استكشاف أخطاء مدخل ومخرج مصدر الطاقة وإصلاحها
A dead control cabinet does not automatically mean a failed power supply. This field guide uses input, no-load, loaded, ripple, wiring, and protection checks...
استكشاف الأخطاء وإصلاحها عملية تبدو في كثير من الأحيان وكأنها تعيدنا إلى أبسط المشكلات. عندما تتوقف أجزاء كثيرة من النظام عن العمل فجأة، سواء كانت المستشعرات أو خزانة PLC بأكملها، فقد يشير ذلك إلى وجود خلل في مصدر الطاقة.
عادةً ما تكون عملية اختبار مصادر الطاقة سريعة إلى حد ما، لكن من دون المعلومات الصحيحة، قد تكون بعض النتائج مضللة. كما تختلف قابلية إصلاح مصادر الطاقة باختلاف أنواعها. وفي كثير من الحالات، بمجرد تحديد مصدر الطاقة المعطل، يكون استبداله ببساطة أكثر كفاءة بكثير.
الخطوة الأولى: الاختبار باستخدام مقياس الجهد
تتمثل الخطوة الأولى في اختبار أطراف مصدر الطاقة باستخدام مقياس جهد، ولكن هل من المنطقي أكثر اختبار أطراف الإدخال أم أطراف الإخراج أولًا؟ قد تعتمد الإجابة على الأعراض.
إذا لاحظنا أن كل جهاز يتلقى الطاقة من المصدر في وضع «إيقاف التشغيل»، فإن مصدر الطاقة يكون المشتبه به الرئيسي. وهنا لدينا عرض أساسي يمكن أن يساعد في تشخيص المشكلة. تحتوي معظم مصادر الطاقة على مؤشر LED باسم «DC OK» أو «Power»، يضيء إذا كان مصدر الطاقة يعمل بشكل صحيح. وإذا كان مؤشر LED مضاءً، فيمكننا الانتقال إلى الخطوة الثانية لاختبار حالة الحمل.
إذا كان مؤشر LED مطفأً، فهذا يعني أن مصدر الطاقة لا يعمل، ومن المنطقي التحقق من أطراف الإدخال أولًا. وإذا كان الإدخال يستقبل الطاقة بشكل صحيح، فيمكننا استبعاد أي مشكلات من جهة المنبع. تُزوَّد معظم مصادر الطاقة بجهود تيار متردد، إما أحادية الطور أو ثلاثية الطور، لذا يجب ضبط المقياس على وضع جهد التيار المتردد. وإذا لم يتم اكتشاف أي جهد، فتحقق من أي مصهرات أو قواطع دوائر أو مفاتيح فصل فرعية موجودة في جهة المنبع.
الشكل 1. تستخدم معظم مصادر الطاقة الصناعية طاقة إدخال أحادية الطور أو ثلاثية الطور، ويُشار إليها بعلامات أطراف L/N أو L1/L2/L3.
إذا قاس الإدخال جهدًا ضمن النطاق الاسمي المقبول، يصبح الإخراج الآن العامل الرئيسي الذي يحدد ما إذا كانت الأجهزة ستتلقى الطاقة المناسبة. ومن المفترض أن يعطي اختبار أطراف الإخراج قيمة قريبة جدًا من جهد الإخراج الاسمي. استخدم وضع جهد التيار المستمر في المقياس لإجراء هذا الاختبار.
ضبط الجهد
يمكن أحيانًا ضبط مصادر الطاقة الصناعية ضمن نطاق صغير لضبط الإخراج بدقة، لكن هذا الإجراء مصمم للتعويض عن تأثيرات التحميل، وليس عن الأعطال التي تحدث بمرور الوقت. ينبغي التخطيط لإجراء هذا الضبط في بداية التركيب، عند تشغيل النظام وعمل جميع الأجهزة. ولا ينبغي استخدامه لزيادة الجهد إذا انخفض فجأة في أحد الأيام بعد سنوات من الخدمة.
الشكل 2. توجد أطراف ضبط الجهد في معظم مصادر الطاقة.
الاختبار باستخدام لوحة التوصيل الوسيطة
تستخدم جميع خزائن التحكم تقريبًا كتل أطراف لتوزيع الطاقة وإشارات التحكم. وعادةً ما تكون لطرفي + و- في مصدر الطاقة أسلاك تحمل الجهد إلى نقاط التوزيع هذه. وإذا كان الوصول إلى مصدر الطاقة صعبًا، فحدد كتل الأطراف هذه لإجراء اختبار جهد الإخراج.
أحيانًا يكون الإخراج صغيرًا جدًا بحيث يصعب اختباره، كما في كابل USB الخاص بشاحن الهاتف. وفي أحيان أخرى، يكون الوصول إلى الأطراف صعبًا للغاية، إذ تكون مخفية خلف مسارات الكابلات. وإذا كان الاختبار مهمًا جدًا، فيمكن شراء لوحات توصيل وسيطة. تحول هذه اللوحات الكابل الصغير أو الذي يصعب الوصول إليه إلى لوحة أكبر مزودة بأطراف يسهل الوصول إليها. وأحرص دائمًا على الاحتفاظ بزوج من هذه اللوحات في ورشتي.
الشكل 3. تتيح لوحات التوصيل الوسيطة إجراء الاختبار عندما يتعذر الوصول بسهولة إلى أطراف مصدر الطاقة.
الخطوة الثانية: اختبار الحمل
إذا وجدنا أن إدخال مصدر الطاقة صحيح، لكن الإخراج في وضع إيقاف التشغيل، فهذا لا يعني بالضرورة أن مصدر الطاقة قد تعطل. في الخطوة السابقة، أُجري القياس من دون اعتبار لما إذا كان الحمل نشطًا أم لا. فهل ينبغي توصيل الحمل عند إجراء الاختبار أم لا؟ الإجابة الصحيحة هي: كلاهما.
اختبار الإخراج من دون حمل
أولًا، اختبر أطراف الإخراج عند فصل الحمل (جهد الحمل المفتوح). فإذا كان جهد الإخراج صحيحًا، فهذا يعني أن المشكلة تقع على الأرجح في حمل زائد، وربما دائرة قصر، في جهة المصب. وإذا أصبح جهد الحمل المفتوح منخفضًا جدًا فجأة أو انقطع تمامًا، فمن المحتمل أن يكون مصدر الطاقة هو المكوّن المعطل.
احرص مرة أخرى على اختبار جهد الإدخال قبل هذه الخطوة. فإذا لم يوجد إدخال، فلا ينبغي أن نتوقع وجود إخراج أيضًا؛ فمصدر الطاقة ليس هو سبب العطل.
اختبار الحمل
بعد التحقق من صحة إخراج الحمل المفتوح، ينبغي إجراء اختبار الحمل. فهذا هو الاختبار الواقعي، لأن جهد الحمل المفتوح ليس ما نحاول تحديده فعليًا. ما نحتاج إلى معرفته حقًا هو ما إذا كان مصدر الطاقة لا يزال قادرًا على العمل عند توصيل الأجهزة.
أعد توصيل أسلاك الحمل وتحقق مما يحدث. ينبغي أن تكون هناك إحدى الحالتين التاليتين:
ينبغي أن ينخفض جهد الإخراج قليلًا. وهذا أمر طبيعي. فعندما يمر التيار عبر الحمل، ينخفض جهد المصدر دائمًا. ومع ذلك، يجب ألا يكون الانخفاض كبيرًا، لكن من الصعب تحديد مقدار الانخفاض المتوقع. وكل ما يمكن قوله هو: «إذا كان الانخفاض كبيرًا جدًا، فإن مصدر الطاقة يتعطل ولا يستطيع مواصلة العمل». خفّف الحمل أو استبدل مصدر الطاقة.
قد ينخفض جهد الإخراج إلى الصفر. ويُلاحظ ذلك غالبًا في مصادر الطاقة المزودة بوظيفة حماية من الحمل الزائد، إذ تتضمنها مصادر الطاقة الصناعية الكثيرة. فعند استخدام عدد كبير جدًا من أجهزة الحمل، قد تسحب قدرًا زائدًا قليلًا من الطاقة. ويمكن أن تؤدي أسلاك الحمل الموصلة بشكل خاطئ أو المعطلة إلى إنشاء دوائر قصر وسحب قدر كبير جدًا من الطاقة. وفي كلتا الحالتين، يتجاوز تيار الحمل الحد الأقصى الاسمي، وينخفض جهد الإخراج إلى الصفر. وبمجرد إزالة الحمل، يستعاد الجهد. حدد مصدر الحمل الزائد وأزله.
الخطوة الثالثة: اختبار المكونات
توفر مصادر الطاقة الخطية ومصادر الطاقة التبديلية جهود إخراج، لكن الطريقة تختلف اختلافًا كبيرًا.
عند توصيل مصدر طاقة تبدِيلي، يكون العديد من المكونات الداخلية متصلًا بجهد الخط الرئيسي، حتى تلك الموجودة على جانب الإخراج من المحول. ولا يُنصح باختبار مصدر طاقة تبدِيلي أو إصلاحه من الداخل ما لم تكن لديك الأدوات والتدريب المناسبان.
توفر مصادر الطاقة الخطية طاقة أكبر، وغالبًا ما تُستخدم مع أجهزة الحركة. وتميل إلى أن تكون أكثر تكلفة، ما يعني أن إصلاحها قد يكون أكثر كفاءة من حيث التكلفة. ومع ذلك، قد تكون ساعات الاختبار والإصلاح أكثر تكلفة من شراء مصدر طاقة جديد بالكامل. لكن بنية مصدر الطاقة الخطي بسيطة إلى حد ما، لذا فإن اختباره ليس صعبًا جدًا.
أولًا، سيحتوي المحول (وعادةً ما يكون كبيرًا) على جانب ملف أولي للإدخال، يمر عبره جهد التيار المتردد الخاص بمصدر الطاقة. وينبغي أن يكون جهد الملف الثانوي موضحًا في مكان ما على ورقة البيانات أو ملصق القطعة، كما يمكن قياسه باعتباره جهد تيار متردد. وعادةً ما يوجد مصهر على التوالي أو يكون مدمجًا في المحول. وقد يكون هذا هو المكوّن المعطل.
بعد ذلك، يتكون مقوم الجسر من صمامين ثنائيين متصلين دائمًا على التوالي مع بعضهما في أي وقت. وستعرض جميع المكونات التالية، مثل مكثف التنعيم، جهد تيار مستمر. توخَّ الحذر عند اختبار المكثفات؛ إذ يمكنها غالبًا تخزين شحنة خطرة، لكن المقاومة العالية لمقياس الجهد توفر اختبارًا آمنًا لمصادر الطاقة منخفضة الجهد نسبيًا هذه. ولا يمكن قياس القسم الواقع بين المقوم والمنظم بشكل صحيح إلا باستخدام راسم الذبذبات.
الشكل 4. يحتوي مصدر الطاقة الخطي هذا على مصهر (1) متصل على التوالي مع المحول (2)، الذي يحتوي على أطراف أولية وثانوية، ومقوم جسر (3)، ومكثف (4). وسيكون هذا النوع من مصادر الطاقة مكلفًا جدًا، وقد تجعل سهولة استبدال المكونات إصلاحه خيارًا مناسبًا.
يُعد منظم الجهد المكوّن الأخير قبل أطراف الحمل. وينبغي أن يكون إخراج المنظم جهد تيار مستمر ثابتًا وسلسًا، ويمكن اختباره مرة أخرى باستخدام مقياس جهد للتيار المستمر. ويكون الإخراج أحيانًا من مصدر طاقة خطي قابل للضبط، كما في مصدر الطاقة الشائع ذي المخرجين أو الثلاثة مخارج والمستخدم على طاولة العمل. ويمكن اختبار هذه المنظمات أيضًا، لكن يجب توفير طريقة لحساب جهد الإخراج الصحيح، وإلا فسيكون القياس بلا معنى.
الملخص
يمكن لعملية متسقة متعددة الخطوات عزل أعطال مصدر الطاقة. أولًا، اختبر جهد الإدخال. ثم تحقق من إخراج الحمل المفتوح ومن الإخراج مع توصيل الحمل، وينبغي عندها أن يكون من الممكن تتبع مصدر المشكلة. وأخيرًا، يمكن تصحيح العطل أو استبدال مصدر الطاقة حسب الحاجة. لا يشمل اختبار مصادر الطاقة عادةً اختبار المكونات الداخلية، لكنه قد يكون مفيدًا في مصدر طاقة خطي جيد. أما في مصادر الطاقة التبديلية، فنادرًا ما يُجرى اختبار على مستوى المكونات.
جميع الصور مستخدمة بإذن من المؤلف. نُشرت المقالة الأصلية في سبتمبر 2020.
