مرحل

المرحل

مرحلان إستاتيكيان يعملان على 25 أمبير و40 أمبير

المرحل هومفتاح كهربائي يفتح ويغلق دارة تسمى دارة القدرة تحت تحكم دائرة أخرى تسمي دائرة التحكم، فهوإذًا يؤدي وظيفة العزل الكهربي أوما يعهد باسم العزل الغلفاني بين الدائرتين.

مبدأ عمل المرحل

يعتمد المرحل في عمله على ملف مغناطيسي يقوم بجذب التلامسات (مفتايح) المتحركة لتفصل أوتصل التيار فيها.

يتكون المرحل مبدئيا من كهرمغنطيس يقوم بتطبيق قوة على التلامسات المتحركة أثناء تغديته.
تتم تغدية الكهرمغنطيس، حسب الحاجة، إما بتوتر جد منخفض (48v, 24v, 12v أوأقل) مستمر أومتردد، أوبتوتر منخفض (400v, 230v)
يمكن حتى يحتوي المرحل على مفتاح واحد أوعدة مفاتيح تكون إما مغلقة عادة أومفتوحة عادة وتصمم هذه القاطعات أخدا بعين الاعتبار قيمة التيار القصوى المطلوب وكذلك فرق الجهد القصوي الذي يجب حتى تتحمله.
ولأنه يحتوي أجزاء حركية، يأخد المرحل مدة زمنية لفتح وغلق القاطع.
يمكن لمرحل حتىقد يكون أحادي الاستقرار أوثنائي الاستقرار.

اشتغال أحادي الإستقرار

تجذب الملامسات عند تغدية الوشيعة، وتعود لحالتها الأصلية بمجرد سحب التغذية،

اشتغال ثنائي الإستقرار بملف واحد

عند تغذية الملف تنجذب الملامسات، ولكن حتى وإن أزيلت التغذية تبقي الملامسات كما هي بفضل نظام ميكانيكي يمنع العودة، ولاسترجاع الحالة البدئية، غالبا يتم ذلك بعكس قطبية التغذية الكهربائية.

اشتغال ثنائي الإستقرار بملفين

يتم تنشيط الملف الأول لجذب القاطعات، وتبقى على حالها رغم بتر التغذية عنه، ولاسترجاع الحالة البدئية يجب تنشيط الملف الثاني.

استعمالات

الوظيفة الأولية للمرحل هي فصل دوائر التحكم عن دوائر القدرة، مثلا من أجل قيادة تيار أوتوتر مرتفع انطلاقا من إشارة تحكم ضعيفة نسبيا.
في الكثير من التطبيقات يأمن المرحل سلامة العمال وأيضا سلامة الأجهزة.
يمكن أيضا استعمال المرحلات لتصميم الوظائف المنطقية كما في أوائل الحواسيب.

خلفية تارخية

مرت طرق تصنيع المرحلات بعدة أجيال بدءا من الأجهزة الكهرومغناطيسية مرورا بأجهزة الوقاية الإستاتيكية وانتهاءا بأجهزة الوقاية الرقمية

الأجهزة الكهرومغناطيسية

المرحل الكهرومغناطيسي.

كما هوواضح من الاسم فإن فكرة عمل الجهاز تعتمد على إستغلال خاصية حتى التيار الكهربي الذي يمر في ملف ينشأ دائما مجالا مغناطيسيا مصاحبا له، وتصاحبه أيضا قوة مغناطيسية يمكنها حتى تجذب ذراع حديدية وتحركها . وتستغل هذة القوة المغناطيسية لتؤثر على قرص حديدي قابل للدوران فتجعلة يدور .

ويستفاد من الحركة في كلا النوعين في غلق دائرة كهربية أخرى ( هي دائرة تشغيل قاطع التيار ) . وبما حتى القوة التي ستحرك الذراع، أوتدير القرص تتناسب طرديبا مع شدة التيار المار في الملف , وبالتالي في الظروف الطبيعية، حيث التيار قيمته صغيرة فإن هذة القوة لن تكون كافية لتحريك الذراع أوإدارة القرص لغلق الدائرة . بينما في حالة الأعطال، حيث ترتفع قيمة التيار بشدة فستكون هذه القوة كافية لعمل الحركة المطلوبة وغلق دائرة تشغيل قاطع الدائرة .

المميزات

وتتميز هذة النوعية من الأجهزة بأنها مستقرة دائما، ولا تتأثر بالهزات التي قد تحدث في الشبكة، كما حتى المهندسين قد إكتسبوا خبرات كبيرة في التعامل مع هذة الأجهزة طوال سنوات طويلة، وهذا يفسر السبب في بقائها في الخدمة رغم ظهور أجيال كثيرة حديثة بعدها .

العيوب

يعيب هذة الأجهزة البطء النسبي في الاستجابة بسبب حتى الأجزاء المتحركة لها عطالة ( طاقة مختزنة ) فتحتاج لوقت لبدء الحركة، كما أنها بحاجة لصيانة منتظمة للأجزاء المتحركة، وتحتاج لمعايرة من فترة لأخرى لضمان دقة القياس .

الأجهزة الإستاتيكية

مرحل إستاتيكي

ظهر الجيل الثاني من المراحل في أوائل الستينات , وكان أبرز ما يميزه هوإستغناؤه عن الأجزاء المتحركة المستخدمة في الجيل السابق، والتي كانت تمثل مصدرا للأخطاء في عمل الأجهزة . وقامت فكرة عمله على مقارنة قيمة التيار المار بالدائرة بحدود ضبط معينة، فإذا تعدى التيار المار بالدائرة قيم الضبط المستخدمة فإن الريلاي يرسل إشارة فصل إلى قاطع التيار .

ولكن يعيب هذة الأنواع انها كانت تتأثر بتغير درجة الحرارة وبالتالي فهي غير مستقرة، ولذلك لم تستمر هذة النوعية طويلا، حيث ظهر في أواخر الستينات وأوائل السبعينات الجيل الثالث من المراحل، وهوما يعهد بأجهزة الوقاية الرقمية .

الأجهزة الرقمية

مرحل رقمي

استطاع هذا الجيل حتى يتغلب على كافة المشاكل التي قابلت الأجيال السابقة، ولذا فهي النوعية السائدة الآن في سوق أجهزة الوقاية . والفكرة الأساسية لهذة التكنولوجيا الجديدة هي تحويل إشارات الجهد والتيار إلى أرقام تخزن في ذاكرة الحاسوب مع تحديثها بصفة مستمرة خلال فترات زمنية صغيرة جدا تصل إلى 1 ملم ثانية .

وبما أنه يستحيل تخزين جميع القيم التي يتم قراءتها، فإنه يتم تخزين دورة أواثنين من الجهد والتيار فقط، وحدثا اتىت قيمة جديدة فإنها تحذف أقدم قيمة مخزنة . ثم يتم بواسطة برنامج الوقاية المخزن بالجهاز تتبع التغير في قيم هذة الإشارات من خلال المعادلات، وبناء على حجم التغير الذي يظهر من القيم الرقمية يمكن تحديد ما إذا كان هناك عطل أم لا .

وقد تطور هذا الجيل بعد ذلك، وأمكن إستحداث إمكانات جديدة لجهاز الوقاية لم يكن ممكنا تطبيقها من قبل مثل تغير قيم ضبط الجهاز أوتوماتيكيا. ثم وقع التطور الأكبر حيث أمكن تبادل المعلومات بين أجهزة الوقاية الرقمية شيئا سهلا مما أحدث ثورة في إمكانات هذة النوعية من الأجهزة وقدرتها على اكتشاف الأعطال وتصنفيها بدقة هائلة .

المرحل الرقمي قابل التغير

مرحل يعمل بتقنية المعالج الدقيق

في أواخر الثمانينيات بدأ التفكير يتجه إلى زيادة الاستفادة من الخبرات التي جناها العاملون في مجال الوقاية الرقمية، والاستفادة من تكنولوجيا المعالج الدقيق المستخدمة في هذة الأجهزة، حيث كان حتى هذة الفترة لا تزال أجهزة الوقاية الرقمية تقلد مثيلتها القديمة مع بعض التحسينات .

وكان من أبرز التطورات التي أدخلت في هذا المجال إدخال إمكانية تعديل قيم الضبط اوتوماتيكيا، لا سيما وأن المرحل لدية كافة المعلومات عن الشبكة . وكان التحدي هوكيفية التمييز بين الزيادة الطبيعية في الحمل , وبين العطل الذي ينشأ تيارا قريبا من تيار الحمل .

المرحل متعدد الوظائف

في التسعينات , ظهر تطور حديث على أجهزة الوقاية الرقمية، حيث بدأت الشركات المنتجة في إدغام الكثير من أجهزة الوقاية في جهاز واحد . وكانت فلسفة ذلك حتى الجسم الخارجي لكل الأجهزة الرقمية يكاد حتىقد يكون متشابه، والاختلاف بينهم فقطقد يكون في البرنامج المخزن به، ومع التطور في تقنيات التخزين صار ممكنا تخزين الكثير من البرامج الممثلة لأجهزة مختلفة داخل مرحل واحد . ولذلك تم تسميتة بالمرحل متعدد الوظائف .

انظر أيضا

مغناطيس كهربائي
وشيعة
نقاط التلامس الكهربائية
حالة التسابق
الملامس
الفيوز
مرحل وقاية رقمي
أعطال منظومة القوى
مفتاح سكينة
لوحة مفاتيح كهربائية

مراجع

^ الهيئة الكهروتقنية الدولية نسخة محفوظة 03 يناير 2018 على مسقط واي باك مشين.
↑ Sinclair, Ian R. (2001), Sensors and Transducers (3rd ed.), Elsevier, ISBN 978-0-7506-4932-2
^ Solid-state Relays نسخة محفوظة 03 يناير 2018 على مسقط واي باك مشين.
^ fault protection with a digital computer نسخة محفوظة 15 مارس 2020 على مسقط واي باك مشين.
^ a digital computer system for ehv substation نسخة محفوظة 2 مايو2020 على مسقط واي باك مشين.
^ adaptive transmission system relaying نسخة محفوظة 2 مايو2020 على مسقط واي باك مشين.
^ adaptive transmission relaying concepts for improved performance نسخة محفوظة 15 مارس 2020 على مسقط واي باك مشين.