كيف تعمل قواطع الدائرة؟

قاطع الدائرة - الحاجة والتعريف

تشكل الكهرباء القادمة إلى منزلنا أو أي مكان آخر من شبكات توزيع الطاقة دائرة كبيرة حيث تشكل الخطوط المتصلة بمحطة الطاقة طرفًا واحدًا يسمى السلك الساخن والخطوط المتصلة بالأرض تشكل طرفًا آخر. تتدفق الشحنة الكهربائية بين هذين الخطين ويتم تطوير الإمكانات بينهما. إن توصيل الأحمال (الأجهزة) التي توفر مقاومة لتدفق الشحن هذا يكمل الدائرة الكاملة ويعمل النظام الكهربائي بأكمله داخل المنزل بسلاسة طالما أن الأجهزة لديها مقاومة كافية ولا تسبب أي تيار زائد. قد يؤدي قصر الدائرة أو الشحن الزائد المتدفق عبر الدائرة أو التوصيل المفاجئ لسلك الطرف الساخن بالسلك الأرضي إلى تسخين الأسلاك ، مما يتسبب في نشوب حريق. لمنع مثل هذه الحالات ، يتم استخدام حماية الدائرة التي تقطع ببساطة الدائرة المتبقية في مثل هذه الظروف.

بشكل عام ، هناك طريقتان لحل هذه المشكلة المذكورة أعلاه:

فتيل . : يتكون من سلك رفيع محاط بغلاف. في حالة التيار الزائد ، يحترق سلك المصهر أو يتفكك مما يتسبب في انقطاع الدائرة. ومع ذلك ، فهي غير موثوقة ويجب تغيير سلك المصهر يدويًا بمجرد احتراقه. وبالتالي لا يفضلون في الغالب.

مفاتيح : هناك طريقة أخرى لحماية الدائرة وهي التأكد من توقف تدفق التيار أو إيقاف إمداد الجهد للخط ، في حالة زيادة التيار. يتم ذلك عن طريق التشغيل التلقائي للمفتاح الذي يعمل على استشعار التيار الزائد أو أي خطأ ، وبالتالي عزل خط الصدع عن الدائرة بأكملها ويمكن تشغيله مرة أخرى لاستعادة العملية. إنه أكثر فائدة لأنه يتيح التعرف السريع على منطقة الخطأ والاستعادة السريعة. كما أنه آمن كهربائيًا مقارنةً بالصمامات.

الصمامات الإلكترونية

قبل أن ندخل في تفاصيل حول قاطع الدائرة الإلكترونية ، دعنا نلقي نظرة على الصمامات الإلكترونية.

يجب أن يكون تصنيف جهد المرحل مساويًا للجهد المطبق ويجب استخدام مكثف 100 فائق التوهج ويمكن ضبط التيار الذي يمر عبر الدائرة باستخدام مقياس جهد 100 ك. إذا تم استخدام فتيل ، فيجب خفض قيمة R2. بينما يتم تصنيع SW1 على ذلك يجلب L2 إلى الدائرة ، وبالتالي فإن التيار عبر المقاوم R2 يزيد مما يتسبب في انخفاض الجهد العالي عبر R2.

إعادة ضبط الصمامات الإلكترونية - مخطط الدائرة:

من خلال الضبط المسبق 100K و R1 ، يقوم هذا الجهد بتشغيل SCR U1 الذي يشغل المرحل RL1. يؤدي هذا إلى فصل الإمداد بالحمل وفي نفس الوقت إزالة الإمداد إلى SCR. يجب إزالة الحمل الزائد وإيقاف تشغيل SW2 وتحويله مرة أخرى لإعادة التعيين. يمكن استخدام أي SCR لتلبية متطلبات تشغيل الجهد والبوابة.

الحاجة لقاطع الدائرة الإلكترونية

يتكون قاطع الدائرة المصغر التقليدي من شريط ثنائي المعدن للحماية من تيار الحمل ومغناطيس كهربائي للحماية من تيار الدائرة القصيرة. في حالة التحميل الزائد ، ينحني الشريط المعدني مما يتسبب في إطلاق الزنبرك بحركة نقطة المزلاج وفتح ملامسات MCB في النهاية. يطور الملف الكهرومغناطيسي قوة دافعة مغناطيسية عبره عندما يتدفق تيار كبير خلاله ، مما يؤدي إلى إزاحة نقطة المزلاج وهذا يفتح مرة أخرى ملامسات MCB. وبالتالي في حالة الحمل الزائد وقصر الدائرة ، يقوم MCB برحلات إلى وضع إيقاف التشغيل.

ومع ذلك ، هناك عدة عيوب لقاطع الدائرة المصغر التقليدي هذا:

• إنها مكلفة للغاية وأكثر من ذلك هو تيار الدائرة القصيرة ، وتكلفة MCB أكثر.
• يميل الشريط ثنائي المعدن إلى أن يتشوه بسهولة بسبب الحرارة أو زيادة درجة الحرارة من البيئة المحيطة مما يؤدي إلى انخفاض القدرة الحالية للقاطع.
• بسبب المكونات الميكانيكية المستخدمة ، فهي أكثر عرضة للتآكل والتمزق.
• وقت التعثر أبطأ.

للتغلب على كل هذه المشاكل ، فإن الحل الأكثر ملاءمة هو استخدام قاطع الدائرة الإلكترونية أو قاطع الدائرة الذي يشتمل على مفتاح أوتوماتيكي يتم التحكم فيه إلكترونيًا. لا يتضمن أي ملف كهرومغناطيسي أو أي شريط حراري أو أي مكون ميكانيكي.

تحديد قاطع الدائرة الإلكترونية

ان قاطع الدائرة الإلكترونية يتكون من مفتاح يتم تشغيله تلقائيًا ويتم التحكم فيه من خلال التغذية المرتدة من الحمل. يعتمد على حقيقة أنه في الوقت الذي يتم فيه رسم الأحمال بشكل مفرط أو تدفق الكثير في الخط ، يتم إغلاق المفتاح تلقائيًا لفترة من الوقت ثم يتم تشغيل المفتاح تلقائيًا بعد ذلك الوقت المحدد . يمكن أن يكون المفتاح عبارة عن مفتاح كهربائي للطاقة مثل SCR أو مفتاح كهروميكانيكي مثل المرحل ، والذي يتم التحكم فيه بواسطة أي عنصر استشعار حالي مثل المقاوم. يستخدم جهاز كسر الدائرة فائق السرعة هذا المقاوم المتسلسل لاستشعار التيار وبينما يتجاوز القيمة المحددة ، يزداد أيضًا انخفاض الجهد المقابل (عبر مقاومة السلسلة). يتم استشعار هذا الجهد ، وتصحيحه إلى التيار المستمر ، ومن ثم مقارنته بجهد محدد مسبقًا بواسطة مقارنة لتوليد خرج يدفع مرحلًا عبر MOSFET لرحلة الحمل على الفور. آلية التعثر سريعة جدًا لأنها تعتمد على مبادئ الاستشعار الحالية بدلاً من آليات الرحلة القائمة على الحرارة مثل MCB. متحكم يمكن استخدامها للحصول على شاشة عرض على شاشة LCD حسب حالة قاطع الدائرة.

وبالتالي ، باستخدام هذا الجهاز ، يمكن تحقيق كسر فائق السرعة للدارة لتوفير المعدات باهظة الثمن من التلف المحتمل. باستخدام هذا المفهوم الفريد ، يمكن تطوير نموذج أولي كعمل مشروع لطلاب الهندسة الكهربائية.

يعمل قاطع الدائرة الإلكترونية على مبدأ آلية الاستشعار الحالية. إنه يوفر حماية من التحميل الزائد والدائرة القصيرة كما هو الحال في أي حالة يتم مراقبة التيار عبر الخط ويتم تعطل المفتاح في حالة تدفق التيار الزائد.

مثال عملي لقاطع دائرة إلكترونية بسيط

يمكن استخدام عنصر الاستشعار الحالي أو المقاوم لاستشعار كمية التيار المتدفق عبر الحمل. يتم إعطاء انخفاض الجهد من المقاوم للإدخال غير المحول للمقارن ويتم إعطاء جهد ثابت للطرف العكسي للمقارن. في حالة التشغيل العادي ، (التيار المتدفق مع عدد مناسب من الأحمال) ، يكون انخفاض الجهد عبر المقاوم أقل من الجهد الثابت ويكون دخل المقارنة منخفضًا بدرجة كافية لإحداث إيقاف تشغيل MOSFET. يتم توصيل جهة الاتصال المشتركة للترحيل بجهة الاتصال المغلقة عادة وتكتمل الدائرة بالحمل الذي يحصل على الإمداد الحالي من التيار الكهربائي.

ومع ذلك ، عند توصيل أي حمل إضافي ، يزداد التيار عبر عنصر الاستشعار الحالي ، مما يؤدي بدوره إلى زيادة انخفاض الجهد عبر المقاوم. في وقت ما ، يكون انخفاض الجهد هذا أكثر من الجهد الثابت ، أي أن الإدخال في الطرف غير المحول يكون أكثر من المدخلات عند الطرف المقلوب للمقارنة. يؤدي هذا إلى ناتج منطقي مرتفع عند المقارنة ، بجهد كافٍ لتشغيل MOSFET على الشرط. أثناء إجراء MOSFET ، يتم تنشيط ملف الترحيل ويتم الآن توصيل جهة الاتصال المشتركة بجهة اتصال مفتوحة بشكل طبيعي. يتسبب هذا في إعاقة تدفق التيار حيث يتم الآن كسر الدائرة ويتم تبديل الأحمال بسبب نقص مصدر الطاقة.

مزايا قاطع الدائرة الإلكترونية

• يمكن تصميم قواطع الدائرة الإلكترونية للتنقل في أحمال زائدة صغيرة ولا تتفاعل مع التيارات المتدفقة.
• لديهم وقت استجابة أسرع لأن خصائص الاستجابة تعتمد فقط على الوقت المستغرق للتيار الذي يمر عبر تقاطع أشباه الموصلات الموصلة ليكون صفراً.
• لا يعانون من مشاكل الأنظمة التقليدية المتمثلة في البلى لأن المكونات المستخدمة إلكترونية.
• وهي أقل تكلفة لأن المكونات المستخدمة أخف وزنا وأقل تكلفة وسهلة الصيانة.

قواطع دوائر إلكترونية عملية

مفتاح حماية الكتروني من فونيكس

يعمل بإمداد 24 فولت تيار مستمر ويأتي مع مفهوم المراقبة والإشارات عن بعد. يتكون من إعادة ضبط عن بعد. يتم استخدامه لحماية المرحلات ، وأجهزة التحكم القابلة للبرمجة ، والمحركات ، وأجهزة الاستشعار ، والمحركات ، والصمامات ، إلخ.

HFDE308032

يأتي مزودًا بميزات تيار 15-80 A قابلة للتعديل ويتكون من ضبط وقت طويل قابل للتعديل ، وضبط زمني قصير وإعداد فوري مع إشارة حالة وإنذار مدمج فيه.

مصدر الصورة:

• فتيل كهربائي مبيعات براغاتي
• NC100H قواطع بواسطة CIRTG