ما هو المرحل Relay؟
المرحل (Electrical Relay) هو نوع واحد من المفاتيح التي تعمل بالكهرباء. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا المفتاح في التحكم في الدائرة إلكترونيًا وكهروميكانيكيًا عن طريق توصيل الدائرة وفصلها. تشمل تطبيقات المرحلات لوحات التحكم (control panels)، والتشغيل الآلي في البناء (automation of building)، والتصنيع للتحكم في الطاقة.
هناك عوامل مختلفة يجب مراعاتها أثناء اختيار مُرحّل داخل خطوط النقل، وهي توفير الطاقة واستقرار الحمل العادي والتكلفة ومقاومة القوس والأعطال وما إلى ذلك. المرحلات الرئيسية التي استخدمناها في التطبيقات المختلفة هي التفاعل والمقاومة البسيطة ومرحل مو (Mho relay).
ما هو MHO Relay؟
يُطلق على مرحل (Mho) أيضًا مرحل الدخول (admittance) وهو مرحل عالي السرعة. في هذا النوع من الترحيل، يمكن تحقيق عزم التشغيل من خلال عنصر (Volt-Amperes) بينما يمكن تطوير الجزء المتحكم بسبب عنصر الجهد الذي يعني أنّ هذا المرحل عبارة عن مرحل اتجاهي يتم التحكم فيه من خلال الجهد.
تستخدم هذه المرحلات في خطوط النقل الطويلة والمتوسطة والقصيرة. مبدأ عمل مرحل (Mho) هو أنّه يستخدم لخطوط النقل لمسافات طويلة؛ لأنّ هذه الخطوط عمومًا تعاني من تأرجح الطاقة العابرة بالإضافة إلى مشاكل فصل الأحمال. وبالتالي، يتم استخدام مرحلات (mho) في الممارسة العملية لتوفير دقة محسنة كلما حدثت هذه العبور.
خصائص تشغيل Mho Relay:
في هذا النوع من المرحلات، يمكن الحصول على عزم الدوران العامل من خلال خاصية (V-I) وعزم الدوران المحدود من خلال خاصية الجهد التي تعني أنّه مرحل اتجاهي يتحكم فيه الجهد. من معادلة عزم الدوران العامة:
T = K1I2+K2V2+K3VICos (Ɵ-Ƭ) +K4
باستبدال (K1 = 0 و K2 = -1 و K4 = 0)، يمكننا الحصول على عزم الدوران داخل هذا المرحل كالتالي:
T = K3×VI×Cos(Ɵ-Ƭ) – K2×V2
لتشغيل المرحل، (T) أكبر من (0K3VICos (Ɵ-Ƭ) – K2V2> 0):
K3×VICos(Ɵ-Ƭ) > K2V2
V2/VI < K3× Cos (Ɵ-Ƭ)/K2
V/I < (K3/K2) × Cos(Ɵ-Ƭ) (Here, Z = V/I)
So, Z < (K3/K2)×Cos(Ɵ-Ƭ)
الخصائص التشغيلية:
بمجرد رسم خصائص التشغيل لهذا التتابع على الرسم التخطيطي لـ (R-X)، تكون حلقة تمر عبر المصدر. يمكن استخلاص ذلك من خلال علاقة مثل (Z <(K3 / K2) × Cos (Ɵ-Ƭ)). من خصائص المرحل التالية، يمكننا أن نلاحظ أنّ المرحل سيعمل إذا كانت المعاوقة التي تمت ملاحظتها من خلاله موجودة في الحلقة. من الواضح جدًا من الخصائص أنّ (Mho Relay) هو المسار نفسه. لذلك نحن لا نطلب أي جزء اتجاهي لهذا المرحل.
تعتمد الممانعة التي يتم ملاحظتها من خلال المرحل بشكل أساسي على نوع الخطأ. إذا كان الخطأ ثلاثي الطور، فيمكن أن يلاحظ التتابع مقاومة متسلسلة موجبة. إذا كان الخلل من خط إلى الأرض، فيمكن أن يلاحظ (Mho Relay) مجموع الممانعة الموجبة والسالبة والصفر.
لذلك، من أجل تشغيل المرحل، يعتبر إعداد مقاومة خاصة ضروريًا لأنواع مختلفة من الخطأ. ومع ذلك، لجعل المرحل يشتمل على حساسية مماثلة لجميع أنواع الأخطاء، فإنّه يلزم أن يقوم مرحل (Mho) بحساب الممانعة المألوفة في جميع أنواع الأخطاء. هذا النوع من الخطأ هو مقاومة متسلسلة موجبة. لذلك بالنسبة لجميع أنواع الأخطاء، يتم استخدام هذا المرحل لقياس مقاومة السلسلة الموجبة. عندما يتم اكتشاف مقاومة متسلسلة موجبة تحت الإعداد داخل المرحل، فسيتم إنشاء أمر الترحيل.
شرح الخصائص التشغيلية في الرسم البياني للمرحل Mho Relay:
تظهر خصائص تشغيل مرحل (mho) في رسمها البياني. قطر الدائرة يكون مستقل عمليًا عن (V) و(I)، إلّا في حالة انخفاض الجهد والتيار عند النظر في تأثير الزنبرك، ممّا يؤدي إلى انخفاض القطر. يتم التعبير عن قطر الدائرة بواسطة المعادلة على النحو التالي: (ZR = K1 / K2 = الإعداد الأومي للمرحل (ohmic setting of the relay).
يعمل المرحل عند المعاوقة التي يراها المرحل داخل الدائرة. أظهرت خاصية التشغيل أنّ الدائرة تمر عبر نقطة الأصل، ممّا يجعل المرحل اتجاهيًا بشكل طبيعي. يتطلب التتابع بسبب خصائصه الاتجاهية الطبيعية زوجًا واحدًا فقط من جهات الاتصال ممّا يجعله ينطلق بسرعة لإزالة الأعطال ويقلل من أعباء (VA) على محول التيار.
عادةً ما تكون زاوية الممانعة للخط المحمي (60) درجة و(70) درجة والتي يظهرها الخط (OC). يتم تمثيل مقاومة القوس (R) بالطول (AB)، وهو أفقي على (OC) من أقصى الوتر (Z). بجعل (τ) مساويًا أو أقل تأخيرًا من (Θ)، يتم تكوين الدائرة لتلائم المنطقة ذات الأخطاء بحيث المرحل غير حساس لتقلبات الطاقة وبالتالي فهو ينطبق بشكل خاص على حماية الخطوط الطويلة أو المحمّلة بشكل كبير.
بالنسبة إلى مرحل معين، يكون (τ) ثابتًا، وستقع طور القبول (Y) على الخط المستقيم. وبالتالي، فإنّ خاصية مرحلات (mho) على مخطط الدخول هي خط مستقيم. مرحل (Mho) مناسب لخطوط النقل المحملة بكثافة (EHV / UHV)؛ لأنّ خاصية العتبة في المستوى (Z) هي دائرة تمر عبر نقطة الأصل، وقطرها هو (ZR). وبسبب هذا، فإنّ خاصية العتبة تكون مضغوطة تمامًا لإحاطة المنطقة ذات الأخطاء بشكل مضغوط، وبالتالي، هناك فرصة أقل للعمل أثناء تأرجح الطاقة وأيضًا أنّها اتجاهية.
تطبيقات المرحل Mho relay:
- يستخدم هذا المرحل لحماية خطوط النقل مثل (UHV / EHV). بشكل عام، يتم استخدام هذه بشكل أساسي لحماية خط النقل الطويل بسبب ثباتها في علبة تأرجح الطاقة. علاوةً على ذلك، لا يلزم وجود عنصر اتجاهي خاص في حالة هذا المرحل، لأنّ هذه المرحلات اتجاهية بشكل طبيعي.
- تستخدم على نطاق واسع لحماية خطوط النقل المعوضة (compensated) وغير المعوضة (uncompensated) المتسلسلة لتحديد موقع الخطأ.
