طرق بدء دوران محرك التيار المتردد الحثى three phase Induction Motor

من المعروف ان محرك التيار المتردد الحثى ثلاثى الطور three phase Induction Motor يزيد التيار المسحوب فى بداية الدوران و ذلك بسبب العزم المطلوب من المحرك فى البداية للتغلب على عزم القصور الذاتى الكبير للحمل الميكانيكى

و تبلغ قيمة الزيادة فى التيار من 3 الى 7 مرات من التيار الكلى rated current و تختلف هذه النسبة من نوع الى نوع اخر

و هذا التيار العالى فى البداية ممكن ان يقوم بحرق ملفات المحرك حيث لا يستطيع تحمل الحرارة الناتجة كما يؤدى الى حدوث هبوط فى الجهد فى الشبكة مما يؤدى الى فصل بعض الاحمال بسبب النقص فى الجهد

لذلك يجب وجود طرق لبداية دوران المحرك الحثى من امثلة هذه الطرق :

(1) طريقة التحميل المباشر direct on line start

- هو ابسط الانواع و فيه نوصل المصدر مباشرة الى المحرك

 انظر الصورة

- يجب استخدامه فقط فى المحركات منخفضة القدرة ( عادة اقل من 5 حصان )

مميزاته

- بسيط جدا

- اقل الانواع تكلفة

- يعطى عزم دوران عالى فى بداية التشغيل

عيوبه

- لا يصلح للمحركات عالية القدرة

 * لمشاهدة الشرح الكامل لهذا النوع و تصميم دائرة التحكم و القوى له انظر هذا الموضوع دائرة القوى و التحكم لتشغيل محرك واحد

(2) بدء التشغيل عن طريق توصيله ستار دلتا star delta connection

تعتبر هذه الطريقة من اكثر الطرق المستخدمة فى التطبيقات الصناعية

معروف ان فى توصيله ستار: يتم توصيل نهايات الملفات معا لتشكل نقطة واحدة و يتم توصيل طرف كل ملف بطرق من المصدر

 line voltage = root(3) *phase voltage 

و line current =phase current 

اذا فى بداية التشغيل الجهد المطبق على الفازة يكون اقل من جهد الخط  لذلك يقل التيار المسحوب فتتحمل الملفات تيار البدء

و فى توصيلة دلتا : يتم توصيل بداية كل ملف بنهاية الملف السابق و تم توصيل الثلاثة اطراف المصدر بالثلاث اطراف الملفات

line voltage =phase voltage 

و line current = root(3) *phase current 

 فى هذه الطريقة يتم توصيل المحرك بطريقة ستار فى بداية التشغيل و لمدة حوالى 10 ثوانى حتى يأخذ المحرك سرعته ثم يتم التحويل لتوصيله دلتا  كما فى الصورة :

اذا يتم تحميل المحرك بالجهد الكلى للخط  فيولد المحرك قدرته الكلية

مميزات الطريقة

- اكثر الطرق توفيرا فى الناحية الاقتصادية

- سهولة تصميمها مقارنتا بباقى الطرق

عيوب الطريقة

- القدرة الخارجة من المحرك فى بداية الدوران تساوى ثلث القدرة الكلية فقط  لذلك لا يصلح الا فى تطبيقات معينة مثل ( centrifugal pumps , fans  ) 

- فى هذا التصميم يجب ان يوجد حماية كهربية و ميكانيكية بين الكونتاكتور km 1 و الكونتاكتور km 3 حتى لا يحدث short circuit

انظر رابط شرح دائرة التحكم و القوى لمحرك ستار دلتا

(3) طريقة البدء باستخدام محول auto transformer

ببساطة تعتمد الفكرة على تقليل جهد الخط الواصل الى ملفات المحرك و بالتالى تخفيض تيار البدء و حماية المحرك و ذلك باستخدام auto transformer 

و بعد ان يأخذ المحرك سرعته الكاملة ( بعد حوالى 10 ثوانى ) يتم الغاء عمل المحول و يتم تحميل المحرك بالجهد الكلى

صورة توصيل المحرك و auto transformer

شرح مبسط للدائرة

فى بداية التشغيل يتم تشغيل الكونتاكتور Q1 و الكونتاكتور Q2 فيصل للموتور جزء معين من الجهد و يكون اقل من جهد المصدر 

- بعد حوالى 10 ثوانى يتم ايقاف الكونتاكتور  Q2 و يتم تشغيل الكونتاكتور Q3 فيصل الجهد الكلى للموتور و يعمل بقدرته الكلية 

- بالطبع يوجد حماية كهربية و ميكانيكية بين  Q2 من ناحية و الكونتاكتور Q3 من ناحية اخرى و ذلك لضمان عدم عمل Q3 فى حالة عمل Q2 او العكس حتى لا يحدث Short Circuit 

مميزات الطريقة

- عزم بدء عالى high starting torque يصل الى حوالى 70 % 

- يمكن التحكم فى جهد البدء عن طريق التحكم فى ال turns ratio الخاص بالمحول 

عيوب

- اغلى من طريقة ستار دلتا حيث التكلفة

الاستخدامات : عاده يستخدم فى التطبيقات التى تحتاج الى عزم بدء دوران عالى

(4) بدء الدوران بأستخدام اجهزة البدء الناعم soft starting devices

- من احدث الطرق و اكثرها كفاءة و هى تعتمد على power electronics devices ( thyristors

- تعتمد فكرة الطريقة على الزيادة التدريجية للجهد الداخل للمحرك حتى نتجنب التغيرات المفاجئة فى الجهد (  كما فى الطرق السابقة ستار دلتا و استخدام auto transformer ) 

 - كما انه يفيد فى عمل فرملة تدريجية ايضا للمحرك و ذلك عن طريق تنقيص فرق الجهد تدريجيا حتى يصل للصفر فنحصل بذلك على توقف ناعم 

صورة للدائرة المستخدمة

و هنا يتم التحكم فى الجهد الداخل الى المحرك عن طريق تغيير فترات تشغيل ال thyristors بتغيير ال firing angles بما يناسب السرعة المطلوبة 

انظر هذه الدائرة

نلاحظ ان الدخل لدائرة التحكم يكون :

- start signal 

- feed back signals و تنقسم الى :

        - قيمة تيار الخط

       -  سرعة دوران المحرك عن طريق tachometer ( جهاز لقياس السرعة الدورانية بوحدة rpm ) 

و على اساس هذا الدخل تتغير قيمة ال firing angle الخاصة بال thyristors و عليه يتغير الجهد الداخل للمحرك 

مميزات  soft starting

- compact

- solid state حيث انه يتكون من power electronic devices 

 - يسهل ادخال جميع ال parameters المطلوبة 

- يحمى الموتور من التغيرات المفاجئة للتيار ( كما فى طرق بدء الدوران الاخرى ) 

- نادرا ما يحتاج صيانه حيث انه قليل الاعطال ( لا يحتوى على اجزاء دورانية او مفاتيح ميكانيكية )

عيوب soft starting

- غالى الثمن قارنتا بباقى الانواع 

- يصعب تصميمه و عاده يتم شرائه كوحدة كاملة 

استخداماته

- اكثر استخدام فى السير الكهربى conveyer و المستخدم بكثرة فى خطوط الانتاج و التعبئة  حيث ان هذا التطبيق يتطلب الايقاف و التشغيل الهادئ للحفاظ على المنتجات من التلف

- يستخدم فى بعض انواع الاوناش التى تتطلب حركة هادئة اثناء رفع و خفض الاحمال

- يستخدم فى بعض انواع المضخات و الضواغط

شكرا على المتابعة و فى انتظار تعليقاتكم 

        الموضوع حصرى لهذا الموقع ارجو عدم النقل

تابع القراءه ..

شرح كامل و مفصل لدائرة القوى و التحكم لمحرك ستار دلتا بالصور التوضيحية

تعتبر طريقة ستار دلتا من اهم الطرق لبدء دوران محرك Three Phase Induction Motor و ذلك للأسباب الاتية :

- من ارخص الطرق

- تصلح للمحركات عالية القدرة

- يسهل تركيبها و صيانتها

فى هذه الطريقة يتم تشغيل المحرك فى البداية بتوصيلة ستار حتى يأخذ سرعته ( بعد حوالى 10 ثوانى ) ثم يتم التحويل الى توصيلة دلتا ليعمل المحرك بطريقة طبيعية

لفهم التوصيل انظر صورة اطراف المحرك : 

معروف ان فى توصيله ستار: يتم توصيل نهايات الملفات معا لتشكل نقطة واحدة و يتم توصيل طرف كل ملف بطرق من المصدر

 line voltage = root(3) *phase voltage 

و line current =phase current 

اذا فى بداية التشغيل الجهد المطبق على الفازة يكون اقل من جهد الخط  لذلك يقل التيار المسحوب فتتحمل الملفات تيار البدء

 

و فى توصيلة دلتا : يتم توصيل بداية كل ملف بنهاية الملف السابق و تم توصيل الثلاثة اطراف المصدر بالثلاث اطراف الملفات

line voltage =phase voltage 

و line current = root(3) *phase current

 اذا فى البداية يكون التيار المسحوب قليل فيتم حماية الموتور من high starting current ... ثم بعد التحويل لتوصيلة دلتا يسحب المحرك التيار الكلى I rated

الأن نشرح دائرة القوى و التحكم المستخدمة

العناصر المطلوبة لعمل دائرة star delta

- عدد 3 كونتاكتور

- عدد 1 قاطع دائرة اوتوماتكى three phase circuit breaker 

- عدد 1 تايمر نوع on delay

- عدد 1 مفتاح Push button  من نوع NC و اخر من نوع NO

- عدد 1 اوفرلود حرارى لحماية المحرك

دائرة القوى لمحرك ستار دلتا

شرح الدائرة :

- لتشغيل المحرك ستار يجب ان يعمل الكونتاكتور km2 و الكونتاكتور km 1 حتى يمثل توصيله ستار حيث تكون نهايات ملفات الموتور مجمعة فى نقطة واحدة

- لتشغيل المحرك دلتا يجب ان يعمل الكونتاكتور km2 و الكونتاكتور  km 3 حتى يمثل توصيلة دلتا حيث يكون نهاية كل ملف متصل ببداية الملف التالى

نلاحظ ان الكونتاكتور km2 يعمل طوال فترة عمل المحرك ان كان التوصيل دلتا او ستار

اذا يجب ان يعمل الكونتاكتور km2 و km 1 فى البداية و لمدة حوالى 10 ثوانى ( فترة تقديرية تزيد بزيادة قدرة المحرك ) ثم يتم اطفاء الكونتاكتور km 1 و تشغيل الكونتاكتور km 3

و ذلك ما يجب ان تقوم به دائرة التحكم كما سنرى

ملاحظة : يتم ضبط الاوفردود على 1.1* تيار المحرك الكلى / root 3

دائرة التحكم لمحرك ستار دلتا

هناك اكثر من دائرة تحكم يمكن تصميمها و لكن سيتم شرح افضل دائرة مناسبة و اكثرها امانا 

 انظر الصورة :

ملحوظة : تم رسم دائرة التحكم عن طريق البرنامج العملاق xrelais انظر شرح و تحميل برنامج xrelais

شرح الدائرة : 

- عند الضغط على مفتاح التشغيل S2 و هو من نوع NO

 سيعمل الكونتاكتور km1 فستغلق نقاطه المفتوحة فسيعمل الكونتاكتور km2 ايضا ( الكونتاكتور الرئيسى ) 

و ايضا سيعمل ملف التايمر T1 من النوع on delay ( و هذا التيمر مضبوط على حوالى 10 ثوانى ) 

- اذا هنا سيعمل المحرك بتوصيلة ستار

و بعد 10 ثونى سيقوم التايمر بفتح نقطته المغلقة و غلق نقطته المفتوحة T1 

لذلك سينطفى الكونتاكتور km1 و سيعمل الكونتاكتور Km3 

اذا سيعمل الكونتاكتور km2 و الكونتاكتور km3 ليعمل المحرك بتوصيلة دلتا حتى يتم اطفائه بالضغط على المفتاح S1 من النوع NC 

ملاحظات هامة

- طبعا دائرة التحكم تكون منفصلة تماما عن دائرة القوى .. و عادة تكون دائرة التحكم ذات فولتيه اقل بكثير من دائرة القوى .. و يمكن ان تكون dc او ac حسب نوع الكونتاكتورات المستخدمة 

- نلاحظ اننا بالضغط على المفتاح S2 قمنا بتشغيل الكونتاكتور km1 المسئول عن التوصيلة ستار و الذى بدوره شغل الكونتاكتور km 2 ( الكونتاكتور الاساسى ) و لم نقم بالعكس و ذلك لتجنب الشرر الكهربى المتوقع  حدوثه على اطراف الكونتاكتور km1 اذا كان الكونتاكتور Km2 شغال قبله ( انظر دائرة القوى لفهم ذلك ) 

- نلاحظ وجود حماية كهربية بين الكونتاكتور km1 , الكونتاكتور km3 لتجنب عمل احدهما فى وقت عمل الاخر حيث اذا عمل الاثنان معا سيحدث short circuit و لعمل ذلك 

نضع نقطة مغلقة خاصة بالكونتاكتور Km1 توالى مع ملف الكونتاكتور Km3 و العكس ايضا 

هام جدا : 

لمعرفة فرق الجهد ( line voltage ) الذى يسمح بعمل المحرك   star or delta
 انظر هذا الموضوع : شرح تحديد الجهد المقنن لتوصيلة ستار او دلتا

 

فى نهاية الشرح اشكركم على المتابعة و فى انتظار تعليقاتكم و استفسارتكم

 

   الموضوع حصرى لهذه المدونة  ارجو عدم النقل 

تابع القراءه ..