قاطع الدائرة الكهربائية (MCB اختصارًا) هو أحد أكثر أجهزة حماية الأطراف استخدامًا في أجهزة توزيع الطاقة الكهربائية. يُستخدم عادةً للحماية من قصر الدائرة أحادية الطور وثلاثية الطور، والحمل الزائد والجهد الزائد الذي يقل عن 125 أمبير، ويتوفر عادةً بخيارات أحادية القطب، ثنائية القطب، ثلاثية الأقطاب، ورباعية الأقطاب. وظيفته الرئيسية هي فصل الدائرة، أي عندما يتجاوز التيار المار عبر قاطع الدائرة الكهربائية المصغرة القيمة التي حددها، فإنه يفصل الدائرة تلقائيًا بعد فترة تأخير محددة. كما يمكنه، عند الحاجة، تشغيل الدائرة وإيقافها يدويًا كأي مفتاح عادي.
هيكل ومبدأ عمل قاطع الدائرة المصغر (MCB)
تُصنع قواطع الدائرة المصغرة (MCB) من مادة عازلة من البلاستيك الحراري مصبوبة في غلاف ذي خصائص ميكانيكية وحرارية وعازلة ممتازة. يتكون نظام التبديل من نقاط تلامس ثابتة، ثابتة ومتحركة، متصلة ببعضها البعض بأطراف الحمل. تُصنع نقاط التلامس والأجزاء الحاملة للتيار من سبائك النحاس أو الفضة الإلكتروليتية، ويعتمد اختيارها على تصنيف الجهد-التيار لقاطع الدائرة.
عند انفصال نقاط التلامس تحت ظروف الحمل الزائد أو قصر الدائرة، يتشكل قوس كهربائي. تُستخدم قواطع الدائرة المصغرة الحديثة (MCB) لقطع أو إزالة تصميم القوس، وامتصاص طاقة القوس، والتبريد بواسطة حجرة إطفاء القوس في فاصل القوس المعدني، وذلك لتحقيق ذلك. تُثبّت هذه الفواصل القوسية مع دعامة معزولة في الوضع المناسب. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم التيار الكهربائي لدائرة الموصل (تتميز قواطع الدائرة الآن بهيكل أكثر تقييدًا للتيار لتعزيز قدرة المنتج على القطع) أو النفخ المغناطيسي، مما يسمح للقوس الكهربائي بالتحرك بسرعة واستطالة عبر قناة تدفق القوس إلى حجرة القاطع.
تتكون آلية تشغيل قاطع الدائرة المصغر (MCB) من جهاز تحرير مغناطيسي لولبي وجهاز تحرير حراري ثنائي المعدن. جهاز التجريد المغناطيسي هو في الواقع دائرة مغناطيسية. عند مرور تيار عادي في الخط، تكون القوة الكهرومغناطيسية التي يولدها الملف اللولبي أقل من شد الزنبرك لتكوين قوة رد فعل، ولا يمكن للملف اللولبي سحب المحرك، ويعمل قاطع الدائرة بشكل طبيعي. عند حدوث عطل في الدائرة القصيرة، يتجاوز التيار عدة مرات التيار العادي، وتكون القوة الكهرومغناطيسية التي يولدها المغناطيس الكهربائي أكبر من قوة رد فعل الزنبرك، فيسحب المغناطيس الكهربائي المحرك عبر آلية النقل لتعزيز آلية التحرير الحر لتحرير نقاط التلامس الرئيسية. يتم فصل نقطة التلامس الرئيسية بفعل زنبرك الكسر لقطع الدائرة ولعب دور الحماية من قصر الدائرة.
المكون الرئيسي في جهاز التحرير الحراري هو ثنائي المعدن، والذي يُضغط عادةً من معدنين أو سبائك معدنية مختلفة. يتميز المعدن أو السبائك المعدنية بخاصية واحدة، وهي أن اختلاف المعدن أو السبائك المعدنية يؤدي إلى تغير غير متسق في تمدد الحجم عند تسخينه، لذلك عند تسخينه، ولتركيب المعدن أو السبائك المعدنية المختلفة، يكون معامل التمدد لجانب الانحناء السفلي مرتبطًا بمعامل التمدد، مما يُعزز حركة دوران القضيب، ويُفعّل آلية التحرير، مما يحقق الحماية من الحمل الزائد. تُعرف الحماية من الحمل الزائد بالتأثير الحراري، وتُعرف أيضًا باسم التحرير الحراري.
اختيار 1 و 2 و 3 و 4 أقطاب من قاطع الدائرة المصغر
تُستخدم قواطع الدائرة المصغرة أحادية القطب لتوفير التبديل والحماية لطور واحد فقط من الدائرة. صُممت هذه القواطع بشكل أساسي لدوائر الجهد المنخفض. تساعد هذه القواطع في التحكم في أسلاك معينة، أو أنظمة الإضاءة، أو المنافذ الكهربائية في المنزل. كما يمكن استخدامها في المكانس الكهربائية، ومنافذ الإضاءة العامة، والإضاءة الخارجية، والمراوح، والنافاخات، وغيرها.
تُستخدم قواطع الدائرة المصغرة ثنائية القطب عادةً في لوحات التحكم الاستهلاكية، مثل المفاتيح الرئيسية. بدءًا من عداد الطاقة، يتم توزيع الطاقة عبر قاطع الدائرة إلى أجزاء مختلفة من المنزل. تُستخدم قواطع الدائرة المصغرة ثنائية القطب لتوفير الحماية والتحويل لأسلاك الطور والمحايد.
تُستخدم قواطع الدائرة المصغرة ثلاثية الأقطاب لتوفير التبديل والحماية فقط للمراحل الثلاث للدائرة، وليس للمحايد.
بالإضافة إلى توفير قاطع الدائرة المصغر رباعي الأقطاب التبديل والحماية للمراحل الثلاث للدائرة، يحتوي قاطع الدائرة المصغر على ضارب واقٍ مخصص بشكل أساسي للقطب المحايد (مثل القطب N). لذلك، يجب استخدام قاطع دائرة مصغر رباعي الأقطاب عند وجود تيارات محايدة عالية في جميع أنحاء الدائرة.
اختيار منحنى قاطع الدائرة المصغر من النوع A (Z)، B، C، D، K
(1) قاطع الدائرة من النوع A (Z): تيار مقنن 2-3 مرات، نادر الاستخدام، يستخدم عمومًا لحماية أشباه الموصلات (عادةً ما يتم استخدام الصمامات)
(2) قاطع الدائرة من النوع B: 3-5 أضعاف التيار المقدر، يستخدم عمومًا للأحمال المقاومة النقية ودوائر الإضاءة ذات الجهد المنخفض، ويستخدم عادة في صندوق التوزيع في المنازل لحماية الأجهزة المنزلية والسلامة الشخصية، وهو أقل استخدامًا في الوقت الحاضر.
(3) قاطع الدائرة من النوع C: 5-10 أضعاف التيار المقدر، يجب إطلاقه في غضون 0.1 ثانية، خصائص قاطع الدائرة هي الأكثر استخدامًا، وتستخدم عادةً في حماية خطوط التوزيع ودوائر الإضاءة ذات تيار التشغيل العالي.
(4) قاطع الدائرة من النوع D: 10-20 مرة التيار المقدر، وخاصة في بيئة التيار اللحظي العالي للأجهزة الكهربائية، وعادة ما يستخدم بشكل أقل في الأسرة، للأحمال الحثية العالية ونظام التيار المتدفق الكبير، ويستخدم عادة في حماية المعدات ذات التيار المتدفق العالي.
(5) قاطع الدائرة من النوع K: 8-12 ضعف التيار المُصنّف، ويستغرق 0.1 ثانية. وظيفته الرئيسية هي حماية المحولات والدوائر المساعدة والمحركات والدوائر الأخرى من قصر الدائرة والحمل الزائد. مناسب للأحمال الحثية وأحمال المحركات ذات التيارات الاندفاعية العالية.
وقت النشر: 9 أبريل 2024