اختيار القواطع الكهربائية ذات العلبة المصبوبة المناسبة لنظامك الكهربائي

1. مقدمة: فهم قواطع الدارات الكهربائية ذات العلب المصبوبة (MCCBs)

تعتبر قواطع الدوائر الكهربائية المصبوبة (MCCBs) مكونات لا غنى عنها في التركيبات الكهربائية الحديثة، حيث تعمل كأجهزة أمان حيوية. وتتمثل وظيفتها الأساسية في حماية الدوائر الكهربائية من الآثار الضارة للأحمال الزائدة والدوائر القصيرة. ويحقق ذلك من خلال قطع التيار الكهربائي تلقائيًا عندما يكتشف وجود عطل أو تدفق تيار زائد، وبالتالي منع حدوث أي ضرر محتمل للنظام الكهربائي. تعتبر هذه التدابير الوقائية حاسمة في تجنب انقطاع التيار الكهربائي، ومنع أعطال المعدات، والتخفيف من مخاطر الحوادث الكهربائية.

يشير مصطلح "العلبة المقولبة" إلى الغلاف القوي المعزول الذي يضم الآليات الداخلية لقواطع الدارة الكهربائية. عادةً ما يتم تصنيع هذا الغلاف من مادة مصبوبة، مما يوفر دعمًا هيكليًا للمكونات وعزلًا كهربائيًا لاحتواء أي تقوس قد يحدث أثناء التشغيل. عادةً ما يتم تركيب قواطع MCCBs داخل لوحات توزيع الطاقة الرئيسية للمنشآت، مما يوفر نقطة مركزية لإيقاف تشغيل النظام عند الضرورة. إن الطبيعة المتينة للعلبة المصبوبة تميز قواطع الدائرة الكهربائية MCCBs عن غيرها من أجهزة حماية الدوائر الكهربائية الأخرى، مثل قواطع الدائرة الكهربائية المصغرة (MCBs)، مما يشير إلى مرونة أكبر وملاءمة للتطبيقات الأكثر تطلبًا الموجودة في البيئات التجارية والصناعية. توفر هذه البنية القوية حماية ضد العوامل البيئية والصدمات الميكانيكية الشائعة في مثل هذه البيئات.

وتتميز أجهزة MCCBs بالعديد من الخصائص الرئيسية وتوفر مزايا كبيرة مقارنة بأجهزة الحماية الأخرى. وهي مجهزة بآلية تعثر يمكن أن تكون حرارية أو مغناطيسية أو مزيج من الاثنين معاً (حرارية-مغناطيسية)، مما يمكنها من قطع تدفق التيار تلقائياً في حالة وجود تيار زائد أو دائرة كهربائية قصيرة. وتتميز العديد من MCCBs بإعدادات رحلة قابلة للتعديل، مما يسمح للمستخدمين بتخصيص استجابتهم للمتطلبات المحددة للدائرة المحمية. وتجدر الإشارة إلى أن مقابس التحكم في التيار المتناوب MCCBs مصممة للتعامل مع معدلات تيار أعلى مقارنةً بمقابس التحكم في التيار الكهربائي المتعدد (MCBs)، حيث تتراوح عادةً من 15 أمبير إلى 2500 أمبير أو أكثر في بعض التطبيقات. هذه القدرة الأعلى على التعامل مع التيار تجعلها مناسبة تمامًا للتطبيقات التجارية والصناعية الأكبر حجمًا. وعلاوة على ذلك، توفر MCCBs وسيلة للفصل اليدوي للدائرة، مما يسهل إجراءات الصيانة والاختبار. وعلى عكس الصمامات، التي تتطلب الاستبدال بعد حدوث عطل، يمكن إعادة ضبط الصمامات MCCBs بعد التعثر، إما يدوياً أو تلقائياً. وتشمل وظائفها الأساسية الحماية من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة على حد سواء، فضلاً عن توفير عزل الدائرة لأغراض الصيانة. وعلاوة على ذلك، تم تصميم MCCBs لتحمل تيارات الأعطال العالية دون التعرض للتلف، وهي خاصية تعرف بقدرة القطع العالية. إن الجمع بين إعدادات الرحلة القابلة للتعديل والقدرة العالية على التعامل مع التيار يجعل من MCCBs حلاً متعدد الاستخدامات للحماية يمكن تكييفه مع مجموعة واسعة من احتياجات النظام الكهربائي، بدءًا من الأجهزة الصغيرة إلى الآلات الصناعية الثقيلة. توفر القدرة على إعادة الضبط المتأصلة في MCCBs ميزة تشغيلية كبيرة على الصمامات، حيث إنها تقلل من وقت التعطل وتقلل من تكاليف الصيانة المرتبطة باستبدال أجهزة الحماية بعد حدوث عطل.

2. فك تشفير المعلمات الكهربائية الأساسية لاختيار MCCB

يستلزم اختيار MCCB المناسب لنظام كهربائي فهمًا شاملاً للعديد من المعلمات الكهربائية الرئيسية التي تحدد حدوده التشغيلية وقدرات الحماية. تضمن هذه المعلمات أن يكون جهاز MCCB متوافقًا مع متطلبات النظام ويمكنه الحماية بفعالية ضد الأعطال المحتملة.

2.1. التيار المقدر (In) وحجم الإطار (Inm): تحديد حدود التشغيل

يمثل التيار المقدر (In)، الذي يُشار إليه أحيانًا باسم (Ie)، المستوى الحالي الذي صُمم عنده قاطع التيار المتناوب (MCCB) للانطلاق في ظروف الحمل الزائد. وهو يشير إلى النطاق الوظيفي للوحدة والحد الأقصى للتيار الذي يمكن أن يتدفق باستمرار دون التسبب في تعثر القاطع بسبب الحمل الزائد. والأهم من ذلك أن التيار المقنن في قواطع التيار المقننن غالباً ما يكون قابلاً للتعديل، مما يوفر مرونة في تكييف الحماية مع متطلبات الحمل المحددة. ويمتد النطاق الشائع للتيار المقنن في قواطع MCCBs من 10 أمبير إلى 2,500 أمبير. ولتحقيق الأداء الأمثل ولتجنب التعثر المزعج، يجب أن يتجاوز التيار المقنن للقاطع MCCB المحدد الحد الأقصى لتيار الحالة المستقرة المتوقع في الدائرة، مع الأخذ في الاعتبار معامل أولوية يبلغ 1.25 في الحسابات. وهذا يضمن قدرة القاطع على التعامل مع الأحمال التشغيلية العادية دون قطع الدائرة دون قصد.

يشير تيار الإطار المقنن أو حجم الإطار (Inm) إلى الحد الأقصى للتيار الذي تم تصميم غلاف أو غلاف MCCB المادي للتعامل معه. وهو يحدد بشكل أساسي الحجم المادي للقاطع ويحدد الحد الأعلى لنطاق تيار الرحلة القابل للتعديل. يعتبر التيار المقنن معلمة حاسمة لمنع التعثر غير الضروري وضمان قدرة MCCB على إدارة الحمل التشغيلي العادي بأمان. من ناحية أخرى، يوفر حجم الإطار قيدًا ماديًا ويحدد الحد الأقصى للتيار المحتمل الذي يمكن أن يستوعبه القاطع.

2.2. تصنيفات الجهد (جهد العمل المقدر (Ue)، جهد العزل المقدر (Ui)، جهد تحمل النبضات المقدر (Uimp)): ضمان التوافق مع النظام الكهربائي

يعد التأكد من توافق MCCB مع خصائص الجهد للنظام الكهربائي أمرًا بالغ الأهمية للتشغيل الآمن والموثوق. هناك العديد من تصنيفات الجهد التي يجب مراعاتها أثناء الاختيار. يحدد جهد العمل المقدر (Ue) الجهد الذي تم تصميم MCCB عنده للتشغيل المستمر. يجب أن تكون هذه القيمة مساوية لجهد النظام القياسي أو قريبة جدًا منه، وعادةً ما تصل إلى 600 فولت أو 690 فولت، على الرغم من أن بعض الطرز يمكنها التعامل مع جهد أعلى، حتى 1000 فولت.

يمثل جهد العزل المقنن (Ui) أقصى جهد يمكن أن يتحمله مكبس MCCB في ظروف الاختبار المعملي دون حدوث أي ضرر لعزله. هذه القيمة أعلى بشكل عام من جهد التشغيل المقدر لتوفير هامش أمان كافٍ أثناء التشغيل. يمكن أن يصل جهد العزل أيضًا إلى 1000 فولت في بعض موديلات MCCB.

يشير جهد تحمل الاندفاع المقدر (Uimp) إلى قدرة MCCB على تحمل الفولتية القصوى العابرة التي قد تحدث بسبب ارتفاعات التبديل أو ضربات الصواعق. وهو يدل على مرونة القاطع ضد هذه الأحداث القصيرة ذات الجهد العالي، وعادة ما يتم اختباره عند حجم نبضة قياسية تبلغ 1.2/50 ميكرو ثانية. للاختيار الصحيح، يجب أن يتطابق تصنيف جهد القاطع MCCB، وخاصة جهد التشغيل المقنن، مع جهد تشغيل النظام الكهربائي أو يتجاوزه. وهذا يضمن أن القاطع مناسب لمستوى جهد النظام ويمكن أن يعمل بأمان دون المخاطرة بحدوث أعطال أو أعطال داخلية في القواطع. وعلى العكس من ذلك، يمكن أن يؤدي تصنيف الجهد المنخفض جدًا إلى الإضرار بالعزل والقوة العازلة للقاطع MCCB.

2.3. قدرة الكسر (قدرة كسر الدائرة القصيرة القصوى (Icu) وقدرة كسر الخدمة (Ics)): فهم قدرات انقطاع تيار العطل

قدرة كسر MCCB هي معلمة حاسمة تحدد قدرتها على قطع تيارات الأعطال بأمان دون التعرض للضرر. ويتم التعبير عنها عادةً بالكيلو أمبير (kA). هناك تصنيفان رئيسيان يحددان قدرة القطع: قدرة قطع الدائرة القصيرة القصوى (Icu) وقدرة قطع الخدمة (Ics).

تمثل سعة كسر الدائرة القصيرة القصوى (Icu) الحد الأقصى لتيار العطل الذي يمكن أن يتحمله MCCB ويقطعه. في حين أن MCCB سوف يزيل تيار العطل، إلا أنه قد يتعرض لضرر دائم في هذه العملية وقد لا يمكن إعادة استخدامه بعد ذلك. لذلك، يجب أن يكون تصنيف Icu دائمًا أعلى من أقصى تيار عطل محتمل متوقع في النظام. إذا تجاوز تيار العطل قيمة Icu، فقد يفشل القاطع في الانطلاق أو قد يتلف بشدة.

تشير سعة كسر الخدمة (Ics)، والمعروفة أيضًا باسم سعة كسر الدائرة القصيرة للتشغيل، إلى الحد الأقصى لتيار العطل الذي يمكن أن يقطعه MCCB ويظل قادرًا على استئناف الخدمة العادية بعد ذلك دون التعرض لضرر دائم. وعادة ما يتم التعبير عن Ics كنسبة مئوية من Icu (على سبيل المثال، 25% أو 50% أو 75% أو 100%) وتشير إلى موثوقية تشغيل MCCB. تشير قيمة Ics الأعلى إلى قاطع أكثر قوة يمكنه تحمل الأعطال وإزالتها عدة مرات دون الحاجة إلى الاستبدال. لاختيار MCCB، من الأهمية بمكان التأكد من أن كلاً من تصنيفات Icu و Ics تفي أو تتجاوز تيار الدائرة القصيرة المحسوب في موقع القاطع، والذي يمكن تحديده من خلال دراسة شاملة للأعطال. ويضمن ذلك قدرة قاطع التيار الكهربائي MCCB على قطع تيارات الأعطال بأمان، مما يحمي المعدات والأفراد من المخاطر المحتملة. يعد التمييز بين Icu و Ics أمرًا حيويًا لفهم قدرة MCCB على التعامل مع ظروف العطل وموثوقيتها التشغيلية بعد انقطاع العطل.

3. الإبحار في مشهد خصائص تعثر MCCB

تحدد خاصية التعثر لمكبس التيار المتناوب MCCB كيفية استجابته لظروف التيار الزائد، وتحديداً الوقت الذي يستغرقه التعثر عند مستويات مختلفة من التيار الزائد. يعد فهم هذه الخصائص أمرًا بالغ الأهمية لاختيار MCCB المناسب الذي يوفر الحماية الكافية دون التسبب في التعثر المزعج. تستخدم MCCBs أنواعًا مختلفة من وحدات التعثر لتحقيق هذه الخصائص، وهي في المقام الأول حرارية مغناطيسية وإلكترونية.

3.1. وحدات التعثر الحراري-المغناطيسي: مبادئ التشغيل وسيناريوهات التطبيق

وحدات التعثر الحرارية المغناطيسية الحرارية هي النوع الأكثر شيوعًا الموجود في MCCBs. وتستخدم هذه الوحدات آليتين متميزتين للحماية: عنصر حراري للحماية من الحمل الزائد وعنصر مغناطيسي للحماية من قصر الدائرة. ويتكون العنصر الحراري عادةً من شريط ثنائي المعدن يسخن وينحني بما يتناسب مع التيار المتدفق عبره. في حالة التحميل الزائد، حيث يتجاوز التيار القيمة المقدرة لفترة طويلة، ينحني الشريط ثنائي المعدن بشكل كافٍ لتشغيل آلية التعثر، مما يؤدي إلى فتح القاطع وقطع الدائرة. توفر هذه الاستجابة الحرارية خاصية الزمن العكسي، مما يعني أن زمن التعثر يكون أطول للأحمال الزائدة الصغيرة وأقصر للأحمال الزائدة الأكبر.

من ناحية أخرى، يوفر العنصر المغناطيسي حماية لحظية ضد الدوائر القصيرة. ويتكون عادةً من ملف لولبي يولد مجالاً مغناطيسياً عندما يتدفق التيار عبره. أثناء حدوث دائرة كهربائية قصيرة، يحدث اندفاع تيار عالٍ جدًا، مما يخلق مجالًا مغناطيسيًا قويًا يجذب على الفور مكبسًا أو محركًا كهربائيًا، مما يؤدي إلى تنشيط آلية التعثر وفتح القاطع دون أي تأخير متعمد تقريبًا. وحدات التعثر الحراري المغناطيسي الحراري متوفرة إما بإعدادات تعثر ثابتة أو إعدادات أساسية قابلة للتعديل لكل من العنصرين الحراري والمغناطيسي. وتوفر هذه الوحدات حلاً فعالاً من حيث التكلفة وموثوقاً به للحماية من الحمل الزائد للأغراض العامة وحماية الدائرة القصيرة في مجموعة واسعة من التطبيقات التي لا تتطلب تعديلات دقيقة للغاية.

3.2. وحدات التعثر الإلكترونية: المزايا والميزات والملاءمة للتطبيقات المتقدمة

وتمثل وحدات التعثر الإلكترونية تقنية أكثر تقدماً مستخدمة في وحدات MCCBs. فبدلاً من الاعتماد على المبادئ الحرارية والمغناطيسية مباشرة، تستخدم هذه الوحدات مكونات إلكترونية، مثل لوحات الدوائر وأجهزة استشعار التيار، لاكتشاف حالات التيار الزائد وبدء التعثر. تتمثل إحدى المزايا المهمة لوحدات التعثر الإلكترونية في قدرتها على توفير إعدادات أكثر دقة لكل من أوقات التعثر وعتبات التيار مقارنة بنظيراتها الحرارية المغناطيسية. كما توفر العديد من وحدات التعثر الإلكترونية أيضًا استشعارًا حقيقيًا لتيار RMS، مما يضمن قياسًا دقيقًا للتيار، خاصة في الأنظمة ذات الأحمال غير الخطية أو التوافقية.

وعلاوة على ذلك، غالبًا ما تشتمل وحدات التعثر الإلكترونية على وظائف وقائية إضافية، مثل الحماية من العطل الأرضي، والتي تكتشف اختلالات التيار التي قد تشير إلى حدوث تسرب إلى الأرض. واعتمادًا على مدى تطورها، يمكن أن توفر وحدات التعثر الإلكترونية مجموعة من الميزات المتقدمة، بما في ذلك إعدادات التعثر القابلة للتعديل للتأخير الزمني الطويل، والتأخير الزمني القصير، والتعثر الفوري، والخطأ الأرضي (غالبًا ما يشار إليها باسم LSI/G)، بالإضافة إلى المراقبة في الوقت الحقيقي، وقدرات التحكم عن بعد، وتسجيل الأحداث. هذه الميزات المتقدمة تجعل وحدات التعثر الإلكترونية مناسبة بشكل خاص للأنظمة الكهربائية المتطورة والتطبيقات الحرجة حيث يكون التحكم الدقيق والحماية الشاملة والمراقبة ضرورية.

3.3. التقسيم التفصيلي لأنواع منحنيات التعثر (ب، ج، د، ك، ز): فهم خصائصها الزمنية الحالية وتطبيقاتها المثالية

تتوفر MCCBs بأنواع مختلفة من منحنيات التعثر، يتميز كل منها باستجابة محددة للتيار الزمني تحدد مدى سرعة تعثر القاطع عند مضاعفات مختلفة من التيار المقنن. يتم تحديد هذه المنحنيات عادةً بأحرف مثل B و C و D و K و Z، ويعد اختيار النوع المناسب أمرًا بالغ الأهمية لضمان الحماية المناسبة بناءً على خصائص الحمل المتصل.

صُممت القواطع من النوع B MCCBs بحيث تنطلق عندما يصل التيار إلى 3 إلى 5 أضعاف التيار المقنن (In)، مع زمن انطلاق يتراوح من 0.04 إلى 13 ثانية. تُستخدم هذه القواطع في المقام الأول في التطبيقات المقاومة والمنزلية حيث تكون التيارات الزائدة منخفضة، مثل عناصر التسخين والإضاءة المتوهجة.

تتعثر MCCBs من النوع C عند نطاق تيار أعلى من 5 إلى 10 مرات في، مع أوقات تعثر تتراوح بين 0.04 و5 ثوانٍ. وهي مناسبة للتطبيقات ذات الأحمال الاستقرائية المتواضعة نسبيًا، مثل المحركات الصغيرة والمحولات والمغناطيسات الكهربائية التي توجد عادة في البيئات الصناعية، ويمكنها التعامل مع تيارات اندفاع أعلى مقارنة بالنوع B.

تتميز قواطع MCCBs من النوع D بنطاق تعثر يتراوح من 10 إلى 20 مرة في، مع أزمنة تعثر تتراوح من 0.04 إلى 3 ثوانٍ. تتميز هذه القواطع بأعلى قدرة تحمل للارتفاع المفاجئ بين الأنواع الشائعة ويتم اختيارها للتطبيقات ذات الأحمال الاستقرائية للغاية، مثل المحركات الكهربائية الكبيرة الموجودة عادة في البيئات الصناعية.

تتعطل MCCBs من النوع K عندما يصل التيار إلى 10 إلى 12 مرة في، مع أوقات تعثر تتراوح بين 0.04 و5 ثوانٍ. وتشمل تطبيقاتها أيضًا الأحمال الاستقرائية مثل المحركات التي قد تتعرض لتيارات تدفق عالية، وكذلك المحولات والكوابح.

تعتبر MCCBs من النوع Z هي الأكثر حساسية، حيث تنطلق عندما يصل التيار إلى 2 إلى 3 مرات فقط في، ولها أقصر أوقات الانطلاق. وهي تستخدم في التطبيقات التي تكون فيها الحساسية القصوى ضرورية، مثل حماية المعدات الطبية القائمة على أشباه الموصلات وغيرها من الأجهزة المكلفة التي تكون عرضة للارتفاعات المنخفضة للتيار. ويضمن اختيار نوع منحنى التعثر المناسب أن تكون خصائص استجابة MCCB مطابقة بدقة لمتطلبات الحمل المحددة، مما يمنع التعثر غير المرغوب فيه أثناء التشغيل العادي مع توفير حماية فعالة ضد الأحمال الزائدة الحقيقية والدوائر القصيرة لأنواع مختلفة من المعدات الكهربائية.

4. اعتبارات خاصة بالتطبيق لاختيار MCCB

يؤثر الاستخدام المقصود لقواطع الدارات الكهربائية ذات الحالة المقولبة بشكل كبير على معايير الاختيار. وتتطلب البيئات وأنواع الأحمال المختلفة خصائص محددة لقواطع الدائرة الكهربائية المصبوبة لضمان السلامة والكفاءة التشغيلية.

4.1. التطبيقات السكنية: الموازنة بين السلامة والفعالية من حيث التكلفة

في البيئات السكنية، عادةً ما تُستخدم MCCBs في فصل الخدمة الرئيسية أو لحماية الدوائر عالية الطلب. وبوجه عام، تكون معدلات الأمبيرات المنخفضة شائعة، مثل وحدة MCCB بقوة 100 أمبير للمساكن الصغيرة. وغالباً ما تكون وحدات التعثر المغناطيسية الحرارية القياسية ذات تصنيف المقاطعة من 10-25 كيلو أمبير كافية لهذه التطبيقات. بالنسبة للدوائر ذات الأحمال المقاومة في المقام الأول، مثل عناصر التدفئة أو الإضاءة، تعتبر وحدات MCCB من النوع B خيارًا مناسبًا. تكون قدرة القطع المطلوبة للتطبيقات السكنية بشكل عام أعلى من 10 كيلو أمبير. تشمل الاعتبارات الرئيسية لاختيار MCCB السكنية الموازنة بين فعالية التكلفة وميزات السلامة الأساسية واختيار التصميمات سهلة الاستخدام وذات شكل مدمج.

4.2. التطبيقات التجارية: التعامل مع الأحمال المتنوعة ومتطلبات التنسيق

عادةً ما تتضمن التطبيقات التجارية، مثل مباني المكاتب ومراكز التسوق ومراكز البيانات، مجموعة متنوعة من الأحمال الكهربائية وغالبًا ما تتطلب أنظمة حماية أكثر تعقيدًا. تحتاج MCCBs في هذه الإعدادات إلى التعامل مع الفولتية الأعلى (208-600 فولت) والتيارات. تعد إعدادات الرحلة القابلة للتعديل وتقييمات المقاطعة في نطاق 18-65 كيلو أمبير أكثر شيوعًا. واعتمادًا على الأحمال المحددة، غالبًا ما تُستخدم MCCBs من النوع C للأحمال الحثية الأصغر، بينما يُفضل استخدام النوع D MCCBs للأحمال الحثية الأكبر. يعتبر التنسيق الانتقائي، الذي يضمن أن القاطع الأقرب إلى العطل هو فقط الأقرب إلى العطل، أحد الاعتبارات المهمة في المباني التجارية لتقليل الأعطال. كما أن المتانة والميزات التي تبسط الصيانة والتحديثات المحتملة مهمة أيضًا في هذه المرافق المشغولة غالبًا.

4.3. التطبيقات الصناعية: التعامل مع التيارات العالية، وحماية المحركات، والبيئات القاسية

غالبًا ما تتميز البيئات الصناعية، بما في ذلك المصانع ومنشآت التصنيع، بآلات ثقيلة وأحمال محركات كبيرة، مما يتطلب وجود MCCBs قوية قادرة على التعامل مع تيارات عالية جدًا. وتعتبر قدرات المقاطعة التي تتجاوز 100 كيلو أمبير نموذجية في هذه التطبيقات. بالنسبة للدوائر ذات المحركات والمحولات وغيرها من المعدات الحثية التي تواجه تيارات تدفق عالية، يتم اختيار MCCBs من النوع D أو النوع K بشكل عام. في بعض الحالات، يمكن استخدام وحدات التعثر الهيدروليكية المغناطيسية الهيدروليكية لضبط أكثر دقة لملفات تعريف حمولة محددة. غالبًا ما تحتاج MCCBs MCCBs الصناعية إلى وضعها في حاويات متينة لتحمل الظروف البيئية القاسية. وغالبًا ما تكون هناك حاجة إلى ميزات مثل رحلة التحويلة وقدرات القياس الشاملة للتكامل مع أنظمة الأتمتة والمراقبة الشاملة. عند حماية المحركات، من الضروري اختيار MCCB مع الإعدادات التي يمكن أن تستوعب تيار تدفق المحرك أثناء بدء التشغيل دون التسبب في حدوث تعثر مزعج.

الجدول 1: معايير اختيار MCCB الرئيسية حسب نوع التطبيق

الميزة	سكني	تجاري	صناعي
التصنيف الحالي	منخفض إلى متوسط (على سبيل المثال، حتى 100 أمبير)	متوسطة إلى عالية (على سبيل المثال، حتى 600 أمبير)	عالية إلى عالية جداً (على سبيل المثال، 800 أمبير+)
تصنيف الجهد	120 فولت، 240 فولت	208 فولت، 480 فولت، 600 فولت	حتى 600 فولت وأعلى
القدرة الاستيعابية	> 10 كيلو أمبير	18-65 كيلو أمبير	> 100 كيلو أمبير
وحدة الرحلات	حراري-مغناطيسي (قياسي)	حراري مغناطيسي (قابل للتعديل)، إلكتروني	إلكتروني، هيدروليكي-مغناطيسي
منحنى الرحلة	النوع ب	النوع C، النوع D، النوع D	النوع D، النوع K
عدد الأعمدة	1, 2	1, 2, 3, 4	3, 4
الاعتبارات الرئيسية	فعالية التكلفة والحماية الأساسية	التنسيق، والأحمال المتنوعة، والمتانة	التيار العالي، حماية المحرك، البيئة القاسية

6. الدور الحاسم لعدد الأعمدة في اختيار عدد الأقطاب في اختيار MCCB

يشير عدد الأقطاب في MCCB إلى عدد الدوائر المستقلة التي يمكن للقاطع حمايتها وفصلها في نفس الوقت. ويتحدد اختيار عدد الأعمدة في المقام الأول حسب نوع النظام الكهربائي ومتطلبات الحماية المحددة.

6.1. MCCBs أحادية القطب: التطبيقات في الدوائر أحادية الطور

صُممت قواطع MCCB أحادية القطب لحماية دائرة كهربائية واحدة، وعادةً ما تكون الموصل الحي أو غير المؤرض في نظام كهربائي أحادي الطور، سواء كان مصدر إمداد 120 فولت أو 240 فولت. تستخدم هذه القواطع بشكل شائع في التطبيقات السكنية لحماية دوائر الإضاءة الفردية أو دوائر الأجهزة الصغيرة. وتتوفر قواطع MCCB أحادية القطب بتصنيفات تيار مختلفة، تتراوح غالبًا من 16 أمبير إلى 400 أمبير. وتتمثل وظيفتها الأساسية في توفير الحماية من التيار الزائد وقصر الدائرة الكهربائية لموصل واحد، مما يضمن أنه في حالة حدوث عطل في هذا الخط، سيتم قطع الدائرة لمنع حدوث أضرار أو مخاطر.

6.2. ثنائي القطب MCCBs: الاستخدام في دوائر محددة أحادية الطور أو ثنائية الطور

تُستخدم قواطع MCCB ثنائية القطب لحماية دائرتين كهربائيتين في نفس الوقت أو، في حالة الدائرة أحادية الطور بجهد 240 فولت أو نظام ثنائي الطور، لحماية كل من الموصلات الحية والمحايدة. غالبًا ما تستخدم هذه القواطع في التطبيقات السكنية أو التجارية الكبيرة التي تتطلب 240 فولت، مثل وحدات تكييف الهواء أو أنظمة التدفئة. تتمثل الميزة الرئيسية لقواطع MCCB ثنائية القطب في قدرتها على التحكم في كل من الأسلاك المحايدة والموصلات الحية على حد سواء، مما يوفر عملية تشغيل/إيقاف متزامنة وسلامة معززة من خلال عزل الدائرة تمامًا عند تعثرها.

6.3. ثلاثي الأقطاب MCCBs: مواصفات قياسية للأنظمة ثلاثية الأطوار

إن قواطع MCCB ثلاثية الأقطاب هي جهاز الحماية القياسي للأنظمة الكهربائية ثلاثية الطور، والتي تنتشر في المنشآت التجارية والصناعية الكبيرة. هذه القواطع مصممة لحماية جميع المراحل الثلاث لإمداد الطاقة ثلاثي الأطوار ويمكنها قطع الدائرة الكهربائية في جميع المراحل الثلاث في وقت واحد في حالة حدوث حمل زائد أو ماس كهربائي. على الرغم من أنها مصممة في المقام الأول للأنظمة ثلاثية الطور، إلا أنه يمكن أحيانًا استخدام قواطع MCCB ثلاثية الأقطاب في تطبيقات أحادية الطور إذا تم توصيلها بشكل مناسب لضمان حمل متوازن عبر الأقطاب.

6.4. MCCBs رباعي الأقطاب: اعتبارات للحماية المحايدة في الأنظمة ثلاثية الأطوار ذات الأحمال غير المتوازنة أو التيارات التوافقية

تتشابه قواطع MCCB رباعية الأقطاب مع القواطع ثلاثية الأقطاب ولكنها تتضمن قطبًا رابعًا إضافيًا لتوفير الحماية للموصل المحايد في الأنظمة ثلاثية الطور. هذا القطب الإضافي مهم بشكل خاص في الأنظمة التي قد يكون فيها أحمال غير متوازنة أو تيارات توافقية كبيرة موجودة، حيث يمكن أن تتسبب هذه الظروف في تدفق تيار كبير عبر السلك المحايد، مما قد يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة أو مشاكل أخرى تتعلق بالسلامة. يمكن أيضًا استخدام MCCBs رباعية الأقطاب جنبًا إلى جنب مع أجهزة التيار المتبقي (RCDs) لتوفير حماية معززة ضد الصدمات الكهربائية من خلال الكشف عن الاختلالات بين التيارات الصادرة والراجع، بما في ذلك تلك التي تتدفق عبر الموصل المحايد. يوفر تضمين قطب رابع طبقة إضافية من الأمان في الأنظمة ثلاثية الطور، خاصة في السيناريوهات التي تكون فيها الأعطال المحايدة أو التيارات المحايدة المفرطة مصدر قلق.

7. دليل شامل خطوة بخطوة لاختيار MCCB المناسب

يتطلب اختيار MCCB الصحيح لنظام كهربائي معين اتباع نهج منظم، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مختلفة لضمان الحماية والأداء الأمثل. فيما يلي دليل شامل خطوة بخطوة:

الخطوة 1: تحديد التيار المقنن: ابدأ بحساب الحد الأقصى لتيار الحمل المستمر المتوقع أن تحمله الدائرة. حدد MCCB مع تيار مقدر (In) يساوي أو أعلى قليلاً من هذه القيمة المحسوبة. بالنسبة للدوائر ذات الأحمال المستمرة (التي تعمل لمدة ثلاث ساعات أو أكثر)، يوصى غالبًا باختيار MCCB مع تصنيف لا يقل عن 125% من تيار الحمل المستمر.

الخطوة 2: النظر في الظروف البيئية: قم بتقييم الظروف البيئية في موقع التركيب، بما في ذلك نطاق درجة الحرارة المحيطة ومستويات الرطوبة ووجود أي مواد أو غبار مسبب للتآكل. اختر MCCB المصمم للعمل بشكل موثوق في هذه الظروف.

الخطوة 3: تحديد سعة المقاطعة: احسب الحد الأقصى لتيار الدائرة القصيرة المحتمل عند النقطة التي سيتم فيها تركيب MCCB. حدد MCCB مع كل من سعة قطع الدائرة القصيرة القصوى (Icu) وسعة قطع الخدمة (Ics) التي تفي أو تتجاوز مستوى تيار العطل المحسوب هذا. وهذا يضمن قدرة القاطع على قطع أي عطل محتمل بأمان دون حدوث عطل.

الخطوة 4: النظر في الجهد المقنن: تحقق من أن جهد التشغيل المقدر للقاطع MCCB (Ue) يساوي أو أكبر من الجهد الاسمي للنظام الكهربائي حيث سيتم استخدامه. يمكن أن يؤدي استخدام قاطع بجهد كهربائي غير كافٍ إلى تشغيل غير آمن وفشل محتمل.

الخطوة 5: تحديد عدد الأقطاب: حدد العدد المناسب من الأقطاب للقاطع MCCB بناءً على نوع الدائرة التي تتم حمايتها. بالنسبة للدوائر أحادية الطور، قد تكون هناك حاجة إلى قاطع أحادي القطب أو مزدوج القطب. تتطلب الدوائر ثلاثية الطور عادةً قاطعًا ثلاثي الأقطاب، بينما قد يكون القاطع رباعي الأقطاب ضروريًا للأنظمة ثلاثية الطور حيث تكون الحماية المحايدة مطلوبة.

الخطوة 6: حدد خاصية التعثر: اختر نوع منحنى التعثر (النوع B أو C أو D أو K أو Z) الأنسب لخصائص الحمل الذي تتم حمايته. تعمل الأحمال المقاومة بشكل عام بشكل جيد مع النوع B، في حين أن الأحمال الاستقرائية، خاصة تلك التي تحتوي على تيارات تدفق عالية مثل المحركات، قد تتطلب قواطع من النوع C أو D أو K. القواطع من النوع Z مخصصة للمعدات الإلكترونية الحساسة للغاية.

الخطوة 7: النظر في الميزات الإضافية: حدد ما إذا كانت هناك حاجة إلى أي ميزات أو ملحقات إضافية للتطبيق المحدد. قد تشمل هذه الميزات الإضافية جهات الاتصال الإضافية للإشارة عن بُعد، أو رحلات التحويلة للتعثر عن بُعد، أو إطلاق الجهد المنخفض للحماية من انخفاضات الجهد.

الخطوة 8: الالتزام بالمعايير واللوائح: تأكد من أن MCCB المحدد معتمد من قبل منظمات المعايير ذات الصلة مثل CSA و/أو UL وأنه يتوافق مع قانون السلامة الكهربائية في أونتاريو وأي لوائح محلية أخرى سارية.

الخطوة 9: النظر في الحجم المادي والتركيب: تحقق من أن الأبعاد المادية لـ MCCB متوافقة مع المساحة المتاحة في اللوحة الكهربائية أو الضميمة. وتأكد أيضًا من أن نوع التركيب (على سبيل المثال، ثابت، قابل للتوصيل، قابل للسحب) مناسب لمتطلبات التركيب.

من خلال اتباع هذه الخطوات، يمكن لمحترفي الكهرباء اتخاذ قرارات مستنيرة واختيار MCCB الأنسب لنظامهم الكهربائي المحدد، مما يضمن السلامة والتشغيل الموثوق به.

8. مراعاة العوامل البيئية: درجة الحرارة المحيطة والارتفاع

يمكن أن يتأثر أداء قواطع الدارات الكهربائية ذات العلب المقولبة بالظروف البيئية التي تعمل فيها، خاصةً درجة الحرارة المحيطة والارتفاع. من المهم مراعاة هذه العوامل أثناء عملية الاختيار للتأكد من أن قواطع الدائرة الكهربائية المصبوبة ستعمل على النحو المنشود.

8.1. تأثير درجة الحرارة المحيطة على أداء MCCB

قواطع MCCB الحرارية المغناطيسية الحرارية حساسة للتغيرات في درجة الحرارة المحيطة. في درجات حرارة أقل من درجة حرارة المعايرة (عادةً 40 درجة مئوية أو 104 درجة فهرنهايت)، قد تحمل هذه القواطع تيارًا أكثر من قيمتها المقدرة قبل التعثر، مما قد يؤثر على التنسيق مع أجهزة الحماية الأخرى. في البيئات شديدة البرودة، قد يتأثر أيضًا التشغيل الميكانيكي للقاطع. وعلى العكس من ذلك، في درجات الحرارة المحيطة التي تزيد عن نقطة المعايرة، ستحمل قواطع MCCB المغناطيسية الحرارية تيارًا أقل من تقييمها وقد تواجه تعثرًا مزعجًا. تنصح معايير NEMA باستشارة الشركة المصنعة للتطبيقات التي تقع فيها درجة الحرارة المحيطة خارج نطاق -5 درجة مئوية (23 درجة فهرنهايت) إلى 40 درجة مئوية (104 درجة فهرنهايت). في المقابل، تكون وحدات التعثر الإلكترونية عمومًا أقل حساسية للتغيرات في درجة الحرارة المحيطة ضمن نطاق تشغيل محدد، وغالبًا ما يتراوح بين -20 درجة مئوية (-4 درجة فهرنهايت) و+55 درجة مئوية (131 درجة فهرنهايت). بالنسبة للتطبيقات التي تكون فيها درجة الحرارة المحيطة مرتفعة باستمرار، قد يكون من الضروري الحد من التصنيف الحالي لوحدة التحكم في التيار MCCB لتجنب ارتفاع درجة الحرارة والتعثر المزعج. ولذلك، عند اختيار مكبس MCCB المغناطيسي الحراري، من الضروري النظر في درجة الحرارة المحيطة المتوقعة في موقع التركيب واستشارة إرشادات الشركة المصنعة لمعرفة أي عوامل اشتقاق ضرورية أو لتحديد ما إذا كانت وحدة التعثر الإلكترونية ستكون خيارًا أكثر ملاءمة.

8.2. آثار الارتفاع على القوة العازلة وكفاءة التبريد

كما يمكن أن يؤثر الارتفاع أيضًا على أداء أجهزة MCCBs، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى انخفاض كثافة الهواء في الارتفاعات العالية. حتى ارتفاع 2,000 متر (6,600 قدم تقريبًا)، لا يؤثر الارتفاع عمومًا بشكل كبير على خصائص تشغيل MCCBs. ومع ذلك، فوق هذه العتبة، تؤدي كثافة الهواء المنخفضة إلى انخفاض في القوة العازلة للهواء، مما قد يؤثر على قدرة MCCB على عزل تيارات الأعطال وقطعها. بالإضافة إلى ذلك، فإن الهواء الرقيق على ارتفاعات أعلى له قدرة تبريد أقل، مما قد يؤدي إلى زيادة درجات حرارة التشغيل داخل القاطع. وبالتالي، بالنسبة للتركيبات على ارتفاعات أعلى من 2,000 متر، غالبًا ما يكون من الضروري تطبيق عوامل الاشتقاق على جهد MCCB، وتيار الحمل، وتقييمات المقاطعة. على سبيل المثال، توفر شنايدر إلكتريك جداول اشتقاق للجهد في مجموعة قواطع التيار المدمجة NS MCCB الخاصة بها للارتفاعات التي تتجاوز 2000 متر، مع تحديد التعديلات على جهد تحمل النبضات، وجهد العزل المقنن، والجهد التشغيلي المقنن الأقصى المقنن، والتيار المقننن. وبالمثل، توصي شركة إيتون بالاشتقاق من الجهد والتيار وتصنيفات المقاطعة للارتفاعات التي تزيد عن 6000 قدم. تقترح الإرشادات العامة اشتقاق الجهد بحوالي 1% لكل 100 متر فوق 2,000 متر والتيار بحوالي 2% لكل 1,000 متر فوق نفس الارتفاع. عند التخطيط للتركيبات الكهربائية على ارتفاعات أعلى، من الضروري الرجوع إلى مواصفات الشركة المصنعة لقواطع التيار الكهربائي متعددة الكابلات MCCB وتطبيق عوامل الاستثناء الموصى بها لضمان أن القاطع المحدد سيعمل بأمان وموثوقية.

9. الخاتمة: ضمان الحماية الكهربائية المثلى من خلال اختيار MCCB المستنير

يعد اختيار قاطع الدائرة الكهربائية المصبوب المناسب قرارًا حاسمًا له آثار كبيرة على سلامة وموثوقية الأنظمة الكهربائية. إن الفهم الشامل للمبادئ الأساسية لقواطع الدوائر الكهربائية المصبوبة والبارامترات الكهربائية الرئيسية التي تحدد تشغيلها أمر بالغ الأهمية. وقد سلط هذا التقرير الضوء على أهمية النظر بعناية في التيار المقنن وتصنيفات الجهد وقدرة الكسر لضمان توافق قواطع الدوائر الكهربائية المصبوبة المختارة مع متطلبات النظام الكهربائي وقدرتها على الحماية الفعالة من الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة.

يجب أن يكون اختيار خصائص التعثر، سواء كانت حرارية مغناطيسية أو إلكترونية، ونوع منحنى التعثر المحدد (B أو C أو D أو K أو Z) مصممًا وفقًا لطبيعة الأحمال الكهربائية التي تتم حمايتها. وعلاوة على ذلك، فإن التطبيق المقصود من MCCB، سواء في بيئة سكنية أو تجارية أو صناعية، يملي معايير اختيار محددة تتعلق بمعالجة التيار والجهد، وقدرة المقاطعة، والحاجة إلى ميزات إضافية أو متانة.

إن الالتزام بمعايير وشهادات السلامة، وخاصةً قانون السلامة الكهربائية في أونتاريو وشهادات وكالة الفضاء الكندية (CSA) و UL، أمر غير قابل للتفاوض بالنسبة للتركيبات في تورنتو، أونتاريو، مما يضمن الامتثال للوائح وأعلى مستويات السلامة. كما يجب أيضًا مطابقة عدد الأعمدة في MCCB بعناية مع تكوين الدائرة، سواء كانت أحادية الطور أو ثلاثية الطور أو تتطلب حماية محايدة. وأخيرًا، يعد حساب العوامل البيئية مثل درجة الحرارة المحيطة والارتفاع أمرًا بالغ الأهمية، حيث يمكن أن تؤثر هذه الظروف على أداء MCCBs وقد تتطلب تخفيف الوزن لضمان التشغيل السليم. من خلال النظر بجدية في جميع هذه الجوانب، يمكن لمحترفي الكهرباء اتخاذ خيارات مستنيرة واختيار MCCB المناسب لتوفير الحماية الكهربائية المثلى لأنظمتهم، وحماية المعدات، ومنع المخاطر، وضمان استمرارية إمدادات الطاقة.