في عالم المحولات، يرتبط مصطلحا "التغذية الحلقية" و"التغذية الشعاعية" بشكل شائع بتخطيط جلبة الجهد العالي لمحولات التركيب المجزأة. ومع ذلك، فإن هذه المصطلحات لم تنشأ مع المحولات. إنها تأتي من المفهوم الأوسع لتوزيع الطاقة في الأنظمة الكهربائية (أو الدوائر). يُطلق على المحول اسم محول تغذية الحلقة لأن تكوين البطانة الخاص به مصمم خصيصًا لنظام توزيع الحلقة. الأمر نفسه ينطبق على المحولات التي نصنفها على أنها تغذية شعاعية، حيث يكون تصميم جلبتها مناسبًا عادةً للأنظمة الشعاعية.
من بين هذين النوعين من المحولات، تعتبر نسخة التغذية الحلقية هي الأكثر قدرة على التكيف. يمكن لوحدة التغذية الحلقية أن تستوعب تكوينات النظام الشعاعي والحلقي، في حين تظهر محولات التغذية الشعاعية دائمًا في الأنظمة الشعاعية.
أنظمة توزيع الأعلاف الشعاعية والحلقية
يهدف كلا النظامين الشعاعي والحلقي إلى تحقيق نفس الشيء: إرسال طاقة الجهد المتوسط من مصدر مشترك (عادةً محطة فرعية) إلى واحد أو أكثر من محولات التنحي التي تخدم الحمل.
التغذية الشعاعية هي الأسهل بين الاثنين. تخيل دائرة بها عدة خطوط (أو راديان) تنطلق من نقطة مركزية واحدة، كما هو موضح في الشكل 1. تمثل نقطة المركز هذه مصدر الطاقة، والمربعات الموجودة في نهاية كل سطر تمثل محولات خفض الطاقة. في هذا الإعداد، يتم تغذية كل محول من نفس النقطة في النظام، وإذا انقطع مصدر الطاقة للصيانة، أو في حالة حدوث خطأ، يتعطل النظام بأكمله حتى يتم حل المشكلة.
الشكل 1: الرسم البياني أعلاه يوضح المحولات المتصلة في نظام التوزيع الشعاعي. تمثل النقطة المركزية مصدر الطاقة الكهربائية. يمثل كل مربع محولًا فرديًا يتم تغذيته من نفس مصدر الطاقة الفردي.
الشكل 2: في نظام توزيع التغذية الحلقي، يمكن تغذية المحولات من مصادر متعددة. في حالة حدوث فشل في كابل التغذية في اتجاه الريح للمصدر A، فقد يتم تشغيل النظام بواسطة كابلات التغذية المتصلة بالمصدر B دون فقدان كبير للخدمة.
في نظام الحلقة، يمكن توفير الطاقة من مصدرين أو أكثر. بدلاً من تغذية المحولات من نقطة مركزية واحدة كما في الشكل 1، يوفر نظام الحلقة الموضح في الشكل 2 موقعين منفصلين يمكن إمداد الطاقة منهما. إذا انقطع اتصال أحد مصادر الطاقة، فيمكن للآخر الاستمرار في إمداد النظام بالطاقة. يوفر هذا التكرار استمرارية الخدمة ويجعل نظام الحلقة الخيار المفضل للعديد من المستخدمين النهائيين، مثل المستشفيات والحرم الجامعي والمطارات والمجمعات الصناعية الكبيرة. يعطي الشكل 3 نظرة عن قرب لمحولين موضحين في نظام الحلقة من الشكل 2.
الشكل 3: يوضح الرسم أعلاه محولين مكونين لتغذية الحلقة متصلين ببعضهما البعض في نظام حلقة مع خيار تغذيتهما من أحد مصدري الطاقة.
يمكن تلخيص التمييز بين الأنظمة الشعاعية والحلقية على النحو التالي:
إذا كان المحول يستقبل الطاقة من نقطة واحدة فقط في الدائرة، يكون النظام شعاعيًا.
إذا كان المحول قادرًا على استقبال الطاقة من نقطتين أو أكثر في الدائرة، فإن النظام عبارة عن حلقة.
قد لا يشير الفحص الدقيق للمحولات في الدائرة بوضوح إلى ما إذا كان النظام شعاعيًا أم حلقيًا؛ كما أشرنا في البداية، يمكن تكوين كل من محولات التغذية الحلقية ومحولات التغذية الشعاعية للعمل في أي من تكوينات الدائرة (على الرغم من أنه من النادر رؤية محول تغذية شعاعي في نظام حلقة). يعد المخطط الكهربائي والخط المفرد أفضل طريقة لتحديد تخطيط النظام وتكوينه. ومع ذلك، من خلال إلقاء نظرة فاحصة على تكوين الجلبة الأولية لمحولات التغذية الشعاعية والحلقية، غالبًا ما يكون من الممكن استخلاص استنتاج مستنير حول النظام.
تكوينات جلبة التغذية الشعاعية والحلقية
في المحولات المثبتة على الوسادة، يكمن التمييز الرئيسي بين التغذية الشعاعية والتغذية الحلقية في تكوين البطانة الأساسية/الجهد العالي (الجانب الأيسر من خزانة المحولات). في التغذية الشعاعية الأولية، هناك جلبة واحدة لكل من موصلات الطور الثلاثة الواردة، كما هو موضح في الشكل 4. غالبًا ما يتم العثور على هذا التخطيط حيث يلزم محول واحد فقط لتشغيل موقع أو منشأة بأكملها. وكما سنرى لاحقاً، غالباً ما تستخدم محولات التغذية الشعاعية للوحدة الأخيرة في سلسلة من المحولات المتصلة معاً بواسطة حلقات تغذية أولية (انظر الشكل 6).
الشكل 4:تم تصميم تكوينات التغذية الشعاعية لتغذية أساسية واردة واحدة.
تحتوي الانتخابات التمهيدية لتغذية الحلقة على ستة البطانات بدلاً من ثلاث. يُعرف الترتيب الأكثر شيوعًا باسم حلقة V التي تحتوي على مجموعتين من ثلاث البطانات المتداخلة (انظر الشكل 5) - ثلاث البطانات على اليسار (H1A، H2A، H3A) وثلاث البطانات على اليمين (H1B، H2B، H3B)، كما هو موضح في IEEE Std C57.12.34.
الشكل 5: يوفر تكوين التغذية الحلقية إمكانية وجود خلاصتين أساسيتين.
التطبيق الأكثر شيوعًا للبطانة الأساسية المكونة من ستة جلب هو توصيل العديد من محولات التغذية الحلقية معًا. في هذا الإعداد، يتم إحضار تغذية الأداة المساعدة الواردة إلى المحول الأول في المجموعة. تمتد المجموعة الثانية من الكابلات من البطانات الجانبية B للوحدة الأولى إلى البطانات الجانبية A للمحول التالي في السلسلة. ويشار أيضًا إلى هذه الطريقة المتمثلة في ربط محولين أو أكثر على التوالي بسلسلة ديزي باسم "حلقة" المحولات (أو "حلقة المحولات معًا"). من المهم التمييز بين "حلقة" (أو سلسلة ديزي) من المحولات وتغذية الحلقة من حيث صلتها ببطانات المحولات وأنظمة التوزيع الكهربائية. يوضح الشكل 6 مثالًا مثاليًا لحلقة المحولات المثبتة في نظام شعاعي. في حالة انقطاع الطاقة من المصدر، سيتم قطع جميع المحولات الثلاثة عن العمل حتى يتم استعادة الطاقة. لاحظ أن الفحص الدقيق لوحدة التغذية الشعاعية في أقصى اليمين سيشير إلى وجود نظام شعاعي، لكن هذا لن يكون واضحًا إذا نظرنا فقط إلى الوحدتين الأخريين.
الشكل 6: يتم تغذية هذه المجموعة من المحولات من مصدر واحد ابتداءً من المحول الأول في السلسلة. يتم تمرير التغذية الأولية من خلال كل محول في التشكيلة إلى الوحدة النهائية حيث يتم إنهاؤها.
يمكن إضافة صمامات حربة جانبية أساسية داخلية إلى كل محول، كما هو موضح في الشكل 7. تضيف الصمامات الأولية طبقة إضافية من الحماية للنظام الكهربائي - خاصة عندما يتم دمج العديد من المحولات المتصلة معًا بشكل فردي.
الشكل 7:تم تجهيز كل محول بحماية التيار الزائد الداخلية الخاصة به.
إذا حدث خطأ جانبي ثانوي في وحدة واحدة (الشكل 8)، فإن الصهر الأولي سوف يقطع تدفق التيار الزائد في المحول المعطل قبل أن يتمكن من الوصول إلى بقية الوحدات، وسيستمر التيار الطبيعي في التدفق عبر الوحدة المعيبة إلى المحولات المتبقية في الدائرة. يؤدي ذلك إلى تقليل وقت التوقف عن العمل وتحويل الفشل إلى وحدة واحدة عند توصيل عدة وحدات معًا في دائرة فرعية واحدة. يمكن استخدام هذا الإعداد مع حماية التيار الزائد الداخلي في الأنظمة الشعاعية أو الحلقية - في كلتا الحالتين، سوف يقوم فتيل الطرد بعزل الوحدة المعطوبة والحمل الذي تخدمه.
الشكل 8: في حالة وجود خطأ في جانب الحمل على وحدة واحدة في سلسلة من المحولات، فإن الصمامات الجانبية الأولية سوف تعزل الوحدة المعيبة عن المحولات الأخرى في الحلقة - مما يمنع المزيد من الضرر ويسمح بالتشغيل دون انقطاع لبقية النظام.
تطبيق آخر لتكوين جلبة التغذية الحلقية هو توصيل مصدرين منفصلين للتغذية (التغذية أ والتغذية ب) بوحدة واحدة. وهذا مشابه للسيناريو السابق في الشكل 2 والشكل 3، ولكن بوحدة واحدة. بالنسبة لهذا التطبيق، يتم تركيب واحد أو أكثر من مفاتيح الاختيار الدوارة المغمورة بالزيت في المحول، مما يسمح للوحدة بالتناوب بين التغذيتين حسب الحاجة. ستسمح تكوينات معينة بالتبديل بين كل مصدر تغذية دون فقدان مؤقت للطاقة للحمل الذي يتم تقديمه - وهي ميزة حاسمة للمستخدمين النهائيين الذين يقدرون استمرارية الخدمة الكهربائية.
الشكل 9: الرسم البياني أعلاه يوضح محول تغذية حلقة واحدة في نظام حلقة مع خيار التغذية من أحد مصدري الطاقة.
فيما يلي مثال آخر لمحول التغذية الحلقي المثبت في نظام شعاعي. في هذه الحالة، تحتوي الخزانة الأساسية على مجموعة واحدة فقط من الموصلات الموضوعة على البطانات على الجانب A، ويتم إنهاء المجموعة الثانية من البطانات على الجانب B إما بأغطية معزولة أو مانعات الكوع. يعد هذا الترتيب مثاليًا لأي تطبيق تغذية شعاعية حيث يلزم محول واحد فقط في التثبيت. إن تركيب أجهزة الحماية من زيادة التيار على البطانات على الجانب B هو أيضًا التكوين القياسي للمحول الأخير في سلسلة أو سلسلة من وحدات التغذية الحلقية (تقليديًا، يتم تثبيت الحماية من زيادة التيار في الوحدة الأخيرة).
الشكل 10: فيما يلي مثال على تغذية أولية للحلقة تحتوي على ستة البطانات حيث تنتهي البطانات الثلاثة الثانية من الجانب B بمانعات الكوع الأمامية الميتة. يعمل هذا التكوين لمحول واحد بمفرده، ويستخدم أيضًا للمحول الأخير في سلسلة من الوحدات المتصلة.
من الممكن أيضًا تكرار هذا التكوين من خلال تغذية شعاعية ثلاثية البطانات باستخدام إدخالات التغذية من خلال (أو التغذية من خلال) القابلة للتدوير. تمنحك كل إدخالات تغذية خيار تركيب طرف كابل واحد وأداة إيقاف الكوع الأمامية الميتة في كل مرحلة. هذا التكوين مع إدخالات التغذية يجعل أيضًا من الممكن تثبيت مجموعة أخرى من الكابلات لتطبيقات نظام الحلقة، أو يمكن استخدام الوصلات الثلاثة الإضافية لتغذية محول آخر بالطاقة في سلسلة (أو حلقة) من الوحدات. لا يسمح تكوين التغذية من خلال المحولات الشعاعية بخيار الاختيار بين مجموعة منفصلة من البطانات من الجانب A والجانب B مع مفاتيح داخلية في المحول، مما يجعله اختيارًا غير مرغوب فيه لأنظمة الحلقة. يمكن استخدام مثل هذه الوحدة كحل مؤقت (أو مؤجر) عندما لا يكون محول التغذية الحلقي متاحًا بسهولة، ولكنه ليس حلاً دائمًا مثاليًا.
الشكل 11: يمكن استخدام إدخالات التغذية القابلة للتدوير لإضافة مانعات أو مجموعة أخرى من الكابلات الصادرة إلى إعداد جلبة التغذية الشعاعية.
كما ذكرنا في البداية، يتم استخدام محولات التغذية الحلقية على نطاق واسع في الأنظمة الشعاعية حيث يمكن تجهيزها بسهولة للتشغيل المستقل كما هو موضح أعلاه في الشكل 10، ولكنها دائمًا ما تكون الاختيار الحصري للأنظمة الحلقية نظرًا لبطاناتها الستة تَخطِيط. من خلال تركيب مفتاح محدد مغمور بالزيت، يمكن التحكم في مصادر التغذية المتعددة من الخزانة الأساسية للوحدة.
يتضمن المبدأ الخاص بمفاتيح التحديد كسر تدفق التيار في ملفات المحول تمامًا مثل مفتاح التشغيل/الإيقاف البسيط مع إمكانية إضافية لإعادة توجيه تدفق التيار بين البطانات من الجانب A والجانب B. أسهل تكوين لمفتاح التحديد يمكن فهمه هو خيار التبديل ذو الموضعين الثلاثة. كما يوضح الشكل 12، يتحكم مفتاح تشغيل/إيقاف واحد في المحول نفسه، ويتحكم المفتاحان الإضافيان في تغذية الجانب A والجانب B بشكل فردي. يعد هذا التكوين مثاليًا لإعدادات نظام الحلقة (كما في الشكل 9 أعلاه) والتي تتطلب الاختيار بين مصدرين منفصلين في أي وقت محدد. كما أنه يعمل بشكل جيد مع الأنظمة الشعاعية التي تحتوي على وحدات متعددة متسلسلة معًا.
الشكل 12:مثال لمحول به ثلاثة مفاتيح فردية ذات موضعين على الجانب الأساسي. يمكن أيضًا استخدام هذا النوع من تبديل المحدد مع مفتاح واحد بأربعة مواضع، ومع ذلك، فإن خيار المواضع الأربعة ليس متعدد الاستخدامات تمامًا، لأنه لا يسمح بتشغيل / إيقاف تشغيل المحول نفسه بغض النظر عن الجانب A و يغذي الجانب ب.
يوضح الشكل 13 ثلاثة محولات، كل منها مزود بثلاثة مفاتيح ذات موضعين. تحتوي الوحدة الأولى الموجودة على اليسار على المفاتيح الثلاثة في وضع الإغلاق (التشغيل). يحتوي المحول الموجود في المنتصف على مفتاحي الجانب A وB في الوضع المغلق، بينما يكون المفتاح الذي يتحكم في ملف المحول في وضع الفتح (إيقاف التشغيل). في هذا السيناريو، يتم توفير الطاقة للحمل الذي يخدمه المحول الأول والمحول الأخير في المجموعة، ولكن ليس إلى الوحدة الوسطى. تسمح مفاتيح التشغيل/الإيقاف الفردية من الجانب A والجانب B بتمرير تدفق التيار إلى الوحدة التالية في المجموعة عندما يكون مفتاح التشغيل/الإيقاف لملف المحول مفتوحًا.
الشكل 13: من خلال استخدام مفاتيح اختيار متعددة في كل محول، يمكن عزل الوحدة الموجودة في المركز دون فقدان الطاقة للوحدات المجاورة.
هناك تكوينات أخرى محتملة للمفاتيح، مثل المحول ذو الأربعة مواضع - والذي يجمع بطريقة ما بين المحولات الفردية الثلاثة ذات الموضعين في جهاز واحد (مع بعض الاختلافات). يُشار إلى مفاتيح التبديل الأربعة أيضًا باسم "مفاتيح تغذية الحلقة" نظرًا لاستخدامها حصريًا مع محولات تغذية الحلقة. يمكن استخدام مفاتيح تغذية الحلقة في الأنظمة الشعاعية أو الحلقية. في النظام الشعاعي، يتم استخدامها لعزل محول عن الآخرين في المجموعة كما في الشكل 13. في نظام الحلقة، يتم استخدام هذه المفاتيح في كثير من الأحيان للتحكم في الطاقة من أحد مصدرين واردين (كما في الشكل 9).
إن إلقاء نظرة أعمق على مفاتيح تغذية الحلقة هو خارج نطاق هذه المقالة، ويتم استخدام الوصف الموجز لها هنا لإظهار الجزء المهم الذي تلعبه مفاتيح تحديد المحولات الداخلية في محولات تغذية الحلقة المثبتة في الأنظمة الشعاعية والحلقية. بالنسبة لمعظم الحالات التي تكون فيها هناك حاجة إلى محول بديل في نظام تغذية الحلقة، سيكون نوع التبديل الذي تمت مناقشته أعلاه مطلوبًا. توفر المفاتيح الثلاثة ذات الموقعين أكبر قدر من التنوع، ولهذا السبب، فهي حل مثالي في محول بديل مثبت في نظام حلقي.
ملخص
كقاعدة عامة، عادة ما يشير المحول المثبت على لوحة التغذية الشعاعية إلى وجود نظام شعاعي. مع وجود محول مثبت على لوحة التغذية، قد يكون من الصعب تحديد تكوين الدائرة. غالبًا ما يشير وجود مفاتيح التحديد الداخلية المغمورة بالزيت إلى وجود نظام حلقي، ولكن ليس دائمًا. كما ذكرنا في البداية، تُستخدم أنظمة الحلقات بشكل شائع عندما تكون استمرارية الخدمة مطلوبة، مثل المستشفيات والمطارات والحرم الجامعي. بالنسبة للتركيبات الحرجة مثل هذه، ستكون هناك حاجة دائمًا إلى تكوين محدد، ولكن العديد من التطبيقات التجارية والصناعية ستسمح ببعض المرونة في تكوين المحول المثبت على اللوحة والذي يتم توفيره - خاصة إذا كان النظام شعاعيًا.
إذا كنت جديدًا في العمل مع تطبيقات المحولات المثبتة على لوحة التغذية الشعاعية والحلقية، فإننا نوصي بالاحتفاظ بهذا الدليل في متناول يديك كمرجع. ومع ذلك، فإننا نعلم أنها ليست شاملة، لذا لا تتردد في التواصل معنا إذا كانت لديك أسئلة إضافية. نحن نعمل أيضًا بجد للحفاظ على مخزوننا من المحولات والأجزاء مخزنة بشكل جيد، لذا أخبرنا إذا كان لديك حاجة إلى تطبيق محدد.
وقت النشر: 08 نوفمبر 2024