القاطع الكهربائي الحساس

article_33_4-Pic1

صورة (1)

القاطع الكهربائي التقليدي:

إن القاطع الكهربائي هو أداة حماية ذات آلية تمكنها من القيام بفصل التيار الكهربائي عن الدائرة الكهربائية عند حدوث أعطال (زيادة في التيار الكهربائي).(صورة – 1)
*
يقوم هذا القاطع بنفس وظيفة القاطع التقليدي ولكنه أسرع بكثير في استجابته للأعطال الكهربائية أي أنه يقوم بفصل التيار الكهربائي عن الأحمال عند حدوث أعطال خلال فترة زمنية قصيرة جداً مقارنة مع القاطع التقليدي مما يوفر حماية عالية للأرواح والممتلكات بإذن الله. (صور – 2)
 article_33_4-Pic2
صورة (2)
*
التحميل الزائد overload:
عندما تذهب في فصل الشتاء إلى السوق لتشتري مدفأة كهربائية سوف تجد أن هناك مدفأة تعمل عند 110 فولت ومدفأة أخرى تعمل عند 220 فولت وبنفس القدرة الكهربائية فأيهما تختار؟
الجواب أن كلا المدفأتين تعطيان نفس الأداء ولهما نفس المصروف ولكن المدفأة التي تعمل عند 110 فولت تسحب تياراً كهربائياً أكبر من المدفأة الكهربائية التي تعمل عند 220 فولت. وهذا ما يفسر سبب احتراق الأفياش الكهربائية في فصل الشتاء عند استخدام مدافئ كهربائية 110 فولت . لأن الأجهزة التي تعمل عند 110 فولت تسحب تقريباً ضعف التيار الذي تسحبه الأجهزة التي تعمل عند 220 فولت . مما يتسبب بحدوث زيادة في التحميل على الأفياش الكهربائية فتحترق نتيجة لذلك.
ملاحظة : الأجهزة التي تعمل عند 110 فولت تتطلب أفياشاً تتحمل تياراً كهربائياً كبيراً بالإضافة إلى أن الأسلاك الكهربائية يجب أن تكون ذات مقطع أكبر.
الشورت short (ويعرف بالالتماس الكهربائي) :
ويحدث الالتماس الكهربائي عند حدوث تلامس بين فازين أو فاز مع الحيادي (النيوترال) نتيجة لعطل معين إما أن يكون هناك خطأ في التوصيل أو حدوث انهيار في العازلية و يتسبب ذلك في سحب تيار كهربائي كبير جد. وعلى القاطع أن يقوم بفصل هذا التيار الكبير بأقصر زمن ممكن. وإلا فإنه قد يتسبب في حدوث أضرار كبيرة كحدوث حريق لا قدّر الله.
*

أولاً : آلية الفصل الحراري Thermal Trip Unit

حيث يفصل القاطع إذا تم تحميل القاطع بتيار أكبر من التيار المقنن (الاسمي) المقدر لهذا القاطع. و نتيجة لزيادة التحميل يحصل تمدد للمزدوجة الحرارية الموجودة داخل القاطع نتيجة زيادة درجة حرارتها وهي عبارة عن شريحتين معدنيتين مختلفتين متلاصقتين لكل منهما عامل تمدد مختلف عن الأخرى. و يؤدي هذا التمدد إلى انحناء المزدوجة التي تسحب معها ذراع الفصل في القاطع فيفصل القاطع .
*

ثانياً : آلية القطع المغناطيسي Magnetic Trip Unit

يفصل القاطع إذا حدث شورت (التماس) في الدائرة الكهربائية نتيجة عطل كهربائي مما يؤدي إلى مرور تيار كبير جداً في القاطع. يمر هذا التيار الكبير ضمن ملف مغناطيسي يوجد في داخله قلب متحرك. وينتج عن مرور هذا التيار الكبير في الملف توليد مجال مغناطيسي يؤدي إلى سحب القلب المتحرك الذي يدفع ذراع الفصل في القاطع فيفصل القاطع.
*

مقارنة بين القاطع الحساس مع القاطع التقليدي :

  1. القاطع الحساس أسرع في عملية الفصل عند حدوث أعطال.
  2. القاطع الحساس أكثر أماناً بإذن الله لأنه يحافظ على الأرواح والممتلكات من خلال استجابته السريعة للعطل.
  3. آلية الفصل المغناطيسي في القاطع الحساس أكثر تعقيداً في تصميمها بهدف الاستجابة السريعة لتيارات الشورت (الالتماس).
تتكون آلية الفصل الحراري في القاطع الحساس من مزدوجة حرارية مكونة من مواد عالية الحساسية من أجل سرعة الاستجابة في حال حدوث تحميل زائد. يستطيع القاطع الحساس الصمود أمام تيارات العطل الكبيرة جداً في حالة الشورت بعكس القاطع التقليدي الذي ينهار أمام تيارات العطل الكبيرة.
حجرة إطفاء القوس الكهربائي في القاطع الحساس تتكون من عدد كبير من الشرائح المعدنية للعمل على سرعة إخماد القوس الكهربائي الناشئ عن الأعطال الكهربائية والقدرة على تحمل تيارات أعطال كبيرة. مسار القوس الكهربائي في القاطع الحساس طويل من أجل إخماد القوس الكهربائي المتشكل بشكل جيد بعكس القاطع التقليدي حيث يكون مسار القوس قصيراً.
Ue : جهد الاستخدام المقنن (الاسمي).
Ui : جهد العزل المقنن .
Uimp : جهد الصدمة المقنن.
Icu : التيار الأقصى لفصل القصر وهي أقصى قيمة لسعة القطع التي يتحملها القاطع مرة واحدة ويقوم بفصل تيارها ولكن يجب بعدها اختبار القاطع.ينتج عن ذلك استبدال القواطع المنمنمة والمقولبة حيث إنها لا تختبر من الداخل.وبالنسبة للقواطع الهوائية يتم استبدال تماسات الفصل أو أي أجزاء بها عطل حيث إنها مصممة لذلك.
Ics : التيار التشغيلي لفصل القصر وهي نسبة مئوية من Icu (Ics=100, 75, 50, 25%Icu) .
والتي يتحملها القاطع ثلاث مرات متتالية بفاصل زمني قدره ثلاث دقائق ويجب اختبار القاطع بعدها.
In : التيار المقنن (الاسمي).
Im : تيار الفصل المغناطيسي.
Ir : تيار الفصل الحراري.
تقسم القواطع الكهربائية إلى الفئات التالية من حيث معايرة زمن الفصل :

Cat. A : لا يمكن معايرة زمن فصل القاطع الكهربائي.

Cat.B : يمكن معايرة زمن الفصل الحراري وزمن الفصل المغناطيسي للقاطع.
*
يتم تقسيم واختيار منحنيات التيار/الزمن لهذه القواطع على النحو التالي:
المنحني B : يُختار لوقاية المولدات والأشخاص والكابلات الطويلة. Imيتراوح بين .5In,3In
المنحني C : يُختار لوقاية الكابلات المغذية لأحمال اعتيادية(إضاءة ، أفياش). Im يتراوح بين .10In,5In
المنحني D : يُختار لوقاية الكابلات المغذية لأحمال بتيارات تعشيق عالية (المحولات/LV ، LV المحركات) Im يتراوح بين 10In , 20In