ما الفرق بين أجهزة الحماية من زيادة التيار الكهربائي وقواطع الدائرة؟
- الاختلافات بين أجهزة الحماية من زيادة التيار الكهربائي وقواطع الدائرة
1.1 جهاز الحماية من زيادة التيار
جهاز الحماية من الصواعق (SPD)، المعروف أيضاً باسم مانع الصواعق ذي الجهد المنخفض أو مانع الصواعق ذي الجهد المنخفض، هو جهاز يُستخدم للحد من ارتفاعات الجهد المفاجئة في الدوائر الكهربائية أو خطوط الاتصالات، وبالتالي حماية المعدات. ويعتمد مبدأ عمله على أنه عند حدوث زيادة مفاجئة في الجهد أو التيار في الدائرة، يقوم جهاز الحماية من الصواعق بتوصيل التيار بسرعة، محولاً الزيادة إلى الأرض.
بحسب نوع المعدات المراد حمايتها، يمكن تقسيم أجهزة الحماية من ارتفاع التيار إلى فئتين: أجهزة الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي وأجهزة الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي للإشارة. ويمكن تصنيف أجهزة الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي، بناءً على قدرتها على الحماية، إلى أربعة أنواع: النوع الأول، والنوع الثاني، والنوع الثالث، والنوع الرابع. أما أجهزة الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي للإشارة، فتشمل أجهزة الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي لإشارات الشبكة، وأجهزة الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي للفيديو، وأجهزة الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي للمراقبة ثلاثية الوظائف، وأجهزة الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي لإشارات التحكم، وأجهزة الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي لإشارات الترددات اللاسلكية (مُغذّي الهوائي).
1.2 قاطع الدائرة
قاطع الدائرة، الذي يُسمى أحيانًا مفتاح الهواء، هو جهاز أمان يُستخدم في الأنظمة الكهربائية. يفصل الدائرة تلقائيًا عندما يتجاوز التيار حدًا معينًا. وهذا يحمي الدوائر والمعدات الكهربائية من مشاكل مثل قصر الدائرة أو زيادة الأحمال.
تُستخدم قواطع الدائرة الكهربائية عادةً للتحكم في الطاقة في أماكن مثل أنظمة الإضاءة أو غرف المضخات. يعمل هذا الجهاز عن طريق الحرارة؛ فعندما يمر تيار كهربائي زائد عبر القاطع، ينتج عنه حرارة. تتسبب هذه الحرارة في انحناء شريط معدني داخل القاطع، مما يؤدي إلى فصل التيار الكهربائي. وبذلك، يمنع هذا الإجراء تلف المعدات الناتج عن التيار الزائد.
- الاختلافات بين الجهازين
2.1 تختلف مبادئ العمل: يعمل جهاز الحماية من زيادة التيار عند حدوث زيادة عابرة في الجهد في الدائرة، حيث يحوّل الجهد الزائد إلى الأرض. في المقابل، يفصل قاطع الدائرة الدائرة تلقائيًا عندما يتجاوز التيار الحد المقنن، وبالتالي يحمي المعدات الكهربائية.
2.2 تختلف وظائف الحماية: صُمم جهاز الحماية من زيادة التيار لحماية المعدات الكهربائية ومعدات الاتصالات من أضرار زيادة التيار داخل الدائرة. أما قاطع الدائرة، فيحمي الدائرة من الأعطال مثل قصر الدائرة والحمل الزائد.
تختلف نطاقات الحماية: يمكن لجهاز الحماية من زيادة التيار حماية كل من أنظمة إمداد الطاقة وخطوط الاتصالات. أما قاطع الدائرة الكهربائية فيقتصر على حماية المعدات الكهربائية المتصلة بدائرة الطاقة.
- المعرفة الأساسية لاختيار جهاز الحماية من زيادة التيار (SPD)
تشمل عوامل الاختيار الرئيسية لأجهزة الحماية من زيادة التيار ما يلي:
يجب اختيار مستوى حماية الجهد (Up) وفقًا لجهد تحمل المعدات المحمية لضمان أن يكون جهد الحماية أقل من مستوى تحمل العزل، وبالتالي حماية المعدات من التلف الناتج عن الجهد الزائد. يجب أن تكون قيمة Up أقل من 80% من جهد تحمل العزل للمعدات المحمية. على سبيل المثال، في صندوق توزيع فرعي لمبنى سكني، تُختار قيمة Up عادةً بين 1.5 كيلوفولت و2.5 كيلوفولت. عند حماية المعدات الإلكترونية الحساسة، مثل أنظمة التحكم المنزلية الذكية، يُنصح باختيار قيمة Up أقل.
يشير جهد التشغيل المستمر الأقصى (Uc) إلى أقصى جهد تيار متردد فعال أو جهد تيار مستمر يمكن لجهاز الحماية من الصواعق تحمله بأمان لفترة طويلة. يجب أن يكون هذا الجهد أعلى من أقصى جهد تشغيل مستمر قد يظهر في النظام، ويتم اختياره عادةً بناءً على الجهد الاسمي للنظام. في نظام إمداد طاقة سكني بجهد 220 فولت/380 فولت، يتم اختيار قيمة Uc تبلغ 385 فولت أو 420 فولت عادةً. في نظام الطاقة الشمسية الكهروضوئية، يجب اختيار قيمة Uc لجهاز الحماية من الصواعق بناءً على أقصى جهد دخل لعكس التيار الكهروضوئي. عندما يشهد نظام إمداد الطاقة تقلبات كبيرة في الجهد، يجب اختيار قيمة Uc أعلى.
تشير سعة التفريغ إلى أقصى تيار اندفاعي يمكن لجهاز الحماية من الصواعق (SPD) تحمله في حدث اندفاعي واحد. وتشمل هذه السعة تيار التفريغ الاسمي (In) وتيار التفريغ الأقصى (Imax). يجب أن يعتمد اختيار سعة التفريغ على موقع التركيب وشدة الاندفاعات الصاعقة المحتملة. على سبيل المثال، يتطلب صندوق التوزيع الرئيسي سعة تفريغ أكبر، بينما قد تكفي سعة أصغر في صندوق التوزيع الفرعي. يمثل تيار التفريغ الاسمي (In) مستوى تيار الاندفاع الذي يمكن لجهاز الحماية من الصواعق تحمله بشكل متكرر دون تلف. يعتمد اختيار قيمة In على عوامل مثل الموقع والارتفاع والبيئة المحيطة ومستوى الحماية المطلوب من الصواعق. في المناطق الحضرية المحاطة بمبانٍ شاهقة، يمكن اختيار In بقيمة 20 كيلو أمبير؛ أما في المناطق المفتوحة أو المناطق التي تشهد نشاطًا متكررًا للصواعق، فيجب أن تكون قيمة In 30 كيلو أمبير أو أعلى.
يمثل تيار التفريغ الأقصى (Imax) أقصى تيار اندفاع يمكن لجهاز الحماية من الصواعق (SPD) تحمله في حدث واحد. ويُشابه اختيار Imax اختيار تيار التفريغ (In)، ولكن يجب مراعاة بيئة التركيب، وأهمية المبنى، وقيمة المعدات. بالنسبة للمباني السكنية العادية، يمكن اختيار Imax بين 40 و60 كيلو أمبير؛ أما بالنسبة للمباني السكنية الفاخرة أو المواقع التي تحتوي على معدات بالغة الأهمية، فيجب أن يكون Imax 80 كيلو أمبير أو أعلى.
يعكس زمن الاستجابة سرعة جهاز الحماية من الصواعق في التفاعل مع ارتفاعات التيار الكهربائي. وكلما كان زمن الاستجابة أقصر، كان ذلك أفضل. يُنصح عمومًا باختيار أجهزة حماية من الصواعق ذات زمن استجابة أقل من 25 نانوثانية لضمان كبح وتفريغ سريع للارتفاعات المفاجئة، مما يقلل من الأضرار المحتملة للمعدات.