چگونه یک قطع کننده استاندارد به خطای الکتریکی واکنش نشان می‌دهد
عمل کاربرکردن شکن مدار برای حفاظت از خطا
شکن مدار استاندارد دستگاه ایمنی مهمی است که برای قطع جریان الکتریکی در مواقع خطا، مانند بار زیاد یا کوتاه شدن مدار طراحی شده تا از آسیب رساندن به سیستم الکتریکی، گرم شدن فراوان سیم‌ها و خطرات آتش‌سوزی جلوگیری کند. عملکرد محافظ آن اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان مدار را فراهم می‌کند.
حفاظت از کوتاه شدن مدار
حفاظت از بار زیاد
چگونه شکن مدار استاندارد در مواقع خطا عمل می‌کند؟
یک شکن مدار استاندارد معمولی نمی‌تواند خطاهای زمینی یا فقدان سیم خنثی را تشخیص دهد. بلکه فقط محافظت در برابر کوتاه شدن مدار و بار زیاد را فراهم می‌کند. این دلیلی است که کد الکتریکی ملی (NEC) استفاده از شکن‌های مدار مختل‌کننده خطای زمین (GFCI) را الزامی می‌کند تا محافظت صحیح برای هم دستگاه‌ها و هم افراد فراهم شود.
در زیر نمونه‌هایی از مدارها آمده است که نشان می‌دهند یک شکن استاندارد چگونه در شرایط عادی و خطا رفتار می‌کند:
شرایط عادی
در نمودار زیر، یک مدار روشنایی توسط یک شکن ۱۵ آمپری کنترل و محافظت می‌شود که با ولتاژ ۱۲۰ ولت از یک پنل اصلی ۱۲۰/۲۴۰ ولت تغذیه می‌شود.
چون در مدار هیچ خطا وجود ندارد، تمام المان‌ها به طور عادی عمل می‌کنند و نور به طور مورد نظر روشن می‌شود.
شرایط کوتاه شدن مدار / بار زیاد
حالا، فرض کنید که یک کوتاه شدن مدار یا بار زیاد رخ دهد—به عنوان مثال، اگر سیم فعال با بدنه فلزی یک دستگاه (مانند گیره لامپ) تماس پیدا کند. در این صورت، یک جریان خطا ایجاد می‌شود که از طریق سیم زمین به منبع برق بازمی‌گردد. سیم زمین در پنل اصلی به سیم خنثی متصل است و یک مسیر مقاومت پایین را تشکیل می‌دهد که مدار را کامل می‌کند.
به دلیل مقاومت بسیار پایین سیم زمین، جریان قابل توجهی (تا ۶۰۰ آمپر) در طول خطا از طریق مدار می‌گذرد و یک بار زیاد شدید ایجاد می‌کند. مکانیسم داخلی شکن این جریان مازاد را فوراً تشخیص می‌دهد و عمل قطع را فعال می‌کند. شکن ۱۵ آمپری سپس به سرعت مدار را از منبع برق اصلی جدا می‌کند و هم دستگاه الکتریکی و هم افراد را از خطرات مانند گرم شدن، قوس‌های الکتریکی یا شوک الکتریکی محافظت می‌کند.
تشخیص خطا و قطع
همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است، شکن ۱۵ آمپری فوراً پس از تشخیص جریان خطا که از ظرفیت مشخص شده بیشتر است، قطع می‌شود. این عمل مدار را از منبع برق اصلی جدا می‌کند و محافظت قوی در برابر هم بار زیاد و هم کوتاه شدن مدار را فراهم می‌کند.
شکن‌های استاندارد و خطاهای زمینی
همانطور که قبلاً بحث شد، شکن‌های مدار استاندارد محافظت در برابر خطاهای زمینی—شایسته‌ای که در آن جریان الکتریکی به طور غیر مقصودی به زمین می‌رود—یا شرایط خنثی شکسته را فراهم نمی‌کنند، هر دوی این شرایط خطرات ایمنی قابل توجهی را به همراه دارند. در چنین سناریوهایی:
در هر دو مورد، جریان خطا می‌تواند مدار را از طریق مسیرهای غیر مقصودی کامل کند و از مکانیسم محافظت بار زیاد/کوتاه شدن مدار استاندارد دور بیاید. این دلیلی است که دستگاه‌های تخصصی مانند مدار مختل‌کننده خطای زمین (GFCIs) یا مدار مختل‌کننده قوس (AFCIs) برای این خطرات خاص مورد نیاز هستند.
این می‌تواند منجر به جریان از طریق مسیرهای غیر مقصودی، شامل سیم‌های خنثی و زمین شود. علاوه بر این، هر المان فلزی معرض شده در مدار ممکن است انرژی شود و ولتاژ خطرناک ۷۲ ولت یا ۱۲۰ ولت را منتقل کند—که خطر شدیدی از شوک الکتریکی یا آتش‌سوزی ایجاد می‌کند.
برای حل این مشکل، باید از یک شکن GFCI به جای یک شکن استاندارد استفاده شود تا ایمنی در صورت رخ دادن خطاهای زمینی تضمین شود.
