ما هو مبدأ عمل جهاز الإرسال الحالي

جهاز إرسال التيار (محول الطاقة الحالي) هو جهاز كهربائي مصمم لاستشعار التيار في الموصل وتحويله إلى إشارة خرج موحدة، عادة في شكل إشارة تيار مستمر 4-20 مللي أمبير ، لأغراض القياس أو المراقبة أو التحكم. تُستخدم أجهزة الإرسال الحالية على نطاق واسع في الأتمتة الصناعية وأنظمة الطاقة وإدارة الطاقة في المباني والتحكم في العمليات لضمان قياس دقيق للتيار في الوقت الفعلي. على عكس محولات التيار التقليدية ( CTs )، التي توفر فقط تيارًا ثانويًا مخفضًا يتناسب مع التيار الأساسي، تقوم أجهزة الإرسال الحالية بتحويل التيار المستشعر بشكل فعال إلى إشارة تناظرية أو رقمية قياسية يمكن تفسيرها بسهولة بواسطة أنظمة التحكم أو وحدات الحصول على البيانات أو أجهزة المراقبة.

يمكن شرح مبدأ عمل جهاز الإرسال الحالي في عدة مراحل رئيسية:

الاستشعار الحالي
تتضمن المرحلة الأولى اكتشاف التيار الأساسي الذي يتدفق عبر الموصل. هناك عدة طرق لإستشعار التيار ، وأكثرها شيوعاً:

يعتمد اختيار تقنية الاستشعار على عوامل مثل نوع التيار (AC/DC)، والدقة المطلوبة، واستجابة التردد، ومتطلبات العزل.

الرسم التخطيطي المقترح : يُظهر موصلًا أساسيًا يمر عبر مستشعر تأثير Hall أو CT مع تمثيل التدفق المغناطيسي.

الحث الكهرومغناطيسي: يشبه جهاز CT التقليدي، حيث يعمل الموصل الأساسي كملف أحادي الدورة، ويولد الملف الثانوي تيارًا متناسبًا.

استشعار تأثير هول: يعتمد على مبدأ تأثير هول، حيث يقوم مستشعر هول الموجود في المجال المغناطيسي الناتج عن الموصل بإنتاج جهد يتناسب مع التيار. هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص للتيارات DC أو AC.

ملفات روجوفسكي : لقياس التيارات المتناوبة عالية التردد، يمكن لملف روجوفسكي المرن أن يستشعر معدل تغير التيار ويوفر خرجًا يتناسب مع مشتق التيار.

تكييف الإشارة
بمجرد استشعار التيار، غالبًا ما تكون الإشارة الخام من عنصر الاستشعار (الجهد من مستشعر Hall أو التيار الثانوي من CT) ضعيفة جدًا أو مزعجة بحيث لا يمكن نقلها مباشرة. ولذلك فإنه يمر عبر دوائر تكييف الإشارة التي قد تشمل:

غالبًا ما تستخدم أجهزة الإرسال الحديثة التحويل التناظري إلى الرقمي المتكامل (ADC) لتحويل إشارة المستشعر التناظري إلى شكل رقمي قبل المعالجة، مما يسمح بدقة واستقرار عاليين.

الرسم التخطيطي المقترح: رسم تخطيطي للمستشعر ← مكبر الصوت ← الفلتر ← الخطي ← ADC.

مكبرات الصوت: لتعزيز الإشارات الضعيفة.

المرشحات: لإزالة الضوضاء أو التوافقيات عالية التردد.

دوائر الخطية: لتصحيح عدم الخطية في استجابة المستشعر، مما يضمن قياسًا دقيقًا عبر النطاق الحالي الكامل.

التحويل إلى الخرج القياسي
يتم بعد ذلك تحويل الإشارة المشروطة إلى تيار أو جهد خرج قياسي، الأكثر شيوعًا 4-20 مللي أمبير تيار مستمر أو 0-10 فولت تيار مستمر، وهو مناسب لأنظمة التحكم الصناعية.

تمثل الإشارة 4 مللي أمبير عادةً تيارًا صفرًا (أو أقل تيار يمكن قياسه)، بينما تمثل 20 مللي أمبير التيار الكامل. يضمن هذا المعيار تصميمًا آمنًا من الفشل: سيتم اكتشاف أي انقطاع في الأسلاك أو فشل المستشعر بأقل من 4 مللي أمبير.

قد توفر أجهزة الإرسال الرقمية مخرجات عبر Modbus أو HART أو بروتوكولات ناقل المجال الأخرى، مما يسمح بالمراقبة عن بعد والتشخيص والتكامل مع أنظمة SCADA.

الميزات الرئيسية لأجهزة الإرسال الحالية

الدقة العالية والخطية: يضمن قياس تيار موثوق به للتحكم الدقيق.

نطاق تيار واسع: يمكنه مراقبة التيارات المنخفضة إلى العالية جدًا اعتمادًا على تقنية الاستشعار.

العزل والسلامة: يوفر الحماية لأنظمة التحكم من عابري الجهد العالي.

تطبيقات أجهزة الإرسال الحالية

الأتمتة الصناعية: مراقبة تيارات المحرك، أو تيارات الحمل، أو استهلاك الطاقة.

أنظمة توزيع الطاقة: قياس تيارات التيار المتردد والتيار المستمر في المحطات الفرعية أو المفاتيح الكهربائية لتكامل SCADA.

أنظمة الطاقة المتجددة: تتبع مخرجات العاكس الشمسي، وتيارات البطاريات، ومولدات توربينات الرياح.

المزايا على محولات التيار التقليدية

يمكن قياس التيارات DC والتيار المتردد، على عكس CT القياسية التي تعمل بالتيار المتردد فقط.

يوفر خرجًا قياسيًا مباشرًا (4-20 مللي أمبير) بدون معدات تحويل إضافية.

يوفر العزل الجلفاني، وحصانة الضوضاء، وتعزيز السلامة.

يدعم التكامل مع أنظمة المراقبة والأتمتة الرقمية، مما يتيح إدارة أكثر ذكاءً للطاقة.

باختصار، يجمع جهاز الإرسال الحالي بين الاستشعار الحالي الدقيق وتكييف الإشارة والإخراج القياسي لتقديم قياس تيار دقيق وآمن وموثوق للتطبيقات الصناعية والتجارية وتطبيقات الطاقة. من خلال تقنيات مثل أجهزة استشعار تأثير هول، وملفات روجوفسكي، ومعالجة الإشارات المتقدمة، تعمل أجهزة الإرسال الحالية كحلقة وصل هامة بين الأنظمة الكهربائية وأجهزة التحكم أو المراقبة، مما يعزز الكفاءة التشغيلية والسلامة عبر الشبكات الكهربائية الحديثة.