ما هو جهاز الاستجابة للرد؟

مفتاح المعاوقة

مفتاح المعاوقة هو مفتاح سريع يتكون من عنصرين: عنصر تيار زائد وعنصر اتجاه للتيار والجهد. يولد عنصر التيار عزم دوران إيجابي، بينما ينتج عنصر اتجاه التيار والجهد عزم دوران معاكس لعنصر التيار، اعتمادًا على الزاوية الطورية بين التيار والجهد.

مفتاح المعاوقة هو مفتاح تيار زائد بقيود اتجاهية. صمم العنصر الاتجاهي ليولد العزم السالب الأقصى عندما يكون تياره متأخرًا عن جهده بمقدار 90°. تناسب الهياكل الكأسية القائمة على الاستقراء أو الحلقات الثنائية الاستقراء بشكل مثالي تشغيل مقاومات المسافة من نوع المعاوقة.

بناء مفتاح المعاوقة

يظهر في الشكل أدناه مفتاح معاوقة نموذجي يستخدم هيكل كأس الاستقراء. يتميز بتكوين رباعي الأقطاب مع ملفات تشغيلية وملفات قطبية وملفات تقييد. يتم توليد العزم التشغيلي بواسطة التفاعل بين المجالات المغناطيسية من ملفات الحمل (أي التفاعل بين المجالات من القطبين 2 و3 و4)، بينما يتم إنتاج العزم المقيد بواسطة التفاعل بين المجالات من القطبين 1 و2 و4.

في آلية العمل لمفتاح المعاوقة، يكون العزم التشغيلي متناسبًا بشكل مباشر مع مربع التيار، مما يشير إلى أن التقلبات في التيار تؤثر بشكل كبير على حجم العزم. من ناحية أخرى، يكون العزم المقيد متناسبًا مع حاصل ضرب الجهد والتيار مضروبًا في cos(Θ−90°)، مما يعني أنه يتأثر بالجهد والتيار وزاويتهما الطورية.

كما هو موضح في الشكل، يتم استخدام دارة مقاومة-سعة (RC) لتكييف وتحقيق الزاوية الأمثل للعزم الأقصى عن طريق الاستفادة من خصائص المعاوقة لتحكم في انزياحات الطور. عند تمثيل تأثير التحكم بـ -k3، يمكن التعبير عن معادلة العزم بشكل واضح كعلاقة توازن ديناميكي بين العزم التشغيلي والعزم المقيد. هذه المعادلة توضح بوضوح تغيرات عزم المفتاح تحت ظروف كهربائية مختلفة، مما يوفر الدعم النظري الأساسي لتحليل الأداء وتحسين التصميم.

حيث Θ، يُعرف بأنه موجب عندما يكون التيار متأخرًا عن الجهد. عند نقطة التوازن يكون العزم الصافي صفراً، وبالتالي

في المعادلة أعلاه، يتم تجاهل تأثير ربيع التحكم بسبب تأثيره البسيط، أي K3 = 0.

خصائص التشغيل لمفتاح المعاوقة

كما هو موضح في الشكل، تظهر خصائص التشغيل لمفتاح المعاوقة كخط عمودي يتعامد على المحور الأفقي. هنا، X يمثل قيمة المعاوقة للخط المحمي، وR هو المكون المقاوم. تشير هذه الخصائص إلى أن تشغيل المفتاح يعتمد فقط على مكون المعاوقة، دون تأثر بتغييرات المقاومة. المنطقة أسفل منحنى خصائص التشغيل هي منطقة العزم الإيجابي (أي منطقة تشغيل المفتاح). عندما يقع الممانعة المقاسة في هذه المنطقة، يعمل المفتاح فوراً، مما يجعل هذه الخاصية مناسبة بشكل خاص لحماية الخطوط القصيرة حيث تتجنب التداخل من المقاومة الانتقالية وتضمن التشغيل السريع والموثوق به.

إذا لم يكن τ في معادلة العزم 90°، يتم الحصول على خصائص خطية غير متوازية مع محور R، ويسمى هذا النوع من المفاتيح بالمفاتيح المقاومة الزاوية.

لا يمكن لهذا المفتاح التمييز بين الأعطال في قسمه الخاص أو الأقسام المجاورة على خطوط النقل. يختلف وحدة الاتجاه فيه عن مفاتيح المقاومة لأن الفولت أمبير الرئيسي تقريبًا صفري هنا. لذلك، يحتاج إلى وحدة اتجاه غير نشطة تحت الحمل. يعتبر مثاليًا لحماية الأعطال الأرضية، حيث تبقى مداه غير متأثرة بمقاومة العطل.