قاطع الدورة Residual-current device"RCD" تطبيق عملي على قانون فارادي

ساستعرض معكم بداية ً مجموعة من المعلومات التي تساعد في فهم القاعدة العلمية التي بُني عليها الجهاز :

 

قاطع الدورة Residual-current device"RCD" أو يُعرف أيضاً بـ Residual-Current Circuit Breaker (RCCB) كما يُعرف في الولايات المتحدة وكندا بإسم ground fault circuit interrupter (GFCI) أو ground fault interrupter (GFI) أو appliance leakage current interrupter (ALCI) , إنه التطبيق العملي على قانون فارادي والذي ينص على : "القوة الدافعة الكهربية المستحثة تتناسب طردياً المعدل الزمني للتغير في الفيض المغناطيسي" وصيغته الرياضية على هذه الشاكلة :

حيث هي القوة الدافعة الكهربية المستحثة بالفولت "V".
و هو عدد اللفات في السلك.
و هو الفيض "التدفق" المغناطيسي بالويبر"Wb" عبر لفة واحدة.

وهذا شكل توضيحي للتجربة التي قام بها العالم فارادي لإكتشاف هذا القانون , كما أذكر بأن العالم فارادي كان يعمل صبي في مطبعة للكتب ولكنه بعد ذلك عمل كمساعد للعالم ديفي في المعهد الملكي في انجلترا : 

فكما ترون أحضر حلقة معدنية وقام بلف سلكين في طرفين متقابلين منها كما في الشكل (الشكل يشبه إلى حد كبير المحول الحديث الذي يُستخدم لتحويل فرق الجهد) , لقد كان يتوقع أنه بتوصيل التيار الكهربي بالجزء المتصل بالبطارية "مصدر القوة الدافعة الكهربية" ستنتقل حزمة من الكهربية عبر الحلقة لتصل للجانب الآخر من الحلقة , ولكنه حينما قام بتوصيل الجلفانومتر في الطرف الآخر أنه تتولد قوة دافعة كهربية لحظياً عند غلق وفتح دائرة البطارية , وهذا بالطبع نتج عن التغيير الذي حدث في الفيض المغناطيسي نتيجة غلق وفتح دائرة البطارية .

 

 

كما توصل فارادي إلى نتائج مذهلة مكنته من توليد تيار مستمر (ثابت الشدة والإتجاه) عن طريق قرص مصنوع من النحاس يدور قرب قضيب مغناطيسي فيما يُعرف بـقرص فارادي أو قرص الدينامو أو Homopolar generator .

 

 

بهذا القدر الكافي من التوطئة العلمية ننتقل إلى الجهاز وفكرة وطريقة عمله ,

هذا هو شكل الجهاز كما عرضناه من قبل 

 وبالنسبة لتركيبه :

 تركيب الجهاز "كما بالشكل" :

1. مغناطيس , وقفل للفصل والتشغيل مع بعض الإلكترونيات المساعدة .

2. ملف ثانوي ينتقل إليه التيار ليتم إختباره, وبدوله يقوم نقل الحث للحلقة .

3. حلقة لنقل الجهد وتسمى أيضاً قلب المحول (قرص ممغنط) .

4. مفتاح الإختبار .

N خط التعادل neutral (عبارة عن دائرة ميتة أي ليس بها تيار وهي تقاوم حدوث الصدمات الكهربية للإنسان وهي تختلف عن خط الأرضي أو ground وسنتحدث في ذلك بالتفصيل بإذن الله )

L خط الفازة live (عبارة عن دائرة تيار متردد تمثل فرق بين الأرض والسلك)

مخطط لتركيب الجهاز على دائرة من النوع 3 طور "3 - Phase"

 

الهدف من الجهاز وفكرة العمل : 

 

من المألوف أو من الطبيعي أن يكون المجموع الجبري لمتجهات التيار المارة بالملف الملفوف 5 تساوي صفر وهذا يوافق قانون كيرشوف لبقاء التيار (KlC) ولكن حينما يحدث أي تغيير في الجهد نتيجة ,مثلاً, شخص قام بلمس القابس هذا يُحدث تغير في إتجاه ومقدار التيار الراجع أو الخارج من الملف , فيكون الفرق بين الخارج والداخل ليس بالصفر , وهذا ما يستشعره الجهاز عن طريق ملف الحث sense coil رقم 6 , بالنسبة لـ 1 هي مداخل التيار أو مداخل التحميل إن جاز التعبير و 2 هي مخارجه , في الحالة العادية والطبيعية أن يكون التيار في خط التعادل مساو ٍ ومضاد في الإتجاه للتيار في خط الفازة , والمفتاح رقم 8 يقوم بالإختبار عن طريق تمرير تيار في السلك البرتقالي رقم 9 وهو يُستخدم للتأكد من سلامة الجهاز , ولتجهيز الجهاز للعمل نقوم بالضغط على زر التجهيز rest رقم 3 .

علاقة الجهاز بالفيوز وقواطع التيار الأخرى :

قاطع الدورة صُمم -كما علمنا من قبل- لمنع الصدمات عن طريق استشعار نقص التيار في دائرته وقيمة هذا التيار المُستشعر أقل بـ من 5 إلى 40 ميللي أمبير عن التيار اللازم لتشغيل الفيوزات أو قواطع التيار العادية , قواطع الدورة مجهزة لكي تعمل خلال من 5 إلى 40 ميللي ثانية قبل أن تصل الصدمة الكهربية elec. shock إلى قلب الإنسان .

في نهاية الموضوع أرجو أن يكون الله قد وفقني في سرد أهم الأشياء التي تتعلق بهذا الجهاز العبقري , الذي لا نهتم به في دولنا العربية , دمتم في عون الله ورعايته والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته .

لتحميل المقال في صورة PDF : http://www.mediafire.com/?iacwi8bbb75tcwc

مصطفى سعدي