أفضل عشرة أجهزة استشعار لمراقبة درجة حرارة المحولات
̄ ̄ ̄ ̄1 أغسطس 2025 أغسطس 2025 17:43:55
المحولات في نظام الطاقة لتحمل تحويل الجهد وتوزيع الطاقة والمهام الرئيسية الأخرى، ترتبط درجة حرارة تشغيله مباشرة بعمر المعدات واستقرار إمدادات الطاقة. من أجل التحكم بدقة في درجة حرارة المحولات، ظهرت مجموعة متنوعة من أجهزة الاستشعار المتقدمة، وفيما يلي أهم عشرة أجهزة استشعار رئيسية في مجال مراقبة درجة حرارة المحولات:
- حساسات RTD البلاتينية (PT100):: باعتباره جهاز استشعار درجة الحرارة متعدد الاستخدامات للغاية، يستفيد جهاز PT100 من المقاومة المعتمدة على درجة حرارة المعادن البلاتينية. تبلغ قيمة مقاومته 100 Ω عند 0 درجة مئوية وهو خطي للغاية مع درجة الحرارة على نطاق واسع من - 200 درجة مئوية إلى 850 درجة مئوية. في مراقبة درجة حرارة لفات المحولات، يمكن لمستشعر PT100 بدقة ± 0.1 ℃، التقاط التغيرات في درجة حرارة اللف بدقة، للحكم على حالة تشغيل المعدات لتوفير بيانات موثوقة. على سبيل المثال ، في محولات الطاقة الكبيرة ، فإن ترموستات محول من النوع الجافيراقب القسم اتجاهات تقادم العزل باستمرار على مدى فترة طويلة من الزمن في بيئات متنوعة، مما يمنع بشكل فعال الأعطال الحرارية.
- المستشعرات الحرارية المزدوجة:: استناداً إلى تأثير سيبيك، يشكل موصلان معدنيان مختلفان حلقة مغلقة تولد جهداً حرارياً عندما تكون درجات الحرارة عند الطرفين مختلفة، ويرتبط حجم الجهد الحراري بالفرق في درجة الحرارة. تتميز المستشعرات الحرارية المزدوجة الحرارية باستجابة عالية، وعادةً ما تكون في نطاق المللي ثانية، وهي قادرة على استشعار التغيرات المفاجئة في درجة الحرارة داخل المحول بسرعة. كما أن نطاق القياس أوسع، حيث يتراوح بين - 270 درجة مئوية إلى 2800 درجة مئوية، وهي مناسبة لقياس لفات المحولات والقلب والأجزاء الأخرى ذات درجة الحرارة العالية. وتعد المزدوجات الحرارية من النوع K أكثر شيوعًا في مراقبة درجة حرارة المحولات العامة نظرًا لفعاليتها العالية من حيث التكلفة، بينما تستخدم المزدوجات الحرارية من النوع S والنوع B في قياس درجة حرارة الأجزاء الرئيسية للمحولات ذات الجهد العالي جدًا والمحولات ذات السعة الكبيرة بفضل دقتها العالية ومقاومتها للحرارة العالية.
- مستشعرات درجة حرارة الألياف البصرية الفلوريةيتم قياس درجة الحرارة عن طريق الاستفادة من حساسية درجة حرارة المواد الفلورية. عندما يتم تشعيع طول موجي محدد من ضوء الإثارة على مادة فلورية، فإن التألق المنبعث سيغير معدل اضمحلاله (عمر التألق) استجابة للتغيرات في درجة الحرارة، ويمكن حساب قيمة درجة الحرارة عن طريق الكشف عن التغير في عمر التألق. يتراوح نطاق القياس من - 40 درجة مئوية إلى 260 درجة مئوية بدقة ± 0.5 درجة مئوية. الحساس مقاوم للغاية للتفريغ الكهروستاتيكي. ويتمتع المستشعر بمقاومة قوية للتداخل الكهرومغناطيسي، ولا تتأثر عملية نقل الإشارة بالمجالات الكهربائية والمغناطيسية القوية، كما أن الألياف الضوئية نفسها تتمتع بعزل ممتاز، ويمكن زرعها مباشرةً داخل لفائف المحولات ذات الجهد العالي. في المحولات ذات الجهد الفائق 500 كيلو فولت وما فوقها من المحولات ذات الجهد الفائق، يمكنه مراقبة درجة حرارة البقعة الساخنة للملفات بدقة، وحتى في البيئة الكهرومغناطيسية القوية المتولدة أثناء تشغيل المحول، لا يزال بإمكانه الحفاظ على أداء قياس مستقر، مما يوفر بيانات دقيقة لتقييم حالة تقادم عزل اللف.
- نظام قياس درجة الحرارة بالألياف البصرية الموزعة:: قياس مجال درجة الحرارة الموزعة على طول الألياف الضوئية عن طريق إرسال نبضات ضوئية في الألياف واستخدام خصائص درجة حرارة الضوء المرتد في الألياف. تصل الدقة المكانية إلى 1 متر ودقة قياس درجة الحرارة ± 1 ℃. يمكن لهذا المستشعر إجراء مراقبة شاملة ومستمرة لدرجة الحرارة لملفات المحولات وقنوات الزيت وما إلى ذلك، ويمكنه اكتشاف مخاطر ارتفاع درجة الحرارة المحلية في الوقت المناسب. في المحولات الكبيرة المغمورة بالزيت، يمكن ترتيب نظام قياس درجة الحرارة الموزعة بالألياف البصرية على طول اللف المحوري والشعاعي، ويمكن أن يعكس بشكل أكثر شمولاً حالة درجة الحرارة الداخلية للمحولات، ويمنع بشكل فعال الأعطال الناجمة عن ارتفاع درجة الحرارة المحلية.
- مستشعرات درجة الحرارة اللاسلكيةيتم نقل بيانات درجة الحرارة عن طريق تقنية الاتصال اللاسلكي (مثل LoRa وBluetooth وZigBee وغيرها)، مما يلغي الحاجة إلى الكابلات ويجعل التركيب والصيانة في غاية السهولة. عادةً ما يكون عمر البطارية أكثر من 5 سنوات، مما يقلل من مشكلة الاستبدال المتكرر للبطارية. في سيناريو مراقبة درجة حرارة المحولات، يمكن تركيبه في جانب الجهد العالي للمحولات، وجانب الجهد المنخفض لجهات الاتصال، ووصلات قضبان التوصيل وغيرها من الأجزاء التي ليس من السهل توصيلها بالأسلاك، والمراقبة في الوقت الحقيقي لهذه الأجزاء الرئيسية لدرجة الحرارة. على سبيل المثال، في المحولات الخارجية من نوع الصندوق الخارجي، يمكن نشر مستشعرات درجة الحرارة اللاسلكية بسهولة في نقاط المراقبة المختلفة، ويمكن نقل بيانات درجة الحرارة إلى محطة الاستقبال من خلال الإشارات اللاسلكية لتحقيق مراقبة درجة الحرارة عن بُعد.
- مستشعرات درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء:: استناداً إلى المبدأ القائل بأن جميع الأجسام تشع أشعة تحت الحمراء إلى الخارج وأن شدة الإشعاع تعتمد على درجة الحرارة. يمكن قياس درجة حرارة سطح المحول بدون تلامس، والوصول السريع إلى مساحة كبيرة من صورة توزيع درجة الحرارة. وقت الاستجابة قصير، وعمومًا في غضون عشرات المللي ثانية، ويمكنه اكتشاف منطقة الشذوذ في درجة الحرارة بسرعة. يشيع استخدامه في الفحص اليومي للمحولات، وموظفي التشغيل والصيانة باستخدام مقياس الحرارة المحمول باليد بالأشعة تحت الحمراء، ويمكن أن يكون جهاز التحكم عن بعد على خزان المحولات، والبطانات، ومفاصل الكابلات وأجزاء أخرى من قياس درجة الحرارة، واكتشاف مشكلة خفية في الوقت المناسب لارتفاع درجة الحرارة الزائدة. في مراقبة المحولات الفرعية على نطاق واسع، يمكن أيضًا تثبيت كاميرا الأشعة تحت الحمراء الثابتة، وأكثر من محول واحد للمراقبة المستمرة على مدار 24 ساعة، من خلال برنامج التحليل الذكي، والتحديد التلقائي للحالات الشاذة في درجة الحرارة في المعدات وإصدار تحذيرات مبكرة.
- مستشعرات الثرمستورتُصنف الثرمستورات PTC إلى ثرمستورات ذات معامل درجة حرارة موجب (PTC) وثرمستورات ذات معامل درجة حرارة سالب (NTC)، حيث تزداد قيمة المقاومة بشكل كبير مع زيادة درجة الحرارة في نطاق درجة حرارة محددة، وثرمستورات NTC، حيث يكون العكس صحيحًا: حيث تنخفض قيمة المقاومة مع زيادة درجة الحرارة. في مراقبة درجة حرارة المحولات، تتميز الثرمستورات بتكلفة منخفضة وحساسية عالية. على سبيل المثال، في بعض المحولات الصغيرة من النوع الجاف، غالبًا ما تُستخدم الثرمستورات PTC كعناصر حماية من درجة الحرارة، عندما تتجاوز درجة الحرارة العتبة المحددة، تتغير قيمة المقاومة بشكل مفاجئ، مما يؤدي إلى تشغيل دائرة الحماية، وقطع التيار الكهربائي ومنع تلف المحول بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
- مقياس حرارة زئبقي:: أداة قياس درجة الحرارة التلامسية الكلاسيكية التي تستخدم مبدأ التمدد والانكماش الحراري للزئبق لقياس درجة الحرارة. هيكل بسيط، وتكلفة منخفضة، وقراءات بديهية. لكن دقة القياس منخفضة نسبيًا، بشكل عام في ± 1 ℃ أو نحو ذلك، وسرعة الاستجابة بطيئة. في بعض متطلبات دقة قياس درجة الحرارة ليست عالية بالنسبة للمحولات الصغيرة أو كوسيلة مساعدة لقياس درجة الحرارة، لا تزال هناك تطبيقات. ومع ذلك، ونظرًا لسمية الزئبق والحاجة إلى اتباع معايير السلامة الصارمة في استخدامه والتعامل معه، فإن استخدامه يتناقص تدريجيًا اليوم.
- مقياس حرارة الضغط:: يتألف من حزمة درجة الحرارة وأنبوب شعري ورأس مؤشر، وهو مملوء بوسيط حساس لدرجة الحرارة (مثل الغاز أو السائل أو البخار). عندما تتغير درجة الحرارة، يتمدد أو ينكمش حجم الوسيط في العبوة، وينتقل تغير الضغط إلى رأس المقياس من خلال الأنبوب الشعري، وبالتالي يشير إلى قيمة درجة الحرارة. نطاق القياس واسع، يصل إلى - 80 ℃ إلى 400 ℃، ويسهل مراقبة القراءة. في المحولات الكبيرة المغمورة بالزيت ، غالبًا ما يستخدم مقياس حرارة الضغط كجهاز لعرض درجة الحرارة في الموقع ، مثبتًا على جدار خزان المحولات ، ويمكن لموظفي التشغيل والصيانة قراءة درجة حرارة الزيت مباشرة. يتميز بأداء جيد مضاد للاهتزاز، ومناسب للعمل في بيئة اهتزاز تشغيل المحولات.
- مستشعرات درجة حرارة أشباه الموصلات:: استناداً إلى المبدأ القائل بأن الخصائص الكهربائية لأشباه الموصلات تتغير مع درجة الحرارة، على سبيل المثال، يرتبط الجهد الأمامي لوصلة PN ارتباطاً سلبياً بدرجة الحرارة. ويتمتع بمزايا الحساسية العالية والخطية الجيدة وصغر الحجم وسرعة الاستجابة السريعة. في نظام مراقبة درجة حرارة المحولات، يمكن استخدامه في المناسبات ذات المتطلبات العالية لدقة قياس درجة الحرارة وسرعة الاستجابة، مثل التحكم في درجة حرارة نظام تبريد المحولات. من خلال الاستشعار الدقيق لدرجة حرارة الزيت أو درجة حرارة اللف، وتعديل سرعة مروحة التبريد أو تدفق مضخة الزيت في الوقت المناسب، لتحقيق تبديد فعال للحرارة، لضمان التشغيل المستقر للمحول.
