عندما فتيل ما هي الأدوار التي يلعبها الجهد والتيار على التوالي؟ لماذا التركيز فقط على التيار غير كاف لفهم كامل للسلامة؟ تهدف هذه المقالة إلى مساعدتك على فهم هذين المفهومين بشكل أفضل.
دور التيار في الصمامات
عندما يحدث حمل زائد أو ماس كهربائى في الدائرة، فإن التيار المتدفق عبر وصلة المصهر يزداد بشكل كبير. وفق قانون جول (Q = I²Rt)، كلما زاد التيار، كلما تم توليد المزيد من الحرارة، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة عنصر المصهر بشكل أسرع، مما يؤدي إلى انفجاره.
من هذا يمكننا أن نفهم أن “نفخ” المصهر يحدث بشكل أساسي بسبب الحرارة الناتجة عن التيار.
تعتمد سرعة النفخ على حجم التيار وتصميم المصهر. بعض الصمامات هي أنواع سريعة المفعول، ومصممة للمعدات الإلكترونية الحساسة للاستجابة بسرعة للتيارات الزائدة الطفيفة؛ في حين أن الصمامات الأخرى هي أنواع بطيئة النفخ أو ذات تأخير زمني، قادرة على تحمل تيارات التدفق اللحظية دون إزعاج النفخ. بشكل عام، كلما كان التيار أكبر، كلما كان وقت النفخ أقصر.
نظرًا لأن آلية التيار الزائد يمكن التنبؤ بها نسبيًا، يمكن فهم أداء المصهر من خلال المنحنيات المميزة للتيار الزمني. يستخدم المهندسون هذه المنحنيات لتحديد المدة التي يمكن أن يعمل فيها المصهر بأمان تحت مضاعفات مختلفة من التيار الزائد، مما يوفر مرجعًا ومساعدة للتصميم الكهربائي.
ما هي عملية إطفاء القوس للمصهر؟
كما هو موضح في الرسم البياني أدناه، يمكننا أن نرى أن المنطقة المحيطة بقلب المصهر مملوءة بالرمال الناعمة. والغرض من ذلك هو إطفاء القوس.
يتم ثقب اللوحة النحاسية الخاصة بقلب المصهر بشق ومغطاة بخرز من القصدير. عندما تصل درجة الحرارة إلى نقطة انصهار القصدير، يذوب القصدير أولاً ويشكل سبيكة مع النحاس. نقطة انصهار السبيكة أقل بكثير من نقطة انصهار النحاس، لذلك سوف يذوب المصهر عند الشق. تسمى هذه الطريقة بالتأثير المعدني، ويمكنها تحديد قيمة تيار الانصهار للمصهر بدقة نسبية.
يستخدم التأثير المعدني على نطاق واسع في تصميم وتصنيع الصمامات. عندما يتدفق تيار الدائرة القصيرة عبر المصهر، ينطفئ القوس الموجود عند الشق. بعد ذلك، يتدفق الرمل الناعم إلى الكسر، مما يجبر القوس على التبريد والإطفاء، وبذلك يكمل المصهر مهمة كسر الدائرة.
هل يؤثر الجهد على المصهر؟
على الرغم من أن التيار هو العامل الأساسي، إلا أنه لا يمكن تجاهل تأثير الجهد.
الصمامات لها جهد مقنن محدد. عندما يتجاوز جهد الدائرة تصنيف المصهر، يتأثر انطفاء القوس بعد ذوبان العنصر. إذا كان الجهد الكهربي مرتفعًا جدًا، فقد لا يتمكن المصهر من مقاطعة الدائرة بشكل صحيح، مما يتسبب في استمرار القوس الكهربائي واحتمال تلف الجهاز. في دوائر التيار المستمر، يكون تأثير الجهد على سرعة الانقطاع مهمًا بشكل خاص، لأن قمع قوس التيار المستمر أكثر صعوبة من قوس التيار المتردد.
وهذا يعني:
- يحدد التيار ما إذا كان المصهر سيبدأ في الانفجار؛;
- يحدد الجهد ما إذا كان المصهر يمكنه مقاطعة الدائرة بنجاح وأمان بعد النفخ، مما يمنع تفاقم الخلل.
خاتمة
بشكل عام، السبب المباشر لانفجار المصهر هو التأثير الحراري للتيار. عندما يتجاوز التيار نطاقًا معينًا، تستمر درجة حرارة عنصر المصهر في الارتفاع حتى تصل إلى نقطة الانصهار وتنقطع الدائرة الكهربية. ومع ذلك، هذا لا يعني أن الجهد ليس له دور طوال العملية. يؤثر الجهد بشكل أساسي على تكوين القوس وانطفاءه بعد انفجار المصهر، وكذلك ما إذا كان المصهر يمكنه إكمال انقطاع الدائرة بشكل موثوق.
لذلك، من منظور تسخين عنصر المصهر، يتم تحديد نفخ المصهر بشكل أساسي بواسطة التيار؛ بينما من منظور ما إذا كان يمكن قطع الدائرة بأمان، فإن الجهد هو أيضًا شرط لا غنى عنه. فقط عندما تكون معلمات التيار والجهد ضمن نطاق معقول، يمكن للمصهر أن يلعب دورًا مستقرًا وموثوقًا في حماية الدائرة.
