بالعربي

المرحل (Relay)

المرحل هو مفتاح يعمل بالكهرباء.العديد من المرحلات تستخدم طرق مغناطيس كهربائي لإغلاق المفتاح أو فتحه ميكانيكيا,هنالك أنواع أخرى تستخدم المرحلات الثابتة, وتستخدم المرحلات عندما يكون الأمر ضروريا للتحكم بالدائرة الكهربائية بواسطة إشارة منخفضة الطاقة, مع العزلة الكهربائية الكاملة بين دوائر التحكم والدوائر المتحكم بها , أو حيث يجب السيطرة على العديد من الدوائر من خلال إشارة واحدة.أول أنواع المرحلات التي تم استخدامها هي التي استخدمت كمكبرات بدوائر التلغراف : كرروا الإشارة القادمة من دائرة معينة و من ثم إعادة إرسالها إلى دائرة أخرى. واستخدمت المرحلات على نطاق واسع في المقاسم الهاتفية وأجهزة الكمبيوتر القديمة لأداء العمليات المنطقية.

ويطلق على نوع المرحلات التي ممكن أن تتحمل الطاقة العالية التي تتطلب أن تتحكم بالمحركات الكهربائية أو الأحمال الأخرى اسم الملامس.المرحلات الثابتة تتحكم بدوائر الطاقة العالية بدون قطع متحركة ,عن طريق استخدام قطع شبه موصلة لعمل التبديل.المرحلات ذات الخصائص المعدلة و أحيانا ذات الملفات المتعددة تستخدم لحماية الدوائر من الأحمال العالية أو الأعطال الكهربائية, في أنظمة الطاقة الكهربائية الحديثة يتم تنفيذ هذه المهام عن طريق الأدوات الرقمية التي تزال تسمى مرحلات الحماية.

مرحل أوتوماتيكي مصغر,غلاف الغبار مزال

التصميم الأساسي و طريقة العمل :

يتكون المرحل الكهرومغناطيسي البسيط من لفائف من الأسلاك ملفوفة حول مركز حديدي ناعم,و من قطعة حديدية ثابتة توفر طريق ممانعة جيد للمجال المغناطيسي,و قطعة حديدية متحركة,و واحد أو أكثر من الملامسات.تستند القطعة الحديدية المتحركة على القطعة الحديدية الثابتة و تتصل في نفس الوقت مع واحدة أو مجموعة من الملامسات المتحركة.يثبت المرحل باستخدام زنبرك بحيث عندما يكون المرحل غير ممد بالطاقة هنالك مساحة من الهواء في الدائرة المغناطيسية.في هذه الحالة واحدة من الملامسات تغلق ,والملامس الأخر يبقى مفتوحا.بعض المرحلات ممكن أن تحتوي على أكثر من ملامس اعتمادا على هدف المرحل.المرحل في الصورة أيضا يحتوي على سلك يقوم بربط القطعة الحديدية الثابتة مع المتحركة.هذا السلك يضمن استمرار الاتصال للدارة بين للملامسات عند القطعة الحديدية المتحركة و السلك النحاسي على لوحة الدوائر المطبوعة عن طريق القطعة الحديدية الثابتة و التي يتم لحامها إلى لوحة الدوائر المطبوعة.

armature:القطعة الحديدية المتحركة

Spring:زنبرك

Coil:الملف

Yoke:القطعة الحديدية الثابتة

Contacts:الملامسات

 

عندما يتم تمرير تيار كهربائي من خلال اللفائف فإنه يولد المجال المغناطيسي الذي ينشط القطعة الحديدية المتحركة,و يترتب على هذا المجال تحريك القطعة الحديدية مما يؤدي إلى جعل الملامس المتحركة يصل أو يفصل عن الملامس الثابت معتمدا على هيكل المحرك. إذا تم إغلاق مجموعة من المرحلات عندما كان المرحل غير ممد بالطاقة,عندها ينتج عن هذه الحركة فتح الملامسات و فصل الاتصال,و العكس صحيح إذا كان الملامس بالأصل مفتوحا.عندما يتم فصل التيار الكهربائي فان القطعة الحديدية المتحركة ترجع إلى وضعها الأصلي بالقوة ,تقريبا نصف القوة التي نتجت من القوة المغناطيسية.عادة يتم توفير هذه القوة عن طريق الزنبرك,يتم أيضا استخدام قوة الجاذبية الأرضية في مشغلات المحركات الصناعية .معظم المرحلات تصنع لكي تعمل بسرعة .في التطبيقات ذات الفولتية المنخفضة فان هذا يعمل على تقليل نسبة الإزعاج الكهربائي,أما في التطبيقات ذات الفولتية العالية فان هذا يعمل على تقليل الشرار الناتج.

مرحل المهد او سرير الطفل وهو يستخدم بالدوائر الإلكترونية,و سمي بذلك تبعا لشكل القطعة الحديدية المتحركة فيه

 

عندما يتم تزويد المرحل بالتيار المستمر ,صمام ثنائي عادة يضاف على اللفائف النحاسية لتبديد الطاقة الناتجة عن المجال المغناطيسي عند فصله,والتي ممكن أن تولد شرارة كهربائية خطيرة على دوائر أشباه الموصلات.هذه الصمامات الثنائية لم تكن تستخدم بشكل واسع قبل استخدام الترانزستورات كمرحلات قيادية, ولكن سرعان ما أصبحت في كل مكان لان ترانزستورات الجرمانيوم اختفت عن الاستخدام  بسهولة من قبل هذه الطفرة.بعض مرحلات الأتمتة تحتوي على الصمامات الثنائية بداخل علبة المرحل نفسه.
إذا كان المرحل يقود أحمال كبيرة أو أحمال تفاعلية, قد تكون هناك مشكلة مماثلة من التيارات المندفعة حول الملامسات الخارجة من المرحلات .في هذه الحالة ,الدوائر التي يكون فيها مواسع و مقاومة موصولين على التوالي مفيدة لامتصاص اندفاع التيار في حالة وصلها عبر الملامسات .مواسعات مناسبة و مقاومات مرتبطة بها تباع كأنها مكون واحد لهذا الاستخدام الشائع.

إذا تم تصميم لفائف ليتم إمداده  بالتيار المتردد, ويستخدم بعض الطرق لتقسيم التدفق إلى جزئيين مختلفين بالزاوية و اللذان يجمعان إلى بعضهم البعض,مما يزيد الحد الأدنى للسحب على القطعة الحديدية المتحركة خلال الدورة المترددة . وعادة ما يتم ذلك باستخدام خاتم نحاسي يسمى بخاتم التظليل ملفوف حول جزء من المركز مما يسبب التأخير الناتج من اختلاف الزواية.<1>

الأنواع:

مرحل الإغلاق

مرحل الإغلاق أيضا يطلق عليه اسم مرحل البقاء أو مرحل النبضة و يحتفظ في أماكن الملامسات إلى اجل غير مسمى بدون ان تكون هنالك طاقة ممدة له. ميزته هي أن جزء واحد من اللفائف يستهلك الطاقة و للمدة التي يفعل فيها المرحل فقط,و ملامسات المرحل تحافظ على مكانها في حالة انقطاع الطاقة عنه.مرحل الإغلاق يمكن التحكم عن بعد في أنظمة الإنارة للمباني دون الأصوات الخفيفة اللي تنتج من اللفائف التي تعمل بالطاقة الناتجة عن التيار المتردد.

في آلية واحدة,هنالك لفافتين متعارضتان و مركزهما زنبرك أو مغناطيس يقوم بالمحافظة على حالة الملامس بعد انقطاع الطاقة.نبضة كهربائية إلى واحدة من اللفافتين يقوم بتشغيل المرحل و نبضة كهربائية إلى اللفافة الأخرى تقوم بإطفاء المرحل. يستخدم بشكل واسع هذا النوع حيث التحكم هي من مفاتيح بسيطة , وتوجد هذه المرحلات في الكترونيات الطيران والعديد من التطبيقات الصناعية.

هنالك نوع آخر يستخدم مركز سبق و تعرض لمجال مغناطيسي و بقت جزيئاته محتفظة بهذه المغناطيسية و التي تعمل على المحافظة على الوضعية التي هي فيها.هذه النوعيات تحتاج إلى نبضة كهربائية معاكسة الأقطاب لعكس وضعية المرحل. يستخدم المغناطيس الدائم الذي ينتج جزءا من القوة المطلوبة لإغلاق الاتصال,اللفائف توفر قوة كافية لتحريك الملامس ليصبح مفتوحا أو مغلقا عن طريق مساعدة أو معارضة مجال المغناطيس الدائم<2>.المرحلات التي تحتاج تحكم بالأقطاب تحتاج دائرة اتش بريدج او مفاتيح متغيرة للتحكم بها. قد يكون هذا المرحل أقل تكلفة من الأنواع الأخرى، ولكن هذا يعوضه جزئيا زيادة التكاليف في الدائرة الخارجية.

هنالك نوع آخر ,مرحل الشقاطة الذي يحتفظ بحالة الملامس موصولا بعد أن يتم تعرضه للطاقة,نبضة أخرى على أي من اللفائف يقوم بفصل الملامس. هذا النوع قد يكون موجود في بعض السيارات,في الأضواء الأمامية للسيارة.

المرحل الدرجي هو نوع خاص من مرحل الإغلاق صنع خصيصا لكي يستخدم في مقاسم الهاتف.

قاطع الدورة ذو التسرب الأرضي يحتوي على نوع خاص من مرحل الإغلاق.

أجهزة الحاسوب القديمة كانت تستخدم هذا النوع من المرحلات لتخزين المعلومات او البت.

مرحل إغلاق مع مغناطيس دائم

 

المرحل القصبي

هو مفتاح قصبي داخل ملف لولبي.المفتاح يحتوي على مجموعة من الملامسات داخل أنبوبة زجاجية مفرغة أو مملوءة بالغاز الخامل مما يحمي الملامسات من التآكل الجوي,الملامسات مصنوعة من مادة مغناطيسية تجعلها تتحرك تحت تأثير المجال الناتج من الملف اللولبي أو مغناطيس خارجي.المرحل القصبي يمكن أن يغير حالته أسرع من باقي المرحلات و يحتاج طاقة قليلة من دائرة التحكم.لذلك يحتاجون إلى تيار قليل أو جهد قليل فقط. وإن كانت نادرة، يمكن أن يصبح المرحل القصبي ممغنط مع مرور الوقت، مما يجعلها في حالة اتصال دائمة حتى عند عدم توافر تيار.على كل حال,تغير توجه المفتاح بالنسبة لاتجاه المجال الناتج عن الملف اللولبي ممكن أن يحل المشكلة .   الملامس المختوم أو المغلق و المبلل بالزئبق تتميز بأنها تدوم أكثر و تعطي اهتزاز اقل عند تغير حالة المفتاح.<3>

 

في الأعلى و المنتصف:مفتاح قصبي,في الأسفل :مرحل قصبي

المرحلات المبللة بالزئبق

هو نوع من المرحلات القصبية التي يكون فيها الملامس مبلل بالزئبق. وتستخدم هذه المرحلات للإشارات ذات الجهد المنخفض عند واحد فولت أو اقل حيث الزئبق يقلل من مقاومة الاتصال وبالتالي انخفاض هبوط الجهد,يستخدم للتيارات المنخفضة عندما يكون سطح الملامس متسخ مما يؤدي إلى اتصال ضعيف ,أو عند التطبيقات عالية السرعة لان الزئبق يلغي تأثير الاهتزازات الناتجة عن تغير حالة المفتاح.المرحلات المبلولة بالزئبق حساسة للوضعية التي يجب أن توضع بها,حيث يجب أن توضع بشكل عامودي لكي تعمل بشكل جيد,بسبب السمية للزئبق وارتفاع سعره فان هذا النوع حاليا غير مستخدم بشكل شائع.

 

هذا النوع يملك ميزة ,أن سرعة إغلاق المفتاح تبدو لحظية ,حيث أن كريات الزئبق على كل جهة من الملامس تلتحم .أن وقت انتشار التيار في الملامس يكون في البيكوثانية,على كل حال في الدوائر العملية فان هذا الوقت يحدد بمحاثة الأسلاك و الملامس.قبل تقليل استخدام الزئبق فان المرحلات المبللة بالزئبق كانت تستخدم في المختبرات لتوليد نبضات ذات وقت ارتفاع عالي ,على الرغم من ان وقت ارتفاع النبضة يمكن أن يكون في البيكوثانية,إلا أن الوقت الفعلي ,ككل المرحلات يتعرض لتوتر الإرسال,مما يؤدي إلى أن يكون الوقت في الميلليثانية ,بسبب عدم كمال النظام ميكانيكيا.

عملية الالتحام نفسها تسبب تأثير آخر, وهو مصدر إزعاج في بعض التطبيقات. المقاومة للمرحل ليست مستقرة على الفور بعد إغلاق الملامس, والانحرافات, ومعظمهم إلى الأسفل , لعدة ثوان بعد الإغلاق,الانجراف ممكن أن يكون تقريبا 0.5 اوم.

 

مرحل مبلل بالزئبق يملك الخصائص الآتية للتيارات المستمرة و المترددة,100 واط,500 فولت,2 أمبير كحد أقصى

 

المرحل الزئبقي

المرحل الزئبقي هو مرحل يستخدم الزئبق أداة لتغير حالة المفتاح .و تستخدم عندما يكون تآكل الملامس مشكلة للمرحلات العادية. ونظرا إلى الاعتبارات البيئية عن الكمية كبيرة من الزئبق المستخدمة والبدائل الحديثة, هم الآن من الأنواع النادر نسبيا.

المرحل القطبي

المرحل القطبي يضع القطعة الحديدية المتحركة بالمرحل بين قطبي مغناطيس دائم لكي يزيد من حساسية المرحل.المرحلات القطبية استخدمت في منتصف القرن العشرين في مقاسم الهاتف لالتقاط النبضات الضعيفة و تقليل التشوه للموجات في التيليغراف.القطبين كانوا على براغي ,حتى يتمكن الفني من ضبطها أولا حتى تحقق اكبر مقدار من الحساسية و من ثم إضافة زنبرك التوازن حتى يحدد مقدار التيار اللازم لكي يعمل المرحل.

المرحل الخاص بالآلات

هذا النوع محدد للتحكم بالآلات الصناعية,آلات التحويل,و أي آلة خاصة بالتحكم ألتتابعي.هذا النوع مزود بعدد كبير من الملامسات حتى يمنك تغير حالة المفتاح سواء إلى مفتوح بالأصل أو مغلق بالأصل,و أيضا بلفائف سهلة التغيير ,معامل شكلي يسمح بإضافة عدد كبير من المرحلات إلى لوحة التحكم. على الرغم من أن هذه المرحلات كانت ذات يوم العمود الفقري للأتمتة في الصناعات مثل تجميع السيارات.أجهزة التحكم المنطقي القابلة للبرمجة حلت محل المرحلات الخاصة بالآلات في تطبيقات التحكم ألتتابعي  .

المرحلات تسمح للدوائر إلى أن يتم التحكم بها عن طريق المعدات الكهربائية:كمثال,دائرة المؤقت مع المرحل ممكن ان تشغل الطاقة الكهربائية العالية بوقت محدد مسبقا . لسنوات عديدة كانت المرحلات الطريقة القياسية للسيطرة على الأنظمة الإلكترونية الصناعية. ويمكن استخدام عدد من المرحلات معا للقيام بمهام معقدة و يسمى بمنطق المرحلات.مبدأ المرحلات يعتمد على المرحلات حيث تمد الملامسات بالطاقة او لا تمدها بالطاقة.منطق المرحلات هو الذي انشأ مبدأ البرمجة السلمية,و التي تستخدم بشكل واسع حاليا في أجهزة التحكم المنطقي القابلة للبرمجة .

المرحل متحد المحور

حيث مستقبل و مرسل موجات الراديو يشتركون في هوائي واحد,غالبا يستخدم مرحل متحد المحور حيث يستخدم كمرحل إرسال و استقبال ,حيث يقوم بتحويل الهوائي من مرسل إلى مستقبل أو العكس,هذا يحمي المستقبل من الطاقة العالية للمرسل.و عادة ما يستخدم هذا النوع في المرسل-المستقبل حيث يعمل على دمج المرسل و المستقبل في وحدة واحدة.ملامسات المرحل صممت بحيث لا يعكس أي طاقة من موجات الراديو إلى المصدر,و حتى يزود عزل تام بين أطراف المرسل و المستقبل.المقاومة الخاصية للمرحل تصمم حتى تطابق المقاومة الخاصية لخط النقل للنظام,كمثال 50 اوم.<4>

مرحل التأخير

مرحلات التأخير تستخدم لتطبيق تأخير متعمد على الملامسات الفعالة.فترة زمنية قصيرة (أجزاء من الثانية)من التأخير سوف تستخدم قرص نحاسي بين القطعة الحديدية المتحركة و مجموعة الشفرات المتحركة.عند مرور تيار كهربائي داخل القرص يؤدي إلى الحفاظ على مجال مغناطيسي لفترة قصيرة,مما يؤدي إلى إطالة فترة الإفلات و العودة للحالة الطبيعية.بالنسبة للفترات الزمنية الأطول(دقائق),يتم استخدام أداة تثبيط ماكانيكية,و هو عبارة عن مكبس مملوء بسائل مما يسمح له بالتفريغ ببطء.يتم استخدام النوع المملوء بالهواء أو النوع المملوء بالزيت . يمكن أن تختلف الفترة الزمنية عن طريق زيادة أو خفض معدل التدفق. لفترات زمنية أطول,يتم استخدام مؤقت ميكانيكي.يتم تدبير المرحل بحيث يعطي فترات تأخير ثابتة,أو ممكن أن يكون قابل للتعديل عن طريق المجال,أو ممكن تعديل الفترات عن بعد عن طريق لوحات التحكم.المرحلات التي تستخدم المعالجات الدقيقة الحديثة توفر تحكم دقيق للفترات على نطاق واسع.

بعد المرحلات تصمم باستخدام ماص للصدمات مرفق للقطعة الحديدية المتحركة بحيث تمنع الترك الكلي للملف عند إمداده بالطاقة الكهربائية أو تفريغه منها.هذه الخاصية الإضافية تمكن المرحل من إضافة فترات تأخير ,مرحلات التأخير ممكن ان تصمم بحيث تأخير حركة القطعة الحديدية المتحركة عند إمداد الملف بالطاقة أو تفريغه منها .

مرحلات التأخير تصنف على أساس أن المفتاح مفتوح بالأصل أو مغلق بالأصل ,و تصنف أيضا حسب أي اتجاه يكون التأخير عند الفتح أو عند الإغلاق,في ما يلي أربع تصنيفات لمرحلات التأخير .

أول هنالك نوع المفتوح بالأصل,المتحكم بفترة الإغلاق الخاصة به.هذا النوع يكون مفتوحا عند عدم إمداده بالطاقة,و يغلق عند إمداده بالطاقة ,و لكن بعد تعرض الملف إلى الطاقة لفترة زمنية معينة ,في معنى آخر ,اتجاه إغلاق أو فتح الملامس هو نفسه للنوعية العادية و هي المفتوح بالأصل ,و لكن هنالك تأخير بسيط في اتجاه الإغلاق.لأن التأخير يحدث عند إمداد المرحل بالطاقة فإن هذا النوع معروف بالمرحل المغلق بالأصل,المؤخر عند التفعيل.

الملامس(جهاز)

الملامس هو مرحل يستخدم لفتح و إغلاق الأحمال الكبيرة مثل المحركات الكهربائية و الإضاءة,و لكن بشكل عام الملامس عادة لا يصنف من المرحلات,الملامس ممكن أن يتحمل تيارات مستمرة من 10 أمبير إلى عدة مئات الأمبيرات,الملامس الذي يتحمل التيارات العالية يصنع من مخاليط تحتوي الفضة.و الشرار الناتج الذي لا مفر منه يعمل على أكسدة الملامس,و لكن أكسيد الفضة أيضا موصل جيد.<5>الملامسات التي تحتوي على نظام حماية عند ارتفاع الأحمال تستخدم لبدأ تحريك المحركات الكهربائية.الملامس عادة يولد صوت عالي جدا عند عمله.لذلك الملامس لا يعتبر مناسب في التطبيقات التي يعتبر فيها الصوت المرتفع عامل غير مناسب.
الملامس هو مفتاح متحكم به كهربائيا يستخدم لفتح أو إغلاق دائر القدرة العالية,مثل القاطع و لكن يتحمل تيارات ذات قيم مرتفعة<6>.يتم التحكم بالملامس عن طريق دائرة كهربائية ذات قدرة كهربائية أقل بكثير من دائرة الملامس نفسه.

الملامسات تأتي في أشكال كثيرة ذات قدرات وميزات مختلفة.خلافا للقواطع الكهربائية,الملامس لا يقوم بقطع تيارات دوائر القصر ذات القيمة المرتفعة,الملامسات ممكن أن تتحمل تيارات من عدة أمبيرات إلى آلاف الأمبيرات و أن تتحمل فرق جهد من 24 فولت حتى عدة آلاف . الحجم الفعلي للملامسات يتراوح من جهاز صغير بما يكفي لالتقاط بيد واحدة, إلى الأجهزة الكبيرة حوالي متر على إحدى الجوانب

المرحل الثابت

وهو مرحل ثابت إلكتروني و الذي يقوم بالمهام نفسها للمرحلات الكهروميكانيكية و لكن لا تحتوي على أي قطع متحركة ,مما يزيد في فترة عمر المرحل .المرحلات الثابتة تستخدم المقداح,الترياك,أو أي قطعة الكترونية تستخدم لهذا الغرض,يتم تفعيلة عن طريق إشارة تحكم,للتحكم بالأحمال.يستخدم العازل الضوئي بدل الملف اللولبي لعزل دائرة التحكم عن الدائرة المتحكم بها .

حين أن عند كل قطعة إلكترونية لا بد من وجود هبوط في فرق الجهد,فإن هذا الهبوط يقلل من مقدار التيار الذي يمكن للمرحل تحمله,اقل هبوط بالجهد ممكن لهذه المرحلات تعتمد على المواد التي تصنع منها .المرحلات الثابتة ممكن ان تتحمل تيارات إلى 1200 امبير و هي متاحة تجاريا.مقارنة بالمرحلات الكهروميكانيكية,ممكن أن تفعل خطأ من قبل السلوك المتغير للدائرة و بشكل عام فهي قابلة للتعطل من قبل الأشعة الكونية و النبضات الكهرومغناطيسية.

 

مرحل ثابت بدون قطع متحركة

الملامس الثابت

الملامس الثابت هو عبارة عن مرحل ثابت يتحمل الأحمال الكبيرة,بتواجد المشتت الحراري المناسب ,يستخدم عند الحاجة لدورات إغلاق و فتح سريعة,مثل السخانات الكهربائية,المحركات الكهربائية الصغيرة,و الأحمال الضوئية.ليس هنالك أي قطع متحركة تسبب الاهتزازات .ممكن تفعيلها بإشارات مترددة أو مستمرة من جهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة,أو أجهزة الحاسوب,أو مصادر الترانزيستور-ترانزيستور المنطقية,آو أي معالجات تحكم أخرى .

25 امبير أو 40 أمبير ملامس ثابت

 

مرحل بوتشولز

وهو جهاز أمان يستخدم للإحساس بأي تراكم للغاز في المحولات الكبيرة المملوءة بالزيت,والذي سوف يقوم بالإنذار في خال كان هنالك تراكم بطيء للغاز أو يقوم بإيقاف المحول في حالة انه كان هنالك تكون سريع للغاز في زيت المحول.لا يتم التحكم بالملامسات عن طريق دائرة كهربائية و إنما عن طريق و إنما عن طريق الضغط الناتج عن تراكم الغاز أو اندفاع الزيت.

مرحل الملامسات الموجهة بالقوة

هذا المرحل يحتوي على ملامسات مرتبطة مع بعضهم البعض ميكانيكيا,حينما يتم تزويد المرحل بالطاقة أو تفريغها فإن كل الملامسات المرتبطة تتحرك في آن واحد.إذا أصبحت مجموعة من الملامسات غير قابلة على الحركة فإن باقي الملامسات لن تستطيع الحركة أيضا.إن مهمة هذا المرحل هي السماح لدائرة الأمان من تفقد حالة المرحل.يطلق على هذا المرحل أيضا اسم “المرحل الأسير”,”المرحل المغلق”,”المرحل المرتبط ميكانيكيا”,أو”مرحل الأمان”.

هذه المرحلات يجب أن تتبع قواعد التصميم وقواعد التصنيع التي تم تعريفها في أحد المعايير العالمية للآلات EN 50205

وهو المرحلات ذو الملامسات الموجهة بالقوة(الموصول ميكانيكيا). هذه القواعد لتصميم السلامة هي التي تم تعريفها في النوع ب من المعايير العالمية مثل EN 13849-2 على أساس أنها مبادئ السلامة الأساسية ومبادئ السلامة مجربة للآلات التي تنطبق على جميع الآلات .

 

هذا المرحل نفسه لا يستطيع أن يضمن أن تكون جميع الملامسات في نفس الحالة,ولكنها تضمن في حال عدم الخضوع إلى اي خطأ ميكانيكي ,عدم تواجد ملامسات في حالة مضادة.بطريقة أخرى,المرحل الذي يحتوي على أكثر من ملامس من نوع المفتوح بالأصل ممكن أن تعلق الملامسات بها عند إمدادها بالطاقة,حينها تكون بعض الملامسات مغلقة في حين الأخرى تكون مفتوحة بشكل بسيط,تبعا لمقدار التسامح الميكانيكي.بشكل مشابه, المرحل الذي يحتوي على أكثر من ملامس من نوع المغلق بالأصل ممكن أن تعلق الملامسات بها عند تفريغها من الطاقة ,فعند إمدادها بالطاقة مرة أخرى ,مجموعة واحدة من الملامسات سوف تتعطل,مع وجود فجوة هامشية,في حين يبقى الباقي مغلقا.في حالة تواجد الملامسات مغلقة بالأصل و تواجد الملامسات المفتوحة بالأصل,أو بشكل عام,الملامسات المتحولة,في نفس المرحل,حينها يصبح من الممكن ضمان أنه في حال تواجد أي ملامس مغلق بالأصل في وضعية مغلقة,فأن كل الملامسات المفتوحة بالأصل تكون مفتوحة حينها ,و على العكس أيضا ,إذا كان هناك ملامس مفتوح بالأصل مغلقا,فأن كل الملامسات المغلقة بالأصل تكون مفتوحة.ليس من الممكن ضمان أن يكون ملامس معين مغلقا,إلا عن طريق استشعار حالة الدائرة بأمان ,على كل حال في أنظمة الأمان فإن حالة المفتوح بالأصل أكثر أهمية ,و كما هو موضح بالأعلى ,ممكن التحقق عن طريق الكشف عن حالة إغلاق الملامس .

مرحلات الملامسات الموجهة بالقوة تصنع من عدة ملامسات أساسية ,مغلقة بالأصل أو مفتوحة بالأصل أو المتحولة,و وجود واحدة أو مجموعة من الملامسات المساعدة,و غالبا ما تكون الملامسات المساعدة تتحمل تيارات و جهد أقل و تستخدم لأنظمة المراقبة.الملامسات ممكن أن تكون جميعها من نوع المفتوحة بالأصل أو المغلقة بالأصل أو المتحولة أو خليط منهم,في ملامسات المراقبة,بحيث أن مصمم نظام السلامة يتمكن من تحديد المكونات الصحيحة لتطبيق معين.مرحلات السلامة تستخدم كجزء من نظام السلامة .

مرحل السلامة الخاص بالأحمال الزائدة

المحركات الكهربائية تحتاج الحماية عن أي ضرر عند تعرضها لتيارات زائدة عن الحمل ,أو للحماية من دوائر القصر أو أي خطأ كهربائي في لفائف الأسلاك الخاصة بالمحرك نفسه<7>.الجهاز المتحسس للحمل الزائد هو عبارة عن مرحل متحسس للحرارة حين تسخن اللفائف ثنائي المعدن,أو حين يذوب لحام السلك,مما يؤدي إلى إفلات زنبرك يقوم بتفعيل الملامسات المساعدة ,هذه الملامسات المساعدة تكون على التوالي مع الملف,إذا كان هنالك تيار فائض في الحمل ,فإنه يتم تفريغ الملف من الطاقة.

هذه الحماية الحرارية تعمل نسبيا ببطء مما يسمح للمحرك بسحب تيارات تشغيلية أعلى و قبل أن يتعطل المرحل.و يتعرض مرحل السلامة نفسه إلى نفس البيئة التي يتعرض لها المحرك,وهي مفيدة على الرغم من تزويد المحرك بمعوض حراري للحرارة المحيطة.

هنالك نوع آخر شائع لهذا النوع من المرحلات و يستخدم ملف كمغناطيس كهربائي بالتوالي مع دائرة المحرك التي تتحكم بالملامسات,وهو يشبه المرحل المتحكم و لكنه يحتاج لتيار خطأ أعلى حتى تعمل الملامسات.لمنع حدوث الشرار الناتج من تيارات القصر و التي تؤدي إلى حدوث التفعيل الخاطئ الناتج من الإزعاج الناتج عن الشرار فأنه يتم تزيد حركة القطعة الحديدية المتحركة بمثبط ميكانيكي ,في الحقيقة فأنه يتم استخدام النوعين النوع الحراري و النوع المغناطيسي لاستشعار الأحمال الزائدة في مرحل السلامة الخاص بالأحمال الزائدة.

مرحلات السلامة الخاصة بالأحمال الزائدة ذات النوع الإلكتروني تملك الإمكانية لقياس التيار الخاص بالمحرك و ممكن أن تقدر درجة حرارة ألفائف الكهربائية باستخدام “نموذج حراري” خاص بنظام ألفائف الكهربائية للمحرك والتي ممكن أن تزود نسبة سلامة أكثر.بعض المرحلات تحتوي على أجهزة قياس حرارية لقياس الحرارة بشكل مباشر عن طريق وجود “مقاومة حرارية” أو “مزدوجة حرارية” وهو مستشعر مضمن مع اللفائف .

المرحل المفرغ

و هو مرحل حساس جدا و تكون فيه الملامسات داخل عبوة زجاجية مفرغة, لسماح التعامل مع فولتية الترددات الراديوية بما يصل إلى 20000 فولت دون حدوث وميض كهربائي بين الملامسات على الرغم من أن المسافة بين الملامسات لا تتعده أجزاء مئوية من الإنش عندما تكون مفتوحة.

مرحلات السلامة

و هو جهاز يستخدم بشكل عام لتطبيق السلامة,في حال وجود خطر ,مهمته هي استخدام التدابير المناسبة للحد من المخاطر القائمة إلى مستوى مقبول.<8>

 

الأقطاب و الرمي

بما أن المرحلات تصنف كمفاتيح أو مقاليد كهربائية,فإن المصلحات التي تطلق على المفاتيح تطلق أيضا على المرحلات,المرحل يقوم بفتح أو إغلاق قطب أو أكثر,كل قطب يمكن أن يرمى عن طريق إمداد الملف بالطاقة.

الملامس المفتوح بالأصل يصل الدائرة عندما يفعل المرحل,يتم فصل الدائرة عند عدم تفعيل المرحل.و يطلق عليه الملامس من  “النوع أ” أو ملامس “الإحداث”,و يمكن أيضا تسميتها “الإحداث المبكر” أو “المفتوحة بالأصل ذات الإحداث المبكر” و يعني ذلك أن الملامس يغلق بشكل قبل إغلاق المفتاح بشكل كلي.

الملامس المغلق بالأصل يفصل الدائرة عندما يفعل المرحل,يتم وصل الدائرة عند عدم تفعيل المرحل.و يطلق عليه الملامس من  “النوع ب” أو ملامس “الفصل”,و يمكن أيضا تسميتها “الفصل المتأخر” أو “المغلق بالأصل ذات الفصل المتأخر” و يعني ذلك أن الملامس يبقى مغلقا حتى يتم إغلاق المفتاح بشكل كامل

الملامس المتحول أو الملامس الذي يمكن رميه باتجاهين يتحكم بدائرتين : واحدة تحتوي على ملامس مفتوح بالأصل و الأخرى تحتوي على ملامس مغلق بالأصل مع وجود جهة مشتركة بين الدائرتين  ,و يطلق عليها اسم “النوع ج” أو الملامس “الناقل” (“الفصل قبل الإحداث”). إذا كان هذا النوع من الملامسات يحتوي على العملية “الإحداث قبل الفصل” ,حينها يسمى ملامس من “النوع د”.

/رموز المرحلات (الرمز  (Cيمثل الطرف المشترك في النوعين قطب واحد مع خيارين للرمي و قطبان مع خيارين للرمي/

في ما يلي الأنواع الموجودة والتي تستخدم بشكل عام:

* SPST -قطب واحد مع خيار واحدة للرمي,يحتوي هذا النوع على طرفين و الذي يمكن قطعهم أو وصلهم. مع وجود طرفين للمرحل نفسه فأن هذا النوع يحتوي على أربع أطراف بشكل كلي.و عادة ما يكون مبهما معرفة إذا كان القطب مغلق بالأصل أو مفتوح بالأصل . ممكن استخدام آلية “قطب واحد مفتوح بالأصل” أو “قطب واحد مغلق بالأصل” لإزالة هذا الإبهام.

* SPDT -قطب واحد مع خيارين للرمي,مع وجود طرف مشترك بين الجهتين إضافة إلى الطرفين الأصليين. إضافة إلى اثنان من الملف نفسه,لذا يحتوي هذا النوع على خمس أطراف بالمجمل .

* DPST -قطبان و خيار واحد للرمي,يحتوي على زوجين اثنين من الأطراف .و يعمل مثل نوع قطب واحد مع خيار واحدة للرمي باستخدام ملف واحد.إضافة إلى طرفين للملف,فإن هذا النوع يحتوي على ستة أطراف بشكل كلي.يمكن أن تكون الأقطاب من النوع أ أو النوع ب أو واحدة من كل نوع.

* DPDT -قطبان مع خيارين للرمي,و يحتوي على أثنين من الأطراف المتحولة,و مثل نوع قطب واحد مع خيارين للرمي فإنه يعمل بوجود ملف واحد,هذا النوع يحتوي على ثماني أطراف مع أطراف الملف .

حرف ال”S” أو ال”D” ممكن استبدالهم برقم ,و تمثل عدة مرحلات موصولة بالمشغل الكهربائي.مثلا -4PDT- يمثل أربع أقطاب مع خيارين للرمي و الذي يحتوي على أربع أطراف.

EN 50005 يعد المعيار العالمي لترقيم أطراف المرحلات ,مرحل SPDT خاضع لترقيم المعيار EN 50005 يمكن أن يرقم كالآتي 11,12,14,ِA1 و A2 للطرف المشترك,المغلق بالأصل,المفتوح بالأصل و توصيلة الملف على التوالي.

DIN 72552 يمثل رقم الملامسات لمرحل خاص بالحركة :

  • 85=ملف المرحل الجهة السالبة
  • 86=ملف المرحل الجهة الموجبة
  • 87=الملامس المشترك
  • 87a=ملامس مغلق بالأصل
  • 87b=ملامس مفتوح بالأصل

 

التطبيقات

تستخدم المرحلات عند الحاجة للتحكم بدائرة ذات قدرة عالية أو فولتية عالية باستخدام دائرة ذات قدرة منخفضة.أول استخدام للمرحلات كان في أنظمة التيليغراف الطويلة,حيث يمكن للإشارة الضعيفة حال وصولها إلى محطة متوسطة أن تتحكم بالملامس,و تقوم بتوليد الإشارة من جديد لنقلها لمسافات أطول.الأجهزة ذات الفولتية المرتفعة أو ذات التيارات المرتفعة ممكن أن يتم التحكم بها عن طريق مفاتيح أو مقاليد صغيرة و أسلاك ذات فولتية منخفضة.المشغلين سيكونون معزولين عن الدوائر ذات الفولتية العالية.المعالجات الدقيقة ذات القدرة المنخفضة ممكن أن تقود المرحلات للتحكم بأحمال تتعدى قدرتها المباشرة للتحكم بها بالوضع الطبيعي .في السيارات,مرحل التشغيل تمكن التيارات العالية من المحرك من أن يتم التحكم بها من أسلاك و ملامسات صغيرة من خلال مفتاح التشغيل.

 

مرحل تيار متردد مع غلاف”مكعب الثلج” و هو من نوع قطبان مع خيارين للرمي

في أنظمة التبديل الكهروميكانيكية مثل ستروجر و القضيب ألعامودي في المقاسم الهاتفية فإن المرحلات كانت تستخدم بها بشكل كبير في دوائر التحكم الإضافية,شركة المرحلات الأوتوماتيكية الهاتفية قامت بتصنيع مقاسم هاتفية تعتمد فقط على فنيات التبديل للمرحلات من المصمم غوثلف بيتولاندر.أول مقسم عمومي هاتفي يعتمد على المرحلات في المملكة المتحدة استخدمت في فليتوود في 15 أيلول 1922 و ضلت بالخدمة حتى 1959.<9><10>

استخدام المرحلات في التحكم المنطقي لأنظمة التبديل المعقدة مثل المقاسم الهاتفية تم دراستها لأول مرة عن طريق كلود شانون.لقد تم اعتبار تطبيقات الجبر البولياني في تصميم دوائر المرحلات معتمدا عن طريق المنشور الخاص في شانون و هو التحليل الرمزي لدوائر المرحلات و دوائر التبديل.المرحلات تستطيع تطبيق العمليات البسيطة للمنطق البولياني الاندماجي.على سبيل المثال,عملية “و” البوليانية يمكن تمثيلها عن طريق وصل ملامسات مرحل مفتوح بالأصل على التوالي,و العملية “أو” عن طريق وصل ملامسات المرحل المفتوح بالأصل على التوازي. عملية عكس المدخل ممكن تطبيقها عن طريق ملامسات المرحل المغلق في الأصل.المرحلات كانت تستخدم للتحكم بالأنظمة الأوتوماتيكية للآلات و خطوط الإنتاج.عادة ما يستخدم لغة التصميم السُلمي في تصميم دوائر المرحلات المنطقية.

أجهزة الحاسوب الكهروميكانيكية  القديمة مثل آررا ,هارفارد مارك 2,زوس ز2,زوس ز3 كانت تستخدم المرحلات كسجلات منطقية,على كل حال فإن الإلكترونيات توفر استخدام أسرع و أسهل.

لأن المرحلات تقاوم بشكل أكبر بكثير الإشعاع النووي من أشباه الموصلات,فإنها تستخدم بشكل واسع في عمليات المنطق التي تستخدم للأمان , مثل لوحات التحكم في آلات معالجة النفايات المشعة .مرحلات السلامة الكهروميكانيكية تستخدم لكشف الأحمال الزائدة و الأخطاء الكهربائية الأخرى على خطوط النقل الكهربائية عن طريق فتح و إغلاق قاطع التيار.

 

الاعتبارات المهمة لتطبيقات المرحلات

اختيار المرحل المناسب لتطبيق معين يتطلب تقييم أكثر من عامل مختلف

*نوع و عدد الملامسات-مفتوح بالأصل,مغلق بالأصل,(خيارين للرمي).

*تسلسل الملامسات-” الإحداث قبل الفصل”أو”الفصل قبل الإحداث” . كمثال, مقاسم الهاتف القديمة والتي تحتاج المرحلات من النوع “الإحداث قبل الفصل” حتى تضمن عدم فصل الخط أثناء إدخال الرقم.

*مقدار التيارات التي ممكن أن تتحمله الملامسات-المرحلات الصغيرة تبدل تيارات منخفضة,الملامسات الكبيرة ممكن أن تتحمل لحد 3000 أمبير سواء كان التيار متردد أو مستمر.

*مقدار فرق الجهد التي ممكن تتحمله الملامسات –المرحلات التي تستخدم للتحكم تتحمل حتى 300 فولت متردد.المرحلات الحركية تتحمل حتى 50 فولت, مرحلات خاصة بالجهد العالي جدا تتحمل حتى 15000 فولت.

* العمر التشغيلي- وهو العمر المتوقع للمرحل لكي يعمل بشكل سليم.تنقسم الى العمر الميكانيكي و عمر الملامسات,عمر الملامسات يتأثر بنوع الحمل على المرحل,قطع تيار الحمل ممكن أن يؤدي إلى حدوث لمعان كهربائي (قوس كهربائي) بين الملامسات, مما يؤدي إلى فشل المرحل بسبب التآكل الناتج من اللمعان أو القوس الكهربائي .<11>

*الجهد على الملف-مرحل الآلات عادة يتحمل 24 فولت مستمر ,120 أو 250 فولت متردد.المرحلات التي تستخدم لتبديل التروس ممكن أن تتحمل حتى 125 إلى 250 فولت مستمر.

*التيار المار بالملف-أقل تيار ممكن حتى يعمل المرحل بشكل سليم و أقل تيار للمحافظة على بقاء المرحل مفتوحا أو مغلقا.و تأثير استهلاك القدرة الكهربائية على درجة حرارة الملف,على فترات عمل مختلفة. المرحلات الحساسة تعمل على تيارات منخفضة ,بضعت ميلي أمبيرات.

*نوع غلاف المرحل-بدون غلاف,قابل إلى اللمس,ذو فولتيتين مختلفتين لعزل الدائرتين الكهربائيتين ,ضد الانفجار,صممت للعمل بالمناطق المفتوحة,مقاومة للزيت ,قابلة للتنظيف و تستخدم في ألواح الدوائر المطبوعة.

*بيئة العمل المحيطة-أقل درجة حرارة مسموح بها و أكبر درجة حرارة مسموح بها,و عوامل بيئية أخرى مثل الرطوبة و الملوحة.

*التركيب-بعض المرحلات توفر لاصقة تبقي المرحل مغلقا حتى تتم عمليات اللحام و التنظيف على لوح الدوائر المطبوعة و من ثم يقام هذا ألاصق حال الانتهاء .

*الإرفاق-المقابس,لوح الإرفاق,الإرفاق على الألواح الكهربائية,الأغلفة للرفق على الجدران أو المعدات.

*زمن التبديل-حيث التبديل السريع لا غنى عنه.

*الملامسات”الجافة”-عند تبديل الإشارات الضعيفة جدا فإن مواد مميزة مثل الملامسات المصنوعة من الذهب تستخدم.

*حماية الملامسات-إزالة اللمعان الكهربائي(القوس الكهربائي) في كل الدوائر الحثية.

*حماية الملف-إزالة فرق الجهد الزائد عن عملية التبديل لتيار الملف.

*العزل بين ملامسات الملف.

*فحص المقاومة للإشعاع و الفضاء الخارجي, وضمان الجودة الخاصة .

*مقاومة الأحمال الميكانيكية الناتجة عن التسارع-بعض المرحلات تستخدم بالمركبات الفضائية و التي صممت لكي تستحمل صدمات ميكانيكية حتى 50 قوة جي.

*الحجم-المرحلات الصغيرة عادة ما تقاوم الصدمات الميكانيكية و الاهتزازات الميكانيكية بشكل أكبر,بسبب انخفاض القصور الذاتي للأجزاء المتحركة و ارتفاع الترددات الطبيعية للأجزاء الصغيرة.<3>المرحلات الكبيرة عادة ما تتحمل جهد و تيارات أعلى من الصغيرة.

*الإكسسوارات مثل المؤقتات,الملامسات الإضافية,المصابيح التجريبية,و أزرار الاختبار.

* الموافقات التنظيمية

*الربط المغناطيسي الغير مقصود بين الملف و المرحلات المجاورة على لوح الدوائر المطبوع.

/العديد من المرحلات (30 مرحل) داخل”ملامس” في منتصف القرن العشرين و هي مقاسم هاتف , الغطاء مزال عن إحداها من النوع /1XB switch و 5XB switch/

هناك العديد من الاعتبارات التي ينطوي عليها الاختيار الصحيح لمرحل التحكم لتطبيق معين. وتشمل هذه الاعتبارات عوامل مثل سرعة العملية,التلاكؤ.على الرغم من أن المرحل العادي يعمل في زمن يتراوح من 5 ميلي ثانية إلى 20 ميلي ثانية,فإن المرحلات التي تعمل بسرعات تصل إلى 100 مايكرو ثانية متوافرة.المرحلات القصبية التي تعمل في وجود تيارات منخفضة و سرعات عالية مناسبة للتحكم بالتيارات المنخفضة.

مثل كل أنواع المقاديح,تيارات الملامسات (غير متعلقة بتيارات الملف) يجب أن لا تتعدى حد معين كي لا تتلف.في التطبيقات ذات المحاثة المرتفعة مثل المحركات الكهربائية,فإن هنالك مشاكل أخرى يجب أخذها في عين الاعتبار.عند وصل المحاثة في مصدر قدرة كهربائي,فإن تيار بدء التشغيل يكون أعلى من التيار المار بالمحرك بالشكل الطبيعي.عند فتح الدائرة,فإن التيار لا يستطيع التحرك فجأة,مما يؤدي إلى تولد لمعان كهربائي أو قوس كهربائي بين طرفي الملامسات.

بناء على ذلك, للمرحلات التي تتحكم في المحركات الكهربائية, يجب علينا معرفة الحد الأقصى للتيار المار في المرحل عند تفعيله,و هي الحدود القصوى للإحداث,و الحدود القصوى أثناء العمل المستمر,الحدود القصوى للفصل.الحدود القصوى للإحداث تكون عادة أكبر منها أثناء العمل المستمر , والتي تكون بشكل طبيعي أكبر من الحدود عند الفصل .

عوامل تخفيض القيم القصوى:

نوع الحمل % من القيم القصوى
مقاومة 75
محاثة 35
محرك 20
خيوط 10
مواسع 75

مرحلات التحكم يجب أن لا تعمل في درجة حرارة أعلى من القيم القصوى لأنه يؤدي إلى ازدياد التدهور والتعب للمرحل. من الشائع أن يعمل المرحل في درجة حرارة أقل في 20 درجة مئوية من القيمة القصوى.المرحلات التي تدير أحمال ذات قيم قصوى تتأثر بالبيئة الخاصة بها. بخار الزيت يمكن أن يخفض بشكل كبير من عمر الملامسات,و الغبار و الوسخ ممكن أن يؤدي بالملامسات إلى احتراقها قبل إنهاء عمرها.مرحلات التحكم تختلف من حيث دورات الحياة من 50000 دورة إلى مليون دورة اعتمادا على نوع الحمل على المرحل.فترة عمل المرحل من الفترة الكلية,نوع التطبيق,و القيمة التي يعمل عندها المرحل تحت القيمة القصوى.عندما يعمل المرحل عند قيمة أقل من القيمة القصوى ,فإنها تتحكم بقيم أقل من قيم الإحداث و الفصل القصوى, وهذا بدوره يقوم بزيادة عمر المرحل.الجدول يظهر قيم عوامل تخفيض القيم القصوى في التحكم في الصناعات.

 

 

 

 

 

القوس أو اللمعان الكهربائي الغير مرغوب به

عملية التبديل أثناء وجود الحمل الكهربائي يسبب لمعان أو قوس كهربائي غير مرغوب به بين الملامسات,مما يؤدي إلى خراب الملامسات مرة تلو الأخرى جراء هذه الطاقة الناتجة من القوس.<11>

)و التصاميم ذات الجودة العالية ,المرحل القصبي دائما يبدل بدون وجود الحمل الكهربائي 1Ess)داخل مصفوفة المقاديح

مما يؤدي إلى زيادة فترة عمر المرحل.

عند عدم تواجد حماية كافية للملامسات,فإن حدوث القوس الكهربائي يؤدي إلى تقليل القيم القصوى الممكن تحملها من المرحل,و الذي يؤدي إلى وجود ضرر مرئي .عند تغيير حالة المرحل من مغلق إلى مفتوح (قوس الفصل)أو من مفتوح إلى مغلق (قوس الإحداث),تحت وجود الحمل,فإن هنالك احتمالية لحدوث قوس كهربائي بين نقطتي الملامسات للمرحل.في عديد من الحالات,فإن قوس الفصل يحتوي على طاقة أكبر و بالتالي يكون مدمر أكثر,بالذات مع الأحمال ذات الأحمال التي تحتوي على مقاومات فقط.على كل حال,الأحمال الحثية ممكن أن تسبب أقواس مدمرة أكثر.مثلا,في المحرك الكهربائي ,فأن تيار التشغيل يكون أكبر بكثير من التيار في الوضعية التشغيلية المستمرة,مما يؤدي إلى حدوث أقواس كبيرة جدا.

خلال عملية اللمعان,فإن الحرارة المصاحبة للقوس الكهربائي تكون كبيرة جدا(عشرات الآلاف من درجات الفيهرنهايت) ,مما يؤدي إلى انصهار المعدن الخاص بالملامس و تجمعه.درجة الحرارة العالية الناتجة عن القوس الكهربائي ممكن أن تكسر و تأين الغاز المحيط مكونة غاز الأوزون و أول أكسيد الكربون ,و روابط أخرى .طاقة القوس تدمر ببطء مادة الملامس ,مما يؤدي إلى تطاير بعض مكونات المادة إلى الهواء ,مما يؤدي إلى تقليل القيم القصوى التي ممكن للملامس تحملها,مما يؤدي إلى خراب الجهاز.وهذا يقلل عمر المرحل إلى ما بين 10000 و 100000 عملية, وهي أقل بكثير من العمر الطبيعي للجهاز الذي قد يصل ال20 مليون عملية.<13>

 

مرحلات السلامة

لحماية خطوط النقل الكهربائي,تستخدم المرحلات الكهروميكانيكية في خصائص محددة لكشف الأحمال الزائدة,دوائر القصر,و الأخطاء الكهربائية الأخرى.مع وجود المرحلات إلا أن أجهزة الديجيتال حاليا توفر مستوى السلامة نفسه.

تنظيم إشارات المرور

مرحلات تنظيم إشارات المرور عادة ما تبدل على فرق جهد منخفض (أقل من 120 فولت) و تيارات منخفضة (تقريبا 100 ميلي أمبير). الملامسات تكون بعيدة عن بعضها البعض لتفادي اللمعان و دوائر القصر الكهربائية على مدى عمرها الذي ممكن أن يتعدى الخمسين سنة .

هو مرحل <14> أستخدم في الإشارات الضوئية في بريطانيا .و ارتفاعه 120 ميلي متر و عمقه 180 ميلي متر BR930

و عرضه 56 ميلي متر و وزنه 1400 غرام ,وممكن أن يحتوي على 16 ملامس منفصل,12 ملامس إحداث و 4 ملامس فصل.و عادة ما تكون أنواعهم 12فولت,24فولت أو 50 فولت.

هي فئة مرحلات بريطانية و متوافرة بعدة مميزات:Q-tybe

  • QN1 المحايد
  • QL1 latched
  • QNA1 حصين ضد التيار المتردد
  • QBA1 متزن و حصين ضد التيار المتردد
  • QNN1 يحتوي على زوجين محايدين 2×4-4 أو 2×6-2
  • QBCA1 <15>وهو ملامس للتطبيقات ذات التيارات المرتفعة مثل المحركات و هو متزن بالتيار الثابت و حصين ضد التيار المتردد
  • QTD4 <16> بطيء في ترك المؤقت-
  • QTD5<17>بطيء في استحضار المؤقت-
/جزء من غرف المرحلات البريطانية من النوع كيو/

 

بما أنه دوائر إشارات المرور يجب أن تكون ذات كفاءة عالية,فنيات معينة يجب أن تطبق لمنع خراب نظام المرحلات.و للحماية من التغذية الخاطئة,فإن المرحل الذي يمتلك زوجين من الملامسات للتبديل يستخدم على الجهة السالبة و الموجبة من الدائرة, وهكذا فأنه إشارتي تغذية خاطئة تلزم لحدوث خطأ فعلي. و لكن ليس كل دوائر المرحلات ممكن اعتمادها لذا هنالك اعتماد على خصائص الصنع مثل أن يكون طرفي الملامس الكربون و الفضة لمنع حدوث البريق و الحماية ضد التيار المتردد.

العوازل الضوئية تستخدم في تنظيم إشارات المرور ,و خاصة عند الحاجة لتبديل ملامس واحد فقط.

مرحلات تنظيم الإشارات,الدوائر النموذجية,رسم الرموز,الاختصارات و التسميات ,الخ. تأتي في عدد من المدارس, بما في ذلك الولايات المتحدة, وفرنسا, وألمانيا, والمملكة المتحدة.

/مرحل تنظيم إشارات من النوع كيو البريطاني/

 

نبذة تاريخية

العالم الأمريكي جوزيف هنري ادعى انه اخترع المرحل في 1835 على أمل تطوير نسخنه من التيليغراف ,الذي أخترع عام  1831.<18><19><20><21>على كل حال,هنالك وثائق رسمية تشير إلى انه قدم هذا الاكتشاف قبل 1837.

زعم أن مخترع اللغة الإنجليزية إدوارد ديفي” بالتأكيد اخترع المرحل الكهربائية”<23> في نسخته من التيليغراف عام 1835.

جهاز بسيط يدعى المرحل الكهربائي تم إدراجه إلى براعة الاختراع عام 1840<24> لصمويل موريس .آليته وصفت كأنه مكبر رقمي,يكرر إشارة التيليغراف,مما يؤدي إلى وصول الإشارة إلى البعد المطلوب .و هذا حد من مشكلة المسافات المتوسطة للتيليغراف الأقدم.كلمة المرحل بدأت تظهر في سياق العمليات الكهرومغناطيسية عام 1860.

المراجع:

 

  1. Mason, C. R. “Art & Science of Protective Relaying, Chapter 2, GE Consumer & Electrical”. Retrieved October 9, 2011.
  2. Sinclair, Ian R. (2001), Sensors and Transducers (3rd ed.), Elsevier, p.262, ISBN 978-0-7506-4932-2
  3. C. Keller. “Recent Developments in Bell System Relays — Particularly Sealed Contact and Miniature Relays”. The Bell System Technical Journal. 1964.
  4. Ian Sinclair, Passive Components for Circuit Design, Newnes, 2000 ISBN 008051359X, page 170
  5. Kenneth B. Rexford and Peter R. Giuliani (2002). Electrical control for machines (6th ed.). Cengage Learning. p. ISBN 978-0-7668-6198-5.
  6. Terrell Croft and Wilford Summers (ed), American Electricians’ Handbook, Eleventh Edition, McGraw Hill, New York (1987) ISBN 0-07-013932-6 page 7-124
  7. Zocholl, Stan (2003). AC Motor Protection. Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. ISBN978-0972502610.
  8. Safety Compendium, Chapter 4 Safe control technology, p. 115
  9. “Relay Automatic Telephone Company”. Retrieved October 6, 2014.
  10. “British Telecom History 1912-1968”. Retrieved October 8, 2014.
  11. “Arc Suppression to Protect Relays From Destructive Arc Energy”. Retrieved December 6, 2013.
  12. Al L Varney. “Questions About The No. 1 ESS Switch”. 1991.
  13. “Lab Note #105 Contact Life – Unsuppressed vs. Suppressed Arcing“. Arc Suppression Technologies. April 2011. Retrieved October 9, 2011.
  14. http://www.morssmitt.com/railway/qstylests.htm
  15. http://www.morssmitt.com/railway/signalling-infrastructure/signalling-relays/q-style-br930-signalling-relays/qbca1-ac-immune-dc-biased-contactor-relay/
  16. http://www.morssmitt.com/railway/signalling-infrastructure/signalling-relays/q-style-br930-signalling-relays/qtd4-slow-to-release-delay-units/
  17. http://www.morssmitt.com/railway/signalling-infrastructure/signalling-relays/q-style-br930-signalling-relays/qtd5-slow-to-operate-relays/
  18. Icons of Invention: The Makers of the Modern World from Gutenberg to Gates. ABC-CLIO. p.
  19. “The electromechanical relay of Joseph Henry”. Georgi Dalakov.
  20. Scientific American Inventions and Discoveries: All the Milestones in Ingenuity–From the Discovery of Fire to the Invention of the Microwave Oven. John Wiley & Sons. p.
  21. Thomas Coulson (1950). Joseph Henry: His Life and Work. Princeton: Princeton University Press.
  22. https://books.google.co.uk/books?ei=xPkZVZ3BFNbWavGogpAO&id=xjUhAQAAIAAJ&dq=Early+Electrical+Communication&focus=searchwithinvolume&q=Henry+Relay
  23. Gibberd, William (1966). “Edward Davy”. Australian Dictionary of Biography. Canberra: Australian National University. Retrieved 7 June 2012.
  24. US Patent 1,647, Improvement in the mode of communicating information by signals by the application of electro-magnetism, June 20, 1840
  25. http://www.etymonline.com/index.php?allowed_in_frame=0&search=relay&searchmode=none

 

اترك تعليق

آخر المقالات