برنامه و نگهداری کنتاکتورهای متناوب | تحلیل جامع رفع اشکالات رایج، در یک مقاله کامل بخوانید

1 تحليل المكونات الرئيسية للمفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية

المفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي هو مفتاح كهرومغناطيسي آلي يستخدم للتبديل طويل الأمد وعالي التردد لدوائر الطاقة والتحكم التبادلية. يتميز بمزايا مثل التشغيل الآلي، والحماية من انخفاض الجهد وعدم وجود جهد، والتشغيل عالي السعة، والاستقرار القوي، ومتطلبات الصيانة المنخفضة. في دوائر التحكم الكهربائية للآلات، تستخدم المفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية بشكل أساسي لتحكم المحركات الكهربائية والأحمال الأخرى.

تشمل المكونات الرئيسية للمفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي النظام الكهرومغناطيسي، ونظام الأتصال، وجهاز إخماد القوس الكهربائي، وغيرها. يتكون بشكل أساسي من أجزاء بنائية مثل الأتصالات الرئيسية، والجذع المتحرك، واللفائف، والجذع الثابت، والأتصالات المساعدة.

1.1 النظام الكهرومغناطيسي

يتكون النظام الكهرومغناطيسي للمفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي بشكل أساسي من لفائف، وجذع متحرك، وجذع ثابت، وخاتم قصير الدائرة. عند تغذية أو فصل اللفائف، سيتم إكمال العمل السحب أو الإفراج على التوالي، مما يمكن أن يحافظ على الأتصالات المتحركة والسكونية في الحالة المفتوحة أو المغلقة على التوالي، وذلك لتحقيق غرض التبديل في الدائرة.

للتقليل من خسائر الدوامات والتأخير، يتم تصنيع الجذع والحديد المتحرك للمفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية بشكل أساسي عن طريق تقطيع صفائح السيليكون الصلبة ذات الشكل E أثناء الإنتاج. لتوفير مساحة تبريد أكبر وتلافي الاحتراق، يتم صنع اللفائف على شكل أسطوانة سميكة وصغيرة ملفوفة حول إطار عازل، مع الحفاظ على مسافة معينة بينها وبين الجذع لمنع التداخل. يحتفظ الجذع ذو الشكل E بفراغ هواء بحجم 0.1 - 0.2 ملم على الوجه النهائي للأسطوانة الوسطى لتقليل تأثير المجال المغناطيسي المتبقي ومنع احتجاز الحديد المتحرك. 

عند تشغيل المفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي، يشكل التيار التبادلي في اللفائف مجالاً مغناطيسياً متغيراً في الجذع، مما يؤدي إلى اهتزاز الحديد المتحرك وإنتاج الضوضاء. يتم توفير فتحة في كل طرف من الجذع والحديد المتحرك، ويتم تثبيت خاتم قصير الدائرة مصنوع من النحاس أو سبيكة النيكيل-الكروم في الفتحة لحل المشكلة أعلاه. بعد تركيب الخاتم قصير الدائرة، عندما يتدفق التيار التبادلي عبر اللفائف، يتم تشكيل موجات مغناطيسية Φ₁ وΦ₂ بمرات مختلفة، مما يضمن دائماً وجود قوة جذب بين الجذع والحديد المتحرك، مما يقلل بشكل كبير من الاهتزازات والضوضاء.

1.2 نظام الأتصال

هناك ثلاثة أنواع من الأتصالات للمفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية، وهي نوع الأتصال النقطي، ونوع الأتصال الخطوي، ونوع الأتصال السطحي، كما هو موضح في الرسم البياني التالي. وفقاً للشكل البنائي، يمكن تقسيمها إلى أتصالات جسرية وأصابع. تتضمن الأتصالات الجسرية نوع الأتصال النقطي الجسري ونوع الأتصال السطحي الجسري، والتي تناسب المناسبات المختلفة للتيار. الأصابع غالباً ما تكون في وضع الأتصال الخطوي، ومجال الأتصال هو خط مستقيم، وهو مناسب للمناسبات المتكررة وعالية التيار. وفقاً لقدرة الأتصال والفصل، يمكن تقسيمها إلى أتصالات رئيسية وأتصالات مساعدة. الأتصالات الرئيسية مناسبة للدوائر الرئيسية ذات التيار العالي، وهناك عادة 3 أزواج من الأتصالات المفتوحة. الأتصالات المساعدة مناسبة للدوائر التحكم ذات التيار المنخفض، وهناك عادة 2 أزواج من الأتصالات المفتوحة و2 أزواج من الأتصالات المغلقة.

1.3 جهاز إخماد القوس الكهربائي

بالنسبة للدوائر عالية التيار أو الجهد العالي، ستظهر الأقواس الكهربائية بالضرورة عند فتح المفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية، مما يؤدي إلى حرق الأتصالات وتلف الجهاز، مما يؤثر على عمره الافتراضي، وحتى يسبب تداخل في وقت القطع؛ وفي الحالات الشديدة، قد يؤدي إلى حرائق. لأسباب السلامة، يجب أن يكون جميع المفاتيح ذات السعة تتجاوز 10 أمبير مجهزة بجهاز إخماد القوس الكهربائي. تشمل طرق إخماد القوس الكهربائي الشائعة في المفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية القواطع الكهربائية القوية ثنائية الفاصل، والأقفال الطولية، وأجهزة الشبكة.

يقسم جهاز إخماد القوس الكهربائي ثنائي الفاصل القاطع القوى الكهربائية القوية القوس إلى جزأين، ويتم تمديد القوس عبر القوى الكهربائية نفسها في دائرة الأتصال، وذلك لتحقيق تشتت الحرارة وتبريده وإخماده. يتكون جهاز إخماد القوس الطولي من مواد مقاومة للقوس الكهربائي مثل الطين المقاوم والأسمنت الأسbestos، مع واحد أو أكثر من الفتحات الطولية على جانبه الداخلي، مما يمكن أن يزيد من منطقة الأتصال بين القوس والجدار الداخلي لغرفة إخماد القوس، ويحقق تأثير إخماد القوس عن طريق ضغطه. عند حالة الأتصالات المنفصلة، يتم إرسال القوس إلى الفتحات عبر المجال المغناطيسي الخارجي أو القوى الكهربائية، ويتم نقل الطاقة الحرارية إلى جدار غرفة إخماد القوس، بحيث يتم إخماد القوس بسرعة.

بناءً على ذلك، تم اقتراح هيكل جديد لمطفئ القوس الكهربائي الشبكي. يتم استخدام شبكة معدنية ذات شكل ريشة مطلية بالنحاس أو الزنك ويتم إدخالها في غطاء إخماد القوس. القوس الذي يتم تشكيله من خلال فصل الأتصال يولد مجالاً مغناطيسياً قوياً، ووجود مقاومة مغناطيسية يجعل شدة المجال الكهربائي في هذه المنطقة غير متساوية، مما يؤدي إلى سحب القوس إلى فواصل الشبكة ليصبح قوساً قصيراً. كل فاصل في الشبكة يعمل كقطب، ويقسم الانخفاض الكلي للقوس الكهربائي إلى عدة أقسام، وشدة الجهد بين كل قسم أقل من شدة الجهد التي تسبب الإشعال. في الوقت نفسه، تقوم الشبكة بتوزيع الحرارة لإخماد القوس بسرعة، مما يحقق تأثير الإخماد [3-5].

1.4 المكونات المساعدة

تشمل المكونات المساعدة للمفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي الربيع العاكس، والربيع المخمد، والربيع الضاغط للأتصالات، والآلية الناقلة، والقاعدة، وغيرها. يقوم الربيع العاكس بدفع الجذع المتحرك لإطلاق الطاقة بعد انقطاع التيار، بحيث تعود الأتصالات إلى حالتها الأصلية. يمكن للربيع المخمد تخفيف قوة الاصطدام. يمكن للربيع الضاغط للأتصالات زيادة الضغط على الأتصالات بشكل كبير وتقليل مقاومة الأتصال. يتم تشغيل الأتصالات بواسطة الجذع المتحرك أو الربيع العاكس للتحكم في توصيلها أو فصلها.

2 الاستخدام الصحيح للمفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية

2.1 مبادئ اختيار المفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية

يجب ألا يكون الجهد المقنن للأتصالات الرئيسية أقل من الجهد المقنن لدائرة التحكم. يجب أن يلبي التيار المقنن للأتصالات الرئيسية متطلبات الحمل: بالنسبة للأحمال المقاومة، يجب أن يكون مساوياً للتيار المقنن؛ وللأحمال المحركة، يجب أن يكون أكبر قليلاً من التيار المقنن. يتم اختيار الجهد لللفائف الجاذبة وفقاً لتعقيد دائرة التحكم: يمكن اختيار 380 فولت أو 220 فولت للدوائر البسيطة، و36 فولت أو 110 فولت للدوائر المعقدة. يجب أن يلبي عدد وأنواع الأتصالات المعايير الأساسية لدائرة التحكم.

2.2 التركيب والصيانة للمفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية

للتفتيش قبل التركيب، يجب التأكد من أن البيانات التقنية للمفتاح (مثل الجهد المقنن، والتيار، وتواتر التشغيل، وما إلى ذلك) تتوافق مع المعايير، وفحص ما إذا كانت المظهر مكسورة والحركة مرنة، وقياس قيمة المقاومة المباشرة ومقاومة العزل لللفائف. يجب أن يكون موقع التركيب عمودياً، مع ميل لا يتجاوز 5 درجات، وأن يكون الجانب الذي يحتوي على فتحات التبريد مواجهة للاتجاه العمودي. أثناء التركيب والتوصيل، يجب منع الأجزاء مثل البراغي والغسالات والأطراف من السقوط، مما قد يؤدي إلى تعليق أو قصر المفتاح الكهرومغناطيسي.

بعد التركيب، يجب التحقق من صحة التوصيل. بدون تغذية الأتصالات الرئيسية، قم بتغذية وفصل المفتاح عدة مرات للتحقق من حركة الأتصالات الرئيسية وما إذا كان هناك ضوضاء بعد سحب الجذع. يمكن استخدامه فقط إذا لم يكن هناك خطأ. لا يُسمح بتوصيل المفتاح الكهرومغناطيسي بالتغذية المستمرة، وإلا سيتم حرق اللفائف.

3 الأعطال الشائعة وطرق الصيانة للمفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية

3.1 أعطال الأتصالات الرئيسية

3.1.1 الشرر الشديد عند لحظة توصيل وفصل الأتصالات الرئيسية المتحركة والسكونية

عندما يعمل الحمل بشكل طبيعي، يحدث الشرر عند لحظة توصيل وفصل الأتصالات. يشكل سطح الأتصال بؤراً غير منتظمة صغيرة بسبب درجة حرارة القوس الكهربائي المرتفعة، مما يؤدي إلى تقليل مساحة الأتصال وزيادة التيار والإشعال الشديد. لتصحيح الأتصالات التالفة، يجب فحص درجة التلف على سطح الأتصال؛ يمكن تصحيح الأتصال فقط إذا كان سمكه أكثر من 2/3 من السمك الأصلي. عند تصحيح الأتصالات، ضع أولاً ورق زجاج ناعم على سطح أفقي، ثم قم بطحن الأتصالات التالفة على ورق الزجاج حتى يصبح سطحها مسطحاً، وتحقق من عملية التصحيح حتى يتم طحن جميع النقاط التالفة، وأخيراً تعالج الأشرطة.

3.1.2 ذوبان واحتراق وتلاصق الأتصالات الرئيسية المتحركة والسكونية

تشمل الأسباب الرئيسية لذوبان واحتراق وتلاصق الأتصالات الرئيسية المتحركة والسكونية حدوث قصر في الحمل، أو قصر في الدائرة الرئيسية، أو انخفاض في ممانعة الحمل. من بينها، حدوث قصر وقصور في الدائرة الرئيسية في نفس الوقت هو العامل الرئيسي. بسبب احتياجات العمل، تتراوح تواتر التشغيل للمفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي من منخفض إلى عالي؛ أثناء التوصيل والفصل المتكرر للأتصالات، ترتفع درجة حرارة السطح، وتحت تأثير القوس الكهربائي، ستحدث الأتصالات الرئيسية المتحركة والسكونية الذوبان والاحتراق والتلاصق في النهاية.

هناك عادة طريقتان للعلاج: الأولى، استبدال المفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي بأحد ذات جهد وتيار أعلى؛ الثانية، تصحيح المفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي: استبدال الأتصالات بنفس المواصفات، تنظيف الرواسب الكربونية حول الأتصالات المتحركة والسكونية، وما إلى ذلك، وربط أجهزة إخماد القوس الكهربائي من النوع R-C بالتوازي مع كل من الثلاثة أزواج من الأتصالات الرئيسية.

3.2 أعطال الأتصالات المساعدة

3.2.1 مقاومة الأتصال المرتفعة للأتصالات المساعدة المتحركة والسكونية

ستؤدي مقاومة الأتصال المرتفعة للأتصالات المساعدة المتحركة والسكونية إلى زيادة مقاومة الحلقة لدائرة التحكم وتقليل الجهد. هناك سببين رئيسيين لهذه الظاهرة: الأول، ترسب كمية كبيرة من الزيوت والأوساخ على الأتصالات؛ الثاني، تكوّن طبقة أكسيد على سطح الأتصال. بناءً على آلية الحماية من انخفاض الجهد للمفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي، عندما يكون الجهد عبر اللفائف أقل من 85% من الجهد المقنن، ستتوقف دائرة التحكم عن العمل. الحل هو إخراج الأتصالات، ومسحها بقطعة قماش نظيفة، ثم معالجة سطح الأتصال بلطف باستخدام ورق زجاج ناعم.

3.2.2 الشرر الشديد عند لحظة توصيل وفصل الأتصالات المساعدة المتحركة والسكونية

قد يكون السبب الرئيسي لهذا العطل أن الدائرة الخاضعة للتحكم تعرضت لقصر، أو انخفضت قيمة الممانعة للأجزاء المستهلكة في دائرة التحكم، وغيرها.

3.3 أعطال اللفائف

3.3.1 قطع اللفائف

سيؤدي قطع اللفائف في المفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي إلى عدم عمل دائرة التحكم. هذه الظاهرة نادرة نسبياً، وهي عادة ما تحدث بسبب مشاكل في جودة المفتاح أو التركيب غير الصحيح أثناء التجميع.

3.3.2 قصر اللفائف

سيؤدي قصر اللفائف في المفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي إلى تفجير القاطع في دائرة الحماية من القصر. حالة شائعة لقصور اللفائف هي أن الجهد المطبق عبر اللفائف ليس بين 0.85-1.05 من الجهد المقنن؛ قد يؤدي تشغيل اللفائف لفترة طويلة تحت جهد منخفض أو عالٍ إلى قصر. يجب استبدال اللفائف التالفة للمفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي؛ عند استبدال اللفائف، يجب الانتباه إلى حجم اللفائف والجهد المقنن وممواصفات المفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي.

3.4 أعطال سطوح الأتصال للجذعين المتحرك والسكوني

3.4.1 تلاصق سطوح الأتصال للجذعين المتحرك والسكوني

السبب الرئيسي لهذا العطل هو وجود بقع زيتية على سطوح الأتصال للجذعين المتحرك والسكوني. بعد الضغط على زر التشغيل، يعمل المحرك بشكل طبيعي، ولكن عند الضغط على زر الإيقاف، يفقد المفتاح الكهرومغناطيسي التبادلي القدرة، ولا تعود الأتصالات إلى حالتها الأصلية، ويستمر المحرك في العمل. بعد أن يترك اليد زر الإيقاف، تظل اللفائف مشحونة، ويستمر المحرك في العمل. طريقة العلاج هي تنظيف سطوح الأتصال للجذعين المتحرك والسكوني.

3.4.2 الضجيج العالي من الجذع

الأسباب الرئيسية للضجيج العالي من الجذع هي انفصال الخاتم القصير الدائرة، أو تراكم الصدأ بشكل كبير على سطوح الأتصال للجذعين المتحرك والسكوني. في حالة تراكم الصدأ بشكل كبير، يمكن استخدام ورق زجاج ناعم لمعالجة سطح الأتصال. إذا كان الخاتم القصير الدائرة تالفًا، يتم عادة استبدال الجذع لإصلاح العطل.

4 الخاتمة

الاستخدام الصحيح، وكشف الأعطال، ومهارات الصيانة للمفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية أمر حاسم لعمل أنظمة التحكم الكهربائي بشكل مستقر. من أجل تحسين كفاءة الخدمة وتمديد عمر المفاتيح الكهرومغناطيسية التبادلية، يجب إصلاح الأعطال الشائعة بشكل فوري لتقليل معدل الأعطال أثناء الإنتاج.