انواع القواطع الكهربائية المنزلية وشرح مبدأ عملها

في هذا الدرس سنتعرف على انواع القواطع الكهربائية المنزلية ومبدأ عملها

ماهي وظيفة القاطع الكهربائي:

وظيفة قاطع التيار الأساسية هي حماية الأجهزة الكهربائية و الإنسان من خطر التيار الكهربائي, وذلك عن طريق قطع الدائرة في حالة وجود تيار غير عادي في الدائرة (حمل زائد, قصر الدائرة أو تسرب تيار).

و لاكتشاف التغير الموجود في الكهرباء و الذي يمثل خطرا على المحيط يستعمل قاطع الكهرباء ثلاث تقنيات مختلفة. و قد نجد كل هذه التقنيات أو قد نجد بعضها أو أحدها في قاطع واحد. هذا مرتبط بنوع القاطع وايضا سعره.

ملاحظة: يمكن نسمي قاطع الكهرباء بقاطع التيار أو قاطع الدائرة.

تقنيات القطع الثلاث الموجودة داخل قاطع التيار:

في الصورة الموضحه جانبا

رمز لقاطع الكهربائي يحتوي على تقنيات القطع الثلاثة.
فالقاطع الحراري يستعمل للحماية ضد الحمل الزائد و يرمز له بنصف مستطيل.
والقاطع المغناطيسي يستعمل للحماية من قصر الدائرة و يرمز له بنصف دائرة.

أما القاطع التفاضلي(DDR) فيحمي الإنسان من تسرب التيار و يرمز له بالشكل البيضاوي.
لنتعرف على كل منهم

القاطع الحراري:

تستعمل تقنية القطع الحراري في القاطع الكهربائي في الحماية من الحمل الزائد. وهي تتكون من صفيحتان معدنيتان مختلفتين في البنية ( كل صفيحه من معدن مختلف ) متصلتان ببعضهما البعض كما في الصورة الموضحه جانيا. و تتميز كل صفيحة بنسبة تمدد عند الحرارة مختلفة عن الصفيحة الأخرى لان كل منهما من معدنين مخلتفين. أي عندما تسخن الصفيحتان بفعل زيادة الحمل فإن هذا سينتج عنه إنحناء (تقوس) الصفيحتان. ثم يتسبب هذا الانحناء الميكانكي في فتح الدائرة و بالتالي قطع التيار. هذه التقنية هي أيضا مبدأ عمل الريليه الحراري (thermal relay) الذي يستعمل في حماية المحركات من الحمل الزائد.

القاطع المغناطيسي:

يتميز هذا القاطع بسرعة قطعه للتيار في حال وصول التيار الى المستوى المطلوب للقطع المغناطيسي. و يتكون هذا القاطع من وشيعة (Electromagnetic coil) يمر من خلالها التيار, و تحول هذه الوشيعة الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية في حالة وصلت قيمة التيار إلى قيمة تيار القطع المغناطيسي. ثم تتسب هذه الطاقة الميكانيكية في فتح الدائرة.

لاحظ في هذه الصورة الموضحه جانيا منحنى تغير الوقت اللازم لقطع الدائرة مع تغير التيار المار وسط القاطع الكهربائي:

المنحنى باللون الأزرق يمثل القاطع المغناطيسي. و المنحنى باللون الأحمر يمثل القاطع الحراري. عادة نجد هذان المنحنيان في منحنى واحد يمثل قاطع التيار.

لاحظ في حالة تجاوز التيار لتيار القطع المغناطيسي فإن وقت القطع يكون ضئيلا جدا (0.03 ثانية تقريبا). و هذا أمر ضروري لما يحمله قصر الدائرة من خطورة. لاحظ كذلك بأن التيار إذا كان مساويا أو أقل من 10 امبير فإن قاطع التيار لا يقطع الدائرة إطلاقا.

القاطع التفاضلي (DDR):

القاطع التفاضلي ببساطة يقوم بقياس الفرق بين التيار الداخل و التيار الخارج, و إذا كان الفرق كبيرا فهذا يعني أن هناك تسرب تيار بسبب عيوب في العزل أو بسبب مرور التيار في جسم الإنسان, وحتى يتمكن القاطع التفاضلي من معرفة الفرق في التيار يعتمد على:

1. وشيعة يمر فيها التيار الفاز (باللون الاحمر في الصورة اسفله) 
2. وشيعة يمر فيها تيار النوتر (باللون الازرق في الصورة اسفله) 
3. وشيعة ثالثة مستقبلة K1 مرتبطة بقاطع للتيار يقطع التيار في حالة وجود تيار معين في الوشيعة K1.

مبدأ عمل القاطع التفاضلي:

الحالة الاولى عدم وجود تسريب: 

تيار الفاز مساوٍ لتيار النيوترال, اي لا يوجد تسرب للتيار في هذه الحالة. بالإضافة إلى أن التدفق المغناطيسي في في وشيعة الفاز مساو لنظيره في و شيعة النوتر. و هذا يعني أن التدفق المغناطيسي في الوشيعة الثالثة المستقبلة يساوي 0 و بالتالي فإن التيار داخلها يساوي معدوم, و بالتالي لن يفتح القاطع.

الحالة الثانية بوجود تسرب تيار: 

في هذه الحالة سيكون هنالك فرق في التيار الموجود في وشيعة الفاز و وشيعة النيوترال, و بالتالي سيتكون تدفق مغناطيسي في الوشيعة المستقبلة, و نتيجة لهذا التغير في التدفق المغناطيسي سيتكون تيار داخل الوشيعة الثالثة K3 و بالتالي ستفتح القاطعة K2.

أخيرا لنتعرف على الرموز المكتوبه على القواطع الكهربائية:

الحرف على صنف القاطع حيث توجد عدة اصناف ( A B C D) وكل صنف يدل على استخدام معين

الصنف (A) يستخدم في التطبيقات الحساسة .
الصنف (B) استخدامات عامة كالانارة والتركيبات الداخلية وكذلك في الانظمة الخالية من الحماية ضد التسريب الارضي .
الصنف (C) يستخدم للاحمال التي لها تيار اقلاع عالي كالمحركات.
الصنف (D) للاحمال التي لها تيار اقلاع عالي وحاد نبضي مثل المحولات والصمامات الكهربائية.