لماذا لا يوفر القاطع القياسي حماية ضد الأعطال الأرضية

يشكل الدائرة المحايدة المنقطعة في دارة مزودة بموانع قياسية خطر الصدمة الكهربائية لأن المانع لا يراقب أو يحمي سلك الأرض. ليس لدى المانع القياسي آلية داخلية مصممة للكشف عن تيارات الأعطال الأرضية أثناء التشغيل. يتم تصميم موانع الدائرة القياسية لحماية من التحميل الزائد والدوائر القصيرة، وليس للأعطال الأرضية.

يراقب المانع القياسي تيار السلك الساخن ويقفل إذا تجاوز التيار تصنيف المانع - عادة بسبب التحميل الزائد أو الدائرة القصيرة. ومع ذلك، مع وجود محايد منقطع، قد يعود تيار العطل إلى المصدر عبر سلك الأرض. يحدث هذا لأن قضبان محطة الأرض ومحطات المحايد متصلة في اللوحة الرئيسية.

وبالتالي، يمكن أن يتدفق تيار أقل من طاقة المانع عبر الدائرة في مسار غير مقصود. بما أنه لا يوجد تيار زائد يتدفق عبر السلك الساخن، فإن المانع لا يكشف عن العطل ويظل مفتوحًا. نتيجة لذلك، تبقى أجزاء من الدائرة مشحونة، مما يخلق خطر صدمة كهربائية مخفية لا يعالجها المانع.

الأعطال الأكثر شيوعًا في الدائرة الكهربائية هي كما يلي:
التحميل الزائد والدوائر القصيرة

يتفاعل المانع القياسي مع التيار الزائد الناجم عن التحميل الزائد أو الدائرة القصيرة المباشرة (أعطال عالية التيار حيث يتدفق التيار مباشرة من الساخن إلى المحايد أو الساخن إلى الساخن). هذه الظروف تخلق ارتفاعًا في التيار، والذي يكتشفه المانع ويقفل لمنع الأضرار.

الأعطال الأرضية

تحدث الأعطال الأرضية عندما يتسرب التيار من السلك الساخن إلى سطح مُسَلَّم به، مستبعدًا سلك المحايد (مثلًا، بسبب محايد منقطع أو سلك حي يلامس جسم جهاز معدني أو سطح رطب). قد لا تولد الأعطال الأرضية زيادة التيار المطلوبة لقفل المانع القياسي، خاصة إذا تسربت كمية صغيرة فقط من التيار إلى الأرض. يمكن لهذا التسرب أن يخلق مخاطر صدمات خطيرة دون الوصول إلى حد قفل المانع.

كيف يتفاعل المانع القياسي مع الدائرة القصيرة أو العطل الأرضي؟

دعونا نفحص كيف يتصرف المانع القياسي ويتفاعل مع الدوائر القصيرة أو الأعطال الأرضية في الدائرة، كما هو موضح أدناه.

لنفترض مثالًا: في لوحة رئيسية 120V/240V، يتم التحكم في دائرة الإضاءة وحمايتها بواسطة مانع قياسي بقوة 15 أمبير على إمداد 120V، وتكون الاتصال المحايد مفقودًا.

كما هو موضح في الشكل، إذا كانت قضيب المحايد في اللوحة الرئيسية غير متاحة، يحاول التيار العائد العودة إلى قضيب المحايد. بما أن قضيب المحايد متصل بقضيب الأرض، فإن المسار الوحيد للتيار العائد إلى المصدر (عادة المحول) يكون عبر سلك الأرض. هذا يشكل دائرة، مما يسمح بمرور حوالي 2.4 أمبير من تيار العطل. قد يصدر المصباح ضوءًا باهتًا.

هذا التيار العطل البالغ 2.4 أمبير أقل بكثير من تصنيف المانع البالغ 15 أمبير، لذا لا يقفل. وبالتالي، تشكل الدائرة خطر الصدمة الكهربائية، حيث تصبح جميع المكونات المعدنية - بما في ذلك أغلفة الأجهزة والسكة المعدنية وأجسام الأجهزة المتصلة - مشحونة بحوالي 72 فولت تيار متردد.

الآن، لنفترض سيناريو آخر حيث يكون المحايد مفقودًا والسلك الساخن يلامس الجسم المعدني للجهاز، مما يخلق "عطل مزدوج". في هذه الحالة، تكون الإضاءة مطفأة بسبب غياب مقاومة الحمل. كما هو موضح في الشكل، يتدفق تيار عطل بحوالي 4 أمبير عبر الموصل الأرضي العائد إلى المصدر.

مرة أخرى، تصبح جميع المكونات المعدنية في الدائرة مشحونة بـ 120 فولت تيار متردد. يبقى هذا التيار العطل البالغ 4 أمبير أقل من حد المانع البالغ 15 أمبير، لذا لا يقفل. إذا لمس المشغل غلاف الجهاز أو السكة المعدنية أو جسم الجهاز المعدني، يواجه خطر صدمة كهربائية شديدة.

للتخفيف من هذه المخاطر، يُنصح باستخدام مانع GFCI (مانع انقطاع الدائرة الأرضية) بدلاً من المانع القياسي. يتم تصميم مانع GFCI لكشف الأعطال الأرضية والقفل في السيناريوهات الخطرة - بما في ذلك تلك الناتجة عن محايد منقطع - لضمان تشغيل أكثر أمانًا.