تعد المرحلات الكهربائية من أكثر الأجهزة استخدامًا في الأنظمة التكنولوجية الحديثة. يمكن العثور عليها في السيارات والغسالات وأفران الميكروويف والمعدات الطبية وكذلك الدبابات والطائرات والسفن. في الواقع، لا يمكن لأي صناعة أن تعمل بدون مرحل. في بعض أنظمة التحكم الآلي المعقدة في الصناعة، يقدر عدد المرحلات بالمئات أو حتى الآلاف. في صناعة توليد الطاقة، لا يُسمح لأي معدات طاقة بالعمل بدون مرحلات حماية خاصة. يمكن حماية بعض المعدات الكهربائية، مثل محولات الطاقة، بواسطة عدة أنواع مختلفة من المرحلات، يتحكم كل منها في وظائف مختلفة.
على الرغم من أن المرحلات لها نطاق واسع من الاستخدامات وأنواع عديدة، إلا أن معظم المهندسين ليسوا على دراية بمعظمها. بعد قراءة هذه المقالة، سيكون لديك فهم أساسي لأنواع المرحلات.
1. التتابع الكهرومغناطيسي
المرحل الكهرومغناطيسي هو أبسط وأقدم مرحل وأكثره استخدامًا. مكوناته الأساسية هي الملفات، والنوى المغناطيسية، والتجهيزات، والينابيع والاتصالات. يستخدم النظام المغناطيسي لتحويل تيار الإدخال إلى الطاقة الميكانيكية اللازمة لإغلاق الاتصال. يقوم نظام الاتصال بتحويل الطاقة الميكانيكية المدخلة إلى إشارات كهربائية. يوفر نظام العزل عزلًا كلفانيًا بين دائرة الإدخال (اللف) ودائرة الخرج (الاتصال).
2. تتابع الإغلاق
مرحل الإغلاق هو مرحل يتم التقاطه تحت تأثير نبض حالي واحد في الملف ويحافظ على هذه الحالة عندما يتوقف النبض عن التأثير عليه، أي عند قفله. لذلك، يعمل التتابع كدائرة تخزين. بالإضافة إلى ذلك، يساعد مرحل الإغلاق على تقليل استهلاك الطاقة في دائرة التطبيق، لأن الملف لا يحتاج إلى الشحن طوال الوقت.
3. التتابع الحراري
تنتمي مرحلات درجة الحرارة أو المرحلات الحرارية إلى النوع الثاني (وربما الأول) الأكثر شيوعًا من المرحلات الكهربائية المخصصة. هناك نوعان أساسيان من هذه الأجهزة: المرحلات التي تدخل الإثارة على شكل حرارة والمرحلات التي تدخل الإثارة على شكل تيار. النوع الأول من المرحلات مناسب للتحكم المباشر في درجة الحرارة للوحدات المختلفة. يتم استخدام النوع الثاني من المرحلات كمرحل حماية لمنع الحمل الزائد للتيار وهو مناسب لمختلف المستخدمين الكهربائيين. في الحالة الأخيرة، يتم تحويل التيار أولاً إلى حرارة داخل المرحل، وعندما تصل درجة حرارة العنصر الحراري الداخلي إلى قيمة معينة (يتم تنشيط المرحل)، تصبح إشارة كهربائية للخرج.
4. تتابع القصب
واجه العديد من المهندسين عناصر اتصال بدائية في العبوات الزجاجية. ومع ذلك، لا يعلم الجميع أن مرحلات القصب تختلف عن المرحلات العادية ليس بسبب القشرة الجرثومية (المرحلات المختومة ليست بالضرورة مرحلات ريد)، ولكن بسبب حقيقة أن مرحلات القصب، وهي مادة مغناطيسية مصنوعة من لوحة فولاذية رقيقة تعمل كجهة اتصال ، النظام المغناطيسي، الربيع في نفس الوقت. أحد طرفي هذه اللوحة ثابت، والطرف الآخر مغطى ببعض المواد الموصلة، والتي يمكن أن تتحرك بحرية تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي. تشير الأطراف الحرة لهاتين اللوحتين إلى بعضها البعض وتتداخل بمقدار 0.2 إلى 2 مم، لتشكل أساسًا لنوع جديد من المفاتيح الكهربائية.
5. تتابع الجهد العالي
التطور السريع للتكنولوجيا الكهربائية التي تستخدم الجهد العالي (ليزر الطاقة، المسرع الصناعي، المعدن عالي التردد والتدفئة المتوسطة، وما إلى ذلك)، واستخدام معدات الطاقة الإلكترونية (الرادار، جهاز إرسال التلفزيون والراديو) التي تعمل تحت الجهد العالي، لجهد مختلف المستويات إن الحاجة إلى أنظمة اختبار العزل للمعدات الكهربائية هي السبب وراء شعبية مرحلات الجهد العالي (HV) التي تعمل بجهد يتراوح من 5 إلى 300 كيلو فولت وما فوق. يمكن تقسيم هذه المرحلات إلى فئتين: المرحلات المعزولة ذات الجهد العالي لجميع مكونات تيار الحمل، والمرحلات المعزولة ذات الجهد المنخفض والجهد العالي بين عنصر الإدخال (ملف التحكم) وعنصر الإخراج (الاتصال).
6. تتابع الوقت
بالإضافة إلى المرحلات الكهربائية، فإن المرحل الأكثر استخدامًا هو "مرحل الوقت". في ظل الظروف العادية، يكون لهذه المرحلات تأخير معين يتوافق مع الإشارة المستخدمة لإدخال المرحل، ولهذا السبب غالبًا ما يستخدم مصطلح "مرحل التأخير". نظرًا لأن تغيير حالة المرحل يكون مصحوبًا بتأخير معين للإشارة المطبقة على طرف الإدخال الخاص به، فيمكن القول على وجه اليقين أنه بالإضافة إلى الوظائف الأخرى، فإن كل مرحل لديه أيضًا وظيفة مرحل زمني. يمكن في بعض الأحيان تعزيز استقرار أنظمة التحكم الأوتوماتيكية من خلال دمج المرحلات الكهروميكانيكية القياسية. وتتمثل وظيفتها الوحيدة في توفير تأخير إشارة محدد قيمته تساوي تأخير الإنشاء الخاص به. من وجهة نظر هندسية، عادة ما يتم تعريف "مرحل الوقت" أو "مرحل تأخير الوقت" على أنه مرحل يأخذ وظيفة تأخير الوقت كدعامة أساسية ويعزز خصائص الوظيفة بطريقة ما.
7. مرحل التيار والجهد
تم تصميم هذه المرحلات خصيصًا للتحكم في مستويات التيار أو الجهد في دوائر الجهد العالي والجهد المنخفض، وتستخدم لتوليد إشارات خرج محددة عندما ينحرف مستوى التيار أو الجهد عن قيمة محددة مسبقًا. وتسمى هذه المرحلات أيضًا "مرحلات القياس" لأنها تقيس بشكل مستمر مستوى قيم التنفيذ أثناء التشغيل. عادة، ستؤثر إشارة الخرج لهذا النوع من المرحلات على جهاز إيقاف تشغيل الطاقة وقطع الحمل، وبالتالي حمايته (أو مصدر الطاقة الرئيسي) من التلف في وضع الطوارئ، ولهذا السبب يسمى هذا النوع من المرحلات أيضًا " تتابع وقائي".
8. التتابع التفاضلي
تحدد الحماية التفاضلية موقع الخطأ من خلال مقارنة تيارين (أو أكثر)؛ هذه هي في الواقع الحماية الحالية. بالمقارنة مع أنواع الحماية الأخرى، تتمتع حماية التيار التفاضلي بالانتقائية المطلقة، لأنها يمكن أن تعمل بذكاء فقط عندما يحدث الخطأ في منطقة الحماية، وليس على الإطلاق عندما يحدث الخطأ خارج منطقة الحماية. عمل. تقتصر مساحة المرحل التفاضلي على جزء من الدائرة بين محولات التيار (CTs) التي يتصل بها المرحل. نظرًا للانتقائية العالية للحماية، لا يتطلب التقاط التتابع تأخيرًا في التنشيط، ولهذا السبب تكون جميع المرحلات التفاضلية عالية السرعة. ولذلك، فإن الحماية التفاضلية لديها انتقائية عالية للغاية وسرعة التشغيل.
9. تتابع المسافة
مشغل يعمل عند تجاوز مقبولية الدائرة أو الممانعة أو المفاعلة المحددة مسبقًا. إذا كان لكل مرحل مثبت على طول الخط تأخير زمني، اعتمادًا على المعاوقة (المسافة)، فإن المرحل الذي يتم التقاطه أولاً هو دائمًا الأقرب إلى نقطة الدائرة القصيرة. تهدف حماية المسافة إلى تحقيق ذلك. في دائرة إمداد الطاقة ذات الاتجاهين، تكون حماية المسافة اتجاهية.
10. تتابع التردد
يرجع انخفاض التردد إلى الحمل الزائد لنظام الطاقة، وزيادة التردد دليل على الطاقة الزائدة. عندما يتعطل فجأة واحد أو أكثر من الخطوط المحملة بشدة، سيكون هناك طاقة زائدة في النظام. يتم توجيه الطاقة الزائدة إلى خطوط أخرى، مما يتسبب في تدفق خطير للطاقة، مما قد يؤدي إلى انهيار نظام الطاقة. هذا هو سبب أهمية التحكم في تردد الجهد. مثل المعلمات الأخرى للدائرة، يتم التحكم في التردد بواسطة مرحل خاص.
11. التتابع المستقطب
المرحل المستقطب هو مرحل كهرومغناطيسي يعمل بالتيار المباشر (DC)، بالإضافة إلى مصدر مجال مغناطيسي دائم يؤثر على حديد التتابع. عادة ما يتم إنتاج هذا المصدر الإضافي للمجال المغناطيسي (يسمى "الاستقطاب") على شكل مغناطيس دائم.
12. التتابع القائم على المعالجات الدقيقة
المرحل المعتمد على المعالجات الدقيقة هو جهاز كمبيوتر صغير تحتوي دائرة الإخراج الخاصة به على معلمات مطابقة مع محولات التيار والجهد الخارجية. يمكن إجراء البرمجة في الذاكرة، مما يسمح بتشغيل أي مرحل وقائي بناءً على إشارات الإدخال. بمساعدة المعالج الدقيق الأساسي للأغراض العامة، يمكن للمرء إنشاء أي مرحل عن طريق إجراء بعض التعديلات المحددة على البرنامج، على الأقل في المراحل الأولى من تطوير الأجهزة المعتمدة على المعالجات الدقيقة.
13. تتابع التسلسل
تسمى مرحلات التسلسل أحيانًا بالمولدات أو مرحلات الخطوة أو مرحلات الخطوة أو المشغلات أو مرحلات النبض. يتمتع المرحل بالقدرة على فتح وإغلاق جهات الاتصال في تسلسل محدد مسبقًا. تستخدم جميع المرحلات التسلسلية آلية السقاطة أو الالتقاط لتغيير حالة جهات الاتصال الخاصة بها من خلال نبضات متكررة إلى ملف واحد. عادةً، ولكن ليس دائمًا، ستغلق نبضة واحدة مجموعة من جهات الاتصال، وستفتحها النبضة التالية، وهكذا.
14. التتابع الدوار
المرحل الدوار أو الذي يعمل بمحرك هو مرحل يتم فيه استبدال الحركة الأمامية لعضو الإنتاج وجهات الاتصال بحركة دوارة. في الواقع، هذا مفتاح دوار قياسي متعدد التلامس يتم تشغيله بواسطة الكهرومغناطيسية، وليس مفتاحًا يدويًا.
15. تتابع الملف المتحرك
يتميز هذا النوع من المرحلات بتصميم خارجي غير عادي إلى حد ما، يشبه أحيانًا الأنبوب المفرغ أو جهاز القياس. وبطبيعة الحال، يشبه هذا المرحل جهاز قياس، لأنه في الواقع آلية قياس حساسة للغاية مع اتصالات حساسة للغاية. تعتمد وظيفة الجهاز على التفاعل بين المجال المغناطيسي للمغناطيس الدائم والتيار في الملف. يتم لف اللف على أنبوب مستطيل من الألومنيوم الخفيف (الإطار) يوضع في الفجوة بين المغناطيس الدائم والحلقة الأساسية الحديدية.
16. مرحل المذيع المستهدف
مرحل الإشارة (مرحل الهدف، أو مرحل الإشارة، أو مرحل العلم) هو جهاز لا يحتوي على إعادة ضبط تلقائية، مما يشير إلى حالة جهاز الحماية، ولكنه لا يعمل تلقائيًا. ويمكن أيضًا ترتيبها لأداء وظيفة القفل. بمعنى آخر، يتم استخدام المرحل المستهدف في أنظمة حماية المرحل والأتمتة كمؤشر لالتقاط المرحلات الأخرى.
17. تتابع الفلاش
يتم استخدام مرحل الفلاش (أو المتعري) لتوليد الضوء الوامض لمصباح الإشارة. وبسبب هذا الوميض، فإنه سيجذب انتباهًا أكبر من المصباح الذي يتم تشغيله بشكل دائم. يستخدم هذا التتابع على نطاق واسع في التحكم في مصباح إشارة واحد ومكون من لوحة إشارة متعددة الصمامات.
18. تتابع بوخهولز
تستخدم مرحلات بوهيرتز لحماية المعدات المغمورة في السائل، وذلك من خلال مراقبة المعدات بحثًا عن تدفق غير طبيعي أو عدم وجود غاز أو تكوين غير طبيعي للغاز (معظم أعطال محولات الطاقة المملوءة بالزيت تكون مصحوبة بإنتاج الغاز). تُستخدم هذه المرحلات عادةً في المحولات ذات خزانات التمدد. يقومون بتجميع الغاز الذي يتم إطلاقه تدريجيًا بسبب مشاكل داخلية صغيرة (مثل ضعف الاتصال، والأقواس الصغيرة، وما إلى ذلك) حتى يقوم حجم الغاز بتشغيل مفتاح، ثم يرسل إشارة إنذار. بمجرد جمع الغاز وتحليله، يمكن تحديد المشكلة.
19. مرحلات السلامة
تحتوي المرحلات الكهربائية على العديد من المكونات التي تتأثر بالطاقة أو التآكل الكهربائي أو الحراري. في العديد من التطبيقات، تعد السلامة أمرًا بالغ الأهمية، كما أن استخدام المعدات الكهربائية مهم جدًا لضمان أنه خلال دورة الإشارة إلى الخطأ، عندما يتم اكتشاف خطأ بواسطة جهة اتصال الترحيل المتحركة، لن تحدث أي حركة خطيرة للآلة. من أجل ضمان وظيفة السلامة، وخاصة في حالة حدوث فشل، يتم دمج التحكم المناسب في دائرة جهاز السلامة. تلعب مرحلات السلامة التي تجبر الاتصالات دورًا حاسمًا في منع وقوع الحوادث في الآلات والأنظمة.
20. تتابع الخطأ الأرضي
مرحل الخطأ الأرضي هو جهاز يقوم برحلات مصدر الطاقة عندما يتدفق التيار إلى الأرض. ولذلك يمكن أن يوفر الحماية ضد الصدمات الكهربائية الضارة ويوفر مسارًا إلى الأرض في حالة اتصال الإنسان بدائرة حية. ومن الأمثلة النموذجية على هذا الموقف استخدام الأسلاك المعيبة والأجهزة المعيبة.
21. التتابع الإشرافي
الغرض الرئيسي من هذا التتابع هو المراقبة المستمرة للاستخدام العادي للمعدات المهمة (أو معلمات الطاقة المهمة المطبقة على هذه المعدات). ملف الرحلة ومصدر الطاقة لقاطع الدائرة الكهربائية عالي الجهد في شبكة الطاقة؛ دائرة إمداد الطاقة لجهاز الاستشعار لنظام إنذار الحريق ؛ تسلسل الطور وفقدان الطور لإمدادات طاقة المحرك؛ مستوى عزل المعدات الكهربائية، وما إلى ذلك، يتعلق بهذه الوحدات والمعلمات. يمكن لمرحلات المراقبة أيضًا اكتشاف الانقطاعات والمقاومة العالية الناتجة عن ضعف التوصيلات الحالية وزيادة مقاومة نقل الاتصال والتحكم في لحام الاتصال وفقدان جهد التحكم وفشل الجهد في المرحل نفسه.
22. تتابع الحالة الصلبة
إنه عبارة عن مرحل إلكتروني مصمم كوحدة صلبة واحدة مصبوبة من راتنجات الإيبوكسي (عادةً ما تكون مقترنة بصريًا). يتم استخدامه لتطبيقات التبديل السريع.
23. تتابع معامل القدرة
مرحل يعمل عندما يكون عامل الطاقة في دائرة التيار المتردد أعلى أو أقل من القيمة المحددة مسبقًا. يتم استخدامه لتطبيقات تصحيح معامل القدرة.
