كيف يتفاعل الفاصل الكهربائي القياسي مع العطل الكهربائي

عمل مفتاح الدائرة لحماية الأعطال

يعتبر مفتاح الدائرة القياسي جهاز أمان حيوي مصمم لإيقاف التيار الكهربائي أثناء الأعطال، مثل زيادة الحمل أو قصر الدائرة، مما يمنع تلف النظام الكهربائي وتعرض الأسلاك للحرارة الزائدة ومخاطر الحريق. تعمل هذه الإجراءات الوقائية على ضمان سلامة وموثوقية الدائرة.

حماية قصر الدائرة

• ما يحدث: يحدث قصر الدائرة عندما يتم إنشاء مسار ذو مقاومة منخفضة (مثل الاتصال المباشر بين السلك الحي والمحايد) مما يؤدي إلى زيادة فجائية في التيار تتجاوز تصنيف الدائرة بشكل كبير.

• رد فعل المفتاح: يكتشف المفتاح ارتفاع التيار الفوري ويقوم بفصل التيار تقريباً فوراً (في غضون مللي ثانية)، مما يقطع التيار ل:

• منع تراكم الحرارة الزائدة التي قد تؤدي إلى تلف المكونات.

• تقليل خطر الحريق أو الشرارات الكهربائية.

حماية زيادة الحمل

• ما يحدث: يحدث زيادة الحمل عندما يتجاوز التيار الكلي المستهلك بواسطة الأجهزة المتصلة (مثل عدة أجهزة منزلية أو معدات عالية الطاقة) القدرة الآمنة للدائرة على مر الزمن.

• رد فعل المفتاح:

• منع تحميل الأسلاك بالحرارة وتدهور العزل.

• تجنب مخاطر الحريق المحتملة الناتجة عن زيادة التيار المستمر.

• يحسس آلية الحرارة الداخلية للمفتاح زيادة التيار المستمرة.

• مع استمرار التيار، يسخن عنصر التدفئة داخل المفتاح مما يؤدي إلى انحناء الشريط ثنائي المعدن تدريجياً.

• بمجرد أن ينحني الشريط بما فيه الكفاية، يقوم المفتاح بفصل الدائرة ل:

كيف يعمل مفتاح الدائرة القياسي أثناء الأعطال الكهربائية؟

لا يمكن لمفتاح الدائرة القياسي الكشف عن أعطال الأرضية أو فقدان السلك المحايد. بدلاً من ذلك، يوفر الحماية ضد قصر الدائرة وزيادة الحمل فقط. لهذا السبب، يتطلب كود الكهرباء الوطني (NEC) استخدام مفاتيح الدائرة القاطعة للأعطال الأرضية (GFCI) لضمان الحماية المناسبة للأجهزة والأشخاص.

فيما يلي أمثلة على الدوائر توضح كيفية عمل المفتاح القياسي تحت الظروف الطبيعية والأعطال:

الحالة الطبيعية

في الرسم البياني أدناه، يتم التحكم في دائرة الإضاءة وحمايتها بواسطة مفتاح دائرة 15 أمبير، م alimentado con 120V desde un panel principal de 120V/240V.

نظرًا لعدم وجود عطل في الدائرة، تعمل جميع المكونات بشكل طبيعي ويتوهج الضوء كما هو مقصود.

حالة قصر الدائرة / زيادة الحمل

الآن، لنفترض حالة حدوث قصر في الدائرة أو زيادة في الحمل - على سبيل المثال، إذا جاء السلك الحي في اتصال مع هيكل جهاز معدني (مثل حامل المصباح). في هذه الحالة، يتم إنشاء تيار عطل، ينتقل عبر السلك الأرضي إلى مصدر الطاقة. يتم توصيل السلك الأرضي بالسلك المحايد في اللوحة الرئيسية، مما يشكل مسارًا ذا مقاومة منخفضة يكمل الدائرة.

بسبب مقاومة السلك الأرضي المنخفضة للغاية، يتدفق تيار كبير (حتى 600 أمبير) عبر الدائرة أثناء العطل، مما يخلق زيادة حمل شديدة. تقوم آلية المفتاح الداخلية بتحديد هذا التيار الزائد على الفور وتثير رد فعل الانفصال. ثم يقوم مفتاح 15 أمبير بفصل الدائرة بسرعة من مصدر الطاقة الرئيسي، مما يحمي الجهاز الكهربائي والأفراد من مخاطر محتملة مثل التحميل الزائد، الشرارات، أو الصعق الكهربائي.

كشف الأعطال وفصل التيار

كما هو موضح في الرسم البياني أدناه، يقوم مفتاح 15 أمبير بفصل التيار فوراً عند اكتشاف تيار عطل يتجاوز قدرته المحددة. هذا الإجراء يفصل الدائرة من مصدر الطاقة الرئيسي، مما يوفر حماية قوية ضد زيادة الحمل وقصر الدائرة.

المفاتيح القياسية وأعطال الأرضية

كما تم التحدث عنه سابقًا، لا توفر المفاتيح القياسية حماية ضد أعطال الأرضية - وهي الحالات حيث يتدفق الكهرباء بشكل غير مقصود إلى الأرض - أو حالات انقطاع السلك المحايد، وكلاهما يشكل خطراً كبيراً على السلامة. في مثل هذه الحالات:

• عطل الأرضية: يميل التيار لترك المسار المقصود ويتدفق إلى الأرض (مثل عبر شخص أو جهاز معطوب)، مما يخلق مخاطر صعق خطيرة.

• انقطاع السلك المحايد: يمكن أن يؤدي السلك المحايد المنفصل إلى اختلال في الجهد، مما يدفع التيار للبحث عن مسارات بديلة (مثل عبر أغطية المعدات أو أسلاك الأرضية)، مما قد يؤدي إلى التحميل الزائد أو الصعق الكهربائي.

في كلا الحالتين، قد يكمل تيار العطل الدائرة عبر مسارات غير مقصودة، مما يتجاوز آلية حماية زيادة الحمل وقصر الدائرة في المفتاح القياسي. لهذا السبب، تكون الأجهزة المتخصصة مثل مفاتيح الدائرة القاطعة لأعطال الأرضية (GFCIs) أو مفاتيح الدائرة القاطعة لأعطال الشرارة (AFCIs) ضرورية لهذه المخاطر المحددة.

يمكن أن يؤدي ذلك إلى تدفق التيار عبر مسارات غير مقصودة، بما في ذلك أسلاك المحايد والأرض. بالإضافة إلى ذلك، قد يصبح أي مكونات معدنية مكشوفة في الدائرة مشحونة، مما يحمل جهوداً خطيرة تصل إلى 72V أو 120V - مما يخلق خطر صعق كهربائي أو حريق شديد.

لمعالجة هذه المشكلة، يجب استخدام مفتاح GFCI بدلاً من المفتاح القياسي لضمان السلامة في حالة أعطال الأرضية.