؤقت التلامس) إلى حالة التشغيل وتصبح القيمة الحالية لزمن المؤقت مساوية للقيمة المضبوطة مسبقاً للمؤقت.

- تبدأ قيمة الحالية بالنقصان تدريجياً حسب القاعدة الزمنية للمؤقت حتى تصل القيمة الحالية إلى القيمة صفر فيتحول مخرج المؤقت إلى الحالة (OFF).

- عند عدم تحقق شروط التشغيل أو عند إعطاء إشارة إعادة الوضع أو التصفير (Reset) فسيتم جعل القيمة الحالية مساوية للصفر.    

وبشكل عام إذا كان زمن التأخير 60 ثانية فإنه عند تشغيل دارة التحكم ستعمل دارة المخرج مباشرة بدون أي تأخير زمني لكن عند إطفاء دارة المحرك وتحول إشارة المدخل إلى القيمة صفر ستستمر دارة المخرج بالعمل لفترة زمنية مقدارها 60 ثانية قبل أن تطفئ دارة المخرج.

يلاحظ عند فصل دارة التحكم وتحول دارة المدخل إلى (OFF) سيؤدي ذلك لإستمرار عمل دارة المخرج لفترة تأخير زمني المحددة قبل أن تتحول إشارة المخرج إلى القيمة صفر (OFF)

 جـ مؤقتات تأخير الوصل والفصل ( المؤقت الرعاش ) (ON/OFF Delay Timer):

عند تطبيق إشارة على المدخل فإن المؤقت يبدأ بالعمل كمؤقت تأخير وصل (TON) وأما بعد زوال الإشارة عن المدخل فإن المؤقت يبدأ بالعمل كمؤقت تأخير فصل (TOF). ويوضح الشكل المخطط الزمني لهذا النوع من المؤقتات.

د- مؤقتات تأخير الوصل الاحتفاظية (Retentive ON Delay Timers):

حيث يحتفظ هذا النوع من المؤقتات بالزمن المنقضي حتى عند انقطاع الطاقة الكهربائية عنه، ويشبه النوع السابق مؤقت تأخير الوصل لكن يستمر بالعمل حتى لو زالت الإشارة عن المدخل ويمكن تصفير المؤقت عن طريق المدخل (R).

ويوضح الشكل المخطط الزمني لهذا النوع من المؤقتات.

الموضوع حصري لموسوعة الكهرباء والتحكم يسمح النشر بشرط ذكر المصدر تحت طائلة المسائلة القانونية