الصنبور هو جهاز يستخدم في الدوائر الكهربائية لحماية المعدات الكهربائية من التحميل الزائد والاختلاط القصير. وهو أبسط وأرخص مكون لقطع الدائرة الكهربائية عند تعرضها لتيارات الاختلاط القصير أو التحميل الزائد الشديد.
تستخدم الصنابير لحماية التحميل الزائد أو الاختلاط القصير في الأنظمة ذات الجهد العالي تصل إلى 66 كيلوفولت وأنظمة الجهد المنخفض تصل إلى 400 فولت. في بعض التطبيقات، يتم حصر استخدامها في السيناريوهات التي تكون فيها خصائص أدائها مناسبة بشكل فريد لقطع التيار.
مبدأ عمل الصنبور
يعمل الصنبور على أساس تأثير تسخين التيار الكهربائي. تحت الظروف الطبيعية:
خلال عطل (مثل الاختلاط القصير أو التحميل الزائد):
يزداد حجم التيار بشكل كبير فوق المستوى الطبيعي.
يسرع الحرارة الزائدة في ذوبان عنصر الصنبور، مما يؤدي إلى قطع الدائرة والعزل العطل.
يحمي هذا الآلات والمعدات المتصلة من الأضرار الناجمة عن التيار غير الطبيعي.
التصميم والوظيفة
مادة العنصر: صنع من المعادن الموصلة بعناية (مثل النحاس والفضة أو سبائك الرصاص والقصدير) ذات نقاط انصهار منخفضة للتأكد من الذوبان السريع تحت ظروف العطل.
القاطرة: تغلف العنصر، وتقدم الدعم الميكانيكي وفي الأنواع المغلقة مواد لإخماد القوس الكهربائي (مثل رمال الكوارتز) أثناء القطع.
الوظيفة الأساسية: يسمح بتدفق التيار العادي بينما يقطع بسرعة التيار العالي للمقاطع العالية.
مزايا الصنابير الكهربائية
حماية اقتصادية: أرخص شكل لحماية الدائرة، ولا يتطلب أي صيانة مستمرة.
عمل آلي: يستجيب فوراً للأعطال بدون تدخل خارجي، غالباً ما يكون أسرع من المحافظ الكهربائية.
تحديد التيار: العناصر الصغيرة للصنابير تحدد تيارات الأعطال بذوبانها بسرعة، مما يقلل من الضغط على مكونات النظام.
خاصية الزمن-التيار العكسي: القدرة الطبيعية على تمييز بين التحميل الزائد (رد فعل أبطأ) والاختلاط القصير (قطع فوري)، مما يجعلها مناسبة لحماية التحميل الزائد.
عيوب الصنابير الكهربائية
وقت تعطل للتبديل: يتطلب الاستبدال اليدوي بعد التشغيل، مما يؤدي إلى انقطاع مؤقت للخدمة.
تحديات التنسيق: مطابقة خاصية الزمن-التيار للصنبور مع أجهزة الحماية الأخرى (مثل المحافظ الكهربائية) قد يكون معقداً، مما يعرض لخطر التشغيل الخاطئ أو تأخير إزالة العطل.
التطبيقات
أنظمة الجهد المنخفض: تحمي الكابلات في دوائر الإضاءة والطاقة، عادة حتى 400 فولت.
أنظمة الجهد المتوسط: تستخدم في شبكات التوزيع الأولية لمحولات تصل إلى 200 كيلو فولت أمبير، تعمل بجهد يصل إلى 66 كيلوفولت.
سيناريوهات متخصصة: مثالية للدوائر التي يتم تشغيلها نادراً أو حيث تكون المحافظ الكهربائية باهظة الثمن، مثل في المنازل والتجارة وبعض البيئات الصناعية.
تظل الصنابير ركيزة حماية كهربائية بسبب بساطتها وموثوقيتها وفعاليتها الاقتصادية، خاصة في التطبيقات حيث تواتر الأعطال منخفض وقطع سريع وآلي أمر حاسم.
