کلید مینیاتوری MCB از جمله ابزارهای پر استفاده در حوزه مدیریت و نظارت مدارهای الکتریکی محسوب می شود. کاربردهای این کلیدها را در پروژه های مسکونی، تجاری، صنعتی و در هر جایی که مدار الکتریکی وجود دارد، می توان مشاهده کرد. این کلیدها از دسته ابزارهای حفاظتی مدار الکتریکی بوده و حضور آنها در همه مدارها لازم است. عملکرد، ساختار داخلی، کارآیی و استانداردهای این کلیدها از جمله مطالبی است که در این مقاله به آن پرداخته شده است. با ما همراه باشید .
کلید مینیاتوری چیست؟
این کلید یک وسیله محافظت از مدار الکتریکی با عمکرد الکترومکانیکی است که از وسایل برقی شما در برابر آسیب های احتمالی حفاظت می کند. این کلید مدارهای الکتریکی و وسایل برقی مانند ماشین لباسشویی، یخچال و غیره را در برابر آسیب های اضافه جریان و اتصال کوتا محافظت می کند.
این کلیدها در صورت وقوع اضافه بار یا اتصال کوتاه، برای حفاظت از مدار، جریان را قطع کرده و مدار را خاموش می کنند. کلید مینیاتوری با اصطلاح انگلیسی Miniatour Circuit Breaker و به صورت مختصر MCB نامیده می شود.
جهت حفاظت از مدار در مقابل افزایش جریان، می توان از فیوز نیز کمک گرفت. فیوزها می‌توانند مدار را در مقابل افزایش جریان حفاظت کنند، ولی یک نقطه ضعف بزرگ دارند. فیوزها یکبار مصرف هستند. عبور جریان بیش از اندازه مشخص از فیوز، موجب از بین رفتن فیوز خواهد شد. با خراب شدن فیوز مسیر جریان قطع خواهد شد و برای اتصال مجدد مدار، باید فیوز را عوض کنید.
این نقطه ضعف با استفاده از کلید مینیاتوری MCB رفع خواهد شد. بعد از هر بار قطع مدار به وسیله کلید مینیاتوری، این امکان برای شما وجود دارد که به شکل دستی وضعیت کلید را تعویض و جریان مدار را دوباره برقرار کنید. ضمن اینکه در هنگام انجام فرایند تعمیر و نگهداری، به وسیله فیوز مینیاتوری امکان قطع کردن اتصال برق را خواهید داشت.
ساختار کلید مینیاتوری
از دید ناظر بیرونی، کلیدهای مینیاتوری یک محفظه عایق قالب گیری شده اند که از استقامت مکانیکی و نارسانایی خوبی برخوردار هستند. امکان تفاوت قسمت های داخلی این کلیدها با هم وجود دارد. این گوناگونی از نوع طراحی، تکنولوژی، نوع عملکرد و تدابیر تولیدکنندگان مدل های موجود در بازار نشأت می گیرند. در شکل زیر ساختار متعارف، کلید مینیاتوری را مشاهده می کنید.
سیستم سوئیچینگ کلید، دارای یک کنتاکت ثابت و یک کنتاکت متحرک می باشد که از طریق ترمینال به کابل های ورودی و خروجی اتصال پیدا می کنند. تیغه های فلزی فیوزها، یا بخش های حامل جریان، وابسته به نوع کلیدها از مس الکترولیتی یا آلیاژهای نقره تولید می شوند.
با قطع اتصال کنتاکت ها (در صورت پرش فیوز) به دلیل اضافه بار یا اتصال کوتاه، یک قوس الکتریکی شکل می گیرد. همه کلیدهای مینیاتوری امروزی از یک ساختار مدیریت جرقه بهره می برند. در حالت کلی قطع جریان الکتریکی در یک مسیر، رخ دادن جرقه را در پی خواهد داشت. پس همه بریکرها از یک ساز و کار مدیریت جرقه استفاده می‌کنند.
مکانیسم عملکرد فیوز مینیاتوری MCB از دو قسمت تریپ مغناطیسی و تریپ حرارتی، تشکیل شده است. بخش مغناطیسی یک سامانه تلفیقی بوده و متشکل از یک فنر، یک سیم پیچ و یک هسته مغناطیسی است. در صورت وقوع اتصال کوتاه، یک میدان مغناطیسی نیرومند به وسیله سیم‌پیچ یا سلونوئید ایجاد شده که قدرت آن برای جذب کردن هسته و قطع ارتباط تیغه ها کفایت می کند.
تریپ حرارتی از یک نوار دو فلزی (بیمتال) شکل گرفته که یک کویل دور آن پیچیده شده است. این کویل که با نام هیتر شناخته می شود، مسئول گرم کردن تیغه متناسب با جریان عبوری است. افزایش جریان عبوری سبب گرم شدن هیتر و در نتیجه گرم شدن بیمتال می شود. گرم شدن بیمتال سبب خمیدگی آن و در نتیجه قطع اتصال تیغه ها می شود.
تیغه های بیمتال از دو آلیاژ متفاوت تولید شده‌اند که ضریب انبساط آن ها متفاوت است. تیغه ها با پرچ و جوش در امتداد طول مدار به هم اتصال پیدا کرده اند. حرارت ایجاد شده در اثر عبور جریان های عادی تیغه بیمتال را تا نقطه قطع گرم نخواهد کرد. با زیاد شدن جریان عبوری از کلید مینیاتوری MCB ، بیش از میزان نامی، نوار گرم شده و در اثر خمیدگی آن مسیر عبور جریان قطع خواهد شد. همچنین بیمتال ها تاخیرهای زمانی مخصوصی را برای اضافه بارهای متفاوت ایجاد خواهند کرد.
عملکرد و کارایی کلید مینیاتوری
در صورت عملکرد معمول، MCB تحت نام سوئیچ (آنالوگ) برای قطع کردن و وصل دوباره مدار وارد عمل می شود. این کلید در وضعیت افزایش بار و یا اتصال کوتاه به صورت اتوماتیک خاموش خواهد شد و مسیر جریان را قطع می کند.
نمود ظاهری این فرآیند را می شود با تغییر اتوماتیک حالت شاسی به وضعیت آف مشاهده کرد. قطع اتوماتیک اتصال از طریق MCB، به دو صورت رخ می دهد که با نام خاموش شدن مغناطیسی و خاموش شدن حرارتی مطرح شده است.
کنترل اضافه بار
در شرایط اضافه بار، جریان عبوری از بیمتال، باعث افزایش دمای آن می شود. گرمای تولید شده در بیمتال سبب ایجاد انحراف یا خمیدگی آن خواهد شد. دلیل این قوس تفاوت ضریب انبساط فلز هاست. قوس به سمت فلزی اتفاق می افتد که ضریب انبساط کمتری دارد. افزایش انحراف تیغه باعث آزاد شدن گیره اتصال و از هم جدا شدن کنتاکت ها می شود.
کنترل اتصال کوتاه
در شرایط ایجاد اتصال کوتاه یا افزایش بار زیاد، وضعیت ساختار مغناطیسی عوض شده و مسیر جریان قطع خواهد شد. مواقعی که جریان اتصال کوتاه از کلید مینیاتوری عبور می کند، میدان مغناطیسی ایجاد شده به وسیله سیم پیچ جهت مقابله با فشار فنری که شاسی را در وضعیت خود پایدار نگه می دارد، کفایت می کند. در این شرایط کنتاکت متحرک تغییر وضعیت داده و اتصال قطع خواهد شد.
کنترل جرقه
بیشتر کلیدهای مینیاتوری تلفیقی از دو مکانیسم تریپ مغناطیسی و تریپ حرارتی را دارا هستند. در صورت فعال شدن هر یک از تریپ های مغناطیسی یا حرارتی، قطع شدن کنتاکت ها یک قوس الکتریکی یا جرقه عظیم به همراه دارد. در این مواقع ساز و کار مدیریت جرقه، شروع به فعالیت می کند. تیغه ها به گونه ای طراحی شده اند که در زمان قطع شدن، جرقه را به سمت کانال های قوس هدایت می کنند.
کانال قوس به صفحات مسی موازی گفته می شود که قوس الکتریکی را به جرقه های کوچک تقسیم و سپس نیروی آن را تخلیه می کنند. با شروع فعالیت کانال و تخلیه فشار قوس، فعالیت کنترل جرقه تکمیل شده و از صدمه ای که ممکن است به کنتاکت های کلید مینیاتوری MCB برسد، جلوگیری می شود.
کلاس بندی کلید مینیاتوری براساس ویژگی های تریپ
میزان افزایش جریانی که سبب قطع مدار توسط کلیدهای مینیاتوری می شود، به منظور طبقه بندی این تجهیزات در تیپ های گوناگون استفاده می شود. جریان قطع و زمان فعالیت تیپ های مختلف در جدول زیر با هم مقایسه شده اند. علاوه بر طبقه بندی بر اساس کلاس کاری، کلیدهای مینیاتوری را به روش های دیگری نیز دسته بندی می کنیم.
جزئیات بیشتر در این زمینه را در مقاله ” انواع کلید مینیاتوری ” بخوانید.
کلاس استاندارد | جریان قطع (تریپ) | زمان عملکرد | کاربرد |
تیپ B | 3 تا 5 برابر ماکزیمم جریان بار | 0.04 تا 13 ثانیه | مسکونی، تجاری و صنعتی |
تیپ C | 5 تا 10 برابر ماکزیمم جریان بار | 0.04 تا 5 ثانیه | مسکونی، تجاری و صنعتی |
تیپ D | 10 تا 20 برابر ماکزیمم جریان بار | 0.04 تا 3 ثانیه | مسکونی، تجاری و صنعتی |
تیپ K | 8 تا 12 برابر ماکزیمم جریان بار | کمتر از 0.1 ثانیه | تجاری و صنعتی |
تیپ Z | 2 تا 3 برابر ماکزیمم جریان بار | کمتر از 0.1 ثانیه | تجاری و صنعتی |
کلید مینیاتوری MCB تیپ B
این مدل از MCB امکان قطع شدن مدار در زمان عبور جریانی مساوی با 3 تا 5 برابر حداکثر جریان بار را فراهم می کند. کلید های تیپ B به طور معمول در پروژه های مسکونی یا تجاری سطح پایین به کار گرفته می شوند. بارهای موجود در این پروژه ها به طور عمده ابزارهای روشنایی، وسایل خانگی و بارهای مقاومتی هستند. برای کامپیوتر و ابزارهای الکترونیکی با جریان هجومی پایین از این تیپ بهره می برند. کلید مینیاتوری کلاس B امنیت و مدیریت مدارها را در مقابل افزایش بار و اتصال کوتاه، عهده دار هستند.
MCB تیپ C
این تیپ از کلید مینیاتوری امکان قطع مدار در موقعیت عبور جریانی مساوی با 5 تا 10 برابر، جریان کامل بار را دارد. این کلیدها در پروژه های تجاری یا صنعتی کاربرد دارند که در آنها امکان وقوع اتصال کوتاه با جریان بیشتر وجود دارد. معمولا بارهای سلفی (مثل موتور القایی) یا نور فلورسنت به این تیپ کلیدها احتیاج دارند.
تایپ D
این مدل MCB امکان قطع کردن مدار در شرایط عبور جریانی مساوی با 10 تا 20 برابر جریان نامی را دارد. کلاس D در استفاده های تخصصی صنعتی/تجاری که در آن جریان اتصال کوتاه می تواند زیاد باشد، کاربرد دارد. برای مثال می توان استفاده از این تایپ برای ترانسفورماتورها، ماشین های اشعه ایکس، موتورهای بزرگ و … را مثال زد.
کلید مینیاتوری کلاس K
این کلیدها در جریانی معادل 8 تا 12 برابر جریان بار تریپ می کنند. کلیدهای این کلاس با بارهای القایی و موتوری که جریان های هجومی بالایی دارند تناسب دارد. بریکرهای کلاس K و D برای مدیریت بارهای موتوری ساخته شده‌اند که در زمان شروع به کار، جریان بار با شتاب و به شکل لحظه به لحظه بالا می رود.
کلاس Z
این دسته MCB در مقابل جریان های کم حساس بوده و جهت حفاظت از ابزارهای حساسی مانند دستگاه‌های نیمه هادی مورد استفاده قرار می گیرند.
دسته بندی کلید مینیاتوری براساس تعداد پل
MCB ها را با در نظر گرفتن تعداد پل نیز می توان دسته بندی کرد:
- کلید یک پل مینیاتوری (SP) که فقط توانایی مدیریت مسیر فاز را دارند.
- کلید دو پل مینیاتوری (DP) که به صورت یکباره و همزمان فاز و نول را مدیریت می کنند.
- کلید مینیاتوری سه پل (TP) که جهت مدیریت فازها در مدار سه فاز قابلیت استفاده دارند.
- فیوز مینیاتوری 3 پل و نول (TPN) قابلیت مدیریت همزمان فازها و نول را در مدار سه فاز ایجاد می کنند. در این کلیدها پل تعبیه شده جهت نول هیچ ایمنی ندارد و فقط شرایط قطع و وصل را به وجود می آورد.
- کلید مینیاتوری 4پل (4P): این کلیدها روی سیم نول هم ایمنی ایجاد می کند. این قابلیت در مواردی که امکان گذر جریان های بالا از سیم نول وجود دارد؛ مثل یک مدار نامتعادل کاربرد دارد.
برندهای کلید مینیاتوری موجود در بازار
شرکت های زیادی در سراسر دنیا اقدام به تولید این کلیدها می کنند. معمولا تولید کننده های تجاری، کلاس های مشخصی از مینیاتوری را وارد بازار می کنند. برای مثال اگر کلید مینیاتوری را برای استفاده در ساختمان های مسکونی می خواهید، تعداد زیادی از محصولات ایرانی و خارجی در بازار موجود است که دست شما را برای خرید مناسب و به صرفه باز می گذارد. اما کلید مینیاتوری صنعتی، داستان دیگری دارد. پیشرفته تر بودن این تجهیزات حفاظتی، سبب ایجاد محدودیت هایی در تولید این محصولات صنعتی شده است. برخی از برندهای معتبر عرضه کننده این تجهیزات در بازار ایران عبارتند از:
زیمنس
یک تولید کننده خوش نام که در عرصه های مختلف صنعتی حرف های زیادی برای گفتن دارد. محصولات فشار ضعیف زیمنس از جمله برندهای محبوب موجود در بازار ایران است که به دلیل عملکرد مطمئن و قابل اعتمادشان مورد استقبال گسترده قرار می گیرند. کلید مینیاتوری زیمنس در دسته بریکر ها و زیر شاخه SENTRON قرار دارد. تنوع کاربردها و مشخصات متفاوت مورد نیاز در هر کاربرد، سبب تنوع بالای محصولات زیمنس در این رده شده است. کلید مینیاتوری زیمنس و با یک پیش کد 3 کاراکتری تفکیک می شوند. در بازار ایران سری 5SL بیشترین کاربرد را دارد.
کلید مینیاتوری اشنایدر
مینیاتوری های اشنایدر قادرند مدار الکتریکی را در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت کنند. این بریکرها در رنج جریان 1 تا 125 آمپر و آرایش های تک پل، دو پل، سه پل و چهار پل عرضه می شوند. از جمله فاکتورهای مهمی که در انتخاب بریکرها باید مورد توجه قرار بگیرد، ظرفیت شکست یا قدرت قطع است. این فاکتور عموما با واحد KA (کیلو آمپر) بر روی کلیدها درج می شود و بیانگر حداکثر جریانی است که کلید می تواند بدون آسیب دیدن آن را قطع کند. قدرت قطع کلید مینیاتوری اشنایدر در مدل های مختلف 6 کیلو آمپر یا 10 کیلو آمپر است.
کلید مینیاتوری اشنایدر طراحی کاربر پسندی دارد و نهایت سهولت در استفاده را ارائه می دهد. از این بریکرها می توانید در محیط های کاری سخت و کثیف نیز استفاده کنید. مینیاتوری اشنایدر در کلاس های B, C, D عرضه می شود.
کلید مینیاتوری هیوندای
نیازهای حفاظت الکتریکی در بخش های مسکونی، تجاری و صنعتی در حال افزایش و تغییر است. هیوندای برای پاسخ به نیازهای بهبود ایمنی عملیاتی، تداوم خدمات، سهولت بیشتر و کاهش هزینه عملیاتی، سری مینیاتوری HGD را روانه بازار کرده است. در طراحی این کلیدها بر تطبیق با نیازهای در حال تغییر شبکه توجه ویژه ای شده است. کلید مینیاتوری هیوندای سری HGD در دو دسته DELUX و STANDARD عرضه می شوند. این دسته ها علاوه بر تفاوت در مشخصات فنی، از نظر ظاهری نیز با هم متفاوتند.
جمع بندی
حفاظت از مدار الکتریکی در برابر آسیب های به وجود آمده ناشی از اتصال کوتاه و زیاد شدن جریان عبوری از مدار ضروری است. در فضاهای صنعتی با توجه به بزرگ بودن ولتاژ و جریان، این موضوع اهمیت بیشتری دارد. یکی از معروف‌ترین ابزارهای حفاظت از مدار در مقابل افزایش بار و اتصال کوتاه، کلید مینیاتوری است. این کلیدها دارای تنوع گوناگونی هستند و موارد استفاده مختلفی دارد. برای تهیه انواع کلید مینیاتوری از فروشگاه پناپ کالا دیدن کنید.