التحليل الفني لأنماط الفشل في مقومات الجسر القياسية والتدابير الهندسية المضادة

مقدمة

باعتباره العنصر الأساسي في تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر، يُستخدم مقوم الجسر القياسي على نطاق واسع في المحولات والمصادر الكهربائية وسائقي الإضاءة والأجهزة المنزلية والمعدات الصناعية. وعلى الرغم من بساطة تركيبته الدوائرية، إلا أن حدوث أعطال في التطبيقات الفعلية يظل عاملاً أساسيًا يؤثر على موثوقية النظام ككل.

حالة الفشل الأولى: دائرة قصر في المقوم

الأعراض الشائعة: الصمام الزائد ينفجر، لا يوجد جهد خرج، علامات حرق على لوحة الطاقة

الأسباب الجذرية:

الحمل الزائد أو القصر في الخرج: التيار المفرط يؤدي إلى انهيار الوصلة الثنائية PN

تراكم الحرارة: الارتفاع الطويل في درجة الحرارة يؤدي إلى تدهور بنية الشريحة

التيار الأولي: تشغيل الجهاز بشكل مفاجئ دون حماية يؤدي إلى إتلاف الدايودات

التدابير: تثبيت مصهرات سريعة أو مقاومات حرارية PTC، استخدام مثبطات NTC أو MOV على المدخل، تيار التقويم المقنن ≥ 1.5–2× تيار الحمل الأقصى

نمط العطل 2: ارتفاع درجة حرارة دائرة التقويم

الأعراض الشائعة: جهد الخرج غير مستقر، تغير لون الغلاف أو انتفاخه، حروق محلية بالقرب من مناطق الحرارة

الأسباب الجذرية: اختيار جهاز بسعة أقل من اللازم، تشغيل مفرط لفترة طويلة. تصميم حراري ضعيف، اقتران ضعيف بين لوحة الدائرة والمبدّد الحراري. درجة حرارة محيطة مرتفعة أو تهوية غير كافية

التدابير: استخدام أغلفة متكاملة مع مبدّد حراري مثل KBPC أو GBJ، توسيع المساحة النحاسية على لوحة الدائرة لتحسين تبديد الحرارة، استخدام معجون حراري وشِرائح ألمنيوم لتحسين التوصيل الحراري

نمط العطل 3: تأثير التيار الأولي

الأعراض الشائعة: فشل الجهاز فور تشغيله، دايودات مختصرة، سلوك غير مستقر في مرشحات السعة الكبيرة

الأسباب الجذرية: الشحن الأولي للمكثفات الكبيرة على المدخل، التيار الأولي يتجاوز أقصى تيار طارئ (IFSM)، غياب مكونات تقييد الطفرات الكهربائية

التدابير: تحديد حجم المكثف المرشح بشكل صحيح، إضافة مقاومة حرارية NTC على التوالي لتقليل ارتفاع التيار، اختيار دوائر تقويم ذات IFSM ≥ 2× التيار الأولي المتوقع

خاتمة

على الرغم من صغرها، إلا أن المقوم الكهربائي الجسري القياسي يلعب دوراً حاسماً في استقرار نظام الطاقة. من خلال فهم آليات فشله وتطبيق تدابير تصميمية استباقية، يمكن للمهندسين تحسين عمر النظام وموثوقيته بشكل كبير.