جهاز التيار المتبقي

📅 آخر تحديث: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٤ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 12 صور
الموسوعة الحرة

جهاز التيار المتبقي ( RCD )، أو قاطع دائرة التيار المتبقي ( RCCB )، أو قاطع دائرة التسرب الأرضي ( GFCI ) [ أ ] هو جهاز أمان كهربائي، وتحديدًا نوع من قواطع دائرة التسرب الأرضي ، يفصل الدائرة الكهربائية عندما لا يتساوى التيار المار عبر موصلات الخط والحيادي (يشير مصطلح " المتبقي " إلى عدم التوازن )، مما يدل على تسرب التيار إلى الأرض ، أو إلى مسار غير مقصود يتجاوز جهاز الحماية. يهدف هذا الجهاز إلى تقليل شدة الإصابة الناتجة عن الصدمة الكهربائية . [ 1 ] لا يستطيع هذا النوع من قواطع الدائرة حماية الشخص الذي يلمس كلا موصلي الدائرة في الوقت نفسه، لأنه لا يستطيع حينها التمييز بين التيار الطبيعي والتيار المار عبر جسمه. [ 2 ]

يجمع قاطع الدائرة الكهربائية للتيار المتبقي مع الحماية المتكاملة من التيار الزائد ( RCBO ) بين حماية RCD وحماية إضافية من التيار الزائد في نفس الجهاز.

صُممت هذه الأجهزة لفصل الدائرة الكهربائية المحمية بسرعة عند اكتشاف عدم توازن التيار الكهربائي بين موصلات التغذية والعودة. أي فرق بين التيارات في هذه الموصلات يُشير إلى وجود تيار تسريب ، مما يُشكل خطرًا للصعق الكهربائي. يُمكن أن يُسبب مرور تيار متردد بتردد 60 هرتز يزيد عن 20 مللي أمبير (0.020 أمبير) عبر جسم الإنسان توقفًا قلبيًا أو ضررًا بالغًا إذا استمر لأكثر من جزء من الثانية. صُممت قواطع التيار المتبقي (RCDs) لفصل الأسلاك الموصلة ("الفصل") بسرعة كافية لمنع الإصابات الخطيرة للإنسان، وحماية الأجهزة الكهربائية من التلف. 

الغرض والتشغيل

صُممت قواطع التيار المتبقي (RCDs) لفصل الدائرة الكهربائية في حالة وجود تيار تسرب. [ 4 ] في أول استخدام لها في خمسينيات القرن الماضي، استخدمتها شركات الكهرباء لمنع سرقة الكهرباء، حيث كان المستهلكون يقومون بتأريض دوائر العودة بدلاً من توصيلها بالخط المحايد لمنع عدادات الكهرباء من تسجيل استهلاكهم للطاقة.

يُعدّ استخدامها الحديث الأكثر شيوعًا كجهاز أمان للكشف عن تيارات التسرب الصغيرة (عادةً 5-30  مللي أمبير) وفصل التيار بسرعة كافية (أقل من 30 مللي ثانية) لمنع تلف الجهاز أو الصعق الكهربائي . [ 5 ] وهي جزء أساسي من نظام الفصل التلقائي للتيار الكهربائي، أي فصل التيار عند حدوث عطل، بدلًا من الاعتماد على التدخل البشري، وهو أحد المبادئ الأساسية للممارسات الكهربائية الحديثة. [ 6 ]

لتقليل خطر الصعق الكهربائي، يجب أن تعمل أجهزة الحماية من التيار المتبقي (RCDs) في غضون 25-40 مللي ثانية عند تجاوز تيار التسرب (عبر جسم الإنسان) 30  مللي أمبير، قبل أن يتسبب الصعق الكهربائي في حدوث الرجفان البطيني ، وهو السبب الأكثر شيوعًا للوفاة نتيجة الصعق الكهربائي. في المقابل، لا تفصل قواطع الدائرة أو الصمامات التقليدية الدائرة إلا عندما يكون التيار الكلي مفرطًا (والذي قد يصل إلى آلاف أضعاف تيار التسرب الذي يستجيب له جهاز الحماية من التيار المتبقي). قد يكون تيار التسرب الصغير، كما هو الحال عند مروره عبر جسم الإنسان، عطلًا خطيرًا للغاية، ولكنه لا يزيد التيار الكلي بما يكفي لكي يقوم الصمام أو قاطع الدائرة بفصل الدائرة.

تعمل قواطع التيار المتبقي (RCDs) عن طريق قياس توازن التيار بين موصلين باستخدام محول تيار تفاضلي . يقيس هذا المحول الفرق بين التيار المار في الخط والتيار المحايد. إذا لم يكن مجموع هذين التيارين صفرًا، فهذا يعني وجود تسرب للتيار إلى مكان آخر (إلى الأرض أو إلى دائرة كهربائية أخرى)، وعندها يفصل الجهاز دوائره. لا يتطلب تشغيل هذه القواطع عودة تيار العطل عبر سلك التأريض في التركيب؛ إذ يعمل القاطع بكفاءة حتى لو كان مسار العودة عبر أنابيب المياه أو ملامسة الأرض أو أي شيء آخر. وبالتالي، يظل الفصل التلقائي والحماية من الصدمات الكهربائية متوفرين حتى في حالة تلف أو عدم اكتمال أسلاك التأريض في التركيب.

أجهزة الحماية من التسرب الأرضي (RCDs) قابلة للاختبار وإعادة الضبط؛ حيث يُنشئ زر الاختبار حالة تسرب صغيرة بأمان، بينما يُعيد زر أو مفتاح آخر توصيل الموصلات بعد زوال حالة العطل. بعض أجهزة الحماية من التسرب الأرضي تفصل كلاً من موصل الخط وموصل المحايد عند حدوث عطل (ثنائية القطب)، بينما يفصل جهاز الحماية من التسرب الأرضي أحادي القطب موصل الخط فقط . إذا تسبب العطل في ترك سلك المحايد " عائمًا " أو غير متصل بجهد التأريض المتوقع لأي سبب، فإن جهاز الحماية من التسرب الأرضي أحادي القطب سيُبقي هذا الموصل متصلاً بالدائرة عند اكتشافه للعطل.

بالنسبة لقاطع التيار المتبقي المستخدم مع الطاقة ثلاثية الأطوار ، يجب أن تمر جميع موصلات الخط الثلاثة والحيادي (إن وجد) عبر محول التيار.

طلب

تُركّب المقابس الكهربائية المزودة بقاطع تيار متبقي (RCD) أحيانًا على الأجهزة التي قد تُعتبر خطرًا على السلامة، مثل أسلاك التمديد الطويلة المستخدمة في الهواء الطلق، أو معدات الحدائق أو مجففات الشعر المستخدمة بالقرب من حوض الاستحمام أو المغسلة. وفي بعض الأحيان، يُستخدم قاطع تيار متبقي مُدمج في سلك التمديد ليؤدي وظيفة مشابهة لوظيفة القاطع الموجود في المقبس. فبوضع قاطع التيار المتبقي في سلك التمديد، تُوفّر الحماية لأي مأخذ كهربائي مُستخدم، حتى لو كان المبنى يحتوي على أسلاك قديمة، مثل الأسلاك القديمة ذات المقابض والأنابيب ، أو الأسلاك التي لا تحتوي على موصل تأريض. كما يمكن أن يكون لقاطع التيار المتبقي المُدمج عتبة فصل أقل من عتبة فصل التيار في المبنى، مما يُحسّن سلامة جهاز كهربائي مُحدد.

في أمريكا الشمالية، يمكن استخدام مقابس قاطع التيار الأرضي (GFCI) في الحالات التي لا يوجد فيها موصل تأريض، ولكن يجب وضع علامة "بدون تأريض للمعدات" عليها. يُشار إلى ذلك في القسم 406 (د) 2 من قانون الكهرباء الوطني؛ ومع ذلك، تتغير القوانين، لذا يُنصح دائمًا باستشارة فني متخصص مرخص وإدارات البناء والسلامة المحلية. يفصل قاطع التيار الأرضي غير المؤرض باستخدام زر "الاختبار" المدمج، ولكنه لا يفصل باستخدام قابس اختبار قاطع التيار الأرضي، لأن القابس يختبر عن طريق تمرير تيار صغير من الخط إلى التأريض غير الموجود. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من ذلك، يكفي وجود مقبس قاطع تيار أرضي واحد فقط في بداية كل دائرة لحماية المقابس اللاحقة. لا يبدو أن هناك خطرًا من استخدام عدة مقابس قاطع تيار أرضي في نفس الدائرة، على الرغم من أن ذلك يُعتبر إجراءً احتياطيًا.

في أوروبا، يمكن تركيب قواطع التيار المتبقي (RCDs) على نفس سكة DIN مثل قواطع الدائرة المصغرة ؛ ومثلما هو الحال في قواطع الدائرة المصغرة، فإن ترتيبات قضبان التوصيل في وحدات المستهلك ولوحات التوزيع توفر الحماية لأي شيء في اتجاه التيار.

قاطع الدائرة الكهربائية المتبقي (RCBO)

يكشف قاطع التيار المتبقي (RCD) عن عدم توازن التيارات في موصلات التغذية والعودة للدائرة الكهربائية. ولكنه لا يحمي من الحمل الزائد أو قصر الدائرة الكهربائية كما يفعل المصهر أو قاطع الدائرة المصغر (MCB) (باستثناء حالة قصر الدائرة من الخط إلى الأرض، وليس من الخط إلى المحايد).

مع ذلك، غالبًا ما يأتي قاطع التيار المتبقي (RCD) وقاطع الدائرة المصغر (MCB) مدمجين في جهاز واحد، مما يُمكّنهما من اكتشاف كلٍ من عدم توازن التيار الكهربائي وزيادة التيار. يُطلق على هذا الجهاز اسم قاطع دائرة التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO) في أوروبا وأستراليا، وقاطع دائرة العطل الأرضي (GFCI) في الولايات المتحدة وكندا.

التصميم النموذجي

مثال على قاطع التيار المتبقي المثبت على سكة
الآلية الداخلية لجهاز الحماية من التيار المتبقي

يوضح الرسم التخطيطي الآلية الداخلية لجهاز التيار المتبقي (RCD). صُمم هذا الجهاز ليتم توصيله مباشرةً بسلك الطاقة الخاص بالأجهزة المنزلية. وهو مصمم لتحمل تيار أقصى قدره 13  أمبير، ويفصل عند حدوث تسرب تيار مقداره 30  مللي أمبير. هذا الجهاز من نوع RCD النشط؛ أي أنه يُغلق كهربائيًا، وبالتالي يفصل عند انقطاع التيار الكهربائي، وهي ميزة مفيدة للأجهزة التي قد تُشكل خطرًا عند إعادة تشغيلها بشكل غير متوقع . كانت بعض أجهزة RCD القديمة كهروميكانيكية بالكامل، وتعتمد على آليات زنبركية دقيقة التوازن تعمل مباشرةً من محول التيار. ونظرًا لصعوبة تصنيع هذه الأجهزة بالدقة المطلوبة، وميلها إلى التغير في الحساسية نتيجة لتآكل المحور وجفاف مواد التشحيم، فإن النوع المُضخّم إلكترونيًا، والذي يحتوي على جزء لولبي أكثر متانة كما هو موضح، هو الأكثر شيوعًا الآن.

في الآلية الداخلية لقاطع التيار المتبقي (RCD)، يتم توصيل سلك التغذية الداخل وسلك التعادل بالأطراف (1)، بينما يتم توصيل سلك الحمل الخارج بالأطراف (2). ويتصل سلك التأريض (غير موضح) مباشرةً من مصدر التغذية إلى الحمل دون انقطاع. عند الضغط على زر إعادة الضبط (3)، تُغلق نقاط التلامس ((4) ونقطة تلامس أخرى مخفية خلف (5))، مما يسمح بمرور التيار. ويحافظ الملف اللولبي (5) على نقاط التلامس مغلقة عند تحرير زر إعادة الضبط.

ملف الاستشعار (6) عبارة عن محول تيار تفاضلي يحيط بموصلات الخط والحيادي (ولكنه غير متصل بها كهربائياً). في التشغيل العادي، يتدفق التيار بالكامل داخل وخارج موصلات الخط والحيادي. مقدار التيار في الموصلين متساوٍ ومتعاكس، فيلغي أحدهما الآخر.

أي عطل في الأرض (على سبيل المثال، يحدث بسبب لمس شخص ما لمكون حي في الجهاز المتصل) يتسبب في أن يأخذ جزء من التيار مسارًا مختلفًا، مع تحويل جزء من التيار المحايد، مما يعني وجود خلل في التيار بين موصلات الخط والمحايد (أحادي الطور)، أو بشكل عام، مجموع غير صفري للتيارات من بين الموصلات المختلفة (على سبيل المثال، ثلاثة موصلات طور وموصل محايد واحد)، داخل قاطع التيار المتبقي (RCD).

يُحدث هذا الاختلاف تدفقًا مغناطيسيًا في ملف الاستشعار الحلقي (6)، والذي، إذا كان كبيرًا بما يكفي، يُفعّل المرحل (5)، مما يؤدي إلى تفعيل المفتاح وفصل نقاط التلامس (4) وبالتالي قطع التيار الكهربائي عن الجهاز. في بعض التصاميم، قد يؤدي انقطاع التيار الكهربائي أيضًا إلى فتح نقاط تلامس المفتاح، مما يُسبب سلوك الفصل الآمن عند انقطاع التيار الكهربائي المذكور أعلاه.

يُتيح زر الاختبار (8) التحقق من سلامة عمل الجهاز عن طريق تمرير تيار صغير عبر سلك الاختبار البرتقالي (9). يُحاكي هذا عطلاً من خلال إحداث خلل مُتعمّد في ملف الاستشعار. إذا لم يفصل قاطع التيار المتبقي (RCD) عند الضغط على هذا الزر، فيجب استبدال الجهاز. [ 7 ]

قاطع التيار المتبقي مع حماية متكاملة من التيار الزائد (RCBO)

جهاز تيار متبقي ثلاثي الأطوار مفتوح

يمكن دمج الحماية من التيار المتبقي والحماية من التيار الزائد في جهاز واحد. يُطلق على هذا الجهاز اسم قاطع دائرة التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (RCBO). في الولايات المتحدة وكندا، تُعرف هذه الأجهزة (على شكل قواطع دوائر) باسم قاطع دائرة التيار المتبقي مع الحماية من التيار الزائد (GFCI ) (مع عدم وجود اختصار أمريكي خاص لهذا التركيب، ويبدو أنه يفترض وجود حماية من التيار الزائد في أي نوع من قواطع الدوائر). وهي في الواقع مزيج من قاطع دائرة التيار المتبقي (RCD) وقاطع دائرة مصغر (MCB ). [ 8 ]

إضافةً إلى اشتراط وجود مدخلات ومخرجات للخط والحيادي (أو نظام ثلاثي الأطوار كامل)، تتطلب بعض قواطع التيار المتبقي/قواطع التيار الأرضي توصيلًا أرضيًا فعالًا. يوفر هذا التوصيل مناعة ضد التداخل الكهرومغناطيسي، ويضمن تشغيل الجهاز بكفاءة في حال انقطاع التوصيل المحايد من جهة المدخل مع بقاء الخط والأرضي.

لأسباب تتعلق بالمساحة، تستخدم العديد من الأجهزة، وخاصةً تلك المصممة على سكة DIN، أسلاك توصيل طائرة بدلاً من أطراف التوصيل اللولبية، لا سيما لتوصيلات مدخل المحايد وFE. إضافةً إلى ذلك، ونظرًا لصغر حجمها، تُستخدم كابلات الإخراج في بعض الطرازات (Eaton/MEM) لتشكيل الملف الابتدائي لجزء قاطع التيار المتبقي (RCD)، ويجب تمرير كابلات الدائرة الخارجة عبر نفق طرفي ذي أبعاد خاصة مع وجود جزء محول التيار حوله. قد يؤدي هذا إلى نتائج خاطئة لعطل الفصل عند الاختبار باستخدام مجسات القياس من رؤوس براغي أطراف التوصيل، بدلاً من قياسها من أسلاك الدائرة النهائية.

لا داعي عمومًا لتوصيل قاطع تيار متبقي (RCD) بآخر، شريطة أن يكون التوصيل سليمًا. ويُستثنى من ذلك نظام التأريض TT ، حيث قد تكون مقاومة حلقة التأريض عالية، مما يعني أن عطلًا أرضيًا قد لا يُسبب تيارًا كافيًا لفصل قاطع الدائرة أو المصهر العادي. في هذه الحالة،  يُركّب قاطع تيار متبقي خاص ذو تأخير زمني، بتيار فصل 100 مللي أمبير (أو أكثر)، لتغطية كامل التركيب، ثم تُركّب قواطع تيار متبقي أكثر حساسية بعده للمقابس والدوائر الأخرى التي تُعتبر عالية الخطورة.

قاطع التيار المتبقي (RCD) مزود بدوائر حماية إضافية من أعطال القوس الكهربائي

بالإضافة إلى قواطع التيار الأرضي (GFCIs)، تُعد قواطع التيار القوسي (AFCIs) مهمة لأنها توفر حماية إضافية من الأعطال القوسية الخطيرة المحتملة الناتجة عن تلف أسلاك الدوائر الفرعية، وكذلك الوصلات الفرعية مثل الأجهزة الكهربائية وأسلاك التوصيل. من خلال اكتشاف الأعطال القوسية والاستجابة بقطع التيار الكهربائي، تُساعد قواطع التيار القوسي على تقليل احتمالية أن يكون النظام الكهربائي للمنزل مصدرًا للاشتعال. توفر أجهزة AFCI/GFCI ثنائية الوظيفة الحماية من الحرائق الكهربائية والصدمات الكهربائية في جهاز واحد، مما يجعلها حلاً مناسبًا للعديد من غرف المنزل.

صفات

اختلافات في إجراءات قطع الاتصال

توجد اختلافات كبيرة فيما يتعلق بالطريقة التي ستعمل بها وحدة RCD لفصل الطاقة عن دائرة أو جهاز.

هناك أربع حالات يتم فيها استخدام أنواع مختلفة من وحدات RCD:

  • على مستوى توزيع الطاقة للمستهلك، عادةً بالتزامن مع قاطع الدائرة الكهربائية القابل لإعادة الضبط RCBO
  • مدمج في مقبس الحائط
  • يتم توصيله بمقبس الحائط، والذي قد يكون جزءًا من كابل تمديد الطاقة
  • مدمج في سلك جهاز محمول، مثل تلك المصممة للاستخدام في المناطق الخارجية أو الرطبة

تتعلق الحالات الثلاث الأولى بشكل أساسي بالاستخدام كجزء من نظام توزيع الطاقة، وهي في الغالب من النوع السلبي أو المُثبَّت ، بينما تتعلق الحالة الرابعة بأجهزة محددة فقط، وهي دائمًا من النوع النشط أو غير المُثبَّت . يعني "النشط" منع إعادة تشغيل مصدر الطاقة بعد أي انقطاع غير مقصود للتيار الكهربائي، بمجرد عودة التيار الرئيسي؛ أما "المُثبَّت" فيشير إلى مفتاح داخل الوحدة التي تحتوي على قاطع التيار المتبقي (RCD) يبقى مضبوطًا بعد أي انقطاع للتيار الكهربائي، ولكن يجب إعادة ضبطه يدويًا بعد اكتشاف حالة خطأ.

في الحالة الرابعة، سيُعتبر من غير المرغوب فيه للغاية، وربما غير آمن للغاية، أن يستأنف الجهاز المتصل تشغيله تلقائيًا بعد انقطاع التيار الكهربائي، دون وجود المشغل - على هذا النحو، فإن إعادة تنشيط قاطع التيار المتبقي يدويًا أمر ضروري. 

يكمن الفرق بين أنماط تشغيل النوعين المختلفين أساسًا من وظائف قاطع التيار المتبقي (RCD) في أن التشغيل لأغراض توزيع الطاقة يتطلب أن يظل المزلاج الداخلي مضبوطًا داخل قاطع التيار المتبقي بعد أي شكل من أشكال فصل الطاقة الناتج إما عن قيام المستخدم بإيقاف تشغيل الطاقة، أو بعد أي انقطاع في التيار الكهربائي؛ وتُعد هذه الترتيبات قابلة للتطبيق بشكل خاص على التوصيلات بالثلاجات والمجمدات.

يتم تثبيت الحالة الثانية في الغالب كما هو موضح أعلاه، ولكن تتوفر بعض قواطع التيار المتبقي (RCDs) لمقابس الحائط لتناسب الحالة الرابعة، وغالبًا ما يتم ذلك عن طريق تشغيل مفتاح على لوحة الواجهة.

تُصنّف قواطع التيار المتبقي (RCDs) للحالتين الأولى والثالثة عادةً بقيم 30  مللي أمبير و40  مللي ثانية على التوالي. أما في الحالة الرابعة، فيتوفر عادةً خيارات تصنيف أوسع ، جميعها أقل من الأنواع الأخرى، ولكن القيم المنخفضة غالبًا ما تؤدي إلى فصل غير مرغوب فيه. في بعض الأحيان، يُضيف المستخدمون الحماية إلى جانب أحد الأنواع الأخرى، عندما يرغبون في تجاوز تلك ذات التصنيف المنخفض. قد يكون من الحكمة توفير مجموعة من قواطع التيار المتبقي من النوع الرابع، لأن التوصيلات التي تتم في ظروف رطبة أو باستخدام كابلات طاقة طويلة تكون أكثر عرضة للفصل عند استخدام أي من التصنيفات المنخفضة لقواطع التيار المتبقي؛ وتتوفر تصنيفات منخفضة تصل إلى 10 مللي أمبير.  

عدد الأعمدة ومصطلحات الأعمدة

يمثل عدد الأقطاب عدد الموصلات التي يتم فصلها عند حدوث عطل. عادةً ما تكون قواطع التيار المتبقي (RCDs) المستخدمة في مصادر التيار المتردد أحادية الطور (مساران للتيار)، مثل الطاقة المنزلية، أحادية أو ثنائية القطب . يفصل قاطع التيار المتبقي أحادي القطب الموصل الموصول بالتيار فقط، بينما يفصل قاطع التيار المتبقي ثنائي القطب كلاً من الموصل الموصول بالتيار وموصل العودة. (في قاطع التيار المتبقي أحادي القطب، يُفترض عادةً أن يكون موصل العودة عند جهد الأرض في جميع الأوقات، وبالتالي يكون آمنًا بمفرده).

يمكن استخدام قواطع التيار المتبقي (RCDs) ذات الثلاثة أقطاب أو أكثر في أنظمة التيار المتردد ثلاثية الأطوار (ثلاثة مسارات للتيار)، أو لفصل الموصل المحايد أيضًا، بينما تُستخدم قواطع التيار المتبقي ذات الأربعة أقطاب لقطع التيار ثلاثي الأطوار والمحايد. كما يمكن استخدام قواطع التيار المتبقي المصممة خصيصًا مع أنظمة توزيع الطاقة المترددة والتيار المستمر.

تُستخدم المصطلحات التالية أحيانًا لوصف الطريقة التي يتم بها توصيل وفصل الموصلات بواسطة قاطع التيار المتبقي (RCD):

  • سواء كان أحادي القطب أو أحادي القطب، فإن قاطع التيار المتبقي (RCD) سيفصل السلك المكهرب فقط.
  • سواء كان ثنائي القطب أو ثنائي القطب، فإن قاطع التيار المتبقي (RCD) سيفصل كلاً من الأسلاك النشطة وأسلاك العودة.
  • 1+N و1P+N مصطلحان غير قياسيين يُستخدمان في سياق قواطع التيار المتبقي مع التيار الزائد (RCBO)، وقد يختلف استخدامهما من مُصنِّع لآخر. عادةً ما يُشير هذان المصطلحان إلى أن موصل العودة (المحايد) هو قطب عازل فقط، بدون عنصر حماية (محايد غير محمي ولكنه مُتحكَّم به)، أو أن قاطع التيار المتبقي مع التيار الزائد (RCBO) يُوفِّر مسارًا موصلًا وموصلات لموصل العودة (المحايد)، ولكن هذا المسار يبقى متصلًا عند حدوث عطل (يُعرف أحيانًا باسم "المحايد الصلب")، [ 9 ] أو أن كلا الموصلين يُفصلان في بعض الأعطال (مثل تسرب التيار المُكتشف بواسطة قاطع التيار المتبقي)، ولكن يُفصل موصل واحد فقط في أعطال أخرى (مثل الحمل الزائد). [ 10 ]

حساسية

تُعبّر حساسية قاطع التيار المتبقي (RCD) عن طريق تيار التشغيل المتبقي المقنن، ويرمز له بـ I Δn . وقد حددت اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC) القيم المفضلة، مما يجعل من الممكن تقسيم قواطع التيار المتبقي إلى ثلاث مجموعات وفقًا لقيمة I Δn الخاصة بها :

  • حساسية عالية: 5 و 10 و 30  مللي أمبير (للحماية من التلامس المباشر أو إصابات الحياة)
  • حساسية متوسطة: 100، 300، 500 و 1000  مللي أمبير (للحماية من الحرائق)
  • حساسية منخفضة: 3 و 10 و 30  أمبير (عادة لحماية الآلات)

تُعد حساسية 5  مللي أمبير نموذجية لمنافذ GFCI.

مدة الرحلة

زمن الفصل هو سرعة استجابة الجهاز للعطل. يجب أن تستوفي الأجهزة أزمنة فصل محددة عند استشعار تيار التسرب، وتتراوح هذه الأزمنة بين عشرات ومئات المللي ثانية، وفقًا للمعايير الوطنية والدولية. قد يختلف زمن الفصل تبعًا لقيمة التيار المستشعر، حيث قد يتطلب الأمر استجابة أسرع للقيم الأعلى، وعدم الاستجابة إطلاقًا إذا كانت القيمة أقل بكثير من قيمة التيار المقنن للجهاز.

على عكس الأنواع العامة ، تتضمن قواطع التيار المتبقي من النوع S (المعروفة أيضًا باسم قواطع التيار المتبقي ذات التأخير الزمني ) تأخيرًا زمنيًا - وهو الحد الأدنى من الوقت الذي لا يستجيب خلاله الجهاز - وعادةً ما تكون حدود زمن الاستجابة القصوى أعلى. يسمح هذا التأخير الزمني بالتمييز (أو الانتقائية )، وهو مبدأ ينص على أنه عند تركيب قاطعَي تيار متبقي على التوالي، في حالة حدوث عطل، يُفضّل أن يستجيب الجهاز الموجود في اتجاه التيار (والذي يغطي عادةً جزءًا أصغر من التركيب) بدلاً من الجهاز الموجود في اتجاه التيار، وذلك لتقليل مساحة التركيب الكهربائي المفصول. يجب ألا يستجيب الجهاز الموجود في اتجاه التيار إلا إذا فشل الجهاز الموجود في اتجاه التيار في الاستجابة أو إذا كان العطل يقع بين الجهازين.

قد تتوفر أجهزة قابلة للبرمجة للاستخدام الصناعي يمكن ضبطها على نطاق من قيم الحساسية وربما أوقات الاستجابة.

النوع (أنواع تيار التسرب المكتشف)

تحدد معيار IEC 60755 ( المتطلبات العامة لأجهزة الحماية التي تعمل بالتيار المتبقي ) الأنواع التالية من أجهزة الحماية التي تعمل بالتيار المتبقي اعتمادًا على أشكال الموجات وتردد تيار العطل: [ 11 ]

النوع ACرمز التيار المتردد من نوع RCD
هذه الوصلات تعمل بتيار متبقٍ جيبي متناوب، يتم تطبيقه فجأة أو يزداد تدريجياً.
النوع أرمز قاطع التيار المتبقي من النوع أ
هذه الوصلات تعمل على كل من التيار المتبقي الجيبي المتناوب والتيار المستمر النبضي المتبقي، سواء تم تطبيقه فجأة أو تزايده تدريجياً.
النوع Fرمز قاطع التيار المتبقي من النوع F الجزء 1 رمز قاطع التيار المتبقي من النوع F الجزء 2
هذه الرحلات تتم في نفس ظروف النوع أ، بالإضافة إلى ما يلي:
  • بالنسبة للتيارات المتبقية المركبة، سواء تم تطبيقها فجأة أو ارتفاعها ببطء، والمخصصة للدائرة التي يتم تزويدها بين الخط والحيادي، أو الخط والموصل الأوسط المؤرض؛
  • بالنسبة للتيارات المستمرة النابضة المتبقية المتراكبة على التيار المستمر السلس.
النوع برمز قاطع التيار المتبقي من النوع B الجزء 1 رمز قاطع التيار المتبقي من النوع B الجزء 2 رمز قاطع التيار المتبقي من النوع B الجزء 3
هذه الرحلات تتم في نفس ظروف النوع F، بالإضافة إلى ما يلي:
  • للتيارات المتناوبة الجيبية المتبقية حتى 1  كيلو هرتز؛
  • بالنسبة للتيارات المتناوبة المتبقية المتراكبة على تيار مستمر سلس؛
  • بالنسبة للتيارات المباشرة النابضة المتبقية المتراكبة على تيار مباشر سلس؛
  • بالنسبة للتيار المستمر المقوم النبضي المتبقي الناتج عن طورين أو أكثر؛
  • بالنسبة للتيارات المباشرة المتبقية السلسة، سواء تم تطبيقها فجأة أو زيادتها ببطء، بغض النظر عن القطبية.

يشير دليل BEAMA RCD إلى أنه تم إدخال النوعين F و B لأن بعض تصميمات النوعين AC و A يمكن تعطيلها في حالة وجود تيار مستمر يؤدي إلى تشبع قلب الكاشف. [ 12 ]

الاتجاهية

قد تكون أجهزة الحماية من التيار المتبقي أحادية الاتجاه أو ثنائية الاتجاه. وقد تم طرح الأجهزة ثنائية الاتجاه مؤخراً لمعالجة مشكلة عدم ملاءمة الأجهزة التقليدية أحادية الاتجاه لبعض تكوينات أنظمة توليد الطاقة المنزلية ( الطاقة الكهروضوئية ).

مقاومة تيار الاندفاع

يشير تيار الاندفاع إلى ذروة التيار التي صُمم قاطع التيار المتبقي (RCD) لتحملها باستخدام نبضة اختبار ذات خصائص محددة. تتطلب معايير IEC 61008 وIEC 61009 أن تتحمل قواطع التيار المتبقي نبضة "موجة حلقية" بقوة 200 أمبير. كما تتطلب هذه المعايير أن تتحمل قواطع التيار المتبقي المصنفة على أنها "انتقائية" تيار اندفاع نبضي بقوة  3000 أمبير ذي شكل موجي محدد. 

اختبار التشغيل الصحيح

زر الاختبار (الأصفر)، لجهاز RCD مفكك جزئيًا

يمكن، بل ويجب، اختبار قواطع التيار المتبقي (RCDs) باستخدام زر اختبار مدمج للتأكد من سلامة وظائفها الأساسية بشكل دوري. إذا لم يتم تشغيل آلية المفتاح لفترة طويلة، فقد تتعرض للتعطل. لا يمثل هذا عادةً مشكلة لقواطع التيار الزائد، لأن قوة التيار عند فصلها كافية لتحريرها في حال تعطلها؛ ومع ذلك، فإن قاطع التيار المتبقي (RCD) مصمم للفصل بتيار ضئيل جدًا، ما قد يُولّد قوة ضعيفة جدًا لتحرير المفتاح العالق، وبالتالي يفشل في تشغيل جهاز الأمان. من خلال تشغيل زر الاختبار بانتظام، يمكن معرفة ما إذا كان الجهاز يتعطل أم لا. في حال تعطلها، قد يؤدي تشغيل المفتاح يدويًا عدة مرات إلى تحريره مؤقتًا، ويمكن حينها النظر في استبداله. قد يشمل الاختبار الأكثر شمولًا، الذي يُجريه شخص مؤهل كجزء من اختبار دوري للتركيبات الكهربائية، التحقق من مقدار التيار اللازم لفصل كل جهاز، وسرعة فصله، للتأكد من أدائه ضمن المواصفات.

القيود

لا يُمكن لقاطع التيار المتبقي (RCD) وحده إزالة جميع مخاطر الصدمة الكهربائية أو الحريق. فعلى وجه الخصوص، لا يستطيع قاطع التيار المتبقي وحده اكتشاف حالات التحميل الزائد، أو حالات قصر الدائرة بين الطور والحيادي، أو حالات قصر الدائرة بين الأطوار (انظر: الطاقة الكهربائية ثلاثية الأطوار ). لذا، يجب توفير حماية من التيار الزائد ( باستخدام الصمامات أو قواطع الدائرة ). تستجيب قواطع الدائرة التي تجمع بين وظائف قاطع التيار المتبقي والحماية من التيار الزائد لكلا نوعي الأعطال. وتُعرف هذه القواطع باسم قواطع التيار المتبقي مع التحكم في التيار (RCBO)، وهي متوفرة بتكوينات ثنائية وثلاثية ورباعية الأقطاب. تحتوي قواطع التيار المتبقي مع التحكم في التيار عادةً على دوائر منفصلة لاكتشاف عدم توازن التيار واكتشاف تيار التحميل الزائد، ولكنها تستخدم آلية قطع مشتركة. تحتوي بعض قواطع التيار المتبقي مع التحكم في التيار على أذرع منفصلة للحماية من التيار المتبقي والحماية من التيار الزائد، أو تستخدم مؤشرًا منفصلاً لأعطال التأريض.

يساعد قاطع التيار المتبقي (RCD) على الحماية من الصدمات الكهربائية عند مرور التيار عبر جسم الإنسان من أحد الأطوار ( الخط /الحار) إلى الأرض. لكنه لا يحمي من الصدمات الكهربائية عند مرور التيار عبر جسم الإنسان من أحد الأطوار إلى المحايد أو من طور إلى آخر، كما في حالة ملامسة إصبع لكل من طرفي الخط والمحايد في وحدة إضاءة. لا يستطيع الجهاز التمييز بين مرور التيار عبر الحمل المقصود ومروره عبر جسم الإنسان، ومع ذلك، قد يفصل قاطع التيار المتبقي (RCD) إذا كان الشخص ملامسًا للأرض، حيث قد يمر بعض التيار عبر إصبع الشخص وجسمه إلى الأرض.

تُعدّ أنظمة الكهرباء التي تعمل بقاطع تيار تفاضلي واحد، الشائعة في الأنظمة القديمة في المملكة المتحدة، عرضةً لانقطاعات متكررة قد تُسبب مشاكل ثانوية تتعلق بالسلامة، مثل انقطاع التيار الكهربائي وذوبان الطعام. غالبًا ما يكون سبب هذه الانقطاعات هو تدهور العزل على عناصر التسخين، مثل سخانات المياه وعناصر التسخين في المواقد. على الرغم من اعتبارها مشكلةً مزعجة، إلا أن العطل يكمن في العنصر المتضرر وليس في قاطع التيار التفاضلي: استبدال العنصر المتضرر سيحل المشكلة، لكن استبدال قاطع التيار التفاضلي لن يحلها.

لا تتميز قواطع التيار المتبقي (RCDs) بالانتقائية ، فعلى سبيل المثال، عند حدوث عطل أرضي في دائرة محمية بقاطع تيار متبقي (RCD) بقدرة 30 مللي أمبير من نوع I Δn موصول على التوالي مع قاطع تيار متبقي (RCD) آخر بقدرة 300 مللي أمبير من نوع I Δn، قد يفصل أحدهما أو كلاهما. تتوفر أنواع خاصة ذات تأخير زمني لتوفير الانتقائية في مثل هذه التركيبات.

في حالة قواطع التيار المتبقي (RCDs) التي تتطلب مصدر طاقة، قد تنشأ حالة خطرة إذا انقطع السلك المحايد أو تم فصله من جانب التغذية الخاص بالقاطع، بينما يبقى موصل الخط المقابل متصلاً. تحتاج دائرة الفصل إلى طاقة للعمل، ولا تفصل عند انقطاع مصدر الطاقة. لن تعمل الأجهزة المتصلة بدون سلك محايد، لكن قاطع التيار المتبقي لا يحمي الأشخاص من ملامسة السلك الموصل للتيار. لهذا السبب، يجب تركيب قواطع الدائرة بطريقة تضمن عدم إمكانية فصل السلك المحايد إلا عند فصل موصل الخط في الوقت نفسه. عند الحاجة إلى فصل السلك المحايد، يجب استخدام قواطع ثنائية القطب (أو رباعية القطب للأنظمة ثلاثية الطور). لتوفير بعض الحماية في حالة انقطاع السلك المحايد، تُجهز بعض قواطع التيار المتبقي (RCDs) وقواطع التيار المتبقي مع حماية من التيار الزائد (RCBOs) بسلك توصيل إضافي يجب توصيله بقضيب التأريض في لوحة التوزيع. وهذا إما يمكّن الجهاز من اكتشاف غياب السلك المحايد للإمداد، مما يتسبب في فصل الجهاز، أو يوفر مسار إمداد بديل لدائرة الفصل، مما يمكّنها من الاستمرار في العمل بشكل طبيعي في حالة عدم وجود السلك المحايد للإمداد.

في هذا السياق، يفصل قاطع التيار المتبقي أحادي القطب (RCD/RCBO) الموصل الموصول بالتيار الكهربائي فقط، بينما يفصل القاطع ثنائي القطب كلاً من الموصل الموصول بالتيار الكهربائي وموصل العودة. عادةً ما يكون هذا إجراءً قياسيًا وآمنًا، نظرًا لأن موصل العودة يكون موصولًا بجهد الأرض. مع ذلك، وبسبب تصميمه، قد لا يعزل قاطع التيار المتبقي أحادي القطب جميع الأسلاك ذات الصلة في بعض الحالات النادرة، على سبيل المثال عندما لا يكون موصل العودة موصولًا بجهد الأرض كما هو متوقع، أو عند حدوث تسرب للتيار بين موصل العودة وموصل الأرض. في هذه الحالات، يوفر قاطع التيار المتبقي ثنائي القطب الحماية، حيث يتم فصل موصل العودة أيضًا.

التاريخ والتسمية

كان أول نظام حماية من التسرب الأرضي عالي الحساسية في العالم (أي نظام قادر على حماية الأفراد من مخاطر التلامس المباشر بين موصل الخط والأرض) نظامًا متوازنًا للقلب المغناطيسي يعتمد على مضخم مغناطيسي توافقي ثانٍ، يُعرف باسم "ماغامب"، وقد طُوّر في جنوب إفريقيا على يد هنري روبين . كانت المخاطر الكهربائية مصدر قلق بالغ في مناجم الذهب بجنوب إفريقيا ، وقد طوّر روبين، وهو مهندس في شركة "سي جيه فوكس للصناعات الكهربائية" في ألبرتون بجوهانسبرغ، نظامًا أوليًا للكاثود البارد عام 1955 يعمل بجهد 525 فولت وحساسية فصل تبلغ 250 مللي أمبير. قبل ذلك، كانت أنظمة الحماية من التسرب الأرضي المتوازنة تعمل بحساسية تبلغ حوالي 10 أمبير.   

تم تركيب نظام الكاثود البارد في عدد من مناجم الذهب، وقد أثبت كفاءته. مع ذلك، بدأ روبين العمل على نظام جديد كليًا يتميز بحساسية محسّنة بشكل كبير، وبحلول أوائل عام 1956، كان قد أنتج نموذجًا أوليًا لنظام موازنة النواة من نوع مضخم مغناطيسي توافقي ثانٍ (براءة اختراع جنوب أفريقية رقم 2268/56 وبراءة اختراع أسترالية رقم 218360). صُمم النموذج الأولي للمضخم المغناطيسي بجهد 220  فولت وتيار 60  أمبير، وكان يتمتع بحساسية فصل قابلة للتعديل داخليًا تتراوح بين 12.5 و17.5  مللي أمبير. وقد تحققت أوقات فصل سريعة جدًا بفضل تصميم مبتكر، وكان هذا، بالإضافة إلى الحساسية العالية، ضمن نطاق التيار-الزمن الآمن للرجفان البطيني الذي حدده تشارلز دالزيل من جامعة كاليفورنيا، بيركلي ، الولايات المتحدة، والذي قدّر مخاطر الصدمات الكهربائية على البشر. شمل هذا النظام، مع قاطع الدائرة الكهربائية الخاص به، حماية من التيار الزائد وقصر الدائرة. بالإضافة إلى ذلك، كان النموذج الأولي الأصلي قادراً على الفصل عند حساسية أقل في حالة وجود انقطاع في السلك المحايد، وبالتالي الحماية من سبب مهم للحرائق الكهربائية.

بعد تعرض امرأة للصعق الكهربائي في حادث منزلي في قرية ستيلفونتين لتعدين الذهب بالقرب من جوهانسبرج ، تم تركيب بضع مئات  من وحدات الحماية من التسرب الأرضي FWJ 20 mA magamp في منازل قرية التعدين خلال عامي 1957 و1958. واستمرت شركة FWJ للصناعات الكهربائية، التي غيرت اسمها لاحقًا إلى FW للصناعات الكهربائية، في تصنيع  وحدات magamp أحادية الطور وثلاثية الطور 20 mA.

في الفترة التي عمل فيها روبين على جهاز ماغامب، فكّر أيضاً في استخدام الترانزستورات في هذا التطبيق، لكنه خلص إلى أن الترانزستورات المتوفرة آنذاك كانت غير موثوقة بما يكفي. ومع ذلك، مع ظهور ترانزستورات محسّنة، أنتجت الشركة التي كان يعمل بها، وشركات أخرى لاحقاً، نسخاً مزودة بترانزستورات لحماية التسرب الأرضي.

في عام 1961، قام دالزيل، بالتعاون مع شركة روكر للتصنيع، بتطوير جهاز ترانزستوري لحماية الدائرة من التسرب الأرضي، والذي عُرف باسم قاطع دائرة العطل الأرضي (GFCI)، ويُختصر أحيانًا إلى قاطع العطل الأرضي (GFI). ولا يزال هذا الاسم شائع الاستخدام في الولايات المتحدة الأمريكية، نظرًا لحساسية الحماية العالية من التسرب الأرضي. [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]

في أوائل سبعينيات القرن الماضي، كانت معظم أجهزة الحماية من التسرب الأرضي (GFCI) في أمريكا الشمالية من نوع قاطع الدائرة. وأصبح استخدام أجهزة GFCI المدمجة في مقابس الكهرباء شائعًا بدءًا من ثمانينيات القرن الماضي. وكان نوع قاطع الدائرة، المُثبَّت في لوحة التوزيع ، يعاني من انقطاعات عرضية ناتجة بشكل رئيسي عن ضعف أو عدم اتساق عزل الأسلاك. وكانت الانقطاعات الكاذبة شائعة عندما تتفاقم مشاكل العزل بسبب طول الدوائر الكهربائية. فقد كان يتسرب تيار كبير على طول عزل الموصلات، مما قد يؤدي إلى فصل القاطع مع أدنى زيادة في اختلال توازن التيار. وقد أدى التحول إلى الحماية القائمة على مقابس الكهرباء في التركيبات الكهربائية في أمريكا الشمالية إلى تقليل الانقطاعات العرضية، ووفر دليلًا واضحًا على أن المناطق الرطبة تخضع للحماية المطلوبة بموجب قانون الكهرباء . ولا تزال التركيبات الكهربائية الأوروبية تستخدم بشكل أساسي أجهزة الحماية من التسرب الأرضي (RCD) المثبتة في لوحة التوزيع، والتي توفر الحماية في حالة تلف الأسلاك الثابتة. وفي أوروبا، تُستخدم أجهزة الحماية من التسرب الأرضي (RCD) المثبتة في المقابس بشكل أساسي في عمليات التحديث.

التنظيم والاعتماد

تختلف اللوائح اختلافًا كبيرًا من بلد إلى آخر. يوفر قاطع التيار المتبقي (RCD) المُثبَّت على كامل التركيبات الكهربائية حمايةً من مخاطر الصدمات الكهربائية لجميع الدوائر؛ ومع ذلك، قد يؤدي أي عطل إلى قطع التيار الكهربائي عن المبنى بالكامل. يتمثل الحل في إنشاء مجموعات من الدوائر، كل منها مزودة بقاطع تيار متبقي (RCD)، أو استخدام قاطع تيار متبقي مع حماية من التيار الزائد (RCBO) لكل دائرة على حدة. [ ب ] [ 18 ]

أستراليا

في أستراليا، أصبحت أجهزة التيار المتبقي إلزامية في دوائر الطاقة منذ عام 1991 وفي دوائر الإضاءة منذ عام 2000. [ 19 ] وفي كوينزلاند على وجه التحديد، أصبحت أجهزة الطاقة المتبقية إلزامية لجميع المنازل الجديدة منذ عام 1992.

يُشترط وجود قاطعين للتيار المتبقي (RCD) كحد أدنى لكل تركيب كهربائي منزلي. يجب توزيع جميع منافذ الكهرباء ودوائر الإضاءة عبر قواطع التيار المتبقي. يُسمح بتوصيل ثلاثة دوائر فرعية كحد أقصى بقاطع تيار متبقي واحد. في أستراليا، يجب أن يلتزم إجراء اختبار قاطع التيار المتبقي بمعيار محدد، وهو معيار AS/NZS 3760:2010 الخاص بفحص واختبار سلامة المعدات الكهربائية أثناء الخدمة.

النمسا

تُنظّم النمسا أجهزة التيار المتبقي وفقًا لمعيار ÖVE E8001-1/A1:2013-11-01 (آخر تعديل). ويُشترط تركيبها في المساكن الخاصة منذ عام 1980. يجب ألا يتجاوز زمن التفعيل الأقصى 0.4 ثانية. ويجب تركيبها على جميع الدوائر الكهربائية المزودة بمقابس طاقة ذات تيار تسريب أقصى 30  مللي أمبير وتيار مقنن أقصى 16  أمبير. [ 20 ]

تُفرض متطلبات إضافية على الدوائر الكهربائية في المناطق الرطبة ومواقع البناء والمباني التجارية.

بلجيكا

يُشترط في المنازل البلجيكية أن تكون مزودة بجهاز حماية  من التيار المتبقي بقدرة 300 مللي أمبير لحماية جميع الدوائر الكهربائية. كما  يُشترط وجود جهاز حماية من التيار المتبقي بقدرة 30 مللي أمبير على الأقل لحماية جميع الدوائر الكهربائية في الحمامات والمطابخ، بالإضافة إلى الدوائر التي تُشغل بعض الأجهزة المنزلية التي تعمل بالماء (مثل الغسالة، والنشافة، وغسالة الأطباق). ويجب حماية أنظمة التدفئة الأرضية الكهربائية بواسطة  قاطع تيار متبقي بقدرة 100 مللي أمبير، على أن يكون من النوع A.

البرازيل

منذ صدور المواصفة القياسية NBR 5410 (1997)، أصبح تركيب أجهزة التيار المتبقي والتأريض إلزاميًا في أعمال البناء الجديدة أو الإصلاح في المناطق الرطبة، والمناطق الخارجية، والمنافذ الداخلية المستخدمة للأجهزة الخارجية، أو في المناطق التي يكثر فيها وجود الماء مثل الحمامات والمطابخ. [ 21 ]

الدنمارك

تُلزم الدنمارك بتركيب  قواطع التيار المتبقي (RCDs) بقدرة 30 مللي أمبير على جميع الدوائر الكهربائية التي تقل قدرتها عن 20 أمبير (تُستخدم الدوائر ذات القدرة الأعلى في الغالب للتوزيع). أصبح تركيب قواطع التيار المتبقي إلزاميًا في عام 1975 للمباني الجديدة، ثم لجميع المباني في عام 2008.

فرنسا

وفقًا للائحة NF C 15-100 (1911 - 2002)،  يُشترط وجود قاطع تيار متبقي (RCD) عام لا يتجاوز 100 إلى 300 مللي أمبير عند نقطة بداية التركيب. علاوة على ذلك، يجب أن تتضمن جميع الدوائر الكهربائية حماية 30 مللي أمبير في لوحة توزيع  المستخدم ، حيث يحمي كل قاطع تيار متبقي ما يصل إلى 8 قواطع دوائر ، عادةً على نفس سكة DIN (تُعد لوحات التوزيع الكهربائية ذات 1 إلى 4 سكك DIN هي المعيار في المنازل). قبل عام 1991، كانت هذه الحماية 30 مللي أمبير إلزامية فقط في الغرف التي تحتوي على ماء أو طاقة عالية أو معدات حساسة (الحمامات، المطابخ، أجهزة تكنولوجيا المعلومات، إلخ). [ 22 ] يعتمد نوع قاطع التيار المتبقي المطلوب (A، AC، F) على نوع الجهاز المراد توصيله والحد الأقصى لطاقة مأخذ التيار. كما تم تحديد مسافات دنيا بين الأجهزة الكهربائية والماء أو الأرضية، وهي إلزامية. 

ألمانيا

منذ 1 مايو 1984، أصبح تركيب قواطع التيار المتبقي (RCDs) إلزاميًا في جميع الغرف التي تحتوي على حوض استحمام أو دش . ومنذ يونيو 2007، تشترط ألمانيا استخدام قواطع التيار المتبقي (RCDs) بتيار فصل لا يتجاوز 30  مللي أمبير في المقابس الكهربائية ذات التيار المقنن حتى 32  أمبير والمخصصة للاستخدام العام (وفقًا لمعيار DIN Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (VDE) 0100-410 رقم 411.3.3). ويُحظر استخدام قواطع التيار المتبقي من النوع "AC" منذ عام 1987، والمخصصة لحماية الإنسان من الصدمات الكهربائية، ويجب أن تكون من النوع "A" أو النوع "B".

الهند

وفقًا للائحة رقم 36 من لوائح الكهرباء لعام 1990

أ) بالنسبة لمكان الترفيه العام، يجب توفير الحماية من تيار التسرب الأرضي بواسطة جهاز تيار متبقي لا تتجاوز حساسيته 10  مللي أمبير.

ب) بالنسبة للمكان الذي من المحتمل أن تكون أرضيته رطبة أو حيث يكون الجدار أو الغلاف ذو مقاومة كهربائية منخفضة، يجب توفير الحماية من تيار التسرب الأرضي بواسطة جهاز تيار متبقي لا تتجاوز حساسيته 10  مللي أمبير.

ج) بالنسبة للتركيبات التي من المحتمل استخدام المعدات أو الأجهزة المحمولة باليد، يجب توفير الحماية ضد تيار التسرب الأرضي بواسطة جهاز تيار متبقي لا تتجاوز حساسيته 30  مللي أمبير.

د) بالنسبة للتركيبات الأخرى غير التركيبات المذكورة في (أ) و (ب) و (ج)، يجب توفير الحماية ضد تيار التسرب الأرضي بواسطة جهاز تيار متبقي لا تتجاوز حساسيته 100  مللي أمبير.

إيطاليا

ينص القانون الإيطالي (رقم 46، مارس 1990) على تركيب قواطع  التيار المتبقي (RCDs) التي لا تتجاوز سعتها 30 مللي أمبير (وتُعرف بشكل غير رسمي باسم "سالفافيتا" - أي منقذ الحياة، نسبةً إلى طرازات بي تيتشينو القديمة ، أو قاطع الدائرة التفاضلي لطريقة التشغيل) في جميع التمديدات المنزلية لحماية جميع الخطوط. وقد تم تحديث القانون مؤخرًا ليُلزم بتركيب قاطعَي تيار متبقي منفصلين على الأقل لكل دائرة منزلية. أما الحماية من قصر الدائرة والحمل الزائد فهي إلزامية منذ عام 1968.

ماليزيا

في أحدث دليل إرشادي لتمديدات الأسلاك الكهربائية في المباني السكنية (2008)، [ 23 ] يجب حماية جميع أسلاك المباني السكنية بجهاز حماية من التيار المتبقي لا تتجاوز حساسيته 100  مللي أمبير. بالإضافة إلى ذلك، يجب حماية جميع مقابس الطاقة بجهاز حماية من التيار المتبقي لا تتجاوز حساسيته 30  مللي أمبير، ويجب حماية جميع المعدات الموجودة في الأماكن الرطبة (سخان المياه، مضخة المياه) بجهاز حماية من التيار المتبقي لا تتجاوز حساسيته 10  مللي أمبير.

نيوزيلندا

ابتداءً من يناير 2003، يجب أن تكون جميع الدوائر الكهربائية الجديدة المتصلة بلوحة التوزيع التي تغذي الإضاءة أو منافذ الكهرباء في المباني السكنية مزودة بحماية من التيار المتبقي (RCD). كما ستُلزم المنشآت السكنية (مثل بيوت الضيافة والمستشفيات والفنادق والنُزُل) بتوفير حماية من التيار المتبقي (RCD) لجميع الدوائر الكهربائية الجديدة المتصلة بلوحة التوزيع التي تغذي منافذ الكهرباء. عادةً ما تُركّب هذه القواطع في لوحة التوزيع، وتوفر الحماية لجميع الأسلاك الكهربائية والأجهزة الموصولة بالدوائر الجديدة. [ 24 ]

أمريكا الشمالية

مقبس كهربائي من نوع Leviton GFCI "Decora" في مطبخ أمريكي شمالي. ينص قانون الكهرباء المحلي على ضرورة وجود مقبس مقاوم للعبث في المنازل، ويشترط وجود قاطع دائرة كهربائية مقاوم للتسرب الأرضي (GFCI) للمقابس التي تقع على بُعد متر واحد من حوض المطبخ. يشير شكل حرف T إلى أن هذا الجهاز مصمم لتحمل تيار 20  أمبير، ويمكنه استيعاب قابس NEMA 5-15 أو NEMA 5-20، مع العلم أن النوع الأخير نادر الاستخدام في الأجهزة المنزلية.

في أمريكا الشمالية، يجب حماية المقابس الكهربائية الموجودة في أماكن يسهل فيها توصيل التيار بالأرض - مثل المناطق الرطبة والغرف ذات الأرضيات الخرسانية المكشوفة - بواسطة قاطع التيار الأرضي (GFCI). وقد اشترط قانون الكهرباء الوطني الأمريكي حماية الأجهزة في مواقع محددة بواسطة قواطع التيار الأرضي منذ ستينيات القرن الماضي. وبدءًا من مصابيح حمامات السباحة تحت الماء (1968)، وسّعت الإصدارات اللاحقة من القانون نطاق المناطق التي يُشترط فيها استخدام قواطع التيار الأرضي لتشمل: مواقع البناء (1974)، والحمامات والمناطق الخارجية (1975)، والجراجات (1978)، والمناطق القريبة من أحواض الاستحمام الساخنة أو المنتجعات الصحية (1981)، وحمامات الفنادق (1984)، ومقابس أسطح المطابخ (1987)، والمساحات الضيقة والأقبية غير المكتملة (1990)، والمناطق القريبة من أحواض البارات (1993)، والمناطق القريبة من أحواض الغسيل (2005)، [ 25 ] وفي غرف الغسيل (2014) [ 26 ] وفي المطابخ، بما في ذلك المناطق البعيدة عن مصادر المياه (2023).

تتوفر قواطع التيار الأرضي (GFCI) عادةً كجزء لا يتجزأ من المقبس أو قاطع الدائرة الكهربائية المُثبَّت في لوحة التوزيع. تتميز مقابس GFCI بأسطح مستطيلة الشكل، وتتوافق مع لوحات Decora الأمامية، ويمكن دمجها مع المقابس أو المفاتيح العادية في علبة متعددة المقابس ذات أغطية قياسية. في كل من كندا والولايات المتحدة، يمكن استبدال مقابس NEMA 1 القديمة ثنائية الأسلاك وغير المؤرضة بمقابس NEMA 5 المحمية بقاطع GFCI (مدمج مع المقبس أو مع قاطع الدائرة الكهربائية المقابل) بدلاً من إعادة توصيل الدائرة الكهربائية بالكامل بسلك تأريض. في هذه الحالة، يجب وضع ملصق "لا يوجد تأريض للمعدات" و"محمي بقاطع GFCI" على المقابس؛ وعادةً ما توفر الشركات المصنعة لقواطع GFCI ملصقات توضح وصف التركيب المناسب.

تُعتمد قواطع التيار الأرضي (GFCIs) للحماية من الصدمات الكهربائية، حيث تفصل عند تيار 5  مللي أمبير خلال 25  مللي ثانية. ويُسمح لجهاز GFCI الذي يحمي المعدات (وليس الأفراد) بالفصل عند  تيار يصل إلى 30 مللي أمبير؛ ويُعرف هذا الجهاز باسم جهاز حماية المعدات (EPD) . تُستخدم قواطع التيار المتبقي (RCDs) ذات تيارات فصل تصل إلى 500  مللي أمبير أحيانًا في بيئات (مثل مراكز الحوسبة) حيث يُشكل عتبة فصل أقل خطرًا غير مقبول لحدوث فصل عرضي. تُستخدم هذه القواطع عالية التيار لحماية المعدات ومكافحة الحرائق، وليس للحماية من مخاطر الصدمات الكهربائية.

في الولايات المتحدة، يشترط المجلس الأمريكي للقوارب واليخوت تركيب قواطع التيار الأرضي (GFCI) للمنافذ الكهربائية، وقواطع دائرة تسرب المعدات (ELCI) للقارب بأكمله. ويكمن الفرق في أن قواطع التيار الأرضي تفصل عند مرور  تيار 5 مللي أمبير، بينما تفصل قواطع دائرة تسرب المعدات عند مرور تيار 30  مللي أمبير بعد مدة تصل إلى 100  مللي ثانية. وتهدف القيم الأعلى إلى توفير الحماية مع تقليل حالات الفصل غير المرغوب فيها. [ 27 ]

النرويج

في النرويج، أصبح تركيب قاطع التيار المتبقي (RCD) إلزاميًا في جميع المنازل الجديدة منذ عام 2002، وفي جميع المقابس الجديدة منذ عام 2006. وينطبق هذا على  المقابس التي تبلغ سعتها 32 أمبير وما دون. يجب أن يفصل قاطع التيار المتبقي بعد 0.4 ثانية كحد أقصى لدوائر 230  فولت، أو 0.2 ثانية  لدوائر 400 فولت.

جنوب أفريقيا

فرضت جنوب أفريقيا استخدام أجهزة الحماية من التسرب الأرضي في المباني السكنية (مثل المنازل والشقق والفنادق وغيرها) اعتبارًا من أكتوبر 1974، مع تعديل اللوائح في عامي 1975 و1976. [ 28 ] يجب تركيب هذه الأجهزة في المباني الجديدة وعند إجراء أعمال الصيانة. وتُعدّ الحماية ضرورية لمنافذ الطاقة والإضاءة، باستثناء إضاءة الطوارئ التي يجب عدم انقطاعها. والجهاز القياسي المستخدم في جنوب أفريقيا هو في الواقع مزيج من جهاز الحماية من التسرب الأرضي وقاطع التيار المتبقي. [ 29 ]

سويسرا

وفقًا للوائح NIBT، يُحظر استخدام نوع RCD AC (منذ عام 2010).

تايوان

يشترط القانون التايواني استخدام قواطع التيار الأرضي في دوائر المقابس الكهربائية في الحمامات والشرفات والمطابخ، على ألا تتجاوز المسافة بينها وبين المغسلة 1.8 متر. وينطبق هذا الشرط أيضًا على دوائر سخانات المياه في الحمامات، والدوائر الكهربائية التي تشمل الأجهزة المائية، والإضاءة ذات الهياكل المعدنية، ونوافير الشرب العامة، وما شابه. وبحسب القانون التايواني، يجب تركيب قواطع التيار الأرضي على الدوائر الفرعية، بحيث لا يتجاوز تيار الفصل 30  مللي أمبير خلال 0.1 ثانية.

ديك رومى

تشترط تركيا استخدام قواطع التيار المتبقي (RCDs) التي لا تتجاوز 30  مللي أمبير و300  مللي أمبير في جميع المنازل الجديدة منذ عام 2004. وقد تم إدخال هذا القانون في RG-16/06/2004-25494. [ 30 ]

المملكة المتحدة

يشترط الإصدار الحالي (الثامن عشر) من لوائح IET لتمديدات الأسلاك الكهربائية أن تكون جميع منافذ الكهرباء في معظم التركيبات مزودة بحماية قاطع التيار المتبقي (RCD)، مع وجود بعض الاستثناءات. كما يجب حماية الكابلات غير المدرعة المدفونة في الجدران بقاطع التيار المتبقي (مع بعض الاستثناءات المحددة). يقلل توفير حماية قاطع التيار المتبقي للدوائر الكهربائية الموجودة في الحمامات وغرف الاستحمام من الحاجة إلى تأريض إضافي في تلك المواقع. يمكن استخدام قاطعَي تيار متبقي لتغطية التركيب، مع توزيع دوائر الإضاءة والطاقة في الطابقين العلوي والسفلي على كلا القاطعين. عند تعطل أحد قاطعَي التيار المتبقي، تبقى الطاقة موصولة بدائرة إضاءة واحدة على الأقل. يمكن استخدام ترتيبات أخرى، مثل قواطع التيار المتبقي مع التيار (RCBO)، لتلبية اللوائح. لا تؤثر المتطلبات الجديدة لقواطع التيار المتبقي على معظم التركيبات القائمة إلا في حال إعادة تمديد الأسلاك، أو تغيير لوحة التوزيع، أو تركيب دائرة جديدة، أو إجراء تعديلات مثل إضافة منافذ كهرباء أو كابلات جديدة مدفونة في الجدران.

يجب أن تكون أجهزة الحماية من الصدمات الكهربائية من النوع "الفوري" (وليس المؤجل زمنيًا) ويجب ألا تتجاوز حساسية التيار المتبقي فيها 30  مللي أمبير.

إذا كان التعثر غير المقصود سيسبب مشكلة أكبر من خطر الحادث الكهربائي الذي من المفترض أن يمنعه قاطع التيار المتبقي (على سبيل المثال، قد يكون إمدادًا لعملية مصنع حرجة، أو لمعدات دعم الحياة)، فيمكن الاستغناء عن قواطع التيار المتبقي، شريطة أن تكون الدوائر المتأثرة موسومة بوضوح وأن يتم النظر في توازن المخاطر؛ وقد يشمل ذلك توفير تدابير السلامة البديلة.

كانت النسخة السابقة من اللوائح تشترط استخدام قواطع التيار المتبقي (RCDs) لمنافذ الكهرباء التي قد تستخدمها الأجهزة الخارجية. وكانت الممارسة الشائعة في التركيبات المنزلية استخدام قاطع تيار متبقي واحد لتغطية جميع الدوائر التي تتطلب حماية (عادةً المقابس والدشات)، مع ترك بعض الدوائر (عادةً الإضاءة) غير محمية. [ 31 ] وكان الهدف من ذلك تجنب انقطاع التيار الكهربائي الذي قد يكون خطيرًا في حال فصل قاطع التيار المتبقي. أما ترتيبات الحماية للدوائر الأخرى فكانت مختلفة. ولتطبيق هذا الترتيب، كان من الشائع تركيب وحدة توزيع كهربائية تتضمن قاطع تيار متبقي فيما يُعرف بتكوين الحمل المنفصل، حيث يتم تغذية مجموعة من قواطع الدائرة مباشرةً من المفتاح الرئيسي (أو قاطع تيار متبقي ذو تأخير زمني في حالة التأريض TT )، بينما يتم تغذية مجموعة ثانية من الدوائر عبر قاطع التيار المتبقي. وقد واجه هذا الترتيب مشاكل معروفة، منها أن تيارات التسرب الأرضي المتراكمة الناتجة عن التشغيل العادي للعديد من الأجهزة قد تتسبب في فصل قاطع التيار المتبقي بشكل غير مقصود، وأن فصل قاطع التيار المتبقي سيؤدي إلى انقطاع التيار الكهربائي عن جميع الدوائر المحمية.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ يُعدّ كلٌّ من قاطع التيار المتبقي ( RCD ) وقاطع التيار المتبقي مع التيار الزائد (RCCB) مصطلحين دوليين يُستخدمان في المعايير الصادرة عن اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC )، والتي تستند إليها العديد من المعايير الوطنية، مثل معايير المملكة المتحدة وأوروبا. أما فيالولايات المتحدة وكندا ، فتُستخدم المصطلحات التالية: قاطع التيار الأرضي ( GFCI ) ، وقاطع التيار الأرضي ( GFI )، وقاطع تيار التسرب للأجهزة ( ALCI )، وقاطع كشف تيار التسرب ( LCDI ).
  2. ↑ قد يكون استخدام قاطع التيار المتبقي مع التيار المتبقي (RCBO) لكل دائرة أكثر تكلفة بكثير اعتبارًا من عام 2020.

مراجع

  1. ↑ "أداة البناء الإلكترونية | الحوادث الكهربائية - قواطع دوائر الأعطال الأرضية (GFCI) | إدارة السلامة والصحة المهنية" . www.osha.gov . تم الاطلاع عليه بتاريخ 5 أبريل 2019 .
  2. ↑ فيليب كومبس كناب، حوادث التيار الكهربائي: مساهمة في دراسة تأثير التيار ذي الجهد العالي على جسم الإنسان. دامريل وأوفام، 1890، صفحة 13
  3. ↑ وينينغ وانغ، تشي تشيانغ وانغ، شياو بنغ، تأثيرات تردد التيار الأرضي والتشوه على أجهزة التيار المتبقي ، المجلة العلمية لهندسة التحكم، ديسمبر 2013، المجلد 3، العدد 6، ص 417-422.
  4. ↑ كين أولدهام سميث؛ جون إم. مادن (15 أبريل 2008). السلامة الكهربائية والقانون . جون وايلي وأولاده. ص 186 وما بعدها. ISBN  978-0-470-77746-6.
  5. ↑ يواكيم هـ. ناجل؛ ويليام م. سميث (1991). وقائع المؤتمر الدولي السنوي لجمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات في الهندسة الطبية والبيولوجية . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات. ISBN 978-0-7803-0216-7.
  6. ↑ بيل أتكينسون؛ روجر لوفغروف؛ غاري غوندري (26 نوفمبر 2012). تصميمات التركيبات الكهربائية . جون وايلي وأولاده. ص 114 وما بعدها. ISBN  978-1-118-47776-2.
  7. ^ "جوردفيلسبرايتاري" . فولتيموم السويد . 26 مارس 2009.
  8. ↑ "قواطع التيار المتبقي مع التيار الزائد | مكونات RS" . sg.rs-online.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يونيو 2020 .
  9. ↑ شرح على موقع voltimum.com.au، بقلم المتخصص إيان ريتشاردسون .
  10. ↑ http://docs-asia.electrocomponents.com/webdocs/01e3/0900766b801e3b4d.pdf (يذكر أن هناك "تبديلًا ثنائي القطب للطور [المنشط] والمحايد [العائد]"، ولكنه يحدد فقط الموصل المنشط على أنه محمي ضد "الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة").
  11. ↑ BS 7671 - متطلبات التركيبات الكهربائية (الطبعة الثامنة عشرة: 2018 + A2: 2022 ). IET . الصفحات 156-157 .  
  12. ↑ "دليل BEAMA RCD - دليل لاختيار وتطبيق أجهزة RCD" (PDF) . 2025.
  13. ↑ تشارلز ف. دالزيل، قاطع التيار الأرضي المُزوَّد بالترانزستور يقلل من خطر الصدمة الكهربائية، مجلة IEEE Spectrum، يناير 1970
  14. ↑ المهندس المحترف، المجلة الرسمية لاتحاد جمعيات المهندسين المحترفين في جنوب إفريقيا، ص 67، المجلد 6 (2) 1977
  15. ↑ إيرل دبليو روبرتس، التيارات الزائدة والتيارات السفلية - كل شيء عن قواطع التيار الأرضي: تطورات السلامة الكهربائية من خلال الإلكترونيات، منشورات ميستيك، ميستيك، كونيتيكت، 1996
  16. ↑ إدوارد ل. أوين، تأريض أنظمة الطاقة الجزء الثاني: قاطع التيار المتبقي وقاطع التيار الأرضي، مجلة تطبيقات الصناعة التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، يوليو/أغسطس 1996
  17. ↑ المضي قدماً: المهندسون الرواد في جنوب إفريقيا، جي آر بوزولي، مطبعة جامعة ويتواترسراند، 1997
  18. ↑ "ما هو قاطع التيار المتبقي مع الحماية من الحمل الزائد وكيف يعمل؟ الحماية من الحمل الزائد للتيار المتبقي" . www.fusebox.shop . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 يناير 2022 .
  19. ↑ قواعد توصيل الأسلاك SAA AS/NZS 3000:2007، بما في ذلك التعديلين 1 و2 ، SAI Global Limited
  20. ^ أوفي E8001-1/A1:2013-11-01
  21. ↑ "Quando o use do DR é obrigatório" . مؤرشفة من الأصلي بتاريخ 2014-08-08 . تم الاسترجاع 2014/07/23 .
  22. ↑ "NF C 15-100 evolution (بالفرنسية)" . 23 يناير 2025.
  23. ↑ "إرشادات التمديدات الكهربائية في المباني السكنية" (PDF) .
  24. ↑ أجهزة التيار المتبقي - هيئة المنافسة وحماية المستهلك (ACC) من قِبل دائرة سلامة الطاقة التابعة لوزارة شؤون المستهلك ( موقع هيئة المنافسة وحماية المستهلك ، ديسمبر 2002، رقم ISBN) 0-478-26322-8)
  25. ↑ "صحيفة حقائق حول قواطع التيار الأرضي" (ملف PDF) . لجنة سلامة المنتجات الاستهلاكية الأمريكية . تم الاطلاع عليها بتاريخ 28-06-2009 .
  26. ↑ "تعديلات NEC لعام 2014" . مقاولو الكهرباء المستقلون . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 يوليو 2016 .
  27. ↑ جروبر؛ كرينر (1 سبتمبر 2010). "Microsoft Word - ELCI White Paper September 1 2010.DOC" (PDF) . شركة بانيلترونيكس . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مارس 2015 .
  28. ↑ "أهمية تركيب وحدات تسرب التيار الأرضي - ناشرو EE" . 13 يوليو 2009.
  29. ↑ SANS 10142-1 . قسم المعايير في SABS. 2009. ISBN 978-0-626-23226-9.
  30. ↑إجراءات مشاريع التركيبات الكهربائية
  31. ↑ "ما هو قاطع التيار المتبقي (RCD) وكيف يعمل؟ - قاطع التيار المتبقي ولوائح التمديدات الكهربائية في المملكة المتحدة" . عالم وحدة المستهلك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 ديسمبر 2017 .