انواع مختلف کلیدهای مینیاتوری{MCB} و منحنی کاری آنها

کلید مینیاتوری MCB چیست؟

کلید مینیاتوری یک وسیله الکترومکانیکی است که از مدار الکتریکی در برابر جریان اضافی محافظت می کند. جریان اضافه در یک مدار الکتریکی ممکن است ناشی از اتصال کوتاه ، اضافه بار یا طراحی معیوب باشد. 

به طور خلاصه، MCB وسیله ای برای محافظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه است. از آنها در مناطق مسکونی و تجاری استفاده می شود. همانطور که قبل از خرید لوازمی مانند ماشین لباسشویی یا یخچال وقت صرف بررسی دقیق می کنیم، باید در مورد کلیدهای مینیاتوری نیز تحقیق کنیم.

MCB  جایگزین بهتری برای فیوز  است  زیرا پس از تشخیص اضافه بار  نیازی به تعویض ندارد  . برخلاف فیوز،  MCB  را می توان به راحتی کار کرد و در نتیجه ایمنی عملیاتی بهبود یافته و راحتی بیشتری را بدون متحمل شدن هزینه عملیاتی زیاد ارائه می دهد. آنها برای محافظت از مدارهای جریان کمتر استفاده می شوند و دارای مشخصات زیر هستند  

• رتبه فعلی – آمپر
• رتبه اتصال کوتاه – کیلو آمپر (kA) 
• ویژگی های عملیاتی – منحنی های B، C، D، Z یا K

کلید مینیاتوری را با MCCB (کلید کامپکت) یا GFCI (نشت یاب) اشتباه نگیرید .

مدار شکن مینیاتوری تابلویی است که  معمولاً در محدوده 0.5 آمپر تا 100 آمپر موجود است. رتبه اتصال کوتاه آن بر حسب کیلو آمپر (kA) داده شده است و این نشان دهنده سطح توانایی کار آن است.

به عنوان مثال، یک MCB خانگی معمولاً دارای سطح خطای 6 kA است، در حالی که یک MCB مورد استفاده در یک کاربرد صنعتی ممکن است به واحدی با قابلیت خطای 10kA نیاز داشته باشد. 

اصول کار کلیدهای مینیاتوری:

MCB ها دستگاه های محافظی هستند که برای شکستن مدار در صورت اضافه بار یا اتصال کوتاه ساخته شده اند.

عملکرد یک قطع کننده مدار مینیاتوری در صورت اضافه بار و خطای اتصال کوتاه است.

• برای محافظت از اضافه بار ، آنها یک نوار دو فلزی دارند که باعث باز شدن مدار می شود.
• برای حفاظت از اتصال کوتاه ، دارای یک نوع بوبین الکترومغناطیسی هستند.

دو ترتیب عملکرد یک قطع کننده مدار مینیاتوری وجود دارد . 

1. به دلیل اثر حرارتی جریان بیش از حد الکتریکی 
2. به دلیل اثر الکترومغناطیسی جریان بیش از حد. 

عملکرد حرارتی قطع کننده مدار مینیاتوری با یک نوار دو فلزی به دست می آید. هرگاه جریان الکتریکی پیوسته از طریق MCB عبور کند، نوار دو فلزی گرم شده و با خمش منحرف می شود.

این انحراف نوار دو فلزی، چفت مکانیکی را آزاد می کند. از آنجایی که این قفل مکانیکی با مکانیزم عملیاتی متصل می شود، باعث باز شدن کنتاکت  های مدار شکن مینیاتوری می شود .

اما در شرایط اتصال کوتاه ، افزایش ناگهانی جریان الکتریکی باعث جابجایی الکترومکانیکی پیستون مرتبط با سیم پیچ قطع یا سلونوئید MCB می شود.

پیستون به اهرم تریپ ضربه می زند و باعث آزاد شدن فوری مکانیزم قفل و در نتیجه باز شدن کنتاکت های قطع کننده مدار می شود. این توضیح ساده ای از اصل کار قطع کننده مدار مینیاتوری بود .

مکانیسم قطع در مدار شکن مینیاتوری

همانطور که در بخش بالا توضیح داده شد، یک MCB دارای دو نوع مکانیسم قطع است.

1. تریپینگ حرارتی
2. حرکت مغناطیسی

این موارد در بخش بعدی توضیح داده شده است.

1. واحد تریپ حرارتی

واحد تراش حرارتی در برابر جریان اضافه بار محافظت می کند. 

واحد حرارتی مبتنی بر یک عنصر دو فلزی است که در پشت میله قطع کننده مدار قرار دارد و بخشی از مسیر انتقال جریان قطع کننده است. 

هنگامی که اضافه بار وجود دارد، جریان افزایش یافته بی متال را گرم می کند و باعث خم شدن آن می شود. همانطور که دو فلزی خم می شود، میله اتصال را می کشد که تماس های شکن را باز می کند.

زمان مورد نیاز برای خم شدن بی متال و ضربه زدن به شکن برعکس جریان متغیر است. 

2. واحد تریپ مغناطیسی

واحد تریپ مغناطیسی در برابر اتصال کوتاه محافظت می کند. واحد حرکت مغناطیسی از یک آهنربای الکتریکی و یک آرمیچر تشکیل شده است.

هنگامی که یک اتصال کوتاه وجود دارد، شدت جریان زیادی از سیم پیچ ها عبور می کند و میدان مغناطیسی ایجاد می کند که آرمیچر متحرک را به سمت آرمیچر ثابت جذب می کند.

چکش به کنتاکت متحرک فشار داده می شود و کنتاکت ها باز می شوند. 

انواع MCB بر اساس ویژگی های Tripping

MCB ها با توجه به خاموش شدن در محدوده جریان خطا به انواع مختلفی طبقه بندی می شوند. انواع مهم MCB به شرح زیر است:

1. نوع B
2. نوع C
3. نوع D
4. نوع K
5. نوع Z

 جریان قطع و زمان کار هر یک از انواع MCB فوق در جدول زیر آورده شده است.

تایپ کنید	جریان حرکت	زمان عملیات
نوع B	3 تا 5 برابر جریان بار کامل	0.04 تا 13 ثانیه
نوع C	5 تا 10 برابر جریان بار کامل	0.04 تا 5 ثانیه
نوع D	10 تا 20 برابر جریان بار کامل	0.04 تا 3 ثانیه
نوع K	8 تا 12 برابر جریان بار کامل	<0.1 ثانیه
نوع Z	2 تا 3 برابر جریان بار کامل	<0.1 ثانیه

1. نوع B MCB

این نوع MCB بین 3 تا 5 برابر جریان بار کامل حرکت می کند. 

دستگاه‌های نوع B عمدتاً در کاربردهای مسکونی یا کاربردهای تجاری سبک استفاده می‌شوند که در آن بارهای متصل عمدتاً وسایل روشنایی، لوازم خانگی با عناصر عمدتاً مقاومتی هستند.

همچنین برای رایانه ها و تجهیزات الکترونیکی با بارهای هجومی بسیار کم ( سیم کشی PLC ) استفاده می شود. سطح جریان موج در چنین مواردی نسبتاً پایین است.

موارد استفاده : مسکونی، تجاری و صنعتی. 

2. نوع C MCB

این نوع MCB بین 5 تا 10 برابر جریان بار کامل حرکت می کند. 

این در یک نوع تجاری یا صنعتی از برنامه های کاربردی استفاده می شود که در آن احتمال وجود مقادیر بالاتر جریان اتصال کوتاه در مدار وجود دارد. 

بارهای متصل عمدتاً ماهیت القایی دارند (مثلاً موتورهای القایی ) یا نورهای فلورسنت. کاربردها عبارتند از ترانسفورماتورهای کوچک، روشنایی، دستگاه های پایلوت، مدارهای کنترلی و سیم پیچ ها. 

عملکرد MCB نوع C حفاظت و کنترل مدارها در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه است. حفاظت از بارهای مقاومتی و القایی با جریان هجومی کم. 

موارد استفاده : مسکونی، تجاری و صنعتی. 

3. نوع D MCB:

این نوع MCB بین 10 تا 20 برابر جریان بار کامل حرکت می کند. 

این MCB ها در مصارف تخصصی صنعتی/تجاری که در آن هجوم جریان می تواند بسیار زیاد باشد استفاده می شود. به عنوان مثال می توان به ترانسفورماتورها یا ماشین های اشعه ایکس، موتورهای سیم پیچ بزرگ و غیره اشاره کرد.  

دستگاه‌های منحنی D برای کاربردهایی که سطوح بالایی از جریان هجومی انتظار می‌رود مناسب هستند. نقطه اتصال مغناطیسی بالا از خاموش شدن مزاحم در کاربردهای القایی بالا مانند موتورها، ترانسفورماتورها و منابع تغذیه جلوگیری می کند.

بخش های F نوع D MCB حفاظت و کنترل مدارها در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه است. حفاظت برای مدارهایی که بارهایی را با جریان هجومی بالا در هنگام بسته شدن مدار تامین می کنند (ترانسفورماتورها، لامپ های خرابی). 

موارد استفاده : مسکونی، تجاری و صنعتی. 

4. نوع K MCB

این نوع MCB بین 8 تا 12 برابر جریان بار کامل حرکت می کند. اینها برای بارهای القایی و موتوری با جریانهای هجومی بالا مناسب هستند. 

بریکرهای منحنی K و D هر دو برای کاربردهای موتوری طراحی شده‌اند که در هنگام راه‌اندازی به سرعت و به طور لحظه‌ای آمپر افزایش می‌یابد. 

عملکردهای نوع K MCB  حفاظت و کنترل مدارهایی مانند موتورها، ترانسفورماتورها و مدارهای کمکی در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه است. 

مزایای نوع K MCB: 

بدون خاموش شدن مزاحم در مورد جریان های اوج عملکردی تا 8xIn، بسته به سری. ویژگی K-type از طریق ترموستاتیک دو فلزی بسیار حساس خود، از عناصر آسیب پذیر در محدوده جریان اضافه محافظت می کند. همچنین بهترین محافظت را برای 2 کابل و خط فراهم می کند. 

کاربرد : تجاری و صنعتی 

5. نوع Z MCB:

این نوع MCB بین 2 تا 3 برابر جریان بار کامل حرکت می کند. 

این نوع MCB ها نسبت به اتصال کوتاه بسیار حساس هستند و برای محافظت از وسایل بسیار حساس مانند دستگاه های نیمه هادی استفاده می شوند.

عملکرد MCB Type Z حفاظت و کنترل مدارهای الکترونیکی در برابر اضافه بارهای ضعیف و طولانی مدت و اتصال کوتاه است. 

موارد استفاده : مصارف تجاری و صنعتی.

تمام انواع MCB های فوق حفاظت از خاموش شدن را در یک دهم ثانیه ارائه می دهند.

انواع MCB بر اساس تعداد پل‌ها

روش عملی دیگر برای تشخیص MCB ها از طریق تعداد قطب های پشتیبانی شده توسط قطع کننده مدار است. بر اساس آن، انواع زیر وجود دارد:

1. تک پل (SP) MCB

یک MCB تک قطبی سوئیچینگ و حفاظت را فقط برای یک فاز یک مدار فراهم می کند.

2. دو پل (DP) MCB

یک MCB دو قطبی سوئیچینگ و حفاظت را هم برای فاز و هم برای نول فراهم می کند.

3. سه پل (TP) MCB

یک مدار شکن مینیاتوری سه فاز یا سه فاز، سوئیچینگ و حفاظت را فقط برای سه فاز مدار و نه به نول را فراهم می کند.

4. سه پل +نول [TPN (3P+N) MCB]

یک TPN MCB دارای سوئیچینگ و محافظت از هر سه فاز مدار است و همچنین Neutral نیز به عنوان یک قطب جداگانه بخشی از MCB است. 

با این حال، قطب خنثی بدون هیچ گونه حفاظتی است و فقط می توان آن را تغییر داد.

5. چهار پل (4P) MCB

یک MCB 4 قطبی مشابه TPN است، اما علاوه بر این، دارای یک آزاد کننده محافظ برای قطب خنثی نیز می باشد. 

این MCB باید در مواردی استفاده شود که احتمال عبور جریان خنثی بالا از مدار وجود دارد مانند مواردی که مدار نامتعادل وجود دارد.

مشخصه MCB/منحنی های تریپ (نوع B، C و D)

در این بخش با ویژگی ها یا منحنی های تریپ انواع مختلف MCB آشنا می شوید. درک منحنی های تریپ برای کمک به شما در انتخاب MCB بسیار مهم است.

Trip Curves چیست؟

منحنی مشخصه / منحنی تریپ نمایش گرافیکی رفتار مورد انتظار دستگاه حفاظت مدار است. 

دستگاه های حفاظت مدار به اشکال مختلفی از جمله فیوزها، قطع کننده های مدار مینیاتوری، قطع کننده های مدار قالبی، محافظ های تکمیلی، قطع کننده های مدار حفاظتی موتور، رله های اضافه بار، فیوزهای الکترونیکی و قطع کننده های مدار وجود دارند.

منحنی تریپ معمولاً بین جریان انتشار و زمان خاموش شدن (زمان – منحنی فعلی) ترسیم می شود. آنها توسط سازندگان دستگاه‌های حفاظت مدار ارائه شده‌اند تا به کاربران در انتخاب دستگاه‌هایی که حفاظت و عملکرد مناسب تجهیزات را ارائه می‌کنند و در عین حال از خاموش شدن مزاحم جلوگیری می‌کنند، کمک کنند.

منحنی های تریپ قطع کننده مدار از دو قسمت تشکیل شده است:

1. خاموش کردن محافظ اضافه بار (دستگاه قطع حرارتی) : هر چه جریان بیشتر باشد، زمان خاموش شدن کمتر است
2. خاموش شدن محافظ اتصال کوتاه (دستگاه قطع مغناطیسی) : اگر جریان از آستانه این وسیله حفاظتی بیشتر شود، زمان شکست کمتر از 10 میلی ثانیه است.

اولین ناحیه شیبدار منحنی یک نمایش گرافیکی از ویژگی های تریپ واحد تراش حرارتی است. این بخش از منحنی به دلیل ماهیت واحد تریپ حرارتی شیب دار است.