في هذه الصفحة
يقوم مرحل مراقبة الجهد بقياس مصدر تيار متردد (AC) أو تيار مستمر (DC) ويغير حالة تلامس الخرج الخاص به عند حدوث حالة مضبوطة مسبقاً. واعتماداً على الطراز، قد يكتشف انخفاض الجهد، أو ارتفاع الجهد، أو فقدان الطور، أو تسلسل الطور غير الصحيح، أو عدم توازن الجهد. لا يقوم المرحل عادةً لا بفصل المحرك أو المغذي مباشرة. بدلاً من ذلك، يتحكم تلامس الخرج الخاص به في ملف الموصل (Contactor)، أو مدخل فصل قاطع الدائرة، أو مدخل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، أو جهاز إنذار، أو نظام تعشيق يقوم بتنفيذ الإجراء المطلوب.
يتطلب التطبيق الصحيح اتخاذ ثلاثة قرارات منفصلة: ما هو الجهد الذي يتم قياسه، وما هي الحالة التي تغير خرج المرحل، وما هو الجهاز الخارجي الذي يستجيب لهذه الإشارة.
الوجبات الرئيسية
- مرحل المراقبة هو جهاز قياس وتحكم، وليس جهاز تبديل طاقة في الظروف العادية.
COM,نورث كارولايناولاتصف التلامسات في حالتها الطبيعية غير المكهربة؛ بينما تعتمد منطقية الحالة السليمة على مبدأ تشغيل المرحل.- تشمل أرقام أطراف التبديل الشائعة وفقاً لمعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) ما يلي:
11-12-14أو15-16-18, ، ولكن تظل ورقة البيانات والمخطط الخاص بالجهاز هما المرجع الأساسي دائماً. - الأجهزة أحادية الطور تستشعر عادةً
الطور-المحايد (L-N),الطور1-الطور2 (L1-L2)أو+/-, ، اعتماداً على الطراز والدائرة الكهربائية. - الأجهزة ثلاثية الطور تستشعر عادةً
الطور1-الطور2-الطور3 (L1-L2-L3); ؛ يلزم وجود توصيلة محايدة فقط للطرازات والوظائف المصممة لـالطور1-الطور2-الطور3-المحايد (L1-L2-L3-N)الأنظمة. - فقدان الطور في محرك ثلاثي الأطوار أثناء التشغيل قد يؤدي إلى حالة "التشغيل أحادي الطور" الضارة، وزيادة التيار، وارتفاع درجة الحرارة. الاستجابة الوقائية الطبيعية هي إيقاف المعدات أو منع بدء تشغيلها.
- يجب أن تتوافق إعدادات العتبة، والتباطؤ (Hysteresis)، والتأخير، والذاكرة، وإعادة الضبط مع طبيعة الحمل وسلوك النظام، وليس مع قيم عامة مأخوذة من الإنترنت.
ما هو مرحل مراقبة الجهد؟
مرحل مراقبة الجهد هو جهاز تحكم صناعي يقوم بالإشراف على جهد واحد أو أكثر، ويوفر مخرجاً منفصلاً عند كون الحالة المقاسة سليمة أو معيبة. غالباً ما يتم تركيبه على سكة DIN داخل لوحة التحكم، على الرغم من وجود تنسيقات تركيب أخرى.
تشمل فئة المنتج عدة وظائف مختلفة:
| وظيفة المراقبة | ما يقوم بتقييمه | استجابة التحكم النموذجية |
|---|---|---|
| انخفاض الجهد | الجهد الكهربائي أقل من الحد الأدنى المضبوط | فصل الموصل (Contactor)، أو منع البدء، أو إطلاق إنذار بعد أي تأخير زمني |
| الجهد الزائد | الجهد الكهربائي أعلى من الحد الأقصى المضبوط | تغيير مخرج التحكم أو إرسال إشارة إلى نظام المراقبة |
| فقدان الطور (Phase loss) | غياب أحد الأطوار أو انخفاضه عن معيار الكشف الخاص بالجهاز | إيقاف أو منع حمل ثلاثي الأطوار |
| تتابع الأطوار (Phase sequence) | ترتيب غير صحيح للأطوار L1 و L2 و L3 | منع محرك حساس لاتجاه الدوران من البدء |
| عدم توازن الجهد | الفرق بين جهود الأطوار يتجاوز حداً مضبوطاً | الإيقاف أو التنبيه قبل التشغيل غير المتوازن لفترة طويلة |
| مراقبة النطاق (Window monitoring) | يجب أن يظل الجهد بين الحدين الأدنى والأعلى | الحفاظ على المخرج في حالته السليمة فقط داخل النطاق المقبول |
لا يقوم كل مرحل مراقبة (Monitoring relay) بجميع الوظائف. فعلى سبيل المثال، تم تصميم عائلة K8AK-PM من شركة Omron لمراقبة جهد التيار المتردد ثلاثي الأطوار، وتسلسل الأطوار، وفقدان الطور، بينما تقدم شركة ABB متغيرات مختلفة ثلاثية الأطوار مع مجموعات من مراقبة الجهد الزائد، والجهد المنخفض، وفشل الطور، وعدم التوازن، وتسلسل الأطوار. يجب أن يبدأ الاختيار بالوظائف المطلوبة بدقة.
مبدأ عمل مرحل مراقبة الجهد
يمكن تقسيم مبدأ العمل العملي إلى ثلاث طبقات.
1. القياس
يتم توصيل أطراف الاستشعار بالكمية الكهربائية التي يجب مراقبتها. قد يقيس الجهاز أحادي الطور الجهد بين الخط والمحايد، أو بين الخط والخط، أو جهد التيار المستمر. وقد يقيس الجهاز ثلاثي الأطوار الفولتية بين الأطوار، أو بين الطور والمحايد، أو كليهما، اعتماداً على دائرته وتكوين نظام التوصيل.
يتم تشغيل بعض المرحلات مباشرة من الدائرة المقاسة. بينما يستخدم البعض الآخر أطراف تغذية منفصلة مثل A1/A2 ومداخل قياس منفصلة. يؤثر هذا التمييز على ما يحدث في حال انقطاع دائرة القياس أو مصدر التحكم المساعد.
2. التقييم
تقوم الإلكترونيات الداخلية بمقارنة القيمة المقاسة بالمعايير المحددة. قد تتضمن المنطق ما يلي:
- عتبة واحدة للجهد المنخفض؛;
- عتبة واحدة للجهد الزائد؛;
- نطاق علوي وسفلي؛;
- كشف تسلسل الأطوار أو فقدان الطور؛;
- عتبة عدم التوازن؛;
- تأخيرات البدء أو الفصل أو الاستعادة؛;
- التباطؤ (Hysteresis) بين نقاط الفصل وإعادة الضبط؛;
- سلوك إعادة الضبط التلقائي أو القفل/إعادة الضبط اليدوي.
قد تشير مصابيح LED الموجودة على اللوحة الأمامية أو الشاشة إلى حالة التغذية، أو حالة المرحل، أو الجهد المقاس، أو رمز الخطأ. يختلف معنى كل مؤشر حسب الطراز.
إجراء الخرج
بعد أن تستوفي حالة الخطأ منطق التوقيت المكون، يغير المرحل حالة تلامس الخرج الخاص به. يقوم ذلك التلامس الجاف بعد ذلك بتبديل دائرة تحكم. قد يؤدي ذلك إلى فصل ملف الموصل (Contactor)، أو إرسال إشارة إلى وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC)، أو تشغيل إنذار، أو تشغيل دائرة فصل قاطع معتمد.
هذا الفصل مهم. يجب أن يكون تلامس مرحل المراقبة مصنفاً لحمل التحكم وفئة الاستخدام، ولكنه ليس مصنفاً تلقائياً لتبديل تيار المحرك أو المغذي المحمي.
منطق تلامس الخرج: المشترك (COM)، والمغلق طبيعياً (NC)، والمفتوح طبيعياً (NO)
يحتوي مخرج أحادي القطب مزدوج الرمي (SPDT) على ثلاثة أطراف:
| الاتصال | تعني في الحالة الطبيعية غير المكهربة | أمثلة شائعة وفقاً لمعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) |
|---|---|---|
| COM | تلامس متحرك مشترك | 11 أو 15 |
| نورث كارولاينا | مغلق طبيعياً مع الطرف المشترك (COM) | 12 أو 16 |
| لا | مفتوح طبيعياً عن الطرف المشترك (COM) | 14 أو 18 |
بالنسبة لتلامس 11-12-14 تبادلي (تغيير الوضع):
ترحيل (Relay) غير مفعّل:تشير المصطلحات “عادي” (normal) و“NO” و“NC” إلى الحالة الميكانيكية غير المفعّلة، وليس بالضرورة إلى حالة “سلامة التغذية” أو “وجود عطل”. لمعرفة أي تلامس يغلق أثناء التشغيل السليم، يجب الرجوع إلى مخطط الوظائف.
مبدأ الدائرة المغلقة
تعتمد العديد من تطبيقات الحماية على تفعيل مرحل الخرج (output relay) طالما أن التغذية المراقبة سليمة. يؤدي وجود عطل مستمر إلى إلغاء تفعيل الخرج. توثق شركة ABB مبدأ الدائرة المغلقة هذا في مرحل مراقبة الطور CM-PFS الخاص بها: حيث تؤدي الأطوار الصحيحة إلى تفعيل المخارج بعد تأخير البدء، بينما يؤدي فقدان الطور أو عدم صحة الترتيب إلى إلغاء تفعيلها.
يمكن لهذه البنية أن تكون مدركة للفشل (fail-aware)، حيث إن فقدان طاقة التحكم، أو فقدان طاقة المراقبة، أو انقطاع موصل التحكم، أو اكتشاف عطل في الجهد، كلها عوامل يمكن أن تؤدي إلى تحرير الملامس (contactor). يجب تصميم دائرة التحكم بالكامل بحيث تكون الحالة الناتجة آمنة للآلة.
مبدأ الدائرة المفتوحة
تقوم بعض الأجهزة أو وظائف مختارة بتفعيل الخرج عند حدوث عطل. قد يكون هذا مناسباً لإشارة إنذار، ولكن فقدان تغذية المرحل قد يجعل خرج العطل غير نشط. لا تستنتج مبدأ التشغيل من أرقام الأطراف وحدها.
مخطط توصيل مرحل مراقبة الجهد أحادي الطور
ما يلي هو مفهوم تحكم عام، وليس بديلاً عن مخطط المنتج.
مصدر التغذية المراقَبفي ترتيب الدائرة المغلقة الشائع هذا، تقوم نقطة تلامس المرحل المراقِب في الحالة السليمة بإكمال دائرة ملف الملامس. إذا خرج الجهد عن النطاق المسموح به لفترة أطول من التأخير المحدد، يتم تحرير مخرج المراقبة ويقوم الملامس بفتح دائرة الحمل.
قبل التوصيل، أجب عن هذه الأسئلة من ورقة البيانات الدقيقة:
- هل يقيس الجهاز
الطور-المحايد (L-N),الطور1-الطور2 (L1-L2), ، أم تيار مستمر (DC)+/-? - هل الجهاز يتغذى ذاتياً من دائرة القياس، أم يحتاج إلى
A1/A2طاقة مساعدة؟ - أي زوج من المخارج يكون مغلقاً عندما يكون الجهد المراقب ضمن النطاق السليم؟
- هل تلامس المخرج مناسب لجهد ملف الموصل (Contactor)، وتيار البدء (Inrush)، وفئة الاستخدام؟
- هل يعيد المرحل (Relay) الضبط تلقائياً بعد استعادة الجهد، أم تتطلب دائرة التحكم إعادة تشغيل يدوية؟
لا تفترض أن كل مرحل أحادي الطور يقتصر على 230 فولت. تشمل نطاقات المنتجات نطاقات قياس مختلفة للتيار المتردد والمستمر؛ اختر الطراز الفعلي بناءً على جهد النظام والعتبات المطلوبة.
مخطط توصيل مرحل مراقبة الجهد ثلاثي الطور
يستشعر مرحل المراقبة ثلاثي الطور النموذجي الأطوار قبل الموصل (Upstream)، مما يمكنه من منع البدء عند عدم سلامة التغذية الواردة، وفصل الموصل في حال حدوث خطأ مراقب.
دائرة القوىحدود هامة:
- مرحل ثلاثي الأسلاك مصمم لـ
الطور1-الطور2-الطور3 (L1-L2-L3)يجب عدم تحويله إلى مخطط قياس رباعي الأسلاك عن طريق الارتجال. - جهاز رباعي الأسلاك
الطور1-الطور2-الطور3-المحايد (L1-L2-L3-N)قد يستخدم المحايد للتغذية، أو للقياس بين الطور والمحايد، أو لكليهما. اتبع المخطط الخاص به. - يتم تحديد تسلسل الأطوار الصحيح من خلال الترتيب عند أطراف استشعار المرحل. تبديل طورين يغير التسلسل المكتشف.
- قد يكون فقدان الطور أصعب في الاكتشاف بعد تشغيل المحرك، لأن المحرك الدوار يمكنه توليد جهد مرتد على الطور المفقود. استخدم مرحلاً يتناسب سلوك فقدان الطور المذكور فيه مع التطبيق.
- فقدان أحد الأطوار لا يعد ميزة استمرارية لمحرك ثلاثي الأطوار. استمرار التشغيل على طورين يمكن أن يؤدي إلى تيار زائد وسخونة مفرطة، لذا فإن الهدف المعتاد هو الإيقاف السريع أو منع البدء.
لمعرفة الوظائف الخاصة بالطراز ثلاثي الأطوار وخيارات نظام التوصيل، راجع دليل مرحل مراقبة الجهد ثلاثي الأطوار VIOX FCP18.
كيف يتحكم مرحل مراقبة الجهد في الموصل الكهربائي (Contactor)
يفصل الموصل الكهربائي دائرة التحكم منخفضة الطاقة عن دائرة الطاقة الرئيسية.
القياس القرار الإجراءيتم توصيل مخرج مرحل المراقبة عادةً على التوالي مع ملف الموصل الكهربائي وأجهزة التحكم المعتادة، مثل زر الإيقاف، أو نقطة التلامس المغلقة (NC) لمرحل الحمل الزائد، أو مفتاح الضغط، أو مخرج جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC). يجب أن تكون جميع الشروط المطلوبة سليمة قبل أن يتمكن الملف من العمل. يجب أن تحتفظ أي وظيفة إيقاف طوارئ أو وظيفة أخرى متعلقة بالسلامة بالبنية والمكونات والتشخيصات ومستوى الأداء المطلوب حسب تصميم سلامة الآلة؛ فمرحل المراقبة القياسي ليس مرحل سلامة.
عند اختيار الواجهة:
- طابق جهد ملف الموصل الكهربائي مع جهد مصدر التحكم؛;
- تحقق من تصنيف نقاط تلامس مرحل المراقبة بالنسبة لدورة استخدام التيار المتردد أو المستمر للملف، وليس فقط قيمة الأمبير المقاومة؛;
- استخدم مرحل واجهة (interface relay) في الحالات التي لا يمكن فيها لملامس المراقبة تبديل الملف مباشرة؛;
- ضع في اعتبارك استخدام وسيلة مناسبة لقمع الجهد العابر للملف، خاصة في ملفات التيار المستمر، دون المساس بزمن التحرير المطلوب؛;
- حافظ على خاصية التشغيل اليدوي وسلوك منع إعادة التشغيل التلقائي عندما يتطلب تقييم مخاطر الآلة ذلك؛;
- لا تستخدم ملامس المراقبة كبديل لدائرة أمان التوقف الاضطراري أو وظيفة الحماية المصنفة كعنصر أمان.
بالنسبة لجانب تبديل الطاقة، فإن دليل VIOX الخاص بـ توصيلات الموصلات النمطية (modular contactor) يشرح أطراف الملف A1/A2 وفصل الملامسات الرئيسية بمزيد من التفصيل.
ما هي الأعطال التي يمكن لمرحل مراقبة الجهد اكتشافها؟
الجهد الزائد والجهد المنخفض
يقوم المرحل (الريليه) بمقارنة الجهد بحد أقصى أو حد أدنى أو كليهما. عادةً ما يجب أن يستمر انحراف الجهد لفترة تأخير الفصل المحددة قبل أن تتغير حالة المخرج، على الرغم من أن بعض الأعطال الخطيرة أو الخاصة قد تخضع لقاعدة استجابة منفصلة.
فقدان الطور (Phase loss)
تكتشف مراقبة فقدان الطور غياب أحد الأطوار أو انخفاضه بشكل كافٍ وفقاً لطريقة القياس الخاصة بالمنتج. بالنسبة للمحركات، الهدف عادةً هو منع البدء أو إيقاف التشغيل قبل أن يؤدي فقدان الطور إلى ظروف تيار ودرجة حرارة ضارة.
تسلسل الأطوار غير الصحيح
يتحقق مرحل تسلسل الأطوار من ترتيب مداخل الأطوار الثلاثة. يمكن أن يؤدي التسلسل غير الصحيح إلى عكس اتجاه دوران المحرك الحساس للاتجاه. عادةً ما يمنع المرحل الملامس (الكونتاكتور) من العمل حتى يتم تصحيح ترتيب المدخلات.
عدم توازن الجهد أو عدم التماثل
تقارن وظيفة عدم التوازن جهود الأطوار باستخدام طريقة الحساب المحددة للطراز. إذا تجاوز عدم التماثل المحسوب الحد المكون لفترة التأخير المطلوبة، تتغير حالة المخرج. لا تفترض أن كل مرحل ثلاثي الأطوار يقيس عدم التوازن، أو أن جميع الشركات المصنعة تستخدم صيغة متطابقة.
ما لا يحل محله
مرحل مراقبة الجهد القياسي لا يوفر تلقائياً:
- حماية المحرك من الحمل الزائد أو توقف الدوار؛;
- حماية من قصر الدائرة؛;
- حماية من ارتفاع الجهد المفاجئ؛;
- حماية من التيار المتبقي أو خطأ التأريض؛;
- مراقبة العزل؛;
- وظائف مرحل السلامة؛;
- موازنة خلايا البطارية أو نظام إدارة البطارية (BMS)؛;
- حماية واجهة كود الشبكة لمحطة توليد الكهرباء؛;
- منطق التحكم في بطارية المركبة الكهربائية أو حلقة التعشيق ذات الجهد العالي.
تجمع بعض الأجهزة المتخصصة بين عدة وظائف، ولكن يجب تحديدها بدقة من خلال ورقة البيانات ونطاق الاعتماد.
العتبة، التباطؤ، تأخير الفصل، وإعدادات إعادة الضبط.
يجب استخلاص الإعدادات من نطاق الجهد المسموح به للمعدات، وسلوك التغذية، ومخاطر العملية، ووظائف مرحل المراقبة.
العتبة.
العتبة هي الجهد أو النسبة المئوية التي يتعرف عندها المرحل على حالة العطل. يحتوي مرحل النافذة على عتبتين، عليا وسفلى. استخدم مواصفات المعدات المحمية ومتطلبات التصميم المعمول بها؛ لا تقم بنسخ إعداد عام دون التحقق من الجهد الاسمي وتحمل الحمل.
التباطؤ
التباطؤ يفصل نقطة الفصل عن نقطة الاستعادة، مما يمنع التبديل المتكرر عند تذبذب الجهد بالقرب من العتبة.
مثال توضيحي فقط:
عتبة فصل الجهد المنخفض = 90 فولتقد يعبر المرحل (Relay) الفعلي عن التباطؤ (Hysteresis) بالفولت، أو كنسبة مئوية من العتبة، أو كنسبة مئوية من الجهد الاسمي. توضح إرشادات RM22UA من شنايدر إلكتريك نفس المبدأ: يتم تعويض مستوى التعافي عن عتبة الفصل بحيث لا تتسبب التقلبات الصغيرة في دورات فصل/إعادة ضبط متكررة.
تأخير الفصل (Trip delay)
يعمل تأخير الفصل على تصفية الاضطرابات القصيرة. قد يؤدي التأخير القليل جداً إلى توقفات مزعجة؛ بينما قد يؤدي التأخير الكبير جداً إلى تعريض الحمل لظروف غير مقبولة. توفر بعض المرحلات تأخيرات مختلفة للجهد الزائد، أو الجهد المنخفض، أو عدم التوازن، أو بدء التشغيل، أو التعافي. قد تستخدم بعض المنتجات استجابة ثابتة أو فورية في حالات فقدان الطور أو التسلسل غير الصحيح.
تأخير بدء التشغيل أو التنشيط
يسمح هذا التأخير باستقرار الإمداد بعد توصيل الطاقة قبل أن تدخل المخرجات في حالتها السليمة. وهو يختلف عن التأخير المطبق بعد تجاوز النظام قيد التشغيل لعتبة الخطأ.
إعادة الضبط التلقائي
مع إعادة الضبط التلقائي، يعود المرحل إلى حالة المخرجات السليمة بعد تعافي الجهد وتجاوزه لحد إعادة الضبط وانقضاء أي تأخير في التعافي. إذا كانت دائرة الموصل (Contactor) تسمح بإعادة التشغيل التلقائي، فقد يبدأ الحمل في العمل مرة أخرى دون أمر من المشغل. يجب تحديد ما إذا كان هذا السلوك مقبولاً قبل استخدامه.
إعادة الضبط اليدوي أو الذاكرة
تحتفظ وظيفة القفل أو الذاكرة بحالة الخطأ حتى يتم إعطاء أمر إعادة الضبط. لا تتضمن جميع مرحلات المراقبة هذه الوظيفة. يمكن أيضاً تنفيذ إعادة التشغيل اليدوي في دائرة التحكم في الملامس الخارجي حتى عندما يقوم مرحل المراقبة نفسه بإعادة الضبط تلقائياً.
مرحلات المراقبة أحادية الطور مقابل ثلاثية الطور
| نقطة الاختيار | مرحل أحادي الطور | مرحل ثلاثي الطور |
|---|---|---|
| المدخلات النموذجية | الطور-المحايد (L-N), الطور1-الطور2 (L1-L2), ، أم تيار مستمر (DC) +/-, ، اعتماداً على الطراز |
الطور1-الطور2-الطور3 (L1-L2-L3) أو الطور1-الطور2-الطور3-المحايد (L1-L2-L3-N) |
| الوظائف الأساسية | مراقبة الجهد الزائد، أو الجهد المنخفض، أو مراقبة النطاق (النافذة) | حدود الجهد بالإضافة إلى فقدان الطور، وتسلسل الطور، وعدم التوازن حسب الطراز |
| الأحمال النموذجية | دوائر التحكم، والمضخات أحادية الطور، والضواغط، وأنظمة التكييف والتهوية (HVAC)، والمعدات الحساسة | المحركات ثلاثية الطور، والمضخات، والمراوح، والضواغط، والسيور الناقلة، ومغذيات الآلات |
| مخاطر الاختيار الرئيسي | خطأ في نطاق القياس أو نطاق التغذية | خطأ في نظام التوصيل، أو عدم وجود متطلب الخط المحايد (Neutral)، أو فقدان وظيفة الطور |
| حد الجهد | محدد حسب الطراز الدقيق؛ وليس 230 فولت بشكل عام | محدد حسب الطراز الدقيق؛ وليس 415 فولت بشكل عام |
توضح معلومات مجموعة منتجات ABB الحالية سبب عدم موثوقية تعريفات الجهد الثابت: تتضمن عائلة أجهزة المراقبة ثلاثية الأطوار CM-MPS/N مستويات جهد مقنن تصل إلى 820 فولت تيار متردد. هذا لا يعني أن كل مرحل من ABB أو VIOX مناسب لهذا الجهد؛ بل يوضح أن طراز المنتج، وليس مصطلحات “أحادي الطور” أو “ثلاثي الطور”، هو ما يحدد نطاق القياس.
مرحلات مراقبة الجهد للتيار المتردد مقابل التيار المستمر
قد يستخدم مرحل مراقبة التيار المتردد قياس القيمة الفعالة (RMS)، أو المنطق المرتبط بالتردد، أو وظائف الطور. بينما يراقب مرحل التيار المستمر جهد التيار المستمر المحدد بالقطبية، وقد يكون مخصصاً لإمدادات التحكم، أو أنظمة الاتصالات، أو دوائر التحكم المدعومة بالبطاريات، أو غيرها من تطبيقات التيار المستمر المحددة.
تحقق من هذه النقاط قبل اختيار طراز التيار المتردد/المستمر أو طراز التيار المستمر:
- نوع ونطاق الجهد المقاس؛;
- متطلبات القطبية؛;
- ما إذا كانت دوائر القياس ودوائر الإمداد تشترك في مرجع مشترك؛;
- أقصى جهد قياس مستمر؛;
- نطاق العتبة العلوية/السفلية؛;
- تصنيفات تبديل التيار المتردد والمستمر لجهات اتصال الخرج؛;
- سلوك إعادة الضبط والذاكرة؛;
- العزل بين دوائر القياس والتغذية والخرج؛;
- الموافقات الخاصة بالتطبيق أو متطلبات المعدات.
قد يقوم مرحل الجهد المنخفض للتيار المستمر البسيط بمراقبة جهد الناقل العام، لكنه ليس نظام إدارة بطارية (BMS). فهو لا يوفر مراقبة على مستوى الخلية، أو موازنة، أو حماية من درجة الحرارة، أو حساب حالة الشحن، أو تشخيص الموصلات، أو سلوك السلامة الوظيفية ما لم تنص وثائق المنتج على ذلك صراحةً.
أين يتم استخدام مرحل مراقبة الجهد
استخدم مرحل مراقبة الجهد عندما يعتمد قرار التحكم في المعدات على جودة أو ترتيب الجهد الوارد، بينما يتم تنفيذ التبديل الرئيسي بواسطة جهاز آخر مناسب.
تشمل التطبيقات النموذجية:
- لوحات التحكم في المحركات: منع بدء تشغيل المحرك أو إيقافه في حالات فقدان الطور، أو تسلسل الطور غير الصحيح، أو الجهد غير المقبول، أو عدم التوازن، بينما يتولى مرحل الحمل الزائد التعامل مع التيار الزائد للمحرك.
- المضخات والضواغط: منع التشغيل أثناء ظروف الإمداد غير المستقرة والتنسيق مع أدوات التحكم في الضغط أو المستوى أو العمليات.
- معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC): مراقبة إمدادات الطاقة للضاغط والمروحة والمضخة ثلاثية الطور من خلال دائرة التحكم في الموصل (Contactor).
- السيور الناقلة وآلات التشغيل: حظر التشغيل إذا كان ترتيب الأطوار سيؤدي إلى دوران عكسي أو إذا كان الإمداد خارج حدود المعدات.
- النقل التلقائي والتحكم في المولدات: توفير دخل بجهد سليم لمنطق النقل أو وحدة التحكم عندما يدعم تصميم الجهاز والنظام ذلك الاستخدام.
- مراقبة طاقة التحكم: إرسال إشارة إلى وحدة التحكم المنطقي المبرمج (PLC) أو جهاز إنذار عندما يخرج جهد تيار التحكم المتردد أو المستمر عن النطاق المسموح به.
- لوحات التوزيع في المباني والمنشآت الصناعية: توفير إنذار بملامس جاف أو إشارة سماح لمغذي مراقب أو مجموعة معدات.
بالنسبة لأنظمة الطاقة الشمسية، والتخزين، وشحن المركبات الكهربائية، أو واجهات المولدات مع الشبكة، لا تفترض أن مرحل الجهد العام يلبي متطلبات الشبكة الخاصة بالتطبيق، أو متطلبات منع التغذية الجزيرة، أو البطاريات، أو السيارات، أو متطلبات السلامة الوظيفية. استخدم معدات مصممة ومعتمدة لوظيفة النظام الفعلية.
قائمة التحقق لاختيار مرحل مراقبة الجهد
| عنصر الاختيار | سؤال للإجابة عليه | الأدلة المطلوبة |
|---|---|---|
| النظام | أحادي الطور، ثلاثي الطور بثلاثة أسلاك، ثلاثي الطور بأربعة أسلاك، أم تيار مستمر؟ | المخطط الكهربائي والبيانات الاسمية للنظام |
| نطاق القياس | ما هو الحد الأدنى والحد الأقصى للجهد الذي يمكن أن يظهر؟ | تفاوتات النظام وورقة البيانات الفنية الدقيقة للمرحل (Relay) |
| وظائف المراقبة | انخفاض/ارتفاع الجهد، فقدان الطور، تتابع الأطوار، عدم الاتزان، أم نافذة الجهد؟ | تقييم مخاطر المعدات وجدول الوظائف |
| بنية التغذية | تغذية ذاتية أم تغذية مساعدة منفصلة؟ | مخطط الأطراف وتصميم طاقة التحكم |
| منطق المخرج | تنشيط عند الحالة السليمة، تنشيط عند العطل، أم قابل للاختيار؟ | مخطط الوظيفة/التوقيت |
| جهة اتصال الإخراج | هل يمكنه تبديل ملف الموصل (Contactor) أو واجب الإدخال؟ | تصنيف الاستخدام للتيار المتردد/المستمر وبيانات الملف |
| الإعدادات | ما هي العتبات، والتباطؤ (Hysteresis)، والتأخيرات المطلوبة؟ | حدود المعدات وخطة التشغيل التجريبي |
| إعادة تعيين | هل منطق إعادة التشغيل تلقائي، أم يدوي، أم عن بُعد، أم خارجي؟ | متطلبات سلامة العمليات وإعادة التشغيل |
| إشارة | ما هي حالات الأعطال والمرحلات (Relays) التي يجب أن تكون مرئية أو مُبلغاً عنها؟ | متطلبات المشغل ونظام التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) أو نظام التحكم الإشرافي وتحصيل البيانات (SCADA) |
| المعايير | ما هو معيار المنتج، أو التصنيف، أو اعتماد المشروع المطبق؟ | الشهادة الدقيقة ومتطلبات المشروع المعتمدة |
| التركيب | مساحة سكة DIN، والأطراف، والغلاف، ودرجة الحرارة، والارتفاع، والتوصيلات الكهربائية؟ | تعليمات التركيب من الشركة المصنعة |
لا تعتمد بديلاً لمجرد أن نطاق الجهد وعدد نقاط التلامس يبدوان متشابهين. فقد تختلف مبادئ التشغيل، ووظائف الطور، وتوقيت المخرجات، وترتيب الأطراف، والاعتمادات.
إجراءات التشغيل التجريبي
يجب ألا يعمل على المعدات الكهربائية المكهربة إلا الموظفون المؤهلون فقط. قم بعزل التركيبات وتحقق من غياب الجهد قبل تغيير التوصيلات.
- تأكد من الطراز: تحقق من رقم القطعة الكامل، ونطاق القياس، ونوع التغذية، وتكوين الطور، ونقطة تلامس المخرج، والوظيفة المقصودة.
- تحقق من التوصيلات الكهربائية بمطابقتها للمخطط الدقيق: تأكد من أطراف الاستشعار، والتغذية المساعدة، ومتطلبات المحايد (Neutral)، وتعيينات نقاط التلامس (COM/NC/NO)، ودائرة ملف الموصل الكهربائي (Contactor).
- سجل الإعدادات: وثق قيم العتبات، والتباطؤ (hysteresis)، وتأخير البدء، وتأخير الفصل، ووضع إعادة الضبط، وأي وظيفة ذاكرة.
- تحقق من الحالة السليمة: طبق جهد تغذية مقبول ومعروف وتحقق من مؤشرات LED، والقيم المعروضة، وحالة ملامسات الخرج، وسلوك الموصل (contactor).
- اختبر كل عطل مطلوب: استخدم طريقة اختبار أو مصدراً معتمداً لمحاكاة انخفاض الجهد، أو ارتفاع الجهد، أو فقدان الطور، أو تسلسل الطور غير الصحيح، أو عدم الاتزان حسب الاقتضاء. لا تقم بإنشاء أعطال حية غير آمنة عن طريق إزالة الموصلات أثناء التحميل.
- قياس الاستجابة والتعافي: تحقق من أن الفصل وإعادة الضبط يحدثان عند المستويات المحددة وبعد التأخيرات المطلوبة.
- التحقق من سلوك إعادة التشغيل: التأكد مما إذا كانت الآلة تظل متوقفة، أو تعيد التشغيل تلقائياً، أو تتطلب أمراً من المشغل بعد استعادة الجهد الكهربائي.
- الاستعادة والتوثيق: إعادة جميع توصيلات الاختبار إلى وضعها الطبيعي وتأمين الإعدادات حيثما أمكن، وتسجيل النتائج لأغراض الصيانة.
استكشاف أخطاء مرحل مراقبة الجهد وإصلاحها
| الأعراض | السبب المحتمل | ما يجب التحقق منه | إجراء التصحيح |
|---|---|---|---|
| لا توجد إشارة على المرحل | فقدان التغذية، أو استخدام طراز جهد خاطئ، أو احتراق مصهر التحكم، أو توصيل خاطئ في الأطراف A1/A2 | قياس جهد التغذية عند الأطراف المحددة ومقارنته ببيانات لوحة التعريف | استعد جهد التحكم الصحيح أو قم بتصحيح الطراز/التوصيلات |
| المرحل يظهر بحالة سليمة ولكن الملامس (Contactor) لا يعمل | زوج مفتوح/مغلق (NO/NC) خاطئ، دائرة إيقاف/حمل زائد مفتوحة، جهد ملف خاطئ، أو قدرة خرج غير كافية | تتبع الجهد عبر نقطة المشترك (COM) والملامس السليم إلى الطرف A1؛ وتحقق من خط الرجوع للطرف A2 | قم بتصحيح دائرة التحكم؛ واستخدم مرحل واجهة (Interface relay) إذا لزم الأمر |
| الملامس (Contactor) يفصل بشكل متكرر | الجهد قريب من حد التشغيل، التباطؤ (Hysteresis) قليل جداً، التأخير الزمني قصير جداً، وجود توصيلة مرتخية، أو عدم استقرار في التغذية | سجل جميع جهود الأطوار وحالة الخرج بمرور الوقت | قم بتصحيح التغذية/التوصيل أو ضبط الإعدادات ضمن حدود الجهاز |
| استمرار وجود خطأ في الطور (Phase fault) رغم صحة التوصيلات الظاهرية | ترتيب أطوار غير صحيح، أو فقدان الخط المحايد (Neutral) في الطراز رباعي الأسلاك، أو إصدار بجهد اسمي خاطئ، أو جهد محرك مغذى بشكل عكسي | قارن ترتيب الأطراف والجهود المقاسة بمخطط الوظائف | قم بتصحيح ترتيب الأطوار/الطراز/التوصيلات؛ وتحقق من ملاءمة خاصية الكشف عن فقدان الطور |
| المرحل (Relay) لا يعمل (لا يفصل) مطلقاً أثناء الاختبار | أطراف مراقبة خاطئة، أو وظيفة معطلة، أو قيمة حدية خارج نطاق الاختبار، أو تأخير مفرط، أو سوء فهم لمنطق المخرج | تحقق من القيمة المقاسة الفعلية، والإعدادات، ونمط التوقيت، وحالة التلامس | التكوين الصحيح والتكرار باستخدام طريقة اختبار معتمدة |
| إعادة تشغيل الحمل بشكل غير متوقع بعد استعادة الجهد | إعادة ضبط تلقائي مع أمر تلامس مستمر | مراجعة وضع إعادة ضبط المرحل ومنطق التحكم/الإغلاق | إضافة إعادة تشغيل يدوية أو منطق تثبيت حيثما يتطلب تقييم المخاطر ذلك |
| إنذار وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) معكوس | تم اختيار مدخل مفتوح/مغلق (NO/NC) بشكل غير صحيح أو أن منطق الـ PLC يفترض حالة سليمة معاكسة | اختبار المدخل مع تنشيط المرحل، وإلغاء تنشيطه، وفصله عن الطاقة | اختر منطق تلامس مدرك للفشل وقم بتحديث وثائق وحدة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC). |
إذا كان المرحل يعمل بشكل صحيح بمفرده ولكن المعدات لا تستجيب، فقم بتقسيم التشخيص إلى: مدخل القياس، منطق المرحل، تلامس الخرج، ملف الموصل (Contactor coil)، تلامسات الطاقة الرئيسية، حماية الحمل الزائد، والحمل. إن اختبار السلسلة بأكملها كجهاز واحد غالباً ما يخفي العطل الفعلي.
الأسئلة المتداولة
ماذا يفعل مرحل مراقبة الجهد؟
يقوم بقياس حالة جهد تيار متردد أو مستمر محددة ويغير خرج التحكم عند استيفاء معايير السلامة أو الخطأ المكونة. اعتماداً على الطراز، قد يراقب انخفاض/ارتفاع الجهد، فقدان الطور، تسلسل الطور، أو عدم التوازن.
هل يقوم مرحل مراقبة الجهد بفصل الحمل مباشرة؟
عادة لا. يقوم مرحل المراقبة المثبت على سكة DIN عموماً بتغيير تلامس تحكم جاف. يقوم الموصل (Contactor) أو دائرة فصل القاطع أو وحدة PLC أو أي جهاز خارجي آخر بعملية التبديل الرئيسية. يُسمح بالتبديل المباشر فقط عندما يكون تلامس الخرج مصنفاً ومعتمداً بدقة لهذا النوع من أحمال التشغيل.
كيف أقوم بتوصيل الأطراف 11 و 12 و 14؟
في اتفاقية التبديل الشائعة وفقاً لمعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)،, 11 هو الطرف المشترك (COM)،, 12 هو الطرف المغلق طبيعياً (NC)، و 14 هو الطرف المفتوح طبيعياً (NO). قد تستخدم مرحلات أخرى 15-16-18 أو ترقيماً مختلفاً. تحقق من المخطط المطبوع على الجهاز نفسه قبل التوصيل.
هل يجب أن يستخدم الموصل (Contactor) تلامس المرحل المفتوح طبيعياً (NO) أم المغلق طبيعياً (NC)؟
يعتمد ذلك على مبدأ عمل المرحل وحالة الأمان المطلوبة. تستخدم العديد من تصميمات حماية الدائرة المغلقة التلامس الذي يظل مغلقاً فقط أثناء تغذية المرحل وسلامة الإمداد، بحيث يؤدي أي عطل أو فقدان لطاقة المرحل إلى تحرير الموصل. تحقق من مخطط الوظائف بدلاً من الاختيار بناءً على الحروف فقط.
أين يجب توصيل L1 و L2 و L3؟
قم بتوصيلها بأطراف القياس المميزة بشكل مقابل وفقاً لترتيب الأطوار الذي يتطلبه المرحل المحدد. يتم توصيل الخط المحايد (Neutral) فقط إذا كان الطراز ومخطط التوصيل يتطلبان ذلك.
ما المقصود بالتباطؤ (Hysteresis) في مرحل مراقبة الجهد؟
التباطؤ هو الفارق بين حالتي الفصل وإعادة الضبط. وهو يمنع التبديل المتكرر للمخرج عند تذبذب الجهد بالقرب من قيمة حدية معينة.
ما الفرق بين تأخير الفصل (Trip delay) وتأخير بدء التشغيل (Start-up delay)؟
تأخير الفصل هو المدة الزمنية التي يجب أن يستمر خلالها العطل المكتشف قبل أن تتغير حالة المخرج. أما تأخير بدء التشغيل فهو الوقت الذي يلي تغذية الجهاز بالطاقة قبل أن يدخل المرحل في حالة المخرج الطبيعية السليمة. قد يوفر المنتج أحد هذين التأخيرين، أو كليهما، أو تأخيرات مختلفة لوظائف مختلفة.
هل سيستمر المحرك ثلاثي الأطوار في العمل بعد فقدان أحد الأطوار؟
قد يستمر المحرك في الدوران بسبب ظاهرة التشغيل أحادي الطور (Single-phasing) والجهد المرتد، ولكن هذا قد يسبب عدم توازن خطير في التيار وارتفاعاً في درجة الحرارة. يُستخدم مرحل مراقبة الأطوار عادةً لإيقاف المحرك أو منعه من العمل، وليس لتبرير استمرار التشغيل.
هل يمكنني استخدام مرحل مراقبة الجهد لنظام بطارية أو مركبة كهربائية (EV)؟
يمكن لمرحل تيار مستمر (DC) ذي تصنيف مناسب مراقبة الجهد الكلي للتيار المستمر لوظيفة تحكم محددة. وهو لا يغني عن نظام إدارة البطارية (BMS)، أو مراقب الخلايا، أو وحدة تحكم المركبة الكهربائية، أو قفل الجهد العالي، أو مراقب العزل، أو أي نظام سلامة، ما لم تنص وثائقه صراحةً على تغطية تلك الوظيفة.
الختام
يكون مرحل مراقبة الجهد أكثر فائدة عندما يتم التعامل معه كحلقة واحدة في سلسلة التحكم. فهو يقيس جهد التغذية، ويقيم خطأً محدداً، ويغير حالة تلامس التحكم. بعد ذلك، يقوم الموصل الخارجي (Contactor) أو وحدة التحكم المنطقي القابل للبرمجة (PLC) أو الإنذار أو دائرة الفصل المعتمدة بالاستجابة لهذا المخرج.
يعتمد الاختيار الناجح على نظام التوصيل، ونطاق الجهد، والأعطال المراد مراقبتها، ومنطق المخرج، وقدرة التلامس، والإعدادات، وسلوك إعادة الضبط، ومخطط الأطراف الخاص بالطراز. لا تعتمد على افتراضات ثابتة بجهد 230 فولت أو 415 فولت، ولا تستخدم مرحل سكة DIN القياسي في وظائف أنظمة إدارة المباني (BMS) أو المركبات الكهربائية (EV) أو حماية الشبكة أو وظائف السلامة التي لم يُصمم لأدائها.
بالنسبة لتطبيق ثلاثي الأطوار، تابع مع دليل وظائف واختيار VIOX FCP18 أو راجع صفحة منتج VIOX FCP18 مقابل جهد النظام الدقيق، وتكوين التوصيل، ووظائف الأعطال المطلوبة، والتأخير الزمني، واستخدام المخرج، ووثائق السوق المستهدفة.