کلید اتوماتیک از جمله بریکرهای پرکاربرد در مدارهای الکتریکی است. این بریکرها به منظور حفاظت از مدار در برابر خطاهای اتصال کوتاه، اضافه جریان و برخی خطاهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرد. عملکرد مطمئن و پایدار، رنج گسترده جریان وتحت پوشش و سهولت استفاده از جمله دلایل استفاده گسترده از این بریکرها در مدارهای مختلف است.
دسته بندی های مختلفی برای کلید اتوماتیک وجود دارد. گروهی این بریکرها را براساس نوع تریپ یونیت آن ها دسته بندی می کنند و گروهی براساس برند تولید کننده اقدام به دسته بندی کرده اند. در یک دسته بندی دیگر نیز انواع کلید اتوماتیک را به دو گروه ثابت و قابل تنظیم تقسیم می کنند. در این مقاله به بررسی انواع مختلف این بریکرهای پرکاربرد خواهیم پرداخت. با من همراه باشید.
ساختار و عملکرد کلید اتوماتیک
در حین کار مدارهای الکتریکی احتمال بروز اتفاقات نامطلوبی مانند اتصال کوتاه، خطاهای زمین و اضافه بار، وجود دارد. عدم تشخیص به موقع این خطاها می تواند سبب ایجاد حادثه و وارد آمدن خسارات سنگین به سیستم شود. برای حفاظت از مدار در برابر صدمات ناشی از این حوادث از بریکرها استفاده می شود. MCCB یا کلید اتوماتیک گروهی از بریکرهاست که به منظور محافظت از دستگاه های الکتریکی، سیستم های سوئیچینگ و ترانسفورماتورها مورد استفاده قرار می گیرد.
ظرفیت شکست این کلیدها نسبت به سایر بریکرها بیشتر است. عملکرد این بریکر مشابه کلید مینیاتوری است. اما نسبت به مینیاتوری ها خصوصیات ویژه ای دارند که آن ها را به یک بریکر برتر تبدیل کرده است. از جمله این شاخصه های می توان به امکان کنترل از راه دور و مشخصات تریپ قابل تنظیم در برخی از انواع کلید اتوماتیک اشاره کرد.
کلید اتوماتیک ساختمان نسبتا پیچیده ای دارد. شکل زیر نمایی از قسمت های مختلف یک کلید اتوماتیک را نشان می دهد.
ساختار یک کلید MCCB را می توان به بخش های مهم زیر تقسیم کرد:
- تیغه ها
- ترمینال ها
- مکانیزم اهرم تغییر وضعیت و کنترل دستی
- مکانیزم کنترل جرقه
- قاب محافظ
- واحد تریپ و مکانیزم حفاظت
واحد تریپ در انواع کلید اتوماتیکی ممکن است متفاوت باشد. به عنوان مثال شکل بالا نمونه ای از کلید اتوماتیک با تریپ حرارتی – مغناطیسی را نشان می دهد. عنصر حرارتی وظیفه حفاظت از مدار در برابر اضافه بار و عنصر مغناطیسی وظیفه حفاظت در برابر اتصال کوتاه را بر عهده دارد. نمونه های پیشرفته تر این کلیدها با تریپ الکترونیکی عرضه می شوند و قابلیت تشخیص خطاهای بیشتری را دارند.
عملکرد کلید اتوماتیک به این صورت است که به محض تشخیص خطا، تریپ یونیت فعال شده و مدار را قطع می کند.
جزئیات بیشتر در مورد ساختار و عملکرد این بریکرها را در مقاله کلید اتوماتیک چیست و چه کاربردهایی دارد ببینید.
تریپ یونیت کلید اتوماتیک
واحد تشخیص خطا یا تریپ یونیت، بخشی از ساختار بریکرها است که وظیفه تشخیص خطا را بر عهده دارد. انواع کلید اتوماتیک فارغ از برندشان از دو نمونه تریپ یونیت پشتیبانی می کنند. برخی از MCCB ها با تریپ یونیت حرارتی / مغناطیسی عرضه می شوند. این واحدهای خطا قدمت زیادی دارند و در اغلب بریکرها مورد استفاده قرار می گیرند.
نمونه پیشرفته تر تریپ یونیت ها، تریپ های الکترونیکی هستند. لازم به ذکر است تولید کنندگان مختلف اسامی متفاوتی روی این نوع تریپ یونیت گذاشته اند. به عنوان مثال زیمنس آن ها را ETU می نامد و اشنایدر نام میکرولاجیک را روی آن ها گذاشته است. برخی از انواع کلید اتوماتیک با هر دو نمونه تریپ حرارتی / مغناطیسی و تریپ الکترونیکی عرضه می شوند.
تریپ یونیت حرارتی / مغناطیسی
واحد تریپ حرارتی- مغناطیسی در نمونه های زیادی از کلید اتوماتیک وظیفه تشخیص خطا را بر عهده دارد. در این تکنولوژی برای محافظت از مدار در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه از دو عنصر حرارتی و مغناطیسی استفاده می شود. عنصر حرارتی که از یک تیغه بیمتال تشکیل شده است که نسبت به اضافه جریان طولانی مدت( اضافه جریان حرارتی ) واکنش نشان می دهد. عنصر مغناطیسی نیز به جریان های لحظه ای بالای حاصل از وقوع اتصال کوتاه پاسخ می دهد.
تریپ یونیت الکترونیکی
برخی از انواع کلید اتوماتیک جدید از تیپ یونیت الکترونیکی بهره می برند. تریپ الکترونیکی با استفاده از قطعات الکترونیکی قابلیت های حفاظتی دقیق و قابل تنظیم ارائه می کند. از جمله مزایای این تکنولوژی نسبت به نمونه های حرارتی – مغناطیسی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- دقت بالا
- اندازه گیری پیشرفته
- ثبت شکل موج
- عیب یابی پیشرفته
- رابط های ارتباطی متنوع
- ثبت رویدادها
- گزینه های سفارشی سازی
- قابلیت برنامه ریزی گسترده
تریپ یونیت الکترونیکی برای ایجاد حفاظت دقیق تر و تنظیم منحنی های تریپ، انعطاف پذیری بیشتری دارد. هدف اصلی از به کارگیری بریکرها و عملگرهای حفاظتی در سیستم های الکتریکی، شناسایی خطاها و ایزوله کردن بخش های معیوب سیستم است. تریپ یونیت های الکترونیکی قابلیت تشخیص خطاهای بیشتری را دارند. این واحدهای تریپ با پردازش دیجیتال سیگنال ها، عملکرهای حفاظتی زیر را ارائه می دهد:
- محافظت در برابر خطای اضافه بار
- حفاظت از اتصال کوتاه با تاخیر زمانی کوتاه
- محافظت از اتصال کوتاه آنی
- حفاظت در برابر خطای زمین
- محافظت از هادی نول
یکی از تفاوت های انواع کلید اتوماتیک به تفاوت تریپ یونیت آن ها بر می گردد.
جزئیات بیشتر در مورد این واحد را در مقاله تریپ یونیت کلید اتوماتیک ببینید.
انواع کلید اتوماتیک
کلیدهای اتوماتیک را به روش های مختلفی می توان دسته بندی کرد. در این نوشتار قصد دسته بندی کلیدهای اتوماتیک به دو گروه قال تنظیم و ثابت را داریم. برای درک بهتر تفاوت ها و روش انجام دسته بندی، بیان مقدمه ای کوتاه در مورد پارامترهای عملیاتی کلید می تواند راهگشا باشد. اغلب خطای اتصال کوتاه و اضافه جریان رایج ترین خطاهای مدار الکتریکی هستند که توسط انواع کلید اتوماتیک فارغ از نوع تریپ یونیت قابل شناسایی هستند.
این خطاها از نوع جریانی هستند یعنی وقوع آن ها سبب ایجاد تغییر در جریان عبوری از مدار می شود. نکته مهمی که سبب عملکرد مطمئن انواع بریکرها از جمله کلید اتوماتیک می شود، تعیین دقیق آستانه خطا است. در واقع براساس آستانه خطای تعریف شده تریپ یونیت نسبت به شناسایی خطا اقدام می کند.
کلید اتوماتیک ثابت
تریپ یونیت ها با بررسی جریان عبوری، به تشخیص وضعیت مدار و وقوع خطای احتمالی می کنند. از آنجا که کلید اتوماتیک به صورت سری در مدار قرار می گیرد، جریان عبوری از کلید برابر با جریان عبوری از مدار است. وقوع اتصال کوتاه یا افزایش بار روی موتور سبب افزایش جریان عبوری از کلید و اصطلاحا تریپ کردن بریکر می شود.کلید اتوماتیک دو جریان متفاوت دارد که در برخی نمونه ها قابل تنظیم هستند. این قابلیت در انواع کلید اتوماتیک که از تریپ یونیت الکترونیکی بهره می برند، بیشتر دیده می شود.
کلید اتوماتیک ثابت قابلیت تنظیم جریان نامی یا به عبارت دیگر آستانه خطا را ندارد. این کلیدها با رسیدن جریان عبوری از آن ها به حد آستانه خطا تریپ کرده و مدار را قطع می کنند. در مقایسه با نمونه های قابل تنظیم، کلیدهای اتوماتیک ثابت قیمت کمتری دارند و عموما تعمیر و نگهداری آن ها راحت تر است.
لازم به ذکر است برخی از نمونه های کلید اتوماتیک ثابت، قابلیت تنظیم یکی از پارامترهای حفاظتی را دارند. بعنی جریان نامی یا به عبارتی آستانه خطای اتصال کوتاه آن ها ثابت است اما آستانه خطای اضافه جریان که به جریان حرارتی موسوم است، به صورت ضریبی از جریان نامی قابل تنظیم است. جزئیات بیشتر در مورد این بریکرها را در مقاله کلید اتوماتیک ثابت ببینید.
کلید اتوماتیک قابل تنظیم
این گروه از کلیدهای اتوماتیک قابلیت تنظیم آستانه خطا را دارند. در واقع جریان نامی کلید اتوماتیک قابل تنظیم مانند نمونه های ثابت مقدار مشخصی دارد. اما قابلیت تنظیم آستانه خطا برای کاربر فراهم شده است. برخی از انواع کلید اتوماتیک قابل تنظیم، تنها امکان تنظیم استانه اضافه جریان را در اختیار کاربر قرار می دهند. اما برخی دیگر امکان تنظیم هر دو پارامتر جریان اتصال کوتاه و اضافه بار را فراهم کرده اند.
آستانه خطا براساس مقدار جریان نامی کلید قابل تنظیم است. خطای اضافه جریان به صورت افزایش درصدی جریان عبوری در یک زمان مشخص تعیین می شود. اما خطای اتصال کوتاه معادل چند برابرجریان نامی و متناسب با نوع بار مدار تعیین می شود. دقت کنید تنظیمات کلید اتوماتیک با کلیدهای حرارتی که در آن مقدار جریان نامی از بین رنج جریان بریکر انتخاب می شود متفاوت است.
کاربرد انواع کلید اتوماتیک
MCCB ها کاربردهای گسترده ای در انواع مدارهای الکتریکی صنعتی و تجاری دارند. از جمله مهمترین کاربردهای این بریکرها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- زیرساخت های انرژی تجدید پذیر
- مراکز داده
- تاسیسات صنعتی
- ساختمان های مسکونی و تجاری
- حفاظت از موتورها و ترانسفورماتورها
- حفاظت از تجهیزات شبکه توزیع
لازم به ذکر است دسته بندی کلید اتوماتیک به دو نوع ثابت و قابل تنظیم، در کاربرد کلیدها تغییر ایجاد نمی کند. تنها تفاوت موجود در این کلیدها، امکان تنظیم آستانه خطا متناسب با نیازهای پروژه است.
برندهای مختلف کلید اتوماتیک
کلیدهای اتوماتیک را می توان از منظر تولید کننده نیز دسته بندی کرد. تولید کنندگان زیادی در سراسر دنیا اقدام به تولید این بریکرها می کنند. از آنجا که بررسی همه برندهای تولید کننده در انجا مقدور نیست، به معرفی انواع کلید اتوماتیک رایج در بازار ایران اشاره می کنیم:
کلید اتوماتیک زیمنس
تجهیزات فشار ضعیف به صورت گسترده در اتوماسیون و سایر کاربردهای صنعتی، تجاری و مسکونی مورد استفاده قرار می گیرند. کلید اتوماتیک از جمله تجهیزات حفاظتی زیمنس است و در دسته بریکرها قرار می گیرد. با توجه به تنوع کاربرد و تفاوت الزامات حفاظتی در کاربردهای مختلف، زیمنس طیف گسترده ای از کلید اتوماتیک را تولید و به بازار عرضه کرده است.
به صورت کلی کلید اتوماتیک زیمنس با شناسه 3V در ابتدای کد فنی محصول (Article Number) شناخته می شود. در حال حاضر سه سری از کلیدهای اتوماتیک زیمنس در بازار موجود است که عبارتند از:
- سری 3VA
- سری 3VL
- سری 3VM
هر کدام از این سری ها رنج جریان و کاربردهای متفاوتی دارند. از دیگر تفاوت های موجود در این کلیدها می توان به نوع تریپ یونیت آن ها اشاره کرد.
کلید اتوماتیک اشنایدر
یکی دیگر از انوع کلید اتوماتیک پرطرفدار در ایران، MCCB اشنایدر است. اشنایدر کلیدهای اتوماتیک خود را در دو خانواده NSX و NSXm عرضه می کند. این کلیدهای کامپکت از سیستم انحصاری Roto-Active Breaking Schneider Electric بهره می برند که آثار مخرب ناشی از وقوع اتصال کوتاه در مدار را کاهش می دهد.
کلید اتوماتیک اشنایدر با ظرفیت های شکست بالا و قابلیت انتخاب جریان تریپ بهینه شده است. این کلیدها با استفاده از میکرولاجیک قادرند عملکردهای حفاظتی پیشرفته ای را عرضه کنند. از سوی دیگر طراحی ارگونومیک این کلیدها کار کردن با آن ها و همچنین فرآیند نصب و راه اندازی آن ها را تسهیل می کند.
کلید اتوماتیک هیوندای
هیوندای یکی از برندهای آسیایی (شرقی) مطرح است که در حوزه های مختلفی فعالیت می کند. تجهیزات فشار ضعیف از جمله محصولات تولید شده توسط این کمپانی در حوزه الکتریکال است. انواع کلید اتوماتیک یا کامپکت از جمله تجهیزات حفاظتی هیوندای هستند و در سری های مختلفی عرضه می شوند. تفاوت الزامات مدارهای مختلف از یک سو و نیاز به تجهیزات با امکانات بیشتر در صنایع جدید از سوی دیگر، سبب تنوع محصولات هیوندای در این حوزه شده است. ویژگی های کلید اتوماتیک هیوندای آن را به گزینه ای ایده آل برای کاربردهای مختلف تبدیل کرده است