إطار عمل اختيار حماية الدائرة: دليل من 5 خطوات لبناة اللوحات (IEC 60947)

مقدمة: ما وراء تصنيف اللوحة الاسمية

في عالم بناء اللوحات الصناعية، لا يزال هناك مفهوم خاطئ خطير: أن اختيار قاطع الدائرة يبدأ وينتهي بالتيار المقنن (I_n). هذا التبسيط المفرط هو السبب الرئيسي لـ “التعثر المزعج” أثناء التشغيل، وبشكل أكثر كارثية، فشل المفاتيح الكهربائية أثناء ظروف الأعطال الفعلية.

قاطع 100 أمبير ليس دائمًا قاطع 100 أمبير. ضعه داخل حاوية IP54 عند 50 درجة مئوية، بجوار محرك متغير التردد (VFD)، وقد يحمل هذا الجهاز بأمان 85 أمبير فقط. قم بتوصيله بمحرك عالي الحث، وقد يتعثر فور بدء التشغيل على الرغم من أنه “تم قياسه بشكل صحيح”.”

في فيوكس إلكتريك, ، نقوم بتصميم أجهزة الحماية الخاصة بنا وفقًا لـ IEC 60947-2 المعايير، المصممة لتلبية المتطلبات الصارمة للتطبيقات الصناعية. يوفر هذا الدليل إطارًا معياريًا من 5 خطوات لتجاوز تصنيفات الأمبير الأساسية والتأكد من أن تصميماتك آمنة ومتوافقة ومتينة.

---

الخطوة 1: تحديد فئة التطبيق (التحليل النوعي)

قبل النظر إلى ورقة البيانات، يجب عليك تحديد ملف تعريف الحمل. تمارس التطبيقات المختلفة ضغوطًا حرارية ومغناطيسية مختلفة على أجهزة الحماية.

1. أحمال المحركات (تدفق عالي)

المحركات عبارة عن أحمال حثية ذات تيارات بدء عالية (عادةً 6-10 مرات I_n). من المحتمل أن يتعثر قاطع حراري مغناطيسي قياسي بمنحنى تعثر عام أثناء مرحلة زيادة المحرك.

• الحل: الاستخدام قواطع دوائر حماية المحرك (MPCBs) أو MCBs مع منحنيات النوع D (10-14x تعثر مغناطيسي).
• رؤية VIOX: لسلامة المحرك الشاملة، اقرأ دليلنا حول قواطع دوائر حماية المحرك: الدليل النهائي.

2. البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية (حمل مستمر)

تصنف شواحن المركبات الكهربائية على أنها “أحمال مستمرة”. على عكس آلة اللحام التي تعمل وتتوقف، يمكن لشاحن المركبات الكهربائية أن يعمل بكامل طاقته لساعات.

• قاعدة تخفيض التصنيف: وفقًا لمعايير السلامة، لا يمكنك بشكل عام تحميل قاطع يتجاوز 80٪ من تصنيفه للأحمال المستمرة. يتطلب شاحن 40 أمبير قاطع 50 أمبير.
• حماية التسرب: يتم إعماء RCDs القياسية من النوع AC بسبب تسرب التيار المستمر من بطاريات المركبات الكهربائية. يجب عليك استخدام النوع ب أو النوع EV الحماية.
• مصدر: انظر لدينا دليل حماية شحن المركبات الكهربائية التجارية.

3. تخزين الطاقة (BESS) وأنظمة التيار المستمر

تقدم أنظمة تخزين طاقة البطاريات (BESS) تحديين فريدين: تيارات ماس كهربائي عالية للتيار المستمر وممانعة نظام منخفضة. لا يمكن لقواطع التيار المتردد القياسية إطفاء أقواس التيار المستمر بشكل فعال، مما يؤدي إلى لحام التلامس والحرائق.

• متطلبات: استخدم MCCBs DC المصممة خصيصًا أو قواطع الدائرة الهوائية (ACBs) مع قنوات قوس غير مستقطبة إذا كان تدفق التيار ثنائي الاتجاه.
• نظرة متعمقة: فهم المخاطر في لماذا تفشل قواطع التيار المستمر القياسية في BESS.

الجدول 1: مصفوفة اختيار ملف تعريف الحمل

نوع الحمولة	تدفق الحالية	الضغط الحراري	المنحنى/الجهاز الموصى به	المتطلبات الحرجة
مقاومة (سخانات)	1x In	معتدل	المنحنى B أو C	التركيز على حماية الكابلات
حثي (محركات)	8-12x In	مرتفع (بدء التشغيل)	المنحنى D / MPCB	الحاجة إلى حساسية فقدان الطور
شحن المركبات الكهربائية	1x In	شديد (مستمر)	المنحنى C	عامل تخفيض التصنيف 80٪ تطبيق
إلكترونيات/PLC	منخفضة	منخفضة	المنحنى B	تعثر مغناطيسي سريع لحماية PCBs الحساسة

 

---

الخطوة 2: تحديد جهد النظام والأقطاب (الهندسة المعمارية)

بمجرد تحديد الحمل، تحدد بنية النظام التكوين المادي للجهاز.

تصنيفات جهد التيار المتردد مقابل التيار المستمر

غالبًا ما يخلط بناة اللوحات بين جهد العزل (U_i) مع جهد التشغيل (U_e).

• الطاقة الشمسية/الكهروضوئية: انتقلت الأنظمة من 600 فولت إلى 1000 فولت والآن 1500 فولت تيار مستمر. سينهار القاطع المصنف لـ 1000 فولت في نظام 1500 فولت.
• مصدر: تحقق من تحليلنا على تصنيفات جهد صندوق المجمع الشمسي.

أنظمة التأريض (3P مقابل 3P+N مقابل 4P)

يعتمد قرار فصل الموصل المحايد على نظام التأريض الخاص بك (TN-S، TN-C، TT).

• TN-C: لا تقم أبدًا بتبديل موصل PEN (استخدم 3P).
• TN-S / TT: يجب غالبًا تبديل/عزل المحايد لمنع الحلقات المحتملة أو المخاطر أثناء الصيانة (استخدم 4P).
• مصدر: للاختيار الصحيح للأقطاب في مفاتيح النقل، انظر أين تستخدم قواطع الدائرة SP و TP و TPN و 4P.

---

الخطوة 3: حساب تيار التشغيل الحقيقي (تخفيض الكمية)

هنا يقع 80% من أخطاء التصميم. ال التيار الاسمي (I_n) يتم اختباره في الهواء الطلق عند 30 درجة مئوية أو 40 درجة مئوية. ومع ذلك، من المحتمل أن يكون القاطع الخاص بك داخل حاوية مزدحمة عند 55 درجة مئوية.

صيغة التيار الحقيقي

يجب عليك حساب التيار المسموح به (I_{الحقيقي}) باستخدام معاملات التخفيض:

I_{الحقيقي} = I_n × ك_t (درجة الحرارة) × ك_a (الارتفاع) × ك_g (التجميع)

1. درجة الحرارة (K_t): مع ارتفاع درجة الحرارة المحيطة، ينحني الشريط ثنائي المعدن في وقت أقرب. قد يعمل قاطع 100 أمبير عند 60 درجة مئوية عادةً مثل قاطع 80 أمبير.
2. التجميع (K_g): عندما يتم تركيب القواطع جنبًا إلى جنب على سكة DIN، فإنها تسخن بعضها البعض.
   • N=2-3 قواطع: K_g ≈ 0.9
   • N=6-9 قواطع: K_g ≈ 0.7
3. الارتفاع (K_a): فوق 2000 متر، ينخفض ​​كثافة الهواء، مما يقلل من التبريد وقوة العزل الكهربائي.

ميزة VIOX: يتم معايرة قواطع VIOX لتقليل خسائر التخفيض. ومع ذلك، لا تزال الفيزياء تنطبق.
مصدر: استخدم بياناتنا لحساب المعاملات: التخفيض الكهربائي: عوامل درجة الحرارة والارتفاع والتجميع.

بالنسبة لتقييمات تجميع المفاتيح الكهربائية، افهم أيضًا الفرق بين التيار المقنن وتقييم التجميع في دليلنا: تقييمات تيار المفاتيح الكهربائية: InA مقابل Inc مقابل RDF.

---

الخطوة 4: التعامل مع تيار العطل (السلامة وقدرة القطع)

التأكد من أن القاطع يحمل الحمل هو الخطوة 3؛ التأكد من أنه ينفجر بأمان أثناء ماس كهربائي هو الخطوة 4.

I_cu مقابل I_cs: التمييز الحاسم

• I_cu (قدرة القطع القصوى): الحد الأقصى للتيار الذي يمكن للقاطع مقاطعته مرة واحدة. قد لا يكون قابلاً للاستخدام بعد ذلك.
• I_cs (قدرة القطع الخدمية): التيار الذي يمكن للقاطع مقاطعته بشكل متكرر ويبقى في الخدمة.

بالنسبة للوحات الصناعية ذات المهام الحرجة (المستشفيات ومراكز البيانات والبحرية)،, توصي VIOX بتحديد I_cs = 100% I_cu. أنت لا تريد استبدال قاطع رئيسي بعد عطل واحد.

حماية احتياطية

إذا كان تيار الدائرة القصيرة المحتمل (I_sc) في نقطة التركيب هو 50 كيلو أمبير، ولكن استخدام MCCB بقدرة 50 كيلو أمبير مكلف للغاية، يمكنك استخدام حماية احتياطية استراتيجية. يتضمن ذلك وضع فتيل عالي السعة في المنبع.

• مصدر: تعرف على متى تستخدم الصمامات للتيارات العالية في دليلنا دليل الصمامات ذات قدرة القطع العالية.

الجدول 2: توصيات قدرة القطع IEC 60947-2

التطبيق	أوصت Icu (نموذجي)	أوصت Ics نسبة	لماذا؟
سكني (نهائي)	6 كيلو أمبير	50-75%	الأعطال نادرة ومنخفضة الطاقة.
مبنى تجاري	10 - 25 كيلو أمبير	75%	التوازن بين التكلفة والاستمرارية.
صناعي / بحري	35 – 100 كيلو أمبير	100%	التوقف غير مقبول؛ يجب أن يتحمل القاطع.
نظام تخزين الطاقة بالبطاريات / تخزين التيار المستمر	25 – 50 كيلو أمبير	100%	خطر حريق مرتفع إذا لم يتم احتواء القوس الكهربائي.

نظرة متعمقة: فهم التصنيفات أمر حيوي. اقرأ تصنيفات قواطع الدائرة: Icu, Ics, Icw, Icm.

---

الخطوة 5: التنسيق والانتقائية (موثوقية النظام)

الهدف من اللوحة المصممة جيدًا هو الانتقائية: عند حدوث عطل، يجب أن يتعثر الجهاز الموجود مباشرة في اتجاه المنبع من العطل فقط. يجب أن يظل المغذي الرئيسي مغلقًا للحفاظ على تشغيل بقية المنشأة.

تقنيات الانتقائية

1. التمييز بين الأمبيرات: تصنيف قاطع التيار في اتجاه المنبع > 2x تصنيف قاطع التيار في اتجاه المصب (أساسي).
2. التمييز الزمني: استخدام قواطع الفئة B (ACBs أو MCCBs عالية الجودة) مع تيار تحمل قصير المدى (I_cw). أنت تخبر القاطع الرئيسي بشكل فعال: “انتظر 300 مللي ثانية قبل التعثر لمعرفة ما إذا كان الرجل الصغير سيتعامل معه أولاً.”

الجدول 3: مقارنة طرق الانتقائية

الطريقة	الآلية	الإيجابيات	السلبيات	الأفضل لـ…	التنفيذ
التيار (الأمبير)	الفرق في عتبات التعثر (Ir)	بسيط، منخفض التكلفة	انتقائية ضعيفة عند تيارات الأعطال العالية	دوائر التوزيع النهائية	منخفضة
الوقت (الزمني)	إعدادات التأخير الزمني (t_{sd})	موثوقية جيدة لقواطع الفئة B	إجهاد حراري مرتفع على النظام أثناء التأخير	التوزيع الرئيسي / المغذيات	متوسط
المنطق (الانتقائية المنطقة)	إشارة سلك الاتصال	الأسرع؛ الانتقائية الكاملة؛ إجهاد منخفض	أسلاك معقدة؛ تكلفة أعلى	الطاقة الحرجة / مراكز البيانات	عالية
الطاقة	الحد من طاقة القوس الكهربائي (I2t)	فعال للقواطع المدمجة	الجداول الخاصة بالشركة المصنعة مطلوبة	لوحات عالية الكثافة	متوسط

اختبار نظام VIOX: نحن نقدم جداول انتقائية تضمن تنسيق VIOX ACBs و MCCBs بشكل مثالي.
مصدر: أتقن هذا الموضوع المعقد من خلال دليل تنسيق ATS وقواطع الدائرة الخاص بنا.

---

الخلاصة: الفرق في VIOX

الاختيار الموحد لا يتعلق فقط باتباع القواعد - بل يتعلق بالمسؤولية والسلامة. باتباع إطار عمل IEC 60947-2 (التطبيق ← الجهد ← التيار الحقيقي ← قدرة العطل ← التنسيق)، يمكن لبناة اللوحات التخلص من الأسباب الأكثر شيوعًا للفشل الكهربائي.

في فيوكس إلكتريك, ، نحن لا نبيع المكونات فحسب؛ نحن نقدم أنظمة تم التحقق من صحتها. يتم اختبار قواطعنا في تكوينات تجميع وبيئات قاسية لضمان تطابق أوراق البيانات مع الواقع.

هل أنت مستعد لتحديد اللوحة التالية الخاصة بك؟

• تحقق من دليل تصنيع العبوات الكهربائية الصناعية الخاص بنا لإيواء الحماية الخاصة بك.
• تأكد من أن أطرافك تتطابق مع الحماية الخاصة بك من خلال دليل اختيار كتل الأطراف الطرفية الخاص بنا.

---

الأسئلة الشائعة: اختيار حماية الدائرة

س: هل يمكنني استخدام MCB IEC 60898 (سكني) في لوحة صناعية؟

ج: بشكل عام، لا. تم تصميم قواطع IEC 60898 للتشغيل غير الماهر وقدرات القطع المنخفضة (عادةً 6 كيلو أمبير). تم تصميم قواطع IEC 60947-2 لدرجات التلوث الصناعي والجهود العالية وخصائص التعثر القابلة للتعديل المطلوبة للآلات.

س: كيف يؤثر الارتفاع على اختيار قاطع الدائرة الخاص بي؟

ج: فوق 2000 متر، يبرد الهواء الرقيق بشكل أقل فعالية ويعزل بشكل سيئ. عادةً ما تقوم بتخفيض التيار بنسبة 4٪ تقريبًا والجهد بنسبة 10٪ لكل زيادة قدرها 500 متر. راجع دليل تخفيض الارتفاع الخاص بنا للحصول على جداول دقيقة.

س: لماذا يفصل القاطع الخاص بي على الرغم من أن الحمل أقل من الحد؟ I_n?

ج: من المحتمل أن يكون هذا بسبب التجميع الحراري. إذا كان لديك 10 قواطع معبأة بإحكام معًا وتحمل تيارًا عاليًا، فإن درجة الحرارة المحيطة داخل المجموعة ترتفع، مما يتسبب في فصل العناصر الحرارية مبكرًا. تحتاج إلى تطبيق عامل تجميع (K_g) أو إضافة فواصل مباعدة.

س: هل أحتاج إلى قاطع محدد لتطبيقات الطاقة الشمسية/الكهروضوئية؟

ج: نعم. يجب عليك استخدام قواطع مصنفة للتيار المستمر (غالبًا ما تكون مستقطبة). يعد استخدام قاطع تيار متردد لفولتية التيار المستمر التي تزيد عن 48 فولت أمرًا خطيرًا لأن قواطع التيار المتردد تعتمد على عبور الصفر للموجة الجيبية لإطفاء القوس الكهربائي. التيار المستمر ليس له عبور للصفر.

س: ما هو الفرق بين طاقة التسريب المحددة (I²t) وقدرة القطع؟

ج: قدرة القطع (I_cu) هي الحد الأقصى للتيار الذي يتعامل معه الجهاز. طاقة التسريب (I²t) هي مقدار الطاقة الحرارية التي تمر عبر الكابلات قبل قبل أن يفتح القاطع. هذه القيمة ضرورية لتحديد حجم الكابلات لضمان عدم ذوبانها قبل فصل القاطع.

س: هل يجب علي استخدام قاطع تيار متبقي مع حماية من التيار الزائد (RCBO) بدلاً من قاطع حماية المحرك (MPCB) لحماية المحرك؟

A: لا. تفتقر قواطع التيار المتبقي مع حماية من التيار الزائد القياسية (RCBOs) إلى منحنيات بدء تشغيل المحرك المحددة (النوع D أو K) وحساسية فقدان الطور المطلوبة للمحركات. كما أنها عرضة للفصل المزعج بسبب تيارات التسرب من المحرك. استخدم قاطع حماية المحرك (MPCB) مخصصًا للمحرك، وإذا كانت حماية الأعطال الأرضية مطلوبة قانونًا، فضع قاطع تيار متبقي (RCD) مناسب من النوع B أو F في المنبع.

س: ما هو تردد الصيانة الموصى به لقواطع VIOX الصناعية؟

ج: وفقًا لإرشادات IEC 60947-2، يجب أن تخضع القواطع الصناعية (MCCBs و ACBs) لفحص بصري سنويًا. يوصى بإجراء اختبار وظيفة كامل (اختبار الفصل الميكانيكي والكهربائي) كل 3-5 سنوات اعتمادًا على الظروف البيئية (درجة التلوث) وأهمية الحمل.

---

مزيد من القراءة

لمزيد من التفاصيل حول المكونات المحددة المذكورة في هذا الإطار، استكشف هذه الأدلة الفنية من VIOX:

• قاطع الدائرة مقابل مفتاح العزل - فهم الاختلافات الأساسية في العزل.
• فهم حماية الأعطال الأرضية - نظرة أكثر تعمقًا في حماية الأفراد والمعدات.
• ما هو جهاز الحماية من الجهد الزائد/المنخفض؟ - الحماية من عدم استقرار الشبكة.