تُعد مرحلات الطاقة من المكونات الأساسية في الأنظمة الكهربائية، حيث توفر التحكم والحماية لمختلف التطبيقات. تهدف هذه المقالة إلى تقديم نظرة عامة شاملة على مرحلات الطاقة، وتغطي حجم السوق الحالي والتوقعات المستقبلية، والأنواع والميزات الشائعة، وأحدث التطورات التكنولوجية، وتوصيات الاختيار لضمان حصولك على أفضل الخيارات لعام 2025.

جدول المحتويات
التوقعات الحالية للسوق العالمية لمرحلات الطاقة
المعلمات الرئيسية لمرحل الطاقة التي يجب أن تعرفها
الأنواع الشائعة لمرحلات الطاقة وكيف تختلف
أحدث اتجاهات سوق التتابع
كيف يمكنك اختيار مرحل الطاقة المناسب لاحتياجاتك؟
تلخيص لما سبق

التوقعات الحالية للسوق العالمية لمرحلات الطاقة

وصل حجم سوق التتابع العالمي إلى حوالي USD 8.80 مليار في عام 2023. ومن المتوقع أن ينمو السوق بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) بنسبة 6.0٪ بين عامي 2024 و 2032، ليصل إلى ما يقرب من 14.87 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2032.

في المستقبل، مع النمو القوي للمنازل الذكية، والأتمتة الصناعية، ومجالات الطاقة الكهروضوئية، والتطور السريع لذكاء العدادات العالمية، وذكاء السيارات، والمركبات ذات الطاقة الجديدة، وشعبية اتصالات الجيل الخامس، فإن سوق التتابع سوف يفتتح جولة جديدة من التطوير.

تتركز شركات تصنيع التتابعات بشكل أساسي في الصين واليابان وأوروبا والولايات المتحدة. باناسونيك وهونجفا هما الشركتان الأبرز من حيث حصة السوق العالمية، تمثل حوالي 60% من حصة السوق.

مع التطور المستمر للكهرباء في مجال المركبات ذات الطاقة الجديدة والدفاع، سيستمر الطلب على مرحلات الطاقة في النمو. تم توسيع مرحل القوة المتوازنة تدريجيًا إلى سلسلة مرحلات عالية الطاقة لتلبية متطلبات الطاقة العالية والتيار في مجال الدفاع.

تتطور مرحلات الحالة الصلبة في اتجاه التصغير، وخفة الوزن، والتكاملمع ترقية تكنولوجيا معدات الدفاع واتجاه تطوير إمدادات الطاقة وتوزيعها، الطلب على منتجات وحدة التحكم في الطاقة الصلبة 270 فولت واضحسوف يحقق سوق المنتجات اختراقاً.

المعلمات الرئيسية لمرحلات الطاقة التي يجب أن تعرفها

الوظيفة الرئيسية للمرحل هي العمل كمفتاح للتحكم في تشغيل المفاتيح الأخرى في الدائرة. وهي تستخدم إشارات إدخال منخفضة الطاقة للتحكم في الدوائر عالية الطاقة. تعمل الإشارة منخفضة الطاقة التي تنشط المرحل على تحفيز المغناطيس الكهربائي لتنشيطه، وبالتالي تحريك المحرك. سنخوض في الأساسيات بشكل أعمق.

1. المعلمات الكهربائية

• تقدير جهد التشغيل: نطاق جهد الدخل المسموح بتطبيقه عندما يعمل التتابع بشكل طبيعي. أحد المؤشرات المهمة لتصميم التتابع وأدائه. جهد التشغيل المقدر الشائع هو 5 فولت، 12 فولت، 24 فولت، وما إلى ذلك.
• تصنيف العمل الحالي: يشير إلى الحد الأقصى لقيمة التيار التي يمكن للمرحل عندها العمل بشكل مستقر لفترة طويلة. إنه يعكس سعة تحميل المرحل.
• تحميل الاتصال: بما في ذلك الجهد المقدر والتيار المقدر للجهة الاتصال، تحدد هاتان المعلمتان معًا الحد الأقصى للطاقة التي يمكن لجهة اتصال المرحل تحملها. تشير مواصفات حمل جهة الاتصال الشائعة مثل 250 فولت/10 أمبير إلى أن جهات اتصال المرحل يمكنها تحمل تيار 10 أمبير عند 250 فولت.
• مقاومة التواصل: يشير إلى قيمة مقاومة جهة اتصال التتابع عندما يتم إغلاقها.

2. المعلمات الميكانيكية

• نموذج الاتصال: مفتوح عادة، لا. عندما لا يعمل المرحل، يكون جهة الاتصال في حالة غير متصلة؛ وعندما يعمل المرحل، يكون جهة الاتصال مغلقة.
• نموذج الاتصال: مغلق عادة، ولاية كارولينا الشمالية. على النقيض من الفتح العادي، يتم إغلاق جهة الاتصال عندما لا يتم تشغيلها، ويتم فصلها عندما يتم تشغيلها.
• نموذج الاتصال: Change Over, CO. يحتوي على جهة اتصال مشتركة واثنين من جهات الاتصال التبديلية، ويمكن تبديل الاتصال بين جهة الاتصال العامة وواحدة من جهات الاتصال التبديلية من خلال عمل التتابع.

في العادة، قد تكون جهات الاتصال المغلقة أكثر ملاءمة للتحكم في تشغيل وإيقاف مصدر الطاقة؛ وقد تكون جهات الاتصال التبديلية أكثر ملاءمة في حالة تبديل الإشارة.

• وقت العملية:الفاصل الزمني بين إشارة إدخال التتابع وإشارة الاتصال.
• وقت الإصدار: الوقت المستغرق من اختفاء إشارة الإدخال إلى استعادة جهة الاتصال.

3. المعلمات البيئية

• نطاق الحرارة الشغالة: يشير إلى نطاق درجة الحرارة المحيطة التي يمكن للمرحل أن يعمل فيها بشكل طبيعي. يشير نطاق درجة حرارة التشغيل الشائعة، مثل -40 درجة مئوية إلى +85 درجة مئوية، إلى أن المرحل يمكنه العمل بشكل طبيعي في نطاق درجة الحرارة هذا.
• نطاق الرطوبة: ظروف الرطوبة المناسبة للعمل والتخزين، مثل 5% -95% (الرطوبة النسبية).

4. مدة الحياة

• الحياة الميكانيكية: يشير إلى عدد المرات التي يمكن لجهة اتصال التتابع أن تعمل فيها بشكل موثوق، بغض النظر عن القدرة الحالية لجهة الاتصال.
• الحياة الكهربائية: عدد المرات التي يمكن فيها فتح وإغلاق جهة الاتصال بشكل طبيعي في ظل ظروف تحميل محددة. عادة ما تكون الحياة الكهربائية أقل من الحياة الميكانيكية لأن حمل التيار يسبب تآكل جهة الاتصال وشيخوخةها.

5. نموذج التغليف

• نوع المكونات الإضافية: يتم تثبيته عن طريق إدخال دبابيس في مقبس لوحة الدائرة، وهو مناسب نسبيًا للتثبيت والاستبدال ولكنه يشغل مساحة كبيرة.

• نوع الرقعة: ملحوم مباشرة على سطح لوحة الدائرة، مما يوفر المساحة ومناسب لتصميم الدائرة عالية الكثافة، ولكن التركيب والصيانة معقدان نسبيًا.

في العادة، يجب أن تلبي منتجات مرحلات الطاقة معايير السلامة وتحصل على شهادات مثل IEC وCE.

مثال على المعلمات المتعلقة بالمرحل
موديل	آر إكس إم
تصاعد نوع	طريقة الإدخال والسحب
الوصف	مرحل متوسط ​​الطاقة الصغير
التطبيق	التحكم الصناعي
الحالي - الإدخال	3-15A
الجهد – الحمل	12-220V
الحالي – الإخراج	3-12 أمبير/تيار متردد 220 فولت تيار مستمر 12 فولت تيار مستمر 24 فولت تيار متردد 24 فولت تيار متردد 230 فولت تيار متردد 110 فولت
الحمل الحالي	3-12 أمبير/تيار متردد 220 فولت تيار مستمر 12 فولت تيار مستمر 24 فولت تيار متردد 24 فولت تيار متردد 230 فولت تيار متردد 110 فولت
نوع التتابع	مرحل متوسط ​​الطاقة الصغير
لفائف الحالية	3-12A
لفائف الجهد	تيار متردد 220 فولت تيار مستمر 12 فولت تيار مستمر 24 فولت تيار متردد 24 فولت تيار متردد 230 فولت تيار متردد 110 فولت
مسلسلات	آر إكس إم
المميزات	التتابع الكهرومغناطيسي
موديل	RXM4LB2BD RXM4LB2P7 RXM2LB2P7RXM4AB2BD RXM2AB2BD
الاسم	مرحل وسيط كهرومغناطيسي مصغر

الأنواع الشائعة لمرحلات الطاقة وكيف تختلف

بعد فهم المعلمات الأساسية لمرحلات الطاقة، يمكننا تصنيفها بمزيد من التفصيل على النحو التالي:

التتابع الكهرومغناطيسي

• التتابع الطبيعي: النوع الأكثر شيوعًا من المرحلات، وهو مناسب لأنواع مختلفة من الأحمال.
• مرحل مغناطيسي: مرحل مصمم خصيصًا للتحكم في المحرك ذو سعة تيار الحمل العالية.
• مرحل الحماية: تُستخدم لحماية ومراقبة أنظمة الطاقة، مثل مرحل التيار الزائد، ومرحل الجهد الزائد، ومرحل الجهد المنخفض.
• مرحل الحالة الصلبة: تستخدم عناصر التبديل شبه الموصلة. يستخدمها الناس للتحكم في الأحمال الكهربائية دون استخدام أجزاء متحركة.
• مرحل MOSFET: تستخدم MOSFETs كعناصر تحويل للأحمال ذات القدرة المنخفضة إلى المتوسطة وتطبيقات التحويل عالية السرعة.
• مرحلات الربط الضوئية الكهربائية: عزل وتشغيل الدوائر باستخدام مقرنات ضوئية كهربائية لعزل الكهرباء والتطبيقات الحساسة للضوضاء.

مرحل التثبيت المغناطيسي

• مرحلات التثبيت المغناطيسية ذات الملفين: هناك حاجة إلى ملفين كهرومغناطيسيين للحفاظ على حالة التتابع، والتي يتم تبديلها عن طريق تغيير اتجاه التيار.
• مرحل التثبيت المغناطيسي أحادي الملف: يتم استخدام ملف مغناطيسي واحد للحفاظ على حالة التتابع عن طريق تبديل القطبية المغناطيسية.

التتابع الحرارية

• مرحل حراري ثنائي المعدن: من خلال التمدد الحراري للصفائح ثنائية المعدن لتحقيق حماية من الحمل الزائد، مناسبة للحماية الحرارية للمحرك والمعدات.
• مرحلات حرارية PTC: استخدم خصائص مكونات الثرمستور ذو معامل درجة الحرارة الإيجابي (PTC) للحماية من الحمل الزائد والتحكم في درجة الحرارة.

مرحل كهربائي

• مرحل التحميل الزائد: يستخدم لحماية المحرك من الأعطال مثل الحمل الزائد وقصر الدائرة.
• مرحل الإثارة: يستخدم للتحكم في دائرة الإثارة للمحرك.

تتابع الوقت

• مُرحِّلات التوقيت: التحكم والتشغيل وفقًا لوقت تأخير محدد مسبقًا.
• مرحل التوقيت الدوري: التحكم في التوقيت الدوري والتشغيل.

يمكن ملاحظة أن أنواع مرحلات الطاقة متنوعة ومناسبة لمختلف المجالات وتوفر للعملاء مجموعة متنوعة من الخيارات، ولها حجم سوق ضخم في العالم.

أحدث اتجاهات سوق التتابع

تتركز الإنجازات التقنية في مجال مرحلات الطاقة بشكل رئيسي في الجوانب التالية:

1. التصغير والتكامل

من خلال التصميم المتكامل وتقليص حجم المكونات، يتم تقليل حجم ووزن مرحلات الطاقة بشكل كبير، وبالتالي تحسين مرونة التجميع وكفاءة استخدام المساحة.

2. كفاءة الطاقة

تستخدم تقنية مرحلات الطاقة الجديدة تصميم دائرة استهلاك طاقة أقل وعناصر تحويل أكثر كفاءة مثل IGBT وMOSFET لتحسين كفاءة الطاقة في مرحلات الطاقة ومستوى توفير الطاقة.

3. موثوقية عالية وعمر طويل

يساعد استخدام المواد وعمليات التصنيع الجديدة، مثل المواد المقاومة لدرجات الحرارة العالية ومقاومة الاهتزاز وتصميم مقاومة الصدمات، على تحسين موثوقية وعمر خدمة مرحلات الطاقة.

4. سرعة التبديل السريعة

يمكن تحقيق التبديل عالي السرعة والاستجابة السريعة لمرحلات الطاقة من خلال دوائر القيادة المتقدمة والتصميم الكهرومغناطيسي الأمثل وعناصر التبديل سريعة الاستجابة مثل أجهزة كربيد السيليكون.

5. قدرات الاستخبارات والاتصالات

مع تطور إنترنت الأشياء وتكنولوجيا التحكم الذكي، يمكن لمرحلات الطاقة التواصل والتكامل مع الأجهزة الأخرى لتحقيق وظائف مثل التحكم عن بعد والمراقبة وتشخيص الأخطاء.

لقد أدت التطورات التكنولوجية إلى جعل تطبيق مرحلات الطاقة في مختلف المجالات أكثر شمولاً وموثوقية، مما يوفر حلاً أفضل لاحتياجات التحكم في الطاقة وإدارة الطاقة.

كيف يمكنك اختيار مرحل الطاقة المناسب لاحتياجاتك؟

تُعَد الخبرة في اختيار مرحلات الطاقة ومهارات الاختيار الأساس لضمان سلامة وموثوقية المعدات الكهربائية. بعد قراءة الأقسام السابقة، فهمنا المعايير الأساسية والأنواع الشائعة لمرحلات الطاقة. فيما يلي بعض الجوانب التي يجب مراعاتها عند شراء مرحلات الطاقة بكميات كبيرة.

1. تحديد احتياجاتك

تحديد سيناريو التطبيق: سواء كان ذلك لأنظمة التحكم الصناعية، أو الأجهزة المنزلية، أو إلكترونيات السيارات، وما إلى ذلك.

خصائص ومعاملات التحميل: قم بتحديد نوع الحمل (تيار متردد أو تيار مستمر)، والجهد، والتيار، والطاقة المراد التحكم بها من أجل اختيار التتابع ذو سعة حمل التلامس المناسبة.

2. ضع في اعتبارك عوامل الأداء

مواد الاتصال والحياة: تتمتع مواد التلامس عالية الجودة بموصلية كهربائية ومقاومة للتآكل أفضل، فضلاً عن عمر كهربائي وميكانيكي أطول.

وقت العمل ووقت الإصدار: وفقًا لمتطلبات سرعة الاستجابة، حدد التتابع بالإجراء المناسب ووقت الإصدار.

القدرة المضادة للتدخل: ينبغي اختيار مرحل يتمتع بقدرة قوية على مقاومة التداخل في بيئة كهرومغناطيسية معقدة.

3. التركيز على العلامة التجارية والجودة

العلامات التجارية المعروفة: أعطي الأولوية للمنتجات من العلامات التجارية المعروفة، والتي تتمتع بضمان أكبر من حيث مراقبة الجودة والدعم الفني وخدمة ما بعد البيع.

شهادة الجودة: تأكد ما إذا كان المنتج قد حصل على شهادة الجودة ذات الصلة، مثل ISO 9001.

4. اختبار العينة بدقة

قبل الشراء على نطاق واسع، احصل على عينات للاختبار للتأكد من أن أدائها يلبي متطلباتك. يجب أن تكون ظروف الجهد والتيار ودرجة الحرارة موضع اهتمام خاص عند اختبار مرحل الطاقة.

تلخيص لما سبق

تلعب مرحلات الطاقة دورًا حيويًا في العديد من الأنظمة الكهربائية والإلكترونية، مما يتيح التحكم الفعال في الأحمال الكهربائية. فهي تحمي معداتك من التلف وتقلل من تكاليف الصيانة وخسائر الإنتاج. من خلال فهم الأساسيات والأنواع الشائعة وأحدث الأبحاث وديناميكيات السوق لمرحلات الطاقة، يمكنك اختيار أفضل الخيارات لعملك، مما يضمن حصول المشترين على الأداء الأمثل والموثوقية.