This post is also available in: 
فهرست مطالب
یؤدی استخدام رقائق المعالجات الدقیقه والمعدات الإلکترونیه الصناعیه والأجزاء فی تصمیم مثبتات التیار المتردد الذکیه (أو منظمات الجهد الأوتوماتیکیه (AVR)) إلى إنتاج مصادر طاقه عالیه الجوده ومستقره ، ضد الانحراف الکبیر والمستمر لجهد الشبکه.
فی الجیل الجدید من المثبتات ، مقارنه بالجیل السابق من نوع الترحیل ، یتم استخدام دوائر التحکم الرقمیه عالیه الأداء ودوائر SSR. ویؤمل أن تکون المعلومات المقدمه مفیده للقراء. نطلب بصدق من قرائنا الأعزاء التعبیر عن آرائهم حول هذا المقال
أیضًا یؤدی هذا إلى تسریع وقت استجابه المثبتات (عاده أقل من بضعه أجزاء من الألف من الثانیه). الیوم ، أصبحت المثبتات حلاً قویًا ومثالیًا للعدید من الأجهزه الإلکترونیه الحساسه لتقلبات الجهد وتستخدم مع العدید من الأجهزه مثل أجهزه CNC ، ومکیفات الهواء ، وأجهزه التلفزیون ، والمعدات الطبیه ، وأجهزه الکمبیوتر ، ومعدات الاتصالات السلکیه واللاسلکیه ، إلخ. ...
إنه جهاز کهربائی یوفر جهدًا ثابتًا للحمل عند أطراف الخرج بغض النظر عن تغیرات جهد الدخل. یحمی المعدات والآلات الکهربائیه من الجهد العالی أو المنخفض المفرط أو تقلبات الجهد الأخرى..
...یُطلق على هذا الجهاز أیضًا اسم منظم الجهد التلقائی (AVR). تُستخدم مثبتات الجهد للمعدات الکهربائیه باهظه الثمن للحمایه من التقلبات الضاره للجهد المنخفض / العالی. ومن هذه المعدات: التکییف ، وآلات طباعه الأوفست ، ومعدات المعامل ، والآلات الصناعیه ، والأجهزه الطبیه.
ما هو مثبت الجهد؟ ؟
تنظم مثبتات الجهد تقلبات جهد الدخل قبل أن تلحق الضرر بأجهزه الإخراج (أو المعدات الحساسه لتغیرات الجهد). یتم ضبط جهد خرج المثبت فی حدود ۲۳۰ فولت للأنظمه أحادیه الطور ، و ۴۰۰ فولت للأنظمه ثلاثیه الطور. یتم إجراء هذه التعدیلات عن طریق الدائره الداخلیه ، باک وتعزیز.
هناک العدید من أنواع منظمات الجهد الأوتوماتیکیه المتوفره فی السوق. یتم تصنیف هذه الأجهزه وفقًا لنوع التطبیق والسعه (KVA) ویمکن أن تکون أحادیه الطور أو ثلاثیه الطور. تتوفر المثبتات ثلاثیه الطور فی نسختین ، تسمى نماذج الحمل المتوازن ونماذج الحمل غیر المتوازنه. KVA.
یمکن استخدام المثبتات على وجه التحدید لتثبیت الجهد لجهاز واحد أو لحمایه وحده أکبر مثل المعدات الکهربائیه الموجوده فی المنزل أو المکتب أو الوحده الصناعیه. بالإضافه إلى ذلک ، یمکن أن تکون تناظریه أو رقمیه.
أکثر أنواع مثبتات الجهد شیوعًا هی المثبتات القابله للفصل والمتصله یدویًا ، ومثبتات نوع الترحیل الأوتوماتیکی ، ومثبتات الحاله الصلبه أو الثابته (ssr) والمثبتات التی یتم التحکم فیها بمحرک مؤازر.
بالإضافه إلى وظیفه المثبت ، فإن معظمها لها میزات إضافیه مثل قطع الجهد المنخفض للإدخال / الإخراج ، وقطع التیار الکهربائی العالی للإدخال / الإخراج ، وقطع الحمل الزائد ، وإمکانیات التشغیل والإیقاف ، والتشغیل الیدوی / التلقائی ، وعرض قطع الجهد ، وتبدیل الجهد الصفری . (zero voltage switicing) وهلم جرا.
ما هی الحاجه لاستخدام المثبت؟
بشکل عام ، تم تصمیم أی معدات أو جهاز کهربائی لمجموعه واسعه من جهد الدخل. اعتمادًا على الحساسیه ، یقتصر نطاق تشغیل الجهاز على قیم معینه ، على سبیل المثال ، یمکن لبعض المعدات أن تتحمل ± ۱۰٪ من الجهد المقنن ، فی حین أن البعض الآخر ± ۵٪ أو أقل.
تقلبات الجهد (زیاده أو نقصان قیمه الجهد الاسمی) فی العدید من المجالات ، خاصه فی نقاط توصیل الحمل. تعد تقلبات الجهد (زیاده أو نقصان قیمه الجهد الاسمی) شائعه جدًا فی العدید من المجالات ، خاصه عند نقاط توصیل الحمل. الأسباب الأکثر شیوعًا لتقلبات الجهد هی البرق والأعطال الکهربائیه وتوصیلات الأسلاک الخاطئه والإغلاق الدوری للأجهزه. هذه التقلبات تسبب مشاکل للمعدات أو الأجهزه الکهربائیه.
سیؤدی تطبیق الجهد الزائد على الحمل إلى النتائج التالیه:
- تلف دائم للمعدات
- تلف العزل فی الملفات
- انقطاع غیر مرغوب فیه فی الحمل
- زیاده الخسائر فی الکابلات والمعدات ذات الصله
- تقلیل العمر الافتراضی للجهاز
سیؤدی تطبیق الجهد المنخفض على الحمل أیضًا إلى النتائج التالیه:
- تعطل المعدات
- فترات عمل أطول (مثل السخانات المقاومه)
- تقلیل الأداء السلیم للمعدات
- سحب تیارات أکبر مما یؤدی إلى ارتفاع درجه الحراره
- أخطاء الحساب
- تقلیل سرعه المحرک
لذلک ، فإن استقرار ودقه الجهد یحددان التشغیل الصحیح للمعدات. لذلک ، تضمن مثبتات الجهد أن تقلبات الجهد فی مصدر طاقه الإدخال لا تؤثر على الحمل أو الجهاز الکهربائی.
کیف یعمل مثبت الجهد؟ یعمل أساس مثبت الجهد لإجراء عملیات Buck and Boost
فی جهاز مثبت الجهد ، إذا کان جهد الدخل مرتفعًا ، یتم إجراء تشغیل الخزان وإذا کان جهد الدخل منخفضًا ، یتم تنفیذ عملیه التعزیز حتى یتم الوصول إلى قیمه الجهد المطلوب عند الخرج. یمکن إجراء هذه العملیه یدویًا عن طریق المفاتیح أو تلقائیًا من خلال الدوائر الإلکترونیه.
إن مفهوم تثبیت الجهد هو فی الواقع إضافه أو تقلیل الجهد إلى مصدر طاقه الإدخال. للقیام بهذه المهام ، یستخدم المثبت محولًا متصلًا بعده مرحلات فی تکوینات مختلفه. تستخدم بعض المثبتات محولًا به حنفیات على الملف لتوفیر تصحیحات مختلفه للجهد ، بینما تستخدم مثبتات محرک سیرفو محولًا ذاتیًا للحصول على مجموعه واسعه من التصحیحات.
لفهم هذا المفهوم ، ضع فی اعتبارک أولاً محول التدریج ۲۳۰ / ۱۲V واتصاله بهذه العملیه موضح أدناه.
…. یوضح الشکل أعلاه تکوین المحول الذی یتم تعزیزه ، حیث یتم وضع قطبیه الملف الثانوی بطریقه یتم فیها إضافه جهده مباشره إلى الجهد الأساسی. لذلک ، فی ظروف الجهد المنخفض ، یتم تبدیل المحول (المحرک المصلی أو المحول الذاتی) بواسطه مرحلات أو مفاتیح الحاله الصلبه لإضافه جهد إضافی إلى جهد الدخل.
….وضح الشکل أعلاه تکوین محول باک حیث یتم وضع قطبیه الملف الثانوی بطریقه یتم تقلیل جهدها مباشره من الجهد الأساسی. لذلک ، فی حاله زیاده الجهد ، یتم تبدیل المحول (محرک مؤازر أو محول ذاتی) بواسطه مرحلات أو مفاتیح الحاله الصلبه لتقلیل الجهد الزائد من جهد الدخل. ..
.. یوضح الشکل أعلاه مثبت جهد على مرحلتین یستخدم مرحلتین لتزوید تیار متردد ثابت بالحمل أثناء الجهد الزائد والجهد المنخفض. من خلال تبدیل المرحلات ، یمکن إجراء عملیه باک والتعزیز من أجل تأرجحین معینین للجهد (أحدهما للجهد المنخفض ، على سبیل المثال ۱۹۵ فولت والآخر للجهد الزائد ، على سبیل المثال ۲۴۵ فولت).
إذا کان المثبت یستخدم تقنیه التحویل مع صنابیر مختلفه ؛ وفقًا لجهد الإدخال ، تدخل صنابیر مختلفه للمحول الدائره. ولکن إذا کان المثبت یحتوی على ناقل حرکه أوتوماتیکی ، فسیتم استخدام محرک سیرفو لتقلیل الجهد أو زیادته لأن الجهاز یحتوی على ملف واحد فقط ولزیاده أو تقلیل الجهد ، یجب أن یتحرک محرک سیرفو فی رؤوس ملف المحول.
أصبحت مثبتات الجهد جزءًا لا یتجزأ من العدید من الأجهزه الکهربائیه المنزلیه والصناعات والأنظمه التجاریه. فی السابق ، تم استخدام مثبتات الجهد الیدویه لزیاده أو تخفیف جهد الدخل لإنتاج جهد خرج ثابت مرغوب. تستخدم هذه المثبتات المرحلات الکهرومیکانیکیه کجزء من الفصل والتوصیل.
فی وقت لاحق ، قامت الدوائر الإلکترونیه بأتمته عملیه التثبیت. نوع آخر شائع من مثبتات الجهد هو مثبتات محرک سیرفو حیث یتم تصحیح الجهد باستمرار بدون أی مفتاح. نوع آخر شائع من مثبتات الجهد هو مثبتات محرک سیرفو حیث یتم تصحیح الجهد باستمرار بدون أی مفتاح.
أنواع مثبتات الجهد:
مثبتات الجهد من نوع التتابع:
تقارن الدائره الإلکترونیه جهد الخرج بالقیمه المرجعیه التی یوفرها مصدر الجهد المرجعی الداخلی. عندما یزید الجهد أو ینقص عن القیمه المرجعیه ، تقوم دائره التحکم بتبدیل المرحل المقابل لتوصیل الصنبور المطلوب بالإخراج. .
……..… عاده ما تغیر هذه المثبتات جهد الخرج للتغیرات فی جهد الدخل فی نطاق ± ۱۵٪ إلى ± ۶٪ إلى نطاق ± ۵٪ إلى ± ۱۰٪ فی الخرج. نظرًا لوزنها المنخفض وتکلفتها المنخفضه ، فإن هذه الأنواع من المثبتات هی الأکثر استخدامًا للأجهزه الأقل أهمیه فی التطبیقات السکنیه والتجاریه والصناعیه. ومع ذلک ، فإنها تواجه العدید من القیود مثل سرعه تصحیح الجهد المنخفض ، وقوه التحمل المنخفضه ، والموثوقیه المنخفضه ، وانقطاع مسار الطاقه أثناء التنظیم ، وعدم القدره على تحمل تقلبات الجهد العالی.
مثبتات الجهد التی یتم التحکم فیها بمحرک مؤازر:
کما یوحی الاسم ، فإنه یستخدم محرک مؤازر لتمکین تصحیح الجهد ، وتعرف هذه الفئه أیضًا باسم التغذیه الراجعه السلبیه. تستخدم هذه بشکل أساسی للحصول على دقه عالیه فی جهد الخرج ، عادهً ± ۱٪ مع تغیرات جهد الدخل تصل إلى ± ۵۰٪. یوضح الشکل أدناه الدائره الداخلیه لمثبت المؤازره ، والتی تشمل محرک سیرفو ، ومحول تلقائی ، ومحول دفعه باک ، وسائق محرک ، ودائره تحکم کمکونات ضروریه..
فی هذا المثبت ، یتم توصیل طرف أساسی واحد من محول التعزیز باک بالطرف الثابت للمحول الذاتی ، بینما یتم توصیل الطرف الآخر بالذراع المتحرک الذی یتم التحکم فیه بواسطه محرک مؤازر. یتم توصیل المحول الثانوی لمحول دفعه باک فی سلسله بمصدر الإدخال ، والذی لا یمثل سوى خرج المثبت.
تکتشف دائره التحکم الإلکترونیه مقدار انخفاض الجهد وزیاده الجهد عن طریق مقارنه الإدخال بمصدر جهد مرجعی داخلی. عندما تکتشف الدائره العطل ، فإنها تنشط المحرک الذی بدوره یحرک ذراع المحول الذاتی. هذا یمکن أن یغذی محول التعزیز الأساسی باک بحیث یکون الجهد عبر الثانوی هو ناتج الجهد المطلوب. تستخدم معظم مثبتات المحرکات المؤازره متحکمًا دقیقًا أو معالجًا مضمنًا لدائره التحکم لتحقیق التحکم الذکی.
یمکن أن تکون هذه المثبتات أحادیه الطور أو ثلاث مراحل متوازنه أو ثلاثیه الطور غیر متوازنه. فی النوع أحادی الطور ، یمکن لمحرک مؤازر أن یحقق تصحیح الجهد من خلال اقترانه بالناقل الآلی. فی حاله النوع المتوازن ثلاثی الأطوار ، یقترن المحرک المؤازر بثلاثه محولات تلقائیه لتوفیر خرج ثابت أثناء التذبذبات عن طریق ضبط خرج المحولات. فی النوع غیر المتوازن من مثبتات المحرک المؤازره ، توجد ثلاثه محرکات مؤازره مستقله إلى جانب ثلاثه محولات آلیه وثلاث دوائر تحکم منفصله.
استخدام مثبتات محرک سیرفو له مزایا عدیده مقارنه بمثبتات نوع المرحل. بعض هؤلاء هم: سرعه تصحیح أعلى ، دقه عالیه فی استقرار الخرج ، والقدره على تحمل التیارات المتدفقه والموثوقیه العالیه. ومع ذلک ، نظرًا لوجود المحرک ، فإنها تتطلب صیانه دوریه.
مثبتات الجهد الثابت:
کما یوحی الاسم ، لا تحتوی مثبتات الجهد الساکن على أجزاء متحرکه کآلیه محرک مؤازر. یستخدم دائره محول طاقه إلکترونیه لتحقیق تنظیم الجهد بدلاً من مثبتات المتغیرات التقلیدیه. من الممکن إنتاج المزید من الدقه وتنظیم الجهد الممتاز بواسطه هذه المثبتات مقارنه بمثبتات المؤازره ، وعاده ما یکون الضبط ± ۱٪....
تتکون هذه بشکل أساسی من محول دفعه باک ، ومحول طاقه IGBT (أو محول تیار متردد إلى تیار متردد) ووحده تحکم دقیقه أو معالج دقیق أو وحده تحکم قائمه على DSP. ینتج محول IGBT ، الذی یتم التحکم فیه بواسطه معالج دقیق ، المقدار المناسب من الجهد باستخدام تقنیه تعدیل عرض النبضه ویتم توفیر هذا الجهد لمحول دفعه باک الرئیسی. ینتج محول IGBT الجهد بطریقه یمکن أن یکون فی طور أو ۱۸۰ درجه خارج الطور مع جهد خط الإدخال لإضافه وطرح الفولتیه أثناء التقلبات. . ...
…. عندما یکتشف المعالج الدقیق انخفاضًا فی الجهد ، فإنه یرسل نبضات PWM إلى محول IGBT لتولید جهد مساوٍ لمقدار الانحراف عن القیمه الاسمیه. هذا الإخراج فی طور مع مصدر الإدخال ویتم تطبیقه على محول زیاده باک الرئیسی. نظرًا لأن الثانوی متصل بخط الإدخال ، یتم إضافه الجهد المستحث إلى مصدر الإدخال ویتم تطبیق هذا الجهد المعدل على الحمل.
.. وبالمثل ، تؤدی الزیاده فی الجهد إلى قیام دائره المعالج الدقیق بإرسال نبضات PWM بحیث یکون للمحول قیمه جهد إزاحه ۱۸۰ درجه خارج الطور بجهد الإدخال. یتم تقلیل هذا الجهد من جهد الدخل فی الثانویه لمحول دفعه باک لأداء عملیه باک (تقلیل الجهد).
بالمقارنه مع مثبتات المحرکات المؤازره ومثبتات الترحیل ، فإن هذه المثبتات تحظى بشعبیه کبیره بسبب المزایا المختلفه مثل الحجم الصغیر وسرعه التصحیح السریعه للغایه وتنظیم الجهد الممتاز وعدم الصیانه بسبب عدم وجود أجزاء متحرکه وکفاءه عالیه وموثوقیه عالیه.
الفرق بین المثبت ومنظم الجهد AVR:
یطرح هنا سؤال رئیسی ولکنه مربک ، ما هو بالضبط الفرق (الاختلافات) بین المثبت والمنظم؟ حسنًا .. کلاهما یقوم بنفس المهمه المتمثله فی تثبیت الجهد ، لکن الاختلاف الرئیسی بین مثبت الجهد ومنظم الجهد هو:
مثبت الجهد: هو جهاز أو دائره مصممه لتوصیل جهد ثابت إلى الخرج دون تغییر جهد الدخل.
منظم الجهد: هو جهاز أو دائره مصممه لتوصیل جهد ثابت إلى الخرج دون تغییر تیار الحمل.
کیف تختار مثبت الجهد بالسعه المناسبه؟
قبل شراء مثبت الجهد لجهاز ، ضع فی اعتبارک عده عوامل. تشمل هذه العوامل: القوه الکهربائیه المطلوبه للجهاز ، ومستوى تقلبات الجهد التی تمت تجربتها فی موقع التثبیت ، ونوع الجهاز ، ونوع المثبت ، ونطاق عمل المثبت (الفولتیه الصحیحه للمثبت) ، والجهد الزائد / الجهد المنخفض ، ونوع دائره التحکم ، ونوع التثبیت وعوامل أخرى . لقد أوضحنا هنا الخطوات الأساسیه التی یجب مراعاتها قبل شراء عامل استقرار لتطبیقک.
حدد مواصفات استهلاک الطاقه للمعدات (المعدات) التی تحتاج إلى شراء مثبت لها من لوحه ترخیصها أو من دلیلها.
نظرًا لأن المثبتات موجوده فی کیلو فولت أمبیر (تمامًا مثل المحولات فی کیلو فولت أمبیر بدلاً من کیلووات) ، یمکن حساب الواط بضرب جهد الجهاز بالتیار الأقصى المقنن.
یوصى بإضافه هامش أمان إلى درجه المثبت ، عاده ۲۰-۲۵٪. یمکن أن یکون هذا مفیدًا للتطبیقات المستقبلیه لإضافه المزید من الأجهزه إلى خرج المثبت .
إذا تم تصنیف الجهاز بالواط ، فضع فی اعتبارک عامل القدره عند حساب قدره kVA للمثبت.
یوجد أدناه مثال على کیفیه اختیار الحجم المناسب لمُثبت الجهد لأجهزتک الکهربائیه.
.افترض أن طاقه الجهاز (المبرد أو الثلاجه) هی ۱ کیلو فولت أمبیر. لذلک ، فإن الهامش الآمن بنسبه ۲۰٪ هو ۲۰۰ واط. إضافه هذه الواط إلى الواط الفعلی ۱۲۰۰ VA نستقبل الواط. لذا فإن المثبت هو ۱٫۲ کیلو فولت أمبیر أو ۱۲۰۰ VA یفضل للجهاز. لتلبیه احتیاجات المنزل ، یفضل استخدام مثبتات ۲۰۰ فولت إلى ۱۰ کیلوفولت. وللتطبیقات التجاریه والصناعیه ، یتم استخدام مثبتات التصنیف الکبیره أحادیه الطور وثلاثیه الطور .
ویؤمل أن تکون المعلومات المقدمه مفیده للقراء. نطلب بصدق من قرائنا الأعزاء التعبیر عن آرائهم حول هذا المقال .