من أكثر الأحمال الكهربائية أهمية وانتشاراً هي المحركات حيث تعتبر هي المكون الرئيسي لكثير من الأحمال الصناعية والتجارية حتى في حياتنا اليومية، من المهم التحكم في المحركات عند بدء التشغيل وبعد التشغيل لعدة أسباب مثل التحكم في الجهد عند بدء التشغيل و أثناء التشغيل ولحمايتها من التيار العالي أو تيار العطل أو الأحمال الزائدة، وللتحكم في سرعتها أثناء التشغيل كما تساهم في ترشيد استهلاك الطاقة الكهربائية.[1]
يوجد عدة تقنيات للتحكم في المحركات، من أهمها:
- دائرة التحكم المباشر أثناء التشغيل (DOL): هي النوع الأبسط من دوائر التحكم الحركي، حيث يتم توصيل المحرك مباشرة بمصدر الطاقة. يستخدم للمحركات الصغيرة ولا يوفر أي تحكم في السرعة، يبين الشكل1 دائرة التحكم المباشر.
الشكل1.دائرة التحكم المباشر (DOL).[1]
- دائرة التحكم بتوصيل النجمة-الدلتا (Star-Delta): تستخدم هذه الدائرة للمحركات الأكبر وتوفر وسيلة لبدء المحرك بجهد منخفض لتقليل التيار الابتدائي. تقوم الدائرة بتحويل المحرك من توصيل نجمي إلى توصيل دلتا بمجرد وصوله إلى سرعته التشغيلية، يبين الشكل2 دائرة توصيل النجمة-دلتا.
الشكل2.دائرة توصيل النجمة-دلتا.[1]
- المحول الذاتي (Autotransformer): يمكن استخدام بادئ المحول الذاتي لبدء تشغيل كل من المحركات الحثية ثلاثية الطور المتصلة بالنجمة والدلتا. في هذه الطريقة ، يكون تيار البدء للمحرك محدودًا باستخدام محول ذاتي ثلاثي الطور لتقليل الجهد الأولي ومن ثم زيادة الجهد بشكل تدريجي حتى يصل المحرك إلى سرعته التشغيلية، يبين الشكل3 دائرة المحول الذاتي.[2]
الشكل3.دائرة المحول الذاتي.[1]
تحتوي دائرة التحكم على مكونات مهمة مثل مفتاح التلامس Contactor)) للتحكم بتشغيل وإيقاف المحرك كهروميكانيكياً، و مرحل زيادة الحمل (Over load relay) لحماية المحرك عن طريق فصل الطاقة الكهربائية عن المحرك في حال زيادة الحمل، كما يُستخدم القاطع الكهربائي (Circuit breaker) أو االمصهر (Fuse) للحماية من تيار القصر على الموصلات للطاقة الكهربائية من المصدر إلى المحرك، يبين الشكل4 مثال على دائرة التحكم في المحرك ثلاثي الأطوار ومكوناتها.[3]
الشكل 4. دائرة التحكم في المحرك ومكوناتها. [3]
يعد مركز التحكم بالمحرك Motor Control Center (MCC) أحد الأنظمة الهامة في أنظمة الطاقة الكهربائية والتحكم في المحركات الكهربائية. يستخدم MCC لتوزيع الطاقة الكهربائية والتحكم في المحركات الكهربائية بشكل مركزي في المصانع والمباني الكبيرة والمنشآت التجارية والصناعية الأخرى. [4]
يُستخدم التحكم المركزي بالمحركات لعدة أهداف:
- سهولة التحكم في تشغيل وإطفاء المحركات.
- سهولة التحكم في المحركات أثناء التشغيل.
- حماية المحركات من تيار الخطأ والتحميل الزائد.
- تسهيل عمل الصيانة الوقائية والفجائية على المعدات.
يتكون MCC من مجموعة من الأجهزة الكهربائية المتصلة بشكل متسلسل وموجهة لتشغيل المحركات الكهربائية بطريقة آمنة وفعالة. يتضمن MCC عادة مفاتيح القطع والتوصيل والمؤشرات والحماية والتحكم والتوزيع والتحكم في السرعة، ويمكنه استخدام أنواع مختلفة من الأسلاك والكابلات والمحركات الكهربائية.
تعتمد عملية التحكم في MCC على العديد من الأجهزة والمكونات الرئيسية، بما في ذلك:
- أجهزة الحماية (Protection devices).
- أزرار التحكم و مؤشِّرات التنبيه (Pushbuttons and indicator lights).
- محرك التردد المتغير (Variable Frequency Drives).
- محولات الجهد والتيارT & C.T) ).
- مقاييس الجهد والتيار والتردد (Voltage، current and frequency gauges).
- مفاتيح التلامس والمرحلات (and Contactors Relays) [5].
يتم تصميم MCC بشكل مختلف باختلاف الاحتياجات والمتطلبات الخاصة بالتطبيق المحدد. ومن الجدير بالذكر أن MCC يمكن التحكم فيه عن بعد باستخدام نظم التحكم عن بعد مثل نظام إدارة المباني B.M.S (building management system) ، مما يجعلها مثالية للاستخدام في المصانع والمنشآت الصناعية الكبيرة.
وبهذا يمكن القول أن Motor Control Center هو نظام هام وحيوي في صناعة الطاقة الكهربائية، حيث يتيح التحكم في المحركات الكهربائية بطريقة فعالة وآمنة، مما يساعد على تحسين كفاءة العمل وتقليل التكاليف. ويمكن استخدام MCC في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل المصانع الكبيرة والمنشآت الصناعية والمنشآت العامة، لتحقيق تحكم أفضل في المحركات الكهربائية وتحسين أداء النظام الكهربائي بشكل عام.
وبالنظر إلى أهمية MCC في صناعة الطاقة الكهربائية، فإنه من المهم أن تتم الصيانة والإصلاح بانتظام لضمان عملها بشكل صحيح وآمن. كما يجب أن يتم تصميم MCC وتثبيتها باستخدام أفضل المعايير والممارسات الصناعية لضمان سلامة النظام الكهربائي وتحقيق الأداء الأمثل.
المراجع:
[1] https://forumautomation.com/t/motor-control-circuits-types/3959
[2] https://www.tutorialspoint.com/working-principle-of-autotransformer-starter#:~:text=The%20autotransformer%20starter%20can%20be،applied%20voltage%20to%20the%20stator.
[3] Siemens-Basics-of-Motor-control-centers
[4] https://www.electricalvolt.com/2022/07/motor-control-center-purpose-classification-advantages/
[5] https://www.electrical4uonline.com/motor-control-centers/?expand_article=1
