قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج قم بتنزيل كتالوج منتجاتنا لعام 2025 للحصول على رسومات تفصيلية ومعايير تقنية لجميع مكونات المفاتيح الكهربائية.
احصل على الكتالوج
ويحدد تنسيق الحماية بين الصمامات والمرحلات وأجهزة التحميل الزائد ما إذا كان جهاز الحماية ينجو من ظروف العطل أو يعاني من لحام التلامس أو تلف القوس الكهربائي أو الفشل الكامل. ومبدأ التنسيق واضح ومباشر: يجب أن يعمل كل جهاز حماية داخل منطقته المحددة قبل أن تستجيب الأجهزة الأمامية، مما يؤدي إلى عزل الأعطال في أقرب نقطة حماية مع الحفاظ على الخدمة للدوائر غير المتأثرة.
في عمليات النشر الميدانية عبر أكثر من 200 مركز تحكم في المحركات الصناعية، قمنا بتوثيق أن التنسيق غير السليم يتسبب في حوالي 301 تيرابايت 3 تيرابايت من عمليات إيقاف الإنتاج غير المخطط لها - حتى عندما تفي الأجهزة الفردية بمواصفاتها المقدرة. يوفر هذا الدليل منهجية تنسيق عملية للمهندسين الذين يقومون بتصميم وتشغيل مخططات حماية الملامسات الفراغية.
تتفوق الملامسات الفراغية في تبديل الأحمال بشكل متكرر في ظل ظروف التشغيل العادية. وتتعامل الوحدة المصممة بشكل جيد مع 100,000 إلى 1,000,000 عملية ميكانيكية حسب فئة الحمل. ولكن قدرة التحويل هذه لها حدود صعبة.
سعة كسر الجهد المتوسط النموذجي للجهد المتوسط موصل تفريغ الهواء المصمم لعمليات التبديل المتكررة يتراوح بين 8× و10× التيار المقنن للتيار المتردد 3 (تشغيل المحرك) أو التيار المتردد 4 (بدء تشغيل/ توصيل المحرك). بالنسبة لملامس 400 أمبير، يُترجم ذلك إلى 3,200-4,000 أمبير كحد أقصى لتيار المقاطعة.
قارن هذا الرقم بتيار العطل المحتمل في ناقل الجهد المتوسط الصناعي. القيم من 20-40 كيلو أمبير شائعة. بعض المنشآت تشهد 50 كيلو أمبير أو أعلى.
عدم التطابق شديد. عندما يتجاوز تيار العطل قدرة كسر الملامس:
تحدد المواصفة القياسية IEC 60947-4-1 فئات الاستخدام على وجه التحديد لأن الملامسات ليست أجهزة تقطع الأعطال. ويميز المعيار بين قدرة الصنع (الإغلاق على العطل) وقدرة الانقطاع (الفتح تحت العطل). ويظل كلا التصنيفين أقل بكثير من مستويات أعطال النظام في معظم تطبيقات الجهد المتوسط.
تخلق هذه الفجوة متطلبًا مطلقًا: يجب أن تقاطع أجهزة الحماية الاحتياطية الأعطال قبل أن يحاول الملامس المقاطعة بما يتجاوز تصنيفه.
تعمل الصمامات المحدِّدة للتيار كخط دفاع أول ضد تيارات الأعطال المحتملة التي تتجاوز قدرة كسر الملامس المفرغ. ويتطلب الاختيار السليم للصمامات مطابقة خصائص السماح بالتيار الداخلي للمصهر مع قدرة المقاوم الحراري للموصل.
تنطبق ثلاث فئات من الصمامات على حماية الملامس الخوائي:
صمامات من النوع gG/gL توفر حماية كاملة النطاق تغطي كلاً من الحمل الزائد وظروف الدائرة القصيرة. تناسب هذه الصمامات ذات الأغراض العامة التطبيقات التي تكون فيها أزمنة إزالة الأعطال المعتدلة مقبولة.
صمامات من النوع aM عبارة عن أجهزة مصنفة للمحرك مصممة لتحمل تيارات الاندفاع الداخلي مع توفير الحماية من قصر الدائرة الكهربائية. لا تحمي هذه الأجهزة من الأحمال الزائدة - حيث يتولى مرحل الحمل الزائد المنفصل هذه الوظيفة.
صمامات من النوع aR توفر عملًا سريعًا على غرار أشباه الموصلات، حيث تقوم بإزالة الأعطال في غضون 5 مللي ثانية عند التيارات المحتملة التي تزيد عن 20 كيلو أمبير. وتفضل منشآت التعدين والبتروكيماويات هذه التركيبة لمغذيات المحركات حيث تخلق مساهمات تيار العطل مستويات محتملة شديدة.
يتبع هامش التنسيق بين الصمامات والموصل العلاقة:
الصمامات I²تالسماح بالمرور ≤ الملامس I²Tالصمود
بالنسبة إلى تطبيق موصل الجهد العالي مصنفة بتيار تشغيلي 400 أمبير، يجب ألا يتجاوز الحد الأقصى المسموح به للفتيل I²t أثناء إزالة العطل قيمة تحمل الملامس - عادةً ما بين 40,000 و50,000 أمبير² للوحدات الصناعية القياسية.
الجدول: مثال على التنسيق بين الصمامات والموصلات
| المعلمة | القيمة |
|---|---|
| التيار المقنن للموصلات | 400 أمبير |
| جهد النظام | 7.2 كيلو فولت |
| تيار العطل المحتمل | 25 كيلو أمبير |
| الملامس I²تحمله | 50,000 متر مربع |
| تصنيف الصمامات المختارة | 250 A HRC |
| المصهر I²t @ 25 كيلو أمبير | 35,000 متر مربع |
| حالة التنسيق | ✓ محمي |
وأثبتت الاختبارات الميدانية في عمليات التعدين أن معدلات الصمامات يجب ألا تتجاوز 125% من التصنيف الحراري للموصلات الفراغية. وعندما ينخفض وقت إزالة الصمامات عند الحد الأقصى لتيار العطل إلى أقل من 10 مللي ثانية، فإن الملامس يتعرض لأدنى حد من طاقة القوس الكهربائي أثناء حدث العطل، مما يطيل عمر خدمة الملامس بمقدار 40-60% مقارنة بالأنظمة سيئة التنسيق.
[رؤية الخبراء: اختيار الصمامات في الممارسة العملية]
- اختر الصمامات ذات قيم I²t أقل من 20% على الأقل من تصنيفات تحمل الملامس لمراعاة تفاوتات التصنيع
- تحقق من أداء الصمامات في درجة الحرارة المحيطة الفعلية - تزداد بمقدار 5-8% عند درجة حرارة 40 درجة مئوية مقابل 25 درجة مئوية في الظروف المقدرة
- استبدل الصمامات من نفس مجموعة الشركة المصنعة للحفاظ على خصائص التنسيق المتسقة
- توثيق نموذج المصهر وأرقام الدُفعات في سجلات دراسة التنسيق للرجوع إليها في المستقبل
توفر مرحلات الحماية خصائص التيار الزمني القابلة للتعديل التي تنسق مع كل من الصمامات في المنبع والأحمال الزائدة الحرارية في المصب. وعلى عكس الصمامات، يمكن إعادة ضبط المرحلات وتعديل إعداداتها لتتناسب مع ظروف النظام المتغيرة.
مرحلات الحد الأدنى للزمن المحدد العكسي (IDMT) اتبع منحنيات IEC القياسية - المعكوس القياسي (SI)، والمعكوس جدًا (VI)، والمعكوس الشديد (EI)، والمعكوس طويل الوقت (LTI). يتناقص وقت تشغيل المرحل مع زيادة تيار العطل، باتباع علاقة رياضية محددة.
مرحلات الوقت المحدد توفر تأخيرات زمنية ثابتة بغض النظر عن حجم التيار فوق الالتقاط. تناسب هذه التطبيقات التي تتطلب أزمنة إزالة يمكن التنبؤ بها بغض النظر عن شدة العطل.
المرحلات اللحظية تعمل دون تأخير متعمد للأعطال عالية الكثافة. وتتراوح إعدادات الالتقاط عادةً من 6× إلى 12× تيار الحمل الكامل لتجنب التعثر عند بدء تشغيل المحرك عند التدفق الداخلي للمحرك.
يتضمن إجمالي وقت إزالة العطل مكونات متعددة:
يجب أن ينطلق المرحل قبل عتبة التلف الحراري للموصل عند جميع مستويات تيار العطل. وفقًا ل متطلبات التنسيق IEC 60947-4-1 IEC 60947-4-1, ، يتطلب التنسيق من النوع 2 أن يظل الملامس يعمل بعد إزالة العطل دون لحام التلامس أو تلف دائم.
سير عمل التنسيق:
هناك سوء فهم شائع: مرحلات الحمل الزائد تحمي الحمولة (لفات المحرك، عازل المكثف)، وليس الملامس المفرغ نفسه. لا يزال الملامس يحتاج إلى حماية الصمامات أو قواطع الدارة الكهربائية من التيارات العطل التي تتجاوز قدرة كسره.
مرحلات الحمل الزائد الحرارية استخدام عناصر ثنائية المعدن تنحرف تحت التدفق المستمر للتيار. تحدد فئات التعثر زمن الاستجابة:
مرحلات التحميل الزائد الإلكترونية توفر منحنيات رحلة قابلة للبرمجة، واكتشاف فقدان الطور، ومراقبة الأعطال الأرضية، ووظائف الذاكرة الحرارية. تتيح قدرات الاتصال الرقمي إمكانية المراقبة عن بُعد وضبط الإعدادات.
تعمل حزمة الحماية الكاملة على النحو التالي:
في مراكز التحكم في المحرك المغلقة التي تعمل في درجة حرارة محيطة 40 درجة مئوية، تتطلب إعدادات الحمل الزائد تخفيض 10-15% من قيم اللوحة الاسمية. تعتمد قدرة الملامس التفريغي الموثوق بها في صنع وكسر الملامس بشكل مباشر على الحماية المناسبة من الحمل الزائد التي تمنع ظروف التيار الزائد المستمر التي تسرع من تآكل التلامس.
[رؤية الخبراء: تشغيل مرحل الحمل الزائد]
- تحقق من قطبية التصوير المقطعي المحوسب ونسبته قبل تنشيط مرحلات الحمل الزائد الإلكترونية
- اختبار الحماية من فقدان الطور عن طريق فصل مرحلة واحدة بجهد منخفض أثناء التشغيل التجريبي
- تعيين التقاط العطل الأرضي عند 50-100 مللي أمبير لسلامة الأفراد في البيئات الرطبة
- توثيق درجة الحرارة المحيطة عند بدء التشغيل - تتطلب المرحلات الحرارية إعادة المعايرة إذا اختلفت درجة حرارة التشغيل بأكثر من 10 درجات مئوية
تفرض التطبيقات المختلفة تحديات تنسيق متميزة. يتطلب كل من التدفق الداخلي لبدء تشغيل المحركات، وعابرات تنشيط المكثفات، وتيار مغنطة المحولات استراتيجيات حماية محددة.
ينتج عن بدء تشغيل المحرك تيارات اندفاعية من 6-8× أمبير حمولة كاملة لمدة 5-15 ثانية أثناء التسارع المباشر على الخط. تحافظ ظروف الدوار المقفل على هذا المستوى الحالي حتى تعمل الحماية.
التحدي التنسيقي: يجب أن تمر الحماية من خلال التدفق العادي لبدء التشغيل أثناء التعثر في ظروف الدوار المغلق أو المماطلة. توفر الصمامات من النوع aM مع الأحمال الزائدة الحرارية من الفئة 20 هذا التمييز لمعظم تطبيقات المحركات الصناعية.
تبديل المكثف مع الملامسات الفراغية يخلق ظروفًا عابرة شديدة. يمكن أن يتجاوز تدفق الطاقة 100 ضعف التيار المقدر لفترات أقل من 1 مللي ثانية. يؤدي التبديل من الخلف إلى الخلف - تنشيط أحد بنوك المكثفات بينما تظل البنوك الأخرى متصلة - إلى إنتاج قمم أعلى.
تمثل إعادة التشغيل أثناء نزع الطاقة مخاطر إضافية. إذا أعيد تشغيل الملامس التفريغي بعد انقراض القوس الكهربائي، فإن الجهد العابر الناتج يمكن أن يتلف عازل المكثف والمعدات الموصولة.
نهج التنسيق: تقلل مفاعلات الحد من التيار من حجم ذروة الاندفاع؛ صمامات الحد من التيار سريعة المفعول تزيل الأعطال قبل تلف الملامس؛ وحدات تحكم التبديل على الموجة تقلل من شدة العابر.
يصل التدفق الممغنط للمحول المغناطيسي إلى 8-12× التيار المقنن بخصائص شكل موجة غير متناظرة. المحتوى التوافقي الثاني لتيار التدفق الداخلي يميزه عن مرحلات حماية التيار التوافقي مع تقييد التوافقي الذي يمنع التعثر الخاطئ أثناء التنشيط.
الجدول: ملخص تنسيق الطلبات
| التطبيق | جهاز التحميل الزائد | جهاز الدائرة القصيرة | التحدي الرئيسي |
|---|---|---|---|
| بادئ تشغيل المحرك | الفئة 20 الحرارية | أالصمامات | ركوب في الاندفاع إلى الداخل |
| بنك المكثفات | عادةً لا يوجد | صمامات الحد من التيار | الذروة العابرة، إعادة التشغيل |
| وحدة تغذية المحولات | مرحل IDMT | صمامات gG/gL | التدفق المغناطيسي الداخلي |
تنشأ مشاكل التنسيق في العالم الحقيقي من أخطاء التصميم أو الإعدادات غير الصحيحة أو تغييرات النظام التي تبطل دراسات التنسيق الأصلية.
صمامات كهربائية كبيرة الحجم: يختار المهندسون أحيانًا صمامات ذات “هوامش أمان” مفرطة. قد لا يزيل صمام 400 أمبير الذي يحمي ملامس 200 أمبير الأعطال بسرعة كافية لمنع اللحام التلامسي. يجب أن يكون حجم الصمامات متناسقًا مع قدرة الصمود الفعلية للموصل، وليس بحجم كبير بشكل تعسفي.
عدم تطابق توقيت الترحيل: عندما يتجاوز زمن تشغيل المرحل وقت تشغيل المرحل الصمود الحراري للموصل عند تيارات الأعطال العالية، يتعرض الموصل للتلف قبل تعطل المرحل. يصبح وضع العطل هذا واضحًا فقط أثناء أحداث العطل الفعلية.
ينطلق العنصر اللحظي عند التدفق الداخلي: ينتج عن بدء تشغيل المحرك أو تنشيط المكثف ذروة تيار قصيرة تتجاوز إعدادات التقاط المرحل اللحظي. يؤدي التعثر المزعج إلى تعطيل الإنتاج دون أي حالة عطل فعلي.
إعادة الضبط التلقائي لدورة التحميل الزائد: تسمح الأحمال الزائدة التي يعاد ضبطها تلقائيًا بإعادة التشغيل المتكرر للمحركات ذات السخونة الزائدة. يعمل الملامس بشكل طبيعي بينما تتراكم اللفات الحركية التلف الحراري مع كل دورة إعادة تشغيل.
لا توجد دراسة للتمييز: عندما تتعطل أجهزة متعددة في وقت واحد أثناء حدوث عطل، يصبح تحديد نقطة العطل الفعلية أمرًا صعبًا. يزداد وقت استرداد الإنتاج بشكل كبير.
مثال لحالة ميدانية:
تعرض موصل تفريغ كهربائي بجهد 7.2 كيلو فولت في بنك مكثفات مصنع أسمنت لإعادة التشغيل أثناء الفتح. تم تحديد حجم الصمام الاحتياطي بشكل صحيح لإزالة العطل المثبت بمسامير ولكن ليس لجهد الاسترداد العابر بعد إعادة الفتح. النتيجة: دُمِّر الملامس ولم يتضرر الصمام - عكس التنسيق المقصود تمامًا. كشف تحليل ما بعد الحادث أن سلسلة الملامسات البديلة ذات الجهد العالي مع تعزيز إخماد الضربة القاضية المعززة كانت ستنجو من نفس الحدث.
يتطلب التنسيق الدقيق مواصفات دقيقة للأجهزة. توفر XBRELE أوراق بيانات فنية كاملة لجميع سلاسل الملامسات الفراغية، بما في ذلك:
بالنسبة للتطبيقات الحرجة في مرافق التعدين أو البتروكيماويات أو معالجة المياه، يساعد الدعم الهندسي من XBRELE في التحقق من التنسيق واختيار جهاز الحماية وإرشادات التشغيل.
اتصل ب فريق تصنيع قواطع التفريغ الهوائي XBRELE للحصول على أوراق بيانات التنسيق، أو المنحنيات المميزة للتيار الزمني، أو الدعم الفني الخاص بالتطبيق.
س: ماذا يحدث إذا اخترتُ مصهرًا ذا تصنيف أعلى من الصمام الحراري لموصل التفريغ؟
ج: قد لا يزيل المصهر الأعطال بسرعة كافية لمنع اللحام بالملامس - حيث يتعرض الملامس للتلف بينما يظل المصهر كبير الحجم سليمًا، مما يتطلب استبدال الملامس والتحقيق في السبب الجذري.
س: كيف يمكنني التحقق من التنسيق بين المرحل والموصل أثناء التشغيل؟
ج: حقن تيار ثانوي في المرحل باستخدام مجموعة اختبار، وقياس أزمنة الرحلات الفعلية عند مستويات تيار متعددة (عادةً 3× و5× و10× التقاط)، ومقارنة النتائج بمنحنى التلف الحراري المنشور للموصل.
س: هل يمكن أن تحمي مرحلات الحمل الزائد الحرارية مرحلات الحمل الزائد الحرارية من الدوائر القصيرة؟
ج: تعمل الأحمال الزائدة غير الحرارية ببطء شديد للحماية من الأعطال، حيث تقاس أزمنة التعثر بالثواني بدلاً من أجزاء من الثانية. يجب أن توفر الصمامات أو قواطع الدائرة الكهربائية حماية احتياطية للدائرة القصيرة.
س: ما هو هامش التنسيق الذي يجب أن أحافظ عليه بين أجهزة الحماية؟
ج: تتطلب معظم التطبيقات الصناعية فاصلًا زمنيًا لا يقل عن 0.3 ثانية بين منحنيات التيار الزمني عند أقصى تيار عطل لضمان التشغيل الانتقائي في ظل الظروف العابرة ومراعاة تفاوتات توقيت الترحيل.
س: لماذا تتطلب تطبيقات بنوك المكثفات اعتبارات تنسيق خاصة؟
ج: ينتج عن تنشيط المكثفات تيارات عابرة تتجاوز 100 ضعف التيار المقنن لفترات دون المللي ثانية، وتؤدي إعادة التشغيل أثناء إزالة الطاقة إلى حدوث عابرات جهد لا يمكن لأنظمة الحماية القياسية معالجتها بدون مفاعلات الحد من التيار والصمامات سريعة المفعول.
س: كم مرة يجب مراجعة دراسات تنسيق الحماية؟
ج: تتطلب دراسات التنسيق المراجعة كلما حدثت تغييرات في النظام - إضافة أحمال جديدة، أو ترقية المحولات، أو إعادة حساب مستويات الأعطال، أو استبدال أجهزة الحماية - مع التحقق الدوري كل 3-5 سنوات حتى بدون تعديلات في النظام.
س: ما هي الوثائق التي يجب أن أحتفظ بها لتنسيق الحماية؟
ج: احتفظ بمخططات تنسيق الوقت-التيار التي توضح جميع منحنيات الأجهزة، وصحائف إعدادات المرحل مع قيم قرص الالتقاط والوقت وصحائف مواصفات الصمامات مع بيانات I²t، وسجلات درجة الحرارة المحيطة ومستويات أعطال النظام عند التشغيل.
