مقدمه‌ای بر کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیف

به منظور حفاظت تأسیسات روشنائی، برق صنعتی، سیم و کابل و ماشین آلات در برابر اضافه بار و جریان اتصال کوتاه از فیوز، کلید- فیوز و کلیدهای اتوماتیک استفاده می‌گردد. لیکن به لحاظ اینکه اولا فیوزها همیشه نمی‌توانند عمل حفاظت موضعی و سلکتیو را در انواع مختلف شبکه‌ها به طور کامل و بدون خطا انجام دهند و در ثانی به علت اینکه در شبکه سه فاز در موقع ازدیاد جریان اغلب قطع سه فاز به طور هم زمان لازم و ضروری است. لذا نمی‌توان همیشه از فیوز و کلید- فیوز استفاده کرد.

در ضمن در بعضی از شبکه‌های توزیع باید به محض برگشت جریان (ولتاژ) یا افت بیش از حد مجاز ولتاژ، مدار به طور خودکار قطع و آلارم‌های لازم ایجاد گردد. همچنین در بعضی موارد ورود اتوماتیک یا دستی ژنراتور اضطراری یا ترانسفورماتور در شبکه توزیع جهت تداوم کار شبکه یا انجام تعمیرات دوره‌ای شبکه اجتناب‌ناپذیر می‌باشد. در چنین حالاتی فقط از کلید اتوماتیک می‌توان استفاده کرد.

کلیدهای اتوماتیک علاوه بر موارد فوق نسبت به فیوزها و کلید- فیوزها دارای مزایای زیر می‌باشند :

کلید خودکار پس از قطع مدار در اثر جریان زیاد و یا هر عامل دیگری بلافاصله مجددا آماده بهره‌برداری می‌باشد.

با کمک کنتاکت‌های فرعی که در آن تعبیه شده می‌توان وضعیت کلید را در هر حالت (قطع، وصل یا وقوع خطا) توسط سیگنال تعیین و در اطاق فرمان منعکس کرد.

ساختمان این کلیدها به گونه‌ای است که اگر کلید را بر روی یک مدار اتصال کوتاه شده ببندیم، در ضمن عمل بسته شدن، رله اضافه جریان کلید به سرعت وارد عمل شده و مدار را قطع می‌کند.

کلیدهای فشار ضعیف :

از انواع کلیدهای فشار ضعیف می‌توان به کلیدهای زیر اشاره کرد:

– کلیدهای اتوماتیک کمپکت (Moulded case circuit breaker:M.C.C.B)

– کلیدهای اتوماتیک هوایی (Air circuit breaker:A.C.B)

– کلیدهای مینیاتوری (Miniature circuit breaker:MCB)

– کلیدهای حافظ موتور (Motor protection circuit breaker:M.P.C.B)

– کلیدهای محافظ جان (Residual current circuit breaker:R.C.C.B )

کلید اتوماتیک و کلید غیر اتوماتیک:

ابتدا لازم است بدانیم کلیدهای اتوماتیک با کلیدهای غیر اتوماتیک چه فرقی دارند، کلیدهای اتوماتیک به کلیدهایی گفته می‌شود که دارای رله هستند و هر کدام برای کاربردهای مخصوصی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور مثال کلیدهای اتوماتیک هوایی دارای رله‌های بسیار هوشمندی هستند واین رله‌ها از نوع رله‌های الکترونیکی هستند، اما کلیدهای غیر اتوماتیک، کلیدهایی هستند که صرفا”برای قطع و وصل مورد استفاده قرار می‌گیرد و فاقد رله می‌باشند.

به طور مثال کنتاکتور یک تجهیز غیر اتوماتیک است که برای قطع و وصل‌های گوناگون با کاربردهای مختلف یک مشخصه‌ای دارد مثلا”کنتاکتور AC3 برای بارهای القایی است.

*بیشترین توسعه‌ای که روی کلیدهای فشار ضعیف انجام می‌دهند روی current limiting است که هر چه این خاصیت بیشتر شود کلید گرانتر می‌شود. این خاصیت مستقیما”به زمان قطع کلید بستگی دارد.

*معمولأ در کاتالوگ کلیدهای فشار ضعیف دو مشخصه فنی به نام‌های Icu و Ics مشخص شده‌اند که دانستن مفهوم آن‌ها در انتخاب کلید مهم است.

Icu : جریان اتصال کوتاهی که کلید تنها یک بار بدون آنکه آسیبی ببیند قادر به قطع آن می‌باشد و برای دفعات بعدی نیاز به تعمیر و سرویس و یا تعویض دارد.

Ics : جریان اتصال کوتاهی که کلید به دفعات قادر به قطع آن می‌باشد بدون اینکه آسیبی ببیند و یا نیاز به تعمیر و یا تعویض پیدا کند.

بحث اتصال کوتاه در استاندارد IEC60974-2 دارای دو Category می‌باشد:

Category 1 : در این نوع، کلیدها بدون رنج اتصال کوتاه هستند و به ازای اتصال کوتاه لازم است مورد بازبینی قرار گیرند.

Category 2 : در این نوع، کلیدها یک مدت زمان کوتاه برای تحمل جریان اتصال کوتاه دارند و این قضیه به Current Limiting وسیله بستگی دارد.

در نوع دوم حفاظت و سلامت تجهیزات بهتر از نوع اول است.

کلیدهای اتوماتیک کمپکت Molded Case Circuit Breaker (MCCB) :

Iu جریان دایم ، نرم این کلیدها از 160A تا 1600A است اما این کلیدها حداکثر تا 3200A ساخته می‌شوند. فریم این کلیدها با افزایش جریان نامی آنها بزرگ می‌شود. به طور مثال کلیدهای کمپکت ساخت شرکتABB، تیپ Isomax آن از 125A تا 3200A ساخته می‌شود.

کلیدهای هوایی : Air Circuit Breaker (ACB):

این کلیدها از انواع دیگری از کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیف هستند که در آن آمپراژ بالا مورد استفاده قرارمی‌گیرند. حد بالای جریانی این کلیدها تا 6300A می‌باشد. Iu جریان دایم، نرم این کلیدها از630A تا 16300A است. مورد مصرف این کلیدها عمدتأ در ورودی تابلوها می‌باشد که هم جریان بالایی دارد و هم برقراری Selectivity کامل بین کلیدهای ورودی و کلیدهای خروجی که معمولأ از نوع کمپکت می‌باشند ضروری است.

کلیدهای هوایی دارای رله‌هایی که در داخل خود کلید جاسازی شده‌اند (Built-in) می‌باشد. ویژگی این رله‌ها خاصیت تاخیری یا Time Delay آنهاست که عنصر اصلی در تامین Selectivity از طریق صدور فرمان قطع با تاخیر می‌باشند.

Selectivity همان پدیده تقدم قطع در خروجی‌ها نسبت به ورودی‌ها است. به این معنی که اگر خطایی در یک فیدر خروجی رخ داد، ابتدا کلید خروجی قطع شود و تنها در صورت تداوم خطا روی مدار و عمل نکردن کلید خروجی، کلید ورودی با تاخیر کل تابلو را بی برق می‌کند. اهمیت این موضوع در این است که در صورت وقوع خطا در یکی از خروجی‌ها کل تابلو بی برق نشود.

یادآوری : استفاده از کلیدهای کمپکت در هر دو مدار خروجی و ورودی در تابلو حتی اگر کلید ورودی دو سایژ بالاتر از بالاترین سایز کلید در خروجی‌ها انتخاب شود، تنها در محدوده کوچکی از جریان اتصال کوتاه، Selectivity را تامین می‌کند و به هر حال Selectivity کامل بدست نمی‌آید.

کلیدهای مینیاتوری Miniature Circuit Breaker (MCB) :

از انواع کلیدهای فشار ضعیف که معمولأ در جریان‌های پایین و در تابلوهای روشنایی وتابلوهای توزیع با توان کم و یا جهت حفاظت مدارات کنترل و فرمان تجهیزات و تاسیسات برقی مورد استفاده قرار می‌گیرد. جریان قطع اتصال کوتاه این کلیدها معمولأ چندان بالا نیست. حداکثر جریان مورد استفاده با کلید مینیاتوری 100A است و همینطور جریان قطع اتصال کوتاه این کلیدها به صورت نرم 10KA و حداکثر 25KA است.این کلیدها دارای دو نوع کاربرد صنعتی IEC60947 و کاربرد مسکونی IEC60898 هستند.

کلیدهای حافظ موتور Motor Protection Circuit Breaker (MPCB) :

همانگونه که از اسم این کلیدها معلوم است این کلیدها برای حفاظت موتورها بسیار کاربرد دارند، این کلیدها معمولا” تا100A و 100KA ساخته می‌شوند و برای موتورهای تا 55KW مناسب هستند. این کلیدها حفاظت به دو نوع تقسیم می‌شوند.

کلیدهای حافظ جان Residual current Circuit Breaker (RCCB):

یکی از عوامل اصلی در بروز خسارات مالی، صدمات و تلفات جانی به ویژه در منازل مسکونی، مراکز اداری، تجاری و مجتمع‌های صنعتی عدم رعایت مسائل ایمنی در استفاده از انرژی برق می‌باشد . به منظور حفاظت از جان افراد در مقابل خطر برق گرفتگی و جلوگیری از خطرات جریان نشتی از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ( محافظ جان ) استفاده می‌شود.

این کلیدها که براساس حساسیت خود به دو نوع خانگی و صنعتی تقسیم می‌شوند، علاوه بر حفاظت افراد در مقابل تماس مستقیم و یا غیر مستقیم برق، با جلوگیری از نشتی جریان در حفاظت دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی نیز موثر می‌باشند . براین اساس در صورتی که حساسیت کلیدها تا 30 میلی آمپر باشد این کلید به عنوان حفاظت از جان و در صورتی که حساسیت آن بیشتر از 30 میلی آمپر باشد به عنوان حفاظت از تجهیزات صنعتی بکار می‌رود .

اساس کار کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ، مقایسه جریان ورودی با جریان خروجی کلید می‌باشد به طوری که اگر جریان نشتی در مداری که کلید در آن واقع شده است بیشتر از حساسیت کلید باشد کلید عمل کرده و جریان ورودی و در نتیجه مدار را قطع می‌نماید .

از مزایای دیگر استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی جلوگیری از بروز آتش سوزی در اثر وجود جریان نشتی می‌باشد . با توجه به اینکه جریان 5/0 آمپری می‌توان باعث بروز آتش سوزی شود، کلید حفاظت از خطر برق گرفتگی با تشخیص جریان نشتی و قطع جریان ورودی، مانع از بروز آتش سوزی می‌شود.

همچنین از آنجا که در صورت وجود جریان نشتی در بدنه وسایل برقی و یا سیستم سیم کشی ساختمان، این جریان به مرور زمان یاد می‌شود و احتمال سوختن وسایل برقی و سیستم سیم کشی ساختمان را به وجود می‌آورد. لذا استفاده از کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی، با توجه به کاهش میزان هدر رفتن انرژی الکتریکی و برق مصرفی، صرفه جویی اقتصادی و حفظ ثروت‌های ملی را نیز در بر خواهد داشت .

مشخصات کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ( جریان نشتی ) :

– دمای کاری کلیدها جهت قطع جریان نشتی متناوب از 25- تا 40- درجه سیلسیوس و با قدرت اتصال کوتاه 6 تا 25 کیلو آمپر می‌باشد .

– جهت حفاظت کـلـیـدهـا و مـدار مصرفی در مـقـابـل اتصال کوتاه و اضافه بار بایستی فیوز پشتیبان (Back-Up Fuse) با توجه به جریان نامی کلید و مشخصات ارائه شده در کاتالوگ نصب گردد .

-کلیدها با جریان نامی 125-16 آمپر تولید می‌شوند .

-کلیدها جهت استفاده مشترکین تکفاز ( خـانـگی ) بـه صورت دو پـل ( فـاز + نـول ) و مشترکین سه فـاز ( صنعتی ) به صورت چهار پل ، که می‌تواند همراه با نول و یا بدون نول ( در سیستم‌های سه سیمه ) بکار رود .

-میزان جریان قطع خودکار کلیدها ( حساسیت ) از 10 میلی آمپر تا 5/1 آمپر ، و مدت زمان قطع حداکثر 200 میلی ثانیه است .

-باتوجه به موقعیت نصب ، سیم‌های ورودی و خروجی می‌توانند از بالا و یا پایین به کلید متصل شوند که این امر در کارکرد کلید اثری نخواهد داشت .

– درجه حفاظت کلیدها برای جلوگیری از ورود اجسام خارجی برابر با IP 40 می‌باشد.

– کلید عملیات نصب و رفع نقص بایستی توسط فرد متخصص انجام شود .

-ترمینال‌های ورودی و خروجی کلیدها باتوجه به آمپر کلید برای بالاترین قطر کابل یا سیم در نظر گرفته شده و از این نظر مشکلی وجود نخواهد داشت .

– همراه با کلید امکان استفاده از کنتاکت کمکی نیز وجود دارد .