حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک و نکاتی درباره آن، تشخیص خطاهای متنوع
حفاظت از مدار الکتریکی در برابر خطاهای احتمالی ضروری است. طیف گسترده ای از تجهیزات حفاظت الکتریکی برای این منظور تولید و به بازار عرضه شده است. کلید اتوماتیک یکی از بریکرهای پر مصرف در کاربردهای مختلف است. حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک سبب ایمنی مدار در برابر انواع مختلفی از خطا می شود.
بروز خطا در مدار الکتریکی اجتناب ناپذیر است. عدم تشخیص به موقع خطا به نیروی انسانی، تجهیزات و زیرساخت شبکه توزیع آسیب می رساند.
کلید اتوماتیک مدار الکتریکی را در برابر خطاهای مهم اتصال کوتاه و اضافه جریان و همچنین برخی خطاهای دیگر محافظت می کند. بسته به نوع کلیدی که انتخاب می کنید، قابلیت های حفاظتی متفاوت خواهد بود. با من همراه باشید تا حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک را مورد کنکاش قرار دهیم.
مقدمه ای بر حفاظت از مدار
مدار الکتریکی همواره در معرض وقوع خطاهای مختلفی قرار دارد. عدم تشخیص به موقع خطا می تواند سبب بروز آتش سوزی و … شده و خسارات جبران ناپذیری به بار بیاورد. خطاهای الکتریکی به دلایل مختلفی رخ می دهند. برخی از دلایل وقوع خطا عبارتند از:
- خطای انسانی
- فرسودگی زیرساخت
- وجود یا بروز مشکل در دستگاه های الکتریکی
خطاهای الکتریکی انواع گوناگونی دارند. مکانیزم تشخیص خطاهای مختلف متفاوت است. تجهیزات حفاظتی مورد استفاده در مدار الکتریکی نیز تنوع بالایی دارند. به عنوان مثال حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک مدار را برابر برخی خطاها ایمن می کند که در ادامه به آن خواهیم پرداخت.
رایج ترین خطاهای الکتریکی عبارتند از:
- خطای اتصال کوتاه
- خطای اضافه جریان
- خطای زمین
- خطای هادی نول
- خطای قطع فاز
- خطای عدم تعادل فاز
- خطای افزایش حرارت موتور
- و …
بسته به نیازهای حفاظتی مدار انواع مختلفی از بریکرها و … در مدار قابل استفاده است. به عنوان مثال حفاظت در برابر اتصال کوتاه توسط همه تجهیزات حفاظتی تشخیص داده می شود. اما سایر خطاها اینگونه نیست! از جمله تجهیزات حفاظت الکتریکی رایج می توان موارد زیر را نام برد:
- کلید مینیاتوری
- کلید حرارتی
- کلید اتوماتیک
- کلید هوایی
تجهیزات کنترل موتور شامل درایو و سافت استارتر نیز قابلیت های حفاظتی متنوعی عرضه می کنند. هدف ما در این مقاله بررسی حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک است. در ادامه به معرفی این تجهیزات حفاظتی خواهیم پرداخت.
کلید اتوماتیک چیست؟
کلید اتوماتیک یا MCCB (Molded Case Circuit Breaker) در بازار با نام کلید کامپکت نیز شناخته می شود. این تجهیزات حفاظتی کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارند. کمتر تابلو برقی را می توان پیدا کرد که یک یا چند کلید اتوماتیک در آن استفاده نشده باشد. از جمله دلایل کاربرد گسترده این کلیدها می توان به قابلیت اطمینان بالای آن ها اشاره کرد.
این بریکرها در انواع بسیار گوناگونی به بازار عرضه شده اند. آشنایی با انواع این کلیدها به درک فرآیند حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک کمک می کند. براساس قابلیت تنظیم جریان، دو گروه کلید اتوماتیک قابل تنظیم و کلید اتوماتیک ثابت عرضه می شوند.
نمونه های ثابت در یک جریان خاص از مدار محافظت می کنند. اما نمونه های قابل تنظیم یک رنج جریان را پوشش می دهند. رایج ترین خطاهایی که توسط این کلیدها قابل تشخیص است، خطای اتصال کوتاه و اضافه بار حرارتی است. به کمک کلید مینیاتوری نیز می توان از مدار در برابر این خطاها حفاظت کرد.
اما مهمترین تفاوت کلید مینیاتوری و کلید اتوماتیک، رنج جریان و ظرفیت شکست بزرگتر کلید اتوماتیک است. تفاوت رنج جریان در مقایسه کلید حرارتی و کلید اتوماتیک نیز مشهود است. در واقع برای حفاظت از مدارها الکتریکی در جریان های نسبتا بزرگ از کلید اتوماتیک استفاده می شود.
برای آشنایی بیشتر با عملکرد و ساختار این کلید مقاله “کلید اتوماتیک چیست و چه کاربرد هایی دارد” را ببینید.
کلید اتوماتیک و تشخیص خطا
با توجه به تنوع خطاهای الکتریکی، مکانیزم تشخیص خطاها نیز با هم متفاوت است. در ساختار کلید اتوماتیک بخشی به نام تریپ یونیت وجود دارد که وظیفه تشخیص خطا را بر عهده دارد. برای حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک، توجه به این نکته و انتخاب نوع مناسب تریپ یونیت از اهمیت بالایی برخوردار است.
تریپ یونیت ها در دو گروه کلی حرارتی مغناطیسی و الکترونیکی دسته بندی می شوند. نمونه های تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی از گذشته مورد استفاده قرار می گرفته و خطاهای کمتری را تشخیص می دهد. تریپ یونیت های الکترونیکی قابلیت پردازش بالایی دارند و مدار را در برابر خطاهای متنوعی ایمن می کنند.
قابلیت های حفاظتی مورد نیاز تعیین کننده نوع کلید اتوماتیک قابل استفاده در مدار است. در حال حاضر هر دو تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی و الکترونیکی کاربرد گسترده ای دراند. به عنوان مثال کلید اتوماتیک 3VM زیمنس از تریپ یونیت حرارتی – مغناطیسی بهره می برد. برخی از نمونه های کلید اتوماتیک 3VA زیمنس نیز تریپ یونیت الکترونیکی دارند.
جزئیات بیشتر در مورد واحد تشخیص خطا را در مقاله “تریپ یونیت کلید اتوماتیک” ببینید.
اگر قصد حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک را دارید، لازم است با خطاهای مختلف و روند تشخیص آن ها آشنا شوید.
خطای اتصال کوتاه
خطای اتصال کوتاه از جمله رایج ترین خطاهای الکتریکی است. این خطا در اثر اتصال ناخواسته سیم فاز با نول، زمین یا فاز دیگر رخ می دهد. وقوع اتصال کوتاه سبب می شود در زمانی کوتاه جریان بسیار بزرگی در مدار جاری شود. این جریان می تواند به تجهیزات الکتریکی و مدار آسیب جدی وارد کند.
تریپ یونیت الکترونیکی با پردازش مستمر پارامترهای عملیاتی مدار از جمله جریان عبوری، افزایش جریان از حد نرمال را به سرعت تشخیص می دهد و مدار را قطع می کند. تریپ حرارتی مغناطسی نیز به کمک مکانیزم الکترومغناطیسی، وقوع اتصال کوتاه در مدار را تشخیص می دهد. عبور جریان اتصال کوتاه سبب ایجاد یک میدان مغناطیسی بزرگ می شود که قادر است اتصال تیغه های کلید را قطع کند.
در صورت حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک خیال شما از تشخیص سریع این خطا راحت می شود.
خطای اضافه جریان
اضافه جریان به دلایل مختلفی ممکن است در مدار اتفاق بیافتد. افزایش بار روی شفت موتور و اتصالی در سیم پیچ ها از جمله رایجترین دلایل وقوع این خطا است. اگر بار روی شفت از مقدار نامی بیشتر شود، موتور ناچار است برای ادامه دادن به کار جریان بیشتری مصرف کند.
افزایش جریان کاری سبب بالا رفتن دمای موتور می شود. ادامه فعالیت در این حالت طول عمر موتور را کاهش می دهد. افزایش دمای موتور به میزان 10 درجه، عمر مفید موتور را تا 50 درصد کاهش می دهد. اگر برای حفاظت از مدار کلید اتوماتیک با تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی استفاده کنید، بخش حرارتی وظیفه تشخیص این خطا را بر عهده دارد.
این بخش از یک تیغه بیمتال برای تشخیص عبور جریان اضافی استفاده می کند. در تریپ یونیت الکترونیکی، یک تابع ویژه برای تشخیص این حالت استفاده می شود. جریان عبوری در هر لحظه توسط یک ترانس جریان اندازه گیری می شود. سپس پردازنده با بررسی مقدار جریان عبوری، وقوع خطا را تشخیص می دهد.
حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک در برابر سایر خطاها
حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک خیال شما را از برخی خطاهای دیگر نیز راحت می کند. به شرط آنکه کلید اتوماتیک شما دارای تریپ یونیت الکترونیکی باشد! تریپ یونیت های الکترونیکی علاوه بر دو خطای رایج اضافه بار و اتصال کوتاه، توان تشخیص خطاهای دیگری را نیز دارند. حفاظت های اضافی این کلیدها عبارتند از:
- حفاظت در برابر خطای زمین
- محافظت نول
لازم به ذکر است خطای اتصال کوتاه در تریپ یونیت الکترونیکی به دو نوع آنی و تاخیری تقسیم می شود که هر کدام ناظر به نوع متفاوتی از خطاست.
حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک
کلید کامپکت بسته به نوع تریپ یونیت استفاده شده در آن، قادر به تشخیص انواع مختلفی از خطاهای الکتریکی است. این بریکر حفاظت مطمئن و قابل اعتمادی در برابر انواع خطاهای قابل تشخیص ارائه می دهد. اما باید توجه کنید بهره مندی از قابلیت اعتماد کلید اتوماتیک در گروی انتخاب گزینه مناسب است.
انتخاب کلید اتوماتیک با توجه به برخی پارامترهای عملیاتی انجام می شود که عبارتند از:
- جریان نامی مدار
- ظرفیت شکست مورد انتظار
- نوع خطاهای قابل تشخیص
- تریپ یونیت مورد نیاز
- برند تجهیزا و ملاحظات اقتصادی
جزئیات بیشتر در این زمینه را در “راهنمای انتخاب کلید اتوماتیک” ببینید.
حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک یک انتخاب بسیار عالی است به شرط آنکه از نمونه مناسب استفاده کنید. لازم به ذکر است امکان افزایش قابلیت های این بریکر نیز وجود دارد. برای این منظور از لوازم جانبی کلید اتوماتیک استفاده می شود.
جمع بندی
با توجه به اهمیت حفاظت از مدار الکتریکی در برابر خطاهای مختلف، انواع متفاوتی از تجهیزات حفاظتی به بازار عرضه شده است. کلید اتوماتیک از جمله تجهیزات حفاظتی است که قادر است مدار را در برابر خطاهای مختلفی محافظت کند. مهمترین نکته ای که در حفاظت از مدار با کلید اتوماتیک باید مورد توجه قرار بگیرد، انتخاب بریکر مناسب است.
جریان و ولتاژ نامی، شرایط محیطی و قابلیت های تریپ یونیت کلید، از جمله مهمترین پارامترهایی است که در انتخاب باید مورد توجه قرار بگیرد. با انتخاب صحیح تجهیزات حفاظتی خیال شما از عملکرد صحیح مدار راحت می شود. همین الان انواع کلید اتوماتیک زیمنس را با ضمانت اصالت و آکبند بودن کالا از زیمنس کالا بخرید.
