لوازم برقی به جزء لاینفک زندگی امروزی تبدیل شده اند. از چراغ ها و فن های اضطراری گرفته تا دستگاه های لوکس مانند مایکروویو و … به کمک برق کار می کنند. سیستم های الکتریکی ممکن است در طول زمان استفاده با مشکلاتی مواجه شوند که برخی از آن ها قابل پیشگیری است. رایج ترین مشکل سیستم های الکتریکی، افزایش جریان عبوری از مدار است. برای کنترل مشکلات ناشی از جریان اضافی، از کلید مینیاتوری استفاده می شود. در این مقاله به بررسی کلیدهای مینیاتوری و راهکارهای انتخاب کلید مینیاتوری پرداخته ایم با من همراه باشید.
برای حفاظت از مدار در برابر اضافه جریان از مکانیزم بیمتال و برای حفاظت از مدار در برابر جریان اتصال کوتاه از مکانیزم الکترومغناطیسی در این کلیدها استفاده شده است. عملکرد این مکانیزم ها از جمله نکاتی است که در انتخاب کلید مینیاتوری باید مورد توجه قرار دهید. در صورت افزایش جریان بار یا به عبارت بهتر افزایش جریان عبوری از مدار، تیغه بیمتال گرم شده و به دلیل تفاوت ضریب انبساط دو فلز، دچار خمیدگی می شود. خمیدگی تیغه سبب جابجایی کنتاکت متحرک و نهایتا قطع مسیر جریان می شود. در سوی دیگر افزایش بیش از حد جریان عبوری از مدار که به منظور وقوع اتصال کوتاه است، منجر به فعال شدن مکانیزم الکترومغناطیسی می شود. در این حالت نیروی جاذبه سیم پیج از نیروی فنر نگه دارنده بیشتر شده و کنتاکت متحرک را از محل خود جابجا می کند.
کلید مینیاتوری چیست؟
این کلیدها از جمله تجهیزات ایمنی هستند که باید برای هر مدار الکتریکی در نظر گرفته شوند. کلید مینیاتوری به اختصار MCB نیز نامیده می شود که مخفف Miniature Circuit Breaker است. این کلید یک مدار شکن قابل تنظیم است که مکانیزم عمل الکترومکانیکی دارد. این کلیدها قادرند مدار را در برابر اضافه بار و همچنین اتصال کوتاه حفاظت کنند. برای انجام این فرآیند از دو مکانیزم متفاوت در MCB استفاده شده است. برای حفاظت از مدار در برابر اضافه جریان از مکانیزم بیمتال و برای حفاظت از مدار در برابر جریان اتصال کوتاه از مکانیزم الکترومغناطیسی در این کلیدها استفاده شده است. عملکرد این مکانیزم ها از جمله نکاتی است که در انتخاب کلید مینیاتوری باید مورد توجه قرار دهید. در صورت افزایش جریان بار یا به عبارت بهتر افزایش جریان عبوری از مدار، تیغه بیمتال گرم شده و به دلیل تفاوت ضریب انبساط دو فلز، دچار خمیدگی می شود. خمیدگی تیغه سبب جابجایی کنتاکت متحرک و نهایتا قطع مسیر جریان می شود. در سوی دیگر افزایش بیش از حد جریان عبوری از مدار که به منظور وقوع اتصال کوتاه است، منجر به فعال شدن مکانیزم الکترومغناطیسی می شود. در این حالت نیروی جاذبه سیم پیج از نیروی فنر نگه دارنده بیشتر شده و کنتاکت متحرک را از محل خود جابجا می کند.جهت کسب اطلاعات بیشتر در مورد عملکرد MCB به مقاله
“کلید مینیاتوری چیست” مراجعه کنید.
کلاس بندی کلید مینیاتوری
قبل از پرداختن به انتخاب کلید مینیاتوری لازم است توضیحاتی در مورد منحنی تریپ و کلاس بندی این کلیدها بیان کنیم. منظور از منحنی تریپ در واقع حداکثر جریانی است که یک MCB خاص می تواند تحمل کند. با عبور جریان از این مقدار ماکزیمم، کلید عمل می کند و مدار قطع می شود. انواع کلید مینیاتوری موجود در بازار در شش کلاس مختلف دسته بندی می شوند. A، B، C، D، K و Z. تفاوت اصلی این کلیدها در میزان حساسیت به افزایش جریان است. کلید تیپ A زمانی از مدار خارج می شود که جریان عبوری از 2 تا 3 برابر جریان نامی باشد. این کلاس به اتصال کوتاه بسیار حساس است و برای دستگاه های نیمه هادی مناسب است. تیپ B با افزایش 3-5 برابری جریان عبوری از حد نامی خاموش می شود و برای محافظت از کابل ها مورد استفاده قرار می گیرد. کلید مینیاتوری کلاس C زمانی خاموش می شود که جریان عبوری بیش از 5-10 برابر جریان نرمال باشد. اگر به دنبال انتخاب کلید مینیاتوری برای محافظت از لوازم حانگی هستید، تایپ C بهترین گزینه است. MCB نوع D مقاومت بالایی دارد و می تواند 10-20 برابر جریان نامی را تحمل کند. اگر به فکر انتخاب کلید مینیاتوری برای باری با جریان راه اندازی بالا مانند موتور هستید، نوع D یک انتخاب ایده آل است. نوع K قادر است 8 تا 12 برابر جریان نامی را تحمل کند و بنابراین برای دستگاه های با بار بزرگ استفاده می شود.ضرورت استفاده از کلید مینیاتوری
استفاده از MCB برای عملکرد کارآمد و حفظ ایمنی ماشین های الکتریکی حیاتی است. صنایع عمدتاً با ماشین آلات زیادی کار می کنند و همچنین دارای جریان اولیه بار زیادی هستند. در این مدارها، MCB نقش مهمی در جلوگیری از افزایش ناگهانی جریان الکتریکی در مدار ایفا می کند. در نتیجه با محافظت از ماشین آلات در برابر آسیب های ناشی از اضافه بار، عمر مفید دستگاه ها را افزایش می دهد.انتخاب کلید مینیاتوری
قبل از انتخاب کلید مینیاتوری، دانستن برخی جزئیات فنی مدار ضروری است. ابتدا بررسی کنید که دستگاه با چه ولتاژ و فرکانسی کار می کند، مثلاً AC یا DC است. در مرحله بعد، به جریان راه اندازی بار و ویژگی های تریپ توجه کنید. علاوه بر این، لزوم رعایت برخی الزامات اضافی مانند بازنشانی دستی یا خودکار و تأییدیه‌های ایمنی خاص را بررسی کنید. گاهی اوقات، شرایط عملیاتی مانند دما، خوردگی و تشعشع موجود در محیط نیز در انتخاب کلید مینیاتوری مناسب موثرند. در زمان انتخاب مراحل زیر را به ترتیب انجام دهید:تعیین جریان نامی
جریان نامی حداکثر مقدار جریانی است که قطع کننده مدار می تواند بدون خاموش شدن تحمل کند. رنج جریان نامی MCB ها وسیع است و بازه 0.5آمپر تا 125آمپر را پوشش می دهد. ابتدا جریان کل مدار (یا مصرف کننده) را تعیین و براساس آن MCB مناسب را انتخاب کنید. جریان نامی کلید مینیاتوری نباید بیشتر از ظرفیت حمل جریان کابل باشد. همچنین باید بزرگتر یا مساوی حداکثر جریانی باشد که انتظار می رود سیستم حمل کند. اگر در انتخاب کلید مینیاتوری جریان نامی کمتر از جریان کل مدار در نظر گرفته شود، با قطع شدن بی جهت مدار مواجه خواهید شد.مشخصات تریپ
رابطه بین جریان و زمان تریپ براساس مشخصات تریپ تعیین می شود. MCB ها در رنج تریپ آنی متفاوتند. کلاس تریپ براساس نوع بار تعیین می شود.تعیین تعداد پل
برای ایجاد حفاظت لازم، باید کلید مینیاتوری با تعداد پل مناسب را انتخاب کنید. انواع مختلف کلید مینیاتوری براساس تعداد پل عبارتند از:یک پل:
MCBهای تک پل برای محافظت از مدارهای تک فازی که در آن نول مستقیماً از منبع ورودی گرفته شده استفاده می شود.یک پل و نول (1+N):
این گروه از کلیدهای مینیاتوری زمانی استفاده می شوند که به صورت همزمان نیاز به حفاظت فاز و ایزوله بودن نول داشته باشیم. این کلیدها عموما برای بارهای کوچک استفاده می شوند.دو پل:
انتخاب کلید مینیاتوری دوپل برای زمان هایی است که هم فاز و هم نول باید محافظت شوند و یا برای عملیات تعمیر و نگهداری نیاز به جداسازی کامل بار از منبع است. این کلیدها برای بارهای کوچکی که در آن فقط یک MCB برای تعویض/حفاظت کل بار استفاده می شود، کاربرد دارند.سه پل:
برای بارهای سه فاز که نیازی به کنترل نول نیست از این کلیدها استفاده می شود. کاربرد اصلی این کلیدها برای کنترل موتور سه فاز است.سه پل و نول (3+N):
برای تابلوی توزیع ورودی که در آن ایزوله بودن نول مورد نیاز است استفاده می شود.چهار پل:
در تابلوهای توزیع ورودی که الزام به حفاظت از نول وجود دارد، از این کلید مینیاتوری استفاده می شود.ظرفیت شکست در انتخاب کلید مینیاتوری
منظور از ظرفیت شکست حداکثر جریانی است که یک کلید می تواند تحمل و مدار را قطع کند. جریان بالای بیشتر از ظرفیت شکست می تواند به MCB آسیب برساند. ظرفیت های شکست 6 تا 10 کیلو آمپر برای مصارف مسکونی مناسب است. در کاربردهای صنعتی از کلید مینیاتوری با ظرفیت شکست بالاتر استفاده می شود. ظرفیت شکست براساس حداکثر توان منبع تغذیه تعیین می شود.ولتاژ کارکرد
ولتاژ عملیاتی که کلید مینیاتوری در آن کار می کند. عدد ذکر شده برای کلیدها معمولاً نشان دهنده حداکثر مقدار ولتاژ است. هر MCB ولتاژ عملیاتی متفاوتی دارد. در ولتاژهای پایین تر، برخی ویژگی های خاص مانند ظرفیت شکست ممکن است متفاوت باشند یا حتی بهبود یابند.ولتاژ عایق
مواد عایق تا سطح مشخصی از ولتاژ می توانند به عنوان عایق عمل کنند. با عبور از این حد ولتاژ، خاصیت عایقی مواد کم شده و سبب بروز چالش های ایمنی می شوند. انتخاب کلید مینیاتوری با ولتاژ عایق بالا، خیال شما را از داشتن یک مدارشکن قوس راحت می کند.عمر مکانیکی و الکتریکی
عمر مکانیکی تعداد دفعاتی است که یک کلید مینیاتوری می تواند بدون اتصال به برق روشن/خاموش شود. طول عمر الکتریکی تعداد دفعاتی است که یک MCB می تواند با برق روشن/خاموش شود. یک MCB خوب باید عمر مکانیکی حدود 20000 و عمر الکتریکی 10000 داشته باشد.ابعاد کلید مینیاتوری
به صورت استاندارد عرض هر پل کلید مینیاتوری 1 17.5 میلی متر است. اگر از کلید مییناتوری با تعداد پل بیشتر استفاده می کنید، باید تعداد پل را در این عدد ضرب کنید. قبل از انتخاب کلید مینیاتوری از وجود فضای کافی در داخل تابلو برق اطمینان حاصل کنید.تجهیزات جانبی
برخی از کلیدهای مینیاتوری را می توان به تجهیزات جانبی مجهز کرد. کنتاکت کمکی، کنتاکت خطا، رله شنت و … از جمله این تجهیزات هستند. لازم به ذکر است برخی از کلیدهای مینیاتوری قابلیت اتصال به تجهیزات جانبی را ندارند. به کمک تجهیزات جانبی می توان توابع بیشتری را پیاده سازی کرد اما باید هزینه بیشتری بپردازید. در هنگام انتخاب کلید مینیاتوری به نیازهای پروژه و قابلیت های اتصال تجهیزات جانبی دقت کنید. همچنین در صورتی که قصد استفاده از تجهیزات جانبی را داشته باشید، ابعاد کلید مینیاتوری دستخوش تغییر می شود.انتخاب برند کلید مینیاتوری
آخرین نکته ای که در انتخاب کلید مینیاتوری می تواند تاثیر گذار باشد، برند تجهیزات است. در حوزه کلید مینیاتوری تولیدکنندگان بسیار زیادی در سراسر دنیا اقدام به تولید MCB می کنند. از جمله شاخص ترین برندهای بازار می توان به کلید مینیاتوری زیمنس (موجود در فروشگاه زیمنس کالا)، کلید مینیاتوری اشنایدر و … اشاره کرد.ملاحظات بودجه ای
در حالی که اولویت اصلی در انتخاب برکر مناسب برای مدار توجه به ایمنی و کیفیت است، محدودیت های بودجه را در هنگام انتخاب MCB نمی توان نادیده گرفت. قیمت محصولات تامین کنندگان مختلف متفاوت است، همانطور که کیفیت و عمر مفید آن ها متفاوت است. با در نظر گرفتن طول عمر و نیازهای نگهداری گزینه های موجود، باید بین کیفیت و قیمت بریکر یک تعادل مناسب برقرار کنید.الزامات نصب و نگهداری
اطمینان حاصل کنید که MCB انتخابی شما با سیستم الکتریکی موجود و الزامات نصب سازگار است. در این بررسی عواملی مانند ملاحظات نصب، سازگاری سیم کشی و سهولت نصب را در نظر بگیرید. علاوه بر این، روش‌های تعمیر و نگهداری توصیه شده برای MCB را جهت اطمینان از عملکرد مداوم و طول عمر آن بررسی کنید.جمع بندی
کلید مینیاتوری از جمله تجهیزات حفاظتی است که به صورت گسترده در مدارهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. ضرورت حفاظت مصرف کننده ها در برابر اضافه بار (افزایش جریان) و همچنین اتصال کوتاه استفاده از این تجهیزات را بیش از پیش ضروری می کند. MCB ها انواع مختلفی دارند که هر کدام کاربرد متفاوتی دارد. برای انتخاب کلید مینیاتوری مناسب از بین گزینه های موجود، لازم است پارامترهای مختلفی را مورد ارزیابی قرار دهید که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفت.
سوالات متداول
ولتاژ کاری و جریان نامی خط از جمله مهمترین پارامترهای MCB است. علاوه بر این کلاس کاری (یا تایپ) و امکان افزودن تجهیزات جانبی را می توان نام برد.
حداکثر جریانی که می تواند از کلید مینیاتوری عبور کند به شرطی که کلید آسیب نبیند و به کار خود ادامه دهد. یا به عبارت دیگر حداکثر جریان منبعی که کلید می تواند مورد کنترل قرار دهد.
فیوز در اثر عبور جریان بیش از حد مجاز می سوزد و برای از سرگیری عملکرد مدار باید تعویض شود. اما کلید مینیاتوری در صورت قطع مسیر به دلیل اضافه بار یا اتصال کوتاه به راحتی قابل وصل دوباره است.