طراحی مدار چپ گرد و راست گرد سه فاز:

در صنعت تغییر جهت و جابه‌جایی اغلب توسط الکتروموتورهای تک فاز یا سه فاز به صورت چپ گرد و راست گرد انجام می‌شود. در برخی موارد از انواع جک‌های هیدرولیک و پنوماتیک نیز برای جابه‌جایی استفاده می‌شود. با توجه به نرخ بالای استفاده از الکتروموتورهای سه فاز، در ادامه به بررسی مدارهای مختلف برای تغییر جهت گردش توسط کنتاکتورها می‌پردازیم. لازم به ذکر است که استفاده از کلیدهای زبانه‌ای در تغییر جهت گردش به صورت دستی در کتاب کلیدهای فشار ضعیف بررسی شده است.

برای اجرای انواع مدار چپ گرد و راست گرد به تعدادی شستی استارت، استپ، قطع اضطراری، میکروسوئیچ، جوی استیک، فیوز ذوب شونده یا بریکر، دو عدد کنتاکتور، اینترلاک مکانیکی، بی‌متال، الکتروموتور، مقداری سیم و لوازم سیم‌بندی نیاز است.

مدار فرمان در تغییر جهت گردش الکتروموتورها می‌تواند حالت‌های مختلفی داشته باشد اما شکل مدار قدرت در تمام آن‌ها ثابت است. در ابتدایی‌ترین قسمت مدار قدرت از فیوز ذوب شونده یا بریکر سه فاز استفاده می‌شود. این قسمت نقش حفاظت مدار در برابر اتصال کوتاه و در برخی موارد اتصال کوتاه و اضافه بار را خواهد داشت.

طبق تصویر زیر، جهت جابه‌جایی دو فاز در مدار قدرت و در نتیجه تغییر جهت گردش الکتروموتور باید از دو کنتاکتور با سایز برابر استفاده شود. جریان این کنتاکتورها بر اساس توان الکتروموتور، تعداد استارت‌ها، تغییر جهت گردش‌های سریع، ساعت‌ها، عوامل محیطی و … تعیین می‌شود.

برای افزایش حفاظت علاوه بر اینترلاک الکتریکی که در مدار فرمان استفاده می‌شود، می‌توان از اینترلاک مکانیکی بین دو کنتاکتور نیز استفاده کرد. این قطعه حرکت‌های مکانیکی را محدود کرده و حتی در صورت اشکال در مدار فرمان، اجازه‌ی وصل هم‌زمان کنتاکتورها را نخواهد دارد. با توجه به این‌که میزان جریان الکتروموتور به جهت گردش آن بستگی ندارد،  خروجی هر دو کنتاکتور بعد از اتصال به هم وارد یک بی‌متال می‌شود. در ادامه خروجی بی‌متال وارد ترمینال‌ها شده و در نهایت به الکتروموتور متصل می‌شود.

مدار قدرت چپ‌گرد و راست‎گرد:

در تصویر زیر، مدار قدرت چپ گرد و راست گرد را مشاهده می‌کنید. در این مثال فرض شده الکتروموتور به صورت تک‌ضرب در هر دو جهت گردش راه اندازی می‌شود. در آمپراژ بالاتر ممکن است  مدار چپ گرد و راست گرد به صورت ستاره مثلث راه اندازی شود. نکته‌‌ی مهم در مدار قدرت، جابه‌جا شدن فازها توسط کنتاکتورها است.

نوع مدار فرمان برای تغییر جهت گردش الکتروموتور به شرایط ماشین، حالت‌های حفاظتی، نوع بهره‌برداری و خواسته‌های کارفرما بستگی دارد. به عنوان مثال از نظر کاری می‌توان مدار را به صورت لحظه‌ای، دائم، یا سریع طراحی کرده و برای صدور فرمان‌ها از شستی، ریموت کابلی، ریموت بدون سیم، جوی استیک و برای محدودیت‌های حرکتی از انواع سنسور و میکروسوئیچ استفاده کرد. با توجه به این‌که وصل هم‌زمان کنتاکتور راست‌گرد و چپ‌گرد باعث بروز اتصال کوتاه دو فاز در سیستم می‌شود، باید مسائل ایمنی از جمله اینترلاک مکانیکی و الکتریکی را در مدار فرمان و قدرت لحاظ کرد.

چپ‌گرد و راست‌گرد لحظه‌ای:

روش لحظه‌ای ساده‌ترین مدار فرمان برای تغییر جهت گردش الکتروموتور است. طبق تصویر زیر، در این مدار از پلاتین‌های نرمال باز کنتاکتورها برای کار دائم استفاده نشده و تا زمانی که نیروی دست روی یکی از شستی‌ها باشد، الکتروموتور در یکی از جهت‌ها کار می‌کند.

برای سیم‌بندی این مدار به یک بریکر مینیاتوری تک فاز، شستی قارچی اضطراری قفل شو و دو عدد شستی استارت نیاز داریم. سیم فاز بعد از عبور از بریکر مینیاتوری، پلاتین فرمان بی‌متال و شستی قطع اضطراری، به صورت مشترک به ورودی هر دو استارت متصل می‌شود. خروجی شستی استارت راست گرد یا SF2 برای اطمینان از عدم وصل هم‌زمان دو کنتاکتور، وارد پلاتین نرمال بسته‌ی کنتاکتور مخالف می‌شود.

این امر در مورد شستی استارت چپ‌گرد یا SF3 نیز صادق است. با این کار در صورتی که یکی از کنتاکتور ها وصل باشد، مسیر وصل کنتاکتور مخالف باز بوده و در صورت فشردن هر دو شستی استارت هیچ اتفاقی رخ نمی‌دهد. استفاده از پلاتین‌های بسته برای ایجاد حالت حفاظتی بسیار پرکاربرد بوده و در مدارهای دیگر مانند ستاره مثلث نیز استفاده می‌شود.

در مثال فوق وجود مثلث و خط‌چین بین دو بوبین کنتاکتور به معنی استفاده از اینترلاک مکانیکی بوده و این اطمینان را می‌دهد که در صورت بروز اشکال در مدار فرمان، کنتاکتورها از نظر مکانیکی هرگز به صورت هم‌زمان وصل نخواهند شد.

چپ‌گرد و راست‌گرد دائم:

برای استفاده از مدار چپ‌گرد و راست‌گرد به صورت دائم می‌توان از پلاتین‌ نرمال باز کنتاکتورها استفاده کرد. در تصویر زیر، آیتم شماره‌ی ۸ پلاتین نرمال باز کنتاکتور راست‌گرد و شماره‌ی ۹ پلاتین نرمال باز کنتاکتور چپ‌گرد است. این پلاتین‌ها دقیقا باید با شستی استارت موازی شده به نحوی که بین شستی استپ و پلاتین بسته‌ی حفاظتی قرار بگیرند. در این مدار با فشردن هر یک از شستی‌ها، کنتاکتور مربوطه روشن و پایدار می‌شود. در صورتی که یکی از کنتاکتور ها وصل باشد، به علت استفاده از اینترلاک مکانیکی و الکتریکی، کنتاکتور مخالف، فرمان وصل نخواهد گرفت. برای تغییر جهت گردش باید ابتدا توسط شستی قارچی یا استپ معمولی مدار را خاموش کرده، سپس دور مخالف را انتخاب کرد.

چپ‌گرد و راست‌گرد سریع:

برای تغییر جهت گردش به صورت سریع می‌توان از شستی‌های دوبل استفاده کرد. طبق تصویر زیر، تغییر جهت گردش در این مدار نیازی به فشردن شستی استپ نداشته و می‌توان با شستی‌های استارت به صورت سریع این کار را انجام داد.

با توجه به دیاگرام الکتریکی، شستی دوبل راست‌گرد یا SF3 به صورت هم‌زمان مدار چپ‌گرد را خاموش و مدار راست‌گرد را روشن می‌کند. شستی SF4 نیز می‌تواند مدار راست‌گرد را خاموش و چپ گرد را روشن کند. در نظر داشته باشید که وجود پلاتین‌های حفاظتی و اینترلاک مکانیکی از وصل هم‌زمان کنتاکتور‌ها جلوگیری کرده و برای قطع کامل مدار باید شستی استپ یا اضطراری را فشار دهیم.

ریموت‌ها:

در تأسیسات الکتریکی مخصوصا جرثقیل‌ها از ترکیب چند مدار چپ‌گرد و راست‌گرد با سرعت‌های مختلف استفاده می‌شود. برای کنترل این مدارهای پیچیده می‌توان از شستی‌های جداگانه یا انواع ریموت استفاده کرد. شستی‌های جداگانه نیاز به بستر مناسب جهت نصب فیزیکی، افزودن پلاتین‌های کمکی، مارک، لیبل و … داشته و علاوه بر افزایش زمان نصب، سیم‌بندی و   عیب یابی‌های بعدی، ایمنی را نیز کاهش می‌دهد.

برای رفع مشکلات فوق می‌توان از ریموت‌های کابلی یا ریموت‌های بدون سیم استفاده کرد. شاید در نظر اول تفاوت خاصی بین ریموت‌های کابلی و استفاده از شستی‌های معمولی مشاهده نشود اما واقعیت چیز دیگری است! برخی از مزایای ریموت‌های کابلی عبارت‌اند از:

  • تنوع در مدل با تعداد مختلف شستی‌ها، کنترل سرعت، قطع اضطراری و …
  • یک‌پارچه بودن تمام شستی‌ها و کاهش ابعاد، زمان نصب، سیم‌بندی و عیب‌یابی
  • پلاتین‌های فرمان کافی در هر حرکت
  • قابلیت تغییر سرعت با فشردن یک شستی
  • گروه‌بندی شستی‌ها و مشخص بودن حرکت‌ها با لیبل
  • اینترلاک مکانیکی بین شستی‌های هر گروه
  • وجود شستی قطع اضطراری (ریموت‌ها برای کنترل لحظه‌ای استفاده شده و معمولا فاقد استپ برای هر مدار هستند.)
  • مقاومت در برابر آلودگی‌ها و نفوذ اجسام

شستی‌های استفاده شده در ریموت‌ها معمولا از نوع دوبل بوده و دارای یک پلاتین نرمال بسته و یک پلاتین نرمال باز هستند. در مدل‌های دو سرعته هر شستی علاوه بر پلاتین‌های نرمال بسته و نرمال باز، دارای یک پلاتین دوم نیز می‌باشد. فشردن شستی در مرحله‌ی اول باعث باز شدن پلاتین نرمال بسته و بسته شدن پلاتین نرمال باز اول می‌شود. در صورتی که فشار روی شستی بیشتر شود، پلاتین نرمال باز دوم که برای تغییر سرعت استفاده می‌شود هم بسته خواهد شد.

یکی از مزایای اصلی و متمایز کننده‌ی ریموت‌ها نسبت به شستی‌های معمولی، وجود اینترلاک مکانیکی در آن‌هاست. این اینترلاک به نحوی تعبیه شده است که نتوان شستی‌های مربوط به یک گروه کاری مانند چپ و راست یا بالا و پایین را به صورت هم‌زمان تحریک کرد. استفاده از ریموت با اینترلاک داخلی به همراه اینترلاک مکانیکی و الکتریکی کنتاکتورها ضریب اطمینان مدار را به شدت بالا می‌برد.

اتصال الکتریکی ریموت‌ کابلی با شستی‌های معمولی تفاوتی نداشته ولی قبل از هر کاری باید  به تعداد گروه‌ها در آن توجه کرد. به عنوان مثال و طبق تصویر زیر، در یک ریموت با چهار جهت اصلی در واقع از دو مدار چپ گرد و راست گرد مجزا استفاده شده است.

روش اتصال الکتریکی ریموت بدون سیم نیز همانند ریموت آویز بوده و می‌تواند به صورت کنتاکتوری و یا با درایو استفاده شود. قابل ذکر است که در صورت استفاده از درایو جهت راه اندازی الکتروموتورها، می‌توان ریموت را مستقیما به آن‌ها و یا به کنترلر اصلی متصل کرد. در تصویر زیر دیاگرام نصب ریموت بدون سیم به صورت کنتاکتوری را مشاهده می کنید. هر گروه دارای سه کنتاکتور شامل راست، چپ و ترمز می‌باشد.

استفاده از میکروسوئیچ:

بسیاری از ماشین‌ها یا تأسیسات باید در محدوده‌ی مجاز کار کرده و یا فعالیت‌های مکانیکی خاصی را انجام دهند. به عنوان مثال در جرثقیل‌ها نهایت حرکت به چپ و راست یا بالا و پایین بردن بار کاملا مشخص بوده و تجاوز از این محدوده باعث بروز خسارت‌های مکانیکی و حتی جانی می‌شود.

برای شناسایی موقعیت اجسام، محدود کردن حرکت‌های مکانیکی یا شمارش آن‌ها می‌توان از انواع میکروسوئیچ استفاده کرد. این قطعه نیز مانند شستی‌های استارت و استپ دارای یک یا چند پلاتین نرمال باز و نرمال بسته بوده و می‌توانند به عنوان فعال یا غیرفعال کننده در مدارهای فرمان استفاده شوند. به عنوان مثال در تصویر زیر، از دو میکروسوئیچ با پلاتین نرمال بسته برای محدود کردن حداکثر حرکت مجاز به چپ و راست در کنترل جرثقیل به صورت لحظه‌ای استفاده شده است.

دوره ی تصویری تجهیزات کنترل و فرمان