ما هو قاطع الدائرة الكهربائية لتيار التسرب (RCCB)؟

مفتاح التيار المتبقي للدائرة الكهربائية (RCCB) هو جهاز أمان كهربائي يكتشف ويقطع الدائرة الكهربائية عندما يكون هناك تسرب للتيار إلى الأرض. يحمي هذا الجهاز الأشخاص والمعدات من الصدمات الكهربائية والحرائق والأخطار الأخرى الناجمة عن التوصيلات المعيبة أو فشل العزل أو الاتصال العرضي بالأسلاك الحية.

يعمل RCCB على أساس قانون كيرشوف للتيار، والذي ينص على أن مجموع التيار الداخل إلى نقطة يجب أن يساوي مجموع التيار الخارج منها. في دارة طبيعية، يكون التيار المتدفق عبر الأسلاك الحية (المباشرة) والمحايدة متساويًا ومعاكسًا. ومع ذلك، إذا كان هناك عطل في الدائرة مثل تلف في العزل أو لمس شخص سلك حي، سيتجه بعض التيار إلى الأرض عبر مسار بديل. وهذا يخلق عدم توازن بين التيار الحي والمحايد، والذي يتم اكتشافه بواسطة RCCB ويشغل الدائرة خلال ميلي ثوانٍ.

يتكون RCCB من محول حلقي بثلاث ملفات: واحدة للسلك الحي، وأخرى للسلك المحايد، وأخرى للملف الاستشعاري. تقوم ملفات السلك الحي والمحايد بإنتاج مغناطيسيات متساوية ومعاكسة عندما تكون التيارات متوازنة. عند وجود عدم توازن، يتم إنتاج مغناطيسية متبقي، والتي تثير جهد في ملف الاستشعار. يقوم هذا الجهد بتشغيل رله تفتح نقاط الاتصال في RCCB وتقطع الدائرة.

يحتوي RCCB أيضًا على زر اختبار يسمح للمستخدمين بفحص وظائفه من خلال خلق تسرب صغير للتيار في الدائرة. عند الضغط عليه، يربط زر الاختبار السلك الحي على الجانب الحمل مع المحايد على الجانب المصدر، مما يتجاوز ملف المحايد في RCCB. هذا يؤدي إلى عدم توازن في التيارات والمغناطيسيات، والذي يجب أن يجعل RCCB يعمل. إذا لم يحدث ذلك، فهذا يعني أن RCCB معيب أو متصلاً بشكل غير صحيح ويحتاج إلى استبدال أو إصلاح.

أنواع مفاتيح الدوائر الكهربائية للتيار المتبقي

هناك أنواع مختلفة من مفاتيح الدوائر الكهربائية للتيار المتبقي بناءً على حساسيتها لأنواع مختلفة من التسريبات:

• نوع AC: هذا النوع يستجيب فقط للتيار التبادلي (AC) النقي. وهو مناسب للتطبيقات العامة التي لا تحتوي على أجهزة إلكترونية أو محركات ذات تردد متغير تنتج تيارات مباشرة أو نابضة.

• نوع A: هذا النوع يستجيب لكل من التيار التبادلي والتيار المباشر النابض (DC). وهو مناسب للتطبيقات التي تحتوي على أجهزة إلكترونية مثل أجهزة الكمبيوتر والتلفزيونات أو أضواء LED التي تولد تيارات مستقيمة أو مقطعة.

• نوع B: هذا النوع يستجيب لكل من التيار التبادلي والتيار المباشر النابض والتيار المباشر المستقيم. وهو مناسب للتطبيقات التي تحتوي على أجهزة مثل معكوسة الطاقة الشمسية أو شواحن البطاريات أو السيارات الكهربائية التي تولد تيارات مباشرة مستقيمة.

• نوع F: هذا النوع يستجيب لكل من التيار التبادلي والتيار المباشر النابض والتيار المباشر المستقيم والتيار التبادلي عالي التردد حتى 1 كيلو هرتز. وهو مناسب للتطبيقات التي تحتوي على أجهزة مثل محولات التردد أو طباخات الشعاع أو الأبعاد التي تولد تيارات عالية التردد.

تحدد حساسية RCCB أيضًا بواسطة التيار التشغيلي المتبقي المحدد له (I∆n)، وهو أقل تسرب للتيار الذي سيجعله يعمل. القيم الشائعة لـ I∆n هي 10 ميلي أمبير، 30 ميلي أمبير، 100 ميلي أمبير، 300 ميلي أمبير، 500 ميلي أمبير، و1 أمبير. كلما كان I∆n أقل، كانت مستوى الحماية ضد الصدمات الكهربائية أعلى. على سبيل المثال، يمكن لمفتاح دارة كهربائية للتيار المتبقي بـ 30 ميلي أمبير حماية شخص من الإصابة القلبية إذا تعرض للصدم لمدة تزيد عن 0.2 ثانية.

توجد تصنيف آخر لـ RCCBs بناءً على عدد القطبين:

• ثنائي القطب: هذا النوع يحتوي على فتحتين لتوصيل سلك حي واحد وسلك محايد واحد. يستخدم لدوائر الأحادية الطور.

• رباعي القطب: هذا النوع يحتوي على أربع فتحات لتوصيل ثلاثة أسلاك حية وسلك محايد واحد. يستخدم لدوائر الثلاثي الطور.

مزايا وعيوب مفاتيح الدوائر الكهربائية للتيار المتبقي

بعض مزايا استخدام مفاتيح الدوائر الكهربائية للتيار المتبقي هي:

• توفر حماية ضد الصدمات الكهربائية من خلال اكتشاف التسريبات للتيار بدءًا من 10 ميلي أمبير.

• تمنع الحرائق وتلف المعدات من خلال قطع الدوائر المعيبة بسرعة.

• سهولة التركيب والتشغيل مع أزرار الاختبار والإعادة البسيطة.

• توافقها مع أنواع مختلفة من الأحمال والتيارات (AC، DC، عالي التردد).

• يمكنها العمل كمفاتيح قطع رئيسية قبل أي مفاتيح كهربائية صغيرة (MCBs).

بعض عيوب استخدام مفاتيح الدوائر الكهربائية للتيار المتبقي هي:

• لا توفر حماية ضد التيار الزائد أو القصر الكهربائي، مما قد يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الأسلاك وإذابتها. لذلك، يجب استخدامها بالتتابع مع MCB أو مفتاح الأمان الذي يمكنه التعامل مع التيار المحدد للدارة.

• قد تعمل دون ضرورة بسبب عوامل خارجية مثل الرعد، التداخل الكهرومغناطيسي، أو الوصل الكاباسيتي. هذا يمكن أن يسبب إزعاجًا وفقدان الإنتاجية.

• قد تفشل في العمل بسبب عوامل داخلية مثل التآكل، التآكل، أو الانغلاق الميكانيكي. هذا يمكن أن يعرض سلامة الدارة والمستخدمين للخطر.

• هي أكثر تكلفة وكبيرة الحجم من MCBs أو المفاتيح الأمان.

كيفية اختيار وتثبيت مفتاح دائرة كهربائية للتيار المتبقي

لاختيار مفتاح الدائرة الكهربائية المناسب للتيار المتبقي للدارة، يجب النظر في العوامل التالية:

• نوع الحمل والتيار: يجب أن يتطابق مفتاح الدائرة الكهربائية مع نوع الحمل (AC، DC، عالي التردد) والنوع من التيار (نقي، نابض، مستقيم) الذي سيتم حمايته. على سبيل المثال، يجب استخدام مفتاح نوع B لمعكوسة الطاقة الشمسية التي تنتج تيارًا مباشرًا مستقيمًا.

• التيار التشغيلي المتبقي المحدد (I∆n): يجب أن يكون لدى مفتاح الدائرة الكهربائية قيمة I∆n منخفضة بما يكفي لتوفير حماية كافية ضد الصدمات الكهربائية، ولكن ليس منخفضة جدًا بحيث تسبب تشغيلًا غير مرغوب فيه. على سبيل المثال، يُنصح باستخدام مفتاح دارة كهربائية بـ 30 ميلي أمبير للتطبيقات المنزلية والتجارية، بينما يعتبر مفتاح دارة كهربائية بـ 100 ميلي أمبير مناسبًا للتطبيقات الصناعية.

• التيار المحدد (In): يجب أن يكون لدى مفتاح الدائرة الكهربائية قيمة In عالية بما يكفي لمعالجة التيار التشغيلي الطبيعي للدارة، ولكن ليس عالية جدًا بحيث تتجاوز طاقة MCB أو المفتاح الأمان الذي تم توصيله به. على سبيل المثال، يجب استخدام مفتاح دارة كهربائية بـ 40 أمبير مع MCB بـ 32 أمبير لدارة أحادية الطور بـ 230 فولت.

• عدد الأقطاب: يجب أن يكون لدى مفتاح الدائرة الكهربائية نفس عدد الأقطاب كالجهد المزود. على سبيل المثال، يجب استخدام مفتاح دارة كهربائية ثنائي القطب لدارة أحادية الطور بـ 230 فولت، بينما يجب استخدام مفتاح دارة كهربائية رباعي القطب لدارة ثلاثية الطور بـ 400 فولت.

لتثبيت مفتاح الدائرة الكهربائية للتيار المتبقي، يجب اتباع الخطوات التالية:

• قم بإطفاء التيار الكهربائي الرئيسي وعزل الدارة التي تحتاج إلى حمايتها بمفتاح الدائرة الكهربائية.

• قم بتوصيل الأسلاك الحية من جانب المصدر بطرف الإدخال في مفتاح الدائرة الكهربائية المعلمة L1، L2، وL3.

• قم بتوصيل السلك المحايد من جانب المصدر بطرف الإدخال في مفتاح الدائرة الكهربائية المعلمة N.

• قم بتوصيل الأسلاك الحية من جانب الحمل بطرف الإخراج في مفتاح الدائرة الكهربائية المعلمة L1’، L2’، وL3’.

• قم بتوصيل السلك المحايد من جانب الحمل بطرف الإخراج في مفتاح الدائرة الكهربائية المعلمة N’.

• تأكد من أن جميع الاتصالات مشدودة ومثبتة ولا يوجد أسلاك فضفاضة أو مكشوفة.

• قم بتشغيل التيار الكهربائي الرئيسي واختبر مفتاح الدائرة الكهربائية بالضغط على زر الاختبار. يجب أن يعمل مفتاح الدائرة الكهربائية ويقطع الدارة. إذا لم يحدث ذلك، فتحقق من أي أخطاء في التوصيل أو المكونات المعيبة وأصلحها قبل استخدام الدارة.

• أعد تشغيل مفتاح الدائرة الكهربائية بالضغط على زر إعادة التشغيل. يجب أن يغلق مفتاح الدائرة الكهربائية ويقوم بإعادة توصيل الدارة. إذا لم يحدث ذلك، فتحقق من أي أخطاء في التوصيل أو المكونات المعيبة وأصلحها قبل استخدام الدارة.

ملخص

مفتاح الدائرة الكهربائية للتيار المتبقي (RCCB) هو جهاز أمان كهربائي يكتشف ويقطع الدائرة الكهربائية عندما يكون هناك تسرب للتيار إلى الأرض. يحمي هذا الجهاز الأشخاص والمعدات من الصدمات الكهربائية والحرائق والأخطار الأخرى الناجمة عن التوصيلات المعيبة أو فشل العزل أو الاتصال العرضي بالأسلاك الحية.

يعمل RCCB على أساس قانون كيرشوف للتيار، والذي ينص على أن مجموع التيار الداخل إلى نقطة يجب أن يساوي مجموع التيار الخارج منها. في دارة طبيعية، يكون التيار المتدفق عبر الأسلاك الحية (المباشرة) والمحايدة متساويًا ومعاكسًا. ومع ذلك، إذا كان هناك عطل في الدائرة مثل تلف في العزل أو لمس شخص سلك حي، سيتجه بعض التيار إلى الأرض عبر مسار بديل. وهذا يخلق عدم توازن بين التيار الحي والمحايد، والذي يتم اكتشافه بواسطة RCCB ويشغل الدائرة خلال ميلي ثوانٍ.

يتكون RCCB من محول حلقي بثلاث ملفات: واحدة للسلك الحي، وأخرى للسلك المحايد، وأخرى للملف الاستشعاري. تقوم ملفات السلك الحي والمحايد بإنتاج مغناطيسيات متساوية ومعاكسة عندما تكون التيارات متوازنة. عند وجود عدم توازن، يتم إنتاج مغناطيسية متبقي، والتي تثير جهد في ملف الاستشعار. يقوم هذا الجهد بتشغيل رله تفتح نقاط الاتصال في RCCB وتقطع الدائرة.

يحتوي RCCB أيضًا على زر اختبار يسمح للمستخدمين بفحص وظائفه من خلال خلق تسرب صغير للتيار في الدائرة. عند الضغط عليه، يربط زر الاختبار السلك الحي على الجانب الحمل مع المحايد على الجانب المصدر، مما يتجاوز ملف المحايد في RCCB. هذا يؤدي إلى عدم توازن في التيارات والمغناطيسيات، والذي يجب أن يجعل RCCB يعمل. إذا لم يحدث ذلك، فهذا يعني أن RCCB معيب أو متصلاً بشكل غير صحيح ويحتاج إلى استبدال أو إصلاح.

هناك أنواع مختلفة من مفاتيح الدوائر الكهربائية للتيار المتبقي بناءً على حساسيتها لأنواع مختلفة من التسريبات: نوع AC، نوع A، نوع B، ونوع F. تحديد حساسية مفتاح الدائرة الكهربائية للتيار المتبقي أيضًا بواسطة التيار التشغيلي المتبقي المحدد له (I∆n)، وهو أقل تسرب للتيار الذي سيجعله يعمل. القيم الشائعة لـ I∆n هي 10 ميلي أمبير، 30 ميلي أمبير، 100 ميلي أمبير، 300 ميلي أمبير، 500 ميلي أمبير، و1 أمبير. كلما كان I∆n أقل، كانت مستوى الحماية ضد الصدمات الكهربائية أعلى.

توجد تصنيف آخر لـ RCCBs بناءً على عدد القطبين: ثنائي القطب ورباعي القطب. يجب أن يتطابق عدد الأقطاب مع الجهد المزود للدارة.

بعض مزايا استخدام مفاتيح الدوائر الكهربائية للتيار المتبقي هي: توفير حماية ضد الصدمات الكهربائية، منع الحرائق وتلف المعدات، سهولة التركيب والتشغيل، توافقها مع أنواع مختلفة من الأحمال والتيارات، ويمكنها العمل كمفاتيح قطع رئيسية. بعض عيوب استخدام مفاتيح الدوائر الكهربائية للتيار المتبقي هي: أنها لا توفر حماية ضد التيار الزائد أو القصر الكهربائي، قد تعمل دون ضرورة بسبب عوامل خارجية، قد تفشل في العمل بسبب عوامل داخلية، وهي أكثر تكلفة وكبيرة الحجم من MCBs أو المفاتيح الأمان.

بيان: اح