نظرة عامة على طرق تشخيص العيوب في مفاتيح الدائرة ذات التوتر العالي للتيار المتردد
1. ما هي المعلمات المميزة لموجة تيار ملف التفريغ في آليات تشغيل المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي؟ وكيف يمكن استخراج هذه المعلمات المميزة من إشارة تيار ملف التفريغ الأصلية؟
الجواب: قد تشمل المعلمات المميزة لموجة تيار ملف التفريغ في آليات تشغيل المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي ما يلي:
تيار الذروة الثابت: القيمة القصوى للتيار الثابت في موجة تيار ملف الكهرومغناطيس، والتي تمثل الموضع الذي يتحرك إليه اللب الكهرومغناطيسي ويستقر فيه لفترة قصيرة.
المدة: مدة موجة تيار ملف الكهرومغناطيس، والتي تتراوح عادة من عشرات إلى أكثر من مائة مللي ثانية.
وقت الصعود قبل تنشيط اللب: الوقت المطلوب لموجة التيار لتصل من الصفر إلى أول قيمة ذروة للتيار.
وقت الهبوط: الوقت المطلوب لموجة التيار لتصل من أول قيمة ذروة للتيار إلى الحوض الثاني. وهذا يتوافق مع الوقت الذي يبدأ فيه محرك المكبس بالتحرك، ويصطدم بآلية التفريغ، ويحركها إلى حدود موقع اللب الكهرومغناطيسي.
شكل الموجة: الشكل العام للموجة، مثل نبضة واحدة، أو نبضات متعددة، أو موجة دورية.
التكرار: إذا كانت الموجة دورية، فإن تكرارها يعد معلمة مهمة.
للاستخراج هذه المعلمات المميزة من إشارة تيار ملف التفريغ الأصلية، عادة ما يتطلب الأمر الخطوات التالية:
الأخذ العيني: استخدام معدات أخذ عينات مناسبة بمعدل أخذ عينات كافٍ لأخذ عينات مستمرة لتيار الملف وتحويل الإشارة إلى شكل رقمي.
التصفية: تصفية البيانات المسجلة لإزالة الضوضاء عالية التردد لتحديد خصائص الموجة بشكل أفضل.
اكتشاف الذروة: العثور على القيمة القصوى من الإشارة المرشحة لتحديد تيار الذروة.
قياس المدة: حساب المدة عن طريق اكتشاف نقاط الوقت التي تبدأ وتنتهي فيها الموجة من تيار صفر.
قياس وقت الصعود والهبوط: حساب وقت الصعود والهبوط عن طريق اكتشاف نقاط الوقت من تيار صفر إلى تيار الذروة ومن تيار الذروة إلى تيار صفر على التوالي.
تحليل الشكل: استخدام الأساليب الرياضية أو تقنيات تطابق الموجة لتحليل شكل الموجة.
تحليل التردد: إذا كانت الموجة دورية، استخدم تحويل فورييه أو دالة الارتباط الذاتي لتقدير التردد.
عادةً ما تتطلب هذه الخطوات أدوات معالجة الإشارات وتحليل البيانات (مثل MATLAB، ومكتبات NumPy وSciPy في Python). ساعد استخراج هذه المعلمات المميزة في رصد وتحليل أداء آليات تشغيل المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي. يجب أن تتخذ الإجراءات الأمنية المناسبة عند التعامل مع التيار الكهربائي عالي الجهد لمنع الصدمات الكهربائية غير المتعمدة أو أي مخاطر أخرى.
2. ما هي الخوارزميات التي يمكن استخدامها لاستخراج المعلمات المميزة مثل سعات الذروة والحوض وأوقاتها من موجات تيار ملف التفريغ؟ يرجى ذكرها بالتفصيل.
الجواب: لاستخراج المعلمات المميزة مثل سعات الذروة والحوض وأوقاتها من موجات تيار ملف التفريغ، يمكن استخدام العديد من خوارزميات ومعالجة وإحصاء الإشارات. يمكن استخدام تجزئة الموجة ومقارنة القطع لاستخراج المعلمات المميزة. فيما يلي بعض الخوارزميات والأساليب المستخدمة بشكل شائع:
خوارزميات اكتشاف الذروة: هذه الخوارزميات يمكنها اكتشاف الذروات في الموجات، بما في ذلك الذروات القصوى والأحواض الدنيا. من بين الخوارزميات الشائعة طريقة العتبة، وطريقة النافذة المتحركة، وطرق تعتمد على التدرج، وغيرها.
خوارزميات اكتشاف عبور الصفر: هذه الخوارزميات يمكنها اكتشاف الانتقالات في الموجات من الموجب إلى السالب أو من السالب إلى الموجب، وتستخدم عادة مع اكتشاف الذروات والأحواض.
تحويل فورييه: يمكنه تحويل موجة تيار ملف التفريغ إلى المجال الترددي، واستخراج معلومات الذروة والأحواض في المجال الترددي، ثم رسمها مرة أخرى إلى المجال الزمني عبر التحويل العكسي للحصول على المعلومات الزمنية.
خوارزميات التكامل والتفاضل: يمكن استخدام التكامل لتقدير سعة الموجة، بينما يمكن استخدام التفاضل لتقدير ميل الذروة والأحواض، وبالتالي استنتاج أوقاتها.
مطابقة الموجة: عن طريق مطابقة نماذج الموجة مثل نماذج غاوس، المنحنيات S، وما إلى ذلك، لتقدير مواقع وسعات الذروة والأحواض. تعديل المعلمات النظرية للأجهزة الكهرومغناطيسية لتوليد موجات تيار ملف تقترب باستمرار من بيانات القياس الفعلية، وبالتالي الحصول على المعلمات المميزة لموجات تيار ملف الفعلي من المعلمات النظرية.
التحليل النافذة: تقسيم الموجة إلى نوافذ صغيرة واستخراج المعلمات المميزة داخل كل نافذة لتقاطع التغييرات في الذروة والأحواض.
طرق تعتمد على المشتقات: حساب مشتقة الموجة لايجاد مواقع الذروة والأحواض؛ النقاط التي يصبح فيها المشتق صفراً هي النقاط القصوى.
يمكن استخدام هذه الخوارزميات بشكل فردي أو مجتمعة، مع الاعتماد على الطبيعة المحددة للموجة والمتطلبات الخاصة بالتطبيق. في التطبيقات العملية، يتم عادةً الجمع بين المعرفة المجالية وأدوات تحليل البيانات لضمان استخراج دقيق لمعلمات الخصائص من موجات التيار في الملفات.
3. ما هي معلمات الخصائص التي يحتوي عليها إشارة تسارع الاهتزاز للآليات التشغيلية لقواطع الدائرة ذات الجهد العالي أثناء عمليات الفتح والإغلاق؟ وكيف يمكن استخراج هذه المعلمات الخصائص من الإشارات الاهتزازية الميكانيكية المقاسة لقواطع الدائرة ذات الجهد العالي؟
الإجابة: قد تحتوي إشارة تسارع الاهتزاز للآليات التشغيلية لقواطع الدائرة ذات الجهد العالي أثناء عمليات الفتح والإغلاق على العديد من معلمات الخصائص التي توفر معلومات مهمة حول أداء الآلية وحالتها. فيما يلي بعض المعلمات الخصائص الممكنة والطرق المستخدمة لاستخراجها:
تسارع القمة: القيمة القصوى للتسارع في إشارة الاهتزاز، عادة ما يتم التعبير عنها بوحدات g (تسارع الجاذبية).
المدة: مدة حدث الاهتزاز، عادة ما تكون بالمللي ثانية أو الثواني.
مكونات التردد: من خلال تحويل فورييه أو تحويل فورييه السريع (FFT) وغيرها من طرق التحليل الطيفي، يمكن استخراج مكونات التردد في إشارة الاهتزاز لتحديد وجود أي مكونات ترددية.
هزة الاهتزاز: سعة إشارة الاهتزاز، والتي يمكن التعبير عنها كمسافة من القمة إلى الصفر.
القيمة من القمة إلى القمة: سعة الاهتزاز لدورة كاملة في إشارة الاهتزاز، ويتم استخدامها عادة لتحديد الاهتزازات الدورية.
عدد النبضات: بالنسبة للاهتزازات متعددة النبضات، يمكن حساب عدد النبضات خلال فترة زمنية معينة.
شكل موجة التسارع: يمكن استخدام شكل موجة الاهتزاز لتحليل بداية ونهاية ومدة الاهتزاز.
المكونات عالية التردد: تحديد المكونات الاهتزازية عالية التردد، والتي قد تشير إلى عدم استقرار أو تلف الآلية.
للاستخراج هذه المعلمات الخصائص، عادة ما تتطلب الخطوات التالية:
جمع إشارة الاهتزاز: استخدام مستشعرات مناسبة (مثل الأكسيلومترات) لجمع إشارات الاهتزاز من آليات تشغيل قاطع الدائرة ذات الجهد العالي.
تقوم بتحويل الإشارة الرقمية: تحويل إشارة الاهتزاز التناظرية إلى الشكل الرقمي لتحليلها اللاحق.
تصفية وإزالة الضوضاء: تصفية وإزالة الضوضاء من إشارة الاهتزاز للتخلص من الضوضاء وتحسين جودة الإشارة.
استخراج الخصائص: استخدام أدوات معالجة الإشارات (مثل FFT) وطرق تحليل الاهتزاز لاستخراج المعلمات الخصائص المذكورة أعلاه. يتم تحويل إشارات الاهتزاز باستخدام تحويل فورييه؛ يتم تراكب الإشارات ذات الترددات المختلفة في أوقات مختلفة لتوليد موجات تسارع الاهتزاز التي تقترب من المنحنى الاهتزازي الفعلي، والحصول على معلمات الخصائص من البيانات النظرية.
تحليل البيانات: تحليل المعلمات الخصائص المستخرجة لتحديد مشاكل الأداء أو الشذوذ في الآلية.
يمكن استخدام تحليل هذه المعلمات الخصائص لمراقبة حالة صحة قواطع الدائرة ذات الجهد العالي، وتحديد الأعطال المحتملة، واتخاذ إجراءات الصيانة لضمان عملها بشكل صحيح. عادة ما يكون مراقبة الاهتزاز مهمة هندسية مهمة يمكن أن تحسن موثوقية المعدات وتزيد من عمرها.
4. ما هي الخوارزميات التي يمكن استخدامها لاستخراج معلمات الخصائص من إشارات تسارع الاهتزاز الميكانيكي أثناء عمليات قواطع الدائرة ذات الجهد العالي؟
الإجابة: عند استخراج معلمات الخصائص من إشارات تسارع الاهتزاز الميكانيكي أثناء عمليات قواطع الدائرة ذات الجهد العالي، يمكن استخدام العديد من خوارزميات ومعالجة وتحليل الإشارات. فيما يلي بعض الخوارزميات والطرق الشائعة الاستخدام:
خوارزميات اكتشاف القمم: يمكن لهذه الخوارزميات اكتشاف القمم في إشارات الاهتزاز، بما في ذلك قمم التسارع القصوى. تشمل الخوارزميات الشائعة طريقة العتبة، طريقة النافذة المتزلقة، والطرق المستندة إلى الانحدار.
التحليل الطيفي: يمكن استخدام تحويل فورييه أو تحويل فورييه السريع (FFT) لتحويل إشارة الاهتزاز إلى المجال الترددي واستخراج مكونات التردد والمعلومات عن السعة للاهتزاز.
طاقة الاهتزاز: تقدير طاقة الاهتزاز عن طريق تكامل مربع إشارة الاهتزاز، وبالتالي الحصول على معلومات حول الطاقة الكلية للاهتزاز.
تردد الاهتزاز: تقدير المكونات الرئيسية للتردد في الاهتزاز باستخدام التحليل الطيفي أو دوال الارتباط الذاتي لتحديد خصائص التردد للاهتزاز.
هزة الاهتزاز: تحديد حجم الاهتزاز عن طريق حساب سعة إشارة الاهتزاز.
القيمة من القمة إلى القمة: سعة الاهتزاز لدورة كاملة في إشارة الاهتزاز، ويتم استخدامها عادة لتحديد الاهتزازات الدورية.
عدد النبضات: بالنسبة للاهتزازات متعددة النبضات، يمكن حساب عدد النبضات خلال فترة زمنية معينة.
شكل موجة الاهتزاز: يمكن استخدام شكل موجة الاهتزاز لتحليل بداية ونهاية ومدة الاهتزاز.
الوقت الذروة: تقدير نقطة الوقت التي يحدث فيها ذروة الاهتزاز لتحديد توقيت أحداث الاهتزاز.
يمكن استخدام هذه الخوارزميات بشكل فردي أو مجتمعة، مع اعتماد الاختيار المحدد على طبيعة إشارة الاهتزاز ومتطلبات التطبيق المحدد. في التطبيقات العملية، يتم عادة الجمع بين المعرفة المجالية وأدوات تحليل البيانات للتأكد من استخراج معلمات مميزة دقيقة من إشارات تسارع الاهتزاز الميكانيكي للمقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي، لمراقبة أداء ومدى صحة المعدات.
5. كيف يمكن استخراج الذروة ووقت الذروة لإشارات طاقة الاهتزاز؟
الإجابة: لاستخراج الذروة ووقت الذروة لإشارات طاقة الاهتزاز، يمكنك استخدام طرق معالجة وتحليل الإشارات. فيما يلي طريقة عامة:
استخراج الذروة لإشارات طاقة الاهتزاز:
أ. تسوية إشارة طاقة الاهتزاز: قم بتطبيق التصفية المتوسطة أو أي طرق تسوية أخرى لتقليل الضوضاء في الإشارة، مما يجعلها أسهل في كشف الذروات.
ب. العثور على نقاط الذروة: قم بإجراء كشف الذروة على الإشارة المستوية، عادةً من خلال الخطوات التالية:
ج. تسجيل سعات الذروة: حدد سعة إشارة طاقة الاهتزاز في كل نقطة ذروة.
احسب المشتق الأول أو الفرق للإشارة لاكتشاف النقاط القصوى في الإشارة (نقاط يكون فيها التدرج صفراً).
استخدم حدوداً أو شروطاً أخرى لتصفية نقاط الذروة، مستبعداً التقلبات الصغيرة.
استخراج وقت الذروة:
-
تسجيل لحظات الذروة: لكل نقطة ذروة تم اكتشافها، قم بتسجيل موقعها على محور الوقت، أي لحظة زمنية الذروة.
استخدام المعلومات الزمنية: يمكن استخدام المعلومات الزمنية لللحظات الذروة لتمثيل وقت حدوث كل ذروة، عادةً بالمللي ثانية أو الثواني.
لاحظ أن الطرق المحددة لاستخراج الذروات وأوقات الذروة قد تختلف بناءً على خصائص الإشارة. بالإضافة إلى ذلك، فإن درجة تسوية الإشارة ومستوى الضوضاء سيساهمان أيضاً في كشف الذروة. يمكنك استخدام أدوات معالجة الإشارات مثل مكتبات NumPy وSciPy في Python، وكذلك خوارزميات كشف الذروة مثل طريقة الحدود، طريقة التدرج، أو طريقة النافذة المتزحلقة لأداء هذه الخطوات. في التطبيقات العملية، قد تحتاج إلى ضبط معلمات الخوارزمية لتكييفها مع متطلبات إشارات الاهتزاز المحددة.
6. ما هي المعلمات المميزة للإشارة الصوتية أثناء عمليات فتح وإغلاق المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي؟ وكيف يمكن استخراج هذه المعلمات لتحليل وتشخيص العيوب الخفية في المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي؟
الإجابة: قد تحتوي الإشارة الصوتية أثناء عمليات فتح وإغلاق المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي على بعض المعلمات المميزة المستخدمة لتحليل وتشخيص أداء ومدى صحة المعدات. فيما يلي بعض المعلمات الممكنة للإشارة الصوتية والطرق لاستخراجها:
سعة الصوت: سعة أو مستوى الصوت، عادة ما يتم التعبير عنها بالديسيبل (dB).
تردد الصوت: مكونات التردد للإشارة الصوتية، تستخدم لتحديد نبرة أو نطاق التردد للصوت.
مدة الصوت: مدة حدث الصوت، عادةً بالمللي ثانية أو الثواني.
موجة الصوت: موجة الإشارة الصوتية، تستخدم لتحليل بداية ونهاية ومدة الصوت.
طيف الصوت: رسم بياني لتحليل الطيف للإشارة الصوتية، يستخدم لتحديد حدوث وتغير مكونات التردد.
عدد النبضات: بالنسبة للنبضات الصوتية المتعددة، يمكن حساب عدد النبضات خلال فترة زمنية معينة.
خصائص الصوت: استخدام أدوات تحليل الصوت لاستخراج خصائص الصوت مثل الطاقة، والمتوسط الطيفي، والذروات، وغيرها من إشارات الصوت.
للاستخراج هذه المعلمات المميزة، يمكن تنفيذ الخطوات التالية:
التقاط إشارة الصوت: استخدام الميكروفونات أو المستشعرات المناسبة لجمع الإشارات الصوتية أثناء عمليات فتح وإغلاق المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي.
التحويل الرقمي للإشارة: تحويل الإشارة الصوتية التناظرية إلى الشكل الرقمي للتحليل.
معالجة إشارة الصوت: تصفية وتقليل الضوضاء في الإشارة الصوتية للتخلص من الضوضاء وتحسين جودة الإشارة.
استخراج الخصائص: استخدام أدوات ومعالجات إشارات الصوت لاستخراج المعلمات المميزة المذكورة أعلاه، مثل التحليل الطيفي، وتحليل الموجة، وغيرها.
تحليل البيانات: تحليل المعلمات المميزة المستخرجة لتحديد الأخطاء أو مشاكل الأداء في الإشارة الصوتية.
من خلال مراقبة وتحليل الإشارات الصوتية، يمكن تحديد العيوب الخفية في المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي، مثل الأصوات غير الطبيعية، أو المشاكل الميكانيكية، أو عمليات غير طبيعية أخرى. هذا يساعد في منع أعطال المعدات واتخاذ تدابير الصيانة للتأكد من موثوقية وسلامة المقاطع الكهربائية ذات الجهد العالي.
