دليل اختيار المرحّلات: الملف الكهربائي وتصنيف التلامس ونوع الحمل

المرحّلات من المكوّنات التي يُكثر المهندسون من اختيارها بالاعتماد على رقم واحد فقط. يقرأ المهندس قيمة «10 A» في ورقة البيانات، ويقارنها بتيار الحمل، ثم يتوقف عند هذا الحد. لكن هذا الرقم يُذكر عادةً لحمل مقاوم AC، ومعظم الأحمال الفعلية ليست مقاومة ولا AC.

يتناول هذا الدليل القرارات الأربعة التي تحدد فعلياً ما إذا كان المرحّل سيبقى صالحاً للعمل: الملف الكهربائي، وتصنيف التلامس في سياقه الصحيح، ونوع الحمل، ووسيلة التوصيل.

الخطوة الأولى: الملف الكهربائي

الملف الكهربائي مغناطيس كهربائي له جهد تشغيل محدد ومقاومة محددة. ومن هذين الرقمين يُستخرج تيار الملف وقدرة الملف، وهما ما يحدد دائرة القيادة المطلوبة.

ملف بجهد 12 V ومقاومة 400 Ω يسحب 30 mA ويبدد 360 mW، وهو ما يقع بأريحية داخل قدرة ترانزستور إشارة صغير عادي. أما ملف بجهد 12 V ومقاومة 100 Ω فيسحب 120 mA ويبدد 1.44 W، ويحتاج إلى دارة قيادة مصنّفة لهذا التيار وإلى تصميم لوحة يتحمل مرور هذا التيار.

• تفاوت جهد الملف. تُحدَّد معظم الملفات عند جهد اسمي، مع عتبة جذب أقل منه بكثير وعتبة تحرير أقل من ذلك. وفي نظام صناعي بجهد 24 V يرى الملف المخصص لـ 24 V جهداً قدره 26 V أو أكثر عندما يكون المصدر عند الحد الأعلى للتفاوت. تحقق من الجهد الأقصى، لا من الجهد الاسمي فقط.
• تيار القيادة. أضف تيار الملف إلى ما تحمله دارة القيادة من أحمال أخرى. ولا تنسَ أن كثيراً من المرحّلات الصغيرة تُقاد مباشرة من مخرج منطقي لا تتوافر فيه قدرة تيار كافية.
• ديود الإرجاع. يحتاج إليه كل ملف DC. فبدونه يؤدي انهيار المجال المغناطيسي للملف إلى نبضة جهد قد تُتلف دارة القيادة في النهاية، أو تولّد ضجيجاً كافياً لتعطيل بقية اللوحة.
• زمن الجذب وزمن التحرير. يتراوح عادةً من بضعة مللي ثانية إلى عشرة مللي ثانية أو أكثر. وإذا كان التطبيق يتطلب تبديلاً أسرع، فالمرحّل مكوّن غير مناسب.

أمثلة على القطع: Songle SRD-SL-A series وSongle SRD-SL-C series للاستخدام العام على لوحات الدوائر، وOMRON MY series للوحات الصناعية ذات القواعد، وSchneider 8-pin interface relays عندما تهم سهولة التوصيل والصيانة.

الخطوة الثانية: قراءة تصنيف التلامس قراءة صحيحة

تصنيف التلامس ليس رقماً واحداً، بل مجموعة أرقام، كل منها لا يصح إلا بالشروط المذكورة بجانبه. وأهم هذه الشروط نوع الحمل، والجهد، وما إذا كان التيار AC أم DC.

الفارق بين تصنيف AC وتصنيف DC للمرحّل نفسه هو السبب الأكثر شيوعاً لتعطّل المرحّلات قبل موعدها. فمرحّل مصنّف عند 10 A و250 VAC قد يكون مصنّفاً عند 1 A إلى 3 A فقط عند 30 VDC، لأن قوس DC لا ينطفئ تلقائياً عند نقطة عبور الصفر.

الخطوة الثالثة: الحمل ليس كما تقول البطاقة

تيار البدء

تسحب المصابيح المتوهجة خمسة إلى خمسة عشر ضعف تيارها المستقر خلال المللي ثانية الأولى بينما يكون الفتيل بارداً. وتسحب المحركات خمسة إلى عشرة أضعاف التيار المقنن عند بدء التشغيل. وقد تسحب مصادر القدرة ذات الدخل السعوي أكثر من ذلك. ويجب أن يتحمل تلامس المرحّل هذه اللحظة الأولى، فهي اللحظة التي يحدث فيها التحام التلامس.

إذا كان تيار البدء مرتفعاً، فإما أن تختار مرحّلاً بتصنيف بدء مناسب، أو تضيف محدداً لتيار البدء مثل الثرمستور NTC، أو تبدّل الحمل بعنصر إلكتروني صلب وتستخدم المرحّل للعزل فقط.

الأحمال الحثّية

تختزن الملفات اللولبية وملفات الكونتاكتورات ولفات المحركات طاقة في مجال مغناطيسي. وعند فتح التلامس تنتج هذه الطاقة قوساً كهربائياً يتآكل سطح التلامس وقد يلحمه في وضع الإغلاق. وقد يكون عمر التلامس مع حمل حثّي DC جزءاً صغيراً من العمر المقابل للحمل المقاوم.

الإجراءات العملية المضادة هي ديود إرجاع على الملف DC، ودائرة إخماد RC على الحمل AC، واختيار مرحّل تعطي ورقة بياناته تصنيفاً صريحاً للأحمال الحثّية. ويُعد خفض تيار التلامس إلى النصف افتراضاً أولياً معقولاً عند عدم توفر بيانات أفضل.

الأحمال منخفضة المستوى

تبديل بضعة مللي أمبير عند بضعة فولتات مشكلة مختلفة. فتلامسات الفضة العادية تكوّن طبقة أكسيد لا يستطيع تيار صغير جداً اختراقها، فيصبح التلامس مفتوحاً على نحو متقطع. ولتبديل الإشارات اختر تلامسات مطلية بالذهب أو مغطاة بطبقة ذهب رقيقة، وتحقق من أدنى حمل مسموح في ورقة البيانات بدلاً من افتراض أنه سيعمل.

الخطوة الرابعة: ترتيب التلامس وتكوينه

تحقق أيضاً مما إذا كان التلامس أحادياً أو مزدوجاً في القطع، وما إذا كان المرحّل مغلقاً بإحكام أم مفتوحاً. فالمرحّلات المغلقة تتحمل البيئات المغبرة والرطبة، أما المفتوحة فهي أرخص لكنها تحتاج حاوية نظيفة.

مرحّلات الواجهة والقواعد

في لوحات التحكم الصناعية يُعد مرحّل الواجهة المركّب على قاعدة قابلة للفك هو الحل القياسي، ولسبب وجيه. فالقاعدة توفر وصلة ميكانيكية يمكن استبدالها دون لحام، ويمكن تبديل المرحّل في ثوانٍ عند حدوث عطل، كما تقبل القاعدة نفسها مرحّلات من عدة مصنّعين.

• عدد الأطراف وترتيبها. تُعد قواعد الأطراف الدائرية بـ 8 أطراف و14 طرفاً من المعايير الشائعة، كما تُستخدم قواعد الأطراف المسطحة على نطاق واسع. طابق القاعدة مع المرحّل، وتحقق من مخطط الأطراف بدلاً من افتراض أن عدد الأطراف كافٍ.
• تصنيف تيار القاعدة. القاعدة تنقل تيار التلامس أيضاً. وقاعدة مصنّفة بتيار أقل من المرحّل تُبطل الغرض من التركيب.
• مشبك التثبيت. الاهتزاز يفكّ المرحّلات المركّبة على قاعدة. استخدم المشبك.
• بيان الحالة. مؤشر ميكانيكي أو مؤشر LED يوفر الكثير من وقت التشخيص في الموقع.
• استراتيجية قطع الغيار. استخدام عائلة مرحّلات واحدة في اللوحة يقلل عدد أرقام قطع الغيار التي يجب تخزينها.

قائمة التحقق عند الاختيار

1. حدد جهد الملف، وأقصى جهد للمصدر، وتيار القيادة المتاح.
2. صنّف الحمل: مقاوم، حثّي، سعوي، مصباح، محرك، أو مستوى إشارة.
3. ابحث عن تصنيف التلامس لنوع الحمل هذا عند جهد التشغيل الفعلي، وتحقق مما إذا كان التيار AC أم DC.
4. قدّر تيار البدء وقارنه بأي تصنيف لتيار البدء أو للمحرك في ورقة البيانات.
5. اختر تكوين التلامس: مفتوح عادةً، أو مغلق عادةً، أو تحويل، أو أقطاب متعددة.
6. اختر مادة التلامس: سبيكة فضة للأحمال القدرية، وذهب لأحمال الإشارة.
7. قرّر بين مرحّل يُركّب على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ومرحّل يُركّب على قاعدة.
8. أكّد نطاق درجة حرارة التشغيل، والعمر الميكانيكي المتوقع، والعمر الكهربائي عند حملك.
9. خطّط لديود الإرجاع أو دائرة الإخماد أو محدد تيار البدء كجزء من التصميم، لا كحل لاحق.

كيف يمكننا المساعدة

أرسل إلينا وصف الحمل لا التيار فقط: ما الذي يتم تبديله، وعند أي جهد، وAC أم DC، وبأي معدل تكرار. وسنوصي بعائلة المرحّل وترتيب التلامس والقاعدة، وسنخبرك بالعمر الواقعي المتوقع للتلامس عند حملك.

لتصنيع اللوحات الكاملة، أرسل القائمة بأكملها. فمرحّلات الواجهة تكون عادةً أرخص وأسرع في التوريد كمجموعة مع القواعد من طلب رقم قطعة واحد في كل مرة.