A الدارة الكهربائية الكسارة عبارة عن جهاز حماية من التيار الزائد (OCPD) مصمم لحماية الأجهزة الكهربائية والأفراد من ظروف التيار الزائد. على عكس معظم الصمامات ، الدارة الكهربائية يمكن إعادة ضبط القواطع ، مما يجعلها خيارًا شائعًا لحماية التيار الزائد. الدارة الكهربائية تستخدم القواطع مغناطيسًا كهربائيًا و / أو مفتاحًا ثنائي المعدن للكشف عن حالة التيار الزائد.
أنواع قواطع الدائرة وخصائصها
A الدارة الكهربائية يمكن إعادة ضبط القاطع عن طريق تحريك مقبض ذراع الرحلة إلى وضع إيقاف التشغيل الكامل ثم إعادة المقبض إلى وضع التشغيل. يجب على الأفراد التأكد من إزالة مصدر الحمل الزائد قبل محاولة إعادة تعيين قاطع التيار. هناك ثلاثة أنواع من الدارة الكهربائية قواطع متمايزة عن طريق آلياتها الداخلية للتعثر:
- المغناطيسي
- ملابس حرارية
- الحرارية المغناطيسية
بغض النظر عن الآلية الداخلية التي يستخدمها قاطع الدائرة، فإن معظم قواطع الدائرة تبدو متشابهة من الخارج، باستثناء الدارة الكهربائية فتيل الكسارة. إن فتيل قاطع الدائرة هو عبارة عن OCPD ملولب له خصائص تشغيل قاطع الدائرة.
تتمثل ميزة فتيل قاطع الدائرة في أنه يمكن إعادة ضبط المصهر بعد التحميل الزائد. تتوفر قواطع الدائرة في مجموعة متنوعة من التيار الكهربائي ، ولكن الجهد االكهربى تم تصنيفها عادةً على أنها 110 فولت للقواطع السكنية أحادية القطب أو 220 فولت للقواطع السكنية ثنائية القطب.
الشكل 1. قواطع الدائرة متوفرة في عدد من التكوينات ، بما في ذلك القواطع أحادية القطب ومزدوجة القطب.
للوصول إلى توصيلات قاطع الدائرة في لوحة الخدمة ، يجب إزالة غطاء اللوحة.
المغناطيسي
قاطع الدائرة المغناطيسية هو أحد أجهزة OCPD التي تعمل باستخدام مغناطيسات كهربائية مصغرة لفتح وإغلاق جهات الاتصال. يتم عرض الفكرة الأساسية أدناه.
الشكل 2. الملفات اللولبية الكهرومغناطيسية هي مثال على استخدام الكهرومغناطيسية للقيام بالعمل.
كما ترون ، المكبس الحديدي محاط بملف مغلف من الأسلاك ومجموعة من جهات الاتصال متصلة بمكبس الحديد. مع مرور تيار كهربائي عبر الملف ، يتم سحب جهات الاتصال المتصلة بقلب الحديد باتجاه الملف. بهذه الطريقة ، يمكننا فتح أو إغلاق جهات اتصال الملف اللولبي. لاحظ أن الشكل يوضح جهات الاتصال المفتوحة عادةً والمغلقة عادةً.
كما هو موضح في الشكل 3 ، يمكن تقوية المجال المغناطيسي الناتج عن طريق زيادة التيار المطبق وعدد الدورات لكل وحدة طول بالإضافة إلى إدخال قلب حديدي من خلال الملف.
الشكل 3. يمكن تقوية المغناطيس الكهربائي عن طريق زيادة كمية التيار ، وزيادة عدد الدورات في الملف ، وإدخال قلب حديدي من خلال الملف.
يفتح الملف اللولبي في قاطع الدائرة المغناطيسية الدائرة بناءً على الحد الحالي للقاطع.
عندما يتجاوز التيار عبر الملف القيمة المقدرة للقاطع ، يصبح الجذب المغناطيسي قويًا بدرجة كافية لتنشيط مقبض ذراع الرحلة وفتح الدائرة. انظر الشكل 4.
الشكل 4. في قاطع الدائرة المغناطيسية ، يؤدي تمرير تيار كهربائي عبر الملف إلى سحب جهات الاتصال المتصلة بقلب الحديد باتجاه الملف. يفتح الملف اللولبي في قاطع الدائرة المغناطيسية ويغلق جهات الاتصال بناءً على المستوى الحالي.
بمجرد إزالة الحمل الزائد ، يمكن إعادة ضبط مقبض ذراع الرحلة إلى الموضع الأصلي ، وإعادة تنشيط الدائرة.
ملابس حرارية
تستخدم قواطع الدائرة الحرارية شريطًا ثنائي المعدن متصل بآلية مزلاج. يتكون الشريط ثنائي المعدن من معدنين مختلفين يتمددان بمعدلات مختلفة عند تسخينهما. ينحني الشريط ثنائي المعدن عند تسخينه ويفتح جهات الاتصال. انظر الشكل 5. يمكن تسخين الشريط المعدنين مباشرة بواسطة تيار الدائرة أو بشكل غير مباشر بسبب ارتفاع درجة الحرارة الناجم عن زيادة تيار الدائرة.
الشكل 5. تستخدم قواطع الدائرة الحرارية شريطًا ثنائي المعدن متصل بآلية مزلاج لفتح الدائرة عند حدوث ماس كهربائي أو حمل زائد.
تم تصميم قواطع الدائرة الحرارية بحيث ينحني الشريط ثنائي المعدن لتحرير التلامس تحت ضغط الزنبرك بناءً على كمية التيار المستمر المتدفق خلاله. يجب أن يبرد الشريط ثنائي المعدن ويعود إلى حالته الطبيعية (الحجم) في درجة حرارة الغرفة قبل إعادة ضبط قاطع الدائرة.
الحماية الحرارية للدائرة ليست فورية. يتطلب الأمر وقتًا لتسخين الشريط ولكي ينحني الشريط بعيدًا بدرجة كافية لفتح جهات الاتصال. يتم استخدام قاطع الدائرة المغناطيسية في التطبيقات التي يمكن أن يتسبب فيها هذا التأخير في تلف الدائرة. يمكن إعادة ضبط قواطع الدائرة الحرارية بالضغط على الزر الانضغاطي فقط بعد أن يبرد الشريط المعدني.
مغناطيسي حراري
تشمل قواطع الدائرة الحرارية المغناطيسية كلاً من وظيفة التعثر المغناطيسي لحماية الدائرة القصيرة ووظيفة التعثر الحراري للحماية من الحمل الزائد ، كما هو موضح في الشكل 6.
الشكل 6. قاطع الدائرة الحرارية المغناطيسية.
تسمى قواطع الدائرة الحرارية المغناطيسية أيضًا قواطع دارة الوقت العكسي. كما يشير الاسم البديل للوقت العكسي ، كلما زاد الحمل الزائد ، كلما أقصر الوقت الذي يستغرقه قاطع الدائرة لفتحه.
عندما تحدث حالة الحمل الزائد ، يولد التيار الزائد الحرارة ، والتي يتم استشعارها بواسطة عنصر استشعار الحرارة ثنائي المعدن. بعد فترة قصيرة ، اعتمادًا على تصنيف القاطع ومقدار الحمل الزائد ، سوف يتحرك القاطع ، ويفصل مصدر الجهد عن الحمل. في حالة حدوث دائرة كهربائية قصيرة ، يستجيب المستشعر الكهرومغناطيسي على الفور لتيار الخطأ ويفصل الدائرة.
قواطع التيار المستمر
قاطع دائرة التيار المستمر هو OCPD الذي يحمي الأجهزة الكهربائية العاملة مع التيار المستمر ويحتوي على تدابير إضافية لإطفاء القوس.
قواطع التيار المستمر جديدة نسبيًا التكنلوجيا لمعظم مالكي المنازل لأن معظم الأجهزة المستخدمة في المنزل تعمل مع قواطع التيار المتردد والتيار المتردد. تم تصنيف قواطع التيار المتردد العامة للمنزل بحيث تتجاوز 6 كيلو أمبير. تنتج بعض الشركات المصنعة قواطع دوائر ذات تصنيف مزدوج لكل من AC / DC من 48 VDC إلى 125 VDC. تُستخدم قواطع دوائر التيار المستمر مع 24 VDC إلى 48 VDC وحدات تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLCs) وفي تطبيقات طاقة الرياح.
على الرغم من أن قواطع التيار المتردد والتيار المستمر تبدو متشابهة في الشكل والوظيفة ، إلا أنها تعمل داخليًا بشكل مختلف تمامًا. أثناء الحمل الزائد ، تنفصل جهات الاتصال الداخلية لكل من قواطع دوائر التيار المتردد والتيار المستمر لحماية الدائرة. ومع ذلك ، عندما تنفصل جهات الاتصال عن بعضها البعض ، سيتشكل قوس بينما يقفز التيار عبر فجوة الهواء المتكونة. قوس التلامس هو قوس كهربائي يحدث عند فتح وإغلاق قواطع الدائرة. انظر الشكل 7. بينما يستمر القوس في القفز عبر فجوة الهواء ، سيستمر التيار في التدفق عبر الدائرة. يجب إطفاء هذه الأقواس بسرعة.
الشكل 7. قوس التلامس عبارة عن قوس كهربائي يحدث عند فتح وإغلاق قواطع الدائرة.
تختلف الطرق التي يتم بها تصميم قواطع التيار المتردد والتيار المستمر لإطفاء القوس الكهربائي وهذا هو السبب في أن قواطع التيار المتردد والتيار المستمر غير قابلة للتبديل. يجب استخدام القواطع التي تم تصنيفها على أنها DC مصنفة فقط لتطبيقات التيار المستمر.
لا ينبغي أبدًا استخدام قاطع التيار المتردد في دائرة التيار المستمر. قواطع التيار المتردد غير مصممة للتعامل مع مشاكل الانحناء المرتبط بالتيار المستمر. تتضمن قواطع دوائر التيار المستمر تدابير إضافية لإطفاء القوس الكهربائي لتبديد القوس الكهربائي عند الفتح والإغلاق وإطالة عمر الجهاز.
قمع DC Arc
تعتبر أقواس التيار المستمر هي الأصعب في إخمادها لأن إمداد التيار المستمر يؤدي إلى تدفق التيار باستمرار وثبات كبير عبر فجوة أكبر بكثير من مصدر التيار المتردد للجهد المتساوي ، والذي يظهر غالبًا في مقاييس مثل قيمة الذروة و RMS.
لتقليل الانحناء في دوائر التيار المستمر ، يجب أن تكون آلية التبديل بحيث تنفصل جهات الاتصال بسرعة وبوجود فجوة هوائية كافية لإطفاء القوس في أسرع وقت ممكن عند الفتح. عندما يتم إغلاق جهات اتصال DC ، من الضروري أن تتحرك جهات الاتصال معًا بأسرع ما يمكن لمنع بعض المشكلات نفسها التي تمت مواجهتها عند فتحها. إذا كان قاطع الدائرة الكهربائية مصنّفًا بتيار مستمر ، فسيتم الإشارة إليه على القاطع من قبل الشركات المصنعة.
الشكل 8. بعض قواطع الدائرة مصنفة AC / DC. سيتم توضيح هذه المعلومات على ملصق الشركة المصنعة.
من الجدير بالذكر أنه عندما تحدث دائرة كهربائية قصيرة عبر أطراف دائرة تيار مستمر ، يزداد التيار من تيار التشغيل إلى تيار الدائرة القصيرة اعتمادًا على المقاومة ومحاثة الحلقة ذات الدائرة القصيرة.
يتم تصنيف بعض أنواع قواطع الدائرة AC / DC للاستخدام مع أي نوع من التطبيقات. سيتم ذكر هذه المعلومات على ملصق الشركة المصنعة.
قمع قوس التيار المتردد
ينطفئ قوس التيار المتردد ذاتيًا عند فتح مجموعة جهات الاتصال. يحتوي مصدر التيار المتردد على جهد يعكس قطبيته 120 مرة في الثانية عند تشغيله على تردد خط 60 هرتز. يسمح التناوب بأن يكون للقوس مدة قصوى لا تزيد عن نصف دورة.
يصل التيار المتردد إلى صفر 60 مرة في الثانية. انظر الشكل 8. عندما يصل التيار المتردد إلى الصفر ، لا يوجد تدفق للتيار ، وبالتالي ينطفئ القوس.
الشكل 9. عندما يصل التيار المتردد إلى الصفر ، لا يتدفق التيار ، وبالتالي ينطفئ القوس.
القواطع الكهربائية مثل اضطراب الشخصية الوسواسية
قاطع الدائرة هو جهاز حماية من التيار الزائد بآلية ميكانيكية يمكنها فتح الدائرة تلقائيًا عند حدوث دائرة كهربائية قصيرة أو حدوث حمل زائد. تستخدم قواطع الدائرة مبدأين تشغيل لحماية الدائرة: الحرارية والمغناطيسية.
تتكون قواطع الدائرة الحرارية من عنصر تسخين وآلية قفل ميكانيكية. عادة ما يكون عنصر التسخين عبارة عن شريط ثنائي المعدن يسخن عندما يتدفق التيار خلاله.
تستخدم قواطع الدائرة المغناطيسية مغناطيسًا كهربائيًا للكشف عن حالة التيار الزائد. تحتوي معظم قواطع الدائرة المغناطيسية على مكونات حرارية ومغناطيسية. في حين أن المكونات المغناطيسية تحمي الدائرة من تيار الحمل الزائد العالي أو تيارات الدائرة القصيرة، فإن المكونات الحرارية تحمي الدائرة من تيار الحمل الزائد الثابت الذي ليس بمستوى كافٍ لتنشيط المكونات المغناطيسية.
يستخدم قاطع دائرة التيار المستمر لحماية الأجهزة الكهربائية التي تعمل بالتيار المباشر (DC) وتحتوي على تدابير إضافية لإطفاء القوس الكهربائي. تعد قواطع دوائر التيار المستمر تقنية جديدة نسبيًا وتُستخدم في محطات شحن المركبات الكهربائية ، والخلايا الكهروضوئية ، وأنظمة تخزين البطاريات ، فضلاً عن شبكات التوزيع الصناعية للتيار المستمر.