مقایسه-کلید-هوایی-با-کلید-اتوماتیک

کلید هوایی و کلید اتوماتیک از جمله بریکرهای پرکاربرد هستند. کلید مدار شکن (Circuit Breaker)یک سوییچ الکتریکی است که در دسته بندی تجهیزات حفاظتی مدار الکتریکی قرار می گیرند. با وجود برخی شباهت­ها مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک قدرت ما را در انتخاب صحیح و افزایش محافظت و کارایی مدار بالا می­برد. کلید اتوماتیک تقریبا به عنوان یک آچار فرانسه همه کاره و نسبتا دقیق در بحث حفاظت مدار الکتریکی شناخته می­شود. از طرفی کلید هوایی متخصص قطع و حفاظت از مدار در رنج جریان های بسیار بالاست.

ما در این مقاله سعی داریم نکات مهم مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک را به حد کافی شفاف کنیم.

کلید هوایی یا ACB چیست؟

کلید هوایی یا (Air Circuit Breakers)   ACB، با فراتر رفتن جریان از یک حد معین و به منظور جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات یا سیم کشی، مدار را قطع می کنند. آرک الکتریکی ایجاد شده در زمان کلیدزنی تیغه ها در این کلید با استفاده از هوا کنترل می­شود. این بریکر برای حفاظت مدارهای جریان بالا استفاده می شود. کلید هوایی مدار الکتریکی را در برابر خطای اضافه جریان و خطای اتصال کوتاه و برخی خطاهای دیگر محافظت می کند. همچنین می توان از این تجهیزات برای اهداف سوئیچینگ و ایزولاسیون نیز استفاده کرد. کلید هوایی به دلیل قابلیت هایی که دارد به طور گسترده در تابلوهای توزیع برق به کار گرفته می شود.

acb-&

در مقاله ” کلید هوایی چیست و چه کاربردهایی دارد؟” به معرفی اجزای داخلی کلید هوایی و نحوه عملکرد آن با جزییات بیشتری پرداخته ایم.

کلید اتوماتیک یا  MCCBچیست؟

کلید اتوماتیک که با نام کلید کامپکت یا ((Molded Case Circuit Breakers MCCB نیز شناخته می­شود با قطع به موقع مدار از تجهیزات برقی در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه، جریان هجومی و خطای زمین محافظت می کند .این کلید را یک قطع کننده همه جانبه می شناسند و اغلب در سیستم های توزیع برق استفاده می شود. MCCB  در مقایسه با دیگر بریکرها ظرفیت شکست بالاتری دارد. وظیفه اصلی این تجهیزات محافظت از سیستم سوئیچینگ، ترانسفورماتور و سایر دستگاه های الکتریکی است.

 کلید کامپکت در واقع نسخه توسعه یافته کلید مینیاتوری است . سرعت قطع بالاتر، رنج جریان بیشتر، قابلیت کنترل از راه دور و ویژگی های تریپ قابل تنظیم برخی از ویژگی های این کلید نسبت به کلید مینیاتوری است.

mccb-&

جهت کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با کلید هوایی می توانید مقاله “کلید اتوماتیک چیست؟ – راهنمای کاربرد و عملکرد” را مطالعه نمایید.

مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک

مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک در زمان انتخاب تجهیزات ایمنی مورد نیاز سیستم توزیع برق مطرح می­شود. البته وقتی بحث مقایسه تجهیزات پیش می­آید باید این را در نظر بگیریم که ما به دنبال مشخص کردن برنده و بازنده یا برتری دادن یکی نسبت به دیگری نیستیم. قطعا هر کلید بر اساس نیازی طراحی و ساخته شده است و کاربرد منحصر به فردی دارد. به کاربردن کلید کامپکت  (MCCB) و یا کلید هوایی (ACB) در جایگاه صحیح خود بر کارایی، ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم الکتریکی تاثیر مستقیم دارد.

در مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک ویژگی های زیادی را می­توان بررسی نمود. اما مهم ترین آنها عبارتند از:

  • حداکثر جریان
  • واحد تریپ یونیت
  • طراحی و ساختار
  • کاربرد

مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک

در ادامه به بررسی بیشتر هر یک از جنبه های مقایسه خواهیم پرداخت.

رنج جریان قابل تحمل، جریان قطع

MCCB ها و ACB ها در رنج جریان نامی با هم متفاوتند. جریان نامی حداکثر مقدار جریانی‌است که بریکر در حالت دائم می‌‌تواند تحمل کند.  مقدار جریان نامی در دمای حدود 40 درجه سانتی گراد مطابق با استاندارد  IEC 60947-2،و  در دمای 30 درجه سانتی گراد مطابق با استاندارد IEC 60898-1 تعیین ‌می‌‌شود.

رنج جریان نامی در کلید اتوماتیک به طور کلی کمتر تر از کلید هوایی است. به طور مثال کلید اتوماتیک زیمنس برای طیف جریان نامی 16 آمپر تا 1600 آمپر طراحی شده است. اما کلید هوایی زیمنس طیف گسترده­تری را شامل می­شود. این مقدار در کلید هوایی از 630 آمپر تا 6300 آمپر و یا حتی گاهی بالاتر از این مقدار می­رسد.

در زمان انتخاب بریکر علاوه بر رنج جریان نامی کلید باید ظرفیت جریان قطع نهایی و ظرفیت جریان قطع استاندارد را نیز در نظربگیریم:

  • ظرفیت قطع نهاییIcu : این مقدار حداکثر جریان اتصال کوتاه‌­است که بریکر می‌‌تواند قطع کند. کلید فقط یک بار بدون اینکه آسیبی ببیند قادر به قطع این مقدار بوده و برای دفعات بعدی نیاز به تعمیر و سرویس یا تعویض دارد.
  • جریان قطع استاندارد Ics: جریان اتصال کوتاهی که کلید به دفعات قادر به قطع آن بوده بدون اینکه آسیبی ببیند و یا نیاز به تعمیر و یا تعویض پیدا کند.

 به طور کلی   Icu ≥ Ics می­باشد.  Icsبر اساس درصدی از ظرفیت قطع نهاییIcu بیان می‌‌شود.  اگر جریان‌ قطع کمتر از Ics کلید باشد این به این معنی‌است که کلید بعد از قطع، دوباره سریعا می‌‌تواند وصل شود.

مقدار جریان قطع کلید باید نه آنقدر پایین در نظر گرفته شده باشد که کلید با قطع مکرر و ناخواسته عملکرد مدار را مختل کند و نه آنقدر بالا باشد که با عبور آن به تجهیزات آسیب برسد.

Trip unit یا واحد تشخیص خطا

در مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک مشخصات تریپ یونیت یک شاخص مهم و تعیین کننده است. در این دو بریکر وظیفه تشخیص خطاها برعهده واحد تشخیص خطا یا تریپ گذاشته شده است. تریپ یونیت ها در دو گروه اصلی حرارتی- مغناطیسی و الکترونیکی دسته بندی می­شود. بسته به کاربرد کلید و الزامات حفاظتی مورد نیاز پروژه، بریکر با تریپ یونیت مورد نظر انتخاب می­شود.

  • تریپ یونیت حرارتی-مغناطیسی : این تریپ یونیت ها تنها قادر به تشخیص خطای اتصال کوتاه و اضافه بار هستند. مکانیزم حفاظت حرارتی به منظور حفاظت در برابر اضافه بار در نظر گرفته شده است. این بخش از یک بیمتال تشکیل شده است که در اثر عبور اضافه بار گرم و خمیده شده و وضعیت کنتاکت را تغییر می دهد. مکانیزم حفاظت مغناطیسی به منظور تشخیص اتصال کوتاه در نظر گرفته شده است. عبور جریان اتصال کوتاه از سیم پیچ سبب ایجاد خاصیت آهنربایی و در نهایت تغییر وضعیت کنتاکت­ها می شود.
  • تریپ یونیت الکترونیکی : تریپ یونیت الکترونیکی در کنار سرعت عمل بالاتر نسبت به نمونه های سنتی، امکان تشخیص خطاهای بیشتری را فراهم می کند. واحدهای تریپ الکترونیکی معمولاً از یک ترانسفورماتور جریان (CT) برای هر فاز، یک برد الکترونیک و یک تریپ شنت تشکیل شده‌اند. CTها جریان را کنترل می کنند و آن را برای ورود مستقیم به برد الکترونیکی کاهش می دهند. برد الکترونیکی اطلاعات جریان جاری را تفسیر و بر اساس پارامترهای از پیش تعیین شده تصمیمات مربوط به تریپ را اتخاذ می کند. برد الکترونیکی به واحد تریپ می گوید که مدار را قطع کند.

واحد تریپ یونیت کلید هوایی

کلیدهای هوایی به عنوان تجهیزات محافظتی با واحد تریپ یونیت پیشرفته شناخته می­شوند. این بریکرها عموما از تریپ یونیت الکترونیکی استفاده می کنند. برندهای مختلف اسامی متفاوتی روی این بخش می گذارند. مثلا در کلید هوایی زیمنس به این قسمت ETU گفته می شود و در اشنایدر میکرولاجیک. شهرت واحد تریپ یونیت  ACB ها به بالا بودن ظرفیت شکست آن است. ظرفیت شکست حداکثر جریان اتصال کوتاهی است که تجهیز می تواند بدون آسیب دیدن و به صورت ایمن قطع کند. واحد تریپ یونیت کلید هوایی ویژگی­های محافظتی با قابلیت بسیار بالایی دارد و به طراح حق انتخاب بر اساس الزامات مورد نیاز مدار را می­دهد.

واحد تریپ یونیت در کلید اتوماتیک

کلید اتوماتیک به عنوان یک تجهیز حرفه­ای در تشخیص سریع خطا شناخته می­شود. در این بریکرها مانند کلید هوایی از مکانیسم  دوگانه حرارتی­­، مغناطیسی یا الکترونیکی استفاده می شود. مولفه حرارتی به شرایط جریان اضافه ناشی از اضافه بارهای طولانی مدت پاسخ می دهد، در حالی که مولفه مغناطیسی باعث خاموش شدن آنی در موارد اتصال کوتاه می شود.

 در حال حاضر برخی از مدل­های کلید اتوماتیک به تریپ یونیت حرارتی-مغناطیسی مجهز هستند. برخی دیگر از نمونه های کلید کامپکت نیز از تریپ یونیت الکترونیکی استفاده می کنند. استفاده از کلیدهای اتوماتیک با تریپ یونیت الکترونیکی، امکان محافظت بیشتر از مدار را به ما می­دهد.

طراحی و ساختار

مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک از منظر طراحی و ساختار، یکی دیگر از مواردی است که در انتخاب آگاهانه بین این دو کلید مهم است.

طراحی و ساختار کلید هوایی

بالا تر بودن رنج جریان و وجود تجهیزات مخصوص کنترل جرقه در کلید هوایی باعث ایجاد تفاوت در طراحی و ساختار آن نسبت به کلید کامپکت می­شود. رنج جریان بالاتر سبب بزرگتر شدن ابعاد تجهیزات عبور جریان می شود. از طرفی کنترل جرقه در کلید هوایی یک الزام است و تجهیزات مخصوص به خود را دارد. اما این تمام ماجرا نسیت. گاهی آنقدر جریان بالاست که علاوه بر تجهیزات کنترل جرقه، برای مراقبت از کلید به سیستم خنک کننده هم نیاز داریم. وجود تمام این موارد باعث شده در مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک به طور معمول وزن و ابعاد کلید هوایی به صورت چشم گیری افزایش پیدا کند.
ویژگی دیگر طراحی کلید هوایی قابلیت کنترل از راه دور در آن است. در مواردی که جریان های خیلی بزرگ از کلید عبور می کند، نزدیک شدن به کلید می تواند برای پرسنل خطر آفرین باشد. در این موارد استفاده از کلید هوایی با تریپ یونیت الکترونیکی که این قابلیت را فراهم آورد یک ضرورت محسوب می­شود.

طراحی و ساختار کلید اتوماتیک

کلید اتوماتیک در یک قاب عایق از مواد پلاستیک یا سرامیک با کیفیت بسیار بالا به صورت فشرده قرار می­گیرد. جمع و جور بودن ابعاد کلید اتوماتیک در کاربردهایی با فضای کم اهمیت بیشتری پیدا می­کند. مکانیزم کنترل جرقه در کلید هوایی با کلید اتوماتیک متفاوت است. مکانیزم کنترل جرقه کلید اتوماتیک از یک سری صفحات مسی ساخته می شود که جرقه در برخود با آن ها کنترل می­شود.

نکته دیگر در طراحی و ساخت کلید کامپکت کاربر پسندتر بودن نشانگر­ها و کنترلرهای آنست. از آنجا که این کلید در رنج جریان پایین تری نسبت به کلید هوایی به کار می­رود در طراحی آن نشانگر­ها و کنترلر­ها واضح تر و نظارت برای اپراتور ساده تر است.

کاربرد

کاربرد کلید هوایی با کلید اتوماتیک متفاوت است. کلید هوایی معمولا در ورودی مدار نصب می گردد و یک حفاظت کلی برای کل مدار ایجاد می کند. اما کلید اتوماتیک اغلب در بخش های پایین دست مدار قرار می­گیرد.

برخی از کاربردهای رایج ACB عبارتند از:

  • شبکه و پست های توزیع برق
  • سیستم های قدرت صنعتی مانند کارخانه ها، نیروگاه ها و عملیات معدنی به منظور محافظت از ژنراتورهای برق، ترانسفورماتورها، موتورها و سایر تجهیزات حیاتی
  • سیستم های حمل و نقل مانند راه آهن و مترو، به منظور محافظت از تجهیزات الکتریکی مانند موتورهای کششی و سیستم های سیگنالینگ
  • کاربردهای دریایی و ساحلی مانند کشتی ها و سکوهای نفتی

کلید اتوماتیک اما کاربردهای متفاوتی دارد. سرعت بالای تشخیص خطا توسط کلید اتوماتیک سبب انتخاب آن برای بخش های حساس صنایع شده است. برخی از کاربرد­های کلید اتوماتیک عبارتند از:

  • سیستم های توزیع برق برای ایزوله کردن تجهیزات معیوب و جلوگیری از آسیب به بقیه سیستم
  • حفاظت از تجهیزات الکتریکی مانند موتورها، ترانسفورماتورها، ژنراتورها و سایر دستگاه ها در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه
  • حفاظت در برابر جریان بیش از حد: افزایش جریان ممکن است به دلیل خرابی تجهیزات، اتصال کوتاه یا اضافه بار رخ دهد.
  • کنترل انتخابی: در این شرایط قطع کننده مدار باید بتواند عیب را در بخش خاصی از سیستم تشخیص داده و بدون خاموش کردن کل سیستم، بخش معیوب را از مدار جدا کند. در پروژه هایی که زمان خرابی باید به حداقل برسد و قابلیت اطمینان سیستم در درجه اول اهمیت قرار دارد، کنترل انتخابی ضروری است.
  • کاهش بار: در این فرآیند به منظور کاهش بار کلی سیستم، بارهای غیر بحرانی را قطع می کنند. این کار به جلوگیری از خاموشی و خاموش بودن تجهیزات در زمان لازم کمک می کند.
  • مراکز داده یا مراکز پزشکی: در این موارد قطع سریع برق می تواند از آسیب دیدن تجهیزات گران قیمت جلوگیری کند یا جان افراد را نجات دهد.

جدول مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک

بر اساس توضیحات بیان شده، مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک، به صورت خلاصه در جدول زیر درج شده است.

پارامتر مقایسه

MCCB

ACB

نام کامل

Molded Case Circuit Breaker

Air Circuit Breaker

برگردان به فارسی

کلید اتوماتیک یا کلید کامپکت

کلید هوایی

تعریف کلی

یک قطع کننده سریع مدار که برای سوئیچینگ و حفاظت از مدار به کار می­رود.

یک قطع کننده قدرتمند مدار است که می­تواند مدار را در جریان ­های بالا کنترل کند.

رنج ولتاژ

به نسبت پایین تر از کلید هوایی

بالاتر از کلید اتوماتیک

تریپ یونیت

مغناطیسی، حرارتی- مغناطیسی یا الکترونیکی

حرارتی- مغناطیسی یا الکترونیکی

تنظیم آستانه تریپ

آسان است

به نسبت کلید اتومات کمی پیچیدگی دارد. اما قابلیت تنظیم بیشتری دارد.

دقت

بالاتر از کلید هوایی

به نسبت کمتر از کلید اتومات

مدت زمان سنجش اتصال کوتاه

حدود 9 میلی ثانیه

حدود 30 میلی ثانیه

ابعاد

به نسبت کوچکتر

به نسبت کلید کمپکت بزرگتر

محل نصب

غالبا در ابتدای تابلو برق توزیع یا مدار مصرف کننده است.

معمولاً در ابتدای فیدر یا خط شبکه نصب می شود.

ایزولاسیون

به نسبت کلید هوایی کمتر

تجهیزات مناسب ایزولاسیون را دارد

جمع بندی

کلید اتوماتیک و کلید هوایی هر دو به منظور حفاظت از مدار مورد استفاده قرار می گیرند. انتخاب بین MCCB و ACB به نیازهای سیستم توزیع برق بستگی دارد. هر دو گزینه نقاط قوت منحصر به فرد خود را دارند. انتخاب باید بر اساس عواملی مانند حداکثر جریان، نیازهای حفاظتی و فضای کار باشد. به عنوان یک فرمول ساده  می­توان گفت، اگرسیستم توزیع برق در ابعاد کوچک‌تری مد نظر شماست، MCCB یک تجهیز حفاظتی مقرون‌به‌صرفه و قابل اعتماد است. اما برای کاربردهای صنعتی یا تجاری بزرگ، جایی که حفاظت پیشرفته و کنترل جریان بالا لازم است، ACB ها انتخاب بهتری هستند.

در مقایسه کلید هوایی با کلید اتوماتیک، برنده نهایی تجهیزی است که با نیازهای طراح بیشترین هماهنگی را داشته باشد. امیدواریم با ارائه این محتوا در انتخاب آگاهانه تجهیز مناسب به شما کمک کرده باشیم. به نظر شما در مقایسه این دو بریکر به چه نکته مهم دیگری می توان اشاره کرد؟