مع التطبيق الواسع لـ الصمامات شبه الموصلة في مختلف الصناعات والتعقيد المتزايد لبيئات العمل، تتطلب عملية اختيار الصمامات دراسة شاملة لعوامل رئيسية متعددة. تهدف هذه المقالة إلى التعمق في العديد من معايير اختيار الصمامات الشائعة لمساعدة القراء على فهمها وتطبيقها بشكل أفضل.
جهد تشغيل النظام (فولت):
يشير جهد تشغيل النظام إلى نطاق الجهد الذي تتحمله جميع الأجهزة والمكونات داخل الدائرة، بما في ذلك الصمامة نفسها. يعد اختيار جهد تشغيل النظام الصحيح عاملاً حاسماً في ضمان تشغيل الصمامة بشكل صحيح، وحماية الدائرة والمعدات من التحميل الزائد والتلف الناتج عن ماس كهربائي.
الجهد المقدر (Vac/Vdc):
يشير الجهد المقنن للصمام إلى أعلى جهد تشغيل للدائرة التي تم تركيب الصمام فيها أثناء وجوده في حالة تشغيل آمنة، أي نطاق الجهد الذي يمكن للصمام أن يستمر في التشغيل الآمن ضمنه. يشير هذا إلى أن الجهد المقنن للصمام يجب أن يكون مساويًا أو أكبر من جهد تشغيل النظام الخاص به؛ وإلا فقد يحدث قوس كهربائي مستمر وانهيار الجهد أثناء تشغيل الصمام، مما يعرض سلامة الدائرة للخطر.
التصنيف الحالي (A):
تم تصميم العنصر القابل للانصهار (الوصلة) للصمام خصيصًا لتحمل كمية محددة من التيار بشكل مستمر دون فتح الدائرة. يُعرف هذا باسم التيار المقنن للصمام. بعبارة أخرى، يشير التيار المقنن للصمام إلى أقصى قيمة تيار يمكن للصمام أن يعمل بها بأمان.
عندما يتجاوز التيار في الدائرة التيار المقدر للصمامة، فإن الصمامة سوف تعمل على أساس آليات محددة مصممة في بنائها، مما يؤدي إلى مقاطعة الدائرة لحماية المعدات والدوائر من التلف بسبب الحمل الزائد أو ظروف ماس كهربائي.
لذلك، عند اختيار الصمامة، من الضروري التأكد من أن التيار المقدر لها يتطابق مع تيار التشغيل المقدر للدائرة لضمان الحماية الفعالة في ظل ظروف التشغيل العادية وغير العادية.
خصائص الحد الحالي:
الطاقة الحرارية المتولدة أثناء انقطاع التيار الكهربائي في الصمامة يتم التعبير عنها عادة بالجول، والتي يشار إليها عادة باسم أمبير مربع ثانية (A²s أو I²t). وهي تتناسب بشكل مباشر مع مربع التيار ('I' بالأمبير) خلال وقت التشغيل ('t' بالثواني). الطاقة الحرارية المتولدة يتم تمثيلها بواسطة ذوبان I²t، وقوس I²t، ومسح I²t.
ذوبان I²t:
هذه هي الطاقة الحرارية المارة عبر الصمامة من لحظة حدوث التيار الزائد حتى ذوبان عنصر الصمامة. وهي تساوي مربع الجذر التربيعي لمتوسط التيار مضروبًا في زمن الذوبان (الوحدة: ثانية).
القوس I²t:
هذه هي الطاقة الحرارية التي تمر عبر الصمامة أثناء فترة تفريغ القوس. وهي تساوي مربع جذر متوسط مربع تيار تفريغ القوس مضروبًا في زمن تفريغ القوس (الوحدة: ثانية).
مسح I²t:
يُعرف أيضًا باسم إجمالي التيار المتردد I²t، وهو التيار المتردد الذي يمر عبر جهاز التيار المتردد من حدوث التيار الزائد حتى انقطاع التيار تمامًا. (إزالة التيار المتردد I²t = ذوبان التيار المتردد I²t + حدوث قوس كهربائي I²t)
منحنى الزمن-التيار:
يمثل منحنى الوقت والتيار للصمام العلاقة بين وقت التشغيل والحمل الحالي عند مستويات تيار مختلفة. يتم رسم هذا المنحنى عادةً على إحداثيات لوغاريتمية، حيث يمثل المحور الأفقي القيمة اللوغاريتمية للتيار ويمثل المحور الرأسي القيمة اللوغاريتمية للوقت. على المنحنى، مع زيادة التيار، قد ينخفض وقت التشغيل بشكل حاد، مما يعكس خاصية عمل الصمام بشكل أسرع عند تيارات أعلى.
كيفية تحديد وقت ذوبان المصهر؟
لتحديد زمن ذوبان الصمامة، حدد أولاً تيار العطل. ثم حدد موضع تيار العطل على المحور السيني (النقطة أ). بعد ذلك، قم بالتمديد رأسياً من النقطة أ حتى تتقاطع مع منحنى الزمن-التيار للتيار المقنن للصمامة (النقطة ب). وأخيراً، قم بنقل النقطة ب أفقياً إلى الموضع المقابل على المحور الصادي (النقطة ج)، والذي يمثل زمن القوس (الذوبان) للصمامة.
مع الأخذ HCHVT500على سبيل المثال، لنفترض أن تيار العطل المطبق هو ١٦٠٠ أمبير. حدد موضع النقطة A على المحور X، ثم اسحبها لأعلى حتى تتقاطع مع منحنى TC عند ٢٥٠ أمبير، لتحديد النقطة B. أخيرًا، حدد موضع النقطة B على المحور Y (النقطة C = ٠٫٢ ثانية). لذلك، بالنسبة لـ HCHVT500-250UD-38R، وقت ما قبل القوس (الذوبان) عند 1600A هو 0.2 ثانية.
ملاحظة: يتم تمثيل النطاق الحالي خارج حدود حماية الصمامات (عادةً تيارات خطأ الحمل الزائد الصغيرة) بخطوط متقطعة. يشير تقاطع الخطوط المتواصلة والمتقطعة إلى الحد الأدنى لتيار قطع الصمامات. نظرًا للمخاطر الحرارية الكبيرة المرتبطة باستخدام الصمامات عالية السرعة في حالة التيارات الزائدة الصغيرة، لا يُنصح بالعمل داخل هذه المنطقة (المنطقة المظللة مميزة).
درجة حرارة بيئة التشغيل:
نظرًا لأن تشغيل المصهر يتأثر بشكل مباشر بالحرارة، فإن درجة الحرارة المحيطة تؤثر بشكل مباشر على أداء المصهر.
بالإضافة إلى درجة الحرارة الداخلية أو الخارجية المحيطة بالمعدات الإلكترونية والكهربائية، تشير درجة الحرارة المحيطة هنا في المقام الأول إلى درجة حرارة الصمامة في البيئة الصغيرة داخل الجهاز. إذا تم تركيب الصمامة على حامل الصمامة المغلق، فإن درجة الحرارة المحيطة هي درجة حرارة الهواء المحيط مباشرة بحامل الصمامة. تنخفض مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، والعكس صحيح.
كيفية تحديد عامل تخفيض التصنيف الحراري؟
يوضح منحنى خفض التصنيف الحراري التباين في سعة حمل التيار ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل للصمام. كما يوضح نطاق درجة حرارة التشغيل الآمنة (المحور X)، والمعروف أيضًا باسم نطاق درجة حرارة التشغيل، للصمام، بالإضافة إلى معامل خفض التصنيف المقابل الذي يجب تطبيقه على التيار المقنن للصمام.
لتحديد معامل خفض التصنيف المقابل للصمام، قم أولاً بقياس درجة الحرارة المحيطة ببيئة التطبيق وحدد موضعها على المحور X. ثم قم بتمديد خط لأعلى من نقطة المرجع هذه حتى يتقاطع مع منحنى خفض التصنيف. بعد ذلك، تحرك أفقيًا للعثور على النسبة المئوية المقابلة المعروضة على المحور Y.
مع الأخذ HCHVT250-250UD-38R على سبيل المثال، افترض أن درجة الحرارة المحيطة لهذا التطبيق هي 80 درجة مئوية. حدد النقطة المقابلة A على المحور X، ثم امتد لأعلى حتى تتقاطع مع منحنى خفض التصنيف (النقطة B). تحرك أفقيًا للعثور على القيمة المقابلة على المحور Y، وهي "0.7". وبالتالي، في ظل ظروف التشغيل هذه، يكون معامل خفض التصنيف للصمام المحدد 70%. وهذا يعني أنه يجب زيادة التيار المقنن للصمام بنسبة 70%: 250 أمبير + 70% = 425 أمبير. لذلك، فإن التيار المقنن الموصى به للصمام هو 450 أمبير.
ذروة التيار(أ):
يشير التيار الأقصى للصمام إلى القيمة القصوى اللحظية للتيار التي تحدث في الدائرة. في الدائرة، قد ينشأ التيار الأقصى بسبب أعطال عابرة أو أحداث زيادة التيار أو أحداث مفاجئة أخرى. قد يكون هذا التيار أكبر بعدة مرات أو حتى عشرات المرات من التيار التشغيلي العادي في الدائرة.
عادةً ما يتم تصميم الصمامات لتعمل تحت أحمال تيار محددة وللانصهار عند الوصول إلى تيارها المقدر لمنع التحميل الزائد في الدائرة. ومع ذلك، إذا كان هناك تيار ذروة مرتفع عابر يتجاوز القيمة المقدرة للصمامة، فقد يتم تشغيل الصمامة على الفور لحماية الدائرة، ومنع التلف أو مخاطر الحريق.
لذلك، يشير تيار الذروة للصمام إلى أقصى قيمة تيار يمكن للصمام أن يتحملها لفترة وجيزة. ويستخدم عادة لتقييم أدائه ونطاق تطبيقه.
مدة ذروة التيار:
تشير مدة ذروة التيار إلى طول الوقت الذي يحدث فيه ذروة التيار في الدائرة. هذه الفترة عادة ما تكون قصيرة، تقاس بالمللي ثانية أو بضع ثوان. تعتمد مدة ذروة التيار على عوامل مثل نوع العطل الذي يحدث في الدائرة، وخصائص مصدر الطاقة، وظروف الحمل، وسرعة استجابة الصمامة
ثابت الزمن (مللي ثانية):
عند استخدام الصمامات في دوائر التيار المستمر، من المهم مراعاة التأثيرات المعقدة لطاقة المحاثة والسعة. لذلك، فإن ثابت الزمن (L/R) هو معلمة مهمة لا يمكن تجاهلها. وعادة ما يتم التعبير عنه بالمللي ثانية (ms). يحدد ثابت الزمن طاقة إطفاء القوس ووقت الفصل والجهد المسموح به. كلما زاد ثابت الزمن T لدائرة النظام، زادت الطاقة المنقولة إلى القوس أثناء الفصل، مما يجعل من الصعب على الصمام أن ينقطع. لذلك، يجب أن يكون اختيار سمك جسم الصمام وطوله معقولاً وآمنًا.
سيناريوهات التطبيق:
تُستخدم صمامات الطاقة في المقام الأول لحماية الدوائر عالية الطاقة وتوجد تطبيقات لها في قطاعات مختلفة بما في ذلك معدات توليد الطاقة، أجهزة تخزين الطاقة، كابلات النقل المختلفة، ودوائر الجهد العالي في مركبات الطاقة الجديدة, محطات الشحن الكهربائية, أنظمة الضوئية، ومحولات الطاقة العالية، ومختلف إمدادات الطاقة الصناعية.
اختيار الصمامات:
إذا كنت مهتمًا بفهم كيفية اختيار الصمامة المناسبة بشكل متعمق، فنحن نقترح عليك الرجوع إلى منشوراتنا السابقة مقالات ذات صلةبالإضافة إلى ذلك، يمكنك أيضًا ملء النموذج الموجود في المرفق (الحقول الإلزامية مُشار إليها بعلامات النجمة) و أرسلها إلى فريقناسوف نقوم بتعيين موظفين محترفين لمطابقة المنتج الأكثر ملاءمة لك بناءً على المتطلبات التي تقدمها.
