هل أجهزة التحكم PM موثوقة؟ قارن بين الأنواع والفوائد

أداء آليات تشغيل المقاطع الكهربائية حاسم لضمان التزويد الموثوق والأمن بالطاقة. بينما تتمتع كل الآليات بمزاياها الخاصة، فإن ظهور نوع جديد لا يحل تماماً محل التقنيات التقليدية. على سبيل المثال، رغم ازدياد استخدام العزل الغازي الصديق للبيئة، لا تزال الوحدات ذات الحلقات العازلة الصلبة تحتفظ بنحو 8% من السوق، مما يظهر أن التكنولوجيات الجديدة نادراً ما تستبدل بشكل كامل الحلول الموجودة.

يتكون المحرك المغناطيسي الدائم (PMA) من مغناطيس دائم، وملف لإغلاق، وملف لفتح. يلغي هذا الجهاز الروابط الميكانيكية والآليات الفاصلة والتثبيت الموجودة في الآليات التي تعمل بالربيع، مما يؤدي إلى هيكل بسيط جداً مع عدد قليل من الأجزاء. يتم تشغيل مكون واحد رئيسي متحرك أثناء التبديل، مما يوفر موثوقية عالية. يستخدم المغناطيس الدائم للحفاظ على وضع المقاطع، ويتم تصنيفه ضمن فئة التشغيل الكهرومغناطيسي مع التثبيت المغناطيسي الدائم والتحكم الإلكتروني. ومع ذلك، بسبب الحاجة إلى طاقة كهرومغناطيسية عالية لإغلاق وفتح المقاطع، عادةً ما يكون هناك حاجة إلى كاباسيتور تخزين طاقة ذو سعة كبيرة.

تنقسم آليات PMA إلى أنواع مختلفة، وهي أساساً ثنائية الاستقرار وأحادية الاستقرار، وتكوينات أحادية أو ثنائية الملف، دون وجود تفوق واضح بينها.

تستخدم آلية المغناطيس الدائم ثنائية الاستقرار المغناطيس الدائم في كلا الموقعين لإغلاق وفتح المقاطع للتثبيت. يتم تحقيق الإغلاق والفتح عن طريق تنشيط ملفات التحفيز المنفصلة لتحريك النواة الحديدية المتحركة. تحت نفس الظروف، تكون ذروة التيار عند الإغلاق أقل في النوع ثنائي الاستقرار. تسهل التيارات الأقل تعقيدات الدائرة الكهربائية، وتزيد من الموثوقية، وتقلل من خطر تلف المتحكم. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب سعة الكاباسيتور أصغر - عادة يمكن أن يدعم كاباسيتور كهربائي 100V/100,000μF عمليات إعادة الإغلاق. ومع ذلك، فإن السرعة الأولية لفتح المقاطع في PMA ثنائي الاستقرار أبطأ من سرعتها المتوسطة خلال المسار الكامل للاتصال.

تستخدم آلية المغناطيس الدائم أحادية الاستقرار المغناطيس الدائم لتثبيت موقع الإغلاق، بينما يحافظ الربيع على وضع الفتح. يتم تحقيق الإغلاق عن طريق تنشيط ملف الإغلاق لتحريك النواة المتحركة، مع تخزين الطاقة في الربيع الفاتح. يتم تحقيق الفتح عن طريق إطلاق الطاقة المخزنة في الربيع.

نظرًا لاعتماد PMA أحادي الاستقرار على الربيع للفتح، فإن سرعته الأولية ومتوسط سرعته للفتح أفضل من تلك الخاصة بالنوع ثنائي الاستقرار، مما يتناسب بشكل أفضل مع خصائص مقاومة الفتح للمقاطع. ومع ذلك، لأن الطاقة يجب أن تخزن في الربيع الفاتح أثناء الإغلاق، تكون ذروة التيار عند الإغلاق أعلى بكثير من الآلية ثنائية الاستقرار تحت ظروف مماثلة.

يبلغ الجهد الأقصى المقنن لمقطع AMVAC الذي يعمل بالمحرك المغناطيسي الدائم 27kV. يدعم النموذج 15kV تيارًا مقننًا يصل إلى 3000A، وجاري فصل القصر 50kA، وجاري صنع القصر 130kA.

لماذا لم يتم تبنيه بشكل واسع؟

1. الكفاءة الاقتصادية (القيمة مقابل المال)

تحتوي مقاطع PMA على أجزاء متحركة أقل وهيكل أبسط وخصائص قوة كهرومغناطيسية تناسب المقاطع العازلة بالفراغ. توفر مقاومة ميكانيكية تتجاوز 100,000 عملية - أعلى بكثير من 30,000 عملية التي تعتبر معتادة في الآليات التي تعمل بالربيع. هذا يجعلها مثالية للتبديل المتكرر والتطبيقات ذات عدد العمليات العالي. كما يسهل التحكم الإلكتروني فيها التحكم الآلي. ومع ذلك، فإن مقاطع PMA عالية الجودة تكون أغلى بكثير. نتيجة لذلك، يتم استخدامها بشكل أساسي في التطبيقات المتميزة في الخارج، مثل مصافي النفط والغاز ومنصات البحر، حيث يكون التشغيل بدون صيانة والموثوقية العالية والاستمرارية الكهربائية مطلوبة بشدة.

2. مخاوف بشأن الجودة

تتطلب مقاطع PMA مكونات عالية الجودة للغاية، بما في ذلك الكاباسيتورات والمغناطيس الدائم والإلكترومات والحارات الإلكترونية. يعد مقارنة مقاطع PMA منخفضة الجودة مع الآليات التقليدية التي تعمل بالربيع أمرًا غير عادل ومضلِّل. استخدام كاباسيتورات رديئة أو مكونات أخرى يقلل من جودة المنتج الشاملة. على عكس الآليات التي تعمل بالربيع والتي تسمح بتغيير وإصلاح المكونات بشكل منفصل، تكون آليات PMA صعبة ومتكلفة للإصلاح. هذه التكلفة العالية للتعويض تعيق انتشار مقاطع PMA بشكل واسع.