ملاک و معیار برای تبیین محتوای دروس نظری و نقشه‌ها و دستورالعمل های کار عملی دوره‌های کارآموزی، ایجاد مهارت های لازم برای آماده سازی افراد در پذیرش مشاغل و انجام کار مناسب، به منظور ایفای نقش در پیشبرد وظایف شغلی می باشد؛ لذا تهیه و تدوین جزوات آموزشی و نقشه های کار عملی برای پاسخگویی به این نیاز مورد توجّه می باشد، تا علاوه بر این، نقشه های این کتاب روندی صحیح و هماهنگ با استانداردهای آموزشی و تغییرات فرآیند کار و اشتغال داشته باشد. این مجموعه شامل تعدادی نقشه کار عملی و دستور العمل‌های آنها می باشد. منابع و مآخذ این کتاب شامل کتاب‌های هنرستانی، کتاب های دانشگاهی و نقشه های زیمنس می باشد. هم چنین یادآور می شویم مدارهایی که در متن آمده، اجرا و تست گردیده و از مشاهدات عملی یادداشت برداری شده است.
انتخاب سیستم حفاظتی در مقابل اضافه بار
هرنوع موتوری از نظر سرعت، تناوب کاربرد، نوع یاتاقا‌ن‌ها و یا تکیه گاه انتخاب کنید، به هر حال مکانیسمی برای روشن وخاموش کردن آن ضروری ست، اما نکته مهم‌تر این است که باید سیستمی برای حفاظت آن به کار ببرید. چون سیستم حفاظت در مقابل اضافه بار معمولاً به همراه سیستم کنترل (کلید استارت) وجود دارد؛ در این بخش هر دو را با هم شرح خواهیم داد. سیستم حفاظت در مقابل اضافه بار از این نظر مهم است که موتور را از خطر سوختن حفظ می کند. اضافه بار، موجب جریانی بیش از حد مجاز موتور شده و جریان زیاد باعث داغ شدن سیم پیچ‌ها می شود و اگر زمان این داغ شدن طولانی شود، عایق‌های موتور آسیب دیده و موتور می سوزد. جریان اضافی در یکی از دو حالت زیر از موتور عبور می کند:
بار بیش از حد سنگین باشد
به چند دلیل ممکن است بار بیش از حد باشد: وقتی بار دستگاهی که به وسیله موتور کار می کند بیش از حد باشد، یکی از قطعات دستگاه گیر کند (گیرپاژ)، تسمه پروانه دستگاه خیلی سفت باشد، پولی دستگاه هم راستا با پولی موتور نباشد و بالاخره یاتاقان ها خراب شده یا احتیاج به روغنکاری داشته باشند.
ولتاژ کمتر از حد لازم باشد
این امر به دلیل نازک بودن سیم‌های رابط بین تابلوی توزیع و موتور روی می دهد و یا به دلیل کاهش ولتاژ شبکه شهر اتفاق می افتد، که در این صورت از طریق شرکت برق رفع می شود یا شما م یتوانید از ترانسفورماتور تقویت ولتاژ استفاده کنید. همیشه نمی توانید پیش‌بینی کنید چه وقت این مورد روی میدهد. پس به کمک احتیاج دارید که انتخاب سیستم حفاظتی مناسب در مقابل اضافه بار در این مورد به شما کمک خواهد کرد. باید توجّه داشته باشید که فیوز برای حفاظت سیم کشی ست و نمی تواند موتور را در مقابل اضافه بار محافظت کند. تنها کار فیوز، حفاظت از سیم کشی ست؛ به همین جهت اقدامات حفاظتی دیگر ضروری ست و باید اطلاعاتی در این مورد برای وسایل حفاظتی داشته باشید که این اطلاعات عبارتند از:
- انواع وسایل حفاظتی در مقابل اضافه بار و چگونگی کار آنها
- تأثیر قدرت موتور در انتخاب وسیله حفاظتی
- تأثیر نوع کار موتور در انتخاب وسیله حفاظتی
- تأثیر مقررات شبکه برق در انتخاب وسیله حفاظتی
انواع وسایل فحاظتی در مقابل اضافه بار و چگونگی کار آنها
کار تمامی سیستم های حفاظت اضافه بار، بر این اساس است که گرم شدن یک المنت باعث قطع شدن کلیدی می شود. گرم شدن المنت با تأخیر صورت می گیرد، به طوری که هنگام راه اندازی مشکل ایجاد نمی کند؛ زیرا همانطور که می دانیم موتور هنگام راه اندازی، جریان بیشتری نسبت به کار عادی خود می کشد. این امر به خصوص در مورد موتورهایی که راه اندازی آنها مشکل است بیشتر صادق است. به این جهت وسیله حفاظت اضافه بار، باید طوری باشد که با تأخیر زمان قطعی که ایجاد می کند، موقع راه اندازی موتور، مدار را قطع نکند.
موتور، بی آنکه صدمه ای ببیند می تواند برای مدت کوتاهی اضافه باری را تحمل کند. با در نظر گرفتن شرایط فوق، سیستم حفاظت بار باید حداقل 15 % اضافه بار موقت را بتواند تحمل کند و حداکثر در برابر %25 اضافه بار مدار را قطع کند. اگر اضافه باری بیش از 25 % شود، وسایل حفاظتی عبارتند از:
- کلید حفاظتی سرخود در موتور
- کلید استارت دستی همراه با حفاظت بار
- کلید استارت مغناطیسی با حفاظت اضافه بار
- فیوز تأخیری به همراه کلید قطع موتور
- استارتر با مقاومت پله ای (برای محدود کردن جریان)
حفاظت اضافه بار سرخود در موتور را هنگام ساخت این نوع وسایل حفاظتی، در داخل موتور نصب می کنند. دو نوع وسیله حفاظتی اضافه بار سرخود وجود دارد:
- نوع دستی
- نوع اتوماتیک
هر دو نوع بر اساس حرارت کار می کنند (گرم شدن بیمتال در اثر اضافه بار) در نوع دستی برای استارت مجدد موتور باید دکمه مربوط به بازگشت به حالت عادی را فشار دهید. در بیشتر موارد از این نوع مکانیسم استفاده می شود. این امر فرصت جست وجوی علت اضافه بار را فراهم می سازد. هم چنین شما را از خطرات احتمالی روشن شدن ناگهانی موتور هنگام جستجو مصون می‌دارد؛ زیرا تا دکمه مربوطه را فشار ندهید، موتور به‌کار نمی‌افتد. نوع اتوماتیک، خود به خود مدار را وصل می کند. وقتی که المنت حرارتی خنک شد، دیسک بیمتال به حالت اولیه برمی گردد. کنتاکت ها وصل می شوند و موتور دوباره به کار می‌افتد (و اگر هنوز اضافه باری وجود داشته باشد برق وصل می شود، ولی به کار نمی افتد). با هر یک از انواع کلیدهای حفاظت سرخود، موتور ممکن است به طور مستقیم به برق وصل شود یا از طریق کلید قطع و وصل به مدار متصل گردد.
استارت دستی همراه با فحاتظ اضافه باری
این نوع کلید نیز دارای یک المنت حرارتی (یا بوبین حرارتی) ست که در حدود جریان نامی موتور و یا %25 بیش از آن، مدار را قطع می کند. یک کلید دستی با کنترل اضافه بار، در موتورها از 2/ 1 تا 3 اسب به کار می رود. قسمت کنترل دارای یک المنت (یا بوبین) حرارتی ست که جریان قطع آن برابر جریان نامی موتور یا 25 % بیشتر از آن است. آمپر بوبین حرارتی با برق 220 ولت بین 1/ 3 تا 8/ 3 آمپر می باشد. برخی از بوبین های حرارتی فقط شماره کاتالوگ دارند. برای پیداکردن آمپر نامی باید به کاتالوگ کارخانه رجوع نمود.
کلید استارت مغناطیسی با فحاظتی در مقابل اضافه بار
در این نوع سیستم کنترل نیز مثل نوع دستی، عنصر حفاظتی داخل کلید جاگذاری شده است. تفاوت بین دو کلید در روش راه‌اندازی موتور است. به جای استفاده از کلید دستی برای قطع و وصل مدار، در اینجا از شاستی و کلید مغناطیسی استفاده می شود. طرز کار کلید مغناطیسی و کنترل اضافه باری چنین است:
وقتی می خواهید موتور را روشن کنید، دکمه فشاری کلید را فشار دهید. این عمل باعث بسته شدن مداری می شود که بوبین مغناطیسی را تغذیه می کند. جریان از خط تغذیه گذشته، وارد بوبین شده، از آنجا به کلید کنترل می رود و بالاخره به منبع تغذیه برمی گردد. به این ترتیب موارد تغذیه بوبین بسته می شود. جریان در مسیر عبور به سوی موتور از المنت گرم شونده، عبور می کند؛ اما گرمای آن برای داغ شدن بیمتال، کافی نیست، مگر اینکه اضافه باری مداوم به موتور اعمال شود. وقتی اضافه بار به موتور اعمال شود،جریان عبوری از المنت گرم شونده افزایش می یابد و حرارت اضافی ایجاد می کند. این امر سبب می شود بیمتال کلید را قطع کند و در نتیجه، مدار بوبین خاصیت مغناطیسی خود را از دست بدهد. اگر ولتاژ شبکه تغذیه خیلی کم باشد و یا اگر برای لحظه ای برق قطع شود؛ بوبین اثر مغناطیسی خود را از دست می دهد. به همین جهت، این کلیدها موتور را در مقابل ولتاژ کم و یا قطع برق حفاظت می کند.
فیوز تأخیر زمانی در کلدی قطع موتور
فیوز تأخیر زمانی (که گاهی فیوز با عمل تأخیری نیز نامیده میشود) از قطع بیهوده موتور در برابر اضافه باری موقتی که موجب ازدیاد موقتی جریان می شود جلوگیری می کند. اگر موتور زیر بار کامل راه اندازی شود، یا اگر بار دستگاهی که موتور آن را برمی گرداند اضافه شود، اضافه بار موقت به آن وارد می شود. در چنین شرایطی یک فیوز استاندارد، به محض اینکه جریانش بیش از حدی شود که روی آن نوشته شده قطع میگردد. این فیوز نیز مانند فیوزهای معمولی یک المنت دارد، ولی علاوه بر آن یک فنر و یک محفظه لحیم نیز در این فیوز به کار رفته است. وقتی جریان، بیشتر از جریان مجاز شود؛ کوپل گرم شونده دور محفظه لحیم به تدریج، لحیم را گرم و نرم می کند. هرگاه عبور جریان اضافی باز هم ادامه یابد، لحیم به اندازه کافی نرم
می شود و در آن صورت، فنر این قدرت را دارد که المنت فیوز را از لحیم خارج کند. پس از این عمل مدار قطع می شود. این فیوز باید قبل از استارت مجدد موتور، تعویض شود. در حالت اتصال کوتاه، قبل از اینکه لحیم فرصت کافی برای برای گرم شدن پیدا کند، المنت فیوز ذوب و قطع می شود.
دو نوع فیوز تأخیر زمانی وجود دارد:
- فیوز پیچی
- فیوز کشویی (کارتریج)
دو نوع فیوز پیچی تأخیر زمانی وجود دارد:
اولی به هر نوع پایه فیوز استاندارد می خورد که دو عیب دارد: یکی اینکه هر فیوز دیگری به پایه این فیوز
می خورد، لذا وقتی فیوز بسوزد، اگر فیوز مشابه قبلی را نداشته باشید ممکن است این فکر را بکنید که فعلاً بهتر است به جای فیوز سوخته از فیوزی با آمپر بالاتر استفاده کنید و این امر سبب می شود که موتور درست حفاظت نشود و یا اصولاً موتور شما در مقابل اضافه باری، حفاظت نداشته باشد. نوع دوم فیوز پیچی، که با تبدیل مخصوص ساخته می شود. این به خاطر آن است که از استفاده فیوز با آمپری غیر از آمپر فیوز سوخته جلوگیری شود. تبدیل، به هر پایه فیوزی می خورد. ساختمان تبدیل طوری ست که وقتی با یک فیوز مشخص در پایه فیوز قرار گرفت، دیگر نمی توان آن را دوباره خارج کرد؛ هر چند تبدیل های مخصوصی وجود دارند که می توان آنها را با چند فیوز، با آمپرهای مختلف به کار برد، اما این آمپرها تفاوت زیادی با هم ندارند و بنابراین استفاده از آنها به جای یکدیگر اشکال جدی ایجاد نخواهد کرد. اگر موتور به وسیله فیوز کشویی (فشنگی) حفاظت شود، مانند فیوزهای پیچی عمل می کند.
مقاومت راه‌اندازی محدودکننده جریان
محدود کردن جریان که مقاومت راه‌انداز نامیده می شود؛ برای راه اندازی موتورهای یک فاز 5/ 7 اسب و بیشتر به‌کار می رود. بیشتر کلیدهای استارتی که تاکنون مورد بحث قرار گرفته اند، مدار را به طور مستقیم به دو سر موتور اتصال می دهند. وقتی موتور راه می افتد، تمام جریان لازم برای راه اندازی را از شبکه می کشد. استفاده ازاین کلیدها اغلب باعث کم سوشدن لامپ های شما یا حتی همسایه هایتان خواهد شد. این امر در چندین کیلومتر انتقال، برای شرکت برق اشکال ایجاد می کند. مگر اینکه خط انتقال دارای خط رزرو باشد و یا کارگاه و یا مؤسسه شما نزدیک به پست توزیع برق باشد.
برای رفع این مشکل، از مقاومت راه انداز با کلید استارت دستی همراه با حفاظت اضافه بار استفاده می شود. برای روشن کردن موتور، اهرم را به سمتی که موتور روشن شود، حرکت می دهیم. به این ترتیب، جریان به وسیله این مقاومت، محدود شده و به موتور فرصت می دهد تا دور بگیرد. هر چه موتور دور بیشتری بگیرد، ما نیز به وسیله کم کردن مقاومت راه انداز، جریان بیشتری به موتور می دهیم. وقتی اهرم به انتهای مسیر خود رسید و سرعت موتور به حالت عادی کار آن درآمد، به وسیله الکترومغناطیس در محل خود ثابت می شود، و اگر مدار قطع یا ولتاژ کم شود، اهرم رها می شود. امروزه به جای استفاده از این مقاومت‌ها از مبدل فاز(کنورتور) استفاده می شود.