البدء بطريقة نجمة-مثلث
🎯 أهداف التعلّم
في نهاية الفصل ستستطيعون:
- شرح لماذا نبدأ تشغيل المحرّك الكبير بالنجمة وننتقل إلى المثلث.
- قراءة دائرة القدرة لطريقة نجمة-مثلث وتحديد وظيفة كلّ ملامس.
- كتابة سلّم للبدء بطريقة نجمة-مثلث مع مؤقّت وتعشيقات.
- شرح الخطر في لحظة الانتقال، وإضافة تأخير الانتقال.
- الجمع بين عكس اتجاه الدوران والبدء بطريقة نجمة-مثلث.
❓ سؤال افتتاحي
محرّك قدرته 22 كيلوواط يسحب عند البدء المباشر تيارًا أكبر من تياره الاسمي بـ 6 إلى 8 مرّات. تومض الأضواء في المصنع، ويفصل القاطع الرئيسي أحيانًا.
كيف نقلّل تيار البدء من دون مغيّر تردّد؟
معرفة سابقة
- ربط النجمة وربط المثلث لملفّات المحرّك، ونسبة الجهود بينهما.
- الفصل 7: التعشيق الثلاثي.
- الفصل 8: المؤقّت.
المعدّات والوقت
| المعدّات | الكمية |
|---|---|
| متحكّم أومرون، مزوّد قدرة 24 فولط وكبل برمجة | 1 |
| ملامس 24 فولط: رئيسي، نجمة ومثلث | 3 |
| مرحّل حراري | 1 |
| محرّك ثلاثي الأطوار بستّة مرابط، مناسب للمثلث على الشبكة | 1 |
| زرّ مفتوح أخضر، للتشغيل | 1 |
| زرّ مفتوح أحمر، للإيقاف | 1 |
⏱️ الوقت المقترح: خمس حصص.
- عند الانتقال من النجمة إلى المثلث يُمنع أن يكون الملامسان مغلقين معًا ولو للحظة: هذا قِصَر بين الأطوار.
- نوصل المحرّك حسب لوحة البيانات. المحرّك المناسب للنجمة فقط على شبكتنا غير مناسب لهذا البدء.
10.1 لماذا النجمة ثمّ المثلث
في ربط النجمة (חיבור כוכב)، يحصل كلّ ملفّ على جهد 230 فولط بدلًا من 400. يصغر التيار المسحوب من الشبكة والعزم بثلاث مرّات مقارنةً بالمثلث. يبدأ المحرّك بالدوران بلطف.
بعد بضع ثوانٍ، عندما يكاد المحرّك يبلغ سرعته، ننتقل إلى ربط المثلث (חיבור משולש): يحصل كلّ ملفّ على 400 فولط، ويحصل المحرّك على قدرته الكاملة.
| الملامس | الوظيفة | متى يكون مغلقًا |
|---|---|---|
| K1 | رئيسي: يغذّي U1 V1 W1 | طوال عمل المحرّك |
| K2 | نجمة: يقصّر W2 U2 V2 | عند البدء فقط |
| K3 | مثلث: يوصل U2 V2 W2 بالشبكة | بعد البدء |
إذا أُغلق K2 و-K3 معًا فإنّهما يُحدثان قِصَرًا بين الأطوار (קצר בין מופעים) عبر K3 وجسر النجمة. هنا أيضًا نحتاج إلى تعشيق ثلاثي.
10.2 السلّم: التمرين 6008
- السطر 0، الرئيسي. تشغيل/إيقاف عادي مع تثبيت ذاتي.
- السطر 1، النجمة. يعمل عندما يعمل الرئيسي، ما دام المؤقّت لم ينتهِ و-K3 غير مغلق.
- السطر 2، المؤقّت. يعدّ من لحظة التشغيل. القيمة #200 تساوي 20 ثانية. في المختبر من المريح تغييرها إلى #50.
- السطر 3، المثلث. يضيء في نهاية الزمن، ويثبّت نفسه. التلامس المغلق للنجمة يضمن ألّا ينغلق المثلث قبل أن تنطفئ النجمة في السلّم.
لماذا يُعاد ضبط المؤقّت ولا يسبّب ذلك مشكلة؟ عندما يضيء المثلث، يطفئ التلامس المغلق 100.02 في السطر 2 المؤقّت، فينطفئ T0001. لا يسقط المثلث، لأنّه يثبّت نفسه. ولا تعود النجمة، لأنّ التلامس المغلق 100.02 في السطر 1 يحجبها.
10.3 توصيل المتحكّم
| العنوان | الوسم | المكوّن | الوظيفة |
|---|---|---|---|
| 0.00 | O.L | F2 (97-98) | الحماية الحرارية |
| 0.01 | Stop | S0 | إيقاف |
| 0.02 | Start | S1 | تشغيل |
| 100.00 | C1_Main | K1 | الملامس الرئيسي |
| 100.01 | C2_Star | K2 | ملامس النجمة |
| 100.02 | C3_Delta | K3 | ملامس المثلث |
| TIM 0001 | Timer | زمن البدء بالنجمة |
10.4 مثال محلول: اللحظة الخطرة
في السلّم يبدو كلّ شيء سليمًا، أمّا في الملامسات فلا. يطفئ المتحكّم 100.01 ويُشعل 100.02 في كتابة المخارج نفسها. يحتاج الملامس إلى بضع عشرات من أجزاء الألف من الثانية لكي ينفتح، لكنّ الملامس الثاني ينغلق في الوقت نفسه تقريبًا. في هذه اللحظة قد يكون K2 و-K3 مغلقين معًا، وهذا قِصَر. التعشيق السلكي يساعد، لكنّ التلامس المساعد ينفتح قبل أن تنفصل التلامسات الرئيسية تمامًا.
تأخير الانتقال (השהיית מעבר): نضيف مؤقّتًا قصيرًا من 100 جزء من الألف من الثانية حتّى نصف ثانية بين إطفاء النجمة وإشعال المثلث. هكذا ينفتح ملامس النجمة تمامًا، وينطفئ القوس الكهربائي عليه، قبل أن ينغلق المثلث. في تمرين المستوى 2 ستضيفون تأخيرًا كهذا.
10.5 تدريب
المستوى 1 · أساسي أضيفوا إلى سلّم 6008 مصباح «بدء» (100.03) يضيء أثناء النجمة، ومصباح «عمل» (100.04) يضيء في المثلث، ومصباح عطل (100.05) يومض عندما تعمل الحماية الحرارية.
المستوى 2 · متوسّط تأخير الانتقال. غيّروا السلّم بحيث يمرّ نصف ثانية بين إطفاء النجمة وإشعال المثلث. استعملوا TIM 0002. اكتبوا الأسطر التي تتغيّر فقط.
تحدٍّ: المحرّك الذي يبدأ مرّات كثيرة متتالية يسخن. أضيفوا عدّادًا لا يسمح بأكثر من 5 مرّات بدء في الدقيقة. أيّ عدّاد، وأيّ مؤقّت، وما الذي يعيد ضبطهما؟
المستوى 3 · متقدّم · التمرين 6009 البدء بطريقة نجمة-مثلث لاتّجاهَي الدوران. ملامسان رئيسيان: يمينًا (100.00) ويسارًا (100.03)، مع تبديل الأطوار كما في الفصل 7. في كلّ من الاتّجاهين يبدأ المحرّك بالنجمة وينتقل إلى المثلث.
| العنوان | الوسم | الوظيفة | العنوان | الوسم | الوظيفة |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.00 | O.L | الحماية الحرارية | 100.00 | Right | رئيسي يمينًا |
| 0.01 | Stop | إيقاف | 100.01 | Star | نجمة |
| 0.02 | Start_R | تشغيل يمينًا | 100.02 | Delta | مثلث |
| 0.03 | Start_L | تشغيل يسارًا | 100.03 | Left | رئيسي يسارًا |
يحتاج الملامسان الرئيسيان إلى تعشيق في المخارج وأيضًا في الأزرار. يجب أن تعمل النجمة والمؤقّت عندما يعمل أحد الرئيسيَّين، لذلك ضعوا الرئيسيَّين على التوازي في سطرَي النجمة والمؤقّت.
تدرّبوا على نجمة-مثلث ثنائية الاتّجاه في محاكي التجربة 3:
10.6 تلخيص
- في النجمة يحصل كلّ ملفّ على 230 فولط، ويصغر تيار البدء بثلاث مرّات مقارنةً بالمثلث.
- K1 رئيسي، K2 يقصّر أطراف الملفّات للنجمة، K3 يوصلها للمثلث.
- إغلاق K2 و-K3 معًا قِصَر، لذلك يوجد بينهما تعشيق ثلاثي.
- يعدّ المؤقّت من لحظة التشغيل، وينقل علم الانتهاء من النجمة إلى المثلث.
- يثبّت المثلث نفسه، ويُعاد ضبط المؤقّت بعد الانتقال.
- تأخير انتقال قصير يضمن أن تنفتح النجمة تمامًا قبل أن ينغلق المثلث.
- في عكس الاتجاه مع نجمة-مثلث، تتعلّق النجمة والمؤقّت بالرئيسيَّين على التوازي.
المصطلحات
| المصطلح | بالعبرية | بالإنجليزية | شرح مختصر |
|---|---|---|---|
| ربط النجمة | חיבור כוכב | Star (Y) | أطراف الملفّات موصولة بنقطة مشتركة |
| ربط المثلث | חיבור משולש | Delta (Δ) | الملفّات موصولة في سلسلة مغلقة |
| تيار البدء | זרם התנעה | Inrush current | التيار العالي لحظة التشغيل |
| تأخير الانتقال | השהיית מעבר | Transition delay | انقطاع قصير بين النجمة والمثلث |
| لوحة البيانات | לוחית נתונים | Nameplate | اللوحة على المحرّك التي تحمل الجهود والتيارات |
فحص ذاتي
- بكم مرّة يصغر تيار البدء بالنجمة مقارنةً بالبدء المباشر بالمثلث؟
- ما وظيفة التلامس المغلق 100.02 في سطر النجمة؟
- لماذا يُعاد ضبط المؤقّت بعد الانتقال، ولماذا لا يوقف ذلك المحرّك؟
- ما الخطر في أن تنطفئ النجمة ويضيء المثلث في المسح نفسه؟
- أجيبوا عن السؤال الافتتاحي للفصل.
الأجوبة في نهاية الفصل.
حلول تمارين الفصل
المستوى 1: المصابيح
المستوى 2: تأخير انتقال مدّته نصف ثانية
يبدأ السطر 3 الجديد بعدّ نصف ثانية لحظة إضاءة T0001، أي لحظة انطفاء النجمة. في سطر المثلث، يحلّ T0002 محلّ T0001. التلامس المغلق 100.02 في سطر TIM 0002 يعيد ضبطه بعد أن يضيء المثلث.
التحدّي: 5 مرّات بدء في الدقيقة. العدّاد CNT يعدّ مرّات إضاءة 100.00. الإضاءة الأولى تشغّل مؤقّتًا مدّته 60 ثانية (#600) مع ذاكرة. عندما ينتهي المؤقّت، يعيد ضبط العدّاد والذاكرة. علم الانتهاء للعدّاد، كتلامس مغلق في سطر التشغيل، يحجب البدء السادس خلال الدقيقة. فكرة التمرين مأخوذة من الكرّاسة المساعد لشركة مور-تك.
المستوى 3: التمرين 6009
- السطران 0 و-1 هما عكس اتجاه الدوران مع تعشيق مزدوج: في المخارج وفي الأزرار.
- السطران 2 و-3 هما النجمة والمؤقّت. الرئيسيّان على التوازي، لذلك يحدث البدء بالنجمة في الاتّجاهين.
- السطر 4 هو المثلث، كما في التمرين 6008.
إذا كان في سطر النجمة الرئيسي لاتّجاه واحد فقط، ففي الاتّجاه الآخر يبدأ المحرّك مباشرةً بالمثلث، بعد تأخير من دون أيّ ربط. نفحص دائمًا الاتّجاهين في المحاكاة.
أجوبة الفحص الذاتي
- بثلاث مرّات، لأنّ الجهد على كلّ ملفّ في النجمة أصغر بجذر 3 مرّات، والتيار في الخطّ أيضًا يصغر بما يتناسب مع ذلك.
- يمنع النجمة من الإضاءة مجدّدًا بعد أن يعمل المثلث. هذا هو التعشيق البرمجي.
- التلامس المغلق 100.02 يطفئ مدخل المؤقّت. يثبّت المثلث نفسه بواسطة تلامسه المفتوح، لذلك لا يسقط.
- الملامسات لا تنفتح ولا تنغلق فورًا. قد يكون K2 ما زال مغلقًا عندما ينغلق K3، وهذا قِصَر بين الأطوار.
- نبدأ بالنجمة، وبعد بضع ثوانٍ ننتقل إلى المثلث. في النجمة يصغر التيار المسحوب من الشبكة بثلاث مرّات، لذلك لا تومض الأضواء ولا يفصل القاطع.