ما هو قاطع الدائرة ذو القطب المزدوج

قواطع الدائرة المستخدمة في غالبية لوحات الكهرباء المنزلية هي من نوع القطب الواحد، لذا من الطبيعي أن قليلًا من الناس يلاحظونها. أما الأنواع ذات القطبين، فهي أكبر حجمًا، وأكثر تكلفة، ومجمعة معًا ماديًا. ولكن ماذا يحدث بداخلها؟

إجابة مختصرة على سؤالك: يمكن أيضًا الإشارة إلى قاطع الدائرة ذو القطبين باسم قاطع دائرة ذو قطبين مزدوجين، أو ببساطة قاطع قطبين للاختصار. يحتوي هذا الجهاز على قطبين لتوصيل التيار مغلقين كوحدة واحدة في غلاف واحد ومتصلة بالطرفين المتبقيين من شريط التوصيل. قد يكون جهد التشغيل لهذه الأنواع من قواطع الدائرة 240 فولت أو 120 فولت، أو بعبارة أخرى إما واحد أو الآخر أو كلاهما. يحتوي على آلية فصل مدمجة يمكن تفعيلها تلقائيًا أو بواسطة تدخل بشري. يُستخدم قاطع الدائرة ذو القطبين عادة في الأجهزة الكهربائية مثل سخانات المياه، الأجهزة، المعدات الكهربائية، التكييف، وغيرها.

ما المقصود فعليًا بـ “القطب المزدوج”

يمكن وصف القاطع بأنه مكون من دوائر مختلفة. يحتوي قاطع القطب الواحد على دائرة واحدة، يتصل بشريط توصيل واحد، يشغل عرضًا بوصة واحدة من اللوحة، وهو مسؤول عن دائرة 120 فولت واحدة. يحتوي قاطع القطبين على دائرتين، يجلس على شريطي توصيل متجاورين، يشغل عرضًا بوصتين من اللوحة، ويعمل على سلكين في نفس الوقت.

المهم هو أن الدائرتين المستخدمتين تكونان على ساقين مختلفتين من مصدر الطاقة. في لوحة الطور المنقسم في أمريكا الشمالية ذات الساقين، يكون الجهد بين الساقين 240 فولت، ولكن الجهد بين كل ساق والمحايد هو 120 فولت. هذا يجعل من الممكن استخدام نفس الجهاز في الحالتين للحصول على جهد 240 فولت لأغراض معينة مثل تشغيل سخان، وكذلك جهد 120/240 فولت مع محايد لاستخدامات أخرى. إذا كنت تريد المقارنة موضوعة جنبًا إلى جنب، فهذا النظر في قواطع الدائرة ذات القطب الواحد مقابل ذات القطبين يغطي كيف يختلف الاثنان في البناء وأين يُستخدم كل منهما.

القطب المزدوج مقابل القطب الواحد، الثلاثي، والرباعي

تزداد الأقطاب وفقًا لنفس النظام لتزويدك بالأسماء بمجرد أن تتعرف على كيفية قياسها.

1 قطب (1P): موصل غير مؤرض واحد متاح بجهد 120 فولت إلى المحايد، يشغل وحدة واحدة من مساحة اللوحة وفصل مستقل.
2 قطب (2P): يحتوي على موصلين غير مؤرضين يصلان إلى 240 فولت عندما يتواصلان مع بعضهما البعض، يشغل مكانين في اللوحة، ويشتركان في الفصل أيضًا، أو يعطي 120/240 فولت مع محايد مشترك بواسطة سلكين.
3 قطب (3P): شائع للأنظمة ثلاثية الطور مثل أحمال المحركات؛ يتطلب 3 أماكن أيضًا، ولكن الفصل في هذه الحالة مشترك.
4 قطب (4P): ثلاث مراحل بالإضافة إلى محايد مفصول؛ عنصر شائع في أسواق IEC؛ يمكن القول إن المحايد مفصول عن المراحل.

يجب أيضًا ملاحظة الأجهزة الهجينة؛ فهي معروفة باسم 1P + N حيث يكون هناك قطب واحد محمي بواسطة النيوترال الذي يمكن فصله أيضًا؛ الفروقات بين أنواع الأجهزة الأخرى واضحة هنا وهذا يؤدي إلى أخطاء من المستخدمين الذين يبحثون عن جهاز مناسب لأسواق أخرى.

متى تحتاج فعليًا إلى قاطع دارة ذو قطبين

الإجابة البسيطة هي أن “كل شيء يستخدم الكهرباء بجهد 240 فولت”.

المجففات الكهربائية — التي يتم تصنيفها عادة عند 30A وتستخدم منفذ NEMA 14-30 مع سلك 10 AWG.
الأفران الكهربائية وأجهزة الطهي — التي تعمل عادةً عند 40 أمبير أو 50 أمبير وتستخدم موصل NEMA 14-50 وسلك 8 AWG أو 6 AWG.
سخانات المياه — التي تعمل بتيار 30 أمبير (240 فولت بدون سلك نيوترال أخير).
مكيفات الهواء ومضخات الحرارة — التي تعمل عند تيار يتراوح بين 30 أمبير إلى 60 أمبير.
الشواحن الكهربائية — التي تعمل عند تيار من 40 أمبير إلى 60 أمبير على دائرة مخصصة.
قواطع الدوائر الفرعية — من 60 إلى 125 أمبير باستخدام دائرة المرآب أو الورشة.
الأجهزة الكبيرة في المتاجر ومضخات تبديل الآبار المستخدمة عند 20 إلى 30 أمبير مع تشغيل هوائي بسلكين.

ثم هناك الحالة التي يتم فيها إغفال دائرة فرعية متعددة الأسلاك، حيث يتم ربط دائرتين بجهد 120 فولت معًا عبر نيوترال مشترك. في هذه الحالة، يجب أن تأتي الدائرتان على طورين متعاكسين، ويجب أيضًا إيقاف تشغيلهما معًا، لذلك يجب استخدام قاطع دارة ذو قطبين أو تركيب قاطعتي دارة أحاديي القطب مع رابط. هذه طريقة شائعة لإنشاء حالة حيث يحمل النيوترال المشترك مجموع كلا الدائرتين بدلاً من الفرق، مما قد يشكل خطر حريق بدلاً من مجرد إزعاج. دوائر الثلاثين أمبير هي المكان الذي يخطئ فيه الناس غالبًا في عدد الأقطاب، وهذا المقارنة بين قاطع دارة أحادي القطب 50 أمبير مقابل قاطع دارة ذو قطبين تشرح لماذا التيار لا يخبرك بشيء عن عدد الأقطاب التي تحتاجها.

القاطع المشترك، روابط المقبض وما يتطلبه الكود فعليًا

مصطلح “القاطع المشترك” يعني أن كلا القطبين يفتحان معًا تلقائيًا أو يدويًا. القطبان متصلان داخل القاطع عبر شريط القاطع وإذا تسبب أحد الأقطاب في حمل زائد، فإن كلا القطبين ينفصلان في نفس الوقت. هذا ما يجعل قاطع الدارة ذو القطبين الحقيقي مختلفًا عن رابط المقبض.

رابط المقبض يشير إلى قطعة من البلاستيك أو المعدن التي تربط بين قاطعتي دارة أحاديي القطب منفصلتين وفريدتين، وبالتالي تؤدي عملية واحدة إلى تشغيل الأخرى أيضًا. يسمح بالتشغيل اليدوي المتزامن لكنه لا يعني أن القاطع يعمل تلقائيًا. يسمح الكود باستخدام أنواع معينة من روابط المقبض في الأسلاك الفرعية متعددة الأسلاك، ومع ذلك لا ينبغي استخدام هذا الاختراع في دوائر مثل حمل مزدوج 240 فولت لأن أقطاب الدائرة يجب أن تفتح في نفس الوقت وإلا لن يكون هناك فصل كامل بدون مسار نيوترال للتيار.

1P+N مقابل 2P: الخلط الذي يستحق المعرفة

إذا قمت بشراء قاطع من كل من مورد IEC ومن مورد شمال أمريكي، فسوف تواجه في النهاية عواقب هذه الحقيقة.

تم تصميم قاطع الدائرة ذو القطبين لتوفير الحماية من التيار الزائد لكلا القطبين. بمعنى آخر، في حالة التيار الزائد والدوائر القصيرة، يتم حماية كلا الموصلين.

يحتوي قاطع الدائرة ذو القطب الواحد بالإضافة إلى القطب المحايد على حماية من التيار الزائد فقط على قطب الإمداد، بينما يعمل القطب الآخر فقط كأسلاك للقطب المحايد. بالإضافة إلى ذلك، يكون هذا القاطع عادةً أصغر حجماً – فهو قاطع دائرة أحادي الوحدة يمكن العثور عليه في غالبية نطاقات قواطع IEC – وأرخص تكلفة.

لكن هذا ليس قاطع دائرة ذو قطبين ولا يجب استخدامه في حالة يجب أن يحمي القاطع المحايد أيضاً في حالة يمكن أن يكون المحايد عند جهد خطير.

يمكن أن يكون كلا النوعين متشابهين لأنهما مركبان على سكة DIN وقد يكون من الصعب التحقق من نوع القاطع الذي تشتريه بسبب التشابه في مظهرهما وحقيقة أنه مع استعجال تقديم الطلب، من السهل تفويت التفاصيل والمعلومات المهمة.

الأنواع التي يمكنك الحصول عليها في قاطع ذو قطبين

الشكل ذو القطبين ليس محدودًا بقاطع دائرة بسيط. الفئات الأساسية هي:

2P MCB – حماية من التيار الزائد فقط مع منحنيات تعثر B و C و D مع تصنيف التيار من 6 أمبير إلى 125 أمبير.
2P RCBO – حماية من التيار الزائد بالإضافة إلى حماية التيار المتبقي في جهاز واحد، عادة بحساسية 30 مللي أمبير.
2P RCCB – حماية التيار المتبقي فقط مما يعني أنه يتطلب حماية أخرى مثل MCB.
2P GFCI breaker – المعادل في أمريكا الشمالية المعروف أيضاً باسم Class A والذي يتعثر عند حوالي 5 مللي أمبير.
2P AFDD — في الأساس كاشف قوس كهربائي يُركب عادةً مع MCB أو RCBO.
2P switch-disconnector – جهاز فصل بدون حماية.

هو قرار هندسي أكثر منه تقني ما إذا كان يجب اختيار RCBO أو RCCB بالإضافة إلى MCB حيث أن الاختيار نفسه له تأثيرات على عرض اللوحة، والوقت المستغرق في العثور على الأعطال والتكاليف. هذه المقارنة RCCB مقابل RCBO توضح متى يكون كل منهما أكثر منطقية. الخلاصة هي أن استخدام RCBO يمنحك ميزة التمييز حيث أن العطل سيقطع دائرة واحدة فقط، بدلاً من اللوحة بأكملها، ولكن على حساب التكلفة وعرض اللوحة.

حماية القوس الكهربائي في جهاز ذو قطبين

تستحق أجهزة كشف القوس الكهربائي بالتأكيد بيانًا منفصلاً، حيث أن نسخها ذات القطبين يمكن أن تحل مشكلة الأجهزة ذات القطب الواحد. عندما يكون لدينا قوس متسلسل في دائرة 240 فولت، مثل طرف فضفاض في مخرج الموقد أو عنصر داخل المجفف، قد لا يكون التيار كافياً لتعطيل القاطع العادي أو RCD.

يتعرف AFDD على التوقيع عالي التردد للأقواس المستمرة ويفصل الدائرة قبل أن يتم إنتاج أي حرارة. يجب أيضًا استخدام هذه الأجهزة في بعض الأماكن في عدد من دوائر 240 فولت، وفي الوقت الحاضر يتم تحديدها بشكل متزايد للاستخدام على المجففات، والمواقد، ودوائر السيارات الكهربائية. في معظم الحالات، يكون AFDD ذو القطبين في الواقع جهازًا مركبًا يوفر حماية من التيار الزائد. هذا يعني أنه يحل محل MCB بدلاً من أن يكون متصلاً بجانبه. إذا كانت التكنولوجيا غير مألوفة، فإن هذا الشرح لـ ما الذي يفعله قاطع الدائرة الكاشف للقوس الكهربائي يغطي كيفية عمل الكشف وأين يُفرض استخدامه.

تصنيفات الأمبير، أحجام الأسلاك والأسعار

تأتي قواطع الدائرة ذات القطبين في جميع نطاقات التيار. إليك التوافق بين الأحجام والنحاس:

15 أمبير: 14 AWG
20 أمبير: 12 AWG
30 أمبير: 10 AWG
40 أمبير: 8 AWG
50 أمبير: 6 AWG
من 60 أمبير حتى 125 أمبير: من 6 AWG إلى 1/0 AWG حسب طول السلك وتصنيف النهاية

من حيث التكلفة، يكلف قاطع دائرة صغير بسيط ذو قطبين ما بين $14 و $35، حسب العلامة التجارية والتيار المصنف، بينما يكلف الجهاز المكافئ أحادي الطور حوالي $6 إلى $12. إذا كنت تريد الحماية، توقع دفع مبلغ أكبر؛ عادةً ما يكلف قاطع الدائرة المتبقي ذو القطبين بين $25 و $60، وقاطع دائرة الخطأ الأرضي ذو القطبين بين $80 و $150، وقاطع دائرة القوس الكهربائي ذو القطبين من $100 وحتى $200 وأكثر. هذا يعني أن الجهاز نادراً ما يكون الجزء المكلف في العمل — فالتركيب والأسلاك عادة ما تكون بتكلفة أعلى.

توصيل قاطع دائرة ذو قطبين

المفاهيم واضحة لكن هناك نقطة مربكة تحتاج إلى توضيح.

يعمل سلكان ساخنان مع طرفين. يتصل سلكان أسودان بنقطتي طرف. يجب تركيب القاطع ليتصل بكلتا نقطتي التثبيت في القاطع. في لوحة ذات طورين منفصلين، حيث تقع المواقع المجاورة في ساقين متعاكستين.
عادةً، لا يتصل السلك المحايد بالقاطع. في حالة دوائر NEMA 14-30 أو NEMA 14-50، يتصل السلك المحايد بأشرطة المحايد وليس بالقاطع. تم تصميم القاطع لكسر الأعطال في الموصلات غير المؤرضة.
يعمل GFCI بشكل مختلف. يحتوي GFCI ذو القطبين على نقطة قطع واحدة تعمل عادةً عكس نقاط المحايد. يذهب السلك الصغير إلى المحايد. يتصل القاطع بالسلك الصغير للمحايد. الاتصال العكسي سيمنع القاطع من العمل.
يجب دائماً ترك سلك الأرض متصلاً بشريط الأرض. الاتصال عبر القاطع أو عبر شريط المحايد غير ممكن.
اجعل المشابك مشدودة. ارتخاء الاتصالات هو السبب الرئيسي في ارتفاع حرارة الأجهزة.

في حالة استبدال قاطع دائرة ذو قطبين موجود، يُنصح بالتحقق المزدوج من تصنيف الحافلة وتصنيف تيار العطل قبل توصيل جهاز مع انقطاع آخر.

العلامات التجارية التي يجب النظر إليها

العلامات التجارية الشائعة في أمريكا الشمالية معروفة ومُسعرة بشكل مناسب. مع الأجهزة ذات مواصفات IEC، السوق أكثر تنوعاً وغالباً ما يقدم صفقة أفضل مما يعتقد الناس.

نحن نصنع مجموعة HUYU من قواطع الدائرة المصغرة (MCBs)، وقواطع الدائرة المتبقية مع الحماية من التيار (RCBOs)، وقواطع دائرة القوس الكهربائي (AFDDs)، بما في ذلك قاطع الدائرة المصغر HUM18-63N من 1P إلى 4P، 63 أمبير، مع منحنيات النوع B و C و D. في متطلبات القطبين، تغطي عائلة واحدة الحمل الأساسي 240 فولت مع متغير RCBO المستخدم للحماية من الصدمات و AFDD المستخدم للحماية من القوس الكهربائي. علاوة على ذلك، يتم توفير ذلك بتكلفة تسمح بلوحة محمية بالكامل، بدلاً من شيء مبالغ فيه. عند التوريد لمشروع بدلاً من لوحة واحدة، من المهم إشراك قسم التصنيع في أي محادثات.

الأسئلة المتكررة

ما الفرق بين قاطع دائرة ذو قطب واحد وقاطع دائرة ذو قطبين؟

يُستخدم قاطع الدائرة أحادي القطب لحماية سلك واحد فقط ويعطي خرجًا بجهد 120 فولت من قضيب توصيل واحد. من ناحية أخرى، يحمي قاطع الدائرة ثنائي القطب سلكين، ويعطي 240 فولت، ويشغل ضعف عرض اللوحة.

هل أحتاج إلى قاطع دائرة ثنائي القطب لجهد 240 فولت؟

بالتأكيد. أي حمل بجهد 240 فولت بين خطين – مجفف، موقد، سخان ماء، مكيف هواء، شاحن سيارة كهربائية – يتطلب وجود جهاز ثنائي القطب مع اتصال فصل بحيث يتم إيقاف كلا الموصلين غير المؤرضين في نفس الوقت. كما يوفر قاطع الدائرة ثنائي القطب أيضًا الإمداد الصحيح بجهد 240 فولت، وهو ما لا توفره قواطع منفصلة على نفس الدائرة.

هل يمكنني استخدام قاطعَي دائرة أحاديي القطب بدلاً من قاطع دائرة ثنائي القطب؟

ينطبق هذا فقط في حالات محدودة. يمكن استخدام قاطعَي دائرة أحاديي القطب المزودين برباط مقبض محدد في دوائر الفروع متعددة الأسلاك عندما يكون للدائرتين محايد مشترك ويجب إيقاف تشغيلهما في نفس الوقت لأسباب السلامة. لا يمكن استخدامهما لأي حمل مباشر بجهد 240 فولت لأن رباط المقبض لا يضمن أن القطبين سيفصلان في نفس اللحظة.

ما الفرق بين قاطع 1P+N وقاطع 2P؟

يحتوي قاطع الدائرة ثنائي القطب على حماية من التيار الزائد في كلا القطبين. بينما يحمي قاطع الدائرة أحادي القطب مع المحايد (1P+N) القطب الطوري فقط ويقوم بفصل المحايد. قاطع الطور الواحد مع المحايد أرفع وأقل تكلفة مقارنة بالآخر وغالبًا ما يُستخدم في التركيبات التي تلتزم بقواعد اللجنة الدولية للكهرباء (IEC).

كم تكلفة قاطع دائرة ثنائي القطب؟

يتراوح سعر قاطع الدائرة الأساسي 2P MCB تقريبًا بين $14 و$35، حسب العلامة التجارية والتصنيف. يرتفع السعر بشكل ملحوظ عند تضمين حماية التيار المتبقي، مما يجعل تكلفة RCBO حوالي $25 إلى $60. يكلف قاطع دائرة 2P GFCI حوالي $80 إلى $150، وقد يتراوح سعر قاطع 2P AFDD من $100 إلى $200 أو أكثر حسب طراز الجهاز، مما يعني أن العمالة والأسلاك عادةً ما تكون أغلى مكونات أي دائرة.

المراجع

الخلاصة

لقاطع الدائرة ثنائي القطب وظيفتان. الوظيفة الرئيسية لقاطع الدائرة ثنائي القطب هي توفير جهد 240 لتشغيل الحمل عبر كلا خطي الخدمة. الوظيفة الثانوية لقاطع الدائرة ثنائي القطب هي ضمان فصل كلا القطبين في نفس الوقت، وهو أمر حيوي للسلامة. لذلك، لا يُعتبر رباط المقبض خيارًا صالحًا لقاطع الدائرة ثنائي القطب في التركيبات القياسية بجهد 240 فولت.

نوع القاطع المستخدم يعتمد على نوع الحماية التي تحتاجها. على سبيل المثال، يمكنك استخدام قاطع دائرة ثنائي القطب عادي لسخان، أو استخدام قاطع دائرة ثنائي القطب مزود بحماية التيار المتبقي (RCD) في المناطق التي يوجد فيها خطر الصعق الكهربائي، أو استخدام قاطع دائرة ثنائي القطب مزود بحماية القوس الكهربائي (AFDD) في حالات القوس الكهربائي. جميع هذه التقنيات تندرج تحت نفس فئة التقنيات مما يعني أن أبعاد المعدات تظل نفسها مما يسمح باستخدام لوحة توزيع مناسبة.