ما هو قضيب التوزيع DC؟
قضيب التوزيع DC هو قضيب من النحاس الصلب أو النحاس المقصدر، بدلاً من الكابل، يجمع مصادر وأحمال نظام التيار المستمر في نقطة مشتركة واحدة. في المركبة العسكرية تتصل مجموعات البطاريات والمولّد والشاحن بالقضيب الموجب (+)، ويتصل مرجع الهيكل بالقضيب السالب (−)، وتُغذّى الأحمال عبر خطوط مزوّدة بمصاهر. وجهد الناقل DC بين القضيبين هو ما تراه كل قطعة من المعدات.
يتناول هذا المقال ثلاثة أجزاء من طبقة التوزيع المحددة في دليل البنية الكهربائية للمركبات العسكرية: مقطع قضيب التوزيع، واختيار المصاهر، وتحديد مقاسات الكابلات. النطاق: المركبات الأرضية والملاجئ (Shelter) والمنشآت الثابتة.
لماذا يُستخدم قضيب التوزيع في المركبة؟
توصيل كل مصدر وكل حمل على حدة بالكابلات يعني طرفاً ومساراً وجهاز حماية لكل وصلة. يجمعها قضيب التوزيع على موصل واحد:
- حزمة كابلات أقصر: تلتقي المصادر والأحمال في نقطة واحدة.
- منطق حماية واحد: تقع قواطع التلامس للدخل وفاصل البطارية وزر التوقف الطارئ أمام القضيب مباشرة، فيُقطع التوزيع كله بحركة واحدة.
وحدة توزيع الطاقة DC للمركبات العسكرية TDG-EDP-D0X من TEDEG مثال على ذلك: وفق ورقة بياناتها، تُجمع أربعة مداخل (البطارية 1، والبطارية 2، والمولّد، وشاحن البطارية) على قضيبي توزيع (+) و(−) بسعة 400 A، وتُحمى المخارج بمصاهر من نوع MIDI.
جهد الناقل: ماذا يعني 28 VDC
جهد الناقل ليس ثابتاً. تعطي مجموعتا بطاريات 12 V على التسلسل جهداً اسمياً 24 V؛ وأثناء الشحن من المولّد يستقر الناقل عادةً حول 28 V؛ وينخفض أثناء تشغيل المحرك. ويحدد المعيار MIL-STD-1275 حدود هذه التغيرات للمركبات الأرضية العسكرية.
نتيجتان: تُجرى حسابات الكابل والمصهر عند أدنى جهد للناقل، حيث يكون التيار لقدرة معينة في أعلى قيمته. وتعمل قواطع التلامس على القضيب وفق عتبات جهد: في TDG-EDP-D0X يغلق قاطع تلامس الدخل فوق 21.5 VDC ويفتح تحت 21 VDC فيفصل البطاريات؛ وجميع العتبات قابلة للضبط باستثناء جهود تشغيل وحدة التحكم.
كيف يُحدَّد مقطع قضيب التوزيع؟
ثلاثة أسئلة تحدد المقطع:
- 1.التيار المستمر: يجب أن يحمل القضيب الأكبر من قيمتين: مجموع جميع خطوط الخرج في التشغيل العادي، أو أقصى تيار يمكن أن تقدمه المصادر.
- 2.تيار الذروة: عند تزامن التشغيل ومحرك البرج والمدفأة، هل تبقى حرارة القضيب ضمن الحدود؟
- 3.ارتفاع الحرارة: داخل لوحة مغلقة وفي درجات حرارة محيطة مثل −32 °C إلى +52 °C، هل يؤثر التسخين الذاتي للقضيب في المصاهر وعوازل الكابلات عند الوصلات؟
تعتمد سعة القضيب النحاسي على مساحته وسطح تبريده وارتفاع الحرارة المسموح به. والقاعدة العملية: حدّد مقاس القضيب للتيار المتزامن الفعلي للمصادر والأحمال، لا لمجموع المصاهر التي يمكن تركيبها. وفي TDG-EDP-D0X تبلغ هذه القيمة 400 A.
المصهر يحمي الكابل، لا الحمل
الخطأ الأكثر شيوعاً هو افتراض أن المصهر يحمي الحمل. فهو يحمي الكابل ووصلاته من الحريق؛ أما أشباه الموصلات في الحمل الإلكتروني فتتعطل قبل انفتاحه بوقت طويل. وتُختار القيمة بين حدين: فوق التيار المستمر للحمل (عادةً بهامش 25–30% لتجنب الفصل غير المرغوب) وتحت سعة الكابل للتيار.
نقطتان خاصتان بالتيار المستمر:
- إطفاء القوس: لا يمر التيار المستمر بالصفر، لذا لا ينطفئ القوس من تلقاء نفسه؛ ويجب أن يناسب جهد المصهر الاسمي DC وسعة قطعه تيار قصر الدائرة المتوقع في نقطة التركيب.
- منحنى الزمن-التيار: مصاهر سريعة لأحمال أشباه الموصلات، ومصاهر ذات تأخير زمني للمحركات وقواطع التلامس ذات تيار البدء المرتفع.
تستخدم TDG-EDP-D0X مصاهر من نوع MIDI في مخارجها بقيم 30 و60 و100 A @28 VDC، وتحمل ثلاثة مصاهر احتياطية من كل قيمة من القيم 30 و60 و100 و200 A. أما حماية خط البطارية من التوصيل المعكوس فليست مهمة المصهر؛ راجع دليل القطبية العكسية ووحدة الحماية من عكس القطبية TPB-01 المعايَرة لتيارات تصل إلى 500 A.
مقطع الكابل: سعة التيار وهبوط الجهد
يُفحص مقطع الكابل وفق معيارين؛ وتُستخدم النتيجة الأكبر.
تُقرأ سعة التيار من جدول المصنّع وفق فئة العزل، مع تخفيض للمواقع الحارة مثل حجرة المحرك والموصلات المجمّعة والقنوات المغلقة. وتُحدَّد كابلات المركبات العسكرية عادةً بمقياس AWG؛ وتشترط ورقة بيانات TDG-EDP-D0X "كابلات عسكرية AWG بمقاسات وفق القدرة المطلوبة".
يُحسب هبوط الجهد بالعلاقة:
A = 2 × ρ × L × I / ΔV
حيث A المقطع (mm²)، وρ مقاومية النحاس النوعية (نحو 0.0175 Ω·mm²/m)، وL الطول في اتجاه واحد (m)، وI التيار (A)، وΔV الهبوط المسموح به (V)؛ والعدد 2 يحسب الموصلين معاً. على ناقل 28 VDC تعادل ميزانية 2% قيمة 0.56 V؛ ولمجموعة كاميرات بتيار 10 A على بعد 5 m، A ≈ 2 × 0.0175 × 5 × 10 / 0.56 ≈ 3.1 mm²، ويُختار المقطع المعياري الأعلى التالي.
تحديد مقاسات الثلاثة معاً
احسب من الحمل نحو القضيب:
| الخطوة | المدخل | المخرج |
|---|---|---|
| 1 | تيار الحمل المستمر وتيار الذروة، طول الكابل | مقطع الكابل (الأكبر بين سعة التيار وهبوط الجهد) |
| 2 | مقطع الكابل، نوع الحمل | قيمة المصهر ومنحناه (فوق الحمل، تحت الكابل) |
| 3 | التيار المتزامن لجميع الخطوط، تيار المصدر | مقطع قضيب التوزيع، قيمة قاطع تلامس الدخل |
| 4 | موقع التركيب، درجة الحرارة المحيطة | معاملات التخفيض، التبريد، خطة المصاهر الاحتياطية |
ينطبق الترتيب نفسه على التيار المتردد AC. وفق ورقة بياناتها، تقسم لوحة توزيع الطاقة PowerGuard MAR-2 من TEDEG مصدر شبكة أو مولّد كهربائي 220 VAC 50 Hz إلى 9 مخارج 220 VAC بمصاهر مستقلة، لكل منها طرف محايد وطرف أرضي خاصان به ومقاطع كابلات مطابقة للحمل. وتُتناول الحماية لكل قناة في وحدات PDU المركّبة في الرف في دليل وحدات PDU العسكرية؛ وتُدرج جميع منتجات التوزيع ضمن وحدات توزيع الطاقة (PDU).
الأسئلة الشائعة
هل تُختار قيمة المصهر وفق تيار الحمل أم تيار الكابل؟
وفق كليهما: فوق التيار المستمر للحمل وتحت سعة الكابل للتيار. وإذا تعارض الحدّان، فكبّر الكابل لا المصهر.
هل يمكن استخدام مصهر AC على قضيب توزيع DC؟
فقط إذا حدد المصنّع جهداً اسمياً DC وسعة قطع؛ فالمصهر الموسوم لتيار AC فقط قد لا ينفتح عند قصر دائرة في DC.
هل جهد الناقل 24 V أم 28 V؟
اسمياً 24 V عند البطارية، وعادةً حول 28 V أثناء الشحن من المولّد؛ لذلك تذكر المعايير وأوراق البيانات 28 VDC، بينما تستخدم حسابات الكابل والمصهر أدنى جهد للناقل.
الخلاصة
قضيب التوزيع DC هو نقطة تجميع البنية الكهربائية للمركبة: يتبع القضيب التيار المتزامن الفعلي، وتحمي المصاهر الكابلات، وتتبع الكابلات الأكبر بين سعة التيار وهبوط الجهد. وإذا حُددت مقاساتها كلٌّ على حدة، فإنها تُنتج فصلاً غير مرغوب أو وصلات ساخنة في الميدان.
لخطة قضيب توزيع ومصاهر وكابلات لمركبتكم، اطلب عرض سعر أو اتصل بفريقنا الهندسي.
مثال من الميدان: اقرأ قصة نجاح بنية الطاقة لشاحنة تكتيكية.
