التتابع هو مفتاح يعمل كهربائيا يستخدم للتحكم في الجهد العالي أو التيار العالي باستخدام إشارة صغيرة. يوفر عزلا كهربائيا بين دوائر التحكم والحمل ، مما يحسن السلامة والموثوقية. تستخدم المرحلات في أنظمة الطاقة والآلات والمركبات والأتمتة. توضح هذه المقالة كيفية عمل المرحلات وأجزائها وأنواعها وتقييماتها وتطبيقاتها وإخفاقاتها وتلميحات التصميم بالتفصيل.
ج 1. نظرة عامة على الترحيل
ج 2. وظائف التتابع
ج 3. مكونات التتابع
ج 4. مواصفات لفائف التتابع
ج 5. تبديل جهات اتصال الترحيل
ج 6. أنواع الترحيل الشائعة وتطبيقاتها
ج 7. فشل الترحيل وحلولها
ج 8. تطبيقات مختلفة للمرحلات
ج 9. استنتاج
ج 10. الأسئلة المتكررة [FAQ]
نظرة عامة على الترحيل
المرحل عبارة عن مفتاح يعمل بالكهرباء مصمم للسماح لتيار صغير منخفض الطاقة بالتحكم في تيار أكبر بكثير ، مما يجعله مكونا أساسيا في الدوائر الكهربائية والإلكترونية الحديثة. هذه الإمكانية مطلوبة في التطبيقات التي يمكن أن يشكل فيها التحكم المباشر في الأجهزة عالية الجهد أو التيار العالي مخاطر على السلامة أو يقلل من الكفاءة. من خلال عزل جانب التحكم عن جانب الطاقة ، تحمي المرحلات الدوائر الحساسة منخفضة الطاقة من طفرات الجهد والزيادات المفاجئة وغيرها من الضغوط الكهربائية التي يحتمل أن تكون ضارة. بالإضافة إلى السلامة ، تتيح المرحلات الأتمتة ، مما يسمح لوحدات التحكم والمتحكمات الدقيقة وأجهزة الاستشعار بتشغيل الأحمال الثقيلة بشكل موثوق مثل المحركات وأنظمة الإضاءة ووحدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء والآلات الصناعية.
وظائف التتابع
المرحل هو نوع من المفاتيح التي تستخدم الكهرباء للتحكم في الدوائر الكهربائية الأخرى. داخل مرحل ، يوجد ملف من الأسلاك. عندما تتدفق الكهرباء عبر الملف ، فإنها تخلق مجالا مغناطيسيا. يسحب هذا المجال المغناطيسي قطعة معدنية صغيرة تسمى المحرك ، والتي تتحرك وتغير موضع جهات الاتصال. يتم إغلاق جهات الاتصال للسماح بمرور الكهرباء أو فتحها لإيقاف التدفق.
تعمل العملية على خطوات:
• يتلقى الملف الكهرباء - أشكال المجال المغناطيسي.
• يتحرك حديد التسليح - يتم تشغيل جهات الاتصال أو إيقاف تشغيلها.
• يتم إيقاف تشغيل الملف - ينقل الزنبرك المحرك إلى وضع البداية.
مكونات التتابع
التتابع هو مفتاح كهربائي يستخدم مغناطيسا كهربائيا للعمل. الجزء الاستقرائي الرئيسي هو Coil & Core ، والذي يولد قوة مغناطيسية عندما يخلق تيار كهربائي مجالا مغناطيسيا. غالبا ما يكون هذا التجمع محميا بالإسكان.
تشتمل آلية التبديل الميكانيكي على حديد التسليح ، الذي يتحرك استجابة للقوة المغناطيسية ويوفر تحيزا ميكانيكيا للتشغيل. يعمل الزنبرك على إعادة المحرك إلى موضعه الأصلي عند إزالة المجال المغناطيسي ؛ غالبا ما يكون هذا الربيع مصنوعا من سبيكة فضية للتوصيلية.
يحدث إجراء التبديل الكهربائي عند جهات الاتصال: يتم تحريك جهة الاتصال المتحركة فعليا بواسطة المحرك لتوصيل الدوائر أو فصلها ، بينما تمثل جهات الاتصال الثابتة (NO / NC) حالة المرحل المفتوحة (NO) أو المغلقة عادة (NC) ، مما يحدد الاتصال الافتراضي للدائرة.
مواصفات لفائف التتابع
| معلم | ماذا يعني ذلك | مثال (مرحل 5 فولت) |
|---|---|---|
| مقاومة الملف | مقاومة الملف محسوبة على أنها جهد مقسوما على التيار. | R = 5 فولت ÷ 0.07 أمبير = 71 أوم |
| قوة الملف | كمية الطاقة الكهربائية التي يستخدمها الملف ، محسوبة على أنها جهد مضروبي في التيار. | P = 5 فولت × 0.07 أمبير = 0.35 واط |
| جهد السحب | الجهد الذي يبدأ عنده المرحل في التشغيل. عادة حوالي 75-80٪ من الجهد المقنن. | 3.8–4 فولت |
| جهد التسرب | الجهد الذي ينطفئ المرحل تحته. عادة حوالي 10-30٪ من الجهد المقنن. | 1–1.5 فولت |
تبديل جهات اتصال التتابع
تبديل التيار المتردد
عند تبديل أحمال التيار المتردد ، يمر التيار بشكل طبيعي عبر الصفر في كل دورة من دورات التيار المتردد. يساعد ذلك في إيقاف الأقواس الكهربائية التي يمكن أن تتشكل عند فتح جهات الاتصال ، مما يجعل تبديل التيار المتردد أسهل وأقل ضررا لملامسات المرحل.
تحويل التيار المستمر
التيار المستمر ثابت ولا يمر عبر الصفر. هذا يجعل من المرجح أن يتشكل قوس عند فتح جهات الاتصال. يمكن أن تؤدي هذه الأقواس إلى إتلاف جهات الاتصال أو لحامها ، لذلك هناك حاجة إلى عناية خاصة عند استخدام المرحلات ذات أحمال التيار المستمر.
طرق منع الانحناء
• الثنائيات Flyback: يشيع استخدامها لأحمال التيار المستمر لإعادة توجيه التيار بأمان.
• أجهزة التردد الكهرومغناطيسي: تستخدم لكل من التيار المتردد والتيار المستمر للحد من ارتفاعات الجهد.
• متغيرات أكسيد المعادن (MOVs): قمع العابرين ذوي الجهد العالي وحماية جهات الاتصال.
أنواع الترحيل الشائعة وتطبيقاتها
| نوع التتابع | مزايا | التطبيقات النموذجية |
|---|---|---|
| التتابع الكهروميكانيكي (EMR) | فعالة من حيث التكلفة ، توفر عزلا كهربائيا واضحا بين دوائر التحكم والحمل | تستخدم في الضوابط الصناعية والأجهزة المنزلية وأنظمة السيارات |
| تتابع القصب | سرعة تبديل سريعة ، حجم صغير ، محكمة الغلق للحماية ، ومناسبة لإشارات التيار المنخفض | يشيع استخدامها في أجهزة الاتصالات وأدوات الاختبار وأنظمة توجيه الإشارات |
| مرحل الحالة الصلبة (SSR) | لا توجد أجزاء متحركة ، تشغيل صامت ، سرعة تبديل عالية ، وعمر طويل | الأفضل للأتمتة وأنظمة التدفئة والتطبيقات التي تحتاج إلى تبديل متكرر |
| تتابع الإغلاق | يحافظ على موقعه حتى بعد إزالة الطاقة ، موفر للطاقة | تستخدم في دوائر الذاكرة والأنظمة التي تعمل بالبطاريات وأجهزة التحكم عن بعد |
أيهما أفضل؟
كل نوع من أنواع التتابع هو الأنسب لمواقف محددة ، اعتمادا على متطلبات الدائرة. المرحلات الكهروميكانيكية بسيطة وبأسعار معقولة ، مما يجعلها مفيدة للعديد من أنظمة التحكم الأساسية. تكون مرحلات القصب أفضل عندما تكون هناك حاجة إلى استجابة سريعة وتشغيل تيار منخفض لأنها تتحول بسرعة ومحكمة الغلق للحماية.
تشتهر مرحلات الحالة الصلبة بأدائها الهادئ والفعال لأنها لا تحتوي على أجزاء متحركة ، مما يجعلها مناسبة للدوائر التي تحتاج إلى تبديل متكرر. تساعد مرحلات الإغلاق في توفير الطاقة حيث يمكنها البقاء في وضع واحد دون استخدام الطاقة المستمرة.
فشل الترحيل وحلولها
| فشل شائع | السبب | إصلاح / إجراء وقائي |
|---|---|---|
| التألق أو اللحام | يحدث عندما يؤدي التيار الزائد أو الانحناء إلى إتلاف جهات اتصال الترحيل | استخدم جهات الاتصال المصنفة للحمل الصحيح وقم بتضمين أجهزة قمع القوس مثل دوائر snubber |
| نضوب الملف | يحدث عندما يتعرض الملف لجهد أعلى أو تيار زائد مستمر | تعمل ضمن جهد الملف المقنن واستخدم المكونات الواقية للحد من زيادة الزيادة |
| الاتصال بالارتداد أو الثرثرة | نتائج الاهتزاز أو ضعف التركيب أو ضعف القوة المغناطيسية للملف | ضمان تركيب مرحل ثابت ، وجهد محرك الملف المناسب ، وتصميم مرحل عالي الجودة |
| الأكسدة أو التآكل | ناتجة عن الرطوبة أو الغبار أو التعرض للبيئات القاسية | استخدم مرحلات محكمة الغلق أو مرحلات ذات جهات اتصال مطلية بالذهب لإشارات التيار المنخفض |
تطبيقات مختلفة من المرحلات
• المصابيح الأمامية ومصابيح الضباب
• التحكم في محرك بدء التشغيل
• مشغلات المحرك
• التحكم في الحزام الناقل
• تحكم ذكي في الإضاءة
• تبديل الأجهزة
• حماية التيار الزائد
• الحماية من الأعطال الأرضية
• تبديل الخط
• توجيه الإشارة
• دوائر حماية السماعات
• ثلاجات (مرحل ضاغط)
•الغسالات
الخلاصة
المرحلات أساسية للتحكم الآمن والموثوق به في الدوائر الكهربائية. قدرتها على عزل الإشارات والتعامل مع الأحمال المختلفة ودعم الأتمتة تجعلها مفيدة في العديد من الأنظمة. مع الاختيار الصحيح والأسلاك المناسبة وممارسات التصميم الجيدة ، توفر المرحلات عمر خدمة طويل وأداء مستقرا. مطلوب فهم تشغيلها ومواصفاتها لبناء دوائر آمنة وفعالة.
الأسئلة المتكررة [FAQ]
س 1. ما هي مادة التمسك المرحلية؟
إنه المعدن المستخدم في جهات اتصال التتابع ، مثل الفضة أو الذهب أو التنغستن. يؤثر على الموصلية ومقاومة الانحناء وعمر التلامس.
س 2. ما هو تباطؤ التتابع؟
إنه الفرق بين الجهد الذي يقوم بتشغيل المرحل (السحب) والجهد الذي يقوم بإيقاف تشغيله (الانسحاب). يمنع الثرثرة.
س 3. هل يمكن للترحيل تبديل كل من أحمال التيار المتردد والتيار المستمر؟
نعم ، لكن تصنيفات التيار المتردد والتيار المستمر مختلفة. يصعب تبديل أحمال التيار المستمر وتحتاج إلى حدود جهد وتيار أقل.
س 4. لماذا تستخدم مقبس الترحيل؟
يسمح باستبدال الترحيل بسهولة ، ويحمي دبابيس الترحيل من التلف ، ويحسن سلامة الأسلاك.
س 5. ماذا يعني SPDT أو DPDT في المرحلات؟
تصف هذه تكوينات جهات الاتصال. يتحكم SPDT في دائرة واحدة بمخرجين. يتحكم DPDT في دائرتين منفصلتين في نفس الوقت.
س 6. ما هو الفرق بين جهات اتصال NO و NC؟
لا تغلق جهات الاتصال (المفتوحة عادة) عند تشغيل المرحل. تفتح جهات اتصال NC (المغلقة عادة) عند تشغيل المرحل.