مقدمة:
الخطر الكهربائي هو خطرٌ على سلامة شخص من الموت، أو الصدمة، أو أي إصابة أخرى ناجمة بشكل مباشر أو غير مباشر عن الكهرباء. ومن المخاطر الرئيسة المرتبطة بهذه المخاطر: ملامسة الأجزاء الحيَّة المكشوفة التي تُسبِّب صدمةً كهربائيةً وحروقًا (على سبيل المثال: الأسلاك المكشوفة، أو غيرها من المُعدَّات الكهربائية التي تلامس الأسطح المعدنية؛ مثل: الأرضيات المعدنية أو الأسطح(، والأعطال التي يمكن أن تُسبِّب الحرائق، والحريق أو الانفجار؛ حيث يمكن أن تكون الكهرباء مصدر الاشتعال في جوٍّ قابلٍ للاشتعال، أو قابل للانفجار (على سبيل المثال: في وِرَشِ رذاذ الطلاء)، يمنع العزل الجلفانـي المرور المباشر للتيار الكهربائي بين الدوائر؛ ممَّا يوفِّر مستوًى أعلى من الأمان للمستخدمين، ويحمي المُعدَّات من التلف المحتمل الناجم عن الأحمال الزائدة أو الدوائر القصيرة.
من طرق الحماية من مخاطر الكهرباء (استخدام مُحوِّلات العزل):
المُحوِّل العازل:
هو مُحوِّل يكون فيه عدد لفَّات الملف الابتدائي مساويًا لعدد لفَّات الملف الثانوي، وبالتالي تكون القوة الدافعة الكهربائية المتولَّدة في الملف الثانوي مساويةً للقوة الدافعة الكهربائية في الملف الابتدائي في المُحوِّل المثالي، أما في المُحوِّل غير المثالي يحدث هبوط في الجهد نتيجة فَقْد الطاقة في الملف الثانوي.
يستخدم في السلامة من خطر الصعق الكهربائي في المنازل والمصانع مُحوِّلات العزل، ولها – عادةً – نسبة تحويل مقدارها (1) عدد اللفات يكون 1/1 يستعمل لعزل فَرق الجهد على بعضها البعض، أي إنَّها عادةً ما تكون فُولتية الدخل لها هي نفس فُولتية الخرج، ولكن بما أنَّ الملفات المحولة الثانوية معزولة عن الملفات الابتدائية، فيستفاد منها لخاصية عزل كهرباء الشبكة عن كهرباء الورشة أو المختبر الذي يُرَاد عزله.
طريقة الاستفادة من العزل بالرغم من أن الإنسان قد يكون موصولًا بالأرض:
بما أنَّ التيار الكهربائي لا يمرُّ إلا خلال دائرة كهربائية مغلقة، فإنَّه لن يمرَّ في جسم الإنسان من خلال محولات العزل بسبب أنَّ ملفات المحول الثانوية غير موصولة بالأرضي، وعليه: إذا ما مسَّ الإنسان الطرف الحي من السلك وجسمه موصول بالأرضي، فإنَّ التيار لن يستطيع غلق دورته الكهربائية وإكمالها في المحول بسبب عدم ربطها من جهة ملفات الثانوي بالأرضي، خلافًا للشبكة الكهربائية المُؤرَّضة من أحد أطرافها التي إذا ما مسَّ الإنسان فيها السلك الحي، فإنَّ الدورة الكهربائية ستكتمل من خلال الأرضي إلى الشبكة الكهربائية.
فوائد استخدام محول العزل في النظام الكهربائي؟
هناك العديد من الفوائد لاستخدامه في النظام الكهربائي، ومن أهمِّ الفوائد: هي أنه يوفر العزل الكهربائي، والذي يمكن أن يُحسِّن السلامة الكهربائية عن طريق تقليل مخاطر الصدمة الكهربائية، كما أنَّه يحمي سلامة المُعدَّات الحسَّاسة من ارتفاع الجهد.
مواصفات المُحوِّل العازل، ومعايير اختياره:
- يُسْتعمل مع الأجهزة الحسَّاسة، خاصةً في المستشفيات (الآلات الطبية)، والأجهزة الرقمية؛ حيث يضمن السلامة عدم التداخل، والتشويش الناتج عن عدم ثبات التيار في الجانب الأرضي من المصدر.
- آمنٌ عند ملامسة طرف واحد من سلكي الجهد الخارج ولو كنت حافيًا ومتصلًا بالأرض، ويطلق على مُحوِّل العزل أحيانًا مُحوِّل الأمان؛ لأنه يُعزِّز السلامة الكهربائية بشكل عام.
- من خلال توفير العزل الجلفانـي، فإنَّه يضمن سلامة المستخدمين والمُعدَّات من المخاطر الكهربائية؛ مثل: الجهد العالي، ودوائر القصر، والتفريغ الكهروستاتيكي، كما أنه يمنع الاقتران بالسَّعة، والذي يحدث عندما يتشكَّل اتصالٌ كهربائيٌّ غير مقصود بين الأجزاء الموصلة؛ مما يؤدي إلى نقل الطاقة الكهربائية أو التداخل.
- يُعدُّ مُحوِّل العزل ضروريًّا في مختلف الصناعات، بما في ذلك الرعاية الصحية والاتصالات والتصنيع، وعلى سبيل المثال: تلعب مرافق الرعاية الصحية دورًا حاسمًا في سلامة عزل المُعدَّات الطبية عن مصدر الطاقة الرئيس، ومنع المخاطر الكهربائية، وضمان رفاهية المرضى والموظفين في الاتصالات السِّلكية واللَّاسلكية، فإنها تحمي مُعدَّات الاتصالات من الضوضاء الكهربائية، وارتفاعات الجهد العابر؛ ممَّا يضمن سلامة نقل البيانات، وتعتمد مرافق التصنيع أيضًا على مُحوِّلات العزل لتوفير مصدرِ طاقةٍ مستقرٍّ ومعزولٍ للمعدات الصناعية؛ ممَّا يُحسِّن الإنتاجية، ويُقلِّل من وقت التوقف عن العمل، ويُعزِّز السلامة في أماكن العمل.
- عند اختيار مُحوِّل العزل، يجب مراعاة عوامل؛ مثل: تصنيف الطاقة، وتصنيف الجهد، ونوع الحمل الذي يتمُّ دفعُهُ، بالإضافة إلى ذلك من الضروري تحديد درجة العزل المطلوبة، ووجود أي مُكوِّنات تيار مستمر في إشارة الدخل لاختيار مُحوِّل مناسب للتطبيق.
التطبيقات النموذجية لمُحوِّلات العزل:
- عزل المُعدَّات عن خطوط كهرباء التيار المتردد: التطبيق الأكثر شيوعًا لمحولات العزل هو عزل المعدات كهربائيًّا عن خطوط طاقة التيار المتردد، على سبيل المثال: في مصادر الطاقة ذات وضع التبديل (SMPS)، تقوم مُحوِّلات العزل بفصل الدائرة الأولية عن الدائرة الثانوية؛ مما يمنع تداخل الدائرة والصدمة الكهربائية.
- تشخيص الخطأ الآمن: أثناء استكشاف أخطاء الدائرة وإصلاحها، تُوفِّر محولات العزل نقطة تأريض آمنة؛ ممَّا يمنع حدوث دوائر قصر بين مجسَّات راسم الذبذبات والدائرة الرئيسة، وبالتالي حماية سلامة المُكوِّنات الأساسية، ومُعدَّات الاختبار.
- القضاء على قضايا التأريض: مُحوِّلات العزل تقضي على مخاطر السلامة الناجمة عن اختلافات الجهد الأرضي، ومن خلال عزل النقطة المرجعيَّة الأرضية إلى مكانٍ آمنٍ، فإنها تمنع حدوث قصر في الدائرة الكهربائية، والأضرار الناجمة عن مشكلات التأريض.
- تشخيص وتصحيح دوائر التأريض: في الحالات التي تكون فيها أجهزة متعدِّدة ذات مسارات عودة تأريض فردية مترابطة، يتمُّ استخدام مُحوِّلات العزل لتشخيص وتصحيح مشكلات دائرة التأريض، وتحديد مصادر تيارات التسريب الأرضي.
كيف يُوفِّر مُحوِّل العزل السلامة الكهربائية؟
يُوفِّر السلامة الكهربائية عن طريق فصل دوائر الدخل والخرج؛ ممَّا يمنع نقل التيار الكهربائي بينهما، ونتيجةً لذلك لن يتمَّ نقل أي أعطال أو تسريبات حالية في دائرة الدخل إلى دائرة الخرج؛ ممَّا يقلِّل من خطر حدوث صدمة كهربائية، بالإضافة إلى ذلك التأريض غير مطلوب، والذي يمكن أن يزيد من تحسين السلامة الكهربائية من خلال القضاء على مخاطر الحلقات الأرضية، أو ارتفاع الجهد.
مُحوِّلات العزل هي أدوات أساسيَّة لحماية المُعدَّات، ومن خلال توفير العزل الجلفانـي بين الدوائر، فإنها توفر السلامة والموثوقيَّة؛ مما يُقلِّل من استهلاك الطاقة، ويحمي المُعدَّات من التلف والاضطرابات، وإذا كنت تبحث عن حلولٍ لحماية المعدات الحسَّاسة، ففكِّر في استخدام مُحوِّلات العزل، فمُرونتُها تجعلها مناسبةً لتطبيقات متعددة من الصناعة إلى الطاقة المتجددة وما بعدها، وفي الأنظمة الكهربائية وخاصةً أنظمة إمداد الطاقة ذات الجهد المنخفض، وعادةً ما تكون الخطوطُ المحايدةُ (خطوط الصفر) متصلةً بإمكانات الأرض، وهذا يُشكِّل خطر حدوث صدمة كهربائية عند التعرُّض لمكونات حية، ومن خلال تعويم الجانب الثانوي (جانب الخرج) بالنسبة إلى إمكانات الأرض تمنع مُحوِّلات العزل تكوين دائرة كاملة حتى عندما يلامس الشخص المكونات الحية؛ مما يُقلِّل من خطر الصدمات الكهربائية، ويضمن السلامة الشخصيَّة.
