آشنایی با تجهیزات حفاظتی زیمنس

منشا خسارات در سیستم های برق اغلب مواردی همچون اضافه بار، اضافه جریان، اتصال کوتاه، دوفاز شدن تجهیزات سه فاز، جریان نشتی و … است. در این مقاله با تجهیزات حفاظتی زیمنس شامل کلید اتوماتیک، کلید حرارتی، کلید هوایی و کلید مینیاتوری و موارد کاربرد آن آشنا می شویم.

کلید اتوماتیک MCCB چیست

    کلید اتوماتیک یا کلید کمپکت (Molded case  circuit breaker)  یکی از تجهیزات حفاظتی الکترومکانیکی  است. این قطعه اهمیت بسیار زیادی به منظور محافظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه دارد. این تجهیز در ساده ترین حالت، مدار را در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت می کند. کلید اتوماتیک در مدل های پیشرفته تر و گران قیمت تر ، قابلیت حفاظت در برابر اتصال به زمین و حفاظت هادی نول را به وسیله ی تریپ یونیت های الکترونیکی که بصورت آنالوگ (ولومی ) و یا دیجیتال (صفحه کلید ) هستند را دارد. در مقاله ” کلید اتوماتیک چیست؟ ” ساختار داخلی کلید اتوماتیک و انواع تریپ یونیت های به کار رفته در این تجهیز بررسی شده است.

کلید اتوماتیک زیمنس

همه کلیدهای اتوماتیک مدار را در برابر اضافه بار حرارتی و اتصال کوتاه محافظت می کنند. کلید اتوماتیک یکی از تجهیزات حفاظتی زیمنس است که در برخی موارد علاوه بر حفاظت های معمول، مدار را در برابر خطای اتصال زمین نیز می تواند ایمن کند. همچنین برخی از مدل ها همزمان با حفاظت از مدار، از موتور نیز حفاظت می کنند . کلید اتوماتیک زیمنس در سه سری اصلی ارائه شده است.

1. 3VM
2. 3VL
3. 3VA

سری 3VL نمونه های قدیمی تر زیمنس است که قیمت بالایی دارد و در بازار ایران با استقبال کمی مواجه شده است.

سری 3VM

    3VM زیمنس در نسخه های 3 و 4 پل در جریان های 100، 160، 250، 400 و 630 آمپر عرضه می شود. همچنین در نسخه های تک پل و دوپل جریان 160 آمپر را پوشش می دهند. این بریکرها با جریان های عملیاتی نامی 16 تا 630 آمپر و ولتاژ نامی تا 500 ولت بسته به اندازه، موجود هستند. سری 3VM از جمله محصولات ارزان قیمت زیمنس است و با تریپ یونیت حرارتی – مغناطیسی عرضه می شود.

سری 3VA

    خانواده 3VA به چهار زیر شاخه تقسیم می شود:

• 3VA1
• 3VA2
• 3VA5
• 3VA6

کلیدهای 3VA1 و 3VA2 طبق استاندارد IEC60947 و کلیدهای 3VA5 و 3VA6 براساس استاندارد UL489 طراحی و ساخته شده اند. با توجه به استاندارد تجهیزات مورد استفاده در ایران، سری های 3VA1 و 3VA2 در بازار ایران موجود است. سری 3VA1 در مدل های تک پل تا چهار پل 160 آمپر و سه پل و چهار پل 100 آمپر و 250 آمپر موجود هستند. مدل جدید کلیدهای اتوماتیک 3VA2  به صورت سه پل و چهار پل در دسترس هستند. این بریکرها در جریان های نامی 16 تا 630  آمپر و در ولتاژهای نامی تا 690 ولت بسته به سایز و سری موجود هستند. جدول زیر این دو سری را به صورت اجمالی مقایسه کرده است. در صفحه کلید اتوماتیک زیمنس  ضمن توضیحات تکمیلی و لیست کلید های اتومات زیمنس در دسترس قرار دارد.

کاربرد	3VA1	3VA2	توضیح
حفاظت خط (لاین)	*	*	تریپ یونیت ها برای حفاظت خط از موارد زیر در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه طراحی شده اند کابل ها خطوط بارهای عمدتاً غیر موتوری
حفاظت مولد(ژنراتور(		*	تریپ یونیت­ها  به صورتی مناسب و بهینه برای محافظت از ژنراتورها تنظیم شده اند.
حفاظت موتور		*	کلید ها برای جریان اضافه بار و اتصال کوتاه برای حفاظت بهینه و راه اندازی مستقیم موتورهای قفس سنجابی القایی طراحی شده اند. کلید های کامپکت برای محافظت از موتور دارای حساسیت خطای فاز و تصویر حرارتی هستند که از موتور در برابر گرمای بیش از حد محافظت می کند. کلاس پایه زمان قابل تنظیم به کاربران این امکان را می دهد که آزادسازی اضافه بار را با شرایط راه اندازی موتور مورد محافظت تنظیم کنند
حفاظت از ترکیبات استارتر(حفاظت استارتر)	*	*	ترکیبات استارت عبارتند از: کلید کامپکت + کنتاکتور + رله اضافه بار (بی متال). کلید کامپکت، حفاظت از اتصال کوتاه و عملکرد جداسازی را انجام می دهد وظیفه کنتاکتور، سوئیچینگ عملیاتی فیدر(تغذیه کننده) است و بی متال حفاظت اضافه بار را در مدار کنترل می کند. بنابراین کلید کامپکت برای ترکیب استارت، مجهز به یک اتصال کوتاه آنی قابل تنظیم است.
حفاظت جریان مانده	*	*	دستگاه‌های با جریان باقیمانده در سیستم‌های فشار ضعیف در صورت خرابی عایق یا کنتاکت اولیه ، حفاظت خطا (که قبلاً به عنوان حفاظت در صورت تماس غیر مستقیم نامیده می‌شد) و حفاظت تکمیلی (که قبلاً به عنوان حفاظت در صورت تماس مستقیم نامیده می‌شد) ارائه می‌کنند. وظیفه آنها جلوگیری یا کاهش صدمات وارده به پرسنل یا دام یا آسیب به اموال است.
سوئیچ های انتقال	*	*	سوئیچ های انتقال، جریان را بین دو سیستم تغذیه مستقل از یکدیگر تغییر می دهند. هدف سوئیچ های انتقال، اطمینان از امکان استفاده از منبع تغذیه جایگزین پس از خرابی منبع تغذیه عادی می­باشد.
سوئیچ دیسکانکتورها	*		سوئیچ دیسکانکتورها زمانی که جریان عملیاتی خود را تحت شرایط عملیاتی عادی انجام می دهند، می توانند تجهیزات و قطعات تاسیسات الکتریکی را سوئیچ کنند. یک سوئیچ دیسکانکتورها، مدارها یا مواردی از تجهیزات را جدا می کند تا کار تعمیر و نگهداری انجام شود. سوئیچ دیسکانکتورها مطابق با استاندارد IEC  /  EN 60947 3 هستند.

کلید هوایی یا ACB

کلید هوایی یا همان ACB  مخفف کلمه Air Circuit Breaker ، یک کلید اتوماتیک است که در جریان های بالا و در ورودی تابلو برق به کار گرفته می شود. در جریان های بالا هنگام کلید زنی، در محل تیغه ها جرقه های بزرگی ایجاد می شود. تمام بریکرها به منظور کنترل این جرقه ها، از یک مکانیزم کنترل جرقه بهره می برند. در مکانیزم کنترل جرقه کلید هوایی، از هوا استفاده می شود. اگر به اطلاعات بیشتر در رابطه با ساختار داخلی و نحوه عملکرد بریکر نیاز دارید مقاله ” آشنایی با کلید هوایی ” به صورت مختصر و مفید به بررسی این تجهیز پرداخته است. این سری از تجهیزات حفاظتی زیمنس برای سویچینگ و حفاظت مدار در برابر خطاهای شبکه مانند اتصال کوتاه ، افزایش حرارت و … مورد استفاده قرار می گیرد .کلید های هوایی فشار ضعیف عموما در رنج جریانی 630 تا 6300 آمپر و در ولتاژ کاری 690 ولت تولید می شوند.

کلید هوایی زیمنس

به طور کلی کلیدهای هوایی زیمنس دو وظیفه اصلی قطع و وصل مدار(سوئیچ کردن) و حفاظت از مدار در برابر خطاهای اتصال کوتاه، اتصال زمین و … را بر عهده دارد. از پرکاربردترین انواع کلید هوایی زیمنس می توان به سری 3WL اشاره کرد. جریان نامی این بریکر های زیمنس از 630 تا 6300 آمپر است. در میان تجهیزات حفاظتی زیمنس بریکر هوایی آن قدرت قطع بالاتری نسبت به کلید های اتوماتیک دارد. همچنین کلید های هوایی زیمنس نسبت به کلید های اتوماتیک عمر بیشتری دارند. کلید هوایی زیمنس در سه مدل زیر به بازار ارائه می شود.

• کلید هوایی زیمنس 3WL (محدوه جریان از 1000 آمپر تا 6300 آمپر برای ولتاژ متناوب و 4000 آمپر ولتاژ مستقیم (DC))
• کلید هوایی زیمنس 3WT (محدوه جریان از 400 تا 4000 آمپر)
• کلید هوایی زیمنس 3WA (محدوه جریان از 630 تا 6300 آمپر و 4000 آمپر ولتاژ مستقیم (DC))

در جدول زیر ویژگی های این سه مدل با یکدیگر مقایسه شده است.

	– 3WAولتاژ متناوب	3WL   – ولتاژ متناوب	3WT   – ولتاژ متناوب
کاربرد	حفاظت مدارهای توزیع برق با تکنولوژی دیجیتال	مورد استفاده در فیدرهای ورودی، فیدرهای خروجی، کوپلینگ، توزیع و همینطور سوئیچینگ و حفاظت موتور، خازن ، ژنراتورها، ترانسفورماتور، باس بار و کابل	مورد استفاده برای سوئیچینگ و حفاظت مدارات ساختمانی و صنعتی و موتورها
محدوده جریان- آمپر	630-800-1000-1250-1600-2000-2500-3200-4000-5000-6300	630-800-1000-1250-1600-2000-2500-3200-4000-5000-6300	400-630-800-1000-1250-1600-2000-2500-3200-3800-4000 مدل 3800 آمپر فقط بصورت کشویی و مدل 4000 آمپر فقط بصورت فیکس ارائه می شود.
محدوده ولتاژ عملکرد- ولت متناوب	در مدل های های مختلف تا ولتاژهای 500-690-1000-1150	1000/690	تا 500
مقاومت در برابر ضربه های ولتاژی- کیلوولت	12 کیلوولت برای مدار اصلی، 4 کیلوولت برای مدار کمکی، 2.5 کیلوولت برای مدار کنترل	کیلوولت برای مدار اصلی، 4 کیلوولت برای مدار کمکی، 2.5 کیلوولت برای مدار کنترل	8 کیلوولت برای مدار اصلی، 4 کیلوولت برای مدار کمکی
ظرفیت اتصال کوتاه قطع مدار در ولتاژ 500 ولت متناوب و فرکانس 50/60 هرتز -کیلوآمپر	55-66-85-100-125-150	55-66-85-100-125-150	55-66
فرکانس عملکرد- هرتز	60	50  و 60	50  و 60
رله های حفاظتی قابل نصب روی کلید	ETU600	ETU15B، ETU25B، ETU27B، ETU45B(بدون نمایشگر)، ETU76B	ETU35WT , ETU37WT,ETU54WT,ETU47WT
استاندارد ها	IEC 60947-2, IEC 60364-8-1, ISO 50001	IEC 60947-2 ، IEC 60947-2 Annex F/CISPR 11/22 Class B	IEC 60947-2, GB 14048.2, IEC 60068-2-30 و دارای تاییدیه CCC

کلید حرارتی MPCB

کلید حرارتی برای از حفاظت موتور در برابر آسیب های ناشی از افزایش جریان به کار می رود. MPCB موتور را در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت می کند. کلید حرارتی هم کارایی کلید مینیاتوری و هم رله اضافه بار را دارد. به علاوه، این قطعه در مدل هایی که تریپ یونیت(واحد تشخیص خطا) الکترونیکی دارند می تواند در برابر افت فاز، عدم وجود تعادل فاز، اضافه بار و بازگشت سریع موتور پس از اورلود از موتور الکتریکی محافظت کند. توضیحات بیشتر در رابطه با ساختار داخلی، نحوه انتخاب و نصب کلید حرارتی در مطلب ” کلید حرارتی چیست ” آورده شده است. کلید حرارتی در دامنه جریانی تا 100 آمپر، بر حسب سه شاخص دسته بندی می شود:

• دامنه جریان
• ظرفیت قطع آن (قدرت قطع)
• سایز  دستگاه

البته چون یکی از پارامترهای مهم انتخاب کلید حرارتی توان موتور هست به همین دلیل در کاتالوگ اکثر برند ها دسته بندی بر اساس توان نیز ارائه می شود.

کلید حرارتی زیمنس

کلیدهای حرارتی زیمنس با نام تجاری 3RV2 زیر مجموعه سری محصولات SIRIUS هستند. خانواده SIRIUS  زیمنس  محصولات متنوعی از جمله کنتاکتور، بی متال، تجهیزات قطع و وصل مدار مانند شاسی ها و سافت استارتر را شامل می شود. کد گذاری تجهیزات حفاظتی زیمنس عموما براساس کاربردها و قابلیت های آن ها انجام می شود. رایج ترین پیش کدهای کلید حرارتی زیمنس شامل کد های زیر می شود:

• کلید حرارتی زیمنس 3RV20 : حفاظت راه اندازی موتور استاندارد
• کلید حرارتی زیمنس 3RV21 : حفاظت راه اندازی موتور با رله
• کلید حرارتی زیمنس 3RV23 : حفاظت راه اندازی موتور با کنتاکتور
• کلید حرارتی زیمنس 3RV24 : حفاظت ترانسفوماتور
• کلید حرارتی زیمنس 3RV27, 3RV28 : این کلیدها تحت استاندارد UL 498 تولید شده اند

در ایران بصورت خاص کلید حفاظت موتور سری 3RV20   به فروش می رسد. این تجهیزات حفاظتی زیمنس در چهار سایز استاندارد تولید و عرضه می شوند:

• S00
• S0
• S2
• S3 

با توجه به تفاوت ابعاد، جریان نامی سایزهای مختلف متفاوت است. کلید حرارتی سایز S00 تا جریان 16 آمپر را پوشش می دهد. سایز S0 تا40  آمپر، سایز S2 تا80  آمپر و همچنین سایز S3 تا جریان 100  آمپر را پوشش می دهند. لیست کامل  کلیدهای 3RV2 به همراه اطلاعات جامعی در رابطه با نحوه انتخاب و مشخصات این کلید ها در صفحه کلید حرارتی زیمنس قابل مشاهده است.

کلید مینیاتوری چیست

کلید مینیاتوری یا ( Miniature Circuit Breaker)  MCB  مدار را در برابر اضافه جریان و اتصال کوتاه محافظت می کند. کلید مینیاتوری یکی از مهم‌ترین تجهیزات برق صنعتی است که البته در مصارف خانگی هم کاربرد. در زمانی که شرایط غیرطبیعی در شبکه رخ دهد یا با مشکلاتی مانند عبور جریان غیرمجاز، اضافه بار و اتصال کوتاه مواجه شویم، کلیدی مینیاتوری MCB وظیفه قطع مدار را بر عهده می‌گیرد. برخی این کلیدها را همچنان به همان نام فیوز می‌شناسند که وظیفه حفاظت در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار را برعهده دارد. به عبارت بهتر می‌توان گفت که نحوه عملکرد کلید مینیاتوری شبیه به فیوز است؛ اما حساسیت بالاتری دارد و قابل اعتمادتر است. کلید مینیاتوری در کلاس های کاری A, B, C, D, K , Z عرضه می شوند. در این بین کلای های B, C, D کاربرد بیشتری دارند. کلاس هایهای کلید مینیاتوری، منحنی تریپ و نحوه انتخاب گزینه مناسب، موضوعات مرتبط با این بریکر است که در مقاله ” کلید مینیاتوری چیست ” به آن پرداخته است.

کلید مینیاتوری زیمنس

در میان تجهیزات حفاظتی زیمنس، کلید میناتوری کاربرد گسترده ای دارد به همین دلیل به روش های مختلفی طبقه بندی می شود. مهمترین کلید مینیاتوری زیمنس با نام های تجاری  5SL، 5SY،  5SP و 5SJ  به بازار عرضه می شوند.

کلید مینیاتوری 5SL  زیمنس

فیوزهای این دسته کارکرد همه جانبه ای دارد و به انواع زیر دسته بندی می شود :

• 5SL3
• 5SL4
• 5SL6
• 5SL30

از این بین سری 5SL6 در بازار ایران موجود است.

کلید مینیاتوری 5SY زیمنس

کلیدهای مینیاتوری 5SY  برای کاربردهایی با شاخص های زیاد مناسب هستند. مدارهای دارای موتور یا لامپ های بزرگ، نیمه هادی ها یا تجهیزاتی مانند ترانسفورماتورها و شیرهای برقی که پالس های قوی تولید می کنند از جمله کاربردهای صنعتی این سری از کلید مینیاتوری زیمنس است.

کلید مینیاتوری 5SP زیمنس

این دسته از تجهیزات حفاظتی زیمنس مانند سری5SY،  برای کاربرد هایی با الزامات بالا مورد استفاده قرار می گیرند. ساختمان های پیچیده غیر مسکونی و نیز صنایع  مختلف از جمله موارد استفاده این کلیدها است.

کلید مینیاتوری زیمنس 5SJ

این کلیدهای مینیاتوری در دو مدل 5SJ6 با استاندارد IEC و مدل 5SJ4  با استاندارد UL تولید می شود. کاربرد این سری برای پریزهای خروجی و مدارهای روشنایی در تاسیسات ساختمانی است. نکات مهم در انتخاب تجهیزات حفاظتی زیمنس هنگام انتخاب انواع کلید‌ها و تجهیزات حافظتی باید به چند نکته  توجه داشت:

• انتخاب صحیح نوع تجهیزات حفاظتی

کاربرد کلید ها با یکدیگر متفاوت هست. قدم اول تشخیص صحیح نوع کلید مورد نظر هست.

• تطابق تجهیزات با الزامات مدار

تعداد فاز، فرکانس کاری، درجه حفاظت و استاندارد کلید مشخصاتی هستند که باید در زمان انتخاب به دقت بررسی شوند.

• درجه حفاظت تجهیزات

درجه حفاظت و حساسیت کلید باید با درجه حساسیت حفاظت تابلو همخوانی داشته و از درجه حفاظت تابلو نکاهد. به طور مثال با تنظیم تریپ یونیت کلید میزان حساسیت به افزایش جریان تعیین می شود. این حساسیت به افزایش جریان نباید از استاندارد عملکرد عادی تابلو بیشتر باشد.

• جریان و توان

جریان نامی و توان تجهیزاتی که کلید های حفاظتی باید کنترل کنند موضوع بسیار مهمی است.

• نوع خطا

نوع خطاهایی که باید توسط بریکر کنترل شوند موضوع مهم دیگری است که باید به آن پرداخت. بر این اساس که چه نوع خطایی را می خواهیم کنترل کنیم نوع تریپ یونیت کلید(مثلا حرارتی باشد یا الکترونیکی) مشخص می شود.

• قدرت قطع وسایل حفاظتی

قدرت قطع، حداکثر جریانی است که در یک لحظه از کلید عبور می کند بدون اینکه کلید آسیب ببیند. وسایلی مانند کلید‌ مینیاتوری قدرت قطع پایینی دارند. اما کلیدهای اتوماتیک و به ویژه کلید هوایی قدرت قطع بسیار بالایی دارند.