تقع المسؤولية التحريرية عن هذا المقال على عاتق شركة ووهان أووي للتقنية الكهروضوئية المحدودة كتبه وراجعه فريق تحرير Ooitech. راجع سياسة التحرير لدينا لمعرفة كيفية الكتابة، وأين تُستخدم أدوات الذكاء الاصطناعي، وكيفية طلب تصحيح.
زحف التيار في صندوق التوصيل: لماذا غيّر 1500 V التصميم
جدول المحتويات
إجابة سريعة: مسافة الزحف هي أقصر مسار على طول سطح عازل بين موصلين. الخلوص هو أقصر مسار عبر الهواء. يفشلان لأسباب مختلفة، لذا فإن الرسم الذي يحقق أحدهما قد يفشل في الآخر، وفي وحدة 1500 فولت يكون المسار السطحي هو مصدر المشكلة. داخل صندوق التوصيل لا يُستخرج الرقم من ورقة بيانات: بل يُقرأ من جهد التشغيل ودرجة التلوث ومؤشر التتبع للمادة، ثم يُضاعف للعزل المعزز. عند مستوى 1600 فولت، يحتاج صندوق من مادة المجموعة I عند درجة تلوث 2 إلى 8 مم للعزل الأساسي و16 مم للعزل المعزز. انتقل إلى المجموعة III عند درجة تلوث 3 فيصبح المتطلب نفسه 25 مم و50 مم. لا يمكن لصندوق بحجم راحة اليد أن يجد 50 مم، ولهذا فإن التغليف بالراتنج واختيار المادة قرارات هيكلية، لا خطوات تشطيب.
يُشحن كل صندوق توصيل مع تقرير اختبار نوعي، ويحتوي ذلك التقرير على ورقة قياس بعمودين يبدوان قابلين للتبادل. لكنهما ليسا كذلك، وقراءتهما كعمود واحد هي الطريقة التي يحصل بها تصميم 1000 فولت على ملصق جديد.
رقمان يحميان من فشلين مختلفين
الخلوص هو فجوة الهواء. وهو موجود لمنع الوميض: صاعقة برق أو عابر تبديل أو عطل في النظام يضع جهداً سريعاً وعالياً عبر الفجوة، فيتأين الهواء، ويجسر قوس كهربائي الفجوة. لذلك يعتمد الخلوص على جهد تحمل النبضة وعلى الارتفاع، لأن الهواء الأرق ينهار عند جهد أقل. ولا يعتمد على المادة التي صُنع منها البلاستيك.
مسافة الزحف هي المسار السطحي. وهي موجودة لمنع التتبع: الغبار والملح والرطوبة المتكثفة تشكّل غشاءً موصلاً ضعيفاً على السطح، وتجري تفريغات صغيرة على طوله، فيتفحّم البوليمر في خط ضيق، ويصبح ذلك الخط مساراً موصلاً لا يزول. العامل المحرك هنا هو جهد التشغيل طويل الأمد ومدى اتساخ السطح، إضافة إلى مقاومة المادة للتتبع.
النتيجة العملية قاعدة يسهل ذكرها ويسهل نسيانها: بالنسبة للزوج نفسه من الموصلات، لا تكون مسافة الزحف أصغر من الخلوص أبداً. فالمسار السطحي يلتف حول ما تعبره فجوة الهواء. إذا أظهر رسمك مسافة زحف أقل من الخلوص، فأنت تقيس أحدهما بشكل خاطئ، وغالباً بأخذ اختصار عبر حزّ تقول المواصفة إنه يجب تجاوزه.
ثلاثة متغيرات، جدول واحد
تغطي IEC 62790 صناديق التوصيل لوحدات الطاقة الكهروضوئية حتى 1500 فولت تيار مستمر المصممة كفئة II، أي بعزل مزدوج أو معزز. أما الأرقام نفسها فتأتي من المواصفة الأساسية لتنسيق العزل، IEC 60664-1، وتُقرأ من جدول باستخدام ثلاثة مدخلات.
- جهد التشغيل. الجهد طويل الأمد بين الموصلين، مأخوذاً بالقيمة المستمرة. الجهد الأعلى يغذي تفريغاً سطحياً بسهولة أكبر، لذا تنمو المسافة المطلوبة. والانتقال من نظام 1000 فولت إلى 1500 فولت هو خطوة إلى صف جديد في ذلك الجدول، لا زيادة صغيرة داخل الصف.
- درجة التلوث. البيئة الدقيقة للسطح. الدرجة 1 تعني عدم وجود تلوث أو وجود تلوث جاف غير موصل فقط. الدرجة 2 تعني تلوثاً غير موصل عادةً مع موصلية مؤقتة عرضية ناتجة عن التكثف. الدرجة 3 تعني تلوثاً موصلاً، أو تلوثاً جافاً يصبح موصلاً عند تكثفه. السطح الخارجي المكشوف من الدرجة 3؛ أما الداخل المحكم الإغلاق فيُقيَّم غالباً كدرجة 2.
- مجموعة المادة. مؤشر التتبع المقارن، وهو الجهد الذي يتحمله السطح تحت قطرات متكررة من الإلكتروليت قبل تشكّل مسار تتبع. المجموعة I هي 600 وأعلى، والمجموعة II من 400 إلى 600، والمجموعة IIIa من 175 إلى 400، والمجموعة IIIb من 100 إلى 175. المؤشر الأعلى يشتري مسافة أقصر.
ثم يأتي نوع العزل. الجزء الحي إلى سطح قابل للمس هو عزل معزز، ومسافة الزحف المطلوبة له عموماً ضعف القيمة الأساسية. اجمع المتغيرات الثلاثة ونوع العزل معاً فتحصل على الجدول أدناه، لمستوى 1600 فولت الذي يقع فيه نظام 1500 فولت عادةً.
| الحالة | المجموعة I، CTI ≥ 600 | المجموعة II، CTI 400–600 | المجموعة III، CTI أقل من 400 | ماذا يعني ذلك لصندوق |
|---|---|---|---|---|
| درجة تلوث 2، عزل أساسي | 8.0 مم | 11 مم | 16 مم | الحالة المريحة: داخل محكم الإغلاق، مادة جيدة، تخطيط يتسع |
| درجة تلوث 2، عزل معزز | 16 مم | 22 مم | 32 مم | لا يزال عمل تخطيط، لكنه قابل للتحقيق بوجود أضلاع وحاجز |
| درجة تلوث 3، عزل أساسي | 20 مم | 22 مم | 25 مم | سطح خارجي مكشوف، أو داخل غير محافظ على جفافه |
| درجة تلوث 3، عزل معزز | 40 مم | 44 مم | 50 مم | الزاوية التي تنهي النقاش: غير قابلة للبناء في صندوق بحجم راحة اليد |
القيم كما هي مجدولة في المقال المصدر لمستوى 1600 فولت من IEC 60664-1، مع العزل المعزز عند ضعف القيمة الأساسية وقراءة المجموعة III كـ IIIa. تعامل معها كشكل المتطلب، لا كبديل عن الإصدار الحالي من المواصفة.
اقرأ الزاوية السفلية اليمنى أولاً. صندوق بمؤشر تتبع منخفض، مع أجزاء حية مكشوفة لبيئة من الدرجة 3، ومطلوب منه حمل عزل معزز، يحتاج 50 مم من المسار السطحي. لا يوجد ترتيب أضلاع داخل صندوق توصيل يصنع 50 مم بأمانة. تلك الخلية الواحدة تفسر معظم قرارات التصميم في فئة المنتج.
المتطلب نفسه، مرسوماً بست طرق
متطلب واحد، ست إجابات. جهد التشغيل نفسه عند 1600 فولت يحتاج 8 مم في الخلية العلوية اليسرى و50 مم في الخلية السفلية اليمنى، قبل أي تفاوت للقياس.
المغزى من المصفوفة ليس الأرقام بل مداها. بين الخلية العلوية اليسرى والخلية السفلية اليمنى ينمو المتطلب بأكثر من ستة أضعاف، عند جهد تشغيل متطابق. لم يتغير شيء في الوحدة. ما تغير هو موقع السطح وممّ يتكون، وكلاهما خياران يُتخذان على رسم وفي ورقة مواصفات مادة.
أين تسير المسارات فعلياً في صندوق
صندوق التوصيل صغير، لذا يقول الحدس إن المسافات قصيرة والمشكلة بسيطة. في الممارسة العملية هناك ثلاث فئات من المسارات، بثلاثة متطلبات مختلفة، وواحد فقط منها هو عادةً الصعب.
- من الجزء الحي إلى السطح الخارجي. من طرف توصيل أو قضيب ناقل، عبر الداخل، من خلال الجسم أو حوله، إلى خارج العلبة ووجه تركيب الطبقة الخلفية. هذا عزل ضد الأرض ويُقيَّم كعزل معزَّز. وهو المسار الذي يعيق التصميم في أغلب الأحيان، لأنه يجب أن يخرج من الصندوق.
- من طرف توصيل إلى طرف توصيل. تقع الأطراف المتجاورة على جانبي صمام ثنائي تجاوز واحد، يحمي سلسلة فرعية واحدة، لذا يكون فرق الجهد عشرات الفولتات على الأكثر. هذا عزل وظيفي ومتطلبه أدنى بكثير. ونادراً ما يكون القيد، رغم أنه المسار الذي يقيسه الناس أولاً لأنه الأسهل رؤيةً.
- مخرج الكابل، والحشية، ووصلة الغطاء. ليس عادةً أقصر مسار، لكن هذه هي الطرق التي يدخل منها الرطوبة والتلوث. وهي تحدد درجة التلوث التي يمكن تقييم الداخل عندها، لذا تحدد المتطلب لكل شيء آخر. مسافة داخلية مثالية 16 مم داخل صندوق يتنفس هي متطلب 40 مم متنكّر.
للقياس اصطلاحه الخاص، وهنا تخطئ الرسومات بهدوء. عندما يعبر المسار أخدوداً، لا يُحتسب كل أخدود. إذا كان الأخدود أضيق من العرض المحدد X، يجسره التلوث، ويُؤخذ المسار مباشرة عبر فتحة الأخدود. فقط الأخدود الأوسع من X يساهم بجدرانه وأرضيته في المسار المقاس. ويتبع X درجة التلوث: نحو 1.0 مم عند الدرجة 2 ونحو 1.5 مم عند الدرجة 3. توجد الأضلاع والشقوق داخل الصناديق تحديداً لإطالة المسار السطحي ضمن حجم ثابت، والضلع الأضيق من X لم يكن يفعل شيئاً على الإطلاق.
الطمر قرار درجة تلوث
عُد إلى المصفوفة ولاحظ المتغيرات التي تملكها فعلاً. جهد التشغيل يحدده النظام. والأبعاد الخارجية تحددها الوحدة، ومساحة الطبقة الخلفية، وقائمة المواد. يتبقى رافعتان: المادة ودرجة التلوث. وصناديق الإنتاج تسحب كلتيهما في آن واحد.
رافعة المادة تعني اختيار مركّب ذي مؤشر تتبع عالٍ، عادةً PPO معدّل أو درجة PC. والمشكلة أن المؤشر خاصية للتركيبة، لا لعائلة البوليمر: فمثبطات اللهب والحشوات وحتى الملوّنات تغيّره، وقد تقع نفس الدرجة بلون مختلف أو من دفعة مختلفة في مجموعة مختلفة. وتأهيل مادة ينسخ قيمة ورقة البيانات ويتخطى اختبار التتبع لم يؤهّل شيئاً.
رافعة التلوث هي حيث يدخل الطمر في النقاش. مركّب الطمر الذي يغطي الأجزاء الحية بالكامل يزيل السطح من التلامس مع الهواء والرطوبة، ما يسمح بتقييم درجة التلوث لتلك المنطقة عند مستوى أدنى بكثير. وفي الحد الأقصى لم يعد المتطلب مساراً سطحياً على الإطلاق بل عزلاً صلباً عبر المركّب. ويشترط IEC 62790 أن أي تخفيض لدرجة التلوث بالطلاء أو الطمر يستوفي شروط ملحقه B، والمبدأ الكامن وراءه يأتي من IEC 60664-3؛ كما أضافت طبعة 2020 المسافات عبر الوصلات الملصوقة إلى جدولها 3.
هذا يعيد تأطير الغرض من خط اللصق. يُوصف الطمر عادةً بأنه حماية من الرطوبة وتوصيل حراري. وفي حجة العزل هو أيضاً الشيء الذي يعيد كتابة درجة التلوث، ولا يعيد كتابتها إلا ما دام المركّب سليماً وملتصقاً. أما الفراغ أو تجويف الانكماش أو رقعة منفصلة على طول طرف توصيل فلا تقلل أداء العزل بنسبة مئوية. بل تعيد محلياً المسار السطحي الذي ظننت أنك أزلته، بمتطلب الدرجة 3 الكامل، في مكان لا يقيسه أحد.
ما يجب أن ينجو منه الطمر للحفاظ على هذا الاعتماد
لأن الاعتماد مشروط، فإن معايير القبول للطمر كهربائية لا تجميلية، ويجب كتابتها بهذه الطريقة على ورقة العملية.
في خطنا، نقيّم صناديق التوصيل المطمورة بإجراء اختبارات تحمّل عازل ومقاومة عزل حتى 1500 V، للتأكد من أن أي فراغات داخلية أو عيوب معالجة لا تضر بالعزل الكهربائي المطلوب.
- التغطية وارتفاع الملء. كل جزء حي تعتمد عليه حجة العزل يجب أن يكون تحت المركّب، بالارتفاع المحدد، في كل وحدة. الوزن أو الحجم لكل قذفة هو المقياس البديل الرخيص؛ والمقطع العرضي في أول إنتاج هو الفحص الصادق.
- الفراغات وتجاويف الانكماش. تحددها نسبة الخلط وإزالة الغازات ومنحنى المعالجة. وموزّع الخلط والقياس ثنائي المكوّن الذي يحافظ على النسبة ضمن تفاوت معلن هو ما يجعل الحجة قابلة للتكرار، ولهذا فإن دقة قياس محطة الملء معامل عزل وليس معامل تكلفة فقط.
- الالتصاق بالجسم وطرف التوصيل. يجب أن يبقى المركّب ملتصقاً عبر الحرارة الرطبة والدورات الحرارية. وبمجرد أن ينفصل، يعود السطح، ويذهب معه هامش التصميم.
- الدليل بعد التقادم. يُطالب بالاعتماد بعد تسلسل التقادم، لا قبله. وإذا أظهر تقرير التأهيل التصاق الطمر قبل الحرارة الرطبة فقط، فإن الرقم في الجدول ليس لك بعد.
لماذا لا يصبح صندوق 1000 V صندوق 1500 V
أغلى نسخة من هذا الخطأ تجارية: خذ علبة مؤهلة 1000 V، اطبع ملصقاً جديداً، واشحنها إلى نظام 1500 V. نقلّة الجهد تنقل المتطلب إلى صف جديد في الجدول، والهندسة الحالية ومجموعة المواد الحالية وتخطيط الطمر الحالي كانت كلها مُحسَّنة للصف القديم. أحياناً ينجح التصميم رغم ذلك؛ والطريقة الوحيدة للمعرفة هي إعادة قياس السطح عند الجهد الجديد وإعادة تشغيل الاختبارات ذات الصلة. وينطبق المنطق نفسه على مستوى أعلى: التحول نحو أنظمة 2000 V لا يغيّر تصميم الخلية والوحدة فقط، بل يعيد فتح ملف تنسيق العزل لكل مكوّن على جانب التيار المستمر.
كما يهم أيضاً أي تأهيل تستند إليه. IEC 61215 وIEC 61730 يثبتان أشياء مختلفة, ولا يحل أي منهما محل متطلبات البناء للآخر. تنسيق العزل يقع على جانب 61730، في مراجعة البناء، وورقة القياس دليل لتلك المراجعة لا للأداء. وإذا كان التسلسل الهرمي للمعايير نفسه غير واضح في مؤسستك، فإن العلاقة بين معايير IEC وUL وGB/T ومعايير المجموعة تستحق التسوية قبل تغيير المنتج التالي.
لتلبية نقاط تفتيش IEC 61730، نتحقق من الوحدات النهائية باستخدام تسلسلات اختبار السلامة التي تجمع قياسات hipot ومقاومة العزل والتسرب الرطب في كل دورة إنتاج قبل التغليف النهائي.
ما سنتحقق منه قبل البناء التالي
خمسة فحوص، بالترتيب الذي يكتشف المشكلات بأرخص تكلفة.
- اقرأ المتطلب من الرسم، لا من التقرير. خذ مسار أسوأ حالة الفعلي من الجزء الحي إلى السطح القابل للمس، وطبّق قاعدة الحزّ بقيمة X الصحيحة، وقارن مع خلية الجدول التي تطابق درجة التلوث ومجموعة المادة المعلنة. معظم حالات الفشل تُكتشف هنا، على الورق، مجانًا.
- تحقق من مؤشر التتبع لكل دفعة ولكل لون. اطلب اختبار التتبع على المركّب الفعلي المورَّد، لا على ورقة بيانات عائلة منتج. سجّل المجموعة في خطة فحص الاستلام، وتعامل مع تغيّر اللون كمادة جديدة.
- افحص تغطية الطمر على مقطع عرضي. عيّنة أولى واحدة لكل وردية، تُقطع وتُصوَّر، مع تدوين معايير ارتفاع الملء والفراغات. الفحص الظاهري لخارج الصندوق لا يخبرك شيئًا عن داخله.
- اختبر العزل كهربائيًا، لكل وحدة. اختبار تحمّل الجهد العازل ومقاومة العزل في نهاية الخط هو الفحص الوحيد الذي يرى القطعة المجمّعة. توجد معدات مثل جهاز اختبار السلامة CHT9980A لهذه البوابة تحديدًا، وينبغي أن تأتي حدود الاختبار من متطلب التركيب، لا من عادة موروثة من منتج أقدم.
- احتفظ بأدلة الوصلة مع المنتج. يُصنع الطمر ولحام الطرف على الخط نفسه، و خطوة لحام بسجل منحنى مسجّل هي ما يتيح لك الجدال لاحقًا بأن السطح تحت المركّب كان نظيفًا عند تغطيته. التلوث تحت الطمر غير مرئي ودائم.
من أين تأتي هذه الأرقام
القيم الست في المصفوفة، وحدود مجموعات المواد، وعروض الحزّ X تأتي من المقالة المصدرية، التي تجدولها لمستوى 1600 V من IEC 60664-1 وتلاحظ أن العزل المعزَّز يُؤخذ ضعف القيمة الأساسية وأن المجموعة III تُعامل كـ IIIa. أرقام المعايير ونطاقها (IEC 62790 لصناديق التوصيل، IEC 60664-1 لتنسيق العزل، IEC 60664-3 للطلاء والطمر، IEC 61730-1 لتركيب الوحدة) كما هي مذكورة هناك.
ما هو لنا: قراءة المصفوفة كحجة فضاء تصميمي، وترتيب الفحوص الخمسة، والادعاء بأن الطمر قرار درجة تلوث قبل أن يكون قرار مقاومة ماء. يتبع هذا الادعاء من الملحق B ومن IEC 60664-3، لكن الصياغة تفسيرنا ولجهة الاعتماد الكلمة الأخيرة. لم نقس الصناديق في الصور، ولا يأتي أي رقم هنا من اختبار أجريناه.
الأسئلة الشائعة
س: هل المسافة الزاحفة دائمًا أكبر من الخلوص؟
لنفس زوج الموصلات، نعم. يجب أن يسير المسار السطحي حول ما يعبره مسار الهواء، فلا يمكن أن يكون أقصر. الرسم الذي يُظهر خلاف ذلك فيه خطأ قياس، عادة حزّ محسوب كان ينبغي جسره.
س: أي درجة تلوث تنطبق داخل صندوق مطمور؟
هذه هي فكرة الطمر: يمكن تقييم المنطقة المغطاة بدرجة أدنى، أو كعزل صلب، بشرط استيفاء شروط الملحق B من IEC 62790. أما المنطقة غير المغطاة، وأي فراغ داخل المركّب، فتبقى عند الدرجة التي يفرضها بيئتها.
س: هل يسمح لي مؤشر تتبع أعلى دائمًا بتصغير الصندوق؟
ينقلك عمودًا في الجدول، ما قد يخفض المتطلب إلى النصف. أما هل يصبح ذلك صندوقًا أصغر فيعتمد على بقية التخطيط، وعلى ما إذا كانت المادة لا تزال تستوفي متطلبات الميكانيكا والاشتعال عند ذلك المؤشر.
س: هل يمكنني استخدام تقرير المورّد لتأهيل وحدتي الخاصة؟
فقط إذا كان التقرير يغطي القطعة نفسها، ومجموعة المادة نفسها، ودرجة التلوث نفسها التي تعلنها. تقرير لصندوق 1000 V بلون مختلف هو دليل على منتج مختلف.
س: ماذا تغيّر قاعدة الحزّ 1.0 mm و1.5 mm عمليًا؟
تحدد ما إذا كان الضلع يُحتسب. الضلع الأضيق من X يُجسر بالتلوث ولا يسهم في المسار المقاس، لذا قد يقيس تخطيط مليء بأضلاع رفيعة أقصر بكثير مما يوحي الرسم. عند الدرجة 3 تكون العتبة هي الأوسع من الاثنين، ما يجعل الأضلاع الرفيعة أقل فائدة.
س: لماذا تُعد جودة الطمر مسألة كهربائية؟
لأن رصيد العزل يعتمد على كون المركّب متصلًا ومترابطًا. الفراغ أو الانفصال يعيد مسارًا سطحيًا بالمتطلب الكامل لبيئته، في موضع لا ينظر إليه أي فحص روتيني.
س: هل يغيّر 1500 V شيئًا بالنسبة للأطراف؟
الطرف إلى الطرف عزل وظيفي ويبقى سهلًا عادة. تكمن الأهمية في الجزء الحي إلى السطح الخارجي، وفي المسافة الزاحفة عبر الجسم وحول مخرج الكابل، حيث يقع متطلب العزل المعزَّز.
س: أين يندرج معيار سلامة الوحدة؟
يضع IEC 61730-1 متطلبات التركيب، بما فيها تنسيق العزل، ويمنح IEC 62790 صندوق التوصيل متطلبات سلامته واختباراته الخاصة. ورقة القياس دليل لمراجعة التركيب؛ أما اختبار الأداء وفق IEC 61215 فيجيب عن سؤال مختلف.
خواطر ختامية
تبدو المسافة الزاحفة رقمًا يُقاس وهي في الحقيقة قرار يُتخذ. جهد التشغيل يأتي من النظام والأبعاد تأتي من الوحدة، لذا تبقى الرافعتان المتبقيتان هما المادة ودرجة التلوث، وكلتاهما تُحسم قبل وقت طويل من ملء ورقة القياس. اسأل تحت أي درجة تلوث وأي مجموعة مادة تم تأهيل تصنيف الصندوق، وهل صمد الطمر الذي يدعمه أمام الحرارة الرطبة سليمًا. هذا السؤال لا يكلف شيئًا ويكشف معظم المشكلات وهي لا تزال على الورق.
OOITech توفر أجهزة اختبار السلامة الكهروضوئية CHT9980A وCHT9981A لإجراء اختبار الجهد العالي، ومقاومة العزل، واستمرارية الأرضي، واختبار التسرب الرطب على خطوط الإنتاج. أرسل رسومات صندوق التوصيل، أو مواصفات مكدس الوحدة، أو عينات الاختبار إلى فريقنا الهندسي للتقييم وضبط معاملات الاختبار.
