أساسيات استخدام القواطع الكهربائية مع واقيات تصاعد التيار

أهمية استخدام القواطع الكهربائية مع واقيات تصاعد التيار:

في علم الكهرباء، لا تزال هناك الأسئلة تتمحور حول نوع قاطع الدائرة الذي يجب استخدامه مع واقيات زيادة التيار، كذلك لكي لا تجعل هذه المهمة أكثر صعوبة مما يجب أن تكون، كما يعد اختيار الجهاز المناسب أمرًا سهلاً، طالما أنك تتبع بعض الخطوات الأساسية ولديك فهم أساسي لأدوات الحماية من زيادة التيار.

بشكل أساسي، يجب أن يتناسب حجم قاطع الدائرة مع حجم سلك الواقي وتقييمات اللوحة الكهربائية، وعلى سبيل المثال، يجب استخدام واقي من زيادة التيار مع 10 أسلاك (AWG) مع قاطع مصنّف عند 30 أمبير، كما يجب أن تكون تصنيفات قاطع الدائرة (تصنيف المقاطعة، معدل الجهد) مناسبة أيضاً للوحة.

وبالإضافة إلى السلامة، يؤدي القاطع المخصص لواقي زيادة التيار الوظائف التالية:

• يسمح بإزالة الطاقة عن الخط الحي “الحامي” دون مقاطعة الأحمال الأخرى للطاقة.

• في حالة فشل أحد المكونات داخل الواقي؛ فإن قاطع الواقي فقط هو الذي سيرحل ولن يتم إزعاج الطاقة للأحمال الأخرى.

تطور القواطع الكهربائية وفقاً لإجراءات الشركات الصانعة:

لا تختبر معظم الشركات المصنعة قواطع الدائرة لتحديد الأداء عندما تخضع لمعايير الصناعة لأشكال موجة التيار. هذه الأشكال الموجية سريعة للغاية (مدة ميكروثانية)، حيث أن الإجراءات القياسية المدرجة في قائمة (UL489)، تمثل تكييف الهواء والتدفئة والتبريد (HACR) على سبيل المثال، حيث تعمل من خلالها القواطع الحرارية المغناطيسية بشكل جيد عند استخدامها مع واقيات زيادة التيار.

وهذا يعني تمرير تيار تصاعدي عالي السعة دون تعثر وبعد كل شيء، بحيث لا تريد أن ينطلق قاطعك أثناء زيادة التيار ويفصل الواقي، لذلك ضع في اعتبارك التعاريف المختلفة التالية لمصطلح “زيادة التيار”:

• تيار الاندفاع: التيار المتكون نتيجة لجهد زائد غير طبيعي (مثل البرق، تبديل المرافق).

• زيادة التيار أو تيار (inrush): وهو أقصى تيار إدخال فوري يتم سحبه بواسطة جهاز كهربائي عند تشغيله لأول مرة.

كما توفر القواطع ذات التدفق العالي (تشمل التطبيقات المحركات وإضاءة HID، وما إلى ذلك)؛ أداءً أفضل من قواطع الحمل القياسية من النوع المركزي، ومع ذلك؛ فإن هذه القواطع أغلى بحوالي خمس مرات من قواطع مركز التحميل القياسية من النوع الإضافي، كما قد تتطلب قواطع نمط التثبيت (DIN-rail) مع أطراف برغي مشبك قفص للخط وتوصيلات الحمل استخدام حاوية منفصلة لإيواء قاطع الدائرة.

كما لا يُنصح باستخدام “قاطع دائرة الأعطال الأرضية” (GFCI) وقاطع دائرة أعطال القوس الكهربائي (AFCI) وقواطع قاطع دائرة أعطال القوس الكهربائي (CAFCI) للاستخدام مع واقيات زيادة التيار، ومع ذلك؛ قد تتعايش مع قواطع حرارية مغناطيسية قياسية في نفس اللوحة.

كما يمكن لقواطع (GFCI)، التي تستشعر الأعطال الأرضية، أن تتحرك عندما يحول الواقي التيار إلى الأرض، لذلك قد تؤدي قواطع (AFCI)، والتي تستشعر أقواس الخط إلى المحايد (L-N) والخط إلى الأرض (L-G)، إلى إزعاج الرحلة أثناء حدث زيادة.

أيضاً قد يحدث نفس التعثر المزعج مع قواطع (CAFCI)، والتي تستشعر أقواس (L-N) و (L-G) وسلسلة كل قواطع الدائرة “الذكية” هذه مزودة بإلكترونيات، مما يجعلها أكثر عرضة للتلف المفاجئ. لذلك، كما تعتبر الحماية من زيادة التيار فكرة جيدة على الألواح التي تستخدم هذه الأنواع من القواطع.

حيث تتفوق قواطع الدائرة ذات المنحنى الزمني للتيار الزمني من النوع (D) على قواطع الدائرة القياسية لمركز التحميل مع نفس التصنيفات (على سبيل المثال، (AIC)، التيار المقنن، الجهد)، وذلك على الرغم من أن سعرها أعلى من نظيراتها في مركز التحميل المتكاثر، إلا أن سعتها الحالية العالية توفر الأداء اللازم المطلوب في التطبيقات الهامة.

كما لا يُنصح باستخدام قواطع دوائر (GFCI) و (AFCI) و (CAFCI) لتوصيل واقيات تصاعد الأسلاك، وذلك نظراً لميلها إلى التعثر عندما يحول واقي زيادة التيار التيار أثناء حدث زيادة التيار.

التصنيف الحالي لقواطع التيار المتزايد:

بالنظر إلى سلسلة معينة من قواطع الدائرة الحرارية المغناطيسية؛ فإن القاطع ذو الرقم الحالي الأعلى تصنيفاً سوف يتفوق على نفس نمط القاطع بتيار منخفض التصنيف عند الحديث عن مرور (اندفاع) التيارات العابرة، وعلى سبيل المثال سيكون للقاطع 30 أمبير أداء اندفاع أفضل من قاطع 20 أمبير من نفس النوع.

وقد يجعلك هذا تتساءل، “لماذا لا أستخدم قاطع التيار المصنف 100A وأستفيد منه حقاً؟” على الرغم من أن استخدام قاطع التيار 100A يبدو طريقة جيدة، إلا أنه في معظم الحالات سينتج عنه ما يلي:

• زيادة تكلفة قواطع دوائر.

• تزداد تكلفة الأسلاك نظراً لأنه يجب استخدام حجم سلك أكبر مُقدر للقاطع الأكبر.

يزداد وقت التثبيت حيث يجب أن يعمل المثبت الآن مع سلك قياس أكبر مرهق وقنوات أكبر وتركيبات، بحيث تقدم “مساحة المقطع العرضي” الأكبر للسلك الأكبر فائدة قليلة أو معدومة، وذلك لأن سلك (10AWG) يمكنه تمرير 150.000 أمبير (8 × 20 ميكروثانية) من تيار زيادة التيار.

ومع ذلك، قد تُظهر معايير الصناعة أن 10000 أمبير (8 × 20 ميكروثانية) هي أعلى شكل موجة للطاقة يمكن أن تتعرض له في موقع مدخل خدمة سكنية أو تجارية نموذجي، كذلك قد لا يكون القاطع الأكبر منسقًا بشكل صحيح مع قاطع اللوحة الرئيسي أو العروة الرئيسية فقط (MLO) للقاطع العلوي للوحة.

كما يتمتع العطل الموجود في الواقي بفرصة جيدة جداً لتعطيل قاطع اللوحة الرئيسي أو قاطع المنبع الخاص بلوحة (MLO) بسبب قاطع 100A المخصص للسلك الحي.

مفاتيح فصل قائمة بذاتها وأدوات حماية من زيادة التيار:

في بعض تطبيقات الحماية من زيادة التيار؛ فإنه يلزم وجود قاطع دائرة مستقل لضمان نظام آمن وموثوق، كما أن الكسارة المستقلة هي تلك التي لا تعد جزءاً من مركز التحميل (لوحة الخدمة) أو الواقي، حيث يستخدم هذا الإعداد أيضاً مع مجموعة المفاتيح الكبيرة، كذلك لا توجد عادةً قواطع فرعية صغيرة وفقط قواطع كبيرة تخدم أحمالاً كبيرة أو أجزاء من المنشأة، لذلك ضع في اعتبارك أن التصنيف الحالي للخطأ لقاطع الواقي يجب أن يكون بحجم مناسب للتطبيق.

سيتم حماية أسلاك التوصيل من ارتفاع درجة الحرارة أثناء حدوث عطل داخل الواقي أو بين الواقي وجانب إخراج الكسارة، كما أنه يسمح بإزالة الطاقة بسهولة للواقي من أجل الصيانة أو الاستبدال، خاصةً إذا كنت تستخدم هذا النوع من التثبيت؛ فحافظ على أطوال الرصاص القصيرة لأن واقيات زيادة التيار المتوازية تتطلب أطوالًا قصيرة من الرصاص لتكون فعالة.

ومع الأسلاك القياسية؛ فإنه عادة لا تزيد عن 36 بوصة، كما يجب استخدام طول الكابل بين الواقي ومصدر الطاقة، وهذا يشمل طول حاوية مفتاح الفصل المنفصل، كما من الممكن أن تكون أطوال الرصاص الأطول ممكنة باستخدام كبل اتصال ذو مقاومة منخفضة تقدمه بعض الشركات المصنعة، كما يمكن أن يؤدي استخدام قاطع الدائرة المخصص مع الحماية من زيادة التيار إلى تحسين موثوقية النظام الإجمالية في معظم تطبيقات الحماية من زيادة التيار.