كبح المحركات الكهربائية

قد يهمك أيضا

كبح المحركات الكهربائية 

في كثير من التطبيقات الصناعية لابد من وجود وسيلة لكبح وإيقاف الكتل المتحركة، ممثلة في المحرك والحمل الميكانيكي المتصل به. حيث انه عند فصل الفولطية عن أي محرك لا يقف المحرك مباشرةً في نفس اللحظة ولكن يظل في حالة دوران فترة من الزمن بفعل القصور الذاتي وفي بعض الدارات الكهربائية يجب أن يتوقف المحرك في نفس لحظة فصل الفولطية مثل المصاعد أو الروافع. وتوجد طرق مختلفة لكبح المحركات الكهربائية سنذكر في موسوعة الكهرباء والتحكم بعض انواع الكبح المستخدمة: 

1- الكبح الكهروميكانيكي:  

يشابه هذا النوع من الكبح ، نظام الكبح المستخدم في عجلات السيارة ، فبدلا من استخدم القوة الهيدرولية بالضغط على دواسة الكبح في السيارة ، يتم استخدام زمبرك قوي يتم التأثير عليه بوساطة ملف كهروميكانيكي يعمل عند سريان التيار على التأثير على الزمبرك الجاذب لعناصر نظام الكبح عن طريق قطعة بيضاوية الشكل متصلة بالملف الكهروميكانيكي، الأمر الذي يؤدي الى تحرير بكرة قيادة المحرك فيتحرر العضو الدوار ويبدأ في الدوران وعند فصل الفولطية عن المحرك يفصل التيار في نفس اللحظة عن الملف الكهروميكانيكي فيعود الذراع إلى وضعه السابق بواسطة الزمبرك فتطبق عناصر نظام الكبح حول بكرة القيادة فتوقفه فوراً والشكل التالي يوضح هذا النظام.

كما أنه يمكن أن يتم عكس وضع القطعة البيضاوية. وبالتالي عند توصيل التيار إلى الملف يكون وضع الكبح وعند فصل التيار عن الملف يصبح العضو الدوار حراً. الشكل التالي:

2- كبح محرك القفص السنجابي عن طريق مصدر تيار مباشر: 

من المعروف أن محرك القفص السنجابي (Squirrel Cage Rotor) الواسع الانتشار يعمل فقط بالتيار المتناوب. فإذا اتصلت ملفات بمصدر للتيار المباشر يتولد مجال مغناطيسي ثابت يؤدي إلى تثبت العضو الدوار، ويمكن استغلال هذه النظرية لكبح بعض أنواع المحركات ذات القدرات الصغيرة. الشكل التالي يبين دارة كبح محرك ثلاثي الطور ذي القفص السنجابي بوساطة مصدر تيار مباشر. 

أ- مبدأ عمل دارة التحكم :

يعتمد مبدأ عمل الدارة الكهربائية المبينة في الشكل التالي. على سريان التيار الكهربائي خلال ملف المفتاح التلامسي عن طريق ضاغط التشغيل S1. فيقوم المفتاح التلامسي بغلق الملامسات المفتوحة وفتح الملامسات المغلقة. فتغلق الملامـس 14-13 ويفتح الملامس 21-22 في المفتاح التلامسي K1 لضمان عدم وصول التيار الكهربائي الى المفتاح التلامسي K2 . وعند إيقاف المحرك بالضغط على ضاغط القفل الكهربائي S2 يفصل سريان التيار عن المفتاح التلامسي K1 فتغلق الملامسات المفتوحة وتفتح الملامسات المغلقة فيصل التيار الى المفتاح التلامسي K2 من الفترة التي يستمر فيها الضغط على المفتاح التلامسي ولغاية رفع اليد عن الضاغط. وهي الفترة التي يصل فيها التيار المباشر الى ملفات العضو الساكن في المحرك ليعمل على كبح العضو الدوار فيها بشكل مباشر. 

ب- دارة التشغيل (القدرة):

1. مكونات الدارة : 

- ثلاثة مصهرات رئيسية لحماية دارة المحرك الكهربائي بالإضافة إلى ثلاث مصهرات أخرى لحماية دارة التوحيد والمحرك أثناء الكبح. 

- مفتاح تلامسي K1 لتشغيل المحرك بالتيار المتناوب.   

- مفتاح تلامسي K2 لتوصيل التيار إلى مدخل دارة التوحيد. 

- دارة توحيد (1) لتوحيد التيار المتناوب لتيار مباشر. 

- مقاومة متغيرة (2) لخفض قيمة فولطية الكبح المباشرة. 

- طرفا دارة التوحيد يمكن أن يصلا الى أي طرفين من أطراف المحرك. 

2. مبدأ العمل :

يعتمد مبدأ عمل دارة التشغيل كما في الشكل (التالي) على سريان التيار من المصدر الكهربائي الى دارة المحرك عن طريق المفتاح التلامسي والحماية الحرارية حيث يتصل كل من L1-U1 ، L2-V1 ، L3-W1 عندما تغلق نقاط القدرة في ملامسات المفتاح التلامسي عن طريق دارة التحكم فيصل التيار الكهربائي الى المحرك الكهربائي. وعند إيقاف المحرك يسري التيار فترة استخدام ضاغط القفل (S2) فيسري التيار الى دارة التوحيد منها الى المحرك الكهربائي ليقف المحرك بشكل تام. 

- ملاحظات حول الكبح بالتيار المباشر

إ- يمكن استخدام دارة توحيد أحادية الطور بدلا من دارة التوحيد ثلاثية الطور وتتصل بطورين وليس من الضروري استخدام دارة توحيد ثلاثية الطور. 

ب- كلما زادت الفولطية المباشرة الواصلة إلى ملفات المحرك كلما زادت قوة الكبح وارتفع التيار داخل ملفات العضو الساكن والعكس صحيح ولذلك يتم وضع مقاومة متغيرة يمكن بوساطتها ضبط الفولطية المناسبة للكبح. 

ج- كما أن بعض المحركات التي تعمل بكبح تيار مباشر تحتوي على مفتاح يشبه مفتاح الطرد المركزي المستخدم في المحركات أحادية الطور يغير وضع ملامساته عن طريق دوران أو وقوف المحرك ولكنه أكثر حساسية فهو يغلق ملامسته لحظة دورانه مباشرا ويفصلها لحظة توقف المحرك عن العمل ويستخدم هذا المفتاح بحيث يستطيع فصل التيار المباشر عن ملفات المحرك في الوقت المناسب فور إيقاف المحرك. 

- الكبح بوساطة عكس اتجاه دوران المجال المغناطيسي 

يمكن تطبيق هذه الطريقة في حالة المحركات الحثية ثلاثية الطور، وذلك بتبديل أي طرفين من أطراف تغذية المحرك، فينعكس اتجاه دوران المجال المغناطيسي الدوار، وينعكس تبعاً لذلك اتجاه العزم. المتولد، فتتباطاً سرعة المحرك حتى تصل على الصفر في فترة زمنية وجيزة جداً، حيث يستوجب لحظتها فصل المحرك عن مصدر الفولطية، وإلا فسوف يبدأ المحرك حركته في الاتجاه المضاد. 

- وفي هذه الطريقة : 

أ- يستخدم الكبح بهذه الطريقة في المحركات التي تعمل على أحمال منخفضة نسبياً. أي لا يكون دورانها بفعل القصور الذاتي قوياً. فمن الممكن حدوث أضرار ميكانيكية وكهربائية للمحرك. 

ب- لا يمكن تنفيذ هذه الطريقة بدون وجود مفتاح فرملة لأنه إذا استخدم مؤقت زمني أو مفتاح القفل الكهربائي لا يمكن ضبط وقت تشغيل المحرك في الاتجاه المعاكس وبالتالي من الممكن أن يعمل المحرك في الاتجاه المعاكس لحظات بدلاً من كبحه.