العزل الجلفاني

يُعد المحول الكهربائي المثال الأكثر انتشارًا للعزل الجلفاني.
يُعد العازل الضوئي طريقة شائعة جدًا للعزل في الدوائر الرقمية.
مقطع عرضي لعوازل ضوئية مزدوجة متداخلة. تم تضخيم الأحجام النسبية للثنائي الباعث للضوء (الأحمر) والمستشعر (الأخضر).
عازل ضوئي من نوع Everlight EL817 يعمل بتقنية الترانزستور الضوئي ، في عبوة DIP-4
محول نبضات إيثرنت Halo TG110-S050N2RL 10/100BASE-TX في حزمة SO-16 ، مع الجانب السفلي الموضح على اليمين.

العزل الجلفاني هو مبدأ لعزل الأجزاء الوظيفية من الأنظمة الكهربائية لمنع تدفق التيار؛ ولا يُسمح بوجود مسار توصيل مباشر. [ 1 ] [ 2 ]

لا يزال من الممكن تبادل الطاقة أو المعلومات بين الأقسام بوسائل أخرى، مثل الاقتران السعوي أو الحثي أو الإشعاعي أو البصري أو الصوتي أو الميكانيكي.

يُستخدم العزل الجلفاني عندما يتعين على دائرتين كهربائيتين أو أكثر التواصل، ولكن قد تكون نقاط تأريضهما ذات جهود مختلفة . وهو طريقة فعالة لقطع حلقات التأريض عن طريق منع تدفق التيار غير المرغوب فيه بين وحدتين تشتركان في موصل تأريض . كما يُستخدم العزل الجلفاني لأغراض السلامة، لمنع الصدمات الكهربائية العرضية .

طُرق

محول

تُعدّ المحولات على الأرجح الوسيلة الأكثر شيوعًا للعزل الجلفاني. وهي تُستخدم على نطاق واسع في مصادر الطاقة نظرًا لكونها تقنية ناضجة قادرة على نقل طاقة عالية. كما تُستخدم أيضًا لعزل إشارات البيانات في شبكات الإيثرنت عبر الأسلاك المجدولة . [ 3 ] تعتمد المحولات على التدفق المغناطيسي للربط . باستثناء المحول الذاتي ، لا تكون الملفات الأولية والثانوية للمحول متصلة كهربائيًا ببعضها. يُحدد فرق الجهد الذي يُمكن تطبيقه بأمان بين الملفات دون خطر الانهيار (جهد العزل) بالكيلوفولت وفقًا لمعيار صناعي . وينطبق الأمر نفسه على المضخمات المغناطيسية والمحولات . في حين تُستخدم المحولات عادةً لرفع أو خفض الجهد، تُستخدم محولات العزل بنسبة 1:1 في الغالب في تطبيقات السلامة مع الحفاظ على ثبات الجهد.

إذا كان لنظامين إلكترونيين أرضية مشتركة، فإنهما لا يكونان معزولين كهربائيًا. قد لا تكون الأرضية المشتركة متصلة عادةً أو عمدًا بأقطاب وظيفية، ولكنها قد تتصل بها. لهذا السبب، لا توفر محولات العزل قطبًا أرضيًا .

العازل الضوئي

تنقل العوازل الضوئية المعلومات عن طريق تعديل الضوء . لا يوجد اتصال كهربائي بين المرسل ( مصدر الضوء ) والمستقبل ( الجهاز الحساس للضوء ). عادةً ما يتم تثبيتهما داخل مصفوفة من البلاستيك العازل الشفاف أو داخل دائرة متكاملة . تكون قدرة العزل الضوئي محدودة للغاية بشكل عام، ولكنه قادر على نقل إشارات بيانات عالية السرعة. من الاستخدامات الشائعة له إشارة التغذية الراجعة في مصدر طاقة تبديلي، حيث تُنقل الطاقة الفعلية عبر محول عالي التردد.

مكثف

تسمح المكثفات بمرور التيار المتردد (AC) ولكنها تمنع مرور التيار المستمر (DC)؛ فهي تربط إشارات التيار المتردد بين الدوائر التي قد تكون أو لا تكون عند جهود تيار مستمر مختلفة.

على الرغم من أن عزل الطاقة يتم عادةً باستخدام محول، إلا أنه يمكن تحقيقه أيضًا باستخدام مكثفات ودائرة جسر H عندما تسمح قيود الحجم والتكلفة باستخدام المكثفات. [ 4 ] عند استخدام المكثفات للعزل عن دوائر إمداد الطاقة، قد تحمل تصنيفات خاصة تشير إلى أنها لا تتعطل في حالة حدوث قصر في الدائرة، مما قد يؤدي إلى توصيل جهاز بجهد عالٍ أو التسبب في خطر الصدمة الكهربائية. من الناحية المثالية، عندما تكون السلامة من خطر الصدمة الكهربائية مطلوبة، يجب استخدام وسائل عزل أخرى بدلاً من المكثفات أو حساب قيمتها بدقة وفقًا لمعايير السلامة، حيث يمر تيار كهربائي دائمًا عبر المكثف عند توصيله في أي دائرة تيار متردد على التوالي.

تأثير هول

تسمح مستشعرات تأثير هول للمحث بنقل المعلومات عبر فجوة صغيرة مغناطيسيًا. وعلى عكس العوازل الضوئية، فهي لا تحتوي على مصدر ضوئي ذي عمر محدود، وعلى عكس النهج القائم على المحولات، فهي لا تتطلب موازنة التيار المستمر.

المقاومة المغناطيسية

تستخدم أجهزة الربط المغناطيسي المقاومة المغناطيسية العملاقة (GMR) للربط من التيار المتردد إلى التيار المستمر.

التتابع

في المرحل ، تُفعّل إشارة التحكم ملفًا يُنتج مجالًا مغناطيسيًا يسحب عضوًا متحركًا معزولًا كهربائيًا مزودًا بمفاتيح تبديل. قد تكون مفاتيح التبديل مغلقة عادةً (تُفتح عند تفعيل الملف) أو مفتوحة عادةً (تُغلق عند تفعيل الملف). لا تنقل المرحلات الطاقة مثل المحولات، ولكن طاقة ملف صغيرة نسبيًا يمكنها التحكم في دائرة طاقة أعلى بكثير، مما يجعلها نوعًا من المُضخّمات . تُستخدم المرحلات على نطاق واسع في تطبيقات التحكم حيث يعمل الطرفان بفولتيات مختلفة أو يتطلبان عزلًا كهربائيًا. يمكن للمرحلات الكبيرة تبديل تيارات عالية جدًا، ولكن سرعتها وموثوقيتها محدودة بطبيعتها الميكانيكية. أحد التطبيقات الشائعة بشكل متزايد هو في معدات تزويد المركبات الكهربائية بالطاقة ( EVSE )، حيث يُفعّل مرحل عالي الطاقة كابل التزويد فقط عندما يكون متصلًا بإحكام بالمركبة ويكون كلا الطرفين جاهزين لنقل الطاقة.

التطبيقات

تُستخدم العوازل الضوئية داخل النظام لفصل وحدة وظيفية عن أخرى متصلة بشبكة الطاقة أو أي مصدر جهد عالٍ آخر، وذلك لأغراض السلامة وحماية المعدات. على سبيل المثال، يمكن تشغيل أشباه موصلات الطاقة المتصلة بجهد الشبكة بواسطة عوازل ضوئية تعمل بدوائر جهد منخفض، والتي لا تحتاج حينها إلى عزل عن جهد الشبكة الأعلى.

تسمح المحولات الكهربائية بفصل خرج الجهاز عن الأرض لتجنب حدوث حلقات تأريض محتملة. تزيد محولات عزل الطاقة من سلامة الجهاز بحيث لا يمر التيار الكهربائي عبر أي شخص يلمس جزءًا موصلًا للتيار في الدائرة إلى الأرض. قد تستخدم مقابس الطاقة المخصصة لتشغيل ماكينات الحلاقة الكهربائية محول عزل لمنع حدوث صدمة كهربائية في حال سقوط الماكينة في الماء، مع العلم أن قاطع دائرة التسرب الأرضي يوفر حماية مماثلة للأجهزة ذات الطاقة المنخفضة والعالية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. جون هنتنغتون، شبكات العروض وأنظمة التحكم: أنظمة التحكم السابقة للترفيه الحي ، 2012، رقم ISBN 0615655904، الصفحة 98
  2. "وصف العزل الجلفاني" . شنايدر إلكتريك . 10 أغسطس 2012. تم الاطلاع عليه بتاريخ 29 مارس 2019 .
  3. "محولات الشبكة المحلية: العناصر المغناطيسية للطبقة الفيزيائية في الشبكات المحلية" (ملف PDF) . Abracon.com .
  4. "الطاقة المعزولة باستخدام المكثفات" . شركة Analog Devices . 2007. مؤرشف من الأصل بتاريخ 29 يناير 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 سبتمبر 2023 .