الإجابة المباشرة
A صندوق التوزيع هو حاوية كهربائية ذات جهد منخفض تستقبل الطاقة الواردة وتوزعها بأمان على دوائر متعددة صادرة من خلال أجهزة الحماية والتبديل مثل قواطع الدائرة المصغرة (MCB)، وقواطع التيار المتبقي (RCD)، وقواطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO)، والصمامات، وفواصل العزل، وقضبان التوزيع (Busbars)، وقضبان المحايد، وقضبان التأريض، وأجهزة الحماية من زيادة التيار.
يتم اختيار صندوق التوزيع المناسب بناءً على:
- التطبيق: سكني، تجاري، صناعي، خارجي، طاقة مؤقتة، طاقة شمسية، أو آلات.
- نظام التغذية: أحادي الطور، ثلاثي الطور، تيار متردد، تيار مستمر، نظام تأريض (TN, TT, IT)، أو نظام تأريض محلي.
- عدد الدوائر الصادرة: الدوائر الحالية بالإضافة إلى مسارات احتياطية للتوسعات المستقبلية.
- استراتيجية أجهزة الحماية: قاطع الدائرة المصغر (MCB)، قاطع دائرة التيار المتبقي (RCCB)، قاطع دائرة التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO)، المصهر، جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD)، جهاز كشف أعطال القوس الكهربائي (AFDD)، مفتاح العزل، أو القاطع الرئيسي.
- التيار المقنن وسعة القصر (التيار القصير): بناءً على الحمل الفعلي وتيار العطل المتاح.
- التخطيط الداخلي: نوع قضيب التوزيع (Busbar)، ترتيب قضيب المحايد، قضيب التأريض، مساحة سكة التثبيت (DIN rail)، مساحة التمديدات، مداخل الكابلات، وتشتيت الحرارة.
- حماية الهيكل الخارجي: تصنيف الحماية (IP)، المادة، مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، مقاومة التآكل، الحماية من الصدمات، وطريقة التركيب.
- المعايير والكود المحلي: IEC 61439، IEC 60670، IEC 60898، IEC 61008، IEC 61009، IEC 61643، UL/NEC، BS 7671، أو المتطلبات الإقليمية الأخرى.
الخطأ الأكثر شيوعاً في الاختيار هو اختيار الصندوق بناءً على عدد الخطوط فقط. فصندوق بـ 12 خطاً ذو توافق ضعيف مع قضبان التوزيع (Busbar)، وترتيب سيئ لقضيب المحايد (Neutral-bar)، وعدم وجود مساحة لجهاز الحماية من الصواعق (SPD)، وتصنيف غير كافٍ للتيار القصير، أو مساحة غير كافية للكابلات، قد يكون خياراً أسوأ من صندوق أكبر بـ 18 خطاً ومصمم بشكل أفضل.
الوجبات الرئيسية
- صندوق التوزيع ليس مجرد غلاف بلاستيكي أو معدني فارغ. إنه تجميع كهربائي يجب أن تعمل فيه الحماية، والعزل، وتوزيع الطاقة، وعودة التيار المحايد، والتأريض، والحماية من الارتفاع المفاجئ في الجهد معاً.
- الهيكل الداخلي يحدد مستوى السلامة بقدر ما يحدده تصنيف الغلاف الخارجي.
- قواطع الدائرة المصغرة (MCBs) تحمي من الحمل الزائد وتيار القصر؛ وهي لا تغني عن الحماية من الصعق الكهربائي التي توفرها أجهزة (RCD/RCBO).
- تقوم قضبان التوزيع (Busbars) بتوزيع موصلات الطور على أجهزة حماية متعددة، ولكن التوافق مع عائلة القواطع أمر بالغ الأهمية.
- يجب ترتيب قضبان المحايد (Neutral bars) وقضبان التأريض (Earth bars) وفقاً لمخطط الحماية؛ حيث يعد خلط خطوط المحايد بعد أجهزة التيار المتبقي (RCDs) مصدراً شائعاً للأعطال.
- يجب وضع أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) وتوصيلها لتقليل طول الأسلاك والتنسيق مع نظام التأريض.
- ينطبق المعيار IEC 61439-3 على لوحات التوزيع المخصصة للتشغيل من قبل الأشخاص العاديين، بينما ينطبق المعيار IEC 60670-24 على بعض الحاويات المخصصة لإيواء أجهزة الحماية في التركيبات المنزلية وما يماثلها من تركيبات ثابتة.
- يتم اختيار صندوق التوزيع الأفضل بناءً على الحمل، والحماية، والبيئة، وقابلية التوسع، والامتثال للمعايير، وليس بناءً على السعر أو عدد القواطع فقط.
ما هو صندوق التوزيع؟
صندوق التوزيع، ويسمى أيضاً لوحة التوزيع (Distribution board)، أو صندوق القواطع (Breaker box)، أو وحدة المستهلك (Consumer unit)، أو مركز الأحمال (Load centre)، أو لوحة اللوحات (Panelboard) حسب المنطقة، هو النقطة التي يتم فيها تقسيم الطاقة الكهربائية إلى دوائر فرعية فردية.
في التركيبات الكهربائية ذات الجهد المنخفض النموذجية، يقوم الصندوق بخمس وظائف:
- توزيع: تقسيم التغذية الواردة إلى دوائر صادرة.
- الحماية: فصل الدوائر المعطلة من خلال القواطع، أو المصهرات، أو أجهزة التيار المتبقي (RCDs)، أو قواطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBOs)، أو غيرها من الأجهزة.
- العزل: توفير وسيلة لفصل مصدر الطاقة لأغراض الصيانة أو الاستخدام في حالات الطوارئ.
- الاتصال: تنظيم موصلات الطور (الحي)، والمحايد، والتأريض الوقائي.
- الاحتواء: حماية الأشخاص من الأجزاء الحية، وحماية المكونات من الغبار، والرطوبة، والصدمات، والإجهادات البيئية.
يعتمد الاسم الدقيق على السوق. لوحة التوزيع المنزلية في المملكة المتحدة تسمى عادةً وحدة المستهلك. لوحة التوزيع السكنية في أمريكا الشمالية قد تسمى مركز الأحمال. في الأعمال الصناعية والتجارية وفقاً لمعايير اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)،, لوحة التوزيع أو صندوق التوزيع أكثر شيوعاً.
بالنسبة للمصطلحات المتقاربة،, حاوية الكهرباء مقابل صندوق التوزيع مقابل لوحة التوزيع يوضح حدود التسمية، بينما صناديق التوزيع مقابل صناديق التجميع مفيد عند مقارنة توزيع المباني بتطبيقات تجميع الطاقة الشمسية.
مخطط الهيكل الداخلي لصندوق التوزيع: شرح قواطع الدائرة المصغرة (MCBs)، وقضبان التوصيل (Busbars)، وقضبان المحايد (Neutral Bars)، وأجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs)
الهيكل الداخلي لصندوق التوزيع هو المكان الذي تحدث فيه العديد من أخطاء الاختيار والتركيب. قد يبدو الخارج كحاوية بسيطة، ولكن في الداخل توجد مسارات تيار متعددة وطبقات حماية.
فيما يلي رسم تخطيطي مبسط للهيكل الداخلي لصندوق توزيع تيار متردد أحادي الطور نموذجي يستخدم مفتاحاً رئيسياً، وجهاز حماية من اندفاع التيار (SPD)، وقواطع دوائر مصغرة (MCB)، وقضيب محايد، وقضيب تأريض. تختلف التوصيلات الفعلية حسب المنطقة، ونظام التأريض، واستراتيجية استخدام قواطع التيار المتبقي (RCD/RCBO)، وتعليمات الشركة المصنعة.
مصدر التغذية الوارد
هذا الرسم مبسط، ولكنه يوضح المنطق الوظيفي:
- يغذي موصل الطور الوارد المفتاح الرئيسي.
- يغذي المفتاح الرئيسي قضيب توزيع الطور.
- يقوم قضيب التوزيع بتوزيع التغذية الكهربائية على قواطع الدوائر المصغرة (MCBs) أو قواطع الدوائر المدمجة مع الحماية من التيار المتبقي (RCBOs).
- تخرج الموصلات الحية (الطور) عبر أجهزة الحماية
- تعود الموصلات المحايدة (نيوترال) إلى قضيب التوزيع المحايد المناسب
- تنتهي موصلات التأريض الوقائية عند قضيب التأريض
- يتم توصيل جهاز حماية الطفرات (SPD) بين الموصلات الحية/المحايدة والأرضي لتحويل الجهد الزائد العابر
1. المفتاح الرئيسي أو قاطع العزل الداخل
يقوم المفتاح الرئيسي بفصل لوحة التوزيع عن مصدر التغذية الداخل. في اللوحات السكنية الصغيرة، قد يكون هذا مفتاحاً رئيسياً ثنائي القطب. أما في اللوحات ثلاثية الأطوار، فقد يكون مفتاح عزل رباعي الأقطاب، أو قاطع دائرة مصبوب (MCCB) رئيسي، أو أي جهاز تغذية آخر.
فحوصات الاختيار:
- الجهد المقنن
- التيار المقنن
- تكوين الأقطاب
- قدرة تحمل القصر أو التصنيف المشروط
- وظيفة العزل
- التوافق مع الصندوق (اللوحة)
- وظيفة القفل في وضع الإيقاف (OFF) عند الحاجة
المفتاح الرئيسي ليس بالضرورة هو نفسه قاطع الدائرة. يوفر مفتاح الفصل وظيفة العزل ولكنه قد لا يوفر حماية من التيار الزائد ما لم يتم تصميمه وتصنيفه خصيصاً لهذه الوظيفة.
2. قواطع الدائرة المصغرة (MCBs): حماية دوائر التغذية الخارجة
تحمي قواطع الدائرة المصغرة (MCBs) دوائر التغذية الخارجة من التحميل الزائد وتيارات القصر. يجب مطابقة كل دائرة خارجة مع حجم الموصل، وطريقة التركيب، ونوع الحمل، وقواعد التمديدات الكهربائية المعمول بها.
في صندوق التوزيع، يعتمد اختيار قاطع الدائرة المصغر (MCB) على:
- التصنيف الحالي
- نوع المنحنى
- عدد الأقطاب
- قدرة الكسر
- تصنيف الجهد
- توافق قضبان التوزيع (Busbar)
- سعة الأطراف
- بيئة التركيب
لا يوفر قاطع الدائرة المصغر (MCB) حماية ضد الصعق بالتيار المتبقي. في حال الحاجة إلى حماية من تيار التسريب، يجب إضافة استراتيجية قاطع دائرة التيار المتبقي (RCCB) أو جهاز التيار المتبقي (RCD) أو قاطع دائرة التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO).
لمعرفة خلفية المكون، انظر ما هو قاطع الدائرة المصغر (MCB)؟ و كيفية اختيار قاطع الدائرة المصغر المناسب.
3. أجهزة التيار المتبقي (RCDs)، وقواطع دائرة التيار المتبقي (RCCBs)، وقواطع دائرة التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBOs)
تكتشف حماية التيار المتبقي عدم التوازن في التيار بين الموصلات الحية والمحايدة. وتُستخدم لتقليل خطر التعرض لصدمة كهربائية، وفي بعض التطبيقات، خطر نشوب حريق ناتج عن تسرب التيار إلى الأرض.
تشمل الترتيبات الشائعة ما يلي:
- قاطع دائرة التيار المتبقي (RCCB) مع قواطع الدائرة المصغرة (MCBs): جهاز تيار متبقي واحد يحمي عدة دوائر محمية بقواطع مصغرة.
- قاطع دائرة التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO) لكل دائرة: تحتوي كل دائرة على حماية مدمجة من التيار الزائد والتيار المتبقي.
- لوحة توزيع الأحمال المقسمة: تقسيم الدوائر عبر مجموعتين أو أكثر من أجهزة التيار المتبقي (RCD).
- لوحة توزيع ذات موثوقية عالية (High-integrity board): يمكن استخدام قواطع التيار المتبقي ذات الحماية من التيار الزائد (RCBOs) منفصلة لدوائر حرجة مختارة.
توفر التصميمات القائمة على قواطع (RCBOs) انتقائية أفضل للأعطال، حيث إن حدوث خطأ أرضي واحد لا يؤدي إلى فصل دوائر متعددة غير مرتبطة به. ومع ذلك، يجب مراعاة التكلفة، والمساحة، واللوائح المحلية، وتيار التسريب، وأهمية الدائرة.
عند ترقية أو اختيار استراتيجية الحماية،, قاطع التيار المتبقي مع حماية من التيار الزائد (RCBO) مقابل قاطع الدائرة المصغر (MCB) يوضح سبب حل مشكلات الحماية من التيار الزائد والحماية من التيار المتبقي لمشكلات مختلفة.
4. قضيب التوزيع الطوري (Phase Busbar)
يقوم قضيب التوزيع الطوري بتوزيع التيار الكهربائي من المفتاح الرئيسي أو جهاز التيار المتبقي (RCD) إلى أجهزة حماية متعددة. قد يكون من النوع الدبوسي (pin-type)، أو النوع الشوكي (fork-type)، أو قضيب توزيع مشطي (comb busbar)، أو وصلة نحاسية، أو تجميعة خاصة بالشركة المصنعة.
تعد جودة قضيب التوزيع وتوافقه أمراً مهماً، لأن ضعف التلامس في قضيب التوزيع قد يسبب ارتفاعاً في الحرارة، أو فصل التيار المزعج، أو خطر نشوب حريق.
فحوصات الاختيار:
- التيار المقنن
- عدد الأطوار (الفازات)
- نوع الدبوس أو الشوكة
- المسافات والخطوة (Pitch)
- العزل
- التوافق مع سلسلة قواطع الدائرة المصغرة (MCB) أو قواطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO)
- الأغطية الطرفية وأغطية الحماية
- تحمل قصر الدائرة
- عزم الربط
- الاستخدام المعتمد من قبل الشركة المصنعة
لا تفترض أن كل قضيب توزيع (Busbar) يناسب كل قاطع دائرة. فقد تحتوي قواطع الدائرة المصغرة (MCB) المتشابهة في المظهر على هندسة أطراف ومتطلبات قضيب توزيع مختلفة. دليل توافق قضبان التوزيع (Busbar) لقواطع الدائرة المصغرة (MCB) و قضيب التوزيع من النوع الدبوسي (Pin-Type) مقابل قضيب التوزيع من النوع الشوكي (Fork-Type) تغطية هذا الحد الفاصل بمزيد من التفصيل.
5. قضيب التوصيل المحايد (Neutral Bar)
يوفر قضيب التوصيل المحايد نقاط إنهاء للموصلات المحايدة الخارجة. ويكون ترتيبه بسيطاً فقط في اللوحات الكهربائية الأساسية.
في تصميمات قواطع التيار المتبقي (RCD) أو قواطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO)، يعد مسار الموصل المحايد أمراً بالغ الأهمية:
- يجب أن تعود الموصلات المحايدة الموجودة بعد قاطع التيار المتبقي (RCD) إلى قضيب التوصيل المحايد الخاص بنفس القاطع.
- يجب عدم خلط خطوط المحايد (Neutral) الخاصة بمجموعات قواطع التيار المتبقي (RCD) المختلفة.
- تتطلب دوائر قواطع التيار المتبقي ذات الحماية من التيار الزائد (RCBO) عادةً مساراً خاصاً للمحايد وفقاً لتعليمات الجهاز.
- يمكن أن تؤدي خطوط المحايد المشتركة أو المتداخلة إلى فصل غير مرغوب فيه للقواطع أو حدوث حالات أعطال خطيرة.
يعد التوصيل غير الصحيح لقضيب المحايد أحد أكثر الأسباب شيوعاً لفصل القواطع فور تشغيل لوحة التوزيع المركبة حديثاً.
لمعرفة حدود السلامة بين المحايد والأرضي الوقائي، انظر قضيب المحايد مقابل قضيب التأريض و سلامة الصدمات الكهربائية لقضيب المحايد.
6. قضيب التأريض أو قضيب التوصيل الأرضي
يوفر قضيب التأريض نقطة توصيل لموصلات التأريض الوقائية. وفي حالة حدوث عطل، يساعد مسار التأريض الوقائي في إنشاء مسار للتيار يسمح لأجهزة الحماية بفصل مصدر الطاقة.
كما يوفر نقطة مرجعية لكل من:
- الربط الوقائي
- تأريض الهياكل المعدنية
- مسار تفريغ أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPD)
- موصلات الحماية الخاصة بالمعدات
- ربط غدد الكابلات، عند الحاجة
يجب أن يكون قضيب التأريض مثبتاً ميكانيكياً بشكل آمن، ومصمماً بحجم صحيح، ومتصلاً بنظام تأريض المنشأة وفقاً للقواعد المحلية.
7. جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD)
يعمل جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) على الحد من الجهد الزائد العابر الناتج عن الصواعق، أو اضطرابات التبديل، أو اضطرابات مصدر الطاقة. في صندوق التوزيع، يتم تركيبه عادةً بالقرب من جانب مصدر الطاقة الوارد، مع توصيلات قصيرة بمسارات الطور (Live) والمحايد (Neutral) والأرضي (Earth).
يعتمد اختيار جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) على:
- نوع التطبيق (النوع 1، أو النوع 2، أو النوع 3)
- جهد النظام
- نظام التأريض
- جهد التشغيل المستمر الأقصى (Uc)
- مستوى حماية الجهد (Up)
- تصنيفات تيار التفريغ (In و Imax)
- الحماية الاحتياطية
- طول الموصلات
- موقع التركيب
مسائل تخطيط أسلاك جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD). تؤدي الموصلات الطويلة إلى زيادة الجهد الحثي أثناء أحداث الاندفاع السريع، مما يقلل من فعالية الحماية. في لوحات التوزيع التي يتم تحديثها، يجب التخطيط لموقع جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) قبل ملء اللوحة بالقواطع والأسلاك.
للاطلاع على أساسيات جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD)، راجع ما هو جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD)؟, ماذا تعني Uc و Up في جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD)؟و أين يتم تركيب SPDs في لوحة كهربائية.
8. سكة التثبيت (DIN Rail)، كتل التوصيل (Terminal Blocks)، مداخل الكابلات، والأغطية
يحدد الهيكل الميكانيكي مدى سهولة وأمان توصيل اللوحة.
يفحص:
- قوة ومحاذاة سكة التثبيت (DIN Rail)
- سعة الأطراف
- مساحة ثني الكابلات
- تخطيط غدد الكابلات أو الفتحات القابلة للإزالة
- الفصل بين الأسلاك الواردة والصادرة
- تصميم الغطاء والواجهة الأمامية المغلقة (Dead-front)
- تصنيف الحماية (IP) بعد إدخال الكابلات
- مسار تبديد الحرارة
- مساحة وضع الملصقات التعريفية
صندوق التوزيع الضيق للغاية قد يجتاز الفحص البصري وهو فارغ، ولكنه يصبح صعباً في التوصيل بأمان بمجرد تركيب الموصلات الفعلية.
نظرة عامة على مكونات لوحة التوزيع
| المكوّن | الدور الرئيسي | مخاطر الاختيار |
|---|---|---|
| الضميمة | حماية الأجزاء الداخلية والمستخدمين | تصنيف حماية (IP) غير صحيح، مواد ضعيفة، أو مقاومة رديئة للأشعة فوق البنفسجية أو التآكل |
| المفتاح الرئيسي | عزل اللوحة | تيار غير مناسب أو تكوين أقطاب خاطئ |
| MCB | حماية من التحميل الزائد والماس الكهربائي | منحنى فصل غير صحيح، قدرة قطع غير مناسبة، أو عدم توافق مع الموصلات |
| RCCB/RCD | حماية التيار المتبقي | حساسية خاطئة، نوع غير مناسب، أو مسار محايد (Neutral) غير صحيح |
| RCBO | حماية مدمجة بواسطة قاطع الدائرة المصغر (MCB) وقاطع تيار التسريب الأرضي (RCD) لكل دائرة | تكلفة ومساحة أكبر، ولكن انتقائية أفضل |
| بسبار | تغذية أجهزة حماية متعددة | عدم توافق في المسافات البينية أو هندسة الأطراف |
| شريط محايد | إنهاء الموصلات الراجعة (المحايدة) | اختلاط الموصلات المحايدة مما يسبب أعطالاً في قواطع RCD/RCBO |
| شريط الأرض | إنهاء موصلات الحماية (التأريض) | ضعف في الربط أو مسار تأريض غير كافٍ من حيث الحجم |
| الحزب الديمقراطي الاجتماعي | يحد من الجهد الزائد العابر | خطأ في قيمة Uc أو Up أو النوع أو طول الكابل |
| غدد الكابلات / المداخل | الحفاظ على سلامة الغلاف (الصندوق) | فقدان تصنيف الحماية (IP) بسبب سوء إدخال الكابلات |
| الملصقات | تحديد الدوائر والأجهزة | عزل غير آمن أثناء الصيانة |
كيفية اختيار صندوق التوزيع المناسب
الخطوة 1: تحديد التطبيق
ابدأ بنوع التركيب.
| التطبيق | الأولوية النموذجية |
|---|---|
| سكني | حجم مدمج، حماية بواسطة قاطع تيار متبقي (RCD/RCBO)، تشغيل آمن للمستخدم |
| تجاري | دوائر أكثر، ملصقات واضحة، سهولة الصيانة، تنوع الأحمال |
| صناعي | مستوى خطأ أعلى، أحمال ثلاثية الطور، الإدارة الحرارية |
| في الهواء الطلق | تصنيف الحماية (IP)، مقاومة الأشعة فوق البنفسجية، مقاومة التآكل |
| الطاقة المؤقتة | القوة الميكانيكية، مخارج المقابس، قابلية النقل، الحماية من العوامل الجوية |
| الطاقة الشمسية أو التخزين | الفصل بين التيار المتردد والمستمر (AC/DC)، استراتيجية جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD)، توصيل العاكس، العزل |
| شحن المركبات الكهربائية | حساب الأحمال، نوع قاطع التيار المتبقي (RCD)، جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD)، حماية الدوائر المخصصة |
وصف “صندوق توزيع 12 خطاً” وحده لا يكفي. فلوحة إضاءة داخلية بـ 12 خطاً وصندوق توزيع للتحكم في مضخة خارجية بـ 12 خطاً هما منتجان مختلفان من الناحية العملية.
الخطوة 2: تأكيد نوع التغذية ونظام التأريض
قبل اختيار الصندوق، تأكد من الآتي:
- أحادي الطور أو ثلاثي الطور
- تيار متردد أو تيار مستمر
- جهد التغذية
- أقصى حمل مطلوب
- نظام التأريض
- تيار القصر المحتمل
- ترتيب المحايد (Neutral)
- متطلبات الربط التأريضي الوقائي الرئيسي
يجب أن يتوافق التصميم الداخلي لصندوق التوزيع مع هذا النظام. تتطلب لوحة التوزيع ثلاثية الطور قضيب توزيع (Busbar) وترتيب أطوار يختلف عن لوحة التوزيع أحادية الطور. قد تفرض أنظمة TT متطلبات مختلفة لأجهزة التيار المتبقي (RCD) مقارنة بأنظمة TN. تتطلب صناديق توزيع التيار المستمر (DC) أجهزة حماية وعزل مصنفة للتيار المستمر، وليس أجزاء مخصصة للتيار المتردد فقط.
لمعرفة سياق اختيار التيار المتردد/المستمر، انظر صندوق توزيع التيار المتردد (AC) مقابل صندوق توزيع التيار المستمر (DC).
الخطوة 3: عد الدوائر ومسارات الاحتياط بشكل صحيح
لا تكتفِ باختيار صندوق التوزيع بناءً على عدد الدوائر الحالي فقط.
العد:
- دوائر الإضاءة
- دوائر المقبس
- دوائر التكييف والتهوية (HVAC)
- أحمال المحركات
- دوائر سخانات المياه أو أجهزة الطهي
- دوائر شاحن المركبات الكهربائية EV
- دوائر العاكس الشمسي أو البطاريات
- الدوائر الخارجية
- دوائر التحكم
- دوائر المعدات المخصصة
- مسارات احتياطية للتوسعات المستقبلية
من قواعد الاختيار العملية ترك عدد كافٍ من المسارات الاحتياطية للإضافات المستقبلية. يعتمد الهامش الدقيق على المشروع، ولكن اللوحة التي يتم ملؤها بالكامل منذ اليوم الأول تصبح عادةً مكلفة عند تعديلها لاحقاً.
الخطوة 4: اختيار بنية الحماية
اختر استراتيجية أجهزة الحماية قبل اختيار حجم الصندوق (اللوحة).
الخيارات الشائعة:
- مفتاح رئيسي بالإضافة إلى قواطع دوائر مصغرة (MCBs)
- قاطع تيار متبقي رئيسي (RCCB) بالإضافة إلى قواطع دوائر مصغرة (MCBs)
- ترتيب تقسيم الأحمال باستخدام قاطعي تيار متبقي (dual-RCD)
- ترتيب قواطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO) بالكامل
- قاطع الدائرة المقولب الرئيسي (MCCB) بالإضافة إلى قواطع الدائرة المصغرة (MCBs) الفرعية
- مفتاح المصهر بالإضافة إلى كتل التوزيع
- تصميم مدمج مع جهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD)
- تصميم قواطع كشف أعطال القوس الكهربائي (AFDD) / قواطع التيار المتبقي (RCBO) عند الحاجة
تؤثر البنية الهندسية على قضبان التوزيع المحايدة، وقضبان التوصيل النحاسية (Busbars)، وعمق الصندوق، وتبديد الحرارة، ومساحة التمديدات الكهربائية.
الخطوة 5: التحقق من التيار المقنن وسعة قصر الدائرة
يجب أن يكون صندوق التوزيع مصنفاً ليتحمل التيار وظروف الأعطال في نقطة التركيب.
يفحص:
- التيار المقنن للتجميعة
- الجهد المقنن
- تصنيف جهاز التغذية الداخل
- تصنيفات أجهزة التغذية الخارجة
- تصنيف قضبان التوزيع (Busbar)
- تصنيف تيار القصر المشروط
- قدرة القطع لقواطع الدائرة المصغرة (MCBs) أو المقولبة (MCCBs)
- التنسيق بين أجهزة الحماية في المنبع
لا تعتمد فقط على تيار القاطع المطبوع على الواجهة؛ إذ يعتمد تصنيف التجميعة على الهيكل الخارجي، وقضبان التوزيع، والارتفاع في درجة الحرارة، والتكوين الذي تم اختباره.
الخطوة 6: اختيار مادة الصندوق (اللوحة) ودرجة الحماية (IP rating)
يجب أن يتناسب الصندوق مع بيئة العمل.
| البيئة | مصدر قلق شائع |
|---|---|
| منطقة داخلية جافة | الحماية من اللمس، مداخل الكابلات، التمديدات المنظمة |
| جدار خارجي | الأمطار، الأشعة فوق البنفسجية، التغيرات الحرارية |
| ورشة عمل متربة | دخول الغبار وإمكانية الوصول للتنظيف |
| المناطق الساحلية | التآكل ورذاذ الملح |
| مناطق تجهيز الأغذية أو مناطق الغسيل | نفاثات المياه والتعرض للمواد الكيميائية |
| الأرضيات الصناعية | الصدمات، الاهتزاز، الحرارة، وإدارة الكابلات |
قد تكون العلب البلاستيكية مناسبة للعديد من التطبيقات الداخلية أو الخارجية عند تصنيفها بشكل صحيح. قد يفضل استخدام العلب المعدنية لمقاومة الصدمات، أو احتواء الحرائق، أو الحماية (التدريع)، أو لتلبية متطلبات إقليمية محددة. قد تكون هناك حاجة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألياف الزجاجية في البيئات المسببة للتآكل.
لاختيار مادة الصندوق، انظر دليل اختيار مواد العلب الكهربائية و دليل صناديق التوصيل المقاومة للعوامل الجوية مقابل الصناديق القياسية.
الخطوة 7: التحقق من ارتفاع الحرارة والمساحة الداخلية
تولد صناديق التوزيع الحرارة من خلال أجهزة الحماية، وقضبان التوزيع (Busbars)، والأطراف، والموصلات. يؤدي الاكتظاظ إلى تقليل تدفق الهواء وزيادة الإجهاد على الموصلات.
يفحص:
- عدد قواطع الدائرة المصغرة (MCBs) المحملة المتجاورة
- مستوى الحمل المستمر
- درجة الحرارة المحيطة الداخلية
- تهوية الصندوق
- تجميع الكابلات
- الحرارة الناتجة عن أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) والأجهزة الإلكترونية
- معلومات خفض التصنيف (derating) الصادرة عن الشركة المصنعة
- المساحة المحيطة بقضبان التوزيع (busbars) والأطراف
غالباً ما تظهر مشاكل الحرارة لاحقاً، بعد إضافة دوائر كهربائية إضافية. ارتفاع درجة حرارة قضيب توزيع قاطع الدائرة المصغر (MCB Busbar) يوضح لماذا لا يمكن التعامل مع جودة التوصيلات الداخلية والتصميم الحراري كأمور ثانوية.
الخطوة 8: التحقق من المعايير والاعتمادات
المعايير المطبقة تعتمد على نوع المنتج والمنطقة.
| قياسي | الأهمية |
|---|---|
| IEC 61439-1 | القواعد العامة لمجموعات مفاتيح التبديل والتحكم ذات الجهد المنخفض |
| {"98":"IEC 61439-3"} | لوحات التوزيع المخصصة للتشغيل من قبل الأشخاص العاديين |
| IEC 60670-24 | العلب المخصصة لإيواء أجهزة الحماية وغيرها من المعدات المبددة للطاقة في التركيبات المنزلية وما يماثلها من تركيبات ثابتة |
| IEC 60898-1 | قواطع الدائرة المصغرة (MCBs) للتركيبات المنزلية وما يماثلها |
| IEC 61008 | قواطع التيار المتبقي (RCCBs) بدون حماية مدمجة من التيار الزائد |
| IEC 61009 | قواطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBOs) |
| IEC 61643-11 | أجهزة الحماية من ارتفاع الجهد الكهربائي (SPD) للجهد المنخفض |
| معايير UL 67 / UL 489 / NEC | السياق الشائع للوحات التوزيع والقواطع في أمريكا الشمالية |
| BS 7671 | قواعد التمديدات الكهربائية البريطانية للتركيبات الكهربائية |
لا تدعِ أن تجميعة صندوق التوزيع تتوافق مع معيار ما لمجرد أن الأجهزة الفردية بداخلها معتمدة. يتعامل معيار IEC 61439 مع التجميعة الكاملة كهدف للتحقق.
قائمة التحقق من الاختيار
قبل شراء أو تحديد مواصفات صندوق التوزيع، اجمع القيم التالية:
| المعلومات المطلوبة | Why it matters |
|---|---|
| جهد التغذية وعدد الأطوار | يحدد نوع الصندوق وتخطيط أجهزة الحماية |
| نظام التأريض | يحدد استراتيجية قاطع التيار المتبقي (RCD) وجهاز الحماية من اندفاع التيار (SPD) وترتيب التأريض والمحايد |
| الطلب الأقصى | يحدد تصنيف تيار الدخل والارتفاع الحراري |
| تيار الخطأ المتاح | يحدد قدرة القطع وتصنيف تيار القصر |
| عدد الدوائر الكهربائية | تحديد المسارات وحجم الصندوق (Enclosure) |
| التوسع المستقبلي | تجنب الاكتظاظ الفوري |
| البيئة الداخلية/الخارجية | تحديد درجة الحماية (IP rating) والمواد |
| نوع جهاز الحماية | تحديد قضبان التوزيع (Busbar)، وقضيب المحايد (Neutral bar)، وتخطيط الأسلاك |
| متطلبات جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) | تحديد المساحة، وطول الأسلاك، والحماية الاحتياطية |
| حجم الكابل واتجاه الدخول | يحدد عمق الصندوق وتوزيع فتحات التمديدات (Knockouts/Glands) |
| المعيار المحلي | يحدد مسار الامتثال وتوقعات الفحص |
أخطاء الاختيار الشائعة
الخطأ الأول: الاختيار بناءً على عدد المداخل (Ways) فقط
عدد المداخل لا يحدد سعة قضيب التوزيع، أو عمق الصندوق، أو ترتيب قضيب المحايد (Neutral-bar)، أو تصنيف قصر الدائرة، أو المساحة المخصصة لجهاز الحماية من زيادة التيار (SPD).
الخطأ الثاني: خلط قواطع الدائرة المصغرة (MCBs) وقضبان التوزيع من عائلات غير متوافقة
قد لا تتمتع الأجهزة المتشابهة في المظهر بنفس هندسة الأطراف. إن عدم ملاءمة قضيب التوزيع (Busbar) بشكل جيد قد يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة.
الخطأ 3: تجاهل تصميم قضيب التوصيل المحايد (Neutral-bar).
في مخططات قواطع التيار المتبقي (RCD) وقواطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO)، يؤدي التوجيه الخاطئ للخط المحايد إلى حدوث فصل مزعج وتشخيص غير آمن للأعطال.
الخطأ 4: إضافة جهاز حماية من زيادة التيار (SPD) بعد امتلاء لوحة التوزيع.
يعتمد أداء جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD) على الموقع وطول كابل التوصيل، لذا يجب التخطيط له في التصميم الأولي.
الخطأ 5: استخدام صناديق التوزيع الداخلية في الأماكن الخارجية.
تتطلب الصناديق الخارجية تصنيف حماية (IP) مناسب، ومقاومة للأشعة فوق البنفسجية، ومقاومة للتآكل، وإحكام في مداخل الكابلات.
الخطأ 6: التعامل مع الصندوق (Enclosure) كعنصر الأمان الوحيد.
يوفر الصندوق حماية للوصول والبيئة المحيطة، ولكن السلامة الكهربائية تعتمد أيضاً على أجهزة الحماية، وقضبان التوزيع (Busbars)، والأطراف، والتأريض، والاختبار.
الخطأ السابع: تجاهل تبديد الحرارة.
الأحمال المستمرة، وتراص قواطع الدائرة بكثافة، وضعف التهوية يمكن أن تؤدي إلى مشاكل في ارتفاع درجة الحرارة حتى وإن كان كل مكون على حدة يبدو مصنفاً بشكل صحيح.
الخطأ الثامن: نسخ حسابات الأحمال الإقليمية بشكل أعمى.
تختلف قواعد حساب الأحمال باختلاف الدولة والكود المتبع. لا ينبغي إدراج حسابات سكنية بنمط (NEC) في دليل اختيار لوحات التوزيع وفق معايير (IEC) أو (BS) دون تحديد المنطقة بوضوح.
الأسئلة الشائعة
ماذا يوجد داخل صندوق التوزيع؟
قد يحتوي صندوق التوزيع على مفتاح رئيسي أو قاطع رئيسي، وقواطع دائرة مصغرة (MCBs)، وقواطع تيار متبقي (RCCBs)، وقواطع تيار متبقي مع حماية من التيار الزائد (RCBOs)، وصمامات، وقضبان توزيع، وقضبان محايدة، وقضبان تأريض، وأجهزة حماية من اندفاع التيار (SPDs)، وقضبان تثبيت (DIN rails)، وكتل طرفية، ومداخل كابلات، وملصقات للدوائر. يعتمد التصميم الدقيق على نظام التغذية واستراتيجية الحماية.
ما الفرق بين صندوق التوزيع ولوحة التوزيع؟
في العديد من الأسواق، تتداخل المصطلحات. تشير لوحة التوزيع عادةً إلى التجميع الكهربائي الكامل لتوزيع الدوائر. بينما قد يشير صندوق التوزيع إلى لوحة مغلقة أصغر أو حاوية لأجهزة الحماية. وتختلف المصطلحات حسب المنطقة.
ما هو الغرض من قضيب التوصيل (Busbar) في صندوق التوزيع؟
يقوم قضيب التوصيل بتوزيع التيار الكهربائي من جهاز التغذية الوارد أو قاطع التيار المتبقي (RCD) إلى أجهزة الحماية الخارجة المتعددة. يجب أن يتوافق القضيب مع تصنيف التيار، وترتيب الأطوار، وهندسة أطراف قواطع الدائرة المصغرة (MCB) أو قواطع الدائرة مع الحماية من التيار المتبقي (RCBO).
فيما يُستخدم قضيب التوصيل المحايد (Neutral bar)؟
يقوم قضيب التوصيل المحايد بإنهاء الموصلات المحايدة الخارجة ويوفر مسار العودة لتيار الدائرة. في لوحات (RCD) و(RCBO)، يجب أن يتوافق مسار التوصيل المحايد مع ترتيب أجهزة الحماية.
هل قضيب التأريض هو نفسه قضيب التوصيل المحايد؟
لا. يحمل قضيب التوصيل المحايد تيار العودة أثناء التشغيل العادي. بينما يربط قضيب التأريض الموصلات الوقائية ولا يحمل التيار عادةً إلا في حالات العطل أو التسريب. تعتمد قواعد توصيلهما على نظام التأريض والكود المحلي.
هل أحتاج إلى جهاز حماية من اندفاع التيار (SPD) في صندوق التوزيع؟
يعتمد ذلك على معايير التركيب، وتقييم المخاطر، وحساسية المعدات، وظروف التغذية الكهربائية. أصبحت أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs) شائعة بشكل متزايد في اللوحات الحديثة للحد من الجهد الزائد العابر. يجب أن يراعي الاختيار نوع جهاز الحماية (SPD)، وجهد التشغيل المستمر (Uc)، ومستوى الحماية (Up)، وتيار التفريغ الاسمي (In)، وأقصى تيار تفريغ (Imax)، ونظام التأريض، وطول كابلات التوصيل.
كم عدد المسارات (الدوائر) التي يجب أن يحتوي عليها صندوق التوزيع؟
قم بحساب الدوائر الحالية وأضف سعة احتياطية للتوسعات المستقبلية. ضع في اعتبارك أيضاً ما إذا كانت قواطع التيار المتبقي (RCBOs)، أو أجهزة الحماية من زيادة التيار (SPDs)، أو الموصلات (Contactors)، أو المؤقتات، أو الأجهزة الخاصة تتطلب مساحة إضافية في اللوحة.
هل يمكنني خلط علامات تجارية مختلفة لقواطع الدائرة المصغرة (MCBs) في صندوق توزيع واحد؟
فقط إذا سمحت الشركة المصنعة للتجميع بذلك وتم التحقق من التوافق. يمكن أن يؤثر خلط الأجهزة على ملاءمة قضبان التوزيع (Busbars)، وارتفاع درجة الحرارة، وأداء الدائرة القصيرة، والتحقق من مطابقة التجميع.
ما هو تصنيف الحماية (IP) الذي يجب أن يتمتع به صندوق التوزيع الخارجي؟
يعتمد تصنيف الحماية (IP) الصحيح على التعرض للمطر، والغبار، ونفاثات المياه، وأشعة الشمس، وموقع التركيب. تتطلب التطبيقات الخارجية عادةً حاوية مقاومة للعوامل الجوية، ولكن يجب أن يتطابق التصنيف الدقيق مع البيئة والقواعد المحلية.
ما هو المعيار الذي ينطبق على صناديق التوزيع؟
بالنسبة لأسواق اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)، تُعد المواصفتان IEC 61439-1 و IEC 61439-3 محوريتين لمجموعات التوزيع ذات الجهد المنخفض المخصصة للاستخدام من قبل الأشخاص العاديين. كما تنطبق المواصفة IEC 60670-24 على بعض الحاويات المخصصة لإيواء أجهزة الحماية في التركيبات المنزلية وما يماثلها من تركيبات ثابتة. وقد تنطبق معايير إقليمية أخرى.
المصادر التي تمت مراجعتها
-
- IEC 61439-1:2020 – مجموعات مفاتيح التحويل والتحكم ذات الجهد المنخفض، القواعد العامة
- IEC 61439-3:2024 – لوحات التوزيع المخصصة للتشغيل من قبل الأشخاص العاديين
- BS EN IEC 61439-3:2024 – لوحات التوزيع المخصصة للتشغيل من قبل الأشخاص العاديين
- IEC 60670-24:2024 – حاويات إيواء أجهزة الحماية
- IEC 60898-1 – قواطع الدائرة الكهربائية للتركيبات المنزلية وما يماثلها
- IEC 61008-1 – قواطع التيار المتبقي (RCCBs) بدون حماية مدمجة من التيار الزائد
- IEC 61009-1 – قواطع التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBOs)
- IEC 61643-11 – أجهزة الحماية من زيادة التيار ذات الجهد المنخفض
