מָבוֹא
מחליף הברזים הוא מכשיר מפתח להתאמת מתח המוצא של שנאי. תפקיד הליבה שלו הוא לשנות את יחס הסיבובים של השנאי על ידי מעבר למצבי ברז שונים, ובכך להשיג ויסות מתח. מכשיר זה נמצא בשימוש נרחב במערכות חשמל כדי לשמור על יציבות מתח הרשת ולעמוד בדרישות אספקת החשמל בתנאי עומס שונים.
בהתבסס על שיטת ההפעלה, מחליפי הברז מסווגים בעיקר לשני סוגים: מופעל-טען מחליפי ברז (OLTC) וכבוי-טען מחליפי ברז. הפחית הראשונה יכולה לבצע התאמת מתח בזמן שהשנאי מופעל. הם מתאימים לתרחישים הדורשים אספקת חשמל רציפה. יש להחליף את האחרון כאשר השנאי אינו מופעל לחלוטין.- הם משמשים לעתים קרובות במצבים שבהם התאמת מתח תכופה אינה נדרשת.
הקש על הגדרות מיקום&גודל צעד
רוב מחליפי הברזים מיועדים לוויסות- מרובים, ומציעים בדרך כלל טווחי התאמה כגון ±5% או ±10%. גודל צעד התאמת המתח לכל מיקום הוא בדרך כלל בין ±0.5% ל-±1.5%.
הדיוק של ויסות המתח מושפע מהגורמים הבאים:
הקש על הגדרת גודל
גודל ברז קטן יותר מאפשר דיוק ויסות גבוה יותר.
שגיאת מדידה
הדיוק של מכשיר זיהוי המתח משפיע על תוצאת הוויסות.
בלאי מכאני
שימוש-לטווח ארוך עלול לגרום לשינויים בהתנגדות למגע.
טמפרטורת סביבה
שינויים בטמפרטורה משפיעים על התנגדות הפיתול, ובכך משפיעים על פלט המתח
מחליפי ברזים מכניים מווסתים מתח על ידי מעבר פיזי בין סיבובי פיתולים שונים. מרכיבי המפתח כוללים מגעי מיתוג, מנגנון הנעה, בורר ונגדי מעבר.
מיתוג אנשי קשר אחראים על ההעברה הפיזית בין עמדות ברז שונות כדי להבטיח המשכיות הנוכחית.
מנגנון הנעה מורכב בדרך כלל מגלגלי שיניים, הצמדות וכו'. הוא מפעיל את הבורר ומגעי המיתוג.
בורר משמש לבחירת מיקום ההקשה הרצוי כעת.
נגדי מעבר נמצאים בתהליך המיתוג כדי להגביל שינויים פתאומיים בזרם ולמנוע קשתות.
מסגרת בידוד תומכת בכל מבנה המתגים כדי להבטיח בידוד חשמלי בין הרכיבים.
מחליפי ברזים אלקטרוניים מחליפים את המגעים המכניים המסורתיים בהתקנים אלקטרוניים חזקים, כגון IGBTs, MOSFETs ו-SCRs, כדי להשיג מיתוג ללא מגע. עיצוב זה מונע בעיות כמו בלאי מכני וקשתות, ובכך משפר את היציבות והאמינות של הציוד.
השוואה בין מחליפי ברזים אלקטרוניים למכניים
| תכונות | מחליף ברזים אלקטרוני | מחליף ברזים מכני |
| מהירות החלפה | מהיר במיוחד (רמת מיקרו-שנייה) | איטי (מילישניות לרמה השנייה) |
| חיי שירות | כמעט ללבוש-ללא תשלום | נוטה לבלאי, דורש תחזוקה תקופתית |
| תהליך מיתוג | ללא קשתות או הלם מכני | כולל קשתות והלם מכני |
| דיוק שליטה | גבוה, בעל יכולת שליטה-סגורה בלולאה | נמוך יחסית, תלוי במיקומים מכניים |
| עֲלוּת | עלות ראשונית גבוהה יותר | עלות ראשונית נמוכה יותר |
| דרישת קירור | גבוה, דורש מערכת קירור ייעודית | בדרך כלל לא דורש קירור מיוחד |
מגמות התפתחות
עיצוב אינטליגנטי ודיגיטלי
מחליפי ברזים מהדור החדש-משלבים חיישנים ומודולי תקשורת, התומכים בניטור ובקרה מרחוק:
חיישני טמפרטורה משולבים לניטור-בזמן אמת של עליית טמפרטורת המתג.
תמיכה בפרוטוקולי תקשורת כגון Modbus RTU להתממשקות עם מערכות SCADA.
אלגוריתמים מובנים-באבחון תקלות לזיהוי אוטומטי של פעולות מיתוג חריגות.
חומרים חדשים ואופטימיזציה מבנית
חומרים חדשים מוכנסים לייצור מחליפי ברזים כדי לשפר את הביצועים שלהם:
חומרים מבודדים ננו יכולים להגביר את החוזק הדיאלקטרי ולהקטין את הגודל הפיזי.
סגסוגות נחושת עם מוליכות- גבוהה יכולות להפחית את ההתנגדות למגע ולמזער את יצירת החום.
עיצוב מודולרי מאפשר החלפה ותחזוקה מהירים.
בעתיד, מחליפי הברזים יתפתחו בהדרגה לקראת ויסות מתח אדפטיבי, תפיסת מצב ושלט רחוק. הם הופכים לרכיבים אינטליגנטיים קריטיים בתחנות משנה חכמות.