مرشح مرحلة الإدخال

أنواع مرشحات طور الإدخال

يُفضل استخدام مرشح طور الإدخال عندما تعمل الآلة الكهربائية بنظام تحكم بسرعة ثابتة. يتكون هذا المرشح من مكثف ومفاعل متصلين على التوالي، مما يشكل مرشح LC متصل بوحدة التحكم بتردد متغير (VFD) والمحرك. يساعد مرشح LC على إزالة الجهد عالي التردد الذي يمكن أن يؤثر على المحرك عند تزويد VFD له بالطاقة. هناك نوعان أساسيان من مرشحات طور الإدخال:

• مرشحات التمرير المنخفض

  تسمح مرشحات التمرير المنخفض بمرور الإشارات ذات التردد الأقل من تردد القطع، بينما تعيق الترددات الأعلى، مما يوفر طاقة إدخال أكثر سلاسة للآلات. تقلل هذه المرشحات من ارتفاعات الجهد الناتجة عن الضوضاء عالية التردد. تتكون هذه المرشحات بشكل عام من دائرة RLC، التي توفر تصفية مقاومة وحثية وسعوية. تمنع مرشحات التمرير المنخفض تلف محامل المحرك وتدهور عزل لفاته.

• مرشحات التمرير العالي

  يسمح هذا النوع من المرشحات بمرور الترددات العالية ويمنع الترددات المنخفضة. يمنع هذه المرشحات المحرك من العمل بتيار كهربائي عالي التردد. بشكل عام، تكون هذه المرشحات شبكات حثية تصفي مكونات التردد خارج النظام الكهربائي. تحدّ مرشحات التمرير العالي من التيارات الزائدة في محامل المحركات، مما يقلل من مخاطر تلف العزل ويطيل عمر المعدات.

المواصفات وصيانة مرشحات طور الإدخال

قد تختلف مواصفات مرشحات طور الإدخال حسب الطراز ونوع الشركة المصنعة. فيما يلي بعض المواصفات النموذجية التي تتوافق مع تفاصيل مرشحات الطور في صناعة الآلات.

• قدرة الطاقة

  يتم تصميم مرشحات طور الإدخال بشكل عام لتحمل تصنيفات طاقة محددة، عادة ما يصل إلى 5,800 كيلو فولت أمبير، و 6,600 كيلو فولت أمبير كحد أقصى، مما يتناسب مع سعة مصدر الطاقة.

• تصنيف الجهد

  يشير تصنيف الجهد لمرشح طور الإدخال إلى مستوى الجهد الذي يمكن للمرشح التعامل معه. على سبيل المثال، تتراوح نطاق الجهد من 50-60 هرتز 1-12 كيلو فولت.

• تصنيف التيار

  يمثل تصنيف التيار لمرشح طور الإدخال الحد الأقصى للتيار الذي يمكنه تحمله. قد يختلف نطاق التيار وفقًا لأحجام وتصنيفات الجهد المختلفة، مما يسمح باستخدامها في تطبيقات ونظم معينة.

• خصائص التوهين

  تشير خصائص التوهين لمرشحات طور الإدخال إلى قدرة المرشح على تصفية التداخل الكهرومغناطيسي أو الضوضاء. بشكل عام، ستوفر هذه المرشحات منحنيات توهين مفصلة، تصف آثار التوهين لترددات مختلفة.

• نطاق درجة الحرارة

  يشير نطاق درجة الحرارة لمرشح طور الإدخال إلى نطاق درجة الحرارة التشغيلية للمرشح. يضمن ذلك قدرة المرشح على العمل بشكل صحيح ودقيق في بيئات صناعية متنوعة.

الصيانة

يُعدّ صيانة مرشح طور الإدخال بشكل صحيح أمرًا بالغ الأهمية لضمان أدائه الأمثل، وإطالة عمره، ومنع حدوث توقف غير ضروري للنظام. فيما يلي بعض عمليات صيانة مرشح طور الإدخال التي يجب على مستخدمي المعدات أو موظفي الصيانة مراعاتها.

• الفحوصات البصرية المنتظمة

  يشمل ذلك الفحص الروتيني لوجود علامات تلف جسدي، مثل الكابلات المهترئة أو الشقوق في غلاف المرشح أو فصل المكونات. تأكد أيضًا من عدم وجود علامات على ارتفاع درجة الحرارة، مثل علامات الاحتراق أو روائح الاحتراق. في حالة وجود أي شذوذ مرئي، يجب على المستخدمين استشارة الشركة المصنعة للحصول على المشورة بشأن الاستخدام المستمر أو الصيانة الفورية.

• الحفاظ على تدفق الهواء المناسب

  يحتوي مرشح طور الإدخال بشكل عام على مراوح تبريد لتنظيم درجة الحرارة. لذلك، يجب على المستخدمين التأكد من وجود تدفق هواء كافٍ حول المرشح. حافظ على بيئة نظيفة حول المرشح لمنع ارتفاع درجة حرارة المكونات أو فشل مبكر.

• تنظيفه

  يجب على المستخدمين تنظيف مرشح طور الإدخال بانتظام لإزالة تراكم الغبار والحطام. يمكن استخدام قطعة قماش خالية من النسالة لمسح أسطح المرشح بلطف. يجب على المستخدمين التأكد من عدم ترطيب المرشح بشكل زائد أو رطوبته أثناء التنظيف لمنع أي مخاطر كهربائية والتأكد من تجفيفه تمامًا قبل الاستخدام.

• مراقبة أدائه

  يجب على المستخدمين مراقبة عمل مرشح طور الإدخال بشكل روتيني. يشمل ذلك ملاحظة فعالية التصفية، ومستويات الضوضاء، وسرعات تشغيل المروحة، ودرجات الحرارة. يجب التحقيق في أي تغييرات غير طبيعية ومعالجتها على الفور لتجنب الأضرار المحتملة.

• اتبع إرشادات الشركة المصنعة

  قد تختلف مواصفات كل آلة حسب الطراز ونوع الشركة المصنعة؛ لذلك، يُقصد بها ضمان أداء التصفية الأمثل ومنع بطلان الضمان. على سبيل المثال، يجب على المستخدمين استخدام مكونات وقطع غيار بديلة موصى بها فقط لصيانة مرشح طور الإدخال. يجب عليهم أيضًا ضمان التخلص السليم لأي قطع غيار يتم استبدالها، مثل المكونات الإلكترونية، وفقًا للوائح والمعايير البيئية.

تُستخدم مرشحات طور الإدخال في العديد من الصناعات.

• الصوتيات: تُستخدم مرشحات الإدخال الصوتية في معدات الصوت مثل الميكسرات، وواجهات التسجيل، والموازنات، والمكبرات الصوتية. على سبيل المثال، تعمل مرشحات الصوت عالية التمرير على إزالة الأصوات المنخفضة التردد غير المرغوب فيها، بما في ذلك تلك الناتجة عن الاهتزاز أو التعامل، مما يحسن جودة التسجيلات والتضخيمات.
• اتصالات: تُعدّ مرشحات الإدخال في الاتصالات جزءًا لا يتجزأ من تكنولوجيا الاتصالات مثل بث الراديو والتلفزيون، ونظم الاتصالات المتنقلة، والاتصالات الساتلية. تُستخدم هذه المرشحات لاختيار قنوات التردد المختلفة بشكل صحيح، مما يضمن بثًا واستقبالًا واضحًا ومستقرًا.
• المعدات الطبية: تُستخدم مرشحات الإدخال في المعدات الطبية على نطاق واسع مثل أجهزة تخطيط القلب (ECG)، وأجهزة تخطيط الدماغ (EEG)، ونظم اكتساب الإشارات الطبية. من خلال إزالة إشارات التداخل (مثل تداخل التيار المتردد 50/60 هرتز)، تساعد هذه المرشحات على استخراج معلومات بيولوجية مهمة من الإشارة المستهدفة، وبالتالي تحسين دقة وموثوقية التشخيص الطبي.
• التحكم الصناعي: تُستخدم مرشحات الإدخال في معدات التحكم الصناعية مثل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، ونظم اكتساب البيانات، ودوائر الاستشعار. تساعد هذه المرشحات على استقرار الإشارات من المستشعرات والمُحولّات (مثل الضغط، والحرارة، والتدفق). يتم تحقيق ذلك من خلال إزالة الضوضاء والمتغيرات، مما يساهم في جمع البيانات والتحكم الدقيق.
• السيارات: تُستخدم مرشحات الإدخال في أنظمة الصوتيات في السيارات، وأنظمة الاتصالات في السيارات، ومستشعرات متنوعة. على سبيل المثال، تستخدم أنظمة الصوت في السيارات مرشحات عالية التمرير لتقليل ضوضاء المحرك والتداخل المنخفض التردد الآخر حتى يتمكن المستهلكون من الاستمتاع بصوت أكثر وضوحًا.
• البحث والمختبرات: تُستخدم مرشحات الإدخال بشكل شائع في معدات البحث والمختبرات مثل مطياف الأطياف، ومذبذبات العرض، ومحللات الإشارات. تساعد هذه المرشحات على فصل وتحليل الإشارات ذات الترددات المختلفة لتحديد تركيب وخصائص العينة، مما يدعم الأبحاث العلمية والتجارب.

كيفية اختيار مرشحات طور الإدخال

تقوم مرشحات الإدخال بإزالة الضوضاء الكهربائية عن طريق توجيهها إلى الأرض. كما أنها تمنع ضوضاء التبديل من العودة إلى نظام التزويد عبر الحمل. تشمل الأمثلة النموذجية لمرشح الإدخال مرشحات المكثف المشتت (التي تستخدم المكثفات الكهروكيميائية أو الرقيقة) ومرشحات RC التي تستخدم المقاومات والمكثفات.

خذ بعين الاعتبار ما يلي عند اختيار العناصر:

• متطلبات الحمل

  تتمثل الوظيفة الأساسية لمرشح الإدخال في الطاقة في إزالة الضوضاء من مصدر الطاقة بحيث تعمل الدائرة بشكل مناسب. ومع ذلك، يمكن لبعض أنواع المرشحات أيضًا الحد من أقصى تيار متدفق إلى الحمل. هذه الميزة ضرورية لحماية مصدر الطاقة من التعرض لطلب زائد من الحمل. على سبيل المثال، يمكن أن يكون الصمام جزءًا من مرشح الإدخال. سينفجر عند تجاوز التيار قيمة معينة لمنع تلف مصدر الطاقة. إذا كان الحد من التيار ضروريًا لدائرة معينة، فاختر مرشحًا سيحل هذه الحاجة بشكل مناسب.

• نوع الضوضاء

  تتعامل مرشحات الإدخال المختلفة مع أنواع مختلفة من الضوضاء. على سبيل المثال، تعد مرشحات RC مناسبة لضوضاء تصحيح الترددات الراديوية، بينما تعد مرشحات الحث-السعة (LC) مناسبة لكل من الترددات الراديوية المنخفضة والعالية. سيساعد فهم نوع الضوضاء المحدد الذي ستواجهه الدائرة على اختيار المرشح المثالي لإزالته، تاركًا مصدر طاقة نقي فقط للدائرة.

• السعة

  تتكون مرشحات الإدخال بشكل عام من المكثفات وأحيانًا المقاومات والمغانط. تتمثل الوظيفة الأساسية في توصيل الضوضاء بالأرض، وتحدد سعة المكثف مقدار الضوضاء التي ستُوجّه إلى الأرض. كلما زادت السعة، زادت التردد الذي سيوجهه المكثف إلى الأرض. عند اختيار مرشحات الإدخال، ضع السعة في الاعتبار وتأكد من أنها مناسبة لمتطلبات التردد للدائرة.

• الموصلات

  تعمل مرشحات الإدخال مع الموصلات لتوفير مصدر طاقة نقي للدوائر. يمكن أن يؤثر اختيار الموصلات على تصنيفات الجهد وقوة التحمل الميكانيكية. اختر الموصل المناسب لضمان حصول الدائرة على مصدر طاقة مناسب.

• نطاق درجة الحرارة التشغيلية

  للدوائر الإلكترونية نطاق درجة حرارة يمكنها العمل ضمنه. اختر مرشحات طور الإدخال ذات نطاق درجة حرارة مناسب لموقع المرشح. على سبيل المثال، سيتباين نطاق درجة حرارة مرشح في مصدر طاقة يعمل بشكل مستمر في غرفة مكيفة مع مرشح في معدات خارجية مُعرّضة لأشعة الشمس.

أسئلة وأجوبة عن مرشح طور الإدخال

س1: لماذا تستخدم مرشح طور الإدخال في مُكبّر صوت قوي؟

ج1: تعمل مرشحات طور الإدخال في مُكبّرات الصوت القوية على تقليل أو القضاء على الضوضاء غير المرغوب فيها عالية التردد، وتحسين نسبة الإشارة إلى الضوضاء في المُكبّر، وتحسين جودة الصوت بشكل عام عن طريق تقليل الضوضاء والتشويهات غير المرغوب فيها الأخرى.

س2: ما هي مزايا المرشحات الرقمية؟

ج2: تشمل مزايا المرشحات الرقمية التحكم الدقيق في خصائص التصفية، والبرمجة للتكيف مع المواقف المختلفة، والقدرة على تنفيذ تصميمات مرشح معقدة، واستقرار جيد وقابلية التنبؤ.

س3: ما الفرق بين المرشحات النشطة والسلبية؟

ج3: تستخدم المرشحات النشطة المُكبّرات (وغالبًا مكونات أخرى مثل مُكبّرات العمليات) والمقاومات والمكثفات لتصفية الإشارات. يمكنها تعزيز الإشارة. تستخدم المرشحات السلبية فقط مكونات سلبية مثل المقاومات والمكثفات. تقوم بتوهين الإشارة.

س4: ما العوامل التي تحدد اختيار المرشحات لتطبيق معين؟

ج4: التطبيق لمرشح طور الإدخال، وخصائص التردد (تردد القطع، النطاق المار، النطاق المُمنع)، ونوع المرشح (نشط أو سلبي)، وأداء المرشح المطلوب (بما في ذلك المكسب)، والنظر في الحجم والتكامل، ومتطلبات الجهد والتيار، والجوانب الاقتصادية للمرشحات كلها عوامل ذات صلة.