کلید اتوماتیک به صورت گسترده برای کنترل و حفاظت از مدارات الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. کلیدهای اتوماتیک انواع بسیاری دارند. این کلیدها را می توان براساس ولتاژ و جریان یا به عبارت کلی مشخصات کاری دسته بندی کرد. تریپ یونیت کلید اتوماتیک وظیفه تشخیص خطاها و قطع مدار را بر عهده دارد.
تریپ یونیت ها انواع مختلفی دارند و خطاهای متفاوتی را می توانند تشخیص دهند. در این مقاله به بررسی انواع مختلف تریپ یونیت مورد استفاده در کلیدهای اتوماتیک می پردازیم. با من همراه باشید.
منحنی مشخصه وضعیت های خطای تریپ یونیت کلید اتوماتیک در شکل زیر آمده است:
تریپ یونیت های الکترونیکی بر اساس نوع خطاهایی که شناسایی می کنند دسته بندی می شوند. این دسته بندی به کمک حروف مشخصه در تریپ یونیت ارائه می شود. به عنوان مثال تریپ یونیتی که تحت عنوان LSING شناخته می شود، مدار را در برابر همه خطاها حفاظت می کند. نوع LI فقط در برابر اضافه بار اتصال کوتاه لحظه ای حفاظت می کند؛ مشابه تریپ حرارتی – مغناطیسی.
در ادامه به بررسی جزئیات بیشتری از این حالت های خطا می پردازیم.
کلید اتوماتیک
کلید اتوماتیک با نام MCCB نیز شناخته می شود که مخفف عبارت Molded Case Circuit Breaker است. این کلیدها در مدارات با جریان نسبتا بالا مورد استفاده قرار می گیرند. در واقع این کلیدها جایگزینی برای کلید مینیاتوری هستند. کلیدهای مینیاتوری عموما تا سقف جریان 63 آمپر تولید و استفاده می شوند. در مداراتی که با جریان های بزرگتری سر و کار داریم از کلید اتوماتیک استفاده می شود. این کلیدها به کمک بخش های حساسی که تریپ یونیت نامیده می شود، می توانند خطاهای مختلفی را در مدار شناسایی کنند. خطای اتصال کوتاه و خطای اضافه جریان حرارتی رایج ترین خطاهایی است که توسط این کلیدها قابل تشخیص است.جزئیات بیشتر در مورد عملکرد و ساختار داخلی این کلیدها را می توانید در مقاله “کلید اتوماتیک چیست و چه کاربردهایی دارد؟” ببینید
تریپ یونیت کلید اتوماتیک
تریپ یونیت یکی از ماژول های داخلیMCCB است که وقوع خطاهای الکتریکی یا شرایط غیرعادی را تشخیص میدهد. واحد تریپ وظیفه نظارت بر جریان، ولتاژ و سایر پارامترهای مدار الکتریکی را بر عهده دارد و در مواقع لزوم مکانیزم قطع را فعال می کند. به این ترتیب مدار و تجهیزات متصل به آن از آسیب محافظت می شوند. تریپ یونیت ها را می توان به روش های مختلفی دسته بندی کرد. در ساده ترین دسته بندی، واحدهای تریپ به دو گروه قابل تنظیم و ثابت یا غیر قابل تنظیم تقسیم می شوند. در نمونه های قابل تنظیم می توان جریان عبوری از مدار را تنظیم کرد. اما نمونه های ثابت براساس یک جریان از پیش تعیین شده طراحی می شوند. در یک دسته بندی رایج تر، تریپ یونیت کلید اتوماتیک را براساس تکنولوژی به کار رفته در تولید تریپ دسته بندی می کنند. بر این اساس می توان دسته بندی های زیر را برای این تجهیزات متصور بود:واحد تریپ حرارتی مغناطیسی
رایج ترین نوع تریپ یونیت کلید اتوماتیک، تریپ حرارتی مغناطیسی است. این واحد به کمک دو عنصر حرارتی و مغناطیسی مدار را در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت می کند. عنصر حرارتی به اضافه جریان طولانی مدت (اضافه جریان حرارتی) پاسخ می دهد. عنصر حرارتی در واقع یک تیغه بیمتال است. عنصر مغناطیسی نیز به جریان های لحظه ای بالا که ناشی از اتصال کوتاه هستند پاسخ می دهد. این عنصر از یک سیم پیچ و هسته مغناطیسی تشکیل شده است. تریپ الکترومغناطیسی آستانه تریپ ثابت (تریپ آنی ثابت) یا قابل تنظیم (تریپ لحظه ای قابل تنظیم) دارد. این واحد، تریپ آنی بریکر روی یک مقدار جریان اضافه از پیش تعیین شده (چند ورودی) را فعال می کند. این واحد زمان تریپ ثابتی (حدود چند ده میلی ثانیه) دارد. این تریپ برای حافظت از مدار در برابر اتصال کوتاه در نظر گرفته شده است.تریپ یونیت الکترونیکی
این واحدها از قطعات الکترونیکی برای ارائه تنظیمات حفاظتی دقیق و قابل تنظیم استفاده می کنند. دقت بالا و ویژگی های اضافی مانند اندازه گیری پیشرفته، عیب یابی پیشرفته، ثبت شکل موج، ثبت رویدادها، رابط های ارتباطی متنوع، قابلیت برنامه ریزی گسترده و گزینه های سفارشی سازی از جمله مزیت های این تریپ ها نسبت به نمونه های حرارتی مغناطیسی است. واحدهای تریپ الکترونیکی انعطاف پذیری بیشتری برای تنظیم منحنی های تریپ و حفاظت دقیق تر فراهم می کنند. واحدهای تریپ الکترونیکی در برندهای مختلف، نامگذاری متفاوتی دارند. به عنوان مثال واحد تریپ الکترونیکی کلید اتوماتیک زیمنس با نام ETU و در محصولات اشنایدر با نام میکرولاجیک شناخته می شود. در برخی از منابع نام تریپ یونیت میکروپروسسوری نیز برای این گروه ذکر شده است.خطاهای قابل تشخیص توسط تریپ یونیت الکترونیکی
هدف اصلی بریکر و عملکردهای حفاظتی، به طور کلی تشخیص عیوب و ایزوله کردن قطعات معیوب سیستم است. تریپ های حرارتی- مغناطیسی تنها قادرند خطای اتصال کوتاه و خطای اضافه جریان حرارتی را تشخیص دهند. اما واحدهای تریپ الکترونیکی خطاهای مختلفی را می توانند تشخیص دهند. تریپ الکترونیکی از یک ریزپردازنده برای پردازش سیگنال های مختلف استفاده میکنند و در صورت بروز خطا، بریکر را فعال میکنند. به همین دلیل واحدهای تریپ الکترونیکی، معیارهای تریپ بیشتری را ارائه می دهند که با تریپ های الکترومکانیکی امکان پذیر نیست. پردازش دیجیتال سیگنال ها کمک می کند تریپ الکترونیکی عملکردهای حفاظتی زیر را ارائه دهد:- محافظت در برابر خطای اضافه بار
- حفاظت از اتصال کوتاه با تاخیر زمانی کوتاه
- محافظت از اتصال کوتاه آنی
- محافظت نول
- حفاظت در برابرخطای زمین
مشخصع عملکرد | مفهوم | توضیح |
L | Overload protection | محافظت در برابر خطای اضافه بار |
S | Short-circuit protection (short-time delayed) | حفاظت از اتصال کوتاه با تاخیر زمانی کوتاه |
I | Short-circuit protection (instantaneous) | محافظت از اتصال کوتاه آنی |
N | Neutral conductor protection | محافظت نول |
G | Ground-fault protection | حفاظت در برابرخطای زمین |
حفاظت از اضافه بار
این قابلیت در تریپ یونیت های الکترونیکی با حر ف L نمایش داده می شود. خطای اضافه بار از جمله رایج ترین خطاهای مدار الکتریکی است. تریپ یونیت کلید اتوماتیک قادر است این خطا را شناسایی و در صورت وقوع مدار را قطع کند. در تریپ یونیت های حرارتی مغناطیسی این خطا توسط تیغه بیمتال تشخیص داده می شود. اما در تریپ یونیت های الکترونیکی، یک تابع قابل تنظیم (توسط کاربر)، اثر تیغه بیمتال را شبیه سازی می کند. در اثر نتایج این تابع، بریکر به شرایط اضافه بار واکنش نشان می دهد. در واقع این تابع تعیین می کند کلید اتوماتیک چه مقدار جریان را به طور مداوم منتقل می کند. جریان نامی عبوری از کلید اتوماتیک توسط کاربر تعیین می شود. تریپ یونیت در جریانی معادل 1.075 برابر جریان تنظیم شده تریپ می کند.حفاظت از اتصال کوتاه تاخیری
این عملکرد با حرف مشخصه S شناخته می شود. این حفاظت برای بهبود هماهنگی سیستم مورد استفاده قرار می گیرد. تریپ یونیتی که این قابلیت را دارد به قطع کننده مدار سطح پایین تر اجازه می دهد تا مدار را قطع کند. این قابلیت کمک می کند در زمان بروز خطا، تنها بخش معیوب سیستم غیرفعال شود و سایر بخش ها به فعالیت خود ادامه دهند. این قابلیت برای تنظیم زمانی عملکردهای حفاظتی سری (پشت سر هم) استفاده می شود. با این حال، این قابلیت می تواند باعث ایجاد استرس مکانیکی و حرارتی غیر ضروری روی تجهیزات الکتریکی شود. بنابراین، مهم است که زمان تاخیر را به حداقل برسانید و رتبه بندی تجهیزات را هنگام استفاده از این عملکرد بررسی کنید.حفاظت از اتصال کوتاه آنی
این عملکرد با حرف I نشان داده می شود. بسته به کاربرد، جریان اتصال کوتاه می تواند ثابت یا قابل تنظیم باشد. این بخش از حفاظت تریپ یونیت، عملکردی مشابه تریپ بونیت مغناطیسی کلید اتوماتیک دارد. این عملکرد، مدار را بدون تاخیر زمانی خاموش می کند. تریپ یونیت هایی که به صورت همزمان از حفاظت اتصال کوتاه آنی و تاخیری بهره می برند، اگر زمان اتصال کوتاه آنی پایین تر یا برابر با اتصال کوتاه تاخیری تنظیم شود، اتصال کوتاه آنی بر اتصال کوتاه تاخیری مقدم خواهد بود.حفاظت از هادی نول
حفاظت از هادی خنثی در برابر جریان اضافه و اتصال کوتاه، یکی دیگر از قابلیت های تریپ یونیت کلید اتوماتیک الکترونیکی است که با حرف N نشان داده می شود. وقوع خطای نول می تواند دلایل مختلفی داشته باشد که عبارتند از:- نوع سیستم ارتینگ
- جریان های هارمونیک در هادی خنثی
- اندازه نامناسب هادی خنثی
حفاظت از خطای زمین
این قابلیت با حرف G در مشخصات تریپ یونیت نشان داده می شود. خطای زمین در صورت اتصال ناخواسته بین هادی برق دار و زمین یا قاب تجهیزات و زمین رخ می دهد. در واقع این خطا زمانی اتفاق میافتد که الکتریسیته مسیری ناخواسته را به سمت زمین طی میکند و سیمکشی مدار را دور میزند. از جمله مهمترین دلایل وقوع این خطا می توان به خرابی عایق، آسیب دیدن سیم ها، سیم کشی معیوب یا فرسوده شدن عایق سیم ها اشاره کرد. خطای زمین می تواند باعث اختلالات عمده در محیط های صنعتی شود. این خطا می تواند منجر به خرابی، توقف فرآیند تولید، افزایش هزینه های تعمیر و ایجاد خطر آتش سوزی شود. بنابراین، داشتن دستگاههای که جریانهای خطای زمین را قبل از ایجاد آسیب حس کرده و مدار را قطع کنند، مهم است.جمع بندی
تریپ یونیت کلید اتوماتیک نقش تعیین کننده ای در میزان حفاظت از مدار بازی می کند. تریپ یونیت ها انواع و دسته بندی های مختلفی دارند. در یک دسته بندی تریپ ها را به دو گروه حرارتی مغناطیسی و الکترونیکی تقسیم می کنند. تریپ یونیت الکترونیکی خطاهای بیشتری را شناسایی می کنند. براساس نوع خطایی که تریپ یونیت قادر است تشخیص دهد، نام گذاری های مختلفی بر روی تریپ ها انجام می شود.