مرحل SAIC – 5 قطع C00000041 لجهاز MAXUS V80

اختبار المرحل: يُعدّ المرحل الجهاز الرئيسي في عدادات الكهرباء الذكية مسبقة الدفع. ويؤثر عمر المرحل إلى حد كبير على عمر العداد. كما أن أداء الجهاز بالغ الأهمية لتشغيل عدادات الكهرباء الذكية مسبقة الدفع. ومع ذلك، يوجد العديد من مصنعي المرحلات المحليين والأجانب، والذين يختلفون اختلافًا كبيرًا في حجم الإنتاج والمستوى التقني ومعايير الأداء. لذلك، يجب على مصنعي عدادات الطاقة امتلاك مجموعة من أجهزة الكشف الدقيقة عند اختبار المرحلات واختيارها لضمان جودة عدادات الكهرباء. في الوقت نفسه، عززت شركة شبكة الكهرباء الحكومية (State Grid) أيضًا عملية الكشف العشوائي لمعايير أداء المرحل في عدادات الكهرباء الذكية، الأمر الذي يتطلب أيضًا معدات كشف مناسبة للتحقق من جودة عدادات الكهرباء المنتجة من قبل مختلف المصنعين. ومع ذلك، لا تقتصر معدات الكشف عن المرحلات على عنصر كشف واحد فقط، ولا يمكن أتمتة عملية الكشف، وتحتاج بيانات الكشف إلى معالجة وتحليل يدوي، وتتسم نتائج الكشف بالعشوائية والتحيز. علاوة على ذلك، فإن كفاءة الكشف منخفضة ولا يمكن ضمان السلامة [7]. خلال العامين الماضيين، قامت شركة شبكة الدولة بتوحيد المتطلبات الفنية لعدادات الكهرباء تدريجيًا، ووضعت معايير ومواصفات فنية صناعية ذات صلة، مما أدى إلى ظهور بعض الصعوبات التقنية في الكشف عن معلمات المرحل، مثل قدرة المرحل على التشغيل والإيقاف تحت الحمل، واختبار خصائص التبديل، وما إلى ذلك. لذلك، من الضروري دراسة جهاز لتحقيق كشف شامل لمعلمات أداء المرحل [7]. وفقًا لمتطلبات اختبار معلمات أداء المرحل، يمكن تقسيم عناصر الاختبار إلى فئتين. الأولى هي عناصر الاختبار بدون تيار حمل، مثل قيمة التشغيل، ومقاومة التلامس، والعمر الميكانيكي. والثانية هي عناصر الاختبار مع تيار الحمل، مثل جهد التلامس، والعمر الكهربائي، وقدرة التحميل الزائد. فيما يلي عرض موجز لعناصر الاختبار الرئيسية: (1) قيمة التشغيل: الجهد المطلوب لتشغيل المرحل. (2) مقاومة التلامس: قيمة المقاومة بين نقطتي تلامس عند الإغلاق الكهربائي. (3) العمر الميكانيكي: عدد مرات تشغيل المرحل في حالة عدم وجود تلف في الأجزاء الميكانيكية. (4) جهد التلامس. عند إغلاق التلامس الكهربائي، يمر تيار حمل معين في دائرة التلامس الكهربائي، وتكون قيمة الجهد بين نقاط التلامس ثابتة. (5) العمر الافتراضي الكهربائي: عند تطبيق الجهد المقنن على طرفي ملف تشغيل المرحل، وتطبيق الحمل المقاوم المقنن في حلقة التلامس، يكون عدد دورات التشغيل أقل من 300 مرة في الساعة، ونسبة التشغيل 1:4، وهي أوقات التشغيل الموثوقة للمرحل. (6) قدرة التحميل الزائد. عند تطبيق الجهد المقنن على طرفي ملف تشغيل المرحل، وتطبيق حمل يعادل 1.5 ضعف الحمل المقنن في حلقة التلامس، يمكن تحقيق أوقات تشغيل موثوقة للمرحل بتردد تشغيل (10±1) مرة/دقيقة [7]. تتنوع أنواع المرحلات، ويمكن تصنيفها حسب جهد الإدخال إلى مرحلات السرعة، ومرحلات التيار، ومرحلات الوقت، ومرحلات الضغط، وغيرها. كما يمكن تصنيفها حسب مبدأ العمل إلى مرحلات كهرومغناطيسية، ومرحلات حثية، ومرحلات كهربائية، ومرحلات إلكترونية، وغيرها. ويمكن تصنيفها حسب الغرض إلى مرحلات تحكم، ومرحلات حماية، وغيرها. ويمكن تصنيفها حسب شكل متغير الإدخال إلى مرحلات عادية ومرحلات قياس. [8] سواءً كان المرحل يعتمد على وجود أو غياب إشارة دخل، فإنه لا يعمل عند غيابها، ويعمل عند وجودها، مثل المرحل الوسيط، والمرحل العام، ومرحل الوقت، إلخ. [8] يعتمد مرحل القياس على تغير إشارة الدخل، حيث تكون الإشارة موجودة دائمًا أثناء التشغيل، ولا يعمل المرحل إلا عندما تصل إلى قيمة معينة، مثل مرحل التيار، ومرحل الجهد، والمرحل الحراري، ومرحل السرعة، ومرحل الضغط، ومرحل مستوى السائل، إلخ. [8] المرحل الكهرومغناطيسي: مخطط هيكل المرحل الكهرومغناطيسي. معظم المرحلات المستخدمة في دوائر التحكم هي مرحلات كهرومغناطيسية. يتميز المرحل الكهرومغناطيسي ببساطة تركيبه، وانخفاض سعره، وسهولة تشغيله وصيانته، وسعة تلامسه الصغيرة (عادةً أقل من SA)، وكثرة نقاط التلامس، وعدم وجود نقاط رئيسية أو فرعية، وعدم وجود جهاز إطفاء القوس الكهربائي، وصغر حجمه، وسرعة ودقة عمله، وحساسية تحكمه، وموثوقيته، وما إلى ذلك. ويُستخدم على نطاق واسع في أنظمة التحكم ذات الجهد المنخفض. تشمل المرحلات الكهرومغناطيسية شائعة الاستخدام مرحلات التيار، ومرحلات الجهد، والمرحلات الوسيطة، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من المرحلات العامة الصغيرة. [8] يتشابه هيكل المرحل الكهرومغناطيسي ومبدأ عمله مع الموصل، ويتكون أساسًا من آلية كهرومغناطيسية وملامس. تعمل المرحلات الكهرومغناطيسية بتيار مستمر ومتردد. يُضاف جهد أو تيار إلى طرفي الملف لتوليد قوة كهرومغناطيسية. عندما تتجاوز هذه القوة قوة رد فعل الزنبرك، يتحرك العضو الدوار، مما يؤدي إلى تحريك الملامسات المفتوحة والمغلقة عادةً. عند انخفاض الجهد أو التيار في الملف أو انعدامه، يُحرر العضو الدوار وتُعاد الملامسات إلى وضعها الأصلي. [8] يُستخدم المرحل الحراري بشكل أساسي لحماية المعدات الكهربائية (وخاصة المحركات) من الحمل الزائد. المرحل الحراري هو نوع من أجهزة الحماية التي تعمل بمبدأ التسخين بالتيار الكهربائي في المعدات الكهربائية، وهو قريب من خصائص التحميل الزائد للمحرك مع خصائص زمنية عكسية. يُستخدم بشكل أساسي مع الموصل، لحماية المحركات غير المتزامنة ثلاثية الأطوار من التحميل الزائد وانقطاع الطور. في التشغيل الفعلي، غالبًا ما تواجه هذه المحركات مشاكل ناتجة عن أسباب كهربائية أو ميكانيكية مثل زيادة التيار، والحمل الزائد، وانقطاع الطور. إذا كان التيار الزائد غير خطير، ومدته قصيرة، ولم تتجاوز درجة حرارة الملفات الحد المسموح به، يُسمح بمرور هذا التيار الزائد. أما إذا كان التيار الزائد خطيرًا واستمر لفترة طويلة، فإنه يُسرّع من تآكل عزل المحرك وقد يؤدي إلى احتراقه. لذلك، يجب تركيب جهاز حماية للمحرك في دائرته. هناك أنواع عديدة من أجهزة حماية المحركات شائعة الاستخدام، وأكثرها شيوعًا هو المرحل الحراري ذو الصفيحة المعدنية. هذا النوع من المرحلات الحرارية ثلاثي الأطوار، ويتوفر بنوعين: مع حماية من انقطاع الطور وبدونها. [8] المرحل الزمني: يُستخدم المرحل الزمني للتحكم الزمني في دائرة التحكم. تتعدد أنواعها، ويمكن تقسيمها وفقًا لمبدأ عملها إلى نوع كهرومغناطيسي، ونوع تخميد هوائي، ونوع كهربائي، ونوع إلكتروني، كما يمكن تقسيمها وفقًا لنمط التأخير إلى نوعين: تأخير الطاقة وتأخير الطاقة. يستخدم مرحل التخميد الهوائي مبدأ التخميد الهوائي للحصول على التأخير الزمني، ويتكون من آلية كهرومغناطيسية، وآلية تأخير، ونظام تلامس. الآلية الكهرومغناطيسية عبارة عن قلب حديدي مزدوج من النوع E يعمل مباشرة، ويستخدم نظام التلامس مفتاحًا دقيقًا من نوع I-X5، وتعتمد آلية التأخير على مخمد هوائي. [8] الموثوقية 1. تأثير البيئة على موثوقية المرحل: يبلغ متوسط ​​الوقت بين أعطال المرحلات العاملة في GB وSF أعلى مستوى له، حيث يصل إلى 820.00 ساعة، بينما يبلغ في بيئة NU 600.00 ساعة فقط. [9] 2. تأثير درجة الجودة على موثوقية المرحل: عند اختيار مرحلات من الدرجة A1، يصل متوسط ​​الوقت بين الأعطال إلى 3,660,000 ساعة، بينما يبلغ متوسط ​​الوقت بين الأعطال لمرحلات الدرجة C حوالي 110,000 ساعة، أي بفارق 33 ضعفًا. يتضح من ذلك أن درجة جودة المرحلات تؤثر بشكل كبير على موثوقيتها. [9]3، تأثير شكل تلامس المرحل على الموثوقية: يؤثر شكل تلامس المرحل أيضًا على موثوقيته، حيث كانت موثوقية المرحل أحادي القطب أعلى من موثوقية المرحل ثنائي القطب ذي عدد الشفرات نفسه، بينما انخفضت الموثوقية تدريجيًا مع زيادة عدد الشفرات، حيث بلغ متوسط ​​الوقت بين الأعطال للمرحل أحادي القطب أحادي القطب أحادي القطب والمرحل ثنائي القطب رباعي الشفرات 5.5 أضعاف. [9]4، تأثير نوع البنية على موثوقية المرحل: يوجد 24 نوعًا من هياكل المرحلات، ولكل نوع تأثيره على موثوقيتها. [9]5. تأثير درجة الحرارة على موثوقية المرحل: تتراوح درجة حرارة تشغيل المرحل بين -25 درجة مئوية و70 درجة مئوية. مع ارتفاع درجة الحرارة، يتناقص متوسط ​​الوقت بين أعطال المرحل تدريجيًا. [9]6. تأثير معدل التشغيل على موثوقية المرحل: مع زيادة معدل تشغيل المرحل، يُظهر متوسط ​​الوقت بين الأعطال اتجاهًا تنازليًا أُسّيًا. لذلك، إذا كانت الدائرة المصممة تتطلب تشغيل المرحل بمعدل عالٍ جدًا، فمن الضروري فحص المرحل بعناية أثناء صيانة الدائرة لاستبداله في الوقت المناسب. [9]7. تأثير نسبة التيار على موثوقية المرحل: نسبة التيار هي نسبة تيار الحمل التشغيلي للمرحل إلى تيار الحمل المقنن. تؤثر نسبة التيار بشكل كبير على موثوقية المرحل، خاصةً عندما تتجاوز هذه النسبة 0.1، حيث ينخفض ​​متوسط ​​الوقت بين الأعطال بسرعة. أما عندما تقل نسبة التيار عن 0.1، فيبقى متوسط ​​الوقت بين الأعطال ثابتًا تقريبًا. لذا، يُنصح باختيار حمل ذي تيار مقنن أعلى في تصميم الدائرة لتقليل نسبة التيار. وبهذه الطريقة، لن تتأثر موثوقية المرحل، بل والدائرة بأكملها، بتقلبات تيار التشغيل.