لماذا ينبغي استخدام المرحلات مع أجهزة الحماية من زيادة التيار؟
مقدمة
تؤدي المرحلات دورًا بالغ الأهمية في أنظمة التحكم الصناعية من خلال التحكم في الأحمال، وعزل الإشارات، وحماية المعدات الحساسة. ومع ذلك، فإن المرحلات نفسها عرضة لارتفاعات الجهد المفاجئة والارتفاعات العابرة الناتجة عن الأحمال الحثية، أو الصواعق، أو عمليات التبديل.
لضمان موثوقية النظام وسلامته على المدى الطويل، تُستخدم المرحلات غالبًا مع أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) . ولكن ما أهمية هذا الجمع؟ تشرح هذه المقالة كيف تُحسّن الحماية من زيادة التيار أداء المرحلات وتمنع الأعطال المكلفة.
ما الذي يسبب ارتفاعات مفاجئة في دوائر المرحلات؟
في البيئات الصناعية، تُعدّ الارتفاعات المفاجئة في التيار الكهربائي شائعة وغالبًا ما تكون حتمية. تشمل الأسباب الشائعة ما يلي:
الأحمال الحثية مثل المحركات، والملفات اللولبية، والموصلات، والصمامات
يؤدي فصل الطاقة عن ملف المرحل إلى توليد قوة دافعة كهربائية عكسية عالية.
ضربات البرق أو تقلبات شبكة الطاقة
عمليات التبديل المتكررة في أنظمة الأتمتة
عند إيقاف تشغيل ملف المرحل، يتم إطلاق الطاقة المخزنة في الدائرة الحثية على الفور، مما يؤدي إلى حدوث ارتفاع مفاجئ في الجهد يمكن أن يتلف نقاط تلامس المرحل أو مخرجات وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة أو المكونات الإلكترونية.
كيف تحمي أجهزة الحماية من زيادة التيار المرحلات؟
يحد جهاز الحماية من زيادة التيار من الجهد الزائد العابر عن طريق تثبيت أو تحويل الطاقة الزائدة بعيدًا عن المكونات الحساسة.
تشمل وظائف الحماية الرئيسية ما يلي:
✔ حماية نقاط تلامس المرحل
يمكن أن تتسبب الارتفاعات المفاجئة في الجهد في حدوث شرارة كهربائية وتآكل في نقاط التلامس ، مما يؤدي إلى اللحام أو فشل التلامس قبل الأوان.
تعمل أجهزة الحماية من ارتفاع الجهد على كبح هذه الارتفاعات المفاجئة، مما يطيل عمر تلامس المرحل ويحافظ على أداء التبديل المستقر.
✔ حماية ملفات المرحلات ومخارج التحكم
بدون كبح الارتفاع المفاجئ للتيار، يمكن أن يؤدي المجال الكهرومغناطيسي العكسي إلى تلف ما يلي:
مخرجات الترانزستور PLC
لوحات دوائر التحكم
وحدات إشارة الجهد المنخفض
تقوم أجهزة الحماية من زيادة التيار بامتصاص أو إعادة توجيه الجهد الزائد، مما يمنع انهيار العزل وتلف الأجهزة الإلكترونية.
✔ تقليل التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)
تُولد الارتفاعات المفاجئة في التيار الكهربائي ضوضاء كهربائية يمكن أن تؤثر على خطوط الإشارة القريبة.
يساعد استخدام أجهزة الحماية من التداخل الكهرومغناطيسي على تقليل التداخل الكهرومغناطيسي، مما يضمن إشارات نظيفة وتشغيلًا موثوقًا للنظام.
✔ تحسين موثوقية النظام بشكل عام
من خلال تقليل الأعطال المرتبطة بزيادة التيار، فإن الجمع بين المرحلات والحماية من زيادة التيار يقلل بشكل كبير مما يلي:
توقف غير متوقع
وتيرة الصيانة
تكاليف الاستبدال
يُعد هذا الأمر بالغ الأهمية بشكل خاص في الأنظمة التي تتطلب تشغيلاً مستمراً على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع .
أنواع الحماية الشائعة من زيادة التيار المستخدمة مع المرحلات
يتم استخدام حلول مختلفة للحماية من زيادة التيار الكهربائي، وذلك حسب التطبيق ونوع الجهد الكهربائي:
صمامات ثنائية عكسية (ملفات مرحل التيار المستمر)
دوائر التخميد RC (ملفات التيار المتردد والموصلات)
المقاومات المتغيرة (MOVs) لكبح ارتفاع التيار المتردد
ثنائيات كبح الجهد العابر (TVS)
وحدات حماية من زيادة التيار الكهربائي مدمجة في مقابس المرحلات
تتضمن العديد من مقابس الترحيل الحديثة حماية من زيادة التيار بشكل مباشر، مما يبسط عملية التوصيل ويحسن السلامة.
ماذا يحدث إذا لم يتم استخدام الحماية من زيادة التيار؟
بدون حماية من زيادة التيار، قد تتعرض أنظمة الترحيل لما يلي:
⚡ اللحام بالقوس الكهربائي واللحام
🔥 تلف عازل الملف
🛑 أعطال في مخرجات وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)
📉 انخفاض عمر المرحل
❌ سلوك النظام غير المستقر
حتى المرحلات عالية الجودة قد تتعطل قبل الأوان إذا تعرضت لضغط مفاجئ متكرر.
RY-ELE حلول الحماية من التيار الزائد والترحيل
RY-ELE توفر حلولاً للمقابس والوصلات التي تدعم قمع التيار الزائد المتكامل ، مما يوفر طبقة إضافية من الحماية لأنظمة التحكم الصناعية.
تشمل المزايا RY-ELE ما يلي :
مقابس مرحلات متوافقة مع وحدات الصمام الثنائي، أو وحدات RC، أو وحدات المقاومة المتغيرة
تصميمات مدمجة للوحات التحكم الموفرة للمساحة
مواد عازلة موثوقة ومقاومة للهب
تعزيز السلامة لوحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) ومخرجات التحكم
أداء مستقر طويل الأمد في البيئات القاسية
من خلال الجمع بين RY-ELE مرحلات مع حماية مناسبة من زيادة التيار، يمكن للمهندسين بناء أنظمة أتمتة أكثر أمانًا ومتانة.
سيناريوهات التطبيق النموذجية
خزائن التحكم الصناعية
واجهات الإدخال/الإخراج لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)
دوائر التحكم في المحرك والملف اللولبي
أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والمضخات
لوحات توزيع الطاقة والأتمتة
في جميع هذه التطبيقات، تعتبر الحماية من زيادة التيار ضرورية لضمان التشغيل الموثوق للمرحل وحماية أجهزة التحكم في اتجاه التيار.
خاتمة
تعتبر المرحلات مكونات أساسية للتبديل، لكنها ليست محصنة ضد الارتفاعات المفاجئة في التيار الكهربائي.
يُعد استخدام أجهزة الحماية من زيادة التيار الكهربائي مع المرحلات طريقة مثبتة وفعالة من حيث التكلفة لحماية نقاط التلامس والملفات والإلكترونيات المتحكمة من زيادة الجهد العابر.
مع حلول ترحيل موثوقة ومقابس متوافقة مع الحماية من زيادة التيار منRY-ELE يمكن للمهندسين تحسين استقرار النظام بشكل كبير، وإطالة عمر المعدات، وتقليل تكاليف الصيانة في تطبيقات التحكم الصناعي.
