شرح قاطع التيار المتبقى RCCB بالتفصيل والصور من نظرية عمل قاطع التيار المتبقى RCCB ومكوناته وانواع قاطع التيار المتبقى RCCB وشرح لوحة بياناته وشرح كامل لمميزات وعيوب قاطع التيار المتبقى RCCB وشرح الصدمة الكهربية وتأثيرها على الانسان.
قاطع التيار المتبقى RCCB
مع مرور الزمن والتعرض للرطوبة والاتربة ينخفض عزل الاجهزة الكهربائية مما ينتج عنه مرور تيار تسرب leakage current عبر العزل الى الارضى واستمرار تشغيل الجهاز دون حل المشكلة سينتج عنه فى النهاية انهيار العزل وتلف الجهاز!
انهيار عزل اى جهاز كهربى بصورة جزئية او كلية قد يعرض الاشخاص للصدمة الكهربية اذا قام احد ما بلمس الجهاز (وهو مايعرف بين الاوساط الراقية بان الجهاز به ماس خخخخ)
يقوم قاطع التيار المتبقى بفصل الدائرة اذا تعدى قيمة التيار المتبقى القيمة المقننة للقاطع, والتيار المتبقى هو التيار الذى مر خارج الدائرة سواء كتيار تسرب الى الارضى او تيار صدمة كهربية فى جسد شخص تعيس بائس الحظ لمس الجهاز!
نظرية عمل قاطع التيار المتبقى RCCB
تعتمد نظرية عمل هذا القاطع على التيار المتبقى, حيث يكون تيار الطرف الحى L مساوى فى المقدار ومعاكس فى الاتجاه لتيار المحايد N بالتالى المجال المغناطيس الناشىء عن التيار الاول يلاشى المجال المغناطيسى الناشىء عن التيار الثانى, اما فى حالة وجود تسرب للتيار للارضى او كصدمة كهربية فى جسد شخص فسيكون هناك فرق بين التيارين بالتالى لن يلاشى المجالين بعضهما بل سيتولد جهد فى الملف الثانوى للمحول ويتم قياس التيار بواسطة دائرة الكترونية واذا تعدى تيار التسرب قيمة محددة ستقوم الدائرة بتشغيل ملف مغناطيسى لفصل القاطع
فى الصورة اليمنى الحمل لايوجد به مشكلة بالتالى تيار الحى=تيار المحايد
فى الصورة اليسرى حدث تسرب التيار للارضى نتيجة انهيار عزل الجهاز بالتالى زاد تيار الحى مقارنة بالمحايد بالتالى سيفصل القاطع!
اغلب الاجهزة الكهربية يوجد بها تيار تسرب نتيجة مقاومة العزل او نتيجة المعاوقة السعوية بينه وبين الارضى ولكن يكون هذا التيار منخفض واقل من 2 مللى امبير عادة لذا وجود تيار تسرب بقيمة اكبر تعنى بالضرورة وجود انهيار بالعزل الكهربي للجهاز او ملامسة شخص لموصل كهربى عن طريق الخطأ!
تيار التسرب او التيار المتبقى هو التيار الذى يمر خارج الدائرة بمعنى اخر هو التيار الذى لايعود للمصدر بمعنى اخر هو الفرق بين تيار الحى وتيار المحايد حيث يكون فى الدائرة السليمة التيار متساوى ومتضاد فى الاتجاه اما فى حالة وجود تسرب للتيار بسبب انهيار العزل فسيكون هناك فرق بين تيار الحى والمحايد!
يتم عادة اتباع اجراءات وقائية لحماية الاشخاص من الصدمة الكهربية
- استخدام جهد منخفض!! (220 فولت فى مصر!)
- استخدام عازل على اى موصل كهربى!!!
- وضع المكونات الكهربية فى صندوق مغلق!!! (لوحة كهرباء!)
- وضع لوحة الكهرباء فى مكان بعيد عن متناول المتطفليين!!!
لكن عادة تفشل هذه الاجراءات فى الحالات التالية
- تصميم خاطىء للتمديدات الكهربية!
- غياب الصيانة الوقائية
- نتيجة العوامل الجوية من ارتفاع درجة الحرارة او الرطوبة او تراكم الغبار والاتربة
- نتيجة الطيش والرعونة مثلا قيام شخص غير مؤهل بالعبث بالاجهزة الكهربائية!
مميزات قاطع التيار المتبقى RCCB
- عزل الجهاز او الاحمال عبر فصل او توصيل التغذية يدوياً!!
- حماية الاجهزة والتركيبات ضد انهيار العزل
- حماية الاشخاص ضد لمس الكهرباء بصورة مباشرة او غير مباشرة
- تلامس مباشر اى لمس موصل كهرباء او قابس عن طريق الخطأ!!
- تلامس غير مباشر عن طريق لمس جهاز او موصل به انهيار للعازل الكهربى اى به ماس!!!
مسميات قاطع التيار المتبقى RCCB
توجد مسميات عديدة لقاطع التيار المتبقى RCCB وللاسف يخلط الكثير بينهم
- RCCB= Residual Current Circuit Breaker قاطع تيار متبقى
- RCB= Residual Current Breaker قاطع تيار متبقى
- RCBO= residual current breaker and over current قاطع تيار متبقى مع حماية ضد القصر
- RCD= Residual Current Device قاطع تيار متبقى منفرد او مدمج بحماية ضد القصر
الصدمة الكهربية
جسم الانسان موصل للكهرباء حيث يكون 70% من وزن الجسم من الماء!يعتمد تأثير الصدمة الكهربية على
- قيمة التيار المار فى جسم الانسان زمن مرور هذا التيار اى زمن الصدمة الكهربية
- مسار مرور هذا التيار فى جسم الانسان (حيث سيؤثر التيار بالسلب على الاعضاء الموجودة بهذا المسار!!)
- نوع وعمر وصحة الشخص حيث يختلف التأثير باختلاف النوع ذكر ام انثى وايضاً باختلاف العمر والصحة!!
- بشرة الجسم وموضع الصدمة! فكلما كانت بشرة الجسم سميكة (مقشف خخخخخ) كلما قلت خطورة الكهرباء حيث تعمل كعازل كهربى كما ان موضع الصدمة يفرق كثيراً فمثلاً صدمة كهربية عبر اللسان او الاذن قد تكون مدمرة ولو كان التيار منخفضاً!!
- معاوقة الجسم وهى تختلف باختلاف مسار التيار كما تختلف باختلاف النوع والعمر والحالة الصحية!
- جهد المصدر وتردده! حيث تزيد الصدمة بزيادة الجهد او التردد بالتالى الجهد المتردد يكون اخطر من الجهد المستمر!
تاثيرالصدمة الكهربية على الانسان
رسم بيانى يوضح تاثير التيار وزمن الصدمة AS/NZS 60479.1
يتم تقسيم التيار الى نطاقات مختلفة أ-ب-ث او a-b-c1-c2-c3
النطاق الحدود التأثير
ستلاحظ من الرسم انه كلما كان زمن الصدمة منخفض كلما امكن ان يتحمل الشخص تيار اعلى والعكس صحيح!
فمثلا فى النطاق ب او B حيث لايحدث ضرر للشخص ستجد ان
تيار مقداره 150 مللى امبير يمكن ان يتحمله شخص لمدة 80 مللى ثانية تقريباً!
تيار مقداره 50 مللى امبير يمكن ان يتحمله شخص لمدة 220 مللى ثانية تقريباً!
لذا يصمم قاطع التسرب الارضى 30 مللى امبير والمخصص لحماية الاشخاص لكى يفصل فى خلال
ستلاحظ انه يفصل فى زمن اقل من اكبر زمن يتحمله الشخص (النطاق ب B ) لضمان سلامته!!
النطاق الحدود التأثير
- متردد-1 او AC1 من 0 الى 0.5 مللى امبير المنحنى أ او a ليس له تأثير
- متردد-2 او AC2 من 0.5 مللى امبير حتى المنحنى ب او B ردة فعل عضلية ولكن دون تأثير مضر
- متردد-3 او AC3 مابعد المنحنى ب او B ردة فعل عضلية قد تكون غير كافية للابتعاد مع صعوبة فى التنفس مع عدم انتظام ضربات القلب وعادة بدون ضرر للاعضاء الداخلية للجسم
- متردد-4 او AC4 مابعد المنحنى ث1 او c1 حروق وتوقف للقلب وتوقف للتنفس
ستلاحظ من الرسم انه كلما كان زمن الصدمة منخفض كلما امكن ان يتحمل الشخص تيار اعلى والعكس صحيح!
فمثلا فى النطاق ب او B حيث لايحدث ضرر للشخص ستجد ان
تيار مقداره 150 مللى امبير يمكن ان يتحمله شخص لمدة 80 مللى ثانية تقريباً!
تيار مقداره 50 مللى امبير يمكن ان يتحمله شخص لمدة 220 مللى ثانية تقريباً!
لذا يصمم قاطع التسرب الارضى 30 مللى امبير والمخصص لحماية الاشخاص لكى يفصل فى خلال
- 40 مللى ثانية فى حالة كان التيار المتبقى 150 مللى امبير
- 150 مللى ثانية فى حالة كان التيار المتبقى 60 مللى امبير
- 300 مللى ثانية فى حالة كان التيار المتبقى 30 مللى امبير
ستلاحظ انه يفصل فى زمن اقل من اكبر زمن يتحمله الشخص (النطاق ب B ) لضمان سلامته!!
فكرة عمل قاطع التيار المتبقى RCCB
يوجد محول بداخل القاطع ويتم توصيل طرف الحى الى ملف بالمحول والطرف الاخر للملف يتصل بالحمل (فى القدرات الصغيرة يتصل الاطراف بملف بالمحول كما بالرسم وفى القدرات الكبيرة يمر الكابل بداخل القلب المعدنى لقياس تيار الحمل كبنسة الامبير مثل الصورة باول المقالة!)
ايضا يتم توصيل المحايد بملف بالمحول والطرف الاخر للملف بالحمل
فى حالة عدم وجود مشكل بالدائرة فان المجال الناتج عن الحى يلاشى المجال الناتج عن المحايد لانهم متساويين بالمقدار ومتعاكسين بالاتجاه بالتالى لايوجد جهد بالملف الثانوى
فى حالة وجود تيار تسرب نتيجة انهيار العزل لجهاز ما فسيكون هناك اختلاف بين تيار المحايد والحى بالتالى لايلاشى المجالين بعضهم بالتالى يتولد جهد بالملف الثانوى ويمر تيار تقيسه دائرة الكترونية فان تعدى تيار التسرب للقاطع فستقوم الدائرة الالكترونية بتفعيل ملف لولبى لفصل القاطع!
زر اختبار القاطع
بالضغط عليه يقوم بتوصيل حمل بين الحى والمحايد ولكن طرف من قبل المحول وطرف من بعد المحول بالتالى يكون هناك فرق بين تيارى الحى والمحايد والذى يقيسهم المحول بالتالى يفصل القاطع
ستلاحظ مرور التيار بملف واحد وليس بالملفين بالتالى لن يلاشى المجالين بعضهما بالتالى يتولد جهد بالملف الثانوى ويمر تيار تقيسه الدائرة الاكلترونية وتقوم بالفصل حيث يتم اختيار المقاومة المتصلة بمفتاح الاختبار بحيث تمرر تيار اكبر من قيمة التيار المتبقى المقنن للقاطع!!
كما نلاحظ بالرسم يقوم زر الاختبار بتوصيل مقاومة بين طرفى القاطع ولكن طرف من قبل المحول وطرف من بعد المحول لاحداث عدم اتزان فى تيار الحى والمحايد بمحول القياس حتى يفصل القاطع
يحمى قاطع التسرب الارضى الانسان من الصدمة الكهربية (المميتة) والاجهزة من التلف والاماكن من الحرائق والناتجة عن حدوث قصر او انهيار لعزل جهاز او موصل كهربى!
مكونات قاطع التيار المتبقى RCCB
صورة توضح دخل وخرج قاطع التيار المتبقى RCCB والمحول والدائرة الالكترونية ومفتاح الاختبار
عيوب قاطع التيار المتبقى RCCB
- قد لايعمل القاطع فى الاجواء الباردة او المسببة للتأكل (رطوبة عالية!)
- لايوفر القاطع حماية ضد القصر (بين فازتين او ثلاث فازات او حى ومحايد) ولكنه يحمى فقط فى حالة قصر بين الحى او المحايد والارضى!
- لايوفر القاطع حماية ضد الحمل الزائد
- قاطع التسرب ليس بديلاً للقاطع المصغر miniature CB !!
- لايميز القاطع بين تيار المار بالارضى والتيار المار بجسم الانسان!!
- يحمى القاطع الانسان من الوفاة ولكنه لايمنع الصدمة الكهربية للانسان!
- قد يحدث فصل خاطىء فى حالة وجود تيار تسرب طبيعى
اسباب وجود تيار تسرب
- تيار التسرب نتيجة المعاوقة السعوية بين الموصل والارضى مثلا فى حالة مرور الموصلات فى الارض ووجود رطوبة عالية ويتم التغلب على ذلك باستخدام موصلات مخصصة للاجواء الرطبة ذا عزل اعلى..
- تيار التسرب الموجود ببعض انواع الاضائة مثل المصابيح الفلوروسنت وفلاتر التنعيم as fluorescent and HID luminaires and smoothing filters
- تيار التسرب الناتج عن المعاوقة السعوية بين التيار النبضى high freq pulsated DC current والارضى والموجود بالاجهزة الالكترونية وبورصبلاى الحاسب الالى!! SMPS=switch mode power supply
- يار التسرب الناتج عن الجهد العالى سواء بسبب لحظة تشغيل الاجهزة الكهربية transient او بسبب صاعقة! حيث يمر تيار لحظى transient للارضى بسبب المعاوقة السعوية
- عادة قاطع التسرب 30 مللى امبير لايفصل فى حالة وجود تيار تسرب اقل من او يساوى 15 مللى امبير
انواع قاطع التيار المتبقى RCCB
- AC او متردد حيث يستخدم مع الاحمال التى يكون فيها التيار يشبه الموجة الجيبية sin wave , بمعنى اخر تفصل فى حالة كان التيار المتبقى يشبه الموجة الجيبية واكبر من القيمة المقننة للقاطع ويستخدم عادة فى المنازل لحماية المقابس الكهربية!
- A او أ حيث يستخدم مع الاحمال التى يكون فيها التيار يشبه الموجة الجيبية sin wave او تيار مستمر نبضى pulsated (تيار موحد بدون فلتر) بمعنى اخر تفصل فى حالة كان التيار المتبقى يشبه الموجة الجيبية او نبضى واكبر من القيمة المقننة للقاطع ويستخدم عادة لحماية الاجهزة الالكترونية حيث يكون مصدر الكهرباء بها SMPS حيث يتم توحيد الجهد المتردد الى مستمر ثم تحويله مرة اخرى الى متردد باستخدام ترانزستور ومحول شوبر او المقطع Chopper TF and transistor والسبب فى ذلك هو زيادة مدى عمل الجهاز فى حالة انخفاض جهد المصدر فمهما كانت قيمته سيتم تحويله مرة اخرى الى جهد متردد بقيمة ثابتة!!!
- B او ب حيث يستخدم مع الاحمال التى يكون فيها التيار يشبه الموجة الجيبية sin wave او تيار مستمر نبضى pulsated بتردد عالى ويوجد ذلك عادة فى حالة UPS او مغيرات السرعة Inverters
- S او ث يوجد بهذا القاطع تأخير زمنى لمنع التشغيل الخاطىء
- SI وتستخدم فى التطبيقات التى يوجد بها خطورة كبيرة للفصل الخاطىء مثل انظمة الاتصالات IT ومغيرات السرعة inverters الخ
- SIE تستخدم فى التطبيقات ذات الرطوبة العالية مثل حمامات السباحة او الموانىء او محطات معالجة المياه
جدول يوضح انواع قاطع التيار المتبقى RCCB
اختيار قاطع التيار المتبقى RCCB
يحدد القاطع بناء على
10-30 مللى امبير تستخدم اساساً لحماية الاشخاص من الصدمة الكهربية حيث ان 30 مللى امبير هى اكبر قيمة تيار يتحملها جسم الانسان دون الوفاة (لكن مع بعض الاضرار!!)
المبانى السكنية بمصر لايوجد بها ارضى مما يعرض الاشخاص للخطر الشديد فى حالة انهيار عزل الاجهزة الكهربية وبالاخص السخانات والغسالات وطلمبات الماء وعادة يكون السبب دخول الماء للمحرك لتلف مانع التسرب حيث ان وجود ارضى يحمى الشخص من الصدمة الكهربية (مع العلم حدثت فى العام الماضى وفاة لعدد من ربات البيوت نتيجة ماس بالغسالات)
ملامسة شخص للكهرباء بطريق الخطأ مثل لهو الاطفال بالمقابس الكهربية!!
بالتالى وجود قاطع للتيار المتبقى سيكون هام جداً فعلى الرغم من انه لن يمنع الصدمة الكهربية الا انه سيفصل قبل ان تتسبب الصدمة فى الوفاة
اذا كان هناك ارضى فان الارضى يوفر مسار بديل لتيار التسرب ويحمى الاشخاص من الصدمة وقاطع التيار المتبقى سيفصل الدائرة بالتالى الفصل تم بدون صدمة كهربية للاشخاص!
عيوب الجهاز هو ارتفاع ثمنه وحاجته للاختبار بصورة متكررة للتاكد من عمله بالتالى توقع فى يوم ما اثناء اختباره بانه لن يفصل ويحتاج للتغيير خخخخخخ (حيث انه يحوى اجزاء متحركة بالتالى اى صدأ او ترسبات او اتربة قد تؤثر على عمل القاطع!)
- نوع القاطع AC-A-B
- عدد الاقطاب اثنين او اربعة
- قيمة التيار المقنن للدائرة 16-25-40-63-80-100 امبير
- قيمة تيار التسرب الذى يفصل عنه الجهاز 10-30-100-300-500 مللى امبير
10-30 مللى امبير تستخدم اساساً لحماية الاشخاص من الصدمة الكهربية حيث ان 30 مللى امبير هى اكبر قيمة تيار يتحملها جسم الانسان دون الوفاة (لكن مع بعض الاضرار!!)
المبانى السكنية بمصر لايوجد بها ارضى مما يعرض الاشخاص للخطر الشديد فى حالة انهيار عزل الاجهزة الكهربية وبالاخص السخانات والغسالات وطلمبات الماء وعادة يكون السبب دخول الماء للمحرك لتلف مانع التسرب حيث ان وجود ارضى يحمى الشخص من الصدمة الكهربية (مع العلم حدثت فى العام الماضى وفاة لعدد من ربات البيوت نتيجة ماس بالغسالات)
ملامسة شخص للكهرباء بطريق الخطأ مثل لهو الاطفال بالمقابس الكهربية!!
بالتالى وجود قاطع للتيار المتبقى سيكون هام جداً فعلى الرغم من انه لن يمنع الصدمة الكهربية الا انه سيفصل قبل ان تتسبب الصدمة فى الوفاة
اذا كان هناك ارضى فان الارضى يوفر مسار بديل لتيار التسرب ويحمى الاشخاص من الصدمة وقاطع التيار المتبقى سيفصل الدائرة بالتالى الفصل تم بدون صدمة كهربية للاشخاص!
عيوب الجهاز هو ارتفاع ثمنه وحاجته للاختبار بصورة متكررة للتاكد من عمله بالتالى توقع فى يوم ما اثناء اختباره بانه لن يفصل ويحتاج للتغيير خخخخخخ (حيث انه يحوى اجزاء متحركة بالتالى اى صدأ او ترسبات او اتربة قد تؤثر على عمل القاطع!)
بيانات قاطع التيار المتبقى RCCB
يسجل عليه قيمة التيار المقنن وقيمة التيار المتبقى والتى يفصل عندها وايضاً اقصى جهد للدائرة
In التيار المقنن 40 امبير
Un الجهد 240 فولت
nΔI التيار المتبقى 30 مللى امبير
رمز قاطع اثنين قطب
ستلاحظ اسفل زر الاختبار " اختبر شهرياً" اى قم بالضغط على الزر شهرياً لاختبار عمل القاطع وان لم يفصل يجب تغييره!
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
جميع الحقوق محفوظة للمهندس ايمن ياسر عبدالعزيز ويمنع منعا باتا اعادة نشر الموضوع باى طريقة كانت
مَّا يَلْفِظُ مِن قَوْلٍ إِلَّا لَدَيْهِ رَقِيبٌ عَتِيدٌ