قاطع الدائرة

قاطع الدائرة هو جهاز تحويل قادر على إغلاق ونقل وفصل التيار في ظروف الدائرة العادية، وفي ظروف غير اعتيادية خلال فترة زمنية محددة. تُصنف قواطع الدائرة إلى قواطع عالية الجهد وقواطع منخفضة الجهد وفقًا لنطاق استخدامها.

تُستخدم قواطع الدائرة لتوزيع الطاقة الكهربائية، وتشغيل المحركات غير المتزامنة بشكل غير منتظم، وحماية خطوط إمداد الطاقة والمحركات. في حال وجود حمل زائد أو قصر كهربائي أو أعطال في الجهد المنخفض، يمكنها قطع الدائرة تلقائيًا. وظيفتها تعادل مفتاح المصهر، ويمكن استخدامها مع مرحل التسخين الزائد أو المنخفض، إلخ. علاوة على ذلك، لا يلزم عادةً تغيير المكونات بعد فصل تيار العطل، وقد استُخدمت على نطاق واسع.

يُعد توزيع الطاقة حلقة وصل بالغة الأهمية في توليد الكهرباء ونقلها واستخدامها. ويشمل نظام توزيع الطاقة المحولات الكهربائية ومختلف المعدات الكهربائية عالية ومنخفضة الجهد، ويُعتبر قاطع الدائرة الكهربائية منخفض الجهد جهازًا كهربائيًا شائع الاستخدام.

مبدأ العمل:

يتكون قاطع الدائرة بشكل عام من نظام اتصال، ونظام إطفاء القوس، وآلية تشغيل، وإصدار، وغلاف.

عند حدوث قصر في الدائرة، يتغلب المجال المغناطيسي الناتج عن التيار الكبير (عادةً من 10 إلى 12 ضعفًا) على زنبرك قوة رد الفعل، فيسحب المحرر آلية التشغيل للعمل، ويتوقف المفتاح فورًا. عند التحميل الزائد، يزداد التيار، ويزداد توليد الحرارة، وتتشوه الصفيحة ثنائية المعدن إلى حد ما لتعزيز عمل الآلية (كلما زاد التيار، قصر زمن العمل).

يوجد نوع إلكتروني يستخدم المحول لجمع تيار كل طور ومقارنته بالقيمة المحددة. عندما يكون التيار غير طبيعي، يرسل المعالج الدقيق إشارةً لتشغيل آلية التشغيل.

وظيفة قاطع الدائرة هي فصل دائرة الحمل وتوصيلها، بالإضافة إلى فصل دائرة العطل، ومنع تمددها، وضمان التشغيل الآمن. يحتاج قاطع الدائرة عالي الجهد إلى كسر أقواس كهربائية بجهد 1500 فولت بتيار يتراوح بين 1500 و2000 أمبير. يمكن تمديد هذه الأقواس إلى مترين، مع استمرار احتراقها دون أن تنطفئ. لذلك، يُعدّ إطفاء القوس الكهربائي مشكلةً يجب على قواطع الدائرة عالية الجهد حلها.

يعتمد مبدأ نفخ القوس وإخماده بشكل أساسي على تبريد القوس لتقليل التفكك الحراري. ومن ناحية أخرى، يُطيل القوس بنفخه، مما يعزز إعادة تركيب وانتشار الجسيمات المشحونة، وفي الوقت نفسه، تُطرد الجسيمات المشحونة من فجوة القوس، وتُستعيد القوة العازلة للوسط بسرعة.

قواطع الدوائر الكهربائية منخفضة الجهد، والمعروفة أيضًا باسم مفاتيح الهواء الأوتوماتيكية، تُستخدم لتشغيل وإيقاف دوائر الأحمال، وللتحكم في المحركات التي تعمل بشكل غير منتظم. وظيفتها تعادل مجموع وظائف بعض أو كل الأجهزة الكهربائية، مثل مفتاح السكين، ومرحل التيار الزائد، ومرحل فقدان الجهد، والمرحل الحراري، ومانع التسرب. وهي جهاز حماية كهربائي مهم في شبكات توزيع الجهد المنخفض.

تتميز قواطع الدائرة منخفضة الجهد بوظائف حماية متعددة (الحمل الزائد، قصر الدائرة، انخفاض الجهد، إلخ)، وقيمة عمل قابلة للتعديل، وقدرة عالية على القطع، وسهولة التشغيل، والسلامة، مما يجعلها شائعة الاستخدام. يتكون قاطع الدائرة منخفضة الجهد من آلية تشغيل، ونقاط تلامس، وأجهزة حماية (مختلفة الفتحات)، ونظام إطفاء القوس الكهربائي.

تُشغَّل نقاط التلامس الرئيسية لقواطع الدائرة منخفضة الجهد يدويًا أو تُغلَق كهربائيًا. بعد إغلاق نقطة التلامس الرئيسية، تُثبِّت آلية الفصل الحر نقطة التلامس الرئيسية في وضع الإغلاق. يُوصَل ملفُّ مُحرِّر التيار الزائد والعنصر الحراري للمحرِّر الحراري على التوالي مع الدائرة الرئيسية، بينما يُوصَل ملفُّ مُحرِّر الجهد المنخفض بالتوازي مع مصدر الطاقة. عند حدوث قصر في الدائرة أو زيادة تحميل شديدة، يُسحب مُحرِّر التيار الزائد لتشغيل آلية الفصل الحر، ويفصل المُحاور الرئيسي الدائرة الرئيسية. عند زيادة تحميل الدائرة، يُسخَّن العنصر الحراري للمحرِّر الحراري ويُثني المعدن الثنائي، مما يدفع آلية الفصل الحر للعمل. عند انخفاض جهد الدائرة، يُحرِّر مُحرِّر الجهد المنخفض. كما يُفعِّل آلية الفصل الحر. يُستخدم مُحرِّر التحويلة للتحكم عن بُعد. أثناء التشغيل العادي، يُطفأ ملفُّه. عند الحاجة إلى التحكم عن بُعد، اضغط على زر التشغيل لتشغيل الملف.

المميزات الرئيسية:

تشمل خصائص قاطع الدائرة بشكل أساسي: الجهد المقدر Ue؛ التيار المقدر In؛ حماية الحمل الزائد (Ir أو Irth) وحماية الدائرة القصيرة (Im) نطاق ضبط تيار التعثر؛ تيار قطع الدائرة القصيرة المقدر (قاطع الدائرة الصناعية Icu؛ قاطع الدائرة المنزلية Icn) انتظر.

جهد التشغيل المقدر (Ue): هذا هو الجهد الذي يعمل به قاطع الدائرة في ظل الظروف العادية (دون انقطاع).

التيار المقدر (In): هذا هو الحد الأقصى لقيمة التيار التي يمكن لقاطع الدائرة المجهز بمرحل رحلة تيار زائد خاص أن يتحملها إلى ما لا نهاية عند درجة الحرارة المحيطة المحددة من قبل الشركة المصنعة، ولن يتجاوز حد درجة الحرارة المحدد بواسطة مكون تحمل التيار.

قيمة إعداد تيار رحلة مرحل الدائرة القصيرة (Im): يستخدم مرحل رحلة الدائرة القصيرة (اللحظية أو قصيرة التأخير) لإيقاف قاطع الدائرة بسرعة عندما تحدث قيمة تيار خطأ عالية، وحد رحلته هو Im.

سعة قطع دائرة القصر المقدرة (ICU أو Icn): تيار قطع دائرة القصر المقدرة لقاطع الدائرة هو أعلى قيمة تيار (متوقعة) يمكن لقاطع الدائرة كسرها دون تلف. قيم التيار الواردة في المعيار هي القيمة التربيعية المتوسطة لمكون التيار المتردد لتيار العطل، ويُفترض أن يكون مكون التيار المستمر العابر (الذي يحدث دائمًا في أسوأ حالات قصر الدائرة) صفرًا عند حساب القيمة القياسية. عادةً ما تُعطى تصنيفات قواطع الدائرة الصناعية (ICU) وقواطع الدائرة المنزلية (Icn) بالكيلو أمبير التربيعي المتوسط.

قدرة قطع الدائرة القصيرة (Ics): تنقسم قدرة قطع الدائرة المقدرة لقاطع الدائرة إلى نوعين: قدرة قطع الدائرة القصيرة النهائية المقدرة وسعة قطع الدائرة القصيرة التشغيلية المقدرة.