تقييمات قاطع الدائرة

تعريف مفتاح الدائرة

يُعرَف مفتاح الدائرة بأنه جهاز مصمم لحماية الدائرة الكهربائية من التلف الناجم عن زيادة التيار أو قصر الدائرة عن طريق تقطيع تدفق الكهرباء.

تيار قطع قصر الدائرة لمفتاح الدائرة

هذا هو أقصى تيار قصر دائرية يمكن لمفتاح الدائرة (CB) تحمله قبل أن يتم قطعه عن طريق فتح نقاط الاتصال الخاصة به.

عندما يتدفق تيار قصر الدائرة عبر مفتاح الدائرة، فإنه يسبب ضغوطًا حرارية وميكانيكية في الأجزاء الحاملة للتيار في المفتاح. إذا كانت منطقة الاتصال والأجزاء الموصلة صغيرة جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى تلف دائم في العزل والجزء الموصل لمفتاح الدائرة.

وفقاً لقانون جول للتوصيل الحراري، فإن ارتفاع درجة الحرارة يتناسب طردياً مع مربع تيار قصر الدائرة ومقاومة الاتصال ومدة قصر الدائرة. يستمر تيار قصر الدائرة في التدفق عبر مفتاح الدائرة حتى يتم القضاء على العطل عن طريق فتح المفتاح.

نظرًا لأن الضغط الحراري في مفتاح الدائرة يتناسب طرديًا مع فترة قصر الدائرة، فإن قدرة القطع للمفتاح الكهربائي تعتمد على وقت التشغيل. عند 160 درجة مئوية، يصبح الألمنيوم ناعمًا ويفقد قوته الميكانيكية، ويمكن اعتبار هذه الحرارة كحد لارتفاع درجة حرارة نقاط الاتصال أثناء قصر الدائرة.

وبالتالي، يتم تعريف قدرة قطع قصر الدائرة أو تيار قطع مفتاح الدائرة بأنه أقصى تيار يمكن أن يتدفق عبر المفتاح من اللحظة التي يحدث فيها قصر الدائرة وحتى يتم القضاء عليه دون أن يسبب تلفًا دائمًا لمفتاح الدائرة. يتم التعبير عن قيمة تيار قطع قصر الدائرة بالقيمة الفعالة (RMS).خلال قصر الدائرة، لا يتعرض مفتاح الدائرة فقط للضغط الحراري، ولكنه يتأثر أيضًا بشكل كبير بالضغوط الميكانيكية. لذلك، عند تحديد قدرة قصر الدائرة، يتم النظر أيضًا في القوة الميكانيكية لمفتاح الدائرة.

لذا، من الواضح أنه عند اختيار مفتاح الدائرة المناسب، يجب تحديد مستوى العطل في تلك النقطة من النظام حيث سيتم تركيب مفتاح الدائرة. بمجرد تحديد مستوى العطل لأي جزء من نظام النقل الكهربائي، يكون من السهل اختيار مفتاح الدائرة المناسب لهذا الجزء من الشبكة.

قدرة صنع قصر الدائرة المعينة

تُعبر قدرة صنع قصر الدائرة لمفتاح الدائرة بالقيمة القصوى، على عكس قدرة القطع، والتي تكون بالقيمة الفعالة (RMS). نظريًا، في اللحظة التي يحدث فيها العطل، يمكن أن يرتفع تيار العطل إلى ضعفي مستواه المتناظر.

في اللحظة التي يتم فيها تشغيل مفتاح الدائرة في حالة وجود عطل في النظام، يتصل الجزء المصاب بقصر الدائرة بال مصدر. يكون أول دورة من التيار خلال الدائرة عندما يتم إغلاقها بواسطة مفتاح الدائرة لها أعلى سعة. هذا حوالي ضعف سعة موجة تيار العطل المتناظر.

يجب على نقاط الاتصال في المفتاح تحمل أعلى قيمة للتيار خلال الدورة الأولى من الموجة عند إغلاق المفتاح تحت العطل. بناءً على هذه الظاهرة المذكورة أعلاه، يجب تصنيف المفتاح المختار بقدرة صنع قصر الدائرة.

نظرًا لأن التيار المعين لصنع قصر الدائرة لمفتاح الدائرة يتم التعبير عنه بالقيمة القصوى، فهو دائمًا أكبر من التيار المعين لقطع قصر الدائرة لمفتاح الدائرة. القيمة الطبيعية لتيار صنع قصر الدائرة هي 2.5 مرة أكثر من تيار قطع قصر الدائرة. هذا صحيح لكل من مفاتيح الدائرة القياسية والتحكم عن بعد.

التسلسل التشغيلي المعين

هذا هو متطلبات الأداء الميكانيكي لآلية تشغيل مفتاح الدائرة. تم تحديد تسلسل التحميل التشغيلي المعين لمفتاح الدائرة كما يلي:

حيث O يشير إلى عملية فتح مفتاح الدائرة. CO يمثل وقت تشغيل الإغلاق الذي يليه فورًا عملية فتح دون أي تأخير مقصود. t' هو الوقت بين العمليتين اللازم لإعادة الظروف الأولية ومنع تسخين غير معتاد للأجزاء الموصلة لمفتاح الدائرة. t = 0.3 ثانية لمفتاح الدائرة المعد للتشغيل التلقائي الأول، ما لم يرد خلاف ذلك.

لنفترض أن دورة التحميل المعينة لمفتاح الدائرة هي:

هذا يعني أن عملية فتح مفتاح الدائرة تتبعها عملية إغلاق بعد فترة زمنية تبلغ 0.3 ثانية، ثم يفتح مفتاح الدائرة مرة أخرى دون أي تأخير مقصود. بعد هذه العملية الفتح، يتم إغلاق المفتاح مرة أخرى بعد 3 دقائق ثم يقفز فورًا دون أي تأخير مقصود.

التيار القصير المعين

هذا هو حد التيار الذي يمكن لمفتاح الدائرة حمله بأمان لفترة زمنية محددة دون أي تلف فيه. لا تقوم مفاتيح الدائرة بإزالة تيار قصر الدائرة فور حدوث أي عطل في النظام. هناك دائمًا بعض التأخيرات المقصودة وغير المقصودة بين لحظة حدوث العطل ولحظة إزالته بواسطة مفتاح الدائرة.

هذا التأخير بسبب وقت تشغيل أجهزة الحماية، وقت تشغيل مفتاح الدائرة، وقد يكون هناك بعض التأخير المقصود في جهاز الحماية للتنسيق الصحيح لحماية النظام الكهربائي. حتى لو فشل مفتاح الدائرة في القفز، سيتم إزالة العطل بواسطة مفتاح الدائرة التالي الأعلى.

في هذه الحالة، يكون وقت إزالة العطل أطول. وبالتالي، بعد حدوث العطل، يجب على مفتاح الدائرة حمل تيار قصر الدائرة لفترة زمنية معينة. يجب ألا تتجاوز مجموع جميع التأخيرات 3 ثوانٍ، وبالتالي يجب أن يكون مفتاح الدائرة قادرًا على حمل أقصى تيار عطل لمدة قصيرة على الأقل.

قد يكون لتيار قصر الدائرة تأثيران رئيسيان داخل مفتاح الدائرة. بسبب التيار الكهربائي العالي، قد يكون هناك ضغط حراري عالٍ في العازل والأجزاء الموصلة لمفتاح الدائرة. التيار العالي لقصور الدائرة ينتج ضغوطًا ميكانيكية كبيرة في الأجزاء المختلفة الحاملة للتيار في مفتاح الدائرة.

تم تصميم مفتاح الدائرة لتحمل هذه الضغوط. ومع ذلك، لا ينبغي لمفتاح الدائرة أن يحمل تيار قصر الدائرة لأكثر من الفترة القصيرة المحددة. التيار القصير المعين لمفتاح الدائرة لا يقل عن تيار قطع قصر الدائرة المعين له.

الفولتية المعينة لمفتاح الدائرة

تعتمد الفولتية المعينة لمفتاح الدائرة على نظام العزل الخاص بها. لنظام أقل من 400 كيلوفولت، يتم تصميم مفتاح الدائرة لتحمل 10% فوق الفولتية العادية للنظام. لنظام يساوي أو يزيد عن 400 كيلوفولت، يجب أن يكون عزل مفتاح الدائرة قادرًا على تحمل 5% فوق الفولتية العادية للنظام.

هذا يعني أن الفولتية المعينة لمفتاح الدائرة تتوافق مع أعلى فولتية لنظام. هذا لأنه في حالة عدم الحمل أو الحمل الخفيف، يسمح برفع مستوى الجهد في النظام الكهربائي حتى أعلى تصنيف جهد النظام.