ما هو مرحل التحكم وكيف يعمل؟
في هذه المقالة، ستتعرف على ماهية مُرحّل التحكم، وكيفية عمله، وأنواعه المُستخدمة في الميدان، ولماذا لا تزال هذه الأجهزة أساسية في بيئات الكهرباء والأتمتة اليوم. تابع القراءة لمعرفة المزيد.
ما هو مرحل التحكم؟
مُرحِّل التحكم هو جهاز تحويل كهربائي يُستخدم للتحكم في الدائرة. يسمح هذا المُرحِّل لإشارة منخفضة الطاقة بتشغيل حمل ذي طاقة أعلى عن طريق فتح أو إغلاق نقاط التلامس الداخلية. يُعدّ هذا المُرحِّل مفيدًا للغاية في الحالات التي يتعذر فيها تشغيل الجهاز مباشرةً بسبب ضعف إشارة التحكم. ويُستخدم المُرحِّل كجسر بين دائرة الطاقة ودائرة التحكم.
الملف داخل المُرحّل مُتصل بالتيار الكهربائي، وعند وصول التيار إليه، يُمكن تغيير نقاط التلامس الداخلية، ما يُؤدي إلى إكمال أو قطع دائرة الحمل. تُتيح هذه القدرة عزل مستويات الجهد المختلفة والتحكم فيها، وهذا أحد الأسباب الرئيسية لشيوع استخدام مُرحّلات التحكم في لوحات التشغيل الآلي، والآلات، والمركبات، وأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، وفي عدد كبير من المنشآت الصناعية.
كيف يعمل مرحل التحكم؟
يعمل مُرحّل التحكم من خلال تفاعل كهرومغناطيسي بسيط يُحرّك الأجزاء المعدنية الداخلية. ورغم بساطة تشغيله، إلا أنه فعّال للغاية وموثوق به في دوائر التبديل.
المبدأ الكهرومغناطيسي:
يبدأ مبدأ العمل بتمرير التيار الكهربائي عبر ملف المُرحّل. عند تشغيل الملف، يُشكّل مجالًا مغناطيسيًا قويًا بما يكفي لجذب مُكوّن معدني متحرك يُسمى المُحفّز. عندما تجذب قوة المغناطيس المُحفّز نحوه، يُغيّر ذلك حالة مفتاح المُرحّل ، إما بإغلاق نقاط تلامس المُرحّل أو فتحها.
عند نقطة انقطاع التيار الكهربائي عن الملف، يتلاشى المجال المغناطيسي، ويُعيد زنبرك المحرك إلى موضعه الأصلي. هذه الحركة عالية السرعة والموثوقة تُمكّن المُرحّل من تشغيل الدوائر الكهربائية بأمان، وتكرار العملية آلاف المرات. هذا المبدأ هو المفهوم الأساسي لتشغيل المُرحّل في جميع الأدوات الكهروميكانيكية تقريبًا.
المكونات الرئيسية (الملف، جهات الاتصال، المحرك)
يتكون التتابع من ثلاثة أجزاء رئيسية:
- الملف: هو المكون الذي يُنتج المجال المغناطيسي. يختلف جهد ملف التتابع باختلاف الطراز والتطبيق.
- المحرك: هو الرافعة أو اللوحة المعدنية التي تتحرك عند تنشيط الملف.
- جهات الاتصال: النقاط التي تفتح أو تغلق لإكمال أو مقاطعة دائرة مرحل التحكم .
تسمح هذه المكونات الصغيرة للمرحلات بتوفير عزل كهربائي بين دائرة التحكم ودائرة الحمل وتوفير الحماية للإلكترونيات الأكثر حساسية، مع الاستمرار في تشغيل الأحمال الكهربائية الأكثر قوة.
أنواع مرحلات التحكم
هناك عدة أنواع من المرحلات، كل منها يهدف إلى معالجة غرض معين، واختيار النوع المناسب يوفر الموثوقية والمتانة.
الكهروميكانيكية مقابل الحالة الصلبة:
يتضمن المُرحِّل الكهروميكانيكي استخدام مكونات مادية متحركة. فعندما يُشغِّل الملف مفاتيح المحرك ومفاتيح التلامس، تُشغِّل هذه المُرحِّلات. تتميز هذه المُرحِّلات بالكفاءة، وانخفاض التكلفة، وسهولة الفهم، وسهولة اكتشاف الأعطال وإصلاحها. وبفضل تصميمها البسيط، لا تزال شائعة الاستخدام في لوحات التحكم الصناعية.
من ناحية أخرى، تستخدم مرحلات الحالة الصلبة مكونات شبه موصلة بدلاً من الأجزاء المتحركة. تتميز هذه المرحلات بسرعة التبديل وهدوء التشغيل نظرًا لعدم وجود أي تأثير ميكانيكي. كما أنها تدوم لفترة أطول نظرًا لعدم وجود تآكل مادي. تُعد مرحلات الحالة الصلبة الخيار الأمثل عند الحاجة إلى التبديل السريع أو التشغيل الهادئ. ومع ذلك، تستخدم معظم التطبيقات الصناعية مرحلات كهروميكانيكية لسهولة فحصها وتغييرها بواسطة فني.
هل ما زلت مترددًا بين الموصلات وأشباه الموصلات؟ اقرأ مقارنتنا المفصلة بين مرحل الحالة الصلبة ومرحل الكهرومغناطيسي لمعرفة أيهما يناسب معداتك بشكل أفضل.
تصنيفات الجهد (12 فولت، 24 فولت، 120 فولت، 240 فولت):
تتوفر مرحلات التحكم بتصنيفات جهد ملفات مختلفة لتناسب مختلف الأنظمة. التصنيفات الأكثر شيوعًا هي ١٢ فولت و٢٤ فولت عند استخدام الملف في دوائر التحكم الصغيرة، و١٢٠ فولت أو ٢٤٠ فولت عند استخدامه في الصناعات الكبيرة.
يُستخدم الجهد الصحيح لمنع ارتفاع درجة حرارة المُرحِّل وتعطله. قد يختلف جهد جانب الحمل عن جهد جانب الملف، وهذا العزل بين المستويات هو أحد العوامل التي تجعل المُرحِّلات حلاً ممتازًا للعزل الكهربائي والسلامة.
التطبيقات الشائعة
تُستخدم مرحلات التحكم في العديد من الصناعات نظرًا لقدرتها على التبديل الموثوق وعزلها الكهربائي القوي. تشمل التطبيقات الشائعة ما يلي:
- إنتاج الآلات وخطوط الإنتاج.
- ناقلات ومعدات مناولة المواد.
- محطات الضخ وأنظمة معالجة المياه.
- أنظمة تكييف الهواء والضواغط والتدفئة والتبريد.
- أتمتة المباني وأنظمة الحرائق وأجهزة الإنذار الأمنية.
- المحركات والملفات اللولبية والمراوح وأنظمة التدفئة والإضاءة الصناعية .
- مسارات سباق السيارات وأنظمة الشاحنات ومحركات السيارات.
- أجهزة التحكم المنزلية الذكية والأجهزة المنزلية.
- لوحات توزيع الطاقة والسلامة الكهربائية.
تُستخدم مرحلات التحكم عند الحاجة إلى تحكم آمن بجهد منخفض فوق حمل ذي جهد أعلى. تتميز هذه المرحلات بموثوقيتها ومرونتها العالية وعمرها الافتراضي الطويل، مما يجعلها من أكثر المكونات الكهربائية شيوعًا في التركيبات الحديثة.
مرحل التحكم مقابل الموصل: الاختلافات الرئيسية
من المهم فهم الفرق بين اختيار التتابع مقابل اختيار المقاولين نظرًا لأن كلاهما ينطوي على نفس مبدأ العمل الكهرومغناطيسي؛ ويتم استخدامهما بشكل مختلف.
وظيفة:
- يتعامل مرحل التحكم مع التبديل منخفض الطاقة وإشارات التحكم الصغيرة.
- يتم تصنيع الملامس للأحمال ذات القدرة العالية مثل المحركات الكبيرة والضواغط والسخانات الصناعية.
الحجم والتصميم:
- تعتبر المرحلات أصغر حجمًا وأخف وزنًا وأكثر إحكاما.
- تعتبر الموصلات أكبر حجمًا ومصممة لتحمل الاستخدام الشاق.
سعة التحميل:
- تتولى المرحلات إدارة الأحمال الخفيفة بالتيار المتردد أو المستمر.
- تتعامل الموصلات مع التطبيقات ذات التيار العالي والجهد العالي.
سمات:
- تشتمل المرحلات عادةً على جهات اتصال تبديل بسيطة.
- تشتمل الموصلات على ميزات قمع القوس وغالبًا ما تأتي مع جهات اتصال مساعدة للتغذية الراجعة والتحكم.
نوع التطبيق:
- يتم استخدام المرحلات في دوائر التحكم.
- يتم استخدام الموصلات في دوائر الطاقة.
باختصار:
- اختر مرحلًا للتبديل على مستوى التحكم ومهام الإشارة.
- اختر موصلًا عند تغيير الأحمال الكهربائية الكبيرة التي تحتاج إلى تشغيل عالي التحمل والتحكم في القوس الكهربائي.
كيفية توصيل مرحل التحكم
يصبح توصيل مرحل التحكم سهلاً بمجرد فهم أطرافه. عادةً ما تتضمن المرحلات أطراف ملف وأطراف تلامس.
خطوات التوصيل الأساسية:
- قم بتوصيل أسلاك إشارة التحكم بأطراف الملف وفقًا لمعدل جهد الملف.
- تحديد نقاط الاتصال المشتركة (COM) والمفتوحة عادةً (NO) والمغلقة عادةً (NC).
- قم بتوصيل الخط الوارد بـ COM.
- قم بتوصيل الجهاز الذي يتم التحكم فيه بـ NO إذا كنت تريد تشغيل الجهاز عند تنشيط التتابع.
- استخدم NC إذا كنت تريد إيقاف تشغيل الجهاز عند تنشيط مرحل الطاقة.
- قبل تشغيل الطاقة، تحقق من جميع الأسلاك للتأكد من توصيلها بشكل صحيح.
يعد هذا الترتيب البسيط مناسبًا لمعظم تطبيقات التتابع ويمكن أن يساعدك في تعلم كيفية استخدام التتابعات لتشغيل الأحمال المختلفة.
دليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها
على الرغم من موثوقية المرحلات، قد تواجه أحيانًا مشاكل. إليك بعض المشاكل الشائعة وحلولها:
- جهات الاتصال لا تتبادل: تحقق من جهد الملف. الجهد غير الصحيح سبب شائع.
- نقاط التلامس غير القابلة للتبديل: قد تكون نقاط التلامس عالقة أو محترقة أو مهترئة. افحصها وغيّرها عند الضرورة.
- ارتفاع درجة الحرارة: تأكد من أن التتابع مخصص للحمل.
- الثرثرة/الضوضاء: قد تشير إما إلى انخفاض الجهد على الملف أو إلى ضعف زنبرك في المحرك.
- التشغيل المتقطع: قد يؤدي الأسلاك الفضفاضة أو الاهتزاز أو الأوساخ إلى مقاطعة التشغيل المستمر.
تؤدي الفحوصات الدورية وخدمة التثبيت إلى إطالة عمر مرحل الطاقة وضمان التشغيل السلس للأنظمة.
الأسئلة الشائعة
ماذا يفعل مرحل التحكم؟
يسمح مرحل التحكم لإشارة ذات طاقة منخفضة بالتبديل إلى دائرة ذات طاقة أعلى بأمان.
هل يمكن لمرحل تبديل الأحمال المترددة والمستمرة؟
نعم. معظم المرحلات قادرة على التبديل بين النوعين، وذلك حسب تصميمها.
ما هي مدة استمرار التتابع؟
يمكن أن يستمر المرحّل الكهروميكانيكي لآلاف أو حتى ملايين الدورات.
هل المرحل هو نفسه المفتاح؟
لا، يتم تبديل التتابع إلكترونيًا باستخدام ملف، بينما تتطلب المفاتيح اليدوية إجراءً ماديًا.
ماذا يحدث إذا كان جهد الملف خاطئًا؟
قد يؤدي الجهد غير الصحيح إلى حدوث عطل أو ارتفاع درجة الحرارة أو تلف الملف بشكل دائم.
هل لا تزال المرحلات تستخدم في الأتمتة الحديثة؟
نعم. فهي تظل ضرورية للعزل والحماية والتبديل الموثوق.
خاتمة
قد يكون مُرحِّل التحكم مُكوِّنًا ثانويًا، إلا أنه يلعب دورًا هامًا في تعزيز سلامة الأنظمة الكهربائية وأنظمة الأتمتة، وموثوقيتها، وقدرتها على إدارتها. يُساعد المُرحِّل على حماية المعدات وتحسين كفاءتها، ويوفر إمكانية التحكم التي تحتاجها الأنظمة الحديثة، من خلال تمكين دائرة منخفضة الطاقة من تفعيل دائرة عالية الطاقة.
