يقوم مفتاح التبديل بين التوصيل النجمي والتوصيل المثلثي بتغيير توصيل محرك ذي ستة أطراف من التوصيل النجمي إلى التوصيل المثلثي أثناء بدء تشغيله، بحيث يبدأ المحرك بالعمل بجهد منخفض ثم يعمل بالجهد الكامل. في التوصيل النجمي، يتلقى كل ملف جهد الطور؛ أما في التوصيل المثلثي، فيتلقى كل ملف جهد الخط. هذا التغيير البسيط هو ما يقلل تيار بدء التشغيل، وهو أيضًا ما يقصر استخدام المفتاح على المحركات المصممة خصيصًا له.
المفتاح ليس سوى جزء من الترتيب. فالتشغيل بنظام «نجمة-مثلث» يتطلب انتقالًا يتم بالسرعة المناسبة، وبالترتيب الصحيح، مع وجود فترة توقف قبل إجراء التوصيل الثاني. فإذا كان المفتاح صحيحًا والانتقال خاطئًا، فسيظل المحرك يعمل بشكل سيئ.
لماذا يتم تشغيل المحرك بنظام التوصيل النجمي؟
يُخرج المحرك ذو الستة أطراف طرفي كل ملف إلى صندوق التوصيلات: U1 وV1 وW1 في أحد الطرفين، وU2 وV2 وW2 في الطرف الآخر. وهذا الترتيب هو ما يجعل التوصيل بنمط «النجمة-الدلتا» ممكنًا في الأساس، لأنه يتيح توصيل الملفات الثلاثة بأي من هذين التكوينين دون الحاجة إلى فتح المحرك.
في التوصيل النجمي، تتصل U2 وV2 وW2 بنقطة مشتركة. وبالتالي، يقع كل ملف بين خط واحد ونقطة التوصيل النجمية، لذا فإنه يتلقى جهد الطور للنظام — حوالي 230 فولت عند إمداد بجهد 400 فولت. أما في التوصيل الدلتا، فيقع كل ملف بين خطين ويتلقى جهد الخط الكامل البالغ 400 فولت.
| نجم (أساسي) | دلتا (قيد التشغيل) | |
|---|---|---|
| الجهد عبر كل ملف | جهد الخط ÷ √3، حوالي 230 فولت | جهد الخط، 400 فولت |
| تيار التشغيل | حوالي ثلث المبيعات المباشرة عبر الإنترنت | التيار الكامل المباشر عبر الخط |
| عزم الدوران عند بدء التشغيل | حوالي ثلث المبيعات المباشرة عبر الإنترنت | العزم الكامل |
| أين يُستخدم | التحضير فقط، بضع ثوانٍ | التشغيل المستمر |
ينخفض كل من التيار والعزم إلى حوالي الثلث، وهذه هي المقايضة. ولا يُعد التوصيل بنمط «النجمة-المثلث» مناسبًا إلا في الحالات التي يمكن فيها تسريع الحمل بثلث العزم الكامل — مثل المراوح والمضخات والضواغط والأحمال المماثلة التي تبدأ دون حمل أو بحمل خفيف. أما المحرك الذي يتعين عليه أن يبدأ العمل تحت الحمل الكامل، فسوف يتوقف ببساطة في وضع «النجمة» ولن يصل أبدًا إلى سرعة الانتقال.
ما الذي يربطه المفتاح في كل وضع
يحتوي مفتاح النجمة-المثلث ذو المواقف الثلاثة على ستة أطراف خرج ومجموعة من نقاط التبديل. في الموضع 1، يربط المفتاح مصدر التيار بـ U1 و V1 و W1، ويقوم بربط U2 و V2 و W2 معًا. في الوضع 0، تكون جميع الدوائر مفتوحة. وفي الوضع 2، يبقي المفتاح التيار على U1 وV1 وW1 ويعيد توصيل المجموعة الثانية من الأطراف بحيث يتم ربط كل ملف بالملف التالي: U2 بـ V1، وV2 بـ W1، وW2 بـ U1.
| المنصب | التوريد إلى | U2 / V2 / W2 | جهد اللف |
|---|---|---|---|
| نجمة (1) | U1، V1، W1 | متصلة معًا عند نقطة نجمية | جهد الطور |
| مغلق (0) | فتح | فتح | لا شيء |
| دلتا (2) | U1، V1، W1 | موصلة بـ V1 و W1 و U1 على التوالي | جهد الخط |
هذا النمط من التوصيلات هو الجزء الذي يحدث فيه خطأ في التوصيل. في التوصيل الدلتا، لا يتصل U2 بـ V2 — بل يتصل بـ V1. الأطراف الثلاثة متصلة بشكل متقاطع، وليست متصلة بشكل نجمي، وتوصيلها بترتيب خاطئ يؤدي إما إلى عدم حدوث دوران أو إلى حدوث قصر في الدوائر.
مفتاح النجمة-الدلتا أم مشغل النجمة-الدلتا؟
يؤدي المفتاح وجهاز التشغيل نفس الوظيفة الكهربائية بطرق مختلفة، وهما مناسبان للوحات كهربائية مختلفة.
| مفتاح التبديل بين النجم والدلتا | مشغل نجم-دلتا (الموصلات) | |
|---|---|---|
| الانتقال | يدوي، يتم ضبط توقيته بواسطة المشغل | تلقائي، أو مزود بمؤقت، أو مرحل تيار |
| التشابك | ميكانيكي، في المفتاح | الكهربائية والميكانيكية، بين الملامسات |
| التكرار | يعتمد ذلك على المشغل | متسق |
| جهاز التحكم عن بُعد | لا | نعم |
| الأفضل لـ | محركات صغيرة، تحكم محلي، تشغيل من حين لآخر | معدات الإنتاج، مصنع يعمل دون تدخل بشري |
يعتمد المفتاح اليدوي من نوع «نجمة-مثلث» على تقدير المشغل للوقت المناسب لتحريك المقبض، ويُعد هذا التقدير نقطة الضعف. فإذا تم التحريك مبكرًا جدًّا، يتوقف المحرك أو يستقبل موجة تيار ثانية؛ أما إذا تم التحريك متأخرًا جدًّا، يكون المحرك قد تسارع بالفعل بعزم دوران منخفض، مما يؤدي إلى إهدار عملية التشغيل. يُعد هذا المفتاح مناسبًا للمحركات الصغيرة التي يكون فيها المشغل واقفًا أمام لوحة التحكم؛ أما أي نظام آلي فيتطلب استخدام مشغل موصل.
يجب أن يتم إيقاف عملية التبديل قبل بدء عملية التصنيع
يجب أن ينقطع التوصيل من النقطة النجمية إلى النقطة الدلتاوية قبل إتمام التوصيل. فإذا أغلقت ملامسات الدلتا الواردة بينما لا تزال النقطة النجمية متصلة، يحدث قصر بين خطين عبر النقطة النجمية، ويكون التيار الناتج محدودًا فقط بمقاومة مصدر الطاقة.
ولهذا السبب، فإن مفتاح التبديل بين التوصيل النجمي والتوصيل المثلثي يحتوي على وضع إيقاف محدد في المنتصف، بدلاً من مجرد عملية تبديل بسيطة. والتسلسل هو: فتح نقطة التوصيل النجمي، والانتظار حتى يختفي القوس الكهربائي، ثم إغلاق نقطة التوصيل المثلثي. يحقق مفتاح الكامة ذلك ميكانيكيًا؛ بينما يحققه مشغل القاطع الكهربائي باستخدام مؤقت ونظام قفل متداخل بحيث ينفصل قاطع النجمة قبل أن يبدأ قاطع الدلتا في العمل.
وينطبق نفس المنطق لتفسير السبب في أن مفتاح «نجمة-مثلث» لا يمكن أبدًا استبداله بمفتاح تحويل. فمفتاح التحويل له نفس المواقف الثلاثة، لكن تسلسل ملامساته مصمم لتغذية مصدرين لحمل واحد، وليس لإعادة تكوين ثلاث لفات. كما أن نمط التوصيل الجسري مختلف، وفي مفتاح التحويل قد لا يؤدي الوضع الأوسط إلى فتح جميع الأطراف الستة.
متى يجب التبديل
يجب أن يصل المحرك إلى ما يقارب 75 إلى 80 في المائة من سرعة تشغيله قبل الانتقال. وعند تلك النقطة، يكون التيار قد انخفض بدرجة كافية بحيث لا ينتج عن التوصيل على شكل دلتا موجة تيار كبيرة ثانية، ويكون عزم الدوران المتاح في التوصيل على شكل دلتا كافياً لإكمال عملية التسارع.
في الواقع، يتمثل ذلك في ضبط المؤقت على بضع ثوانٍ لمعظم المحركات الصغيرة والمتوسطة، ويتم تعديل هذا الضبط في الموقع من خلال مراقبة التيار. أما مرحل التيار فيؤدي هذه المهمة بشكل أكثر مباشرة: فهو يقيس تيار المحرك في وضع التوصيل النجمي، ويبدأ عملية الانتقال عندما ينخفض التيار إلى نسبة محددة من قيمة التيار عند بدء التشغيل.
هناك نوعان من حالات الفشل التي يجدر معرفتهما. فالانتقال المبكر جدًّا يؤدي إلى ارتفاع مفاجئ في التيار يكاد يضاهي ذلك الذي يحدث عند التشغيل المباشر على الخط، مما يتعارض مع الغرض المرجو. أما الانتقال المتأخر جدًّا فيعني أن المحرك ظل يعمل في وضع التوصيل النجمي لفترة أطول مما ينبغي، وأن المحرك الذي لا يزال يتسارع في وضع التوصيل النجمي يستهلك تيارًا أكبر مما يسمح به تصنيفه في وضع التوصيل النجمي.
تحديد حجم المفتاح وتوصيله بالأسلاك
- تأكد من أن المحرك ملفوف خصيصًا لهذا الغرض. يجب أن تشير اللوحة التعريفية إلى توصيل دلتا بجهد الخط الخاص بك، وعادةً ما يكون 400 فولت دلتا / 690 فولت نجمة. ولا يمكن تشغيل المحرك المُصنَّف بـ 230 فولت دلتا / 400 فولت نجمة بنظام التشغيل النجمة-الدلتا على مصدر طاقة بجهد 400 فولت.
- تأكد من أن جميع الأطراف قد تم توصيلها. يحتوي الصندوق على ستة أطراف توصيل، بعد إزالة الوصلات. ولا يمكن إعادة تهيئة المحرك الذي يحتوي على ثلاثة أطراف توصيل فقط.
- الحجم وفقًا للقدرة المقدرة للمحرك عند جهد التغذية، ضمن فئة استخدام المحرك، وليس بناءً على التيار الحراري.
- أرض U1 و V1 و W1 على جانب العرض وU2 وV2 وW2 على جانب النقطة النجمية، مع الحفاظ على الترتيب متسقًا بحيث تقع الجسور الدلتاوية في الأماكن الصحيحة.
- اختبر التسلسل باستخدام جهاز قياس قبل تزويد الدائرة بالتيار: في التوصيل على شكل نجمة، يجب أن تظهر استمرارية بين U2 وV2 وW2، أما في التوصيل على شكل دلتا، فيجب أن تظهر استمرارية بين U2 وV1، وV2 وW1، وW2 وU1.
- اختبار مع فصل الحمل المدفوع في المرة الأولى، وتأكد من الاتجاه في النجمة قبل أن تثق في عملية الانتقال.
إذا كان المحرك يعمل في الاتجاه المعاكس، فقم بتبديل مرحلتين من التيار الكهربائي عند أطراف التوصيل الواردة. يؤدي التبديل عند طرفي الملف إلى تغيير نقطة التوصيل على شكل نجمة وجسور التوصيل على شكل مثلث في آن واحد، وهو أمر يصعب فهمه لاحقًا.
نقطة أخرى بخصوص القاطع نفسه: قاطع النجم-المثلث هو جهاز لقطع الحمل، ويتم فتحه في ظل وجود تيار كهربائي في كل مرة يتم فيها تشغيل المحرك. وهذه وظيفة تختلف عن وظيفة القاطع العازل، الذي لا يجوز فتحه إلا عندما تكون الدائرة الكهربائية مقطوعة تمامًا. توضح فئة الاستخدام المذكورة على اللوحة التعريفية نوع المفتاح الذي لديك، وقد يكون المفتاح الذي تم شراؤه بناءً على التيار الحراري وحده هو الخيار الخاطئ لمهمة تتطلب قطع تيار التشغيل عدة مرات خلال كل نوبة عمل.
كما أن طريقة التشغيل اليدوي بنظام النجمة-المثلث تواجه حدودًا عملية فيما يتعلق بحجم المحرك. فعند تجاوز 30 كيلوواط تقريبًا، يؤدي تيار التشغيل وطاقة القوس الكهربائي إلى جعل عملية التحويل اليدوية غير مريحة في الاستخدام ومضرة بالملامسات، ولهذا السبب يتم اللجوء إلى مشغلات المقاولات في هذه الحالة. أما عند مستويات أقل من ذلك، فإن المفتاح يكون صغير الحجم ولا يحتاج إلى أسلاك تحكم، كما يتيح للمشغل رؤية وضعه بوضوح.
الأخطاء التي تعطل عمل نظام التشغيل «ستار-دلتا»
- المحرك غير مناسب للتشغيل بنظام النجمة-المثلث. المطلوب هو محرك يعمل بنظام التوصيل الثلاثي (دلتا) بجهد 400 فولت على مصدر طاقة بجهد 400 فولت؛ أما المحرك الذي يعمل بنظام التوصيل الثلاثي (دلتا) بجهد 230 فولت، إذا تم توصيله بنظام التوصيل النجمي على مصدر طاقة بجهد 400 فولت، فإنه يعمل بتدفق مغناطيسي غير صحيح ويصاب بارتفاع درجة الحرارة.
- هبطت جسور «دلتا» بترتيب النجوم. يؤدي التوصيل من U2 إلى V2 بدلاً من التوصيل من U2 إلى V1 إلى إنتاج محرك لا يدور أو يستهلك تيار الدوار المقفل في التوصيل الثلاثي.
- انتقال سلس. أدى إغلاق نقطة النجمة وجسر الدلتا في الوقت نفسه إلى حدوث قصر بين خطين.
- الانتقال مبكر جدًّا. تبلغ قيمة التيار الذروي الحالي ما يقارب التيار الناتج عن التشغيل المباشر عبر الخط، ولا يحقق التشغيل بجهد منخفض أي فائدة.
- باستخدام مفتاح التبديل. يحتوي على ثلاثة أوضاع، لكنه لا يتمتع بنمط التلامس الصحيح، وقد لا يفتح الوضع الأوسط جميع المنافذ.
الأسئلة الشائعة
ما هي وظيفة مفتاح التبديل بين النجم والدلتا؟
وهي تربط محركًا ذي ستة أطراف بتوصيل نجمي عند بدء التشغيل، ثم تعيد توصيله بتوصيل مثلثي أثناء التشغيل، مما يقلل تيار بدء التشغيل إلى حوالي ثلث تيار بدء التشغيل المباشر.
لماذا يقلل التوصيل النجمي-المثلثي من تيار التشغيل؟
في الدائرة النجمية، يتلقى كل ملف جهدًا طوريًّا بدلاً من الجهد الخطّي، أي حوالي 58 في المائة منه، لذا ينخفض التيار المار عبر كل ملف إلى حوالي الثلث. وينخفض العزم بنفس النسبة.
هل يمكن تشغيل أي محرك بنظام التشغيل «نجمة-دلتا»؟
يقتصر الأمر على المحرك الذي يحتوي على ستة أطراف توصيل خارجية، ويكون تصنيفه في الدائرة الدلتا مطابقًا لجهد الإمداد. ولا يمكن تشغيل المحرك المُلفَّف لجهد 230 فولت في الدائرة الدلتا بنظام «النجمة-الدلتا» عند إمداد بجهد 400 فولت.
متى يجب تغيير التوصيل من النجم إلى الدلتا؟
بما يعادل 75 إلى 80 في المائة تقريبًا من سرعة التشغيل. وفي الممارسة العملية، يعني ذلك ضبط المؤقت على بضع ثوانٍ، أو استخدام مرحل تيار يقوم بتشغيل عملية الانتقال عندما ينخفض تيار البدء.
هل يمكنني استخدام مفتاح التبديل للتوصيل بنظام النجمة-الدلتا؟
لا. يحتوي مفتاح التبديل على ثلاثة أوضاع، لكنه يتميز بنمط تلامس مختلف، وهو مصمم لتوصيل مصدرين بحمل واحد. وتتطلب عملية التبديل بين التوصيل النجمي والتوصيل المثلثي أن تكون اللفات متصلة بشكل متقاطع في التوصيل المثلثي، ومتصلة عند نقطة نجمية في التوصيل النجمي.
ماذا يحدث إذا تم التبديل قبل الأوان؟
لم يتسارع المحرك بالقدر الكافي، لذا فإن التوصيل على شكل دلتا ينتج عنه ارتفاع مفاجئ في التيار يشبه إلى حد كبير التشغيل المباشر على الخط، وقد يتوقف المحرك عن الدوران بدلاً من التسارع.
هل يحتاج مفتاح التبديل من النجم إلى المثلث إلى جهاز قفل مترابط؟
يحتوي المفتاح على قفل ميكانيكي يُجبر المقبض على المرور عبر وضع الإيقاف. أما المُشغِّل الذي يعمل بواسطة المُوصِّلات الكهربائية، فيحتاج إلى قفل كهربائي بين مُوصِّلات التشغيل بنمط «النجمة» و«الدلتا»، بالإضافة إلى مؤقت.
هل لا يزال نظام «ستار-دلتا» مستخدمًا في المنشآت الحديثة؟
نعم، في المضخات والمراوح والضواغط التي يبدأ فيها الحمل بخفة. وقد حلت أجهزة التشغيل التدريجي الإلكترونية ومحركات الدفع محلها في العديد من المنشآت الجديدة، لكن عددًا كبيرًا جدًّا من اللوحات الكهربائية الحالية لا تزال تستخدم نظام «نجمة-دلتا».
توفيق المفتاح مع اللفات
A star delta switch is a simple device that only works when the motor, the terminal arrangement and the transition are all correct. The switch itself is rarely what fails; the delta bridges or the timing usually are.
The star delta configuration is available on the سلسلة LW26 و سلسلة LW40, alongside the reversing and changeover arrangements, and the full range is on the صفحات المفتاح الدوار والمفصل الكهربائي. If you are choosing between a switch and a contactor starter, the دليل اختيار أنواع المفاتيح الدوارة covers how the contact arrangements differ, and the آلية تبديل الكاميرا explains how the sequence is set inside the switch.
Send us the motor nameplate, the supply voltage and whether the start is manual or automatic, and we will confirm whether the motor can be star-delta started at all before quoting a switch.