تمام فیوزها برای ایمنی و کنترل بهتر، باید با کلید مینیاتوری MCB “Circuit Breaker” جایگزین شوند. برخلاف فیوز، یک کلید مینیاتوری به عنوان یک کلید اتوماتیک عمل می کند که در صورت عبور جریان بیش از حد از مدار باز می شود و پس از بازگشت مدار به حالت عادی، می توان آن را بدون تعویض دستی مجددا بسته کرد.
کلید مینیاتوری زیمنس عمدتاً به عنوان جایگزینی برای کلید فیوز در بیشتر مدارها استفاده می شوند. امروزه طیف گسترده ای از MCB ها با ظرفیت شکستن 10 KA تا 16 KA در تمام زمینه های کاربردهای خانگی، تجاری و صنعتی به عنوان وسیله ای مطمئن برای محافظت مورد استفاده قرار گرفته اند.
کلید مینیاتوری (MCB) چیست؟
MCB یا کلید مینیاتوری یک دستگاه الکترومغناطیسی است که یک محفظه کامل را در یک ماده عایق قالب گیری شده قرار می دهد. عملکرد اصلی یک MCB این است که مدار را سوئیچ کند، یعنی مدار (که به آن متصل شده است) را به طور خودکار باز کند زمانی که جریان عبوری از آن (MCB) از مقداری که برای آن تنظیم شده است بیشتر شود. در صورت لزوم می توان آن را به صورت دستی مانند سوئیچ معمولی روشن و خاموش کرد.
کلید مینیاتوری ها دستگاه های خاموش کننده تأخیر زمانی هستند که مقدار جریان اضافه زمان عملکرد را کنترل می کند. این بدان معناست که هر زمان اضافه بارها به اندازه کافی وجود داشته باشند که خطری برای مدار محافظت شده ایجاد کنند، کار می کنند.
بنابراین، MCB ها به بارهای گذرا مانند نوسان سوئیچ ها و جریان های راه اندازی موتور پاسخ نمی دهند. به طور کلی، اینها طوری طراحی شده اند که در زمان خطاهای اتصال کوتاه کمتر از 2.5 میلی ثانیه و در صورت اضافه بار (بسته به سطح جریان) بین 2 ثانیه تا 2 دقیقه کار کنند.
یک ظاهر خارجی معمولی یک کلید مینیاتوری در شکل نشان داده شده است. MCB ها در نسخه های مختلف مانند سازه های تک پل، دو پل ، سه پل و چهار پل با سطوح جریان خطای مختلف تولید می شوند.
بیشتر، MCB ها برای ارائه نسخه های دو و سه پل به هم متصل می شوند، به طوری که یک خطا در یک خط، مدار کامل را می شکند و از این رو ایزولاسیون کامل مدار ارائه می شود. این ویژگی در مورد حفاظت موتور تک فاز در سه فاز مفید خواهد بود.
ولتاژ 220 ولت برای منبع DC و 240/415 برای منبع AC (تک فاز و سه فاز) با ظرفیت جریان اتصال کوتاه متفاوت است. به طور معمول، دستگاه های تک فاز دارای محدوده جریان بار تا 100 A هستند. برخی از MCB ها دارای امکاناتی برای تنظیم ظرفیت جریان خاموش خود هستند در حالی که برخی از دستگاه ها برای برخی از جریان بار و رتبه بندی اتصال کوتاه ثابت هستند.
MCB ها برای انجام بسیاری از عملکردها مانند سوئیچ های کنترل محلی، ایزوله کردن سوئیچ ها در برابر خطاها و دستگاه های حفاظت اضافه بار برای تاسیسات یا تجهیزات یا وسایل خاص استفاده می شوند.
ساختار کلید مینیاتوری MCB
یک کلید مینیاتوری شامل یک محفظه کامل در یک ماده عایق قالب‌گیری شده است. این مسکن از نظر مکانیکی محکم و عایق بندی شده را فراهم می کند.
سیستم سوئیچینگ شامل یک کنتاکت ثابت و متحرک است که سیم های ورودی و خروجی به آن متصل می شوند. قطعات فلزی یا حامل جریان از مس الکترولیتی یا آلیاژ نقره بسته به درجه بندی مدارشکن ساخته شده اند.
با جدا شدن کنتاکت ها در صورت اضافه بار یا اتصال کوتاه، یک آرک الکتریکی تشکیل می شود. تمام MCB های مدرن برای رسیدگی به فرآیندهای قطع قوس که در آن استخراج انرژی قوس و خنک کننده آن توسط صفحات تقسیم کننده آرک فلزی ارائه می شود، طراحی شده اند.
این صفحات توسط یک ماده عایق در موقعیت مناسبی قرار می گیرند. همچنین، رانر قوس برای فشار دادن قوسی که بین کنتاکت های اصلی تولید می شود، در نظر گرفته شده است.
مکانیسم عملیاتی از هر دو ترتیب ترمیم مغناطیسی و تریپ حرارتی تشکیل شده است.
آرایش مغناطیسی اساساً شامل یک سیستم مغناطیسی ترکیبی است که دارای یک داشپت فنری با یک راب مغناطیسی در یک سیال سیلیکونی و یک حرکت مغناطیسی معمولی است. یک سیم پیچ حامل جریان در چیدمان حرکت، راب را در برابر فنر به سمت یک قطعه قطب ثابت حرکت می دهد. بنابراین کشش مغناطیسی روی اهرم سفر زمانی ایجاد می شود که یک میدان مغناطیسی کافی تولید شده توسط سیم پیچ وجود داشته باشد.
در صورت اتصال کوتاه یا اضافه بارهای سنگین، میدان مغناطیسی قوی تولید شده توسط سیم‌پیچ‌ها (سلونوئید) برای جذب آرمیچر اهرم تریپ صرف نظر از موقعیت راب در داشپات کافی است.
شکل قطع حرارتی شامل یک نوار دو فلزی است که در اطراف آن یک کویل هیتر پیچیده می شود تا بسته به جریان گرما ایجاد کند.
طراحی هیتر می تواند در جایی که جریان از طریق یک نوار دو فلزی عبور می کند که بخشی از مدار الکتریکی را تحت تأثیر قرار می دهد مستقیم باشد یا غیرمستقیم جایی که سیم پیچی از هادی حامل جریان در اطراف نوار دو فلزی پیچیده می شود. انحراف یک بیمتال مکانیسم قطع را در شرایط اضافه بار خاص فعال می کند.
بی متال از دو فلز مختلف، معمولاً برنج و فولاد ساخته شده‌اند. این فلزات در طول خود پرچ و جوش داده می شوند. اینها به گونه ای طراحی شده اند که برای جریان های معمولی نوار را تا نقطه قطع گرم نمی کنند، اما اگر جریان بیش از مقدار نامی افزایش یابد، نوار گرم می شود، خم می شود و قفل را قطع می کند. نوارهای دو فلزی به گونه ای انتخاب می شوند که تأخیرهای زمانی خاصی را تحت بارهای اضافه خاص ایجاد کنند.
کاربرد کلید مینیاتوری
در شرایط کاری عادی، MCB به عنوان یک سوئیچ (دستی) برای روشن یا خاموش کردن مدار عمل می کند. در شرایط اضافه بار یا اتصال کوتاه، به طور خودکار کار می کند یا خاموش می شود به طوری که قطع جریان در مدار بار رخ می دهد.
نشانه بصری این سفر را می توان با حرکت خودکار دستگیره عملیاتی به موقعیت OFF مشاهده کرد. این عملیات خودکار MCB را می توان از دو طریق به دست آورد همانطور که در ساخت MCB دیدیم. اینها خاموش شدن مغناطیسی و خاموش شدن حرارتی هستند.
در شرایط اضافه بار، جریان عبوری از بی متال باعث افزایش دمای آن می شود. گرمای تولید شده در خود بی متال برای ایجاد انحراف به دلیل انبساط حرارتی فلزات کافی است. این انحراف بیشتر باعث آزاد شدن گیره اتصال می شود و از این رو کنتاکت ها از هم جدا می شوند.
در برخی از MCBها، میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم‌پیچ باعث می‌شود که آن کششی روی دو فلزات ایجاد کند، به طوری که انحراف، مکانیسم قطع را فعال می‌کند.
ع
در شرایط اتصال کوتاه یا اضافه بار سنگین، شکل مغناطیسی در تصویر ظاهر می شود. در شرایط کار معمولی، راب توسط یک فنر سبک در موقعیتی قرار می گیرد زیرا میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ برای جذب چفت کافی نیست.
هنگامی که یک جریان خطا جریان می یابد، میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ برای غلبه بر نیروی فنری که اسلگ را در موقعیت خود نگه می دارد، کافی است. و از این رو حلزون حرکت می کند و سپس مکانیسم قطع را فعال می کند.
ترکیبی از هر دو مکانیسم قطع مغناطیسی و حرارتی در اکثر کلیدهای مدار مینیاتوری اجرا می شود. در هر دو عملیات خاموش شدن مغناطیسی و حرارتی، زمانی که کنتاکت ها شروع به جدا شدن می کنند، قوس تشکیل می شود. سپس این آرک از طریق رانر قوس وارد صفحات شکافنده آرک می شود.
به این صفحات شکاف آرک ، کانال های آرک نیز می گویند که در آن آرک به صورت یک سری آرک در می آید و در عین حال انرژی استخراج و خنک می شود. از این رو این ترتیب به انقراض آرک دست می یابد.
انواع کلید مینیاتوری (MCB)
انواع مختلفی از قطع کننده های مدار وجود دارد در حالی که MCB ها با توجه به جریان قطع آنی به سه نوع اصلی طبقه بندی می شوند. آن ها هستند
کلید مینیاتوری تیپ B
کلید مینیاتوری تیپ C
کلید مینیاتوری تیپ D
کلید مینیاتوری تیپ B
این نوع MCB فوراً با سرعت سه تا پنج برابر جریان نامی خود حرکت می کند. اینها معمولاً برای بارهای القایی مقاومتی یا کوچک استفاده می شوند که در آن نوسانات سوئیچینگ بسیار کوچک است. بنابراین، اینها برای تاسیسات مسکونی یا تجاری سبک مناسب هستند.
کلید مینیاتوری تیپ C
این نوع MCB فوراً با سرعت پنج تا ده برابر جریان نامی خود حرکت می کند. اینها معمولاً برای بارهای القایی بالا استفاده می شوند که در آن نوسانات سوئیچینگ زیاد است، مانند موتورهای الکتریکی کوچک و نورهای فلورسنت.
در چنین مواردی، MCBهای نوع C برای کنترل مقادیر بالاتر جریان اتصال کوتاه ترجیح داده می شوند. بنابراین، اینها برای تاسیسات تجاری و صنعتی بسیار القایی مناسب هستند.
کلید مینیاتوری تیپ D
این نوع کلید مینیاتوری فوراً با سرعت ده تا بیست و پنج برابر جریان نامی خود کار می کند. اینها معمولاً برای بارهای القایی بسیار بالا که در آن جریان هجومی زیاد بسیار مکرر است استفاده می شود.
این نوع برای کاربردهای خاص صنعتی و تجاری مناسب هستند. نمونه های رایج این گونه کاربردها عبارتند از: دستگاه های اشعه ایکس، سیستم های یو پی اس، تجهیزات جوشکاری صنعتی، موتورهای سیم پیچ بزرگ و غیره.
سه نوع MCB فوق در عرض یک دهم ثانیه محافظت می کنند. حداقل و حداکثر جریان تریپ این MCB ها به صورت جدولی در زیر آورده شده است که در آن “Ir” جریان نامی MCB است.
همچنین MCB ها را می توان بر اساس تعداد قطب ها مانند تک پل، دو پل ، سه پل و MCB های چهار پل طبقه بندی کرد.
چگونه کلید مینیاتوری مناسب را برای بارهای مختلف انتخاب کنیم؟
انتخاب یک کلید مینیاتوری خاص برای یک برنامه خاص یک کار دقیق برای اطمینان از محافظت قابل اعتماد در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه است. اگر مطابق با الزامات مدار انتخاب نشود، این احتمال وجود دارد که منجر به خاموش شدن مکرر ناخواسته شود.
قبل از پرداختن به جزئیات، باید تفاوت بین کلیدهای مدار MCB، MCCB، ELCB و RCB، RCD یا RCCB و نحوه خواندن اطلاعات پلاک نام MCB چاپ شده روی آن را بدانیم.
اگر اندازه آن کمتر باشد (امتیاز MCB کمتر از جریان بار اسمی)، MCB باعث قطع مکرر می شود و جریان باری را که به آن متصل می شود قطع می کند، زیرا جریان اسمی MCB کمتر از مقدار جریان اسمی بار است.
به طور مشابه، اگر بزرگتر باشد (امتیاز MCB بیشتر از جریان بار اسمی)، باری که به آن متصل است به طور موثر محافظت نمی شود. در چنین حالتی، MCB قطع نمی‌شود، حتی اگر بار جریان اضافه می‌کشد.
در زیر سه فاکتوری که برای انتخاب یک MCB مناسب برای کاربرد خاص باید در نظر گرفته شود آورده شده است.
1. رتبه اسمی MCB
این امتیاز جریان آمپر نامی MCB است. این مقدار باید کمتر از ظرفیت حمل جریان سیستم سیم کشی و بالاتر یا برابر با حداکثر جریان بار کامل در سیستم سیم کشی باشد. به طور کلی، این رتبه بندی باید به گونه ای باشد که بتواند 125 درصد بار پیوسته به اضافه رتبه بار غیر پیوسته را تحمل کند. به طور معمول این را می توان به صورت بیان کرد
حداکثر جریان بار کامل در سیستم ≤ رتبه جریان MCB ≤ رتبه کابل
2. رتبه بندی kA یا ظرفیت شکست
این درجه بندی به قابلیت MCB اشاره دارد که می تواند مدار را در شرایط اتصال کوتاه قطع یا قطع کند. بر حسب کیلو آمپر (KA) بیان می شود. این درجه بندی نباید کمتر از جریان اتصال کوتاه احتمالی باشد.
جریان اتصال کوتاه احتمالی حداکثر جریانی است که در مدار در شرایط اتصال کوتاه وجود دارد. در تاسیسات مسکونی 6KA MCB کافی است در حالی که 10 KA یا بالاتر از رتبه MCB برای کاربردهای تجاری و صنعتی سبک مورد نیاز است. بیشتر بخوانید: چرا ظرفیت مدار شکن بر حسب MVA و اکنون با kA و kV رتبه بندی شده است؟
3. نوع MCB
نوع MCB مورد نیاز برای یک برنامه خاص با ویژگی‌های عملیاتی تعیین می‌شود، به طوری که درجه‌بندی‌های مختلف جریان برای کارکرد آنی بارها مورد نیاز است. ما قبلاً انواع مختلفی از MCBها را برای کاربردهای مختلف در بالا ذکر کردیم.
کاربردهای MCB (کلید مینیاتوری)
همانطور که عملکردها و کاربردهای اصلی قبلاً در عبارات فوق توضیح داده شده است، کاربردهای اساسی MCB این است که برای محافظت از مدار (سیم کشی، بار متصل و تجهیزات و غیره) در موارد زیر استفاده می شود:
مدار کوتاه
جریان اضافه
اضافه بار
2 دیدگاه در “کلید مینیاتوری چیست ؟”