دليل الدروع الكهروستاتيكية للمحولات (الدروع الإلكترونية)

ما هو الدرع الإلكتروني؟
الدرع الكهروستاتيكي عبارة عن صفيحة رقيقة موصلة غير مغناطيسية. يمكن أن يكون الدرع مصنوعًا من النحاس أو الألومنيوم. توضع هذه الصفيحة الرقيقة بين الملفين الابتدائي والثانوي للمحول. تتصل الصفيحة في كل ملف بموصل واحد متصل بهيكل المحول.

ما وظيفة الدروع الإلكترونية في المحولات؟
تعمل الدروع الإلكترونية على توجيه اضطرابات الجهد الضارة بعيدًا عن ملفات المحول والإلكترونيات الحساسة في الأنظمة الكهربائية، مما يحمي المحول والنظام المتصل به.
دعونا ننظر إلى هذا بمزيد من التفصيل بدءًا من ما تحمي منه الدروع الإلكترونية.

التوهين
تتعرض العديد من الدوائر الكهربائية الحديثة لارتفاعات مفاجئة وضوضاء نمطية. يعمل التدريع الإلكتروني المؤرض على تخفيف (تقليل) هذه الاضطرابات.

تُظهر الصورة أعلاه على اليسار ارتفاعًا مفاجئًا نموذجيًا في الجهد الكهربائي. ينتج هذا النوع من الارتفاع الحاد في جهد التغذية عن معدات مكتبية شائعة مثل أجهزة الكمبيوتر أو آلات التصوير. كما تُعدّ العواكس مصدرًا شائعًا للارتفاعات المفاجئة. تُظهر الصورة على اليمين مثالًا على ضوضاء الوضع في دائرة كهربائية. ضوضاء الوضع شائعة في الدوائر الإلكترونية. غالبًا ما تُعاني الأنظمة ذات التوصيلات الرديئة والحماية غير المناسبة للكابلات من ضوضاء الوضع.
والآن دعونا نلقي نظرة على كيفية تعامل الدرع الإلكتروني مع هذه الاضطرابات.

اقتران سعوي
يقلل الغلاف الإلكتروني المؤرض من الاقتران السعوي بين الملفين الابتدائي والثانوي. فبدلاً من اقتران الملف الابتدائي بالملف الثانوي، يقترن الملف الابتدائي بالغلاف الإلكتروني. يوفر الغلاف الإلكتروني المؤرض مسارًا منخفض المقاومة إلى الأرض، مما يُعيد توجيه اضطرابات الجهد بعيدًا عن الملف الثانوي. وينطبق هذا أيضًا من الطرف الآخر للمحول (من الملف الثانوي إلى الملف الابتدائي).

يمكن أن تتسبب الارتفاعات المفاجئة والتشويش في تلف المحولات وغيرها من المعدات الكهربائية. ويقلل وجود درع كهروستاتيكي بين ملفات الجهد العالي والمنخفض من هذه المخاطر، وهو أمر بالغ الأهمية عند تزويد الأجهزة الإلكترونية الحساسة بالطاقة.

أمثلة على المحولات التي تستخدم درعًا إلكترونيًا
محولات الطاقة الشمسية والرياح
تنتقل الاضطرابات التوافقية وعمليات التبديل الخاصة من محولات الطاقة الشمسية إلى شبكة الكهرباء. وتُحدث هذه الاضطرابات في الجهد تأثيرات شبيهة بالنبضات في ملفات الجهد العالي التي تغذي الشبكة. كما يمكن أن تنتقل الارتفاعات المفاجئة في الجهد الزائد على جانب الشبكة إلى المحول. وقد تُلحق هذه الارتفاعات في الجهد الزائد الضرر بالمكونات الحساسة للمحول. وتوفر الدروع الإلكترونية الحماية لكل من المحول والشبكة والمحول.
تعرف على المزيد حول متطلبات تحديد حجم وتصميم محولات الطاقة الشمسية.

يقود محول عزلs
صُممت محولات عزل المحركات لتحمل اضطرابات الجهد عالية التردد (التوافقيات). تنتج هذه الاضطرابات عن معدات مثل محركات القيادة (أو محولات التردد المتغيرة). ومن هنا جاءت كلمة "قيادة" في الاسم. بالإضافة إلى التوافقيات، قد تُسبب محركات القيادة اضطرابات جهد أخرى (مثل ضوضاء الوضع). وهنا يأتي دور الدرع الكهرومغناطيسي. تحتوي محولات عزل المحركات على درع كهرومغناطيسي واحد على الأقل بين ملفات الجهد العالي والمنخفض. ويمكن استخدام عدة دروع أيضًا. كما يمكن وضع الدروع الكهرومغناطيسية بين الملفات الداخلية وأطراف القلب الحديدي.
تستفيد التطبيقات التي تتعرض لاضطرابات الجهد (مثل الارتفاعات المفاجئة والضوضاء النمطية) من استخدام محول مزود بدرع حماية من التداخل الكهرومغناطيسي. تتميز هذه الدروع بانخفاض تكلفتها، وتوفر عائدًا استثماريًا كبيرًا في الحالات التي تشكل فيها مشاكل جودة الطاقة تهديدًا.