شريط الطاقة

شريط الطاقة (المعروف أيضًا باسم موزع متعدد المقابس ، أو لوحة الطاقة ^، وغيرها من التسميات ^{) هو} مجموعة من المقابس الكهربائية تُوصل بنهاية كابل مرن (عادةً ما يكون مزودًا بقابس كهربائي في الطرف الآخر)، مما يسمح بتشغيل أجهزة كهربائية متعددة من مقبس واحد. تُستخدم شرائط الطاقة غالبًا عند وجود العديد من الأجهزة الكهربائية في مكان واحد، مثل أجهزة الصوت والفيديو وأنظمة الكمبيوتر والأجهزة المنزلية والأدوات الكهربائية والإضاءة . تحتوي شرائط الطاقة عادةً على قاطع دارة لفصل التيار الكهربائي في حالة زيادة الحمل أو حدوث ماس كهربائي. توفر بعض شرائط الطاقة حماية ضد ارتفاعات التيار الكهربائي المفاجئة. تشمل أنواعها الشائعة: الشريط، والتركيب في الرف ، والتركيب أسفل الشاشة، والتوصيل المباشر.

تتضمن بعض وصلات الطاقة مفتاحًا رئيسيًا لتشغيل وإيقاف جميع الأجهزة. يمكن استخدام هذا المفتاح مع الأجهزة البسيطة، مثل المصابيح، ولكن ليس مع معظم أجهزة الكمبيوتر، التي تتطلب استخدام أوامر إيقاف التشغيل من البرنامج أولًا. قد تحتوي أجهزة الكمبيوتر على ملفات مفتوحة، والتي قد تتلف إذا تم فصل الطاقة عنها فجأة.

تحتوي بعض وصلات الطاقة على منافذ كهربائية يتم التحكم بها بشكل فردي.

يمكن لشرائط " الرئيسي/التابع " اكتشاف إيقاف تشغيل جهاز "رئيسي" واحد (مثل جهاز الكمبيوتر نفسه في إعداد الكمبيوتر، أو جهاز التلفزيون في المسرح المنزلي) وتشغيل أو إيقاف تشغيل كل شيء آخر وفقًا لذلك.

تُستخدم شرائط التحكم عن بعد في مراكز البيانات ، للسماح بإعادة تشغيل أنظمة الكمبيوتر أو الأجهزة الأخرى عن بعد، وغالبًا عبر الإنترنت (على الرغم من أن هذا يجعلها عرضة للهجمات الخارجية).

تحتوي العديد من وصلات الطاقة على مؤشر ضوئي من نوع نيون أو LED ، أو مؤشر لكل منفذ إخراج، للإشارة إلى حالة تشغيل الطاقة. أما وصلات الطاقة عالية الجودة المزودة بحماية من زيادة التيار، فتحتوي على مؤشرات ضوئية إضافية للإشارة إلى حالة نظام الحماية، إلا أن هذه المؤشرات ليست دائمًا موثوقة. ^{[ 1 ]}

تتميز بعض وصلات الطاقة بميزات توفير الطاقة، حيث تقوم بفصل الوصلة تلقائيًا عند دخول الأجهزة في وضع الاستعداد. تستخدم هذه الوصلات دائرة استشعار للكشف عما إذا كان مستوى الطاقة المار عبر المقبس في وضع الاستعداد (أقل من 30 واط)، وفي هذه الحالة يتم فصل المقبس. ^{[ 2 ] [ 3 ]} يقلل هذا من استهلاك الطاقة في وضع الاستعداد الذي تستهلكه ملحقات الكمبيوتر وغيرها من المعدات عند عدم استخدامها، مما يوفر المال والطاقة. ^{[ 4 ]} تحتوي بعض وصلات الطاقة الأكثر تطورًا على مقبس رئيسي وآخر فرعي، فعندما يكتشف المقبس الرئيسي وضع الاستعداد في تيار الجهاز المتصل به، يقوم بفصل الوصلة بأكملها.

مع ذلك، قد تنشأ مشاكل في اكتشاف الطاقة في وضع الاستعداد للأجهزة التي تستهلك طاقة أكبر في هذا الوضع (مثل أجهزة تلفزيون البلازما)، حيث ستظهر دائمًا لموزع الطاقة وكأنها قيد التشغيل. عند استخدام موزع طاقة رئيسي-تابع، تتمثل إحدى طرق تجنب هذه المشاكل في توصيل جهاز ذي استهلاك طاقة أقل في وضع الاستعداد (مثل مشغل أقراص DVD ) بالمقبس الرئيسي، واستخدامه كوحدة تحكم رئيسية .

يستخدم تصميمٌ مختلفٌ لشريط الطاقة، يهدف إلى توفير الطاقة، مستشعرًا يعمل بالأشعة تحت الحمراء السلبية أو الموجات فوق الصوتية لتحديد وجود شخصٍ قريب. إذا لم ترصد المستشعرات أي حركة لفترة زمنية محددة مسبقًا، يقوم الشريط بفصل عدة منافذ، مع إبقاء منفذ واحد يعمل للأجهزة التي لا ينبغي فصلها. تُعرف هذه "شرائط الطاقة الذكية" بأنها مصممة للتركيب في المكاتب، لفصل الأجهزة عند خلو المكتب من الموظفين.

يوصى بعدم توصيل الأجهزة التي تحتاج إلى تسلسل إيقاف تشغيل متحكم فيه (مثل العديد من طابعات نفث الحبر) بمقبس ثانوي على شريط التوصيل هذا لأنه قد يتلفها إذا تم إيقاف تشغيلها بشكل غير صحيح (على سبيل المثال، قد لا تقوم طابعة نفث الحبر بتغطية رأس الطباعة في الوقت المناسب، وبالتالي سيجف الحبر ويسد رأس الطباعة).

في أوروبا، تندرج شرائط الطاقة المزودة بميزات توفير الطاقة ضمن نطاق توجيه الجهد المنخفض 2006/95/EC وتوجيه التوافق الكهرومغناطيسي 2004/108/EC وتتطلب علامة CE .

في بعض الدول التي تُستخدم فيها أنواع متعددة من المقابس، قد يحتوي موزع الطاقة الواحد على نوعين أو أكثر من المقابس. يختلف ترتيب المقابس بشكل كبير، ولكن لأسباب تتعلق بسهولة الوصول، نادرًا ما يتجاوز عددها صفين. في أوروبا، عادةً ما تكون موزعات الطاقة غير المزودة بخاصية الحماية من زيادة التيار الكهربائي ذات صف واحد، ولكن تتوفر الموديلات المزودة بهذه الخاصية بتكوينات ذات صف واحد وصفين.

إذا كانت المقابس في شريط الطاقة متقاربة، فقد يحجب كابل مزود بمحول كهربائي كبير ( محول جداري ) عدة مقابس. تعالج تصاميم مختلفة هذه المشكلة، بعضها ببساطة عن طريق زيادة المسافة بين المقابس. وتشمل تصاميم أخرى مقابس تدور داخل غلافها، أو أسلاك مقابس قصيرة متعددة متصلة بموزع مركزي. ومن الطرق البسيطة التي يمكنك القيام بها بنفسك لتكييف ترتيبات شرائط الطاقة التي تسبب مشاكل مع المحولات الكهربائية الكبيرة (المحولات الجدارية) استخدام محول مقبس ثلاثي لتمديد المقبس فوق المقابس المجاورة، مما يوفر الخلوص المطلوب. ^{[ 5 ]}

تحتوي العديد من وصلات الطاقة على واقيات مدمجة من ارتفاع التيار أو مرشحات للتداخل الكهرومغناطيسي/الترددات الراديوية ، والتي تُعرف أحيانًا باسم مانعات ارتفاع التيار أو مُحسّنات خطوط الكهرباء . كما توفر بعضها حماية من ارتفاع التيار لخطوط الهاتف، وكابلات التلفزيون المحورية، وكابلات الشبكة. غالبًا ما تُسمى وصلات الطاقة غير المحمية خطأً "مانعات ارتفاع التيار" أو "واقيات ارتفاع التيار" على الرغم من أنها قد لا تمتلك القدرة على كبح ارتفاع التيار .

عادةً ما يتم توفير الحماية من ارتفاعات الجهد المفاجئة بواسطة واحد أو أكثر من المقاومات المتغيرة لأكسيد المعادن (MOVs)، وهي أشباه موصلات ثنائية الأطراف رخيصة الثمن . تعمل هذه المقاومات كمفاتيح عالية السرعة، حيث تحدّ مؤقتًا من ذروة الجهد عبر أطرافها. يتم تصميم محددات ارتفاعات الجهد MOV بحيث يتم تشغيلها عند جهد أعلى قليلاً من جهد التيار الكهربائي المحلي، وذلك لتجنب قص ذروات الجهد الطبيعية، وقص الجهود العالية غير الطبيعية.

تُؤرَّض دوائر الطاقة الكهربائية الرئيسية عادةً ، لذا يوجد سلك حي (موجب)، وسلك محايد، وسلك أرضي. غالبًا ما تأتي وصلات الطاقة منخفضة التكلفة مزودة بمقاومة متغيرة واحدة فقط (MOV) مثبتة بين السلك الحي والمحايد. أما وصلات الطاقة الأكثر اكتمالًا (والأفضل) فتحتوي على ثلاث مقاومات متغيرة، موصولة بين كل زوج من الأسلاك. ونظرًا لأن المقاومات المتغيرة تتلف جزئيًا مع كل تشغيل، فإن وصلات الطاقة التي تستخدمها لها عمر حماية محدود وغير متوقع. تحتوي بعض وصلات الطاقة على مصابيح "حالة الحماية" المصممة للإطفاء في حال تعطل المقاومات المتغيرة الواقية الموصولة بالسلك الحي، لكن هذه الدوائر البسيطة لا تستطيع اكتشاف جميع أنواع الأعطال (مثل تعطل مقاومة متغيرة موصولة بين السلك المحايد والأرضي).

قد يتسبب ارتفاع التيار المفاجئ في تشغيل أجهزة MOV في إلحاق الضرر بجهاز متصل بالتيار، مثل وحدة تزويد الطاقة غير المنقطعة (UPS)، والتي عادةً ما تتعرض لحمل زائد أثناء عملية كبح ارتفاع التيار. لذلك، يُنصح بعدم توصيل شريط طاقة مزود بحماية من ارتفاع التيار بوحدة UPS، ^{[ 6 ]} بل الاعتماد فقط على الحماية من ارتفاع التيار التي توفرها وحدة UPS نفسها.

قد تستخدم موزعات الطاقة الأكثر تطوراً شبكات من المحاثات والمكثفات لتحقيق تأثير مماثل في حماية الأجهزة من ارتفاعات الجهد المفاجئة في دائرة التيار الكهربائي. هذه الترتيبات، رغم تكلفتها العالية، أقل عرضة للتلف الصامت بكثير من مقاومات أكسيد المعادن (MOVs)، وغالباً ما تحتوي على مصابيح مراقبة تشير إلى ما إذا كانت دائرة الحماية لا تزال متصلة.

في الاتحاد الأوروبي، يمكن لأجهزة توزيع الطاقة المزودة بدوائر حماية من ارتفاع التيار إثبات امتثالها لتوجيه الجهد المنخفض (LVD) 2006/95/EC ^{[ 7 ]} من خلال استيفائها لمتطلبات المعيار EN 61643-11:2002+A1. يغطي هذا المعيار أداء دائرة الحماية من ارتفاع التيار وسلامتها. وبالمثل، يمكن لأجهزة توزيع الطاقة المزودة بدوائر حماية من ارتفاع التيار في قطاع الاتصالات إثبات امتثالها لتوجيه الجهد المنخفض (LVD) من خلال استيفائها لمتطلبات المعيار EN 61643-21:2001.

تتضمن الطرازات الأحدث مؤشرات LED أو تنبيهات عبر التطبيقات تُعلم المستخدمين عند توقف الحماية من زيادة التيار عن العمل. في مناطق مثل أوروبا والمملكة المتحدة، يجب أن تتوافق أجهزة الحماية من زيادة التيار مع معيار EN 61643-11:2012+A1:2017، بينما يُطبق معيار UL 1363–2022 في أمريكا الشمالية. ^{[ 8 ]}

التوصيل المتسلسل والحماية من زيادة التيار

لا يؤدي توصيل شرائط الطاقة المحمية بمقاومات أكسيد المعادن (MOV ) على التوالي (بحيث يتم توصيل كل شريط طاقة بالشريط السابق له في السلسلة) بالضرورة إلى زيادة مستوى الحماية التي توفرها. ^{[ 9 ]} يؤدي هذا التوصيل إلى ربط مكونات الحماية من ارتفاع التيار الكهربائي بالتوازي، مما يوزع نظريًا أي ارتفاع محتمل في التيار على جميع أجهزة الحماية. مع ذلك، ونظرًا لاختلافات التصنيع بين مقاومات أكسيد المعادن، لن تتوزع طاقة الارتفاع بالتساوي، وعادةً ما ستمر عبر المقاوم الذي يتعطل أولًا.

يُحظر توصيل شرائط الطاقة الكهربائية على التوالي (المعروفة في قوانين البناء والكهرباء باسم محولات متعددة المقابس أو وصلات الطاقة المتنقلة)، سواء كانت محمية من زيادة التيار أم لا، في معظم القوانين. فعلى سبيل المثال، تنص المادة 605.4.2 من قانون الحريق الدولي الصادر عن المجلس الدولي لقوانين البناء، إصدار 2009، على ما يلي: "يجب توصيل وصلات الطاقة المتنقلة مباشرةً بمقابس مثبتة بشكل دائم".

عندما يكون التيار المقنن لمقبس الكهرباء والقابس وسلك شريط الطاقة مساويًا للتيار المقنن لقاطع الدائرة الكهربائية المعنية، فلا حاجة لحماية إضافية من الحمل الزائد لشريط الطاقة، لأن قاطع الدائرة الحالي سيوفر الحماية المطلوبة. أما إذا كان التيار المقنن لمقبس الكهرباء (وبالتالي القابس وسلك شريط الطاقة) أقل من التيار المقنن لقاطع الدائرة الكهربائية المعنية، فيجب توفير حماية من الحمل الزائد لشريط الطاقة وكابل التغذية الخاص به.

في المملكة المتحدة، تُصنّف المقابس والمآخذ القياسية BS 1363 بقدرة 13 أمبير، ولكنها تُستخدم في دوائر كهربائية محمية بقواطع دوائر تصل قدرتها إلى 32 أمبير. مع ذلك، ينص قانون حماية المستهلك في المملكة المتحدة على ضرورة تزويد الأجهزة الكهربائية المنزلية التي تعمل بالكهرباء بمقابس مطابقة للمواصفة BS  1363، والتي تتضمن فيوزًا بقدرة لا تتجاوز 13 أمبير. لذا، في المملكة المتحدة وفي الدول الأخرى التي تستخدم مقابس BS 1363 ، يوفر هذا القابس المزود بفيوز حماية من الحمل الزائد لأي موزع كهربائي. يجب استبدال الفيوز في حال تعرض الموزع الكهربائي لحمل زائد، مما يؤدي إلى فصل الفيوز.

في أستراليا ونيوزيلندا، يبلغ تصنيف مقبس الكهرباء القياسي 10 أمبير، ولكن هذه المقابس موجودة في دوائر كهربائية محمية عادةً بقواطع دوائر بسعة 16 أو 20 أمبير. كما يُمكن إدخال قابس أسترالي/نيوزيلندي 10 أمبير في مقابس كهربائية مصنفة حتى 32 أمبير. ^{[ 10 ]} لذا، يُشترط أن تحتوي جميع وصلات الطاقة المباعة في أستراليا ونيوزيلندا والمزودة بثلاثة مقابس أو أكثر بسعة 10 أمبير على حماية من الحمل الزائد، بحيث إذا تجاوز إجمالي التيار المسحوب 10 أمبير، سيعمل قاطع الدائرة المدمج ويفصل جميع الأجهزة المتصلة. تحتوي هذه الوصلات على زر إعادة ضبط لقاطع الدائرة، يُستخدم لإعادة الوصلة إلى الخدمة بعد فصلها بسبب الحمل الزائد.

في بعض وصلات الطاقة، يتحكم مفتاح التأرجح الأحمر المضيء في قاطع دائرة حراري ينفصل عند فصله. تتم إعادة الضبط عن طريق إعادة تشغيل المفتاح. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

قد يُسبب التحميل الزائد للتيار الكهربائي مشكلةً مع أي نوع من محولات توزيع الطاقة. ويزداد احتمال حدوث ذلك عند استخدام أجهزة متعددة عالية الطاقة، مثل تلك التي تحتوي على عناصر تسخين، كالسخانات الكهربائية أو المقالي الكهربائية. قد تحتوي وصلات الطاقة المتعددة على قاطع دائرة مدمج لمنع التحميل الزائد. في المملكة المتحدة، يُشترط أن تكون وصلات الطاقة المتعددة محمية بواسطة المصهر الموجود في قابس BS 1363. كما تحتوي بعضها على مصهر BS1362 بقوة 13 أمبير في طرف المقبس.

تُعتبر وصلات الطاقة الكهربائية عمومًا بديلاً أكثر أمانًا من "المحولات المزدوجة" و"المقابس ثنائية الاتجاه" و"المقابس ثلاثية الاتجاه" و"المحولات المكعبة" التي تُوصل مباشرةً بالمقبس دون أسلاك لتشغيل أجهزة متعددة. لا تحتوي هذه المحولات منخفضة التكلفة عادةً على صمامات حماية (مع أن الأنواع الحديثة منها في المملكة المتحدة وأيرلندا مزودة بها). لذا، في كثير من الحالات، يكون الحماية الوحيدة من الحمل الزائد هي صمام حماية الدائرة الفرعية، والذي قد تكون قدرته أعلى من قدرة المحول. كما أن وزن المقابس الذي يسحب المحول (وغالباً ما يسحبه جزئيًا من المقبس) قد يُشكل مشكلةً عند تكديس المحولات أو استخدامها مع وحدات تزويد الطاقة الكبيرة. هذه المحولات، رغم توفرها، لم تعد شائعة الاستخدام في بعض البلدان (مع أن المحولات ثنائية وثلاثية الاتجاه لا تزال شائعة في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة وأيرلندا).

عند توصيل جهاز بموزع كهربائي، قد يتسبب تراكم الكربون أو الغبار في حدوث شرارة . لا يشكل هذا عادةً خطراً كبيراً في الأجواء غير القابلة للانفجار، ولكن الأجواء القابلة للانفجار (على سبيل المثال، بالقرب من محطة وقود أو منشأة تنظيف بالمذيبات ) تتطلب معدات كهربائية محكمة الإغلاق ومقاومة للانفجار.

في المملكة المتحدة، يجب أن تحمل وصلات الطاقة شهادة UKCA إلى جانب أو بدلاً من علامة CE بعد خروج بريطانيا من الاتحاد الأوروبي. ويضمن الامتثال لتوجيهات RoHS وREACH تقييد استخدام المواد الخطرة مثل الرصاص والزئبق والكادميوم في المواد المستخدمة في التصنيع. وتتضمن الطرازات المتقدمة صمامات حرارية وقواطع دوائر مزودة بخاصية إعادة الضبط التلقائي أو إنذارات صوتية لتنبيه المستخدمين في حالات التحميل الزائد. ^{[ 8 ]}

الطبعة الأمريكية

• يتضمن معيار مختبرات التأمين رقم 1363 متطلبات خاصة بمنافذ الطاقة القابلة للنقل . ويتضمن قسم نطاق المعيار البيان التالي:

  1.1 تشمل هذه المتطلبات نقاط توصيل الطاقة المتنقلة الموصولة بسلك كهربائي، والتي تعمل بجهد 250 فولت تيار متردد أو أقل، وتيار 20 أمبير تيار متردد أو أقل. نقطة توصيل الطاقة المتنقلة مخصصة للاستخدام الداخلي فقط، كامتداد مؤقت لدائرة فرعية للتيار المتردد مؤرضة للاستخدام العام.

• يعترف قانون الكهرباء الوطني بشريط الطاقة باعتباره مجموعة منافذ متعددة في المادة 380.

لوائح الاتحاد الأوروبي والمملكة المتحدة

في أوروبا، لا تخضع المقابس والمآخذ الكهربائية التي لا تحتوي على دوائر تحكم إضافية أو حماية من زيادة التيار الكهربائي لنطاق توجيه الجهد المنخفض 2006/95/EC، وتخضع للوائح الوطنية، وبالتالي لا يجوز وضع علامة CE عليها. أما في المملكة المتحدة، فترد المتطلبات القانونية للمقابس والمآخذ الكهربائية في الصك التشريعي رقم 1768 لسنة 1994، بعنوان "لوائح المقابس والمآخذ الكهربائية (السلامة) لسنة 1994". ^{[ 13 ]} يحدد هذا الصك متطلبات جميع المقابس والمآخذ الكهربائية المنزلية، بما في ذلك وحدات منافذ المقابس (شرائط الطاقة)، ​​انظر ^{[ 14 ]} المعدات الكهربائية - متطلبات المقابس والمآخذ الكهربائية - ملاحظات إرشادية حول لوائح المقابس والمآخذ الكهربائية (السلامة) في المملكة المتحدة لسنة 1994 (الصك التشريعي 1994/1768).

يشترط هذا النظام أن تتوافق جميع وحدات مقابس الكهرباء مع متطلبات المواصفة البريطانية BS 1363-2 الخاصة بمقابس الكهرباء 13 أمبير المزودة بمفتاح وغير المزودة به، ومع متطلبات المواصفة البريطانية BS 5733 الخاصة بالمتطلبات العامة للملحقات الكهربائية. ولا تتطلب المقابس ومقابس الكهرباء موافقة مستقلة بموجب هذا النظام. ويجب أن يتوافق أي قابس مُركّب على وحدة مقبس الكهرباء مع متطلبات المواصفة البريطانية BS 1363-1 الخاصة بالقوابس القابلة لإعادة التوصيل وغير القابلة لإعادة التوصيل المزودة بفيوز 13 أمبير. كما يجب أن تكون القوابس معتمدة ومُعلّمة بشكل مستقل وفقًا لمتطلبات هذا النظام.

إذا احتوت وحدة مقبس الكهرباء على دوائر تحكم إضافية أو دوائر حماية من زيادة التيار، فإنها تندرج ضمن نطاق توجيه الجهد المنخفض 2006/95/EC ويجب أن تحمل علامة CE. كما تندرج وحدات مقابس الكهرباء المزودة بدوائر تحكم ضمن نطاق توجيه التوافق الكهرومغناطيسي 2004/108/EC.

يعود تاريخ مُضاعفات المقابس، التي تؤدي نفس وظيفة شرائط الطاقة، إلى أوائل عشرينيات القرن الماضي على الأقل. مع ذلك، لم تكن هذه المُضاعفات عادةً على شكل "شريط" طويل كما هو الحال في الأجهزة الحديثة. توجد أمثلة على شرائط الطاقة في نظام براءات الاختراع الأمريكي تعود إلى عام 1929، بدءًا من ابتكار كارل إم. بيترسن لـ"مُوزّع الطاقة على الطاولة". ^{[ 15 ]} كما ابتكرت شركة "ألايد إلكتريك برودكتس" مثالًا مبكرًا آخر في عام 1950. ^{[ 16 ]}

ربما كانت أولى التصاميم الحديثة لموزع الطاقة من ابتكار شركة فيدترو الأمريكية ، التي قدمت براءتي اختراع في عام 1970 لتصاميم قريبة من التصاميم المستخدمة في العصر الحديث. ^{[ 17 ] [ 18 ]}

ابتكر المهندس الكهربائي الأسترالي بيتر تالبوت، الذي كان يعمل تحت إشراف فرانك بانيجان، المدير الإداري لشركة كامبروك الأسترالية ، نموذجًا مبكرًا يُعرف باسم "لوحة الطاقة". حقق المنتج نجاحًا باهرًا، إلا أنه لم يُسجّل كبراءة اختراع، ما أدى في النهاية إلى خسارة حصة من السوق لصالح شركات مصنعة أخرى. ^{[ 19 ]}

• مقابس ومآخذ التيار المتردد
• سلك تمديد
• سلك الطاقة
• وحدة توزيع الطاقة (PDU)
• مفتاح تشغيل الطاقة عن بعد
• طاقة الاستعداد
• مقوم التيار