المرحل

هو جهاز يتعرف على أي ظروف تشغيل غير عادية في الدائرة وذلك من خلال قياس الكميات الكهربية (تيار - جهد - تردد - زاوية الطور) التي تختلف قيمها عند حدوث الأعطال في الدائرة الكهربية. وتوصل المرحلات بالدوائر الثانوية لمحولات القياس وعندما يحس المرحل بالعطل يعمل ويغلق دائرة جهاز القطع والذي يقوم بدوره بفتح الدائرة الكهربية. ويعمل المرحل على أساس ضرورة اكتشاف الظروف الغير مرغوب فيها خلال المناطق المحددة ويعمل المرحل على فصل المنطقة المتأثرة بالعطل وذلك لتجنب حدوث تدمير للأشخاص والمعدات وذلك عن طريق تشغيل قواطع الدائرة المناسبة.

المتطلبات الأساسية للمرحلات

Basic requirements of Relay

بالنظر للنتائج المتوقع حدوثها ، يجب أن يتم تصميم نظم الوقاية حتى تحقق عدد من المتطلبات الهامة وتشمل :

1- الإعتمادية Reliability : للحكم على نظام وقاية بأنه نظام يعتمد عليه (موثوق فيه ) عندما يشمل كل من :

• ضمان تصرف النظام بطريقة صحيحة خلال الأعطال وهو ما يطلق عليه الثقة

• ضمان عدم تشغيل نظام الوقاية في حالة عدم الحاجة وهو ما يطلق عليه الأمان وهذا يعني أن الاعتمادية على نظام الوقاية تتحقق عندما يتصرف بطريقة سليمة تحت ظروف النظم الغير ملائمة والظروف البيئية المحيطة .

2- الســـرعة Speed : بمعني أنه يجب أن تستجيب المرحلات للظروف الغير طبيعية في أقل وقت ممكن ، وهذا يعني أن زمن التشغيل يجب أن لا يتجاوز الثلاث دورات على أساس نظم الـ 60 هرتز .

3- الانتقائية Selectivity :بمعني أن نظام الوقاية يجب أن يعطي أعلي استمرارية ممكنة للخدمة مع أقل فصل ممكن لنظام القوي .

4- بسيط واقتصادي Simplicity and Economy : الاحتياج إلى كون النظام بسيط واقتصادي هو متطلب شائع في أي تصميم هندسي وبالتالي في نظم الوقاية .

5- الحساسية  Sensitivity : أن يعمل المرحل طبقا للإحساس بأقل قيمة ضبط.  

أنواع المرحلات

تنقسم المرحلات طبقًا لتركيبها وعملها إلى :

• المرحلات الكهرومغناطيسية

• Electromagnetic

• المرحلات الكهروحرارية                 

• Electro thermal relays

• المرحلات الاستاتيكية                   

• Static relays

• المرحلات الكهروديناميكية  

• Electro -  dynamic relays

• المرحل الفيزيائي الكهربي    

• Physical -  electric relays

• مرحلات الحاسوب

• Computer relays

مجالات التطبيق

• تيار أو جهد أو قدرة منخفضة

• Under current or voltage or power relay

• تيار أو جهد أو قدرة مرتفعة

• Over current or voltage or power relay

• مرحل لإنعكاس القدرة أو التيار 

• Directional or reverse power or current

•  مرحل تفاضلي

• Differential relay  

• مرحل مسافة          

• Distance relay

• مرحل ممانعة

• Impedance relay

فترات التشغيل

• مرحل لحظي

• Instantaneous relay

• مرحل بزمن تأخير

• Definite time -  lag relay

• مرحل عكسي

• Inverse time -  lag relay

• مرحل عكسي ذو زمن تأخير

• Inverse definite minimum time lag

مرحل عكسي ذو زمن تأخير

تصنيف المرحلات

هناك طريقة لتصنيف المرحلات على حسب وظائفهم طبقا للتالي:

• مرحلات قياس

• ومرحلات (فتح وغلق ) (on - off) و يعرف أحيانا بمرحلات (all or nothing ) وتتضمن مرحلات التأخر الزمني (Time-log) والمرحلات المساعدة ومرحلات الفصل . والسمة الشائعة لهذه الفئة أن المرحل ليس له مستوي محدد للضبط ويتم تغذيته بكمية معينة والتى إما تكون أعلي من القيمة التى يعمل عندها أو أقل من القيمة التى يعاد عندها لوضعه الأصلي .

وفئة مرحلات القياس تتضمن عددا من الأنواع والسمة الشائعة لهذه الفئة أن المرحل يعمل عند مستوي معين سبق ضبطه وتحديده وأمثلة على هذه المرحلات كالآتي :-

1- مرحلات التيار : وتعمل عند قيمة محددة للتيار وتشمل مرحلات زيادة التيار ومرحلات نقص التيار .

2- مرحلات الجهد :- وتعمل عند  قيمة محددة للجهد وتشمل مرحلات زيادة الجهد ومرحلات نقص الجهد

3- مرحلات القدرة :- وتعمل عند قيمة محددة للقدرة وتشمل مرحلات زيادة القدرة ومرحلات نقص القدرة

4- المرحلات الاتجاهية وتشمل:  

• مرحلات التيار المتردد : وتعمل على أساس علاقة الطور الزاوي بين الكميات  المتناوبة ( المترددة ) .

• مرحلات التيار الثابت : وتعمل على أساس اتجاه التيار وغالبًا لنظام المغناطيسي الثابت أو الملف المتحرك

5- مرحــلات التردد : وتعمل عند قيمة محددة للتردد وتشمل مرحلات زيادة التردد ومرحلات نقص التردد

6- مرحلات الحرارة : وتعمل عند قيمة محددة لدرجة الحرارة خلال الجزء المحمي

7- المرحلات التفاضلية : وتعمل على أساس الفرق بين كميتين مثل التيار أو الجهد، وهكذا وهذا الفرق يمكن أن يكون اتجاهي أو قياسي.

8- مرحلات المعاوقة : وتعمل على أساس المسافة بين محول قياس التيار والعطل والمسافة تقاس على أساس قياس المقاومة أو المفاعلة أو المعاوقة .