کلید مینیاتوری یا MCB یکی از ابزارهای پرکاربرد مدیریت و حفاظت از مدار الکتریکی است. این بریکر در کاربردهای مسکونی، تجاری و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. MCB به عنوان ساده ترین بریکر قادر است خطاهای اضافه جریان و اتصال کوتاه را شناسایی کند.
رنج جریان این کلیدها در برندهای مختلف متفاوت است اما به صورت کلی از 125 آمپر تجاوز نمی کند. برای حفاظت از مدار در جریان های بزرگتر از کلید اتوماتیک و کلید هوایی استفاده می شود. با این وجود کمتر تابلو برقی را می توان پیدا کرد که حداقل چند MCB در آن استفاده نشده باشد.
برای پی بردن به کاربرد گسترده این بریکر کافی است سری به جعبه فیوز خانه خود بزنید! گاهی اوقات کلید مینیاتوری را با نام فیوز مینیاتوری معرفی می کنند. اگرچه این نامگذاری صحیحی نیست با این وجود در بازار رایج است. با بررسی بیشتر این بریکر همراه من باشید.
کلید مینیاتوری چیست؟
واژه MCB مخفف Miniatour Circuit Breaker به معنای مدارشکن مینیاتوری است. این بریکر الکترومکانیکی از وسایل برقی در برابر آسیب های احتمالی حفاظت می کند .اضافه جریان و اتصال کوتاه رایجترین خطاهای الکتریکی هستند. MCB قادر است این خطاها را با دقت قابل قبول تشخیص دهد.
این کلید در صورت وقوع خطا و به منظور حفاظت از مدار، جریان را قطع می کند. برای حفاظت از مدار در برابر اتصال کوتاه از فیوز نیز می توان استفاده کرد. اما فیوزها برخلاف بریکر یکبار مصرف هستند. عبور جریان بیش از اندازه مشخص از فیوز، موجب ذوب شدن آن خواهد شد.
ذوب شدن فیوز مسیر جریان را قطع می کند و برای اتصال مجدد باید فیوز را عوض کنید. این نقطه ضعف با استفاده از کلید مینیاتوری رفع می شود. بعد از هر بار قطع مدار به وسیله MCB، می توان به شکل دستی وضعیت کلید را تغییر داد. همچنین در مواقع لازم مانند تعمیر و نگهداری می توان برق سیستم را به کمک آن قطع کرد.
ساختار کلید مینیاتوری
از نمای بیرونی، MCB یک محفظه عایق است که از استقامت مکانیکی خوبی برخوردار هستند. با وجود عملکرد یکسان مینیاتوری ها، امکان تفاوت در ساختار داخلی آن ها وجود دارد. این گوناگونی از نوع طراحی، تکنولوژی تولید، عملکرد مورد انتظار و تدابیر تولیدکنندگان مختلف نشأت می گیرد.
اما به صورت کلی با توجه به عملکرد می توان ساختار متعارف کلید مینیاتوری را مشابه شکل زیر ترسیم کرد:
جریان الکتریکی از طریق کنتاکت های کلید هدایت می شود. این ساختار شامل یک کنتاکت ثابت و یک کنتاکت متحرک است که به ترمینال های ورودی و خروجی متصل اند. تیغه ها بسته به نوع کلید از مس الکترولیتی یا آلیاژهای نقره ساخته می شوند.
در زمان وصل مسیر جریان تیغه های ثابت و متحرک به هم می چسبند. قطع اتصال کنتاکت ها سبب تشکیل قوس الکتریکی می شود که به بخش های داخلی بریکر آسیب وارد می کند. در ساختار کلید مینیاتوری یک مکانیزم کنترل جرقه تعبیه شده که اثرات جرقه را خنثی می کند.
MCB از دو مکانیزم بیمتال و الکترومغناطیسی برای تشخیص خطا بهره می برد. بخش مغناطیسی متشکل از فنر، سیم پیچ و یک هسته مغناطیسی است. در صورت وقوع اتصال کوتاه، سیمپیچ تبدیل به آهنربایی می شود که قدرت آن برای جذب هسته و قطع ارتباط تیغه ها کافی است.
خطای اضافه جریان توسط بیمتال تشخیص داده می شود. تیغه بیمتال از دو آلیاژ متفاوت که ضریب انبساط آن ها متفاوت است ساخته می شود. تیغه ها با پرچ و جوش در امتداد طولی به هم اتصال پیدا کرده اند. با زیاد شدن جریان عبوری از کلید مینیاتوری، نوار گرم شده و در اثر خمیدگی آن مسیر عبور جریان قطع می شود. بیمتال تاخیر زمانی متفاوتی را برای اضافه بارهای مختلف ایجاد می کند.
عملکرد و کارایی کلید مینیاتوری
در صورت عملکرد معمول،MCB مانند سوئیچ برای قطع و وصل مدار وارد عمل می شود. این کلید در وضعیت افزایش بار و یا اتصال کوتاه به صورت اتوماتیک خاموش شده و مسیر جریان را قطع می کند. نمود ظاهری این فرآیند با تغییر اتوماتیک حالت شاسی به وضعیت خاموش قابل مشاهده است.
قطع اتوماتیک مدار توسط MCB، در دو حالت رخ می دهد که خاموش شدن مغناطیسی و خاموش شدن حرارتی نامیده می شود. در ادامه به توضیح بیشتر هر وضعیت می پردازیم.
کنترل اضافه بار
وقوع خطای اضافه بار سبب افزایش جریان عبوری از تیغه بیمتال و افزایش دمای آن می شود. گرمای تولید شده در بیمتال ایجاد انحراف و خمیدگی می کند. خمیدگی 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.
وقوع این وضعیت به معنای خاموش شدن حرارتی کلید مینیاتوری است. در صورت قطع حرارتی، اتصال تیغه ها تا خنک شدن بیمتال برقرار نمی شود. موتور الکتریکی بیش از سایر تجهیزات در معرض این خطا قرار دارد. اغلب برای حفاظت از موتور الکتریکی کلید حرارتی مورد استفاده قرار می گیرد.
تشخیص خطای اتصال کوتاه
اتصال کوتاه سبب افزایش ناگهانی جریان عبوری از مدار می شود. در این وضعیت مکانیزم الکترومغناطیسی تغییر وضعیت داده و مسیر جریان را قطع می کند. عبور جریان اتصال کوتاه از کلید مینیاتوری سبب ایجاد میدان مغناطیسی شده و سیم پیچ را به آهنربا تبدیل می کند.
آهنربا هسته مغناطیسی و در نتیجه بخش متحرک تیغه را جذب می کند. نیروی آهنربا بر فنر نگهدارنده غلبه کرده و مدار را باز می کند. اتصال کوتاه سبب قطع مغناطیسی مدار می شود. کلید اتوماتیک نیز عملکردی مشابه دارد. مهمترین تفاوت کلید مینیاتوری و کلید اتوماتیک در رنج جریان عملیاتی آن ها است.
کنترل جرقه
اغلب MCB ها هر دو مکانیسم مغناطیسی و حرارتی را دارند. عملکرد هر کدام از مکانیزم های مغناطیسی یا حرارتی سبب قطع کنتاکت ها و ایجاد قوس الکتریکی می شود. ساز و کار مدیریت جرقه وظیفه کنترل قوس الکتریکی را بر عهده دارد. 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 از صفحات مسی موازی ساخته شده 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 به کنتاکت های کلید مینیاتوری جلوگیری می شود.
انواع MCB و کاربردهای گوناگون
MCB ها در کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. وظیفه اصلی این تجهیزات حفاظت از مدار الکتریکی است. تجهیزات الکتریکی مختلف رفتار متفاوتی دارند. به عنوان مثال موتور الکتریکی در لحظه راه اندازی جریان بزرگی از مدار می کشد. به همین منظور استفاده از سافت استارتر و درایو برای راه اندازی موتور توصیه می شود.
اما تجهیزات حفاظتی نیز باید بتوانند جریان راه اندازی را تحمل کنند. برای غلبه بر این چالش انواع مختلفی از کلید مینیاتوری برای حفاظت از تجهیزات مختلف عرضه می شود. از سوی دیگر مشخصات مدار مورد استفاده ممکن است متفاوت باشد. به عنوان مثال مدار AC و DC الزامات متفاوتی دارند.
عامل تعیین کننده رفتار بریکر در مواجهه با خطای الکتریکی، عکس العمل تریپ یونیت آن است. MCB ها براساس رفتار تریپ یونیت در تیپ های گوناگون طبقه بندی می شوند. جریان قطع و زمان فعال شدن تیپ های مختلف با هم متفاوت است. علاوه بر کلاس کاری، کلیدهای مینیاتوری به روش های دیگری نیز دسته بندی می شوند.
جزئیات بیشتر در این زمینه را در مقاله ” انواع کلید مینیاتوری ” بخوانید.
کلاس کاری، یک عامل تاثیر گذار
از جمله مهمترین پارامترهای انتخاب کلید مینیاتوری، توجه به کلاس کاری آن است. کلاس یا تیپ کاری تعیین کننده رفتار بریکر در مواجهه با خطا است. همچنین تعیین می کند بریکر از چه تجهیزاتی می تواند حفاظت کند. جدول زیر خلاصه ای از مشخصات تیپ های مختلف MCB را نشان می دهد:
| 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 تایپ B
این مدل MCB در صورت عبور جریانی معادل 3 تا 5 برابر جریان بار، مدار را قطع می کند. کلید های تیپ B در پروژه های مسکونی یا تجاری سطح پایین کاربرد دارند. بارهای موجود در این پروژه ها به طور عمده تجهیزات روشنایی، وسایل خانگی و بارهای مقاومتی هستند. برای کامپیوتر و ابزارهای الکترونیکی با جریان هجومی پایین نیز از این تایپ MCB استفاده می شود.
MCB تیپ C
این تیپ کلید مینیاتوری در صورت عبور جریانی معادل 5 تا 10 برابر جریان نامی مدار را قطع می کند. بریکرهای تایپ C در پروژه های تجاری و صنعتی که امکان وقوع اتصال کوتاه با جریان بیشتر وجود دارد کاربرد دارند. حفاظت از بارهای سلفی (مثل موتور القایی) و لامپ فلورسنت با کلید تایپ C انجام می شود.
مینیاتوری تایپ D
عبور جریان 10 تا 20 مقدار نامی سبب قطع مدار توسط مینیاتوری تایپ D می شود. این بریکرها در کاربردهای تخصصی صنعتی/تجاری استفادهخ می شوند. حفاظت از ترانسفورماتورها، دستگاه اشعه ایکس، موتورهای بزرگ و … مثال هایی از کاربرد این خانوده بریکر است.
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 هجومی بالایی دارند تناسب دارد. بریکرهای کلاس K و D برای مدیریت بارهای موتوری ساخته شدهاند که در زمان شروع به کار، جریان با شتاب و به شکل لحظه به لحظه بالا می رود.
کلاس Z
کلید مینیاتوری تایپ Z حساسترین نوع این بریکرها است. تایپ Z به افزایش جریان های کم حساس بوده و برای حفاظت از تجهیزات حساس مانند دستگاههای نیمه هادی مورد استفاده قرار می گیرد.
کلید مینیاتوری در پیکره بندی های متنوع
یکی دیگر از روش های رایج دسته بندی MCBها توجه به پیکره بندی یا تعداد پل بریکر است. بر این اساس می توان پیکره بندی های زیر را نام برد:
- کلید یک پل مینیاتوری (SP) : فقط توانایی مدیریت مسیر فاز را دارد.
- کلید دو پل مینیاتوری (2P) : به صورت همزمان فاز و نول را مدیریت می کند.
- کلید مینیاتوری سه پل (TP) : جهت مدیریت فازها در مدار سه فاز
- فیوز مینیاتوری 3 پل و نول (3P+N) : مدیریت همزمان فازها و نول در مدار سه فاز. این بریکر روی جریان عبوری از سیم نول نیز نظارت دارد. این قابلیت در مواردی که امکان عبور جریان بالا از سیم نول وجود دارد؛ مثل یک مدار نامتعادل کاربرد دارد.
کلیدهای مینیاتوری موجود در بازار ایران
با توجه به گستردگی کاربرد، شرکت های زیادی در سراسر دنیا اقدام به تولید این بریکر می کنند. معمولا هر تولید کننده کلاس های محدودی از مینیاتوری را تولید می کند. برای مثال تعداد زیادی از محصولات ایرانی و خارجی موجود در بازار برای کاربردهای ساختمانی قابل استفاده است.
اما حفاظت از مدارهای صنعتی، داستان متفاوتی دارد. پیشرفته تر بودن بریکرهای صنعتی، سبب ایجاد محدودیت هایی در تولید آن ها شده است. از سوی دیگر در کاربردهای صنعتی اطمینان از عملکرد مطمئن بریکر اهمیت بیشتری دارد. از جمله برندهای بین المللی معتبر موجود در بازار ایران می توان موارد زیر را نام برد:
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 کاربرد و مشخصات مورد نیاز، سبب تنوع بالای محصولات زیمنس در این رده شده است. MCB زیمنس با پیش کد 5S عرضه می شود. از بین نمونه های مختلف این بریکر سری 5SL در بازار ایران موجود است.
مینیاتوری اشنایدر
مینیاتوری اشنایدر مدار الکتریکی را در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت می کند. رنج جریان این بریکرها 1 تا 125 آمپر است و در پیکره بندی های تک پل، دو پل، سه پل و چهار پل عرضه می شوند. قدرت قطع کلید مینیاتوری اشنایدر در مدل های مختلف 6 یا 10 کیلو آمپر است.
از این بریکرها می توان در محیط های کاری سخت و کثیف نیز استفاده کرد. 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 شود. 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 ناشی از اتصال کوتاه و اضافه جریان ضروری است. یکی از معروفترین ابزارهای حفاظت از مدار در مقابل افزایش بار و اتصال کوتاه، کلید مینیاتوری است. این کلیدها تنوع بالا و موارد استفاده مختلفی دارد.
بهره مندی از قابلیت های حفاظتی MCB در گرو استفاده از نمونه های اصلی و با کیفیت آن است. همین الان انواع کلید مینیاتوری برندهای معتبر را با ضمانت اصالت کالا و خدمات پس از فروش از پناپ کالا بخرید. اگر سوالی برای شما باقیست با ما تماس بگیرید.