استخدام الصمامات للحماية من التيار الزائد

المصهر هو جهاز حماية من التيار الزائد مع ارتباط منصهر يذوب ويفتح ملف الدارة الكهربائية عندما تحدث حالة الحمل الزائد أو قصيرة. يذوب الرابط القابل للانصهار لأن المصهر مصنوع من معدن له نقطة انصهار أقل من نحاس الموصل. 

على سبيل المثال ، إذا تم توصيل الأسلاك النحاسية والرصاصية في سلسلة ، وتم تعديل مصدر متغير للطاقة الكهربائية ببطء لتوفير زيادات للتيار العالي ، يبدأ كلا المعدنين في التسخين بسبب تدفق الإلكترون من خلالهما. لأن الرصاص يتمتع بمقاومة أعلى من النحاس ، فإنه يصبح أكثر سخونة ويذوب قبل أن يذوب النحاس. إذا كان الرصاص مخلوطًا بالقصدير ، فإنه يذوب عند درجة حرارة أقل. 

من خلال تعديل الأبعاد المادية للسبيكة ، يمكن جعلها تذوب عند مستويات تيار معينة. هذا هو أساس تصميم الصمامات. لذلك ، يتم فتح فتيل بحجم مناسب متصل في سلسلة مع حمل قبل أن يرتفع المستوى الحالي إلى قيمة عالية بما يكفي لإلحاق الضرر بموصلات الدائرة أو مكونات.

 

تقييمات فيوز

الصمامات لها الجهد االكهربى، وقوة التيار ، ومعدلات المقاطعة.

 

الجهد االكهربى التقييم 

• القوة الكهربائية يحدد قدرة المصهر على قمع أي قوس بعد فتح المصهر. إذا تم استخدام فتيل ذو تصنيف جهد أقل من جهد الدائرة ، فمن الممكن ألا يتم قمع القوس الناتج عند فتح المصهر ، وقد لا يقوم المصهر بإزالة الخطأ بسرعة أو التدمير الذاتي بطريقة غير آمنة. 

تحتوي معظم أنظمة الجهد المنخفض على مصاهر تتراوح بين 125 فولت و 600 فولت عند اختيار المصهر ؛ يجب أن يكون تصنيف جهدها على الأقل بنفس مستوى مصدر الجهد في الدائرة التي تحميها.

 

تقييم أمبيرج

جميع الصمامات لها تصنيف التيار. في العادة ، يجب ألا تتجاوز معدلات التيار قدرة الحمل الحالية للموصلات في الدائرة. على سبيل المثال ، إذا تم تصنيف الموصلات عند 15 أ ، فيجب ألا يتجاوز حجم المصهر 15 أ. ومع ذلك ، فهناك استثناءات لهذه القاعدة. يحدد National Electrical Code® أحجام الصمامات لأنواع مختلفة من الأحمال. على سبيل المثال ، تم تصنيف سلك 14 AWG لـ 20 A ، ولكن يجب ألا تتجاوز حماية التيار الزائد 15 A. تتراوح معدلات التيار الكهربائي للصهر من جزء من الأمبير إلى 6000 أمبير.

 

مقاطعة التقييم

يجب أن تكون الصمامات قادرة على إزالة الأعطال في ظل ظروف قصر الدائرة. يمكن أن توجد طاقة مدمرة للغاية عند حدوث ماس كهربائي. تقتصر تيارات الدائرة القصيرة فقط على المقاومة الداخلية لمصدر الجهد ومقدار المقاومة في الموصلات حتى الخطأ. هذا التيار ، في الغالبية العظمى من الحالات ، يتجاوز بكثير معدل الأمبير العادي للمصهر الذي يحمي الدائرة. 

إذا كانت الطاقة عالية بما فيه الكفاية ، فقد يتمزق جهاز الحماية في اللهب والمعدن المتبخر. يمكن أن يؤدي إجراء التبخير هذا إلى إنشاء مسار موصل حول المصهر ، والذي يفشل في إزالة الخطأ ، ويسمح بحدوث أضرار إضافية. لهذا السبب ، من المهم النظر في مقاطعة التصنيف من فتيل. 

تصنيف المقاطعة هو الحد الأقصى لمقدار التيار الذي يمكن أن يقطعه المصهر بأمان دون التمزق أو الانحناء. تتمتع معظم الصمامات الحالية المقيدة بمعدلات مقاطعة تبلغ 200,000 أمبير أو 300,000 أمبير.

 

أنواع المصاهر

تشمل ثلاث فئات من الصمامات خرطوشة الطويق وخرطوشة الشفرة وصمامات التوصيل. انظر الشكل 1.

الشكل 1. ثلاث فئات من الصمامات تشمل خرطوشة الحلقة ، وخرطوشة الشفرة ، وصمامات التوصيل.

 

يتطلب المسكن النموذجي عمومًا فتيل 15 أمبير أو 20 أمبير و 30 أمبير أو 40 أمبير خرطوشة. من حين لآخر ، قد يلزم استبدال فتيل خرطوشة شفرة لوحة الخدمة. تحتوي مصاهر خرطوشة الشفرة عادةً على 60 A أو 100 A وتوجد في قطع الاتصال الرئيسي بلوحة الخدمة أو اللوحة الفرعية. لكل فئة من فئات الصمامات ، يمكن العثور على عدة أنواع محددة من الصمامات لتطبيقات محددة. انظر الشكل 2.

 

الشكل 2. لكل فئة من فئات الصمامات ، يمكن العثور على عدة أنواع محددة من الصمامات لتطبيقات محددة.

 

فيوزات التوصيل القياسية 

فتيل القابس القياسي عبارة عن صمام OCPD مثبت ببراغي يحتوي على عنصر توصيل معدني مصمم ليذوب عندما يتجاوز التيار عبر المصهر القيمة المقدرة. انظر الشكل 3. أثناء حالة الحمل الزائد الخطيرة ، يكون انصهار شريط الموصل فوريًا تقريبًا.

 

الشكل 3. فتيل السدادة القياسي عبارة عن صمام OCPD ملولب يحتوي على عنصر توصيل معدني مصمم ليذوب عندما يتجاوز التيار عبر المصهر القيمة المقدرة.

 

صمامات توصيل تأخير الوقت: النوع T والنوع S.

تُستخدم الصمامات من النوع T والنوع S في تطبيقات التيار العالي لأن تصميمها يجعلها أكثر قوة. كلاهما عبارة عن صمامات توصيل للتأخير الزمني - وهو OCPD ذي المسمار اللولبي مع عنصر مزدوج داخلي. 

يوفر العنصر الأول حماية فتيل قابس قياسي من النوع T للدوائر القصيرة. العنصر الثاني يحمي من التسخين بسبب الأحمال الزائدة الخفيفة. انظر الشكل 4. 

 

الشكل 4. فتيل السدادة ذات التأخير الزمني عبارة عن صمام ثنائي الفينيل متعدد الكلور مثبت ببراغي مع عنصر مزدوج داخلي.

 

يسمح عنصر الحماية الثاني للمصهر بتحمل الأحمال الزائدة دون مستوى معين لفترة قصيرة دون نفخ. هذا مفيد في منع التعثر المزعج الناجم عن بدء تشغيل الأجهزة التي تعمل بمحرك ، مثل الثلاجات ومكيفات الهواء. يصنع المصنعون صمامات توصيل تأخير زمني مع استجابات مختلفة للسراويل القصيرة والحمل الزائد.

A اكتب S المصهر هو أداة تثبيت لولبية OCPD تتميز بجميع خصائص التشغيل لصمام تأخر زمني بالإضافة إلى الميزة الإضافية المتمثلة في كونها "غير قابلة للعبث" يعتبر المصهر من النوع S غير قابل للعبث لأنه لا يمكن تثبيت المصهر في قاعدة ما لم يتطابق المصهر مع حجم القاعدة. يتم تحديد حجم كل محول أساسي من النوع S لمصهر بحجم معين. على سبيل المثال ، لن يتناسب المصهر 20 A من النوع S غير القابل للعبث مع قاعدة 15 A Type S.

يبلغ الحد الأقصى لمعدل الفولتية في صمامات التوصيل 125 الخامس. وهي متوفرة في عدد من الأحجام الحالية الشائعة بحد أقصى 30 و. يمكن العثور عليها في الإضاءة العامة للمنزل ودوائر الوعاء 120-V. يتوافق التصنيف الحالي للمصهر مع الحد الأقصى لتصنيف موصلات الدائرة. على أساس هذا التصنيف ، يتم إدخال محول بالحجم المناسب في حامل فتيل Edison-base (النوع T). ثم يتم ثمل المصهر المناسب من النوع S في المحول.

 

خراطيش الصمامات

تعمل صمامات الخرطوشة تمامًا مثل الصمامات من نوع القابس ولكنها مصممة لتحمل تيارات أعلى بكثير. النوعان الأساسيان من فتيل الخرطوشة هما الطويق- نوع الاتصال ونوع الشفرة. يوضح الشكل 5 صمامات الخرطوشة من النوع الحلقي ، والتي تتوفر في معدلات الأمبير أدناه 60 و. يتم استخدام الصمامات الحلزونية في الدوائر حتى 600 الخامس.

 

الشكل 5. صمامات خرطوشة من النوع الحلقي.

 

• شفرة يتم استخدام فتيل الخرطوشة لمعدلات تيار الدائرة التي تزيد عن 60 و. تكون نقاط الاتصال لهذا المصهر أكبر وأكثر صلابة ، مما يسمح لها بالتعامل مع تدفقات التيار الأعلى. يوضح الشكل 6 فتيل شفرة متوفر بمعدلات أمبير تبلغ 70 أ إلى 6,000 أ. الحد الأقصى لمعدل الفولتية لشفرات الصمامات هو 600 الخامس.

 

الشكل 6. شفرة الصمامات.

 

بعبارات عامة ، يتم تصنيف صمامات الخرطوشة على أنها: 

• الحد الحالي
• لمرة واحدة
• قابل للتجديد
• عنصر مزدوج ، تأخير زمني
• الجهد العالي 

 

التيار الحد من الصمامات

تتطلب NEC أن يتم تصميم حوامل الصمامات الخاصة بصمامات الخرطوشة التي تحد من التيار لرفض أنواع الصمامات غير المقيدة حاليًا. عادةً ما تكون صمامات الخرطوشة المحددة للتيار 240 فولت ومُصنَّفة للدائرة التي تزيد عن 30 ألفًا. يوضح الشكل 7 مقاطع رفض الصمامات التي تقبل فقط الصمامات من نوع الرفض.

 

الشكل 7. مقاطع رفض الصمامات للصمامات الحد من التيار.

 

الصمامات لمرة واحدة

• فتيل خرطوشة لمرة واحدة، الموضح في الشكل 8 ، يتكون من رابط مصهر محاط بأنبوب من مادة حشو عازلة. الغرض من مادة الحشو هو منع القوس عندما ينفجر المصهر. هذه الصمامات لها تأخير زمني قليل جدًا ، ويقتصر استخدامها على حماية ماس كهربائى في الدوائر التي تحدث فيها أعطال بشكل غير منتظم.

 

الشكل 8. فتيل خرطوشة لمرة واحدة.

 

الصمامات المتجددة

• خرطوشة الصمامات المتجددة، الموضح في الشكل 9 ، للاستفادة من انخفاض تكاليف الاستبدال لحماية الأنابيب والمغذيات التي تحدث فيها الأعطال بشكل متكرر. على عكس فتيل الخرطوشة لمرة واحدة ، تحتوي هذه الصمامات على رابط فيوز يمكن استبداله بمجرد نفخه. على الرغم من أن هذا المصهر أعلى تكلفة في البداية ، إلا أنه سيقلل من تكاليف الصيانة على مدى فترة زمنية طويلة.

 

الشكل 9. مصهرات الخرطوشة ووصلات الصمامات المتجددة.

 

الصمامات ثنائية العناصر ذات التأخير الزمني

 

توفر الصمامات أحادية العنصر حماية ممتازة للدائرة القصيرة ، ولكن لاستيعاب الزيادات المؤقتة أو العابرة ، يجب أن يكون المصهر كبيرًا. ثنائي العنصر ، الصمامات ذات التأخير الزمني توفر الحماية من كل من الدوائر القصيرة والأحمال الزائدة عن طريق استخدام مكونين فرديين على نفس العنصر (رابط). 

يزيل عنصر واحد الزائدة، والعنصر الآخر يزيل الدوائر القصيرة. ويوضح الشكل 10. صمامًا نموذجيًا ثنائي العنصر ، وهو فتيل التأخير الزمني دائرة قصر العنصر عبارة عن رابط نحاسي به شقوق أو مقاطع مقيدة. جزء العنصر الحراري الزائد هو جهاز زنبركي يفتح الدائرة عندما يذوب اللحام الذي يحمل الزنبرك في الموضع. 

تعتبر الصمامات ثنائية العنصر ذات التأخير الزمني مفيدة بشكل خاص المنشآت الحركية. يمكن أن يكون حجم هذا النوع من الصمامات أقرب إلى تيار تشغيل المحرك ولا يزال يحمل تيارات بدء لذلك ، يمكن تركيب مفاتيح ولوحات أصغر.

 

الشكل 10. فتيل ثنائي العنصر ، فتيل التأخير الزمني.

 

تأتي مصاهر الخرطوشة في مجموعة واسعة من الأنواع والأحجام والتصنيفات. تعين مختبرات التأمين (UL) فئات مختلفة ، كما هو موضح في الجدول 1.

 

 

UL مبوبة	الصمامات الزائدة الخصائص
L	تأخير الوقت
RK1	تأخير الوقت التمثيل السريع
RK5	تأخير الوقت
T	التمثيل السريع
J	تأخير الوقت التمثيل السريع
CC	تأخير الوقت التمثيل السريع
CD	تأخير الوقت
G	تأخير الوقت
K5	التمثيل السريع
H	فتيل متجدد ، سريع المفعول

الجدول 1. تصنيف الصمامات UL

 

الصمامات عالية الجهد

الصمامات عالية الجهد، مثل تلك الموضحة في الشكل 11 ، تم تصنيفها لـ أكثر من 600 فولت وتستخدم لحماية خطوط الطاقة الكهربائية عالية الجهد. تم تصميمها خصيصًا بحيث تكون آمنة لانقطاع التيار عند مثل هذه الفولتية العالية وتشمل الطرد وأنواع المواد السائلة والصلبة.

 

الشكل 11. فتيل الجهد العالي.

 

الصمامات هي أجهزة OCPD متعددة الاستخدامات

المصهر هو جهاز حماية من التيار الزائد مع ارتباط منصهر يذوب ويفتح دائرة عند حدوث زيادة في الحمل أو ماس كهربائي. تشمل ثلاث فئات من الصمامات خرطوشة الطويق وخرطوشة الشفرة وصمامات التوصيل.

يتطلب المسكن النموذجي عمومًا فتيل 15 أمبير أو 20 أمبير و 30 أمبير أو 40 أمبير خرطوشة. من حين لآخر ، قد يلزم استبدال فتيل خرطوشة شفرة لوحة الخدمة. تحتوي مصاهر خرطوشة الشفرة عادةً على 60 A أو 100 A وتوجد في قطع الاتصال الرئيسي بلوحة الخدمة أو اللوحة الفرعية. لكل فئة من فئات الصمامات ، يمكن العثور على عدة أنواع محددة من الصمامات لتطبيقات محددة.