التيار ثلاثي الأطوار – الجزء الثاني: كيف يغير التيار ثلاثي الأطوار تصميم لوحات التوزيع الكهربائية

ملاحظة: هذا المقال هو الجزء الثاني من سلسلة مقالاتنا حول التيار ثلاثي الأطوار.

في الجزء الأول، شرحنا الفرق الأساسي بين التيار أحادي الطور والتيار ثلاثي الأطوار. في هذا المقال، ننتقل من النظرية الأساسية إلى المعدات الكهربائية الفعلية، مع التركيز على لوحات التوزيع الكهربائية.

التيار ثلاثي الأطوار ليس مجرد مفهوم لشكل موجي. بمجرد دخوله إلى معدات التوزيع الحقيقية، يصبح مشكلة تصميم هيكلي: كيف يجب أن تستقبل اللوحة وتوزع وتبدل وتحمي وتقيس وتعزل ثلاثة موصلات حية مترابطة؟

لهذا السبب، تُعد لوحات التوزيع الكهربائية من أفضل الأماكن لفهم التيار ثلاثي الأطوار عمليًا.

يغير المحول الجهد. ويُثبت منظم الجهد الجهد. لكن لوحات التوزيع الكهربائية تُظهر النظام ثلاثي الأطوار بشكل مباشر. داخل الخزانة، تصبح L1 و L2 و L3 قضبان توصيل أطوار، وقواطع، وأطراف توصيل، ومحولات تيار (CTs)، وعدادات، وكابلات، ومغذيات صادرة. إذا كان النظام يتضمن محايدًا وأرضيًا وقائيًا، فإن N و PE يصبحان أيضًا جزءًا من الهيكل المادي.

لذلك، في لوحات التوزيع الكهربائية، لا يمثل التيار ثلاثي الأطوار مجرد نوع إمداد كهربائي. بل يؤثر بشكل مباشر على الترتيب الداخلي للوحة.

مراجعة سريعة: ماذا يعني التيار ثلاثي الأطوار؟

يستخدم التيار ثلاثي الأطوار ثلاث موجات جهد تيار متردد. لهذه الموجات نفس التردد، لكنها مفصولة عن بعضها البعض بزاوية 120 درجة كهربائية.

في نظام ثلاثي الأطوار متوازن، تعمل الأطوار الثلاثة معًا لتوفير الطاقة بسلاسة أكبر من نظام أحادي الطور. هذا أحد الأسباب التي تجعل التيار ثلاثي الأطوار يستخدم على نطاق واسع في التوزيع الصناعي والتجاري للطاقة.

في الرسومات والملصقات والمستندات الفنية، قد تظهر الأنظمة ثلاثية الأطوار بأشكال مختلفة:

الترميز	المعنى الشائع
L1، L2، L3	ثلاثة موصلات طور في العديد من الأنظمة الكهربائية
R، S، T	طريقة شائعة أخرى لترميز الأطوار الثلاثة
A، B، C	علامات الأطوار المستخدمة غالبًا في الرسومات والمواصفات وبعض المعايير الإقليمية
U, V, W	علامات أطراف التوصيل الشائعة للمحركات ثلاثية الأطوار
3P	ثلاثة أطوار، عادة بدون تبديل محايد
3P+N	ثلاثة أطوار بالإضافة إلى المحايد
3P+N+PE	ثلاثة أطوار، محايد، وأرضي وقائي

هذه العلامات ليست مجرد عادات تسمية. إنها تؤثر على تصميم لوحات التوزيع الكهربائية الفعلية، بما في ذلك ترتيب قضبان التوصيل، وعدد أقطاب القاطع، وتصميم المحايد، وربط القياس، وإنهاء الكابلات، والحماية، وعروض الأسعار.

جهد الخط إلى الخط وجهد الخط إلى المحايد في لوحات التوزيع الكهربائية

قبل تقديم هيكل قضبان التوصيل، من الأفضل البدء بنقطة واحدة: قد توزع لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار أكثر من علاقة جهد واحدة.

طريقة بسيطة لتخيل ذلك هي ثلاثة تيارات متساوية تتدفق معًا كنهر واحد. يمثل كل تيار طورًا واحدًا: L1 و L2 و L3. إذا كان الحمل يستخدم طورًا واحدًا ومحايدًا فقط، فهو مثل أخذ الماء من تيار واحد. إذا كان الحمل يستخدم الأطوار معًا، فهو مثل استخدام التدفق المشترك للنظام ثلاثي الأطوار.

في لوحات التوزيع الكهربائية الفعلية، هذه ”التيارات“ ليست ماء. إنها موصلات طور مادية أو قضبان توصيل. تصبح L1 و L2 و L3 ثلاثة قضبان توصيل أطوار. إذا كان النظام يتضمن محايدًا، يصبح N قضيب توصيل محايدًا أو مسار توصيل محايدًا.

هذا يخلق علاقتي جهد شائعتين:

علاقة الجهد	المعنى	مثال
جهد الخط إلى الخط	الجهد بين موصلي طور	L1-L2, L2-L3, L3-L1
جهد الخط إلى المحايد	الجهد بين طور واحد والمحايد	L1-N, L2-N, L3-N

على سبيل المثال، في نظام 400/230 فولت شائع، 230 فولت هو الجهد من طور واحد إلى المحايد، بينما 400 فولت هو الجهد بين طورين.

الجهد 400 فولت لا يتم إنشاؤه بواسطة لوحات التوزيع الكهربائية. بل يأتي من علاقة الجهد ثلاثي الأطوار. في نظام متصل بنجمة متوازن، تكون جهود الأطوار الثلاثة مفصولة بزاوية 120 درجة كهربائية، لذا فإن الجهد بين طورين هو √3 ضعف جهد الطور إلى المحايد.

جهد الخط = √3 × جهد الطور
إذًا:
400 فولت ≈ 230 فولت × √3

لهذا السبب، قد توفر نفس لوحة التوزيع الكهربائية كلا النوعين من الأحمال:

نوع الحمل	الاستخدام النموذجي للجهد
محركات ثلاثية الأطوار، مضخات، ضواغط	400 فولت خط إلى خط
إضاءة، مقابس، دوائر تحكم	230 فولت خط إلى محايد

هذه الصيغة مهمة لأنها تؤثر على تصميم لوحات التوزيع الكهربائية الفعلية. إذا كانت اللوحة توفر أحمالًا ثلاثية الأطوار فقط، فقد لا يكون المحايد مطلوبًا. ولكن إذا كانت توفر أيضًا أحمالًا أحادية الطور، فقد تحتاج اللوحة إلى قضيب توصيل محايد، وأطراف توصيل محايدة، وقواطع رباعية الأقطاب، وحماية من التسرب الأرضي، وتوزيع مناسب للحمل عبر L1 و L2 و L3.

لذلك، ”400 فولت ثلاثي الأطوار“ ليست معلومات كافية لتصميم لوحات التوزيع الكهربائية. لا يزال المورد بحاجة إلى معرفة ما إذا كان النظام 3P أو 3P+N أو 3P+N+PE، وما إذا كانت الأحمال الصادرة ثلاثية الأطوار أو أحادية الطور أو مختلطة.

لماذا يغير التيار ثلاثي الأطوار تصميم لوحات التوزيع الكهربائية

يغير التيار ثلاثي الأطوار تصميم لوحات التوزيع الكهربائية لأن المعدات يجب أن تتعامل مع ثلاثة موصلات حية مترابطة كهربائيًا.

في دائرة أحادية الطور، تتحكم اللوحة بشكل أساسي في موصل حي واحد ومسار عودة واحد.

في دائرة ثلاثية الأطوار، يجب أن تستقبل لوحات التوزيع الكهربائية وتوزع وتبدل وتحمي وتقيس وتعزل L1 و L2 و L3 في نفس الوقت.

يسبب هذا عدة اختلافات تصميمية مهمة.

الفرق الأول مادي.

يجب أن توزع لوحة التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار ثلاثة موصلات حية: L1 و L2 و L3. يحمل كل طور تيارًا، لذا يحتاج كل طور إلى مسار واضح وموثوق به من جانب الدخل إلى المغذيات الصادرة.

لهذا السبب، تستخدم لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار عادة نظام قضبان توصيل ثلاثي الأطوار.

قضيب التوصيل	الوظيفة
قضيب توصيل L1	يوزع الطور L1
قضيب توصيل L2	يوزع الطور L2
قضيب توصيل L3	يوزع الطور L3
قضيب توصيل محايد	مطلوب عندما توفر اللوحة أحمالًا من الطور إلى المحايد
قضيب PE	يوفر توصيل تأريض وقائي

إذا كانت اللوحة توفر أحمالًا ثلاثية الأطوار فقط، فقد لا يكون قضيب التوصيل المحايد مطلوبًا. ولكن إذا كانت اللوحة توفر أيضًا إضاءة أو مقابس أو دوائر تحكم أو أحمالًا أحادية الطور أخرى، يصبح تصميم المحايد مهمًا.

يغير هذا هيكل الخزانة. مقارنة بلوحة أحادية الطور بسيطة، تحتاج لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار عادة إلى مساحة داخلية أكبر، ودعامات أقوى لقضبان التوصيل، وتباعد مناسب للأطوار، وخلوص عزل مناسب، ومساحة أكبر لإنهاء الكابلات.

ببساطة، يتغير نظام قضبان التوصيل لأن التيار ثلاثي الأطوار يحتوي على مسارات حمل تيار أكبر. يجب أن توزع لوحات التوزيع الكهربائية هذه المسارات بأمان وبشكل منفصل ومتسق.

تم تصميم العديد من الأحمال ثلاثية الأطوار للعمل مع جميع الأطوار الثلاثة في نفس الوقت.

تشمل الأمثلة الشائعة المحركات والمضخات والمراوح والضواغط والناقلات والآلات الصناعية ومعدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).

بالنسبة لهذه الأحمال، L1 و L2 و L3 ليست ثلاث دوائر مستقلة. إنها تعمل معًا لإنشاء الخرج الكهربائي والميكانيكي المطلوب.

إذا تم فصل طور واحد بينما ظل الطوران الآخران يعملان، فقد تدخل المعدات في حالة تشغيل غير طبيعية. بالنسبة للمحركات، يُطلق على هذا غالبًا العمل بطور واحد. يمكن أن يسبب ارتفاع درجة الحرارة، وتقليل عزم الدوران، والاهتزاز، وفشل البدء، أو تلف المعدات.

لهذا السبب، تستخدم لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار عادة أجهزة تبديل ثلاثية الأقطاب أو رباعية الأقطاب.

نوع الجهاز	ماذا يتبدل
قاطع ثلاثي الأقطاب	L1 و L2 و L3
قاطع رباعي الأقطاب	L1 و L2 و L3 والمحايد

يتغير تصميم القاطع لأن الأحمال ثلاثية الأطوار يجب أن تُوصل أو تُفصل عادة كنظام واحد. في معظم التطبيقات، لا ينبغي التحكم في الأطوار واحدًا تلو الآخر.

تغير الأنظمة ثلاثية الأطوار أيضًا حماية لوحات التوزيع الكهربائية لأن هناك المزيد من مسارات الأعطال المحتملة.

في دائرة أحادية الطور، تكون مسارات الأعطال الشائعة عادة من الحي إلى المحايد أو من الحي إلى الأرض.

في نظام ثلاثي الأطوار، قد تحدث الأعطال بين الأطوار، أو من الطور إلى الأرض، أو عبر جميع الأطوار الثلاثة.

نوع العطل	مثال
عطل طور إلى طور	L1-L2, L2-L3, L3-L1
عطل طور إلى أرض	L1-أرض، L2-أرض، L3-أرض
قصر دائرة ثلاثي الأطوار	عطل L1-L2-L3

نظرًا لأن احتمالات الأعطال أكثر تعقيدًا، يجب تصميم لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار ليس فقط لتيار الحمل العادي، ولكن أيضًا لتيار العطل.

قد يحتاج التصميم إلى مراعاة قدرة كسر القاطع، وتصنيف تحمل قصر الدائرة، وتدعيم قضبان التوصيل، واختيار مرحل الحماية، وترتيب محولات التيار (CT)، وحماية الأعطال الأرضية، والتنسيق بين الأجهزة العلوية والسفلية.

لهذا السبب، فإن لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار هي أكثر من مجرد صندوق توزيع عادي. يجب أن توزع الطاقة أثناء التشغيل العادي وأن تظل آمنة عند حدوث ظروف أعطال غير طبيعية.

أثناء قصر الدائرة، يولد التيار حرارة. كما يولد قوة كهرومغناطيسية قوية.

في لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار، يتم تركيب قضبان توصيل الأطوار بالقرب من بعضها البعض. عندما تتدفق تيارات أعطال كبيرة عبر هذه القضبان، يمكن أن تظهر قوى قوية بين الأطوار. قد تحاول هذه القوى ثني أو دفع أو سحب أو اهتزاز قضبان التوصيل.

لهذا السبب، يجب تصميم لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار ليس فقط لتيار التشغيل العادي، ولكن أيضًا لظروف الأعطال.

تشمل عوامل التصميم المهمة:

عامل التصميم	لماذا هو مهم
تيار التحمل قصير الأمد، Icw	يُظهر التيار الذي يمكن للتجميع تحمله لمدة قصيرة
تيار التحمل الأقصى، Ipk	يُظهر أقصى إجهاد ميكانيكي يمكن للتجميع تحمله
قوة دعم قضيب التوصيل	يساعد في تثبيت قضبان التوصيل أثناء تيار العطل
قوة العازل	يحافظ على فصل آمن بين الأجزاء الحية
جودة الوصلات	يقلل من ارتفاع درجة الحرارة والنقاط الضعيفة
التدعيم الميكانيكي	يحسن القوة الهيكلية أثناء إجهاد قصر الدائرة
هيكل الغلاف	يساعد التجميع بأكمله على البقاء مستقرًا وآمنًا

هذا أحد الأسباب التي تجعل لوحات التوزيع الكهربائية الصناعية أكثر بكثير من مجرد صندوق معدني يحتوي على قواطع.

يجب أن يتحمل الهيكل كلاً من التسخين الكهربائي والإجهاد الميكانيكي أثناء الظروف غير الطبيعية.

الأنظمة أحادية الطور ليس لديها تتابع أطوار. الأنظمة ثلاثية الأطوار لديها.

يعني تتابع الأطوار الترتيب الذي تصل به الأطوار الثلاثة إلى ذروة جهدها. على سبيل المثال، قد يكون التتابع:

L1 → L2 → L3
أو:
L1 → L3 → L2

لهذا الترتيب معنى تشغيلي حقيقي لأنه يؤثر على اتجاه دوران المحركات ثلاثية الأطوار.

إذا كان تتابع الأطوار خاطئًا، فقد يدور المحرك في الاتجاه المعاكس. بالنسبة للمضخات والمراوح والضواغط والناقلات وآلات الإنتاج، يمكن أن يسبب الدوران الخاطئ تشغيلًا سيئًا أو فشلًا في العملية أو تلفًا ميكانيكيًا.

بسبب هذا، يجب أن تحافظ لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار على ترتيب الأطوار وتحدده بوضوح.

تشمل اعتبارات التصميم والتشغيل الشائعة:

البند	الغرض
تحديد واضح للأطوار	يساعد الفنيين وموظفي الصيانة على تحديد L1 و L2 و L3
إنهاء الكابلات الصحيح	يحافظ على ترتيب الأطوار المقصود من المصدر إلى الحمل
فحص تتابع الأطوار	يؤكد ترتيب الأطوار الفعلي أثناء التشغيل
مرحل فقدان الطور	يكشف عن فقدان طور واحد
مرحل تتابع الأطوار	يكشف عن ترتيب الأطوار الخاطئ
فحص التشغيل	يؤكد التشغيل الصحيح قبل وضع النظام في الخدمة

لذلك، فإن تتابع الأطوار ليس مجرد تفصيل في الأسلاك. بل يؤثر بشكل مباشر على تشغيل المعدات ثلاثية الأطوار.

لا يحتاج النظام ثلاثي الأطوار دائمًا إلى محايد.

إذا كانت لوحات التوزيع الكهربائية توفر أحمالًا ثلاثية الأطوار متوازنة فقط، فقد يستخدم النظام ثلاثة موصلات طور بدون موصل محايد. تعمل العديد من مغذيات المحركات بهذه الطريقة.

ومع ذلك، تستخدم العديد من المباني والمصانع أحمالًا ثلاثية الأطوار وأحادية الطور. في هذه الحالة، يصبح المحايد مهمًا لأن الأحمال أحادية الطور غالبًا ما تتصل بين طور واحد ومحايد.

نوع الحمل	التوصيل النموذجي
محرك ثلاثي الأطوار	L1-L2-L3
إضاءة أحادية الطور	L1-N, L2-N, أو L3-N
دائرة مقبس أحادية الطور	L1-N, L2-N, أو L3-N
دائرة التحكم	من الطور إلى المحايد أو من الطور إلى الطور، حسب التصميم

إذا كانت لوحات التوزيع الكهربائية توفر هذه الأحمال من الطور إلى المحايد، فقد تحتاج اللوحة إلى ترتيب محايد كامل.

قد يشمل هذا:

البند	الغرض
قضيب توصيل محايد	يوفر نقطة توصيل محايدة مشتركة
أطراف توصيل محايدة	تسمح بتوصيلات محايدة صادرة
اعتبار تيار المحايد	يضمن أن مسار المحايد مناسب لظروف الحمل الفعلية
ترتيب 3P+N	يحدد النظام بثلاثة أطوار بالإضافة إلى المحايد
قواطع رباعية الأقطاب	تسمح بتبديل المحايد عند الحاجة
حماية من التسرب الأرضي	توفر حماية إضافية لبعض الدوائر الصادرة
توزيع الحمل أحادي الطور	يساعد على تقليل عدم التوازن الخطير عبر L1 و L2 و L3

لذلك يتغير تصميم المحايد لأن أنظمة التوزيع ثلاثية الأطوار غالبًا ما توفر أحمالًا ثلاثية الأطوار وأحادية الطور. يجب تصميم لوحات التوزيع الكهربائية وفقًا لهيكل الحمل الفعلي، وليس فقط الجهد المقنن.

في لوحة أحادية الطور، يكون القياس بسيطًا نسبيًا لأنه عادة ما يكون هناك موصل حي رئيسي واحد فقط للقياس.

في لوحة التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار، يجب أن يقيس القياس عادة جميع الأطوار الثلاثة. هذا لأن L1 و L2 و L3 قد تحمل تيارات مختلفة، خاصة عندما توفر اللوحة أحمالًا ثلاثية الأطوار وأحادية الطور.

قد يتطلب نظام القياس ثلاثي الأطوار:

عنصر القياس	لماذا هو مهم
مدخل الجهد من L1 و L2 و L3	يسمح للعداد بقياس حالة الجهد ثلاثي الأطوار
محولات تيار (CTs) على L1 و L2 و L3	تقيس تيار كل طور
نسبة محول تيار (CT) صحيحة	تضمن دقة قيم التيار والطاقة المعروضة
اتجاه محول تيار (CT) صحيح	يمنع اتجاه الطاقة الخاطئ أو القراءات غير الطبيعية
تتابع أطوار صحيح	يساعد العداد على حساب الطاقة ثلاثية الأطوار بشكل صحيح
توصيل محايد إذا لزم الأمر	مطلوب لبعض العدادات في أنظمة 3P+N

إذا كانت أسلاك محول التيار (CT) خاطئة، فقد يُظهر العداد تيارًا غير صحيح، أو عامل قدرة خاطئ، أو طاقة فعالة خاطئة، أو طاقة عكسية غير طبيعية.

لهذا السبب، يكون القياس ثلاثي الأطوار أكثر حساسية لدقة الأسلاك. لا يمكن فهم نظام ثلاثي الأطوار بدقة عن طريق قياس موصل واحد فقط.

لا تستقبل لوحات التوزيع الكهربائية الطاقة فقط. بل تقسم الطاقة أيضًا إلى دوائر صادرة.

في لوحة التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار، قد توفر المغذيات الصادرة أنواعًا مختلفة من الأحمال:

نوع المغذي	التطبيق النموذجي
مغذي ثلاثي الأطوار	محركات، آلات، مضخات، ضواغط
مغذي أحادي الطور	إضاءة، مقابس، معدات صغيرة
مغذي محرك	دوائر تحكم المحرك أو أحمال المحرك
مغذي لوحة التوزيع	لوحة توزيع سفلية، لوحة مفاتيح، أو مركز أحمال
مغذي UPS	توزيع دخل أو خرج UPS
مغذي HVAC	مبردات، مراوح، مضخات، معدات تكييف الهواء
مغذي إضاءة	دوائر توزيع الإضاءة
مغذي مقبس	مآخذ طاقة عامة أو دوائر معدات صغيرة

إذا تم توصيل العديد من الأحمال أحادية الطور بطور واحد فقط، فقد يحمل هذا الطور تيارًا أكبر بكثير من الأطوار الأخرى. قد يسبب هذا عدم توازن في الأطوار، وتيارًا محايدًا أعلى، وتحميلًا غير متساوٍ للمحول، وعدم استقرار في الجهد، وخطر ارتفاع درجة الحرارة، أو تعثرًا غير متوقع.

في لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار، يُعد تصميم المغذيات جزءًا من التصميم الكهربائي. يجب على المصمم أن يأخذ في الاعتبار كيفية توزيع الأحمال أحادية الطور وثلاثية الأطوار الصادرة عبر L1 و L2 و L3.

تحتاج لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار عادة إلى موصلات ومساحة كابلات أكبر من لوحة أحادية الطور بسيطة.

قد يستخدم مغذي ثلاثي الأطوار ترتيبات كابلات مختلفة اعتمادًا على تصنيف التيار، ومتطلبات المحايد، وطريقة التركيب، ومواصفات المشروع.

ترتيب الكابلات	الاستخدام النموذجي
كابل ثلاثي النواة	أحمال ثلاثية الأطوار بدون محايد
كابل رباعي النواة	ثلاثة أطوار بالإضافة إلى المحايد، أو ثلاثة أطوار بالإضافة إلى موصل وقائي حسب ممارسة المشروع
كابل خماسي النواة	ثلاثة أطوار، محايد، و PE
كابلات أحادية النواة	مغذيات تيار عالي أو توجيه كابلات مرن
كابلات متوازية لكل طور	لوحات توزيع كهربائية ذات تيار عالي حيث لا يكفي كابل واحد لكل طور

يؤثر هذا على التصميم المادي للوحات التوزيع الكهربائية، بما في ذلك:

عنصر التصميم	لماذا هو مهم
اتجاه دخول الكابلات	يحدد ما إذا كانت الكابلات تدخل من الأعلى أو الأسفل أو الأمام أو الخلف
تصميم لوحة الغدة	يدعم تثبيت الكابلات وإحكامها بشكل صحيح
حجم الطرف	يجب أن يتطابق مع المقطع العرضي وكمية الكابل
نصف قطر الانحناء	يتطلب مساحة داخلية كافية لتوجيه الكابلات بأمان
تحديد الطور	يساعد على منع توصيل الطور الخاطئ
تبديد الحرارة	مهم عند تركيب العديد من الكابلات الكبيرة
مساحة الصيانة	تسمح بالفحص والشد وأعمال الكابلات المستقبلية

بالنسبة للوحات التوزيع الكهربائية ذات الجهد المنخفض والتيار العالي، يمكن أن تصبح مساحة إنهاء الكابلات جزءًا رئيسيًا من تصميم الخزانة.

هذا سبب عملي آخر يجعل لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار يجب أن تُصمم وفقًا لظروف المشروع الفعلية، وليس فقط الجهد المقنن.

الصيغة الأساسية وراء تحديد حجم المعدات ثلاثية الأطوار

تُختار لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار بشكل أساسي وفقًا للجهد والتيار ومستوى قصر الدائرة وهيكل النظام.

من بين هذه، يُعد التيار مهمًا بشكل خاص لأنه يؤثر على تصنيف القاطع، وتصنيف قضيب التوصيل، ونسبة محول التيار (CT)، وحجم الكابل، وتبديد الحرارة.

بالنسبة للطاقة الظاهرية المتوازنة ثلاثية الأطوار، الصيغة الأساسية هي:

S = √3 × VL × IL

حيث:

الرمز	المعنى
S	الطاقة الظاهرية، بالفولت أمبير (VA) أو الكيلو فولت أمبير (kVA)
VL	جهد الخط إلى الخط
IL	تيار الخط

على سبيل المثال، إذا كان حمل ثلاثي الأطوار 100 كيلو فولت أمبير عند 400 فولت، فإن تيار الخط هو:

IL = 100,000 ÷ (√3 × 400)

IL ≈ 144 أمبير

هذا يعني أن حملًا ثلاثي الأطوار بقوة 100 كيلو فولت أمبير و 400 فولت لديه تيار خط يبلغ حوالي 144 أمبير.

لا ينبغي حسابه على النحو التالي:

100,000 ÷ 400 = 250 أمبير

يتجاهل هذا الحساب العلاقة ثلاثية الأطوار.

هذه الصيغة مهمة لأن لوحات التوزيع الكهربائية لا تُختار فقط بالكيلو فولت أمبير. يجب على المورد تحويل معلومات حمل المشروع إلى تصنيفات تيار عملية للقواطع وقضبان التوصيل ومحولات التيار (CTs) والكابلات.

ينطبق نفس المنطق أيضًا على المحولات ومنظمات الجهد. عادة ما يعني محول ثلاثي الأطوار بقوة 100 كيلو فولت أمبير أو منظم ثلاثي الأطوار بقوة 100 كيلو فولت أمبير السعة الكلية ثلاثية الأطوار، وليس 100 كيلو فولت أمبير لكل طور.

مقارنة بسيطة: لوحة أحادية الطور مقابل لوحات توزيع كهربائية ثلاثية الأطوار

المنطقة	لوحة أحادية الطور	لوحات توزيع كهربائية ثلاثية الأطوار
الموصلات الرئيسية	L, N, PE	L1, L2, L3, N اختياري, PE
علاقة الجهد	عادة جهد رئيسي واحد	جهد الخط إلى الخط وربما جهد الخط إلى المحايد
نظام قضبان التوصيل (Busbar)	أبسط	قضبان توصيل ثلاثية الأطوار، قضبان توصيل محايدة وأرضية محتملة
القواطع	1P, 1P+N, أو 2P	3P أو 4P
مسارات الأعطال	أقل	المزيد من مسارات الأعطال من الطور إلى الطور ومن الطور إلى الأرض
الحماية	حماية أساسية من التيار الزائد والتسرب الأرضي	تيار زائد، قصر دائرة، عطل أرضي، فقدان طور، تتابع أطوار، عدم توازن
القياس	مسار جهد/تيار واحد	ثلاثة مسارات جهد/تيار، عادة محولات تيار (CTs) على جميع الأطوار الثلاثة
تتابع الأطوار	غير ذي صلة	مهم لاتجاه المحرك
تصميم المحايد	عادة مباشر	يعتمد على نظام 3 أسلاك أو 4 أسلاك
إنهاء الكابلات	أبسط	المزيد من الموصلات، أطراف توصيل أكبر، ومساحة أكبر
عرض الأسعار	عادة أبسط	يتطلب مخططًا أحادي الخط (SLD)، وقائمة مغذيات، ومستوى عطل، ومتطلبات محايد، وعدد أقطاب

ملخص سريع

يغير التيار ثلاثي الأطوار لوحات التوزيع الكهربائية لأن اللوحة يجب أن تتعامل مع L1 و L2 و L3 كنظام كهربائي منسق واحد.

يؤثر هذا على نظام قضبان التوصيل، وعدد أقطاب القاطع، وتصميم الحماية، والقياس، وتتابع الأطوار، وترتيب المحايد، وإنهاء الكابلات، ومتطلبات تحمل قصر الدائرة.

النقطة الأساسية بسيطة: لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار ليست مجرد لوحة أحادية الطور أكبر. يجب أن توزع وتبدل وتحمي وتقيس وتعزل ثلاثة موصلات حية مترابطة بأمان.

ركز هذا المقال بشكل أساسي على لوحات التوزيع الكهربائية لأنها تُظهر النظام ثلاثي الأطوار بشكل مباشر. يغير التيار ثلاثي الأطوار أيضًا المحولات ومنظمات الجهد، ولكن بطرق مختلفة. سنناقش هذه المواضيع في مقالات منفصلة.

الأسئلة الشائعة

لا. يجب أن تتعامل لوحات التوزيع الكهربائية ثلاثية الأطوار مع L1 و L2 و L3 معًا. يغير هذا نظام قضبان التوصيل، وعدد أقطاب القاطع، وتصميم الحماية، والقياس، وتتابع الأطوار، وتصميم المحايد، وإنهاء الكابلات.

في نظام متصل بنجمة متوازن، يكون جهد الخط √3 ضعف جهد الطور. لذا فإن نظام 400/230 فولت لديه حوالي 400 فولت بين الأطوار وحوالي 230 فولت بين الطور والمحايد.

لأن الأحمال ثلاثية الأطوار تحتاج عادة إلى توصيل أو فصل جميع الأطوار الثلاثة معًا. يقوم قاطع ثلاثي الأقطاب بتبديل L1 و L2 و L3 في نفس الوقت.

عادة ما يكون المحايد مطلوبًا عندما توفر اللوحة أحمالًا أحادية الطور، مثل الإضاءة، والمقابس، ودوائر التحكم، أو المعدات الصغيرة المتصلة بين الطور والمحايد.

يؤثر تتابع الأطوار على اتجاه دوران المحركات ثلاثية الأطوار. يمكن أن يؤدي تتابع الأطوار الخاطئ إلى دوران المحركات في الاتجاه الخاطئ.

أثناء قصر الدائرة، يولد تيار العطل العالي حرارة وقوة ميكانيكية. يجب أن تتحمل لوحات التوزيع الكهربائية هذه الإجهادات حتى يقوم جهاز الحماية بإزالة العطل.

نعم. تختلف المحولات ثلاثية الأطوار ومنظمات الجهد أيضًا عن إصداراتها أحادية الطور. ومع ذلك، تنبع اختلافاتهم من مبادئ تصميم أخرى، مثل توصيل الملفات، وطريقة تنظيم الجهد، ومتطلبات النقطة المحايدة، وحساب السعة. من الأفضل مناقشة هذه المواضيع في مقالات منفصلة.