يأخذ كتلة التوزيع تغذية واردة عالية التيار ويقسمها إلى دوائر إخراج مستقلة متعددة من خلال قضيب نحاسي صلب. يدخل التيار عند طرف إدخال واحد وينتشر عبر القضيب ويخرج من كل منفذ إخراج في وقت واحد. إليك مبدأ التشغيل الكامل.
ما هو مبدأ التشغيل الأساسي لكتلة التوزيع
فكر في خط مياه رئيسي كبير ينقسم إلى ستة أنابيب أصغر من خلال موزع. إذا كان الموزع ضيقًا جدًا أو خشنًا من الداخل، تنخفض الضغط وتتكون الاضطرابات. بالمعنى الكهربائي، القضيب هو الموزع.
يعمل القضيب الداخلي كعقدة متوازية ذات مقاومة منخفضة (مما يعني مقاومة منخفضة).) عقدة متوازية. نظرًا لأن مساحة مقطعه العرضي كبيرة بالنسبة للتيار المار عبره، تظل المقاومة في الحد الأدنى، ويظل الجهد مستقرًا عبر كل منفذ إخراج.
تضيف السلسلة المتتالية مقاومة عند كل وصلة. تضيف كتلة التوزيع وصلة واحدة للتغذية بأكملها. هذه الوصلة الواحدة هي ما يحافظ على انخفاض المعاوقة واستقرار الجهد عبر جميع المخرجات.
كيف يتدفق التيار عبر الكتلة
يتحرك التيار عبر كتلة التوزيع في ثلاث مراحل. لكل مرحلة خطر فشلها الخاص.
المرحلة الأولى: يدخل التيار إلى طرف الإدخال
طرف الإدخال هو نقطة الإجهاد الأعلى في الكتلة بأكملها. يمر كل التيار عبر هذا الاتصال الواحد قبل الوصول إلى القضيب.
عزم الدوران عند هذا النقطة هو متغير كهربائي حاسم، وليس مجرد متغير ميكانيكي. يخلق عزم الدوران المناسب أقصى مساحة اتصال سطحية بين الموصل والطرف. بدون قوة تثبيت كافية، تسمح فجوات الهواء المجهرية بأكسدة النحاس، مما يؤدي إلى تكوين طبقة مقاومة تولد الحرارة.
بمجرد المرور عبر الطرف، يدخل التيار إلى القضيب الأساسي. حتى الكتلة المصممة جيدًا تواجه مقاومة هنا، عادةً ما تكون أقل من 0.5 ميجا أوم. عند 100 أمبير، ينتج عن ذلك حوالي 5 واط من الحرارة في نقطة واحدة.
تستخدم كتل التيار الأعلى سمكًا للقضبان لهذا السبب بالضبط. زيادة سمك القضيب تقلل من خسائر I²R بنسبة 40 إلى 50%. هذا يمنع طرف الإدخال من أن يصبح النقطة الأكثر سخونة في الخزانة.
لتطبيقات الألواح عالية التيار حيث يتصل نقطة التوزيع مباشرة بقاطع الدائرة، فإن منتجات HAIYAN كتل أطراف توزيع قواطع الدائرة تتعامل مع تصنيفات التيار من 100 أمبير إلى 600 أمبير. يقبل هيكل الاتصال المزدوج كلاً من إدخال النوع الدبوسي والموصل المباشر.
المرحلة الثانية: يتوزع التيار عبر أطراف الإخراج
عندما ينتشر التيار من مركز القضيب نحو أطراف الإخراج، فإنه ينقسم بناءً على معاوقة كل مسار.
من الناحية النظرية، تقسم أربعة أحمال متساوية التيار بالتساوي. في الممارسة العملية، يكون عدم التوازن بنسبة 1 إلى 3 نموذجيًا. يأتي هذا من تباين مقاومة الاتصال عند كل طرف برغي، وليس من اختلافات في طول السلك أو الحمل.
يعمل كل طرف إخراج كعقدة مستقلة. عادة ما يكون فرق الجهد بين منفذ الإخراج الأول والأخير أقل من 100 مللي فولت. هذا الجهد المتطابق تقريبًا عبر جميع المخرجات هو ما يجعل كتلة التوزيع مستقرة بما يكفي للمعدات الحساسة في المصب.
بالنسبة للألواح التي تحتاج فيها موصلات واردة كبيرة واحدة إلى التقسيم إلى دوائر فرعية متعددة، فإن منتجات HAIYAN سلسلة FJ6/JTS2D-120B من HAIYAN تتعامل مع الموصلات الواردة من 50 مم² إلى 120 مم² مع تكوينات إخراج من 2 إلى 8 دوائر. يسمح الغطاء الشفاف القابل للطي بتأكيد تثبيت السلك دون فتح الكتلة.
المرحلة الثالثة: يكمل التيار الدائرة
يحمل كل دائرة إخراج جزءها من إجمالي التيار إلى حملها بشكل مستقل. تتجمع تيارات العودة مرة أخرى عبر نظام التعادل أو التأريض إلى المصدر.
على نظام 400 فولت يحمل 300 أمبير إجماليًا، توفر الكتلة 120 كيلو واط. مع مقاومة داخلية تبلغ 0.5 ميجا أوم، يبلغ إجمالي فقدان الحرارة عبر الكتلة حوالي 45 واط. هذه كفاءة 99.96% عند نقطة التوزيع. يمكن أن يؤدي وصلة فضفاضة عند طرف الإدخال إلى خفض هذا الرقم بما يكفي لبدء حدث حراري.
كيف تدير كتلة التوزيع الحرارة تحت الحمل
تحدد إدارة الحرارة ما إذا كانت كتلة التوزيع ستستمر لمدة عامين أو عشرين عامًا. في كتلة سليمة، يكون طرف الإدخال دائمًا النقطة الأكثر سخونة لأنه يحمل التيار المجمع قبل أن ينقسم. إذا قرأ طرف إخراج أكثر سخونة من طرف الإدخال، فإن هذا الاتصال المحدد لديه مقاومة عالية.
تصل الكتلة إلى درجة حرارة مستقرة في غضون 30 إلى 60 ثانية من تطبيق الحمل. تتخلص من الحرارة من خلال ثلاث آليات:
- التوصيل إلى سكة DIN أو اللوحة الخلفية
- الحمل الحراري عبر الهواء المار عبر الغلاف - يؤدي حظر تدفق الهواء بواسطة حزم الكابلات إلى تقليل القدرة على حمل التيار بما يصل إلى 20٪
- الإشعاع, ، وهو ضئيل في ظل ظروف التشغيل العادية
السلوك الحراري الأكثر خطورة هو حلقة التغذية الراجعة. مع ارتفاع درجة حرارة النحاس، تزداد مقاومته بحوالي 0.4٪ لكل درجة مئوية. يؤدي ارتفاع 20 درجة مئوية إلى زيادة مقاومة التلامس بنسبة 8٪، مما يولد المزيد من الحرارة، مما يزيد المقاومة بشكل أكبر. لهذا السبب يجب أن يعمل القاطع المصنف لـ 100 أمبير عند 80 أمبير عمليًا.
كيف يستجيب كتلة التوزيع للإجهاد العابر
التشغيل المستقر هو الجزء السهل. حالتان عابرتان تختبران هندسة الكتلة بشكل أصعب بكثير من أي حمل عادي.
أحداث التيار الاندفاعي وقصر الدائرة
يمكن أن يصل تيار الاندفاع عند بدء تشغيل المحرك إلى 500 إلى 800٪ من التيار المقنن. خلال هذه النوافذ، تحاول القوى الكهرومغناطيسية المتولدة فصل الموصلات فعليًا عن القضيب. يجب أن يمنع تصميم الغلاف والمشبك أي حركة يمكن أن تخلق قوسًا صغيرًا على سطح التلامس.
أحداث قصر الدائرة هي الاختبار النهائي. ينتج مصدر 400 فولت بمقاومة 100 مللي أوم تيار خطأ أقصى قدره 4000 أمبير. يجب أن تظل الكتلة متماسكة لمدة 50 إلى 100 مللي ثانية التي يستغرقها قاطع الدائرة العلوي لتصحيح الخطأ. إذا كان تصنيف تيار قصر الدائرة للكتلة أقل من تيار الخطأ المتاح، يمكن أن تفشل الكتلة ميكانيكيًا قبل أن يتم فصل القاطع.
انتقالات عالية التردد
في المرافق الحديثة، تقدم محركات التردد المتغيرة ومصادر الطاقة التبديلية ضوضاء عالية التردد في نطاق الكيلوهرتز. عند هذه الترددات، تخلق الحث الذاتي الصغير للقضيب ارتفاعات في الجهد تؤثر على المعدات الحساسة التي تشترك في نفس نقطة التوزيع.
لهذا السبب يتم فصل توزيع الطاقة النظيف والمتسخ في تصميمات الألواح المتطورة حتى عندما تشترك في نفس مستوى الجهد. يمكن أن يعاني جهاز PLC المتصل بنفس الكتلة مثل VFD الثقيل من أخطاء تحكم تعود إلى هذا المصدر.
كيف يتطور الفشل بمرور الوقت
كتلة التوزيع نادراً ما تحدث الأعطال فجأة. تتطور من خلال ثلاث آليات تتسارع كل منها بمرور الوقت:
- تدهور التلامس. في البيئات الرطبة، يخلق أكسيد النحاس طبقة مقاومة على سطح التلامس. في إعدادات الاهتزاز العالي، تؤدي الأقواس الصغيرة إلى تآكل المعدن في كل حدث. كلاهما يزيد من مقاومة التلامس ويغذي حلقة الهروب الحراري
- ارتخاء ميكانيكي. يتمدد النحاس وينكمش مع كل دورة تسخين وتبريد. يعود البرغي الذي لم يتم شده إلى المواصفات تدريجيًا حتى ينخفض ضغط التلامس ويبدأ التشغيل المتقطع
- تفحم العزل. مع انهيار الغلاف تحت الحرارة الزائدة المستمرة، يصبح موصلاً قليلاً. يمكن أن يؤدي مسار التسرب هذا إلى السكة الديناميكية في النهاية إلى حدوث خطأ في الطور إلى الأرض
كيف تمنع فشل كتلة التوزيع في الخدمة
تحدد ثلاث ممارسات ما إذا كانت كتلة التوزيع تصل إلى عمر خدمتها المقنن:
- الحجم عند 125٪ من الحمل المستمر الأقصى. هذا الهامش الحراري يمنع بدء حلقة التغذية الراجعة تحت تباين التشغيل العادي
- الحفاظ على خلوص تدفق الهواء. يسمح ما لا يقل عن 20 مم من المساحة المفتوحة فوق وتحت الكتلة بالحمل الطبيعي. دفن الكتلة تحت حزم الكابلات يزيل آلية التبريد الأساسية الخاصة بها
- فحص تحت الحمل. يظهر المسح الحراري عند حمل 40٪ أو أعلى الحرارة القائمة على المقاومة التي يفتقدها اختبار الاستمرارية بدون حمل. أي طرف يعمل أكثر من 10 درجات مئوية فوق متوسط القضيب يحتاج إلى إعادة شد أو استبدال قبل أن يدخل في دورة الهروب
قامت HAIYAN بتصنيع كتل التوزيع ومكونات الأطراف للعملاء في أكثر من 100 دولة لأكثر من 25 عامًا. لدينا مجموعة من كتل التوزيع التي تغطي تصنيفات التيار وأحجام الموصلات وتكوينات التركيب التي تظهر في أعمال الألواح الصناعية. للأسئلة الخاصة بالمشروع حول تحديد حجم الموصل أو اختيار الكتلة قبل تقديم الطلب، فإن يمكن الوصول إلى فريق HAIYAN مباشرةً.
