تعتمد الأنظمة الكهربائية على أجهزة التبديل للتحكم في الدوائر. المقاولين التبديلات هناك نوعان شائعان من المفاتيح. وهما يعملان على تمكين أو تعطيل الدوائر الكهربائية في تطبيقات مختلفة. وفي حين أنهما يشتركان في مبادئ عمل مماثلة، فإن ميزاتهما وتطبيقاتهما المحددة تختلف بشكل كبير. يجب على المرء أن يعرف الاختلافات بين هذه المكونات. وهذا هو المفتاح لاختيار الجهاز المناسب للاستخدام الصناعي والتجاري والسكني. يستكشف هذا البحث هذه الاختلافات. ويهدف إلى توضيح أدوارهما وتوجيه الخيار الأفضل لسيناريوهات مختلفة.
مبدأ العمل
يعمل كل من الموصلات والمرحلات على مبدأ الحث الكهرومغناطيسي. يتدفق التيار الكهربائي عبر ملف، مما يؤدي إلى توليد مجال مغناطيسي. يجذب هذا المجال المغناطيسي محركًا متحركًا. ثم يغلق (أو يفتح) جهات الاتصال الكهربائية. يؤدي إغلاق أو فتح جهات الاتصال إلى إكمال الدائرة أو مقاطعتها.
المرحل
مصممة بشكل نموذجي لـ تطبيقات منخفضة الطاقةتتميز المرحلات بأنها صغيرة الحجم وذات تصميم أبسط. وغالبًا ما تتضمن قطبًا واحدًا أو أكثر وتُستخدم للتحكم في مستوى الإشارة. تُستخدم المرحلات عادةً لتنشيط دوائر أو أجهزة أخرى استنادًا إلى الظروف المنطقية أو الاستشعارية.
قواطع
تم تصميم الموصلات للاستخدامات عالية الطاقة، وهي أكبر حجمًا. وهي تتعامل مع التيارات والجهد العاليين. وهي تتضمن عادةً ميزات قمع القوس الكهربائي لضمان التشغيل الآمن. تُستخدم الموصلات بشكل أساسي في أنظمة التحكم في الطاقة الصناعية. هنا، الموثوقية والسلامة أمران بالغا الأهمية.
الاختلافات الرئيسية
تقييمات التيار والجهد
- المرحل:تستخدم المرحلات لتيارات تتراوح من بضعة ملي أمبير إلى 20 أمبير وفولتية تصل إلى 250 فولت تيار متردد أو مستمر. تُستخدم في دوائر التحكم والإشارات وأنظمة التشغيل الآلي منخفضة الطاقة.
- قواطع:يمكن للملامسات التعامل مع تيارات أعلى بكثير، غالبًا ما تكون أكثر من الامبير 1000، والجهد الكهربي الذي يصل إلى عدة آلاف من الفولتات. يتم استخدامها في دوائر الطاقة للتحكم في المحركات، والسخانات، والأحمال الكهربائية الثقيلة الأخرى.
الحجم والتصميم
- المرحل:تعتبر المرحلات أصغر حجمًا وخفيفة الوزن، مما يجعلها مثالية للتركيبات ذات المساحة المحدودة. يسمح تصميمها المدمج بدمجها في لوحات الدوائر المطبوعة ولوحات التحكم.
- قواطع:الملامسات أكبر حجمًا. وهي تتمتع بعزل أفضل وقدر أفضل من إخماد القوس الكهربائي. وهذا يسمح لها بالتعامل مع الأحمال عالية الطاقة بأمان. وهذا يجعلها مناسبة للتركيب المستقل والتكامل في الحاويات الصناعية.
الغرض والتطبيق
- المرحل:تستخدم المرحلات في تبديل الإشارات والتحكم المنطقي والتطبيقات منخفضة الطاقة. ومن الأمثلة الشائعة أنظمة الإنذار والإلكترونيات الخاصة بالسيارات وأجهزة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة.
- قواطع:يتم استخدامها في التحكم في الطاقة، مثل مشغلات المحرك و تكييف مركزيتم تصميمها للتعامل مع التبديل المتكرر في الصناعة. فهي تضمن الحد الأدنى من وقت التوقف عن العمل والكفاءة العالية.
المتانة ودورة الحياة
- المرحل:تتمتع المرحلات بعمر افتراضي أقصر بسبب بنيتها الأخف وزنًا. وهي غير مناسبة للتبديل المتكرر والثقيل. يمكن أن يؤدي الاستخدام المفرط في التطبيقات عالية التحميل إلى تآكل الاتصال والفشل المبكر.
- قواطع:تم تصميم الموصلات لتحمل التشغيل المتكرر والضغوط الميكانيكية العالية. غالبًا ما تتضمن موصلات قابلة للاستبدال ومكونات مساعدة لإطالة عمر خدمتها.
الميزات الإضافية
- المرحل:قد تحتوي المرحلات على ميزات للتحكم المتخصص. وتشمل هذه الميزات التأخيرات الزمنية، وتكوينات متعددة الأقطاب، ووظائف القفل.
- قواطع:غالبًا ما تكون الموصلات مجهزة بجهات اتصال مساعدة، وأقفال، و حماية الزائد الحراريتعمل هذه الميزات على تعزيز الوظائف والسلامة والتكامل في الأنظمة الصناعية المعقدة.
التطبيقات
تطبيقات التتابع
- أنظمة الأتمتة ومنطق التحكم.
- التبديل منخفض التيار لأجهزة الإضاءة أو التدفئة أو الإشارات.
- التحكم المنطقي في الدوائر في المعدات الصغيرة مثل الأجهزة المنزلية وأنظمة الأمان.
تطبيقات المقاولات
- صناعي التحكم في المحركات للآلات الكبيرة والناقلات.
- توزيع الطاقة في المرافق واسعة النطاق مثل المصانع والمباني التجارية.
- التبديل بين الأجهزة الكهربائية الثقيلة الأحمال، مثل الضواغط والمضخات، في الصناعة والتجارة، بما في ذلك مجموعات الإضاءة.
المزايا والقيود
المرحل
- المزايا:حجم صغير، فعال من حيث التكلفة، ومتعدد الاستخدامات للتطبيقات منخفضة الطاقة.
- القيود:قدرة محدودة على حمل التيار وعمر أقصر في ظل الظروف الشاقة.
قواطع
- المزايا:ميزات التعامل مع التيار والجهد العالي والمتانة والسلامة للاستخدام الصناعي.
- القيود:حجم أكبر، وتكلفة أعلى، وغير مناسب لتطبيقات مستوى الإشارة منخفضة الطاقة.
اعتبارات متقدمة
مواد الاتصال
غالبًا ما تستخدم المرحلات والملامسات مواد مختلفة لملامساتها. وهذا يناسب متطلبات التشغيل الخاصة بها. تستخدم المرحلات عادةً سبائك الفضة للتطبيقات ذات التيار المنخفض. تستخدم الملامسات التنغستن الفضي للتعامل مع التيارات الأعلى ومقاومة أضرار القوس الكهربائي.
لفائف الجهد
تتوفر المرحلات والملامسات بمجموعة متنوعة من خيارات جهد الملفات. تعمل المرحلات غالبًا بجهد أقل (على سبيل المثال، 5 فولت، أو 12 فولت، أو 24 فولت)، مما يجعلها مناسبة للدمج في الأنظمة الإلكترونية. تتطلب الملامسات عمومًا جهد ملفات أعلى، مثل 12 فولت، أو 24 فولت، أو 48 فولت لتنشيط مكوناتها الأكبر بشكل فعال.
الضوضاء والتدخل
تكون المرحلات أكثر عرضة للضوضاء الكهربائية. وقد تحتاج إلى ترشيح أو حماية إضافية في الدوائر الحساسة. تعمل الموصلات المستخدمة في تطبيقات الطاقة على تقليل التداخل الكهرومغناطيسي ولكنها قد تصدر ضوضاء أثناء التشغيل.
قمع القوس
يعد إخماد القوس الكهربائي ميزة بالغة الأهمية في الموصلات بسبب التيارات العالية التي يتم تبديلها. تُستخدم عادةً تقنيات إخماد القوس الكهربائي المتقدمة، مثل النفخ المغناطيسي وقنوات القوس الكهربائي، في الموصلات. تستخدم المرحلات، للتيارات المنخفضة، عادةً تصميمات أساسية أو مثبطات خارجية لإدارة القوس الكهربائي.
الاتجاهات والابتكارات المستقبلية
الملامسات والمرحلات الذكية
مع صعود IOT صناعة 4.0تتكامل التكنولوجيا الذكية مع أجهزة التوصيل والمرحلات. ويمكن لهذه الأجهزة الآن أن تتضمن التشخيص والتحكم عن بعد والتنبيهات الخاصة بالصيانة.
تصميمات الحالة الصلبة
تحظى مرحلات الحالة الصلبة (SSRs) والموصلات الكهربائية بشعبية كبيرة. فهي موثوقة ولا تحتوي على أجزاء متحركة. تستخدم هذه الأجهزة مكونات أشباه الموصلات لإجراء التبديل، مما يوفر تشغيلًا أسرع وعمرًا أطول.
كفاءة إستهلاك الطاقة
تهدف التصميمات الحديثة إلى خفض استخدام الطاقة. وهي تفعل ذلك من خلال تحسين تيارات الملفات واستخدام مواد أفضل في البناء. كفاءة الطاقة تساهم المرحلات والمقاولات في الاستدامة في الأنظمة الصناعية والتجارية.
التصغير
إن أساليب التصنيع الجديدة والتطورات في علم المواد تمكننا من إنتاج موصلات ومرحلات أصغر حجمًا وأكثر قوة. وهذا الاتجاه حيوي في التطبيقات التي تقتصر على مساحة محدودة، مثل أنظمة السيارات والطيران.
وفي الختام
تتمتع الموصلات والمرحلات بمبدأ تشغيل مماثل. ولكن تصميماتها وأغراضها وتطبيقاتها تختلف اختلافًا كبيرًا. فالمرحلات أكثر ملاءمة لتطبيقات التحكم منخفضة الطاقة، حيث توفر التنوع والاكتناز. أما الموصلات فهي مخصصة للتبديل عالي الطاقة في الأنظمة الصناعية والتجارية.
إنهم يعطون الأولوية للسلامة والمتانة. ويتعين على المهندسين والفنيين تقييم متطلبات أنظمتهم لاختيار الجهاز المناسب لضمان الكفاءة والموثوقية. وقد تعمل الاتجاهات الجديدة في التكنولوجيا الذكية وتصميمات الحالة الصلبة على تعزيز هذه المكونات الحيوية.
