شرح القواطع الكهربية وأنواعها

تستخدم قواطع التيار الكهربية لتوصيل او فصل الكهرباء للاحمال يدوياً كما تستخدم للفصل آلياً فى حالة حدوث قصر لحماية الاحمال ولمنع حدوث حرائق! (اذا ما سبب الحرائق التى تنسب للماس الكهربى؟؟؟)

وهى تستخدم لحماية الحمل من التلف ولمنع حدوث حرائق حيث يتم حماية الحمل من التيار الكهربائى العالى الناتج عن القصر او تيار الحمل الزائد كما هناك قواطع للحماية من تيار تيار التسرب الأرضى.

مميزات القاطع

اهم ميزة لقواطع التيار الكهربائى هى امكانية اعادة استخدام القاطع (بعد حل المشكل!) على عكس الفيوز الذى يحتاج للتغيير بعد كل فصل!
سرعة التوصيل والفصل للقواطع الكهربائية ثابتة ولاتعتمد على سرعة يد الشخص فى تحريك ذراع القاطع quick make-quick break
سيفصل القاطع فى حالة القصر حتى وان كان هناك مايعيق ذراع القاطع عن الفصل Trip free

انواع القواطع الكهربائية

تنقسم قواطع التيار حسب طريقة اطفاء القوس الكهربى الى

قواطع كهربائية هوائية وتستخدم فى الجهد المنخفض
قواطع الفراغ الكهربائية Vacuum CB وتستخدم فى الجهد المتوسط
قواطع سادس فللورو الكبريت الكهربية SF6 CB وتستخدم فى الجهد المتوسط
قواطع الزيت الكهربائية Oil CB and Bulk oil CB وتستخدم فى الجهد المتوسط

انواع قواطع الجهد المنخفض MCB

قواطع كهربائية مصغرة Miniature CB= MCB (تستخدم كقاطع فرعى)
قاطع كبيرة Molded case CB= MCCB (قواطع صب ذات غلاف مغلق اى كبس وغير قابلة للصيانة!! وتستخدم كقاطع رئيسى)
قاطع التيار المتبقى Residual current CB= RCCB او قاطع تيار تيار التسرب الأرضى للحماية من تيار التسرب الأرضى ومن الصدمة الكهربية.

القاطع المصغر MCB: miniature circuit breaker

متوفره بسعات من 10 امبير حنى 125 امبير
تعتمد نظرية عمل القاطع الكهربى على المجال المغناطيسى القوى الناتج عن تيار القصر فى فصل القاطع, حيث يوجد بداخل القاطع ملف عند مرور تيار اكبر من التيار المقنن للقاطع يولد مجال مغناطيسى قوى يفصل القاطع ويحمى الدائرة وتسمى بالحماية المغناطيسية حيث تعتمد على التأثير المغناطيسى للتيار!
كما توجد ايضاً مزدوجة حرارية وهى عبارة عن معدنين مختلفيين متصليين معاً حيث تنثنى الوصلة اذا ارتفعت درجة حرارتها عند مرور تيار اكبر من المقنن حتى تضغط على ألية معينة لفصل القاطع وتسمى بالحماية الحرارية حيث تعتمد على التاثير الحرارى للتيار
توجد نقطة ثابتة واخرى متحركة لفتح وغلق الدائرة يدوياً بواسطة ذراع القاطع او ألياً بواسطة الحماية المغناطيسية والحرارية
عند حدوث قصر يتولد مجال مغناطيسى قوى من الملف يجذب المطرقة ناحية اليسار لتدفع النقطة المتحركة بأتجاه الفتح, ايضاً فى حالة حدوث حمل زائد ستسخن المزدوجة الحرارية وتنثنى وتضغط على ذراع لفصل النقاط

تعريف الحمل الزائد الاوفرلود Over load

هو زيادة التيار الكهربائى فى الدائرة بصورة صغيرة نتيجة تحميل زائد وتستخدم الحماية الحرارية بالقاطع (المزدوجة الحرارية) فى الحماية ضد الحمل الزائد مع العلم ان الفصل يكون بتأخير زمنى لانها تعتمد على التأثير الحرارى فسيادتك لازم تنتظر ارتفاع الحرارة وانثناء المزدوجة ثم الفصل!
بزيادة تيار الحمل الزائد ينخفض زمن الفصل

تعريف القصر Short Circuit

هو حدوث تلامس بين طور واخر او طور ومحايد او طور والارضى ينتج عنه مرور تيار كهربائى كبير جداا وتستخدم الحماية المغناطيسية بالقاطع للحماية من القصر ويكون الفصل لحظياً وتوجد انواع متعددة للقاطع تبعاً لقيمة تيار القصر الذى يتسبب بفصل القاطع لحظياً!

مسار التيار الكهربائى بالقاطع الكهربى

يمر التيار الكهربائى من المسمار الى الحماية الحرارية الى الملف المغناطيسى الى النقطة الثابتة الى النقطة المتحركة الى الطرف الثانى للقاطع!

الحماية الحرارية للقواطع الكهربائية

يمر التيار الكهربائى فى المزدوجة الحرارية مما يتسبب فى سخونتها قليلاُ ولكن عند مرور تيار اكبر من التيار المقنن (حمل زائد) ستسخن المزدوجة بصورة كبيرة وتنثنى وتضغط على قضيب فصل ليتم فصل القاطع

الحماية المغناطيسية للقواطع الكهربائية

يمر التيار الكهربائى بملف مغناطيسى وعند حدوث قصر يتولد مجال مغناطيسى قوى يجذب المكبس او المطرقة لليسار لتضغط على النقطة المتحركة لتفصل

بداخل الملف اللولبى يوجد قلب متحرك جهة اليمين وقلب ثابت جهة اليسار بينهم ياى وعند حدوث القصر يتولد مجال مغناطيسى قوى كافى للتغلب على الياي فيتحرك القلب المتحرك جهة اليسار بالتالى تتحرك المطرقة لليسار لتضغط على النقطة المتحركة لتفصل!

اطفاء القوس

قد يعجبك ايضا

عند فصل القاطع الكهربى تحدث شرارة بين النقاط ويتم اطالة القوس بواسطة مسار معدنى طويل الى حجرة اخماد القوس والتى تنقسم الى شرائح, حيث يتم تقسيم القوس على الشرائح حتى ينخفض الجهد الى 25 فولت على الشريحة الواحدة وهو جهد غير كافى لاستمرار القوس فينطفىء!

أختيار القواطع الكهربائية

يتم اختيار قواطع التيار بناء على عدد من العوامل

التيار المقنن للقاطع وهو اكبر قيمة تيار تمر بالدائرة دون ان يفصل القاطع, والقواطع المصغرة متوفرة بقيم 10-25-32-40-50-63-80-100-125 امبير
فئة الفصل للقاطع A-B-C-D-K-Z وهى تعبر عن قيمة التيار التى تتسبب فى فصل القاطع لحظياً (او تعبر عن منحنى الفصل للقاطع بمعنى ادق!) وعادة تذكر فئة الفصل قبل قيمة التيار المقنن
صى قيمة تيار قصر يستطيع القاطع ان يفصله دون مشاكل, متوفرة بقيم 6 – 10 -30 -50 كيلو امبير, مع العلم كلما زاد تيار القصر التى يتحملها لقاطع كلما غلى ثمنه!
اقصى جهد للقاطع
عدد اقطاب القاطع, توجد قواطع احادية وثنائية وثلاثية ورباعية

بيانات القاطع الكهربى

يسجل على القاطع الكهربى البيانات التقنية له كالتالى

موديل القاطع S801S
فئة فصل القاطع الكهربائى او منحني القاطع C
تيار القاطع المقنن 125 امبير وهو اقصى تيار لايسبب فصل القاطع!
اقصى جهد يتحمله القاطع 240/415 فولت
اقصى تيار قصر يستطيع القاطع فصله بدون مشاكل هو 50 كيلو امبير
(كلما اقترب القاطع من قاطع القدرة الرئيسى للمحول كلما وجب ان يتحمل تيار قصر عالى وكلما ابتعد القاطع عن القاطع الرئيسى كلما امكن استخدام قاطع يتحمل تيار قصر منخفض!!)
كلما زاد تيار القصر الذى يتحمله القاطع كلما ارتفع سعره وغلى ثمنه خخخخ

منحنى الفصل Trip curve

هو منحنى يمثل العلاقة بين التيار وزمن الفصل للقاطع الكهربائى
المحور الافقى للرسم هو مضاعفات التيار المقنن للقاطع والمحور الرأسى هو زمن الفصل بالثانية

ينقسم المنحنى الى جزئين
الجزء الاول على شكل منحنى وهو يمثل الحماية الحرارية بالقاطع حيث يكون الفصل بتأخير زمنى والعلاقة بين الزمن والتيار عكسية فاذا زاد التيار المار انخفض الزمن اللازم لفصل القاطع, فمثلا فى هذا الرسم فان الحماية الحرارية ستفصل بعد 150 ثانية تقريباً اذا مر تيار مقداره 1.5 التيار المقنن وستفصل بعد 50 ثانية تقريباً اذا مر تيار مقداره ضعف التيار المقنن!!
الجزء الثانى يكون على شكل خط رأسى وهو يمثل الحماية المغناطيسية والتى تفصل القاطع لحظياً اذا مر تيار قصر معين حيث تصنف القواطع الكهربية لفئات تبعاً لقيمة اقل تيار قصر تتسبب فى فصل القاطع لحظياً, مثلا فى هذا الرسم اقل تيار قصر هو 3 اضعاف التيار المقنن للقاطع واعلى تيار 5 اضعاف التيار المقنن للقاطع

انواع القواطع الكهربائية تبعاً لفئة الفصل trip class or trip curve

النوع A : يستخدم فى التطبيقات الحساسه مثلا لحماية الاجهزة الالكترونية, يفصل اذا مر تيار مقداره 2-3 التيار المقنن
النوع B : يستخدم مع الاجهزة الكهربية التى لاتسبب تيار بدء مثل الغلايات والسخانات والافران الكهربية, تفصل اذا مر تيار من 3-5 مرات التيار المسجل عليها فى زمن من 0.04-13 ثانيه
النوع C : هذا هو النوع القياسى ويستخدم فى تطبيقات لها تيار عالى مثل المحركات وايضا مع الاجهزة الحثية المنزلية مثل التلفاز ومصابيح الفللوروسنت والمقابس الكهربية الخ, تفصل اذا مر تيار من 5-10 مرات التيار المسجل عليها فى زمن من 0.04-5 ثانيه
النوع D : يستخدم فى تطبيقات لها تيار عالى وحاد مثل المحولات فى لوحات توزيع, تفصل اذا مر تيار من 10-20 مرة التيار المسجل عليها فى زمن من 0.3 مللى ثانيه
النوع k متوفر بقيم مختلفة للتيار ويستخدم مع المحركات والاضائة, يفصل اذا مر تيار 8-12 مرة التيار المقنن فى اكبر من او اقل من 0.2 ثانية على الترتيب
النوع Z : مشابه للنوع A يستخدم فى التطبيقات الحساسه مثلا لحماية الاجهزة الالكترونية والتى تحوى اشباه الموصلات!, يفصل اذا مر تيار مقداره 2-3 التيار المقنن

الانوع السابقة الحماية الحرارية تكون فى المدى 1.13-1.45 التيار المقنن
سرعة فصل الحماية الحرارية

ستفصل فى اكثر من ساعتين لو التيار 1.05 التيار المقنن
ستفصل فى اقل من ساعتين لو التيار 1.2 التيار المقنن
ستفصل فى اقل من دقيقتين لو التيار 1.5 التيار المقنن

رمز القاطع الكهربى

يرمز للقاطع الكهربى فى المخططات الكهربية بنقاط مفتوحة ويوجد نجمة على الجزء المتحرك, ويرمز لنقاط الدخل والتى يتم توصيلها بالكهرباء 1-3-5 او L1-L2-L3 ويرمز لخرج القاطع 2-4-6 او T1-T2-T3

ملاحظات

القواطع المصغرة متوفرة بقيم 10-16-25-32-40-50-63-80-100-125 امبير
تحسب قيمة القاطع للمحركات ثلاثية الطور بمقدار 1.7 فى تيار المحرك (تيار المحرك يساوى تقريباً 2 فى قدرة المحرك بالكيلو وات)
تحسب قيمة القاطع للمحركات احادية الطور بمقدار 2.5 فى تيار المحرك
تحسب قيمة القاطع للاحمال الغير حثية بمقدار 1.25 تيار الحمل كعامل امان ليس الا

انواع القواطع الكهربائية هى القاطع المغناطيسى والقاطع الحرارى الاوفرلود والقاطع الحرارى المغناطيسى

القاطع المغناطيسى

القاطع الكهربائى المغناطيسى يوفر حماية مغناطيسية ضد تيار القصر الكهربائى العالى حيث تتميز الحماية المغناطيسية بالفصل السريع فى التيارات العالية ولكنه يكون بطىء فى حالة الحمل الزائد وقد لايفصل على الاطلاق بالتالى ان لم تكن هناك حماية ضد الحمل الزائد سيحترق الحمل

القاطع الحرارى

القاطع الكهربائى الحرارى يوفر حماية حرارية للحمل ضد التحميل الزائد حيث يتميز بالحساسية ضد زيادة التيار عن التيار المقنن ويفصل الحمل بزمن يتناسب مع مقدار زيادة التيار مع الانتباه الى انه لايوفر حماية كهربائية ضد القصر.

القاطع الحرارى المغناطيسى

يتميز القاطع الحرارى المغناطيسى بانه يجمع بين الحماية الحرارارية ضد الحمل الزائد والحماية المغناطيسية ضد القصر الكهربائى او الشورت سيركت بالتالى يوفر حماية كبيرة للحمل الكهربى.

اختيار القواطع الكهربية للمحركات

محرك ثلاثى الاوجه 2.2 كيلو وات يكون تياره تقريبا 2*2.2=4.4 امبير ويحتاج قاطع تياره المقنن يساوى 4.4*1.7= 7.5 بالتالى نختار قاطع 10 امبير فئة C
محرك ثلاثى الاوجه 3 كيلو وات يكون تياره تقريبا 2*3=6 امبير ويحتاج قاطع تياره المقنن يساوى 6*1.7= 10.2 بالتالى نختار قاطع 16 امبير فئة C ولو تم استخدام قاطع فئة D نستخدم قاطع اقل فيكون القاطع 10 امبير فئة D
مثلا محرك احادى الوجه قدرته 1.1 كيلو وات وتياره 8.7 امبير يحتاج قاطع 2.5*8.7=22 امبير تقريباً بالتالى نختار قاطع 25 امبير
محرك احادى الوجه قدرته 0.75 كيلو وات وتياره 6.2 امبير يحتاج قاطع 2.5*6.2=15.5 امبير بالتالى نختار قاطع 20 امبير (لانختار 16 امبير لان تيار القاطع قريب جداً من التيار المطلوب!)

اذا استفدت ولو بالقليل يمكنك دعمنا بعمل شير او مشاركة للموضوع على الفيس او تويتر, كما يمكنك عمل متابعة للمدونة والتعليق فى حالة وجود اى استفسار