جهد منخفض يصف نطاق الجهد الكهربائي المستخدم لمعظم خدمات المباني، والأحمال الصناعية، والتوزيع النهائي. ويعتمد الحد الفاصل الدقيق على المعيار الحاكم والولاية القضائية. وفقاً لمصطلحات اللجنة الكهروتقنية الدولية (IEC)، يُقصد بالجهد المنخفض عموماً ما يصل إلى 1000 فولت تيار متردد أو 1500 فولت تيار مستمر؛ ويشغل الجهد المنخفض جداً الجزء الأدنى من هذا النطاق. يجب على المصممين استخدام التعاريف التي تعتمدها الجهة المسؤولة عن المشروع بدلاً من افتراض عتبة عالمية واحدة.
ما هو الجهد الذي يُعتبر جهداً منخفضاً؟
تشمل الأنظمة الشائعة منخفضة الجهد شبكات ثلاثية الطور بجهد 400/230 فولت و415/240 فولت، وخدمات بجهد 480/277 فولت، وأنظمة بجهد 208/120 فولت. يمكن لهذه الفولتيات توفير طاقة عطل عالية جداً وتظل خطيرة. مصطلح “منخفض” يميز الفئة فقط عن الجهد المتوسط والجهد العالي؛ وهو لا يعني أنه آمن للمس.
عادةً ما يتضمن الجهد المنخفض جداً دوائر التحكم والإشارات والاتصالات ودوائر الأمان المحددة. تستخدم نظما SELV وPELV مصدراً محدد ومتطلبات فصل وتأريض وvoltages لحد من خطر الصدمة. لا تزال دائرة التحكم ذات الجهد الاسمي 24 فولت قادرة على التسبب في حريق أو تلف المعدات إذا تم اختيار الموصلات والحماية بشكل غير صحيح.
كيف يعمل نظام التوزيع منخفض الجهد
يُغذي محولٌ لوحةَ المفاتيح الرئيسية منخفضة الجهد. يغذي القاطع الرئيسي القضبان النحاسية (القضبان العمومية)، والتي بدورها توزع الطاقة عبر قواطع التغذية إلى مراكز تحكم المحركات، ولوحات التوزيع، واللوحات الفرعية، والآلات، والدوائر النهائية. قد يتم دمج أجهزة القياس، والتحويل التلقائي، وتحسين معامل القدرة، والحماية من زيادة التيار، والمراقبة وفقاً لاحتياجات المنشأة.
معدات مثل محطة فرعية جاهزة التركيب يمكن وضع المحول وتوزيع الجهد المنخفض بالقرب من مركز الأحمال، مما يقلل من طول الكابلات وهبوط الجهد.
جدول مقارنة واختيار سريع
استخدم هذا الجدول كمراجعة سريعة لقرارات الهندسة والمشتريات الرئيسية التي تم شرحها في المقال.
| منطقة القرار | المعنى العملي | ما الذي يجب التحقق منه |
|---|---|---|
| ما هو الجهد الذي يُعتبر جهداً منخفضاً؟ | تشمل الأنظمة الشائعة منخفضة الجهد شبكات ثلاثية الطور بقوة 400/230 فولت و 415/240 فولت، وخدمات بقوة 480/277 فولت، وأنظمة بقوة 208/120 فولت. | هذه الفولتيات يمكن أن توفر طاقة عطل عالية جداً وتظل خطيرة. |
| كيف يعمل نظام التوزيع منخفض الجهد | يغذي محول لوحة توزيع رئيسية منخفضة الجهد. | يغذي القاطع الرئيسي القضبان العمومية، التي توزع الطاقة عبر قواطع التغذية إلى مراكز التحكم في المحركات، ولوحات التوزيع، واللوحات، والآلات، والدوائر النهائية. |
| لوحات التوزيع، ومعدات المفاتيح الكهربائية، واللوحات الكهربائية، وكتل الأطراف (الروشتات) | لوحة مفاتيح منخفضة الجهد هي وحدة مثبتة على الأرض تستقبل وتوزع طاقة كبيرة. | عموماً، تركز قواطع الدائرة منخفضة الجهد على التقسيم، وأداء المقاطعة، وقابلية الصيانة، وتصنيفات التجميع المحددة. |
| حسابات تصميم الجهد المنخفض | البدء بالحمل المتصل، الطلب، التنوع، دورة التشغيل، تيار البدء، معامل القدرة، والتوسع المستقبلي. | للقدرة ثلاثية الطور المتوازنة، يكون التيار تقريباً I = P ÷ (√3 × V × PF × الكفاءة) . |
| الحماية والتنسيق | يجب أن تقطع قواطع الدائرة الرئيسية والفرعية تيار العطل المتاح وأن تتناسق بحيث يعمل الجهاز الأقرب إلى العطل أولاً حيثما كان ذلك عملياً. | قد تشمل الحماية وظائف الحمل الزائد، القصر اللحظي، التأخير قصير الزمن، الخطأ الأرضي، التيار المتبقي، الجهد المنخفض، فقدان الطور، والتيار المفاجئ. |
لوحات التوزيع، ومعدات المفاتيح الكهربائية، واللوحات الكهربائية، وكتل الأطراف (الروشتات)
لوحة المفاتيح الكهربائية منخفضة الجهد هي تجمع يُثبت على الأرض ويتلقى طاقة كبيرة ويوزعها. وتؤكد معدات التوزيع الكهربائية منخفضة الجهد عموماً على التقسيم، وأداء المقاطعة، وقابلية الصيانة، وتصنيفات التجمع المحددة. أما لوحة التوزيع فهي عادةً تجمع أصغر يُثبت على الحائط للدوائر الفرعية. تختلف المصطلحات، لذا ينبغي أن تحدد المواصفات التصنيفات والوظائف بدلاً من الاعتماد على الاسم وحده.
توفر طرفيات التوصيل (الروشتات) توصيلات ميدانية منظمة لمدارات الطاقة، والتحكم، والمحايد، والموصلات الواقية. يتم اختيارها بناءً على مادة وحجم الموصل، والتيار، والجهد، وقدرة تحمل القصر الكهربائي، ودرجة الحرارة، وملحقاتها المطلوبة. احرص على فصل دوائر الطاقة عن دوائر الإشارات الحساسة في الاماكن التي يمثل فيها التداخل الكهرومغناطيسي أهمية.
حسابات تصميم الجهد المنخفض
ابدأ بالحمل المتصل، والطلب، والتنوع، وخدمة التشغيل (دورة العمل)، وتيار البدء، ومعامل القدرة، والتوسع المستقبلي. بالنسبة للقدرة المتوازنة ثلاثية الأطوار، فإن التيار يساوي تقريباً القدرة = P ÷ (√3 × V × PF × efficiency). للأحمال احادية الطور، استخدِم القدرة = القدرة الفعالة ÷ (الجهد × معامل القدرة × الكفاءة). تحدد هذه القيم نقطة بداية وليست إعداد جهاز الحماية النهائي.
تحقق من هبوط الجهد أثناء التشغيل العادي وبدء تشغيل المحرك، وقدرة تحمل الموصلات للتيار بعد تخفيض التصنيف، وتيار الخط المحيّد من الأحمال غير الخطية، والتيار المحتمل للقصور الذاتي، وسعة قطع جهاز الحماية، الانتقائية، طاقة القوس الكهربائي، وأداء عروة العطل الأرضي. إن الجمع بين الجهد المنخفض واليار العالي يتطلب قضبان توصيلات قوية ووصلات قصيرة ومدعومة جيداً.
الحماية والتنسيق
يجب أن تقاطع قواطع الدائرة الرئيسية والفرعية تيار العلط المتاح وتتنسق بحيث يعمل الجهاز الأقرب إلى العلط أولاً حيثما كان ذلك عملياً. يمكن أن تتضمن الحماية وظائف الحمل الزائد، والقصر اللحظي، والتأخير قصير الزمن، وخطأ الأرض، والتيار المتبقي، وانخفاض الجهد، وفقدان الطور، والارتفاع المفاجئ. يجب أن تتطابق الإعدادات مع الموصلات، ومنحنى تحمل المعدات، ومتطلبات التشغيل.
متطلبات السلامة والبناء
حدد التجمعات المقدرة، وحماية العلاف الصحيحة، والفصل الداخلي، التعشيقات الميكانيكية، الستائر حيثما كان ذلك مناسبًا، التأريض الوقائي، ترتيب المحايد، مسافات الوصول، التهوية، ووضع العلامات. يعتمد خطر الوميض القوسي على تيار العطل، ووقت المقاصة، مسافة العمل، والعلاف - وليس فقط على الجهد الاسمي.
يجب أن تغطي فحوصات التركيب نصف قطر انحناء الكابلات، توافق الكابلات الحلقية (اللوج)، عزم الدوران، تسلسل الأطوار، مقاومة العزل، استمرارية الدائرة، عمل القواطع، اختبارات التعثر، منطق التحكم، القياس، والتأريض. منتجات مثل خزانة مفاتيح كهربائية ثابتة منخفضة الجهد من نوع GGD يجب أن يتم اختيارها بناءً على تيار نظام المشروع، ومستوى العطل، وشكل الفصل، والبيئة، ومتطلبات الخدمة.
أولويات الصيانة
حافظ على نظافة وجفاف التجمعات، وافحصها بحثاً عن أي تلف ناتج عن الحرارة أو التآكل، واختبر وظائف الحماية على فترات زمنية مخططة، وحرك الآليات، وراجع سجلات الأحداث، وراقب اتجاهات درجات الحرارة تحت أحمال قابلة للمقارنة. قم التحقيق في الوصلات الساخنة، والرحلات المتكررة، وتدهور العزل، والأصوات غير العادية قبل أن تتحول إلى أعطال. يتطلب أي عمل تحت الجهد تقييم المخاطر موثقاً وإجراءات معتمدة.
الطاقة منخفضة الجهد والاتصالات نطاقان مختلفان
في ممارسة البناء، يوصف “الجهد المنخفض” أحياناً بأنه كابلات الاتصالات، وأجهزة إنذار الحريق، والأمن، والبيانات، بينما تستخدم معايير الطاقة المصطلح للدلالة على نطاق جهد كهربائي محدد. يجب أن تبيّن وثائق المشروع المعنى المطبق لئلا يحدث خلط بين أنظمة توزيع الطاقة وأنظمة الجهد المنخفض جداً.
لا يزال للجهد المنخفض طاقة عطل كبيره
يمكن للوحة توزيع جهد 400/480 فولت توفير تيار قصر دائرة وطاقة قوس كهربائي عاليين للغاية. تظل تصنيفات المعدات، وحماية الموصلات، التأريض، العزل، وتقنيات العمل الآمن أمراً أساسياً. الجهد الاسمي الأقل يقلل من مسافة العزل ولكنه لا يجعل النظام المجهد بالكهرباء غير ضار.
المراجع الفنية والقراءة الإضافية
تدعم المصادر المستقلة التالية المعايير والمصطلحات والحسابات وسياق السلامة التي تمت مناقشتها في هذا الدليل:
- الوحدات الدولية لنيست للتيار الكهربائي — التعريفات والعلاقات الموثوقة للأمبير والفولت والوات والأوم.
- دليل نيست لعوامل التحويل الكهربائية لنظام الوحدات الدولي — معاملات التحويل الرسمية للكهرباء والمغناطيسية والطاقة والكميات ذات الصلة.
- متطلبات السلامة الكهربائية لإ OSHA — سياق السلامة لتطبيق الحسابات الكهربائية على أعمال النقل والتوزيع.
