صندوق توزيع الكابلات على الطراز الأوروبي وصندوق توزيع الكابلات على الطراز الأمريكي

تنقسم أجهزة التوصيل المستخدمة حاليًا في صناديق توزيع الكابلات عالية الجهد في بلدنا إلى سلسلتين: أوروبية وأمريكية. تشير الأجهزة الأوروبية إلى مفهوم توصيل الكابلات في المحطات الفرعية الخارجية من نوع الصندوق، والتي تم استيرادها من أوروبا في ثمانينيات القرن الماضي إلى مجال صناديق توزيع الكابلات الفرعية. أما الأجهزة الأمريكية، فتشير إلى مفهوم التوصيل في المحطات الفرعية المثبتة على المقاعد من نوع الصندوق، والتي تم استيرادها من الولايات المتحدة في تسعينيات القرن الماضي.

1. الفرق بين الأجهزة ذات الطراز الأوروبي والأجهزة ذات الطراز الأمريكي

لا يوجد تمييز واضح بين الأجهزة الأوروبية والأمريكية، كما أن فهم العاملين في هذا المجال في بلدي غير متسق. تختلف هذه الأجهزة قليلاً في الأداء والسعر، ومن المنطقي أن توضح عملية الاختيار هذا الاختلاف.

1.1 يختلف هيكل العزل الخاص بالجهاز

تُحاط موصلات الأجهزة الأمريكية بثلاث طبقات من المطاط. الطبقة الداخلية هي طبقة حماية شبه موصلة، والطبقة الوسطى هي طبقة العزل الرئيسية، أما الطبقة الخارجية فهي طبقة حماية شبه موصلة مع تأريض ثابت، ولذلك يُطلق عليها اسم النوع المحمي، وسعرها أعلى قليلاً. أما السطح الخارجي للأجهزة ذات الطراز الأوروبي فهو مُغطى بطبقتين من المطاط، ولا توجد طبقة تأريض خارجية.

1.2 يختلف مفهوم توصيل الدائرة الفرعية

تعتمد الأجهزة ذات الطراز الأوروبي على طريقة التفرع التسلسلي، حيث يتم توصيل عدد من الأجهزة من النوع T المعزولة بمطاط السيليكون على التوالي من جهة الذراع القصير لتشكيل الدائرة الرئيسية، وتُسحب الفروع من الذراع الطويل لكل جهاز T. وتعاني هذه الطريقة من بعض العيوب: ففي حال تعطل أحد فروع الدائرة، يجب فصل المكون المتصل بالتسلسل، وإزالة الجهاز المعطل وإعادة تركيبه قبل استئناف التشغيل. وبعد معالجة العطل، يلزم إعادة تركيب المكون المعطل، مما يجعل عملية الفك والتركيب في آن واحد مُرهقة. كما أن كثرة التوصيلات التسلسلية في الدائرة الرئيسية تؤثر على موثوقية التوصيل وتقلل من استقرارها الديناميكي. وعند وجود العديد من المكونات المتصلة على التوالي، يصعب الحفاظ على استقامة المحاور، مما يؤدي إلى انحراف بعض نقاط التوصيل عن وضعها الطبيعي، وبالتالي انخفاض قوة العزل الكهربائي للوصلة وقدرتها على منع تسرب الماء.

يعتمد الجهاز الأمريكي على نظام التفرع المتوازي، الذي يتغلب على عيوب نظام التفرع التسلسلي المذكورة سابقًا. يعتمد التفرع المتوازي على تثبيت مجموعة من أجهزة العزل (ثلاثية الأطوار) تُسمى لوحة التوصيل على جدار صندوق التفرع، والتي تعمل كقضيب توصيل. يوجد عدد من الموصلات المخروطية الخارجية المتصلة بالتوازي على لوحة التوصيل، حيث يتم توصيل جميع كابلات خطوط الدخول والخروج والتفرع وغيرها بلوحة التوصيل. يتم لحام الموصل الداخلي للوحة التوصيل بالفضة، مما يضمن توصيلًا موثوقًا، إلا أن المسافة بين الأطوار الثلاثة أكبر، مما يجعل توصيل كابلات الأطوار أكثر صعوبة، كما أن ترتيب لوحة التوصيل ثلاثية الأطوار في صف واحد يزيد من طول الصندوق.

1.3 يختلف شكل مخروط سطح التزاوج

تم تصميم وصلة التناقص المتطابقة ذات الطراز الأوروبي وفقًا للمعيار الألماني DIN47636، وهي ذات تناقص صغير؛ أما وصلة التناقص المتطابقة ذات الطراز الأمريكي فقد صُممت وفقًا للمعيار الأمريكي IEEE386، وهي ذات تناقص أكبر قليلًا. وينتج عن هذا الاختلاف في وصلة التناقص المتطابقة الفرقان التاليان:

أ) تختلف قوة العزل الكهربائي الزاحف لسطح التلامس بين الأجهزة. تزداد قوة العزل لسطح التلامس بشكل أُسّي مع قوة ارتداد الضغط. يتميز مطاط السيليكون بمرونة عالية، وكلما زاد الضغط، زادت قوة العزل. مع زيادة التناقص التدريجي، تزداد قوة الارتداد، وبالتالي تزداد قوة العزل. لذلك، فإن قوة عزل سطح التلامس ذي النمط الأمريكي أكبر من نظيره ذي النمط الأوروبي.

ب) تختلف قدرة منع التسرب. فكلما زاد التناقص التدريجي، زاد ضغط مادة المطاط على السطح الفاصل، وتحسنت مقاومة تسرب الماء. لذا، فإن مقاومة تسرب الماء في الأجهزة الأمريكية أفضل قليلاً من تلك الموجودة في الأجهزة الأوروبية.

أربعة مبادئ للتمييز بين الأجهزة ذات الطراز الأوروبي والأجهزة ذات الطراز الأمريكي

من بين الأجهزة الكهربائية المصنعة محلياً، يمزج بعض المصنّعين بين التصميمات الأوروبية والأمريكية، مما يصعب التمييز بينها. ستساعدنا المفاهيم الأساسية الثلاثة التالية في إصدار الأحكام:

أ) من منظور هيكل التفرع للجهاز القابل للتوصيل، فإن الفرع المتوازي هو صندوق تفرع الكابلات الأمريكي، والفرع التسلسلي هو صندوق تفرع الكابلات الأوروبي.

ب) من منظور بنية العزل، يُعتبر الجهاز ذو الطبقات الثلاث من المطاط (طبقة حماية داخلية، طبقة عازلة رئيسية، وطبقة حماية خارجية) أمريكيًا، بينما يُعتبر الجهاز ذو الطبقتين من المطاط (طبقة حماية داخلية، طبقة عازلة رئيسية) أوروبيًا. أما الأجهزة التي تستخدم طريقة الرش لتغطية السطح الخارجي للطبقتين المطاطيتين بطبقة من غشاء شبه موصل، فإن هذه الطبقة الرقيقة شبه الموصلة تتآكل بسهولة أثناء التركيب أو الاستخدام، مما يجعل أداء التأريض غير موثوق، ولا يُمكن اعتبارها من النوع المحمي. إنها أجهزة أوروبية الطراز.

ج) لا يُمكن استخدام حجم مخروط التوافق في الجهاز كأساس للتمييز. فحجم المخروط مسألة هندسية بحتة، ولا يرتبط إلا بقوة العزل الكهربائي ومقاومة التشبع. وبغض النظر عن كون أجهزة العزل أوروبية أو أمريكية، يُمكن تصميم مخروط التوافق وفقًا للمعايير الأمريكية أو الألمانية، مما يُنتج أنواعًا مختلفة من الأجهزة، مثل المخروط الأوروبي، والمخروط الأوروبي مع المخروط الأوروبي، والمخروط الأوروبي مع المخروط الأمريكي.