قياس الجهد في دوائر التحكم الصناعية

تكون قراءة الجهد مفيدة فقط عندما يعرف المهندس النقطتين اللتين تجري مقارنتهما، وحالة الدائرة المتوقعة، وحدود جهاز القياس. فقد يعرض جهاز قياس متعدد رقمي رقمًا يبدو معقولًا بينما لا تزال الدائرة تحتوي على موصل مفتوح، أو وصلة ضعيفة، أو جهد مستحث، أو طاقة مخزنة خطرة.

تتعامل هذه الطريقة الميدانية مع اختبار الجهد باعتباره عملية تشخيصية مضبوطة. وتنطبق على لوحات التحكم الصناعية، ودوائر الإدخال/الإخراج بجهد 24 VDC، ودوائر الموصلات، ومصادر الطاقة، والدوائر المساعدة لمحركات التشغيل. يجب تنفيذ العمل وفق برنامج السلامة الكهربائية وتعليمات المعدات المعتمدة في الموقع.

ابدأ بحالة الدائرة

قبل ملامسة أي مسبار، حدّد ما إذا كان ينبغي أن تكون الدائرة موصّلة بالطاقة. حدّد المصدر، والجهد الاسمي، وترتيب التأريض، وجهاز الحماية، والحمل، ومسار التيار المتوقع. يساعد المخطط، لكن يجب أيضًا فحص التوصيلات الميدانية والتعديلات الأخيرة.

الجهد هو فرق في الجهد الكهربائي بين نقطتين. وتكون عبارة مثل «هذا الطرف جهده 24 فولت» غير مكتملة ما لم تكن نقطة المرجع معروفة. فقد يعطي الطرف نفسه قراءات مختلفة بالنسبة إلى المشترك المستمر، أو الأرضي الوقائي، أو موصل آخر.

استخدم مجموعة مكوّنات الطاقة والكهرباء لمراجعة مصادر الطاقة وقواطع الدائرة والمرحلات ومعدات اللوحات ذات الصلة. ولا تحل قوائم المنتجات محل مخطط الآلة أو دليل الجهاز المختار.

اختر جهاز قياس مناسبًا للتركيب

تأكد من أن جهاز القياس والأسلاك والمسابير والملحقات مصنفة للدائرة والبيئة. افحص العزل، والمعدن المكشوف، وثبات الموصلات، وحالة المصهر، وحالة البطارية. فقد يؤدي سلك تالف إلى إبطال صلاحية جهاز مناسب بخلاف ذلك.

اختر القياس المتردد أو المستمر عن قصد. يساعد الضبط التلقائي للمدى في اختيار المقياس، لكنه لا يستطيع تحديد ما إذا كان المهندس يتوقع ناقل تيار مستمر ثابتًا، أو مصدرًا جيبيًا، أو شكل موجة معدلًا بعرض النبضة، أو حالة عابرة. وتتطلب بعض أشكال الموجات جهازًا حقيقيًا للقيمة الفعالة أو راسم ذبذبات مع عزل ومسابير مناسبين.

لا تستخدم وضع قياس المقاومة أو الاستمرارية أو التيار على مصدر جهد موصل بالطاقة. إذ يضع وضع قياس التيار مسارًا منخفض الممانعة عبر الجهاز. وقد يؤدي هذا الخطأ إلى تشغيل المصهر، أو إتلاف الجهاز، أو التسبب في قوس كهربائي.

تحقق من جهاز الاختبار قبل القياس وبعده

تحقق من الجهاز على مصدر معروف بأنه موصل بالطاقة قبل القياس. اختبر الدائرة المستهدفة، ثم تحقق من الجهاز مرة أخرى. يساعد هذا التسلسل «حي-ميت-حي» في كشف عطل في أحد الأسلاك، أو اختيار وظيفة خاطئة، أو بطارية فارغة، أو خلل في الجهاز.

لا تثبت قراءة الصفر وحدها أن الدائرة منزوعة الطاقة. فقد تكون المسابير على النقطتين الخطأ، أو قد تكون نقطة المرجع عائمة، أو قد يكون الموصل مفصولًا في المنبع. ويجب أن ينفذ الأشخاص المؤهلون عملية التحقق من غياب الجهد باستخدام الإجراء ومعدات الوقاية المطلوبة.

قس عبر مسار التيار المتوقع

بالنسبة إلى حمل بجهد 24 VDC، قِس أولًا مصدر الطاقة مباشرة بين الموجب والمشترك. ثم قِس عبر الحمل أثناء إصدار أمر تشغيله. وأخيرًا، افحص كل جانب من جانبي الحمل بالنسبة إلى المرجع نفسه. تفصل هذه القراءات بين فقد المصدر، وفقد التبديل، وانقطاع الأسلاك، ومشكلات الحمل.

ينبغي أن يكون للتماس المغلق السليم جهد ضئيل عبره أثناء الحمل. ويشير الهبوط الكبير عبر تماس مغلق إلى وجود مقاومة عند التماس أو الطرف أو حامل المصهر أو الموصل. وقد يظهر عبر التماس المفتوح جهد يساوي تقريبًا جهد المصدر بالكامل.

يكون اختبار هبوط الجهد أكثر إفادة أثناء سريان التيار. فقد تعرض دائرة غير محملة جهدًا اسميًا عبر التآكل أو وصلة عالية المقاومة. ولا ينهار الجهد إلا عندما يطلب الحمل التيار.

تعرّف على الجهد الوهمي والجهد المقترن

تسحب أجهزة القياس عالية الممانعة تيارًا ضئيلًا جدًا. وهذا مفيد لمعظم الدوائر الإلكترونية، لكنه قد يعرض جهدًا مقترنًا سعويًا على موصل مفصول. وتزيد الكابلات الطويلة المتوازية، وأسلاك خرج مغيرات التردد، وموصلات التيار المتردد المجاورة من هذا التأثير.

يمكن أن تساعد وظيفة القياس منخفضة الممانعة في التمييز بين الجهد المقترن ومصدر قادر على تزويد التيار، عندما يسمح الجهاز والإجراء بذلك. لا ترتجل حمل اختبار مطلقًا. فقد تكون الدائرة موصلة بالطاقة فعلًا، وقد يؤدي حمل غير مناسب إلى حدوث خطر.

قارن القراءة بطوبولوجيا التوصيلات. يشير الجهد المستقر الذي يختفي أثناء اختبار منخفض الممانعة معتمد إلى الاقتران. أما الجهد الذي يبقى ويزوّد تيارًا فيتطلب التحقيق فيه باعتباره مصدرًا حقيقيًا أو تغذية عكسية.

راعِ تأثير تحميل جهاز القياس

فولتميتر ليس غير مرئي كهربائيًا. إذ تشكل ممانعة دخله مسارًا موازيًا للدائرة. وفي دوائر القدرة والتحكم منخفضة المقاومة يكون التأثير عادةً صغيرًا. أما في شبكات المستشعرات عالية المقاومة، ودوائر كشف التسرب، والمدخلات الإلكترونية، فقد يغيّر الجهاز الجهد المقاس.

سجّل ممانعة دخل الجهاز عند تشخيص العقد الحساسة. وقارن القياسات بمواصفات الجهاز، وفكّر في استخدام راسم ذبذبات مناسب أو مقياس كهربائي للمقاييس التي تتجاوز نطاق جهاز القياس المتعدد العام.

تحتاج الطاقة المخزنة إلى فحص خاص

قد تظل المكثفات في المحركات ومصادر الطاقة والمرشحات مشحونة بعد فصل الطاقة الواردة. اتبع زمن التفريغ ونقاط التحقق المحددة من الشركة المصنّعة. لا تفترض أن إطفاء الشاشة يعني أن ناقل التيار المستمر آمن.

قِس عند الأطراف المحددة باستخدام جهاز مصنف للجهد المحتمل. انتظر فترة التفريغ المحددة وتحقق مرة أخرى. لا تقصر مكثفًا بأداة، ولا تركّب مقاومة مرتجلة عبر مخزن طاقة مجهول.

يمكن مراجعة معدات المحركات ذات الصلة في مجموعة المحركات والتحكم في الحركة. ويظل الدليل الحالي للمحرك هو المرجع المعتمد للتفريغ ونقاط الاختبار وقيود الصيانة.

أنشئ تسلسلًا تشخيصيًا قابلًا للتكرار

ابدأ من مصدر معروف وتقدم نحو الحمل. وحافظ على نقطة مرجعية واحدة متى كان ذلك عمليًا. سجّل حالة الآلة، وحالة الأمر، والقيمة المقاسة، والمدى، ونقاط الاختبار. يؤدي تغيير نقاط المرجع دون توثيقها إلى مقارنات مضللة.

في حالات الأعطال المتقطعة، أجرِ القياس أثناء حدوث العطل. ولا تتتبع قيمة تماثلية لوحدة تحكم قابلة للبرمجة إلا بعد التأكد من أن إشارة المجال وقناة الإدخال تمثلان الحالة نفسها. فقد يفوّت جهاز القياس المحمول انقطاعًا قصيرًا لأن شاشته تتحدث ببطء.

استخدم التقاط الحد الأدنى/الأقصى أو جهاز تسجيل مضبوطًا على نحو صحيح عندما تناسب مدة الحدث الجهاز. واستخدم راسم ذبذبات للظواهر العابرة الأسرع. اختر طرق قياس تفاضلية أو معزولة عندما يمكن أن تؤدي أخطاء مرجع الأرضي إلى حدوث دائرة قصر.

فسّر القراءة، لا الرقم وحده

يقارن التشخيص الجيد الجهد المقاس بالسلوك المقصود للدائرة. فالجهد الاسمي عند طرف غير محمل لا يثبت وجود قدرة قابلة للاستخدام. كما أن صفر فولت لا يثبت السلامة. وقد ينتج نصف الجهد المتوقع عن مقسم جهد، أو تسرب، أو مرجع عائم، أو تحميل جهاز القياس.

يأتي الاستنتاج الأقوى من عدة قياسات متسقة: جهد المصدر، والجهد عبر الحمل، وهبوط الجهد عبر الموصلات والتماسات، والسلوك أثناء الحمل. ويوفر دليل العلوم الكهربائية الصادر عن وزارة الطاقة الأمريكية خلفية عن نظرية التيار المتردد والحث والمحركات وأجهزة الاختبار.

لذلك فإن اختبار الجهد الجيد هو عملية استدلال. حدّد المرجع، واضبط حالة الدائرة، وتحقق من جهاز الاختبار، وقِس تحت الحمل الصحيح، واربط كل قراءة بمسار تيار فعلي.