مرحل استشعار الجهد

ما هو مرحل استشعار الجهد؟

مرحل استشعار الجهد هو نوع من أجهزة التحكم الأوتوماتيكي القائم على اكتشاف الجهد، والذي يستخدم بشكل أساسي لمراقبة تغير الجهد في الدائرة وتنفيذ إجراء التبديل المقابل.مبدأ عملها هو من خلال وحدة الكشف عن الجهد المدمج في الوقت الحقيقي لإشارات جهد الدائرة، عندما يصل الجهد إلى العتبة المحددة مسبقًا (الجهد الزائد أو الجهد المنخفض أو نطاق جهد معين)، فإن جهات اتصال التتابع ستتحول بسرعة إلى حالة (مفتوحة / مغلقة عادةً)، لتحقيق التحكم في التشغيل والإيقاف للدائرة اللاحقة أو وظيفة الحماية.

التصنيف والمميزات التقنية لمرحلات استشعار الجهد الكهربائي

1. مرحل الجهد الكهرومغناطيسي

مبدأ العمل:يعمل على أساس الحث الكهرومغناطيسي. عندما يصل جهد الإدخال إلى العتبة، يولد الملف مجالاً مغناطيسياً، مما يدفع الملامسات الميكانيكية إلى التشغيل.
الميزات الرئيسية:

• المزايا: هيكل بسيط، ومناعة قوية ضد الضوضاء، وتكلفة منخفضة، وقدرة عالية على تحمل تيارات الدائرة القصيرة.
• القيود: Slow response due to mechanical inertia (typical actuation time: 10–50 ms), lower accuracy (±5%), and contact wear.
  التطبيقات النموذجيةالحماية من الجهد الزائد/دون الجهد المنخفض في أنظمة توزيع الطاقة حيث لا يكون الأداء في الوقت الحقيقي أمرًا بالغ الأهمية.

2.مرحل الجهد الساكن (الحالة الصلبة)

مبدأ العمل: Uses electronic circuitry for voltage sampling → signal conditioning → threshold comparison → contactless output (e.g., thyristor/relay drive).
الميزات الرئيسية:

• المزايا: Fast response (1–10 ms), high accuracy (±1%), no mechanical wear, and low power consumption.
• القيودتكلفة أعلى، وتحمل أضعف للجهد الزائد العابر، ويتطلب طاقة إضافية.
  الميزات المحسّنة: شاشة رقمية مدمجة، وواجهات اتصال (مثل RS485)، وإعدادات قابلة للبرمجة.
  التطبيقات النموذجيةحماية المعدات الدقيقة، وأنظمة الطاقة المتجددة، والتحكم الآلي.

3.مرحل الجهد الهجين

تكامل التصميم: يجمع بين التشغيل الكهرومغناطيسي والتحكم الإلكتروني، ويدمج بين الموثوقية والذكاء.
الأداء المتوازن:

• Mechanical contacts ensure high-current switching capability, while electronics improve response time (5–20 ms) and accuracy (±2%).
• يدعم ميزات موسعة مثل مؤشر الحالة LED والتشخيص الذاتي للأعطال.
  التطبيقات: التحكم في المحركات الصناعية، والشبكات الذكية، والسيناريوهات الأخرى التي تتطلب كلاً من الموثوقية والوظائف المتقدمة.

مرحل استشعار الجهد:الوظائف ومبدأ العمل

I.الوظائف الرئيسية

• الحماية من الجهد الزائد

• الدور: يراقب جهد الدائرة في الوقت الحقيقي. إذا تجاوز الجهد الكهربي عتبة محددة مسبقًا (على سبيل المثال، 120% من القيمة المقدرة)، فإنه يقطع الدائرة على الفور لحماية المعدات النهائية (مثل المحركات ووحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة).
• التطبيقات:
  • الحماية من الصواعق أو الحماية من الجهد الزائد التشغيلي في أنظمة الطاقة.
  • منع تلف وحدة التحكم بسبب تقلبات الطاقة في المعدات الصناعية.

• قفل قفل الجهد المنخفض (UVLO)

• الدور: يقفل الدائرة عندما ينخفض الجهد إلى ما دون العتبة الآمنة (على سبيل المثال، 80% من القيمة المقدرة)، مما يمنع تشغيل المعدات في ظروف غير آمنة (على سبيل المثال، توقف المحرك، وفقدان البيانات).
• التطبيقات:
  • تخفيف تباطؤ الجهد الكهربائي في أنظمة التوزيع.
  • الحماية من الجهد المنخفض في محولات الطاقة المتجددة.

• الميزات الإضافية (حسب الطراز)

• الحماية من عدم توازن الجهد، واكتشاف تسلسل الطور، وتأخير إعادة الضبط التلقائي، وما إلى ذلك.

ثانياً.مبدأ العمل

1. كشف الإشارات

• Measures line voltage via voltage dividers or transformers, converting it to a processable signal (e.g., 0–5V analog).

• مقارنة العتبة

• An internal comparator checks the detected voltage against preset values, triggering logic circuits (e.g., overvoltage → high output; undervoltage → low output).

• التشغيل

• المرحلات الكهروميكانيكية: Coil generates a magnetic field, moving contacts to open/close the circuit (response time: 10–50 ms).
• مرحلات الحالة الصلبة (SSR): Semiconductor switches (e.g., thyristors) enable contactless operation (response time: ≤1 ms).

• التعافي

• تتم إعادة الضبط تلقائيًا أو يدويًا بمجرد تطبيع الجهد (تدعم بعض الطرز تأخيرًا قابلًا للتعديل).

ثالثًا.المقارنة الفنية

الميزة	الكهروميكانيكية	الحالة الصلبة (SSR)
وقت الاستجابة	أبطأ (بالمللي ثانية)	أسرع (ميكروثانية)
العمر الافتراضي	التآكل الميكانيكي (حوالي 10^6 عملية)	لا توجد اتصالات (حوالي 10^8 عملية)
مناعة ضد الضوضاء	عالية	يتطلب حماية من المسامير
سعة الحمولة	التيار العالي/الجهد العالي	ترددات عالية التردد/الإشارات الصغيرة

---

رابعاً.إرشادات الاختيار

1. دقة العتبة: ±1% for industrial use; ±5% for consumer applications.
2. وضع إعادة الضبط: إعادة الضبط التلقائي للأعطال العابرة؛ إعادة الضبط اليدوي للأنظمة الحرجة للسلامة.
3. البيئة: Wide-temperature models (-40°C to 85°C) for outdoor use.

المعلمات التقنية الرئيسية لترحيل استشعار الجهد الكهربائي

1.الخصائص الكهربائية

• الجهد المقنن: 5 فولت، 12 فولت، 24 فولت، 48 فولت، إلخ (يجب وضع علامة DC/AC عليها).
• التيار المقنن: أقصى إنتاجية تيار مستمر للتيار المستمر لجهات الاتصال (10 أمبير مثلاً).
• مقاومة العزل: ≥100MΩ (500V DC test).
• معلمات الاتصال:
• النوع:: مفتوحة عادةً (NO)/مغلقة عادةً (NC)/مغلقة عادةً (CO)
• مقاومة التلامس: ≤50mΩ (tested under low load).
• سعة التحويل القصوى:: مثل 250 فولت تيار متردد 250 فولت تيار متردد/30 فولت تيار مستمر.
• نوع الحمولة:: دعم الأحمال المقاومة/الحثية/المكثفة (تحتاج إلى تحديد نسبة الاستنقاص).

2. خصائص العمل

• جهد الحركة: نطاق جهد الشفط (على سبيل المثال 70٪ ~ 110٪ من الجهد المقنن).
• تحرير الجهد الكهربائي:: عتبة الإطلاق (على سبيل المثال 30% من الجهد المقنن).
• وقت الاستجابة:
• وقت الشفط: ≤10ms (typical).
• وقت الإصدار: ≤5ms (typical value).

3.الميكانيكية والمتانة

• الحياة الميكانيكية: ≥10^7 times (no load switching times).
• الحياة الكهربائية: ≥ 10^5 times (under rated load).
• مواد الاتصال:: سبائك الفضة/طلاء الذهب (يؤثر على مقاومة القوس الكهربائي).

4.معلمات الملف (ينطبق النوع الكهرومغناطيسي)

• الفولتية المقدرة: جهد تشغيل الملف (على سبيل المثال 12 فولت تيار مستمر).
• مقاومة اللفائف: ±10% tolerance (e.g. 360Ω).
• استهلاك الطاقة: استهلاك الطاقة الثابت (0.5 واط مثلاً).

5.القدرة على التكيف البيئي

• درجة حرارة التشغيل: -40℃~+85℃ (industrial grade).
• مستوى الحماية:: على سبيل المثال IP67 (مقاوم للغبار والماء).

6.شهادة السلامة

• معايير الامتثال: UL، CE، RoHS، إلخ (يتم تحديدها لاحقًا).

اقتراحات الاختيار

1. مطابقة الجهد: تأكد من أن جهد الملف متوافق مع نظام التحكم.
2. سعة الحمولة: يجب أن تترك الأحمال الاستقرائية هامشًا يتراوح بين 1.5 و2 مرة.
3. متطلبات الحياة: إعطاء الأولوية لترحيل الحالة الصلبة (SSR) لسيناريوهات الترددات العالية.
4. العوامل البيئية: تتطلب البيئة ذات درجة الحرارة العالية/الرطوبة العالية تغليفًا خاصًا.

الأعطال الشائعة في مرحل استشعار الجهد الكهربائي Q&amp؛ A

1. ما هي علامات فشل التلامس؟ ما هي الأسباب؟

سؤال: ماذا يحدث عندما تلتصق ملامسات المرحل؟
ج: يحدث التصاق التلامس عندما يفشل المرحل في التحرر بعد تعشيقه، مما يؤدي إلى دائرة مغلقة باستمرار. وتشمل الأسباب الشائعة ما يلي:

• وجود مادة غريبة بين الملامسات (مثل الغبار والزيت)
• عدم استواء سطح التلامس أو تدهور المواد
• عدم كفاية ضغط التلامس، مما يؤدي إلى ضعف التلامس أو استئصال القوس الكهربائي

س: لماذا يحدث التلامس الضعيف؟
ج: عادة ما يكون ضعف الاتصال ناتجاً عن المشاكل التالية:

• تأكسد أو تلوث أو تآكل سطح التلامس
• تآكل العدسات اللاصقة بسبب الاستخدام طويل الأمد
• تزداد مقاومة التلامس، مما يؤثر على التوصيل الطبيعي للتيار

س: ما الذي يسبب الاستئصال بالملامسة؟
ج: قد يحدث الاستئصال التماسي بسبب العوامل التالية:

• تشغيل الحمل الزائد لفترات طويلة، يتجاوز التيار القيمة المقدرة
• الجهد العالي، مما يؤدي إلى تلف القوس الكهربائي في التلامسات
• مقاومة غير كافية لدرجات الحرارة العالية لمواد التلامس

2.ما هي أنواع عيوب الملف؟كيف نحكم عليها؟

سؤال: ما هي المشاكل التي يسببها الملف المفتوح؟
ج: عندما يكون الملف مفتوح الدائرة، لا يمكن شفط المرحل، وهو ما يتجلى على النحو التالي:

• الأسلاك المكسورة داخل الملف أو الأطراف المفكوكة
• قوة كهرومغناطيسية غير كافية لتشكيل دائرة مغلقة

س: ما هو خطر وجود دائرة كهربائية قصيرة الدائرة؟
ج: سيؤدي حدوث ماس كهربائي في الملف إلى حدوث ماس كهربائي:

• قد تؤدي الزيادة غير الطبيعية في التيار إلى حرق المرحل
• تلف العازل أو حدوث دائرة كهربائية قصيرة بين لفات الملف

سؤال: ما هي الظروف التي سيحترق فيها الملف؟
ج: تشمل الأسباب الشائعة لاحتراق الملف ما يلي:

• الحمل الزائد المطول أو الجهد العالي
• تلف في عزل الملف أو ماس كهربائي داخلي

3.هل يمكن أن تؤثر الدائرة المغناطيسية المعيبة على المرحل؟

سؤال: ما هي المشاكل التي يمكن أن تسببها الدائرة المغناطيسية السيئة؟
ج: قد تؤثر الدوائر المغناطيسية غير الطبيعية على شفط وتحرير المرحل لأسباب منها:

• نوى الحديد البالية أو الأذرع البالية
• الرفادات غير المغناطيسية التالفة
• المغناطيسية الزائدة المتبقية التي تمنع إعادة ضبط المرحل بشكل صحيح

4.ما هي حالات الفشل الشائعة الأخرى؟

سؤال: ما هي علامات العطل الميكانيكي؟
ج: قد تشمل الأعطال الميكانيكية ما يلي:

• آلية نقل الحركة عالقة، حركة غير مرنة
• فشل نابض التفاعل، مما يؤثر على إعادة ضبط التلامس.

س: هل تؤثر العوامل البيئية على المرحلات؟
ج: نعم، يمكن أن تسبب البيئات القاسية:

• الأكسدة والتآكل (مثل الرطوبة والغازات المسببة للتآكل)
• درجات الحرارة المرتفعة أو المنخفضة التي تؤثر على أداء المرحل

الملخص
تتركز أعطال مرحلات استشعار الجهد بشكل رئيسي في التلامسات، والملفات، والدوائر المغناطيسية، والهياكل الميكانيكية وما إلى ذلك. ويمكن للصيانة السليمة والفحص المنتظم أن يقلل بشكل فعال من حدوث الأعطال.

سيناريوهات التطبيق
يتم استخدام مرحلات استشعار الجهد على نطاق واسع في مجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتطلب التحكم في الجهد، خاصة في أنظمة الطاقة للحماية من الجهد الزائد، وحجب الجهد المنخفض، وما إلى ذلك.على سبيل المثال، في المولدات والمحولات وخطوط النقل، يمكن لمرحلات استشعار الجهد أن تكتشف ظروف الجهد الزائد أو المنخفض وتقطع الدوائر عند الضرورة لحماية المعدات وسلامة النظام. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدامه بشكل شائع في التحكم الصناعي، والأجهزة المنزلية، وإلكترونيات السيارات، وما إلى ذلك، لتحقيق التحكم الدقيق وحماية الدوائر.