تخيل محركًا دقيقًا عالي القيمة يعاني بصمت من التحميل الزائد، غير مدرك أنه قد يفشل بشكل كارثي في أي لحظة بسبب ماس كهربائي أو خطأ أرضي. هل منشأتك معرضة لمثل هذه المخاطر؟ باعتبارها "قلب" العمليات الصناعية، تتطلب المحركات حماية قوية لأداء آمن ومستقر. تتناول هذه المقالة تصميم حماية التيار الزائد لدائرة فرعية أحادية المحرك استنادًا إلى قانون الكهرباء الوطني (NEC) لعام 2020، مما يوفر المعرفة الأساسية لمنع أعطال المحرك قبل حدوثها.
تصميم الدوائر الحركية هو عملية هندسية منهجية تعمل مثل نظام الدورة الدموية البشرية، حيث توفر الطاقة بأمان وكفاءة لدفع العمليات الصناعية. يعد نظام الحماية من التيار الزائد الكامل ضروريًا لأداء المحرك الموثوق. تشتمل الدائرة الحركية النموذجية على عدة مكونات مهمة، يخدم كل منها وظائف وقائية محددة.
يعمل جهاز الحماية من الحمل الزائد للمحرك كخط الدفاع الأول. بصفته حارسًا يقظًا، فهو يراقب بشكل مستمر تشغيل المحرك لمنع الضرر الناتج عن الأحمال الزائدة. وفقًا للمواصفة NEC 430.31، يجب أن تكون أجهزة الحماية من التحميل الزائد:
تحدد NEC 430.32(A)(1) معدلات الحماية من الحمل الزائد بين 115% و125% من تيار الحمل الكامل للمحرك. بالنسبة لظروف البدء الصعبة أو الأحمال المتغيرة، قد تزيد التقييمات إلى 130% أو 140% (NEC 430.32(C)، 430.6(A)(2)).
تمثل الدوائر القصيرة (أخطاء الطور إلى الطور أو الأعطال من الطور إلى الحياد) والأعطال الأرضية (أخطاء الطور إلى العلبة) أشد المخاطر الكهربائية خطورة. تولد هذه العيوب تيارات شديدة يمكن أن تدمر المعدات وتتسبب في نشوب حريق أو حدوث صدمة.
يجب أن تقوم أجهزة حماية الدائرة الفرعية بمقاطعة تيارات الأعطال بسرعة أثناء مقاومة طفرات بدء تشغيل المحرك (NEC 430.52). تعمل هذه الأجهزة بمثابة الحماية النهائية للمحركات والأفراد.
تتطلب NEC 430.22 أن تكون موصلات الدائرة الفرعية لمحركات الخدمة المستمرة بسعة لا تقل عن 125% من تيار الحمل الكامل للمحرك. بالنسبة لمحرك 10 أمبير، يجب أن تتعامل الموصلات مع 12.5 أمبير على الأقل. توفر جداول NEC 430.247-250 قيم تيار الحمل الكامل لاختيار الموصل المناسب.
تسمح شركة NEC بأربعة أنواع من الأجهزة لحماية دائرة فرع المحرك:
تصل تيارات بدء تشغيل المحرك عادةً إلى 6-8 أضعاف تيار الحمل الكامل. تنص NEC 430.52(B) على أن أجهزة الحماية يجب أن تتحمل تيارات التدفق هذه دون تشغيل مزعج.
باستخدام النسب المئوية لجدول NEC 430.52، فإن الحد الأقصى لتقييمات الأجهزة يساوي تيار الحمل الكامل للمحرك مضروبًا في النسبة المئوية المناسبة. على سبيل المثال، محرك 10 أمبير مزود بقاطع عكسي للزمن:
10 أمبير × 250% = 25 أمبير كحد أقصى
عندما لا تتطابق الحسابات مع التصنيفات القياسية، يسمح الاستثناء رقم 1 NEC 430.52(C)(1) باختيار القيمة القياسية الأعلى التالية.
بالنسبة للمحركات التي يصعب بدء تشغيلها أو الأحمال المتغيرة، يسمح الاستثناء رقم 430.52(C)(1) NEC رقم 2 و430.52(C)(3) الاستثناء رقم 1 بإعدادات الحماية المعدلة مع الحفاظ على السلامة.
| نوع جهاز الحماية | الحد الأقصى للتقييم | تصنيف الاستثناء (الحد الأقصى) |
|---|---|---|
| صمامات تأخير غير زمنية | 300% | 400% |
| الصمامات ثنائية العنصر (التأخير الزمني). | 175% | 225% |
| قواطع رحلة لحظية | 1100% | 1700% |
| قواطع الزمن العكسي | 250% | 400% |
ملحوظة: تنطبق النسب المئوية على المحركات ذات التصميم B الموفرة للطاقة.
ضع في اعتبارك محركًا ثلاثي الطور بقوة 25 حصانًا و460 فولتًا وتصميم B وقفصًا سنجابيًا مع تيار لوحة اسم 32 أمبير وعامل خدمة 1.15.
من جدول NEC 430.250: تيار الحمل الكامل 34 أمبير × 125% = الحد الأدنى لسعة الموصل 43 أمبير
لوحة الاسم الحالية 32A × 125% = 40A كحد أقصى
إذا لزم الأمر: 32 أمبير × 140% = 44.8 أمبير (NEC 430.32(C))
الصمامات تأخير الوقت:
قواطع الزمن العكسي:
تتطلب الحماية الفعالة من التيار الزائد للمحرك تصميمًا دقيقًا وفقًا لمعايير NEC. يضمن الاختيار الصحيح للجهاز والصيانة الدورية والالتزام بمتطلبات التعليمات البرمجية موثوقية المحرك مع تقليل مخاطر الفشل وتعزيز السلامة التشغيلية.
تخيل محركًا دقيقًا عالي القيمة يعاني بصمت من التحميل الزائد، غير مدرك أنه قد يفشل بشكل كارثي في أي لحظة بسبب ماس كهربائي أو خطأ أرضي. هل منشأتك معرضة لمثل هذه المخاطر؟ باعتبارها "قلب" العمليات الصناعية، تتطلب المحركات حماية قوية لأداء آمن ومستقر. تتناول هذه المقالة تصميم حماية التيار الزائد لدائرة فرعية أحادية المحرك استنادًا إلى قانون الكهرباء الوطني (NEC) لعام 2020، مما يوفر المعرفة الأساسية لمنع أعطال المحرك قبل حدوثها.
تصميم الدوائر الحركية هو عملية هندسية منهجية تعمل مثل نظام الدورة الدموية البشرية، حيث توفر الطاقة بأمان وكفاءة لدفع العمليات الصناعية. يعد نظام الحماية من التيار الزائد الكامل ضروريًا لأداء المحرك الموثوق. تشتمل الدائرة الحركية النموذجية على عدة مكونات مهمة، يخدم كل منها وظائف وقائية محددة.
يعمل جهاز الحماية من الحمل الزائد للمحرك كخط الدفاع الأول. بصفته حارسًا يقظًا، فهو يراقب بشكل مستمر تشغيل المحرك لمنع الضرر الناتج عن الأحمال الزائدة. وفقًا للمواصفة NEC 430.31، يجب أن تكون أجهزة الحماية من التحميل الزائد:
تحدد NEC 430.32(A)(1) معدلات الحماية من الحمل الزائد بين 115% و125% من تيار الحمل الكامل للمحرك. بالنسبة لظروف البدء الصعبة أو الأحمال المتغيرة، قد تزيد التقييمات إلى 130% أو 140% (NEC 430.32(C)، 430.6(A)(2)).
تمثل الدوائر القصيرة (أخطاء الطور إلى الطور أو الأعطال من الطور إلى الحياد) والأعطال الأرضية (أخطاء الطور إلى العلبة) أشد المخاطر الكهربائية خطورة. تولد هذه العيوب تيارات شديدة يمكن أن تدمر المعدات وتتسبب في نشوب حريق أو حدوث صدمة.
يجب أن تقوم أجهزة حماية الدائرة الفرعية بمقاطعة تيارات الأعطال بسرعة أثناء مقاومة طفرات بدء تشغيل المحرك (NEC 430.52). تعمل هذه الأجهزة بمثابة الحماية النهائية للمحركات والأفراد.
تتطلب NEC 430.22 أن تكون موصلات الدائرة الفرعية لمحركات الخدمة المستمرة بسعة لا تقل عن 125% من تيار الحمل الكامل للمحرك. بالنسبة لمحرك 10 أمبير، يجب أن تتعامل الموصلات مع 12.5 أمبير على الأقل. توفر جداول NEC 430.247-250 قيم تيار الحمل الكامل لاختيار الموصل المناسب.
تسمح شركة NEC بأربعة أنواع من الأجهزة لحماية دائرة فرع المحرك:
تصل تيارات بدء تشغيل المحرك عادةً إلى 6-8 أضعاف تيار الحمل الكامل. تنص NEC 430.52(B) على أن أجهزة الحماية يجب أن تتحمل تيارات التدفق هذه دون تشغيل مزعج.
باستخدام النسب المئوية لجدول NEC 430.52، فإن الحد الأقصى لتقييمات الأجهزة يساوي تيار الحمل الكامل للمحرك مضروبًا في النسبة المئوية المناسبة. على سبيل المثال، محرك 10 أمبير مزود بقاطع عكسي للزمن:
10 أمبير × 250% = 25 أمبير كحد أقصى
عندما لا تتطابق الحسابات مع التصنيفات القياسية، يسمح الاستثناء رقم 1 NEC 430.52(C)(1) باختيار القيمة القياسية الأعلى التالية.
بالنسبة للمحركات التي يصعب بدء تشغيلها أو الأحمال المتغيرة، يسمح الاستثناء رقم 430.52(C)(1) NEC رقم 2 و430.52(C)(3) الاستثناء رقم 1 بإعدادات الحماية المعدلة مع الحفاظ على السلامة.
| نوع جهاز الحماية | الحد الأقصى للتقييم | تصنيف الاستثناء (الحد الأقصى) |
|---|---|---|
| صمامات تأخير غير زمنية | 300% | 400% |
| الصمامات ثنائية العنصر (التأخير الزمني). | 175% | 225% |
| قواطع رحلة لحظية | 1100% | 1700% |
| قواطع الزمن العكسي | 250% | 400% |
ملحوظة: تنطبق النسب المئوية على المحركات ذات التصميم B الموفرة للطاقة.
ضع في اعتبارك محركًا ثلاثي الطور بقوة 25 حصانًا و460 فولتًا وتصميم B وقفصًا سنجابيًا مع تيار لوحة اسم 32 أمبير وعامل خدمة 1.15.
من جدول NEC 430.250: تيار الحمل الكامل 34 أمبير × 125% = الحد الأدنى لسعة الموصل 43 أمبير
لوحة الاسم الحالية 32A × 125% = 40A كحد أقصى
إذا لزم الأمر: 32 أمبير × 140% = 44.8 أمبير (NEC 430.32(C))
الصمامات تأخير الوقت:
قواطع الزمن العكسي:
تتطلب الحماية الفعالة من التيار الزائد للمحرك تصميمًا دقيقًا وفقًا لمعايير NEC. يضمن الاختيار الصحيح للجهاز والصيانة الدورية والالتزام بمتطلبات التعليمات البرمجية موثوقية المحرك مع تقليل مخاطر الفشل وتعزيز السلامة التشغيلية.
