الريلايهات و وظيفتها و اهم انواعها المستخدمة
الريلايهات ما هي الا اجهزة وقاية يمكن عن طريقها فتح او غلق الدوائر الكهربية ، أو تعمل ميكانيكا للتحكم فى قاطع الدائرة circuit breaker عندما تتغير الكميات المصممة عليها مثل قيم التيار ، الجهد ، و القدرة .
وظيفية الريلايهات
تنحصر وظيفة الريلايهات الكهربية فى الاتي :
- تعطي اشارة لتشغيل القاطع و الاخير يقوم بفصل الجزء الذي حدث به العطل عن الشبكة .
- تعكي تمييز كافي لنوع العطل الحادث .
- تحدد الجزء او المنطقة التي حدث بها الخطأ مما يسهل عملية الاصلاح .
تقسيم الريلايهات :
يمكن تقسيم الريلايهات الكهربية بعدة طرق كالاتي :
- بالنسبة لنفط التلامس حيث يوجد نوعان :
- ريلايهات عملها قفل نقط التلامس .
- بالنسبة لنوع الكمية الكهربية المؤثرة عليها فهي تنقسم الي ريلايهات تيار ، جهد ، قدرة ، مقاومة ….. الخ .
- بالنسبة لاتجاه التغيير حيث تنقسم الريلايهات الي ريلايهات نهاية عظمي و ريلايهات نهاية صغري .
و تعرف ريلايهات النهاية العظمي بأنها الريلايهات التي تعمل عندما تزداد القمية المؤثرة عليها عن القمية المصممة عليها عن القيمة المصممة عليها مثل ريلايهات زيادة التيار التي تعمل عندما تزداد القمية المؤثرة عليها عن القيمة المصمم عليها الريلاي ، و يوجد من هذه الانواع ريلاي زيادة الجهد ، و ريلاي زيادة التيار و ريلاي زيادة القدرة .
أما ريلايهات النهاية الصغري فهي تعمل عندما تصل القيمة فهي تعمل عندما تصل القيمة المؤثرة عليها الي قيمة اقل من تلك المصمم عليها الريلاي مثل ريلايهات هبوط الجهد التي تعمل عندما تقل قيمة الجهد عن قيمة معينة ، و يوجد من هذه الانواع ريلايهات هبوط الجهد و ريلايهات هبوط التيار ، و ريلايهات هبوط القدرة .
- بالنسبة لتاثير الريلاي على قاطع الدائرة : حيث تنقسم الريلايهات الي ريلايهات تاثير مباشر ، و ريلايهات تاثير غير مباشر .
و ريلايهات التاثير المباشر يتصل فيها عنصر القياس ميكانيكيا ليقوم بتشغيل قاطع الدائرة ، و ريلايهات التاثير الغير مباشر يتصل فيها عنصر القياس بمنبع قدرة مساعد للتحكم فى قاطع الدائرة .
- بالنسبة لتركيب الريلادي : حيث تنقسم الريلايهات الي الانواع الاتية :
- الريلاي ذو الملف الحلزوني Solendoid type .
- الريلاي ذو المنتج المنجذب attracted armature type .
- الريلاي الكهروديناميكي electrodynamic type .
- الريلاي ذو الملف المتحرك moving coil type .
- الريلاي الاستنتاجي induction type .
- بالنسبة لوظيفة الريلاي حيث تنقسم الريهلات الي :
- ريلايهات هبوط الجهد او التيار ا و القدرة .
- ريلايهات زيادة الجهد او التيار او القدرة .
- ريلايهات اتجاهية تعمل عندما ينعكس اتجاه التيار او ينعكس اتجاه القدرة .
- ريلايهات حرارية .
- ريلايهات فرقية ( تفاضلية ) .
- ريلايهات مسافية .
- بالنسبة لزمن تشغيلها : حيث تنقسم الريلايهات الي
- ريلايهات لحظية instantaneous حيث لا يوجد وقت ضائع بين لحظة تشغيل الريلاي و لحظة تشغيل نقط التلامس لقاطع الدائرة .
- الريلايهات ذات تاثير زمني محدد definite time حيث يوجد فترة زمنية محددة بين لحظة تشغيل الريلاي و لحظة تشغيل قاطع الدائرة .
- الريلايهات ذات تاخير زمني عكسي inverse time و في هذا النوع فان الفترة الزمنية المحددة بين لحظة تشغيل الريلاي و لحظة تشغيل نقط التلامس للقاطع تتناسب عكسيا مع قمية تيار الخطأ او اية قيمة اخري تسبب تشغيل الريلاي .
انواع الريلايهات
الريلاي الكهرومغناطيسي
يوجد ثلاث انواع من الريلايهات الكهرومغناطيسية و هي النوع الحلزوني Solenoid – النوع المفصلي hinged – النوع الدائري rotating .
التركيب :
كل الانواع الثلاثة السابقة تتركب اساسا من قلب حديدي مصنوع من رقائق الصلب السليكوني ملفوف عليه ملف ذو عدد معين من اللفات ، و يوجد بالقرب من القلب الحديدي عضو استنتاج متحرك محكوم بواسطة ياي تحكم و يمكن المحافظة علي قيمة معينة للمسافة بين عضو الاستنتاج المتحرك و القلب الحديدي ( و التي تعرف بالثغرة الهوائية ) بواسطة نقطة ثبوت الموضع ، و يحمل عضو الاستنتاج قطعة تلالامس متحركة و بالقرب منها نقط تلامس ثابتة .
نظرية العمل :
عند مرور تيار خلال الملف فانه ينشأ عنه تدفق مغناطسيس يمر داخل القلب الحديدي و يكمل دائرته خلال عضو الاستنتاج و الثغرة الهوائية ، و هذا التدفق المغناطيسي ينتج عنه قوة جذب كهرومغناطيسية تتناسب طرديا مع كل من مربع شدة التيار المار فى الملف و عدد لفات الملف و عكسيا مع طول الثغرة الهوائية ، و فى الحالات العادية تكون قوة الجذب الكهرومغناطيسية ضعيفة و اقل من قوة جذب الياي و بذلك تظل نقط التلامس مفتوحة عند حدوث قصر فان التيار المار في ملف الريلاي يزداد زيادة كبيرة ، و بالتالي تزداد قيمة التدفق المغناطيسي مسببة زيادة قوة الجذب الكعرومغناطيسية بدرجة كافية للتغلب على قوة جذب الياي مسببة قفل نقط التلامس بواسطة قطعة التلامس المتحركة و بذلك تكمل دائرة قاطع الدائرة الذي يقوم بفصل الدائرة الموجود بها العطل .
الاستخدام :
تستخدم الريلايهات الكهرومغناطيسية لحماية الدوائر الكهربية ضد تيارات القصر .
الريلاي الحراري :
التركيب :
يتركب الريلاي الحراري من ثنائي معدن مصنوع من معدنين مختلفين ، و بالتالي فهما يختلفان من ناحية معامل تمددها الطولي بحيث يكون المعدن الاول اقل فى معامل تمدده الطولي عن المعدن الثاني ، و يوضع حول ثنائي المعدن او بالقرب منه ملف تسخين يوصل على التوالي مع احد أوجه المحرك المطلوب حمايته ، و يرتبط ثنائي المعدن بذراع قابل للحركة حول محور ارتكاز عن طريق تعشيقه ، كما يتصل الطرف الاخر للذراع المتحرك بياي و نقط تلامس مقفلة فى الاحوال العادية و الموصلة على التوال مع جهاز بد حركة المحرك ( مفتاح توصيل مغناطيسي Contactor ) .
و عند زيادة التيار نتيجة التحميل الزائد للمحرك فانه ينتج عنه كمية من الحرارة تتناسب مع مربع شدة التيار و هذه الحرارة تسبب تمدد ثنائي المعدن ، و نظرا لاختلاف معامل تمددها الطولي فان الثنائي يتقوس فى اتجاه المعدن ذو معامل التمدد الطولي الاقل ، و بذلك تنفك التعشيقة و يتحرك الذراع حول محور الارتكاز تحت تاثير الياي و بذلك تفتح نقط التلامس مما يؤدي الي فتح دائرة مفتاح التوصيل المغناطيسي و بذلك يتم فصل التيار عن المحرك المطلوب حمايته .
الاستخدام :
يستخدم الريلاي الحراري في حماية الدوائر و خاصة دوائر المحركات ضد زيادة الحمل و يعرف تجاريا باسم الاوفرلود ، و يمتاز بان له تاخير زمني لأن تمدد المعدنين ياخذ بعض الوقت حتي يمكن فك التعشيقة ، وهذا يمنع فتح دائرة المحرك عند مرور تيار بدء الحركة الكبير الذي يستمر لفترة زمنية بسيطة ، و لكنه يحمي المحرك اذا حدثت زيادة فى الحمل لفترة طويلة .
نظرية العمل :
( شكل رقم 1 ) يوضح دائرة محرك تيار متغير ثلاثي تتصل بينبوع ثلاثي الاوجه ايضا عن طريق مفتاح توصيل مغناطيسي و مفتاح on و مفتاح off و ريلاي حراري يستخدم لحماية المحرك ضد زيادة الحمل و طريقة عمل هذه الدائرة كالاتي :
عند الضغط على مفتاح on ( مفتاح ضاغط ) يمر تيار فى ملف مفتاح التوصيل المغناطيسي ( طرفاه a , b فى الشكل ) فينشأ عنه مجال مغناطيسي يجذب حافظة تعمل علي قفل نقط التلامس الرئيسية ) R , S , T مع U , V , W على التوالي ) و كذلك تقفل نقط التلامس المساعدة ( 1 ، 2 ) و يمر التيار بملفات المحرك فيدور ، و عند ترك مفتاح on فان التيار يمر بدائرة المفتاح المغناطيسي عن طريق نقط التلامس المساعدة ( 2 ، 1 ) و بذلك يظل المحرك دائرا .
عند الرغبة فى ايقاف المحرك يكفي الضغط على مفتاح off فتفتح دائرة مفتاح التوصيل المغناطيسي فيتلاشي المجال المغناطيسي و ترتفع الحافظة بفعل زنبرك و بذلك تفتح نقط التلامس الرئيسية و المساعدة .
عند حدوث تحميل زائد للمحرك فان الريلاي الحراري يعمل فاصلا بذلك دائرة مفتاح التوصيل المغناطيسي فيقف المحرك .
ريلاي الثيرميستور
فى هذه الريلايهات تفترض ان المحرك موضوع فى نفس درجة الحرارة الموضع فيها الريلاي ، و ان تبريد المحرك مستمر بدون اي عطل ، و لكن وجد ان هذه الريلايهات لا تحمي المحرك اذا ارتفعت درجة حرارة غرفته لأي سبب من الاسباب أو اذا تعطلت مروحة تبريد المحرك ، و في هذه الحالات يجب استعمال الثيرميستور لقياس درجة حرارة المحرك مباشرة ، و الثيرميستور عبارة عن مقاومة حساسة للحرارة اي تتغير مقاومتها كثيرا مع ارتفاع درجة الحرارة لملفات المحرك ، و هناك نوعان للثيروميستور ، احدهما ذو معامل حراري سالب NTC و الاخر ذو معامل حراري موجب PTC و الاخير هو المستعمل فى حماية المحركات و المحولات ضد زيادة الحمل ، و مقاومته تزيد كثيرا مع ارتفاع درجة الحرارة و توضع مقاومة الثيرميستور داخل ملفات العضو الثابت للمحرك بمعرفة المصنع المنتج او بواسطة ورشة لف المحركات فى حال استبدال ملفاته .
نظرية العمل :
يوضح ( شكل رقم 2 ) دائرة حماية محرك ثلاثي الاوجه عن طريق ثيرميستور ذو معامل حراري موجب عن طريق مفتاح توصيل مغناطيسي ( كونتاكتور contactor ) و وحدة تحكم control unit ( و ) ، فعندما قفل المفتاح ( م 2 ) يصل الجهد الكهربي لوحدة التحكم ( و ) فتقفل نقط التلامس ( 11 – 14 ) ، و عند الضغط على المفتاح الضاغط ( م 1 ) فان مفتاح التوصيل المغناطيسي ( ق ) يعمل وتوصل نقط التلامس ق 1 و يصل التيار الكهربي الي المحرك فيدور .
و عند زيادة الحمل على المحرك لأي سبب من الاسباب فان درجة حرارته ترتفع بما يعمل على زيادة مقاومة الثيرميستور ( ث ) و هذا يؤدي الي تشغيل وحدة التحكم ( و ) و بذلك تقفل نقط التلامس ( 11 – 12 ) و يفصل التيار عن مفتاح التوصيل المغناطيسي ( ق ) فتفتح دائرة المحرك و يبطل عمله ، و في نفس الوقت تضئ لمبة البيان فتعطي اشارة بوجود خطر علي المحرك ، و يمكن ايقاف المحرك يدويا بالضغط على المفتاح م 3 .
الاستخدام :
تستعمل طرق الحماية بالثيروميستور فى الحالات الاتية :
- المحركات ذات القدرة الاعلي من 2 كيلو وات .
- المحركات التي تبدأ الحركة تحت ظروف صعبة .
- المحركات التي تعمل بغير انتظام .
- المحركات المستخدمة فى الاعمال الشاقة .
- المحركات الثلاثية الاوجه المعرضة للعمل على وجه واحد .
- فى حماية المحولات ضد زيادة الحمل .
- فى مراقبة درجة حرارة اي جهاز .
و في حالة المحركات ذات القدرة العالية من الانواع الاتية :
محركات التيار المستمر – المحركات الاستنتاجية بنوعيها تستعمل الحماية بالثيرميستور بجانب ريلايهات زياجة الحمل لكي تعطي حماية حرارية كاملة .
مزايا الحماية بالثيرميستور :
- تعمل بدقة بالغة .
- يمكن تركيبها بسهولة و سرعة .
- تصلح لحماية المحركات ضد الانفجارات .
- تحمي المحركات ضد انقطاع أي وجه من الاوجه الثلاثة .
- لها مفتاح اختبار بين التشغيل اليدوي او الاتوماتيكي .
الريلاي الاستنتاجي
التركيب :
يتركب هذا النوع من مغناطيسين كهربيين أحدهما علوي و الاخر سفلي ، و يتركب المغناطيسي الكهربي العلوي من قلب حديدي من رقائق الصلب السيلكوني على شكل m و له ثلاثة افرع حيث يوضع على الفرن الاوسط ملفان كهربيان ، الملف الاعلي و يمثل الدائرة الابتدائية و الملف الاسفل و يمثل الدائرة الثانوية ، و تلف الملف الاسفل على المغناطيس الكهربي السفلي و هو شكل حرف u و مصنوع ايضا من رقائق الصلب السليكوني ، و بين المغناطيسين يوجد قرص المونيوم مركب على عمود دوران يحمل قطعة تلامس متحركة .
نظرية العمل :
عند مرور تيار متغير فى الملف الاعلي فانه ينتج عنه تدفق مغناطيسي متغير ϕ يمر داخل القلب الحيدي للمغناطيس العلوي فيقطع لفات الملف الاسفل فيتولد فيه قوة مستنتجة تسبب مرور تيار متغير فى دائرته ، و هذا التيار يصل الي ملف المغناطيس السفلي فينشأ عنه تدفق مغناطيسي ϕ ، و بذلك يكون هناك تدفقان مغناطيسيان 2 ϕ 1 ϕ بينهما زاوية فيقطعان القرص الالمونيوم فيتولد فيه تيارات إعصارية و بالتالي ينشأ عزم دوران يجعل القرص يدور محركا معه قطعة التلامس المتحركة و بذلك يقفل ددائرة القاطع .
الاستخدام :
يستعمل هذا النوع لحماية دوائر التيار المتغير ضد زيادة التيار over current و يعتبر من اكثر انواع الريلايهات استعمالا نظرا للتنوع الكبير فى خصائصها الزمنية و يمكن التحكم فى زمن تشغيل الريلاي عن طريق التحكم فى المسافة التي يتحركها القرص او عن طريق تغيير عدد لفات ملف مغناطيس الريلاي .
اقراء فى العدد القادم
- الريلاي الديناموتري .
- الريلاي الفرقي او التفاضلي .
- ريلاي الوقاية من التسرب الارضي فى الكابلات الكهربية .
- قاطع الدائرة للجهد المنخفض .
- ريلاي بوخلز .
- التاريض .
مانعه الصواعق .
