واقي دائرة المحرك مقابل قاطع الدائرة

هناك العديد من المناسبات التي توضح كيف تختلف خصائص الحمل للمحرك مقارنة بتلك الخاصة بالسخان أو دائرة الإضاءة. أحد هذه الأمثلة هو حالة حدثت قبل بضع سنوات، عندما تم استدعاء كهربائي صيانة إلى منشأة معالجة الطعام بسبب إيقاف غير متوقع لخط الإنتاج. كان المحرك الكهربائي الذي يغذي قسم التعبئة بالكامل (20 حصان) قد فصل قاطع الدائرة الخاص به. عند إعادة ضبط قاطع الدائرة، حاول الكهربائي تشغيل المحرك مرة أخرى، ليجد أنه قد فصل مرة أخرى عند بدء التشغيل. بعد تشخيص المشكلة، اكتشف الكهربائي أن شخصًا ما قد قام بتثبيت جهاز حماية دائرة جديد (قاطع دائرة) بدلاً من جهاز حماية دائرة المحرك الأصلي (المعروف أيضًا باسم بدء تشغيل المحرك).

كان جهاز الحماية الدائرية المثبت حديثًا هو جهاز حراري مغناطيسي قياسي قاطع الدائرة بتصنيف أمبير يساوي بدء تشغيل المحرك الأصلي؛ ومع ذلك، كان لديه إعداد فصل مغناطيسي منخفض جدًا للسماح بوقت كافٍ لتيار بدء المحرك العادي للاستقرار إلى مستوى ثابت. من ناحية أخرى، كان إعداد الفصل المغناطيسي لجهاز الحماية الدائرية المثبت حديثًا مرتفعًا بما يكفي لتوفير تيار بدء مفرط عند التشغيل، مما أدى إلى تلف المحرك (تدهور عزل الملف)، الذي سينتهي به المطاف إلى الحاجة إلى إعادة لف المحرك بتكلفة $1,200. عندما يدخل المهندسون والفنيون إلى العالم المهني، يكتشفون في النهاية واحدة من الحقائق الأساسية للتصميم، وهي أن الحماية لحمل المحرك يجب أن يتم اختيارها بناءً على الخصائص المميزة للمحرك، مقارنة بالخصائص المميزة للسخان أو الحمل الضوئي.

جهازان، وظيفتان متميزتان

على الرغم من أن مصطلحي جهاز حماية دائرة المحرك وقاطع الدائرة يمكن استخدامهما بالتبادل، إلا أنهما في الواقع يصفان نوعين مختلفين من الأجهزة بتصاميم داخلية مختلفة جدًا تؤدي وظائف مختلفة في دائرة فرع المحرك. قاطع الدائرة القياسي، وغالبًا ما يكون قاطع دائرة مصغر (MCB) أو قاطع دائرة مغلق الشكل (MCCB)، هو جهاز تم تصميمه لتوفير حماية عامة للأغراض للأسلاك والأحمال العامة المتصلة من ظروف الحمل الزائد والدوائر القصيرة من خلال توفير كل من الحماية من الحمل الزائد والدوائر القصيرة من خلال عنصر حراري ثنائي المعدن وملف كهرومغناطيسي، على التوالي، housed in a single unit. بالمقابل، فإن جهاز حماية دائرة المحرك (MCP) هو جهاز تم تصميمه خصيصًا لتوفير الحماية من الدوائر القصيرة المغناطيسية (الكهرومغناطيسية) فقط. يحتوي MCP على فصل فوري قابل للتعديل ويجب استخدامه كجزء من وحدة تحكم محرك مدرجة عند استخدامه مع قاطع ومرحّل حمل زائد منفصل لتوفير كل من الحماية الحرارية للمحرك وإزالة الدائرة القصيرة بواسطة MCP. لن يوفر أي من الجهازين وظائف الآخر، واستخدام الاثنين بشكل غير صحيح هو أحد الطرق التي تؤدي إلى نوع الفشل الذي تعرضت له منشأة الطعام.

لماذا يفشل MCB القياسي في واجب المحرك

عند بدء التشغيل، سيكون للمحرك تيار بدء (أو تيار دوار مقفل) يمكن أن يتراوح من 6 إلى 8 مرات من تيار الحمل الكامل. سيستمر هذا التيار المفاجئ لفترة قصيرة من الثانية عند استخدام بدء التشغيل المباشر، ومع ذلك، قد يستمر لفترة كافية لدخول منطقة الفصل المغناطيسي لمفتاح الدائرة المصغر القياسي (MCB). مثال على MCB من النوع C بقدرة 20 أمبير لديه عتبة فصل فورية تتراوح بين 5 إلى 10 مرات من تصنيفه، مما يعني أنه يمكن أن ينفصل عند أي مكان من 100 إلى 200 أمبير. بناءً على 120 أمبير من التيار الذي يسحبه المحرك عند بدء التشغيل، يحدث ذلك في منتصف عتبة فصل MCB. وبالتالي، قد ينفصل القاطع في بعض بدايات المحرك وقد يحتفظ في بدايات أخرى، بناءً على عاملين: 1) نقطة إغلاق جهات الاتصال الخاصة بالمحرك بالنسبة للتيار (أي النقطة الفعلية داخل شكل الموجة الجهد عندما تغلق جهات الاتصال)، و 2) مستوى المغناطيسية المتبقية (الحجم) الذي يبقى في قلب المحرك عند وقت إغلاق الدائرة. هذه التباينات هي ما يؤدي إلى الفصل المزعج.
غالبًا ما يحاول الفنيون غير المطلعين إصلاح مشاكل الفصل المزعج عن طريق التعديل إلى قاطع أكبر؛ مما يزيل حماية التيار الزائد من السلك، وبالتالي يخلق خطر نشوب حريق.
ستعالج آلية الفصل المغناطيسي لـ MCP هذه المشكلة من خلال وجود إعداد فصل مغناطيسي قابل للتعديل (حتى 13 مرة من الحمل الكامل للمحرك) دون أي عنصر حراري ينفصل بسبب الأحمال الزائدة المستمرة؛ هذه هي وظيفة المرحل الزائد. للحصول على نظرة أوسع حول كيفية عمل القواطع عبر تطبيقات مختلفة، نقوم بمقارنة قاطع الدائرة مقابل واقي زيادة تشرح أين تنتهي حماية التيار الزائد وتبدأ حماية الارتفاع.

ثلاثي حماية المحرك المنسق

وفقًا لمعايير NEC و UL، تتضمن دائرة فرع المحرك الكاملة ثلاثة أجهزة تعمل معًا (لتشغيل محركك، وليس مجرد تشغيله):

1. حماية من الدائرة القصيرة والأرضية: الغرض من واقي دائرة المحرك أو MCCB (قاطع الدائرة المصبوب) ذو التصنيف الخاص هو الفصل عند حدوث عطل موصول أو عطل أرضي وإزالة تلك الأعطال قبل أن يتسبب التيار في تلف الموصلات أو لفات المحرك. يتم ضبطه فوق مستوى التيار المفاجئ لمنع الفصول الكاذبة.
2. حماية من الحمل الزائد: يغطي المرحل الزائد تيار الحمل الكامل للمحرك بالإضافة إلى عامل الخدمة الخاص به. سيحمي المحرك من الأحمال الميكانيكية المستمرة، وفقدان مرحلة واحدة أو متعددة، وظروف الدوار المقفل التي تمتد إلى ما بعد بدء التشغيل. سينفصل المرحل الزائد عند 115% أو 125% من تيار الحمل الكامل للمحرك اعتمادًا على كيفية تصنيف المحرك (عامل الخدمة) وما يتطلبه الكود.
3. التحكم: يعمل القاطع كجهاز تبديل كهرومغناطيسي للمحرك ويقوم بتشغيل المحرك وإيقافه خلال ظروف التشغيل العادية. يتم تصنيف القاطع لتيارات الحمل الكامل ودوار المقفل للمحرك.

يتطلب MCP من المرحل الزائد توفير الحماية الحرارية، والتي يتم تحقيقها من خلال الشريط ثنائي المعدن المدمج في قواطع الدائرة التقليدية. يتم ذلك عن قصد للسماح بتصميم كل جهاز حماية وتحسينه خصيصًا لتطبيقاته الفريدة. يحاول MCB القياسي خدمة كلا الوظيفتين باستخدام خاصية ثابتة واحدة، مما يجعله خارج النطاق للاستخدام كقاطع دائرة لمحرك، باستثناء المحركات الصغيرة ذات القدرة الحصانية الجزئية حيث يكون تيار البدء صغيرًا جدًا ليؤثر على الأداء.

قواطع حماية المحرك: خيار ثالث

تحتوي قواطع حماية المحرك (MPCBs) على الجوانب المستديرة التالية بسبب متطلبات الكود الكهربائي الكندي (CEC) والكود الكهربائي الوطني (NEC):
• توفر MPCBs، الموجودة عادة في كل من الأسواق الأمريكية الشمالية وأسواق IEC، حماية من الحمل الزائد (حرارية) وحماية من الدائرة القصيرة (مغناطيسية) في جهاز واحد، وتصنف تحت IEC-60947-4-1 على أنها مناسبة للأحمال المحرك، وتخدم العديد من التطبيقات كجهاز حماية المحرك الوحيد مما يبسط الأسلاك ويقلل من مساحة الصندوق.
• يوفر إعداد العطل المباشر في MPCB الخاص بك وسيلة مرنة للحماية من كل من تيار البدء للمحرك، وكذلك تيارات الحمل الزائد المستمرة.
• قد يوفر MCB القياسي إعداد عطل مباشر؛ ومع ذلك، فإنه سيخلق حالة عدم تطابق عند استخدامه مع المحركات بسبب مشكلة كون MCB مصممًا لتيار الحمل الكامل (FLC)، بينما يتم تصميم MPCB الخاص بك لتيار البدء.

عند استخدام جهاز قابل لإعادة الضبط لحماية الدائرة القصيرة والعطل الأرضي عند فصل المحرك، يجب أن يكون MPCB الخاص بك دائمًا هو الجهاز المفضل.

ومع ذلك، في سياق الطرق المقبولة عمومًا للتحكم في المحركات الصناعية التي تعمل بالتيار المتردد في أمريكا الشمالية، لا يزال الجمع بين القاطع، والتحميل الزائد، وقاطع حماية المحرك يمثل الطريقة الأكثر شيوعًا لتحقيق التحكم في المحرك؛ ويرجع ذلك أساسًا إلى الحفاظ على NEC لمتطلبات جهاز حماية الدائرة القصيرة والعطل الأرضي لفرع المحرك كجهاز مدرج (معتمد من الوكالة) عند استخدامه كعنصر فردي في بدء التشغيل.

قاعدة 125% ودورها في حماية المحرك

في الكود الكهربائي الوطني (NEC)، يجب أن تكون حماية الحمل الزائد مصممة بشكل غير صحيح للمحركات التي لديها عامل خدمة أكبر من 1.15 عند عدم تجاوز 125% من الحمل الكامل. من ناحية أخرى، سيكون الحد الأقصى لضبط الحمل الزائد على مرحل الحمل الزائد لمحرك لديه عامل خدمة 1.0 أو ارتفاع في درجة الحرارة قدره 40 درجة مئوية عند 115% من الحمل الكامل. الهدف من هذه المقالة هو توفير حماية الحمل الزائد للمحرك التي لن تفصل مرحل الحمل الزائد تحت ظروف التشغيل العادية، ولكن مرحل الحمل الزائد سيفصل قبل أن تصل عزل لف المحرك إلى درجة حرارة ستقصر من عمر المحرك. ينطبق هذا القاعدة فقط على مرحلات الحمل الزائد ولا تحكم جهاز الدائرة القصيرة للمحرك. إعداد فصل مغناطيسي على MCP أعلى بكثير (عادة بين 700–1300% من الحمل الكامل) من إعداد مرحل الحمل الزائد (125% من الحمل الكامل) وفقًا للمادة 430.52 من NEC. تحدد المادة 430 الحد الأقصى لمقدار حماية الدائرة القصيرة لمفاتيح الفصل الفورية التي يمكن استخدامها بالاشتراك مع مرحل الحمل الزائد بتصنيف 1300% من الحمل الكامل. تدعم قاعدة 125% والإعداد العالي المرتبط بفصل MCP المغناطيسي بعضهما البعض: يحمي مرحل الحمل الزائد من الأضرار الحرارية البطيئة للمحرك، بينما يحمي MCP المحرك من تيارات العطل السريعة. لا يمكن تبادل أي من هذه القيم بين الأجهزة دون إبطال التنسيق الذي سيضمن استمرار تشغيل المحرك بأمان.

هل جهاز حماية الدائرة للمحرك هو قاطع دائرة؟

عندما تطرأ أسئلة حول مشروع التركيب، تتطلب تمييزًا بين الخصائص الفيزيائية والوظائف العامة بالإضافة إلى نوع التكوين ورقم الطراز المستخدم لأغراض محددة. من حيث المظهر، يحتوي جهاز الحماية الدائرية المعدل (MCP) على نفس الهيكل وتكوين مفتاح التبديل مثل قاطع الدائرة المصنوع من الحالة (MCC)؛ ومع ذلك، من الناحية الوظيفية، فإن MCP هو نوع من قواطع الدائرة التي تم تعديلها لإزالة جهاز حماية الحمل الزائد الحراري وتم استبداله بجهاز فصل مغناطيسي قابل للتعديل. على الرغم من أن بعض MCPs هي منتجات مدرجة مزدوجة تلبي UL 508 (للاستخدام في لوحة التحكم الصناعية) وUL 489 (لاستخدامها كقاطع دائرة مصنوع من الحالة)، فإن MCP ستؤدي دورها كحامي للدائرة القصيرة للدائرة الكهربائية للمحرك؛ ومع ذلك، يجب استخدامها دائمًا مع مرحلات الحمل الزائد المناسبة وكذلك المفاتيح. لا يمكن استخدام MCP على دوائر المحرك إلا وفقًا لتعليمات تركيب الشركة المصنعة وامتثالها للكود المناسب؛ هناك بعض الحالات الخاصة التي ستسمح لـ MCB بحماية دائرة محرك صغيرة (مثل دائرة محرك صغيرة تعمل بواسطة جهاز يعمل بالبطارية). إذا كنت بحاجة إلى مساعدة في تحديد حجم قاطع لأي تطبيق، فإن دليلنا على حجم قاطع الدائرة الذي تحتاجه يشرح عملية الحساب لكل من الأحمال العامة وأحمال المحرك.

كيف تدعم HUYU حماية الدائرة الكهربائية للمحرك بشكل صحيح

تقدم HUYU مجموعة كاملة من أجهزة حماية الدوائر المستخدمة في أنظمة التحكم في المحركات، بما في ذلك قواطع الدوائر ذات الحالة المصبوبة لحماية الدوائر الرئيسية والفرعية؛ قواطع الدوائر المدرجة في UL 489 التي تلبي متطلبات الخدمة للدخول والفروع؛ وخصائص متعددة للرحلات لتوفير خيارات للمهندسين لمطابقة جهاز الحماية مع الحمل - مثل بنوك سخانات المقاومة أو دوائر لوحات الإضاءة، أو المحركات ذات التيار العالي عند التشغيل. تمتلك HUYU قواطع دوائر صغيرة لتوفير حماية الدائرة لتطبيقات الحمل العام إلى قواطع الدوائر ذات الحالة المصبوبة التي تحتوي على تصنيفات انقطاع ومنحنيات رحلة قابلة للتعديل مصممة لحماية دوائر المحركات الصناعية. إذا اخترت مصنعًا يوفر وثائق اختبار كاملة وخصائص رحلة موضحة بوضوح، ستتخلص من عدم اليقين في سيناريو مصنع معالجة الطعام - التدهور البطيء والمكلف لمحرك لم يتم حمايته بشكل صحيح.

الأسئلة الشائعة

هل محدد دائرة المحرك هو قاطع دائرة؟

جهاز حماية دائرة المحرك (يسمى أيضًا MCP) هو شكل إلكتروني من الحماية ضد فشل دائرة المحرك. يختلف MCP عن قاطع الدائرة القياسي لأنه يوفر فقط حماية من الدوائر القصيرة عبر المغناطيسية - لذلك لا يتضمن جهاز تحميل حراري لحماية الدائرة من التحميل الحراري الزائد. كما يُستخدم مع مرحل تحميل منفصل، وموصلات، وأحيانًا أيضًا كمنتج مدرج مزدوج في UL998 وUL948.

هل محدد الدائرة هو نفسه قاطع الدائرة؟

لا، “حامي الدائرة” يعني مجموعة متنوعة من الأجهزة الكهربائية المختلفة مثل الفيوزات، الحمايات التكميلية، وحمايات دوائر المحرك؛ ومع ذلك، فإن قاطع الدائرة هو نوع فعلي من الأجهزة الكهربائية التي يمكن إعادة تعيينها بواسطة المستخدم وتحمي من كل من التيارات الزائدة، أو الأحمال الزائدة، والدوائر القصيرة. يعد MCP أيضًا مثالًا لجهاز كهربائي هو نوع من حمايات الدوائر؛ ومع ذلك، فإن الوظيفة الوحيدة التي يؤديها هي الحماية من الدوائر القصيرة وهو مصمم للاستخدام فقط مع أحمال المحرك.

لماذا لا يُستخدم MCB لحماية المحرك؟

يحتوي MCB التقليدي على موضع رحلة مغناطيسي محدد مسبقًا يتوافق عادةً مع تيار التشغيل الأولي لمحرك، مما يتسبب أيضًا في رحلات مزعجة. بالإضافة إلى ذلك، فإن العنصر الحراري في MCB غير مضبوط بشكل صحيح لتلبية منحنى الضرر الحراري المحدد للمحرك الفردي. يقوم MCP أو MPCB مع حدود الرحلة القابلة للتعديل بإزالة كلا هذين التفاوتين مع توفير حماية موثوقة من الرحلات غير الضرورية.

ما هو قاعدة 125% في الكهرباء؟

وفقًا للمادة 430.32 من NEC، تنص قاعدة 125% على أنه بالنسبة للمحركات ذات عامل الخدمة أكبر من أو يساوي 1.15، يجب أن تكون حماية التحميل الزائد مصنفة بألا تزيد عن 125% من تيار الحمل الكامل. يتعلق هذا فقط بالتحميل الزائد وليس بحماية الدوائر القصيرة، حيث إنه مصمم لحماية المحرك من التحميل الحراري المستمر الناتج عن الاستخدام تحت ظروف التشغيل العادية فوق المتوسط.

ال الفرق بين قاطع الدائرة القياسي وواقي الدائرة للمحرك ليس مجرد مسألة تقنية. سيوفر واقي الدائرة للمحرك (MCP) سنوات من البدء الموثوق والخالي من المشاكل. من ناحية أخرى، ستقوم قاطع الدائرة القياسي إما بالتوقف في كل مرة يحاول فيها المحرك البدء أو ستفشل بهدوء عندما يسخن المحرك بسبب حماية غير كافية من الحمل الزائد. من خلال توفير رحلة مغناطيسية قابلة للتعديل بالتزامن مع مرحل الحمل الزائد بحجم مناسب، تم التحقق من صحة MCP وتوثيقه من قبل المدونة الوطنية للكهرباء (NEC) بالإضافة إلى عقود من هندسة حماية المحركات المخصصة كالحل الصحيح لحماية المحرك من الضرر. قاطع الدائرة القياسي (MCB)، على الرغم من كونه مفيدًا لحماية الأحمال من الإضاءة والتدفئة، هو تطبيق غير صحيح لهذا الغرض. في HUYU، نقدم جميع أنواع أجهزة الحماية التي تم تصنيفها بشكل صحيح وفقًا لنوع الحمل لضمان أن التركيبة الصحيحة من الحماية والحمل هي أساس نظام كهربائي آمن وموثوق ومتوافق مع القوانين.