في رسومات لوحة المفاتيح الكهربائية، غالبًا ما يُخلط بين العازل وقاطع الدائرة.
لكن هذه الأجهزة لها وظائف مختلفة. قاطع الدائرة يقطع التيار، بينما العازل يُنشئ فجوة فصل مادية.
الغرض الرئيسي من العازل هو سلامة الصيانة:
فهو يُنشئ نقطة فصل مادية واضحة بعد أن يكون قد تم إيقاف الدائرة بالفعل.
يشرح هذا المقال الهيكل الفعلي للعازل، ومكان وضعه، ولماذا يمكن أن يغير تصميم لوحة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط.
ما هو العازل في لوحة المفاتيح الكهربائية؟
العازل، ويُسمى أيضًا الفاصل، هو جهاز يُستخدم لفصل الدائرة ماديًا بعد أن يكون التيار قد انقطع بالفعل.
لا يُستخدم بشكل أساسي لقطع تيار الحمل أو تيار العطل. وظيفته هي إنشاء نقطة فصل آمنة للفحص أو الصيانة أو عملية التبديل.
العازل لا يحمي الدائرة. إنه يُنشئ فجوة عزل مادية.
شرح مبسط:
عندما يكون العازل مغلقًا، يكون للدائرة مسار معدني مستمر:
المصدر ← تلامس معدني ← الحمل
عندما يكون العازل مفتوحًا، يتم فصل المسار المعدني واستبداله بفجوة عزل:
المصدر ← فجوة هوائية ← الحمل
يتم قطع مسار التيار لأن جزءًا من المسار الموصل يتم إبعاده ميكانيكيًا.
ما هي الآلية المستخدمة لعزل الدائرة؟
يعمل العازل عن طريق إبعاد جزء موصل عن جزء موصل آخر.
تشمل الهياكل الشائعة:
| نوع الآلية | كيف تعمل |
|---|---|
| نوع الشفرة السكينية | تدور شفرة بعيدًا عن التلامس الثابت |
| النوع الدوار | يدور تلامس دوار لتوصيل أو فصل الدائرة |
| النوع المنزلق / القابل للسحب | يتم سحب تلامس متحرك بعيدًا عن تلامس ثابت |
| النوع ثلاثي المواضع | يتم دمج المواضع المغلقة والمعزولة والمؤرضة |
النقطة الأساسية:
يستبدل العازل الاتصال المعدني بفجوة عزل.
ولكن يجب أن تكون هذه الفجوة كبيرة بما يكفي لمستوى الجهد. الهواء عادة لا يوصل عند الجهد المقنن، ولكن إذا كان الجهد مرتفعًا جدًا أو كانت الفجوة صغيرة جدًا، يمكن أن يحدث وميض.
لذا فإن العازل ليس مجرد “قطع سلك”. إنه هيكل عزل مصمم بمسافة خلوص مناسبة، ومسافة تسرب، ومسافة تلامس، وقوة ميكانيكية.
تؤدي الآلية أيضًا إلى القسم التالي: عندما يزداد الجهد، سيحتاج العازل إلى مساحة أكبر للعزل.
يزداد حجم العازل مع زيادة الجهد
يتأثر حجم العازل بشكل أساسي بالجهد لأن الجهد الأعلى يتطلب مسافة عزل أكبر.
عند الجهد المنخفض، تكون فجوة الهواء المطلوبة صغيرة. أما عند الجهد المتوسط، يصبح الخلوص المطلوب بين الأطوار والأرض أكبر بكثير.
| مستوى الجهد | تأثير الحجم |
|---|---|
| 400 فولت / 690 فولت جهد منخفض | يمكن أن يتناسب مفتاح الفصل المدمج داخل لوحة الجهد المنخفض |
| 11 / 12 كيلو فولت جهد متوسط | مطلوب فجوة تلامس أكبر ودعامات عزل |
| 24 كيلو فولت جهد متوسط | تباعد أكبر بين الأطوار وخلوص الخزانة |
| 33 / 36 كيلو فولت جهد متوسط | هيكل كبير جدًا معزول بالهواء؛ قد يغير تصميم الخزانة |
ما يؤثر على الحجم:
- الجهد المقنن
- التيار المقنن
- تيار التحمل لفترة قصيرة
- الخلوص بين الأطوار
- الخلوص بين الطور والأرض
- فجوة التلامس المفتوحة
- تصميم معزول بالهواء أو بالغاز
- ما إذا كان مفتاح التأريض مدمجًا
- آلية تشغيل يدوية أو آلية
كلما ارتفع الجهد، يجب أن تكون فجوة الهواء وهيكل العزل أكبر. ولهذا السبب فإن عازل الجهد المتوسط ليس ملحقًا صغيرًا داخل الخزانة.
هل تبحث عن سويتشجير ولوحات توزيع ثلاثية الطور مُختبرة في المصنع لمشروعك؟
أين يوضع العازل في الدائرة؟
في لوحة مفاتيح VCB ثابتة ذات جهد متوسط
الهيكل الشائع هو:
قضبان التوصيل ← عازل / فاصل ← VCB ثابت ← محول تيار ← طرف الكابل ← مفتاح التأريض
هنا:
- يقوم VCB بقطع التيار
- ينشئ العازل فجوة العزل
- يقوم مفتاح التأريض بتأريض الجانب المعزول
لماذا يوضع العازل غالبًا بين قضبان التوصيل وقاطع الدائرة الثابت؟
السبب هو السلامة والصيانة.
قضبان التوصيل هي مصدر الطاقة الرئيسي داخل لوحة المفاتيح الكهربائية. عندما تحتاج لوحة تغذية واحدة إلى صيانة، فإن نقطة العزل الأكثر أمانًا تكون عادةً في بداية فرع التغذية هذا، أقرب ما يمكن عمليًا إلى مصدر الطاقة.
بفتح العازل في هذا الموضع، يمكن فصل الأجزاء النهائية من هذا المغذي، بما في ذلك VCB الثابت، ومحول التيار، وطرف الكابل، وجانب الكابل الخارج، عن قضبان التوصيل الحية.
هذا مهم بشكل خاص لأن الغرض من العازل هو أساسًا عزل الصيانة. في العديد من أنظمة لوحات المفاتيح الكهربائية، قد تحتاج لوحة تغذية واحدة إلى التوقف بينما يجب أن تستمر لوحات التغذية الأخرى في العمل. قد تظل قضبان التوصيل الرئيسية تحت الجهد، ويتم عزل الفرع المحدد فقط.
لذا فإن العازل لا يوضع هناك عشوائيًا. إنه يعمل كنقطة قطع في بداية فرع واحد.
كيف يغير العازل تصميم لوحة المفاتيح الكهربائية؟
بالنظر إلى حجمه وموقعه في هيكل لوحة المفاتيح الكهربائية، فإن إضافة عازل في لوحة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط قد يغير هيكل الخزانة بالكامل.
لذلك عند إضافة عازل، يجب إعادة تصميم العديد من الأجزاء الأخرى من لوحة المفاتيح الكهربائية معًا.
1. مساحة إضافية لجهاز العزل الرئيسي
يحتاج العازل إلى مساحة مادية لتلامساته الثابتة، وشفرته المتحركة أو تلامسه الدوار، والعوازل، وعمود التشغيل، وفجوة التلامس المفتوحة. عند الجهد المتوسط، تكون هذه المساحة أكبر بكثير مما هي عليه في معدات الجهد المنخفض لأن خلوص الهواء بين الأجزاء الحية يجب أن يُحافظ عليه.
2. مراجعة قضبان التوصيل ووصلات النحاس
يجب توصيل العازل بين قضبان التوصيل والقاطع، لذلك يجب تغيير ترتيب قضبان التوصيل ووصلات النحاس. قد تكون هناك حاجة إلى وصلات نحاسية إضافية، ونقاط تلامس، ودعامات، وأجزاء عزل. يجب أيضًا فحص نقاط التوصيل الإضافية هذه من حيث ارتفاع درجة الحرارة وتحمل تيار الدائرة القصيرة.
3. تغيير التصميم الداخلي للخزانة
قد تحتاج مواضع القاطع، ومحول التيار، وطرف الكابل، ومفتاح التأريض، وحجرة قضبان التوصيل إلى التعديل. في بعض التصميمات، قد يزداد ارتفاع الخزانة أو عمقها أو عرضها. في حالات أخرى، قد يتغير نوع لوحة المفاتيح الكهربائية بالكامل من تصميم VCB قياسي قابل للسحب إلى تصميم VCB ثابت مع فاصل.
4. تشابك أكثر تعقيدًا
يجب أن يعمل القاطع والعازل ومفتاح التأريض بالتسلسل الصحيح. على سبيل المثال، لا ينبغي فتح العازل تحت الحمل، ولا ينبغي إغلاق مفتاح التأريض عندما تكون الدائرة حية. قد يتطلب ذلك تشابكات ميكانيكية، وتشابكات مفتاحية، ومفاتيح وضع، وإشارات تشابك كهربائية.
5. آلية تشغيل وإشارة إضافية
يحتاج العازل إلى آلية تشغيل يدوية أو آلية، ومؤشر وضع، وجهاز قفل، وأحيانًا تلامسات مساعدة لتغذية حالة عن بُعد. هذه ليست كبيرة مقارنة بأجزاء النحاس الرئيسية، لكنها لا تزال تؤثر على هيكل اللوحة والأسلاك التحكمية.
| منطقة التصميم | التأثير |
|---|---|
| حجم الخزانة | قد يتطلب ارتفاعًا أو عرضًا أو عمقًا إضافيًا |
| ترتيب قضبان التوصيل | هناك حاجة إلى نقاط توصيل ودعامات إضافية |
| الخلوص الداخلي | يجب الحفاظ على المسافة بين الأطوار والطور والأرض |
| التشابك | يجب تنسيق القاطع والعازل ومفتاح التأريض |
| التكلفة | جهاز إضافي، نحاس، آلية، وهندسة |
| وقت التسليم | قد يتطلب التصميم المخصص وقت إنتاج أطول |
إنه ليس مجرد “جزء إضافي”. قد يصبح تصميمًا مختلفًا للوحة المفاتيح الكهربائية.
متى يكون العازل مفيدًا؟ ومتى لا يكون كذلك؟
يكون العازل مفيدًا عندما تحتاج لوحة المفاتيح الكهربائية إلى نقطة عزل مادية واضحة للصيانة. ولكن ما إذا كان هناك حاجة إلى عازل منفصل يعتمد على هيكل لوحة المفاتيح الكهربائية.
1. لوحة مفاتيح VCB ثابتة ذات جهد متوسط
في لوحة مفاتيح VCB ثابتة ذات جهد متوسط، يكون القاطع مثبتًا داخل الخزانة. لا يمكن سحبه لإنشاء وضع معزول.
الترتيب الشائع هو:
قضبان التوصيل ← عازل / فاصل ← VCB ثابت ← محول تيار ← طرف الكابل
مفتاح التأريض: متصل بجانب الكابل للتأريض
في هذا الهيكل، يقوم VCB بقطع تيار الحمل وتيار العطل. ينشئ العازل فجوة عزل مادية من جانب قضبان التوصيل. يقوم مفتاح التأريض بتأريض جانب الكابل بعد عزل المغذي.
هذا الترتيب معقول لأن VCB الثابت نفسه لا يمكن أن يبتعد عن قضبان التوصيل الحية. يوفر العازل وظيفة العزل التي لا يمكن للقاطع الثابت توفيرها بالحركة.
أنظمة الجهد المتوسط/العالي بشكل عام
العوازل شائعة في أنظمة الجهد المتوسط والجهد العالي لأن العزل أكثر أهمية عند مستويات الجهد الأعلى.
تشمل الأسباب:
| السبب | الشرح |
|---|---|
| جهد أعلى | مطلوب مسافة عزل أكبر |
| مخاطر صيانة أعلى | يحتاج المشغلون إلى نقطة عزل واضحة وآمنة |
| تشغيل قضبان التوصيل الحية | قد يتم عزل مغذي واحد بينما تظل المغذيات الأخرى تحت الجهد |
| متطلبات التأريض | غالبًا ما يحتاج الجانب المعزول إلى التأريض قبل الصيانة |
| هيكل المعدات الثابتة | لا يمكن للقواطع الثابتة إنشاء عزل عن طريق السحب |
لذا في أنظمة الجهد المتوسط/العالي، غالبًا ما يكون العازل جزءًا من تصميم لوحة المفاتيح الكهربائية الأساسي، وليس ملحقًا اختياريًا صغيرًا.
2. لوحة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض
في لوحة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض، لا يزال العزل مطلوبًا. ولكن عادة لا تكون هناك حاجة إلى عازل منفصل لأن وظيفة العزل غالبًا ما تكون متوفرة بالفعل بواسطة أجهزة أخرى، مثل:
ACB، MCCB، MCB، مفتاح فصل، أو مفتاح فصل منصهر
الترتيب النموذجي للوحة الجهد المنخفض هو:
ACB / MCCB الوارد ← قضبان التوصيل ← المغذيات الصادرة
عادة، لا توجد حاجة لإضافة عازل منفصل آخر قبل ACB أو MCCB:
عازل ← ACB / MCCB
غالبًا ما يكرر ذلك نفس وظيفة العزل، بينما يضيف المزيد من التكلفة والمساحة ووصلات النحاس ونقاط الحرارة ومتطلبات التشابك.
لذا فإن العبارة الأكثر دقة هي:
العزل ليس نادرًا في لوحة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض. العازل المنفصل نادر لأن القاطع أو مفتاح الفصل غالبًا ما يوفر بالفعل وظيفة العزل المطلوبة.
قد يظل العازل المنفصل يُستخدم في أنظمة الجهد المنخفض إذا كان المشروع لديه متطلبات خاصة للصيانة أو السلامة أو القفل أو التجاوز أو المواصفات. ولكنه لا يُطلب عادة كجهاز إضافي قياسي قبل كل قاطع.
3. ماذا عن لوحة مفاتيح VCB القابلة للسحب ذات الجهد المتوسط؟
في لوحة مفاتيح VCB القابلة للسحب ذات الجهد المتوسط، يتم تركيب القاطع على عربة متحركة.
الترتيب الشائع هو:
قضبان التوصيل ← تلامس ثابت + مصراع ← عربة VCB قابلة للسحب ← تلامس ثابت + مصراع ← جانب الكابل ← مفتاح التأريض
عندما تكون عربة VCB في وضع الخدمة، فإنها تتصل بالتلامسات الثابتة ويمكن أن يتدفق التيار. عندما يتم سحب العربة إلى وضع الاختبار أو العزل، فإنها تنفصل عن التلامسات الثابتة وتُغلق المصاريع.
في هذه الحالة، يتم تحقيق العزل بواسطة هيكل السحب نفسه.
لذا لا تكون هناك حاجة عادة إلى عازل منفصل في لوحة مفاتيح VCB القياسية القابلة للسحب. قد تؤدي إضافة واحد إلى تكرار وظيفة العزل وتجعل الخزانة أكثر تعقيدًا.
العازل مقابل قاطع الدائرة
| البند | عازل / فاصل | قاطع الدائرة |
|---|---|---|
| الوظيفة الرئيسية | عزل مادي | التبديل والحماية |
| قطع التيار | عادة بدون حمل فقط | يمكنه قطع تيار الحمل وتيار العطل |
| تصميم إخماد القوس | عادة لا يوجد تصميم قوي لإخماد القوس | نعم: فراغ، SF6، غرفة قوس هوائية، إلخ. |
| وظيفة الحماية | لا | نعم، مع مرحل أو وحدة فصل |
| البنية | شفرة/تلامس متحرك + فجوة هوائية | تلامسات + غرفة قوس + آلية فصل |
| حالة التشغيل | بعد فتح القاطع | تحت الحمل أو حالة العطل |
| تكلفة الجهاز نفسه | أبسط، وعادة أرخص من القاطع | أكثر تعقيدًا، وأكثر تكلفة |
| تأثير التصميم | يمكن أن يكون كبيرًا في الجهد المتوسط | جهاز الحماية الرئيسي |
| الاستخدام النموذجي | لوحة مفاتيح ثابتة ذات جهد متوسط، محطات فرعية، نقاط عزل | حماية وتبديل الجهد المنخفض/المتوسط |
العازل العادي ليس لديه تصميم قوي لقطع القوس وهو مخصص للتشغيل بدون حمل. يختلف مفتاح الفصل أو مفتاح قطع الحمل لأنه مصمم لقطع تيار الحمل المقنن.
الخلاصة
في لوحة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط، العازل هو جهاز مسار تيار أساسي مزود بتلامسات، ومسافة عزل، وآلية تشغيل، وتشابكات، ووصلات قضبان التوصيل.
إنه مفيد في لوحة المفاتيح الكهربائية الثابتة ذات الجهد المتوسط لأنه لا يمكن سحب القاطع. ولكن في لوحة المفاتيح الكهربائية القابلة للسحب ذات الجهد المتوسط أو العديد من لوحات الجهد المنخفض، يتم توفير وظيفة العزل بالفعل بواسطة هيكل السحب، أو القاطع، أو مفتاح الفصل.
الغرض الرئيسي من العازل المنفصل هو توفير نقطة عزل آمنة للصيانة، خاصة في لوحة المفاتيح الكهربائية من النوع الثابت ذات الجهد المتوسط.
الأسئلة الشائعة
هل العازل هو نفسه قاطع الدائرة؟
لا. يقطع قاطع الدائرة تيار الحمل وتيار العطل. بينما ينشئ العازل بشكل أساسي فجوة عزل مادية بعد أن تكون الدائرة قد تم إيقافها بالفعل.
هل يمكن للعازل قطع تيار الحمل؟
العازل العادي هو عادة جهاز بدون حمل ولا ينبغي استخدامه لقطع تيار الحمل. إذا كان الجهاز مصممًا لقطع تيار الحمل المقنن، فإنه يُسمى عادة مفتاح فصل أو مفتاح قطع الحمل.
لماذا يُستخدم العازل في لوحة المفاتيح الكهربائية الثابتة ذات الجهد المتوسط؟
في لوحة المفاتيح الكهربائية الثابتة ذات الجهد المتوسط، لا يمكن سحب القاطع. يوفر العازل المنفصل نقطة فصل مادية عن قضبان التوصيل الحية، وهو أمر مفيد للصيانة.
هل العازل ضروري في لوحة مفاتيح VCB القابلة للسحب؟
عادة لا. في لوحة مفاتيح VCB القابلة للسحب، يمكن سحب عربة القاطع إلى وضع الاختبار أو العزل، لذا فإن هيكل السحب يوفر بالفعل وظيفة العزل.
لماذا العازل المنفصل نادر في لوحة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض؟
في لوحة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المنخفض، غالبًا ما يتم توفير العزل بالفعل بواسطة ACB، MCCB، MCB، مفتاح الفصل، أو مفتاح الفصل المنصهر. قد تؤدي إضافة عازل آخر إلى تكرار نفس الوظيفة فقط.
هل تؤدي إضافة عازل إلى تغيير تصميم لوحة المفاتيح الكهربائية؟
في لوحة المفاتيح الكهربائية ذات الجهد المتوسط، نعم. العازل هو جزء من مسار التيار الأساسي. قد تتطلب إضافته مساحة إضافية، ووصلات نحاسية، وعوازل دعم، وتشابكات، وآليات تشغيل، وتغييرات في تصميم الخزانة.
