القواطع الكهربائية في الدوائر ومكوناتها

القواطع

القواطع الكهربائية هي أجهزة حيوية في أي نظام كهربائي، تعمل على حماية الأجهزة والمستخدمين من الأخطار الكهربائية مثل التيار الزائد والدوائر القصيرة. في هذا المقال، سنستعرض القواطع الكهربائية ومكوناتها وكيفية عملها بالتفصيل.

ما هي القواطع الكهربائية؟

القاطع الكهربائي هو جهاز يقوم بفتح وإغلاق الدائرة الكهربائية لحمايتها من التلف الناتج عن التيارات الزائدة أو الدوائر القصيرة. يتميز القاطع الكهربائي بقدرته على إعادة التشغيل تلقائيًا بعد إزالة العطل، وهو جزء أساسي لضمان سلامة الأنظمة الكهربائية.

مكونات القاطع الكهربائي

1. المشغل (Actuator):

  • المشغل اليدوي: يسمح للمستخدم بفتح وإغلاق الدائرة يدويًا.
  • المشغل الأوتوماتيكي: يعمل تلقائيًا عند استشعار التيار الزائد أو الدائرة القصيرة.

2. الاتصالات الثابتة والمتحركة (Fixed and Moving Contacts):

  • الاتصالات الثابتة: هي النقاط الثابتة التي لا تتحرك عند فتح أو إغلاق الدائرة.
  • الاتصالات المتحركة: تتحرك لفتح أو إغلاق الدائرة عند تشغيل أو إيقاف القاطع.

3. الملف المغناطيسي (Magnetic Coil):

  • يستشعر التيارات الزائدة ويولد حقل مغناطيسي يجذب الرافعة المتحركة لفصل الاتصالات.
  • يعمل بسرعة فائقة في حالة الدوائر القصيرة، مما يضمن فصل التيار قبل أن يتسبب في أي أضرار.

4. شريط ثنائي المعدن (Bimetal Strip):

  • يتكون من معدنين مختلفين يتمددان بمعدلات مختلفة عند التسخين.
  • عند ارتفاع التيار، يسخن الشريط وينحني ليفصل الدائرة، مما يوفر حماية ضد التيار الزائد على المدى الطويل.

5. الحجرة العازلة (Arc Chamber):

  • تستخدم لإطفاء الشرارة الناتجة عند فتح الدائرة، حيث تتكون شرارة كهربائية يمكن أن تتسبب في تلف المكونات الأخرى.
  • تحتوي على مواد عازلة خاصة تساعد في تقسيم وتبريد الشرارة بسرعة.

    أنواع القواطع الكهربائية

    1. قاطع الدائرة المصغر (MCB):

    • يستخدم في التطبيقات المنزلية والتجارية لحماية الدوائر الفرعية.
    • يتوفر بأحجام وتصنيفات تيار مختلفة لتناسب متطلبات الأحمال الصغيرة.

    2. قاطع الدائرة المصغر مع التيار المتبقي (RCCB):

    • يوفر حماية إضافية ضد التسرب الأرضي، حيث يكشف عن التيار المتسرب من النظام ويقطع التيار لتجنب الصدمات الكهربائية.
    • مفيد في المناطق الرطبة مثل الحمامات والمطابخ.

    3. قاطع الدائرة الرئيسية (MCCB):

    • يستخدم في التطبيقات الصناعية والتجارية لحماية الدوائر الرئيسية الكبيرة.
    • يتوفر بتصنيفات تيار وكسر عالية، ويشمل ميزات متقدمة مثل الضبط القابل للتحكم.

    4. قاطع الدائرة ذات الجهد العالي:

    • يستخدم في محطات توليد الكهرباء وشبكات النقل لتأمين الحماية على نطاق واسع.
    • يتعامل مع تيارات وجهود عالية جدًا، ويشمل تقنيات متطورة مثل نظام إطفاء الشرارة بالغاز SF6.

    ما هو الفرق بين القواطع الثنائية والقواطع الأحادية؟

    • القاطع الأحادي (Single-Pole Circuit Breaker)

    – هو قاطع يستخدم لحماية دائرة واحدة (طور واحد) من التيار الزائد أو الدوائر القصيرة.
    التركيب:

    – يحتوي على اتصال واحد للطور وموصل واحد للخط الحي (الفاز)، ويعمل على فتح وإغلاق الدائرة عند الحاجة.
    الاستخدام:

    – يستخدم بشكل رئيسي في الدوائر الكهربائية ذات الجهد المنخفض والتي تحتاج إلى حماية بسيطة، مثل الإضاءة والمقابس المنزلية.

    – يعمل عادة على جهد 120 فولت (في الأنظمة الأمريكية) أو ما يعادلها في الأنظمة الأخرى، ويتوفر بتصنيفات تيار تتراوح عادة بين 10 إلى 20 أمبير.

    • القاطع الثنائي (Double-Pole Circuit Breaker)

    – هو قاطع يستخدم لحماية دائرتين (طورين) في نفس الوقت، أو دائرة واحدة تستخدم جهدًا عاليًا.

    – يحتوي على اتصالين للطورين وموصلين للخط الحي (الفاز)، ويعمل على فتح وإغلاق الدائرتين في وقت واحد.

    – يستخدم في حماية الأجهزة التي تحتاج إلى جهد عالٍ مثل الأفران الكهربائية، مضخات الماء، ومكيفات الهواء.
    يمكن استخدامه أيضًا في دوائر 240 فولت (في الأنظمة الأمريكية) أو ما يعادلها في الأنظمة الأخرى، والتي تتطلب جهدًا مزدوجًا.

    – يعمل على جهد 240 فولت (في الأنظمة الأمريكية) أو ما يعادلها، ويتوفر بتصنيفات تيار أعلى، تبدأ من 15 أمبير وتصل إلى 50 أمبير أو أكثر.


    – الجدول التوضيحي للفرق بين القاطع الثنائي والقاطع الأحادي:

    الخاصيةالقاطع الأحادي (Single-Pole)القاطع الثنائي (Double-Pole)
    عدد الأطوارطور واحدطورين
    عدد الموصلاتموصل واحد للخط الحي (الفاز)موصلين للخط الحي (الفاز)
    الجهد120 فولت (أو ما يعادلها)240 فولت (أو ما يعادلها)
    التيار10-20 أمبير15-50 أمبير (أو أكثر)
    الاستخدام الشائعالإضاءة والمقابس المنزليةالأجهزة الكبيرة مثل الأفران والمكيفات

    كيفية اختيار القواطع الكهربائية المناسبة؟

    1. تصنيف التيار (Current Rating):

    • يجب اختيار القاطع بناءً على التيار الأقصى المتوقع للدائرة.
    • يتم قياس التيار بالأمبير (A)، وتتوفر القواطع بتصنيفات تيار مختلفة مثل 6A، 10A، 16A، 32A، إلخ.

    2. تصنيف القطع (Breaking Capacity):

    • القدرة القصوى للقاطع على قطع التيار دون تلف.
    • يتم قياسه بالكيلو أمبير (kA)، وتختلف تصنيفات القطع حسب التطبيق، من 6kA للتطبيقات المنزلية إلى 100kA وأكثر للتطبيقات الصناعية.

    3. نوع القاطع:

    • يعتمد على التطبيق ونوع الحمل.
    • على سبيل المثال، القواطع الحرارية المغناطيسية (Thermal-Magnetic Breakers) مناسبة للأحمال المختلطة، بينما القواطع الهوائية (Air Circuit Breakers) تُستخدم في الأحمال الصناعية الثقيلة.

    4. الميزات الإضافية:

    أهمية القواطع الكهربائية

    القواطع الكهربائية ضرورية للحفاظ على سلامة النظام الكهربائي وحمايته من التلف. تعمل على منع الحوادث الكهربائية وتلف الأجهزة الكهربائية، مما يضمن سلامة المستخدمين والأجهزة. كما تسهم في الحفاظ على استمرارية التشغيل وتقليل فترات التوقف غير المخطط لها.

    الخاتمة

    القواطع الكهربائية هي جزء أساسي من أي نظام كهربائي. من خلال فهم مكوناتها ووظائفها، يمكننا اختيار القاطع المناسب لكل تطبيق وضمان حماية النظام الكهربائي بكفاءة. إذا كان لديك أي استفسار حول القواطع الكهربائية أو كيفية اختيارها، فلا تتردد في طرحه.

    مقالات ذات صلة

    اترك تعليقاً

    لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *