علوم الكهرباء

القواطع الهوائية (Air Circuit Breaker)(ACB)
ماهو القاطع الهوائي وأين يستخدم وماهي مميزاته ؟
القاطع الهوائي هو عبارة عن جهاز يستخدم في فصل وتوصيل التيار الكهربائي ويتميز بالحجم الكبير ويعتمد علي خاصية التفريغ بالهواء لفصل التيار ويستخدم عادة القاطع الهوائي كمفتاح رئيسي في لوحات التوزيع الرئيسية للتحكم في الفصل والتشغيل والحماية .
فهذه القواطع تستخدم لأجل الحماية من أخطار زيادة التيار الكهربائي كـ زيادة الحمولة (Overload) أو دائرة القصر (Short Circit) وكذلك للحماية من أخطار الأعطال الأرضية كـ العطل الأرضي (Earth Fault) أو التسرب الأرضي (Earth Leakage) .
والقاطع يحتوي على على تجهيزات خاصة بالأتصال (Communication) لنقل المعلومات والتحكم بالقاطع بواسطة الشبكة وتتم برمجتة عن طريق الكمبيوتر.
وتحتوي الواجهه الأمامية للقاطع على (LED) للدلالة على :
1- نوع العطل الذي أدى الى فصل القاطع (Ir - Isd - Ig)
2- للدلالة على عطل داخلي (Ap)
3- أنذار بزيادة الحمولة (Overload Alarm)
ومن مميزات ومواصفات القواطع الهوائية .... 🙂
- عدد الأقطاب تكون ثلاثية (3- Poles أو رباعية (Poles -4)
- التيارات الأسمية (In) تكون
( 800-1000-1200-1600-2000-2500-3200-4000-5000-6300) A
- استطاعات القطع (Icu) تكون ( 42 - 50 - 65 - 85 - 150) KA
- مزودة بوحدات حماية الكترونية حراري ومغناطيسي
- تؤمن الحماية التفاضلية والحماية من الأعطال الأرضية .

حساس البروكسيمتي او الحساس التقاربي  Proximity Sensor :

هو عبارة عن جزء الكتروني تتغير وضع نقاطه الكهربية عند مرور اوثبات جزء مادي (معدن -ورق-كرتون  -زجاج وغيره) امامه بدون تلامس بين الجزء  الميكانيكي المتحرك وهذا الحساس

وهو نوعان:
1-الحساس التقاربي الحثي inductive proximity sensor
2-الحساس التقاربي السعوي capactive  proximity sensor
مثل الحساس التقاربي الحثي الا انه يشعر بالاشياء الغير معدنية كالورق والقماش وغيرها

 الحساس التقاربي الحثي:
يستخدم في تحديد المواد المعدنية فقط عند اقترابها منه بمسافة معينة
من اهم مميزاته انه يتأثر بدرجة بسيطة بالرطوبة والاتربة والزيوت التي تتواجد بكثرة في المصانع

مكوناته:
1-رأس الحساس وله حالتين :
ا-مغطى بطبقة رقيقة من المعدن  shielded  يستشعر المواد القادمة من الامام فقط
ب-غير مغطى unshielded يستشعر المواد من الامام ومن الجوانب

2-مولد الفيض المغناطيسي inductive وهي عبارة عن وشيعتين كمبدأ المحولة
3-دارة المذبذب oscillator وهي عبارة عن دارة طنين تولد امواج ترددية لتهيئة الاشارة لدخولها الى المضخم كونها صغيرة
4-مضخم الاشارة trigger circuit detector  يضخم الاشارة الضعيفة الاتية من المذبذب وهو الجزء المخصص في ملاحظة التغير في المجال المغناطيسي
5-نقاط خرج الحساس solid state outpot وتكون نقاط تلامس اما مفتوحةNO او مغلقةNCاو الاثنين معا مفتوحة NO ومغلقةNC

فكرة عمله:
يقوم الحساس التقاربي الحثي بتوليد مجال مغناطيسي بقيمة معينة وعند اقتراب مادة معدنية من الحساس يتولد بها تيارات دوامية  eddy current فيؤدي ذلك الى حدوث فقد في الطاقة وبالتالي تقل قيمة المجال المغناطيسي
وهنا يأتي دور كاشف الدائرة trigger circuit detector الذي يقوم بملاحظة التغير في قيمة المجال المغناطيسي ويقوم بتغيير وضع النقاط في الحساس

كيفية توصيل الحساس التقاربي الحثي:
يعمل الحساس التقاربي الحثي على جهد متردد 220v او 110v او 60v
 او  على جهد مستمر 24 v وهو الاشهر او12v
وهو من حيث الخرج نوعان:
اولا اذا كان خرج الحساس سلكين يتم توصيل سلك بمصدر التغذية والطرف الاخر بالحمل الذي سوف يتحكم به الحساس مثلا كونتاكتور اوريليه

ثانيا:اذا كان خرج الحساس ثلاثة اسلاك يوجد منه نوعان:
النوع الاول pnp اي يحتوي على ترانزستور من النوع pnp
النوع الثاني npn اي يحتوي على ترانزستور npn

وفي النوعين غالبا يكون الوان الاطراف الثلاثة هم:
سلك بني اللون ويتم توصيله بالجهد الموجب للمصدر
سلك ازرق اللون يتم توصيله بالجهد السالب للمصدر
سلك اسود اللون يتم توصيله بالحمل المراد التحكم به  مثل كونتاكتور او الى دخل plc

 ويجب ان يكون جهد كويل الكونتاكتور نفس جهد المصدر
ويوصل الطرف الاخر للحمل حسب نوع الحساس
اذا كان  pnp يوصل الى الجهد السالب للمصدر
واذا كان نوع الحساس npn يوصل الى الجهد الموجب للمصدر

تنبيه: عند تثبيت اكثر من حساس على سطح معدني واحد يجب مراعاة وجود مسافة معينة بين الحساسات حتى لا تتداخل المجالات المغناطيسية المولدة من كل حساس
تختلف المسافة بحسب نوع الحساس من حيث الرأس
اذا كان من نوع الرأس المغطى shielded يمكن تقريب المسافة
اذا كان من نوع الرأس الغير مغطىunshielded
تكون المسافة ابعد لانه يتحسس من الجوانب ايضا

اجهزة الانفرتر او مغيرات السرعة Inverters
الانفرتر Inverter Drive جهاز يستخدم للتحكم في سرعة مواتير AC من لحظة تشغيلها إلى لحظة إيقافها مروراً بفترة تشغيلها العادية والحاجة إليه مرتبطة بمدى الرغبة في تغيير سرعة الحمل وليس بقدرة وحجم الموتور.
يتحكم الجهاز في سرعة الموتور عن طريق تغيير جهد وتردد الموجة المطبقة على ملفات الموتور ويتم ذلك من خلال تحويل الجهد AC المغذي للجهاز إلى جهد DC بواسطة موحد  Rectifier IC و مكثفات الكتروليتية ثم تحويله إلى موجة ترددية AC عن طريق مجموعة من الترانزستورات - عادةً من نوع Insulated Gate Bipolar Transistor IGBT - هذه المجموعة تكون ما يسمى Inverter IC- وهذه الموجة يمكن التحكم في قيمة الجهد الفعال لها وفي ترددها عن طريق التحكم في معدل وطريقة اشعال Firing هذه الترانزستورات حتى نحصل على السرعة المطلوبة. أحياناً تكون Rectifier IC و Inverter IC كل منهما منفصلة وأحياناً يتم دمجهما في IC واحدة تعرف بـ IGBT Module.
نتيجة لتغيير الجهد والتردد معاً للموجة المطبقة على الموتور فإن العزم يكون تقريباً ثابت والأمبير الذي يسحبه الموتور لا يتعدى تقريباً الأمبير المقنن للموتور Rated Current حتى عند بدء الدوران Starting
يتحكم الانفرتر في تقويم الموتور بنفس طريقة تحكمه العادية في حالة التشغيل العادي حيث يقوم برفع الجهد والتردد تدريجياً من الصفر حتى يصل إلى السرعة الأولية المبرمجة أو السرعة المطلوبة Reference Speed في خلال نسبة من زمن يسمى زمن التسارع Acceleration Time تم تحديده وبرمجته مسبقاً
وكذلك عملية إيقاف الموتور يقوم بخفض الجهد والتردد تدريجياً من القيمة التي هو عليها لحظة طلب الإيقاف حتى يصل إلى الصفر في خلال نسبة من زمن يسمى زمن التسارع Deceleration Time تم تحديده وبرمجته مسبقاً
هذه النسبة تكون 100 % إذا كانت السرعة الأولية للتشغيل هي السرعة القصوى أو السرعة الحالية لحظة طلب الإيقاف هي السرعة القصوى
يتم برمجة الجهاز على القيم المقننة للجهد والتردد والأمبير للموتور. يمكن برمجة الجهاز لرفع سرعة الموتور عن السرعة المقننة - عندنا في مصر 50 هرتز- ولكن سيكون ذلك على حساب العزم حيث لا يمكن زيادة الجهد عن القيمة المقنن
أيضاً الانفرتر لن يستطيع إخراج قيمة جهد أعلى من التغذية وعليه فلا يمكن تشغيل موتور 380 على انفرتر 220 وإذا تم فسيكون العزم أضعف

الريلاي او المرحل الكهرومغناطيسي Relay

يتكون المرحل الكهرومغناطيسي البسيط من لفائف من الأسلاك ملفوفة حول مركز حديدي ناعم,و من قطعة حديدية ثابتة توفر طريق ممانعة جيد للمجال المغناطيسي,و قطعة حديدية متحركة,و واحد أو أكثر من الملامسات.تستند القطعة الحديدية المتحركة على القطعة الحديدية الثابتة و تتصل في نفس الوقت مع واحدة أو مجموعة من الملامسات المتحركة.يثبت المرحل باستخدام زنبرك بحيث عندما يكون المرحل غير ممد بالطاقة هنالك مساحة من الهواء في الدائرة المغناطيسية.في هذه الحالة واحدة من الملامسات تغلق ,والملامس الأخر يبقى مفتوحا.بعض المرحلات ممكن أن تحتوي على أكثر من ملامس اعتمادا على هدف المرحل.المرحل في الصورة أيضا يحتوي على سلك يقوم بربط القطعة الحديدية الثابتة مع المتحركة.هذا السلك يضمن استمرار الاتصال للدارة بين للملامسات عند القطعة الحديدية المتحركة و السلك النحاسي على لوحة الدوائر المطبوعة عن طريق القطعة الحديدية الثابتة و التي يتم لحامها إلى لوحة الدوائر المطبوعة.

المفتاح الحراري الثيرموستات Thermostat:
هو جهاز يستخدم للمحافظة على درجة حرارة الاجسام او السوائل او الحيز المراد التحكم في درجة حرارته اليا وهو نوعين:ميكانيكي والكتروني
النوع الميكانيكي:يستخدم الترموستات الميكانيكي الوسائل المادية لقياس درجة حرارة الهواء وهناك العديد من انظمة الاستشعارات التي يمكن استخدامها فيه مثل شرائح  معدنية مختلفة مثبتة فوق بعضها من خلال بكرات عازلة او كريات شمع اومصابيح مليئة بالغاز او انابيب مليئة بالهواء او انبوبة مليئة بالزئبق وهذا تم منع استخدامه لما يشكل خطورة على الانسان
الاكثر استخداما :
هو نظام الشرائح المعدنيةالمختلفة حيث يتم استخدام اثنين من الشرائح المعدنية من نوع النحاس و الحديد اوغيره
تربط فوق بعضها بواسطة بكرات عازلة  وله نقاط مغلقة NC اومفتوحةNO ويتم ظبط الحرارة المطلوب التوقف عندها من خلال بكرة مثبتة فوق الشرائح بواسطة اليد
وكلما تغيرت درجات الحرارة تغيرت خاصية الشرائح بأن تتقلص او تتمدد مما يسبب في انحناء الشرائح
فعندما تنحني  الشريحة بشكل كافي فانها تلامس الشريحة التي تقابلها وبذلك تغلق النقطة  وتكتمل  الدارة الكهربية او تكون موصلة للدارة الكهربية وعند التقلص او التمدد تفصل الدارة الكهربية وهكذا تعمل حسب الحرارة المحيطة بها
وهو مشابه جدا في طريقة عمله لطريقة عمل الاوفر لود الحراري .
يتواجد الترموستات الحراري الميكانيكي في الثلاجات والافران والمكاوي والسخانات
وهناك نوع من الترموستات الميكانيكي يستخدم في حماية المحركات بحيث يربط على جسم المحرك  وتوصل نقاطه الى دائرة التحكم لكن هذا النوع قل استعماله واستبدل بالمقاومة الحرارية المتغيرةPTC

الريلاي النبضيPulse Relay او تايمر ريليه أو التليبتير




ويسمى ايضا :ريليه لاتش Laching Relay
ويسمى ايضا:مرحل الخطوة Step Relay
ويسمى ايضا: ريليه تشغيل-ايقاف Start -Stop Relay
ويسمى ايضا: تليلبتير:
 وهو عبارة عن ريليه يعمل بواسطة النبضة الكهربية

●اجزاء الريليه النبضي:
-ملف تشغيل (Coil) يعمل بجهود مختلفة DC وAC

-مفاتيح التلامس (Contacts) مفتوحة طبيعياNOاو مغلقة طبيعياNC بقدرة تحمل 16 امبير

-مفتاح تشغيل (Selector) يتم من خلاله اختيار وضع التشغيل يدوي (Manual) او آلي (Auto)

●فكرة عمل الريليه النبضي:
عند ورود نبضة كهربية الى ملف التشغيل  بواسطة مفتاح ظاغط (Push button)يبدل تلامساته فيفتح النقط المغلقة NC ويغلق النقط المفتوحة NO ويحافظ على وضعه الجديد فاذا وردت نبضة جديدة الى ملفه يبدل تلامساته وتعود النقط الى وضعها الاول

●خصائص الريليه النبضي:
يجمع الريليه النبضي بين خصائص الريليه العادية وبين خصائص التايمر
فهو يعمل مثل الريليه العادية في تبديل التلامسات ولكنه يحافظ على وضعه الجديد ولا يعود الى وضعه الاساسي اذا انقطع الجهد الكهربي عن ملفه كما الحال في الريليه العادية
ويعمل مثل التايمر وخاصة تايمر مكنة السلم فهو يبدل تلامساته في حال ورود نبضة الى ملفه لكنه يحافظ على وضعه الجديد ولا يبدا بعد اي زمن كما الحال في تايمر مكنة السلم

●انواع الريليه النبضي:
يقسم الريليه النبضي من حيث نوع نقاط التلامس:

1-ريليه نبضي قطب واحد (نقطة مفتوحة NO)

2-ريليه نبضي قطب واحد قلاب(نقطة مفتوحةNO و نقطة مغلقةNC) تعملان بالتناوب

3-نوع ريليه نبضي قطبين(نقطتين مفتوحتينNO)

4نوع ريليه نبضي قطبين قلاب (نقطتين قلاب كل نقطة تحتوي على نقطة مفتوحة NOونقطة مغلقة NC

●استخدامات الريليه النبضي:
1-يستخدم الريليه النبضي في انارة الدرج (السلم) بدل مكنة السلم اذا اردنا ان يبقى النور شغال بعد الظغط على احد مفاتيح الدرج(السلم)

2-يستخدم في انارة الممرات في الابنية الكبيرة مثل المشافي وغيرها التي تحتاج الى اكثر من مفتاح تشغيل بدل مفاتيح الدريكسيون(الديفاتيري)

3-يستخدم في تشغيل  واطفاء منزل او معمل بواسطة مفتاح ظاغط ولابد من استخدام كونتاكتور معه

4-يستخدم لتشغيل واطفاء محرك صغير  جهد 220Vبواسطة مفتاح ظاغط واحد(Push Button) فاذا كان المحرك كبير جهد220Vاو محرك جهد ثلاث فاز فلابد من استخدام كونتاكتور معه

5-يستخدم في تبديل التشغيل والاطفاء بين محركين وذلك من خلال طريقتين :
•يدوية (Manual)باستخدام ضاغط واحد كل ظغطة يشتغل محرك 1ويطفىء محرك2
ثم ظغطة ثانية يشتغل محرك 2 ويطفئ محرك 1

•آلية(Auto) بواسطة  مفتاح عوامة  ( Float Switch)او مفتاح بريشر(Presser Switch)
ولابد من استخدام تايمر اون ديلي (ON Delay) معه و2 كونتاكتور