کلید مینیاتوری | MCB | Miniature Circuit Breaker

کلید مینیاتوری زیمنس

کلید مینیاتوری اشنایدر

کلید مینیاتوری ABB

فهرست مقاله | در این مقاله به عناوین زیر می پردازیم

کلید مینیاتوری ، فیوز مینیاتوری ، آشنایی با MCB

کلید مینیاتوری چیست؟

توضیح اجمالی

کلید مینیاتوری که در انگلیسی به آن MCB نیز می گویند و مخفف (Miniature Circuit Breaker) می باشد، یکی از تجهیزات زیر دسته کلید ها یا بریکر های اتوماتیک هستند. البته در اصطلاح به آن فیوز مینیاتوری هم می گویند که یک غلط مصطلح بوده و علی رغم شباهت هایی با فیوز ها زیر مجموعه کلید ها هستند.
مهم ترین تفاوت کلید مینیاتوری و فیوز ها در این است که فیوز ها بعد از رفع خطا دیگر قابل استفاده نیستند ولی کلید ها بعد از هر بار قطع شدن دوباره قابل استفاده هستند.علاوه بر این ها مینیاتوری عملکرد دقیق تر و قابل اعتماد تری نسبت به فیوز ها داشته، همچنین سرعت تشخیص و عملکرد بالاتری نیز دارند.

در ابتدا بهتر است با اجزای اصلی و مهم یک کلید مینیاتوری آشنا شویم و در ادامه نوع کارکرد آن و سایر اجزای آن را بررسی خواهیم کرد:

گیره
سیم پیچ (مگنت) : قسمتی از کلید که خاصیت مغناطیسی را نشان می دهد و در حقیقت با پایش اتصال کوتاه با استفاده از این خاصیت مانع صدمه دیدن مدار میگردد. (با توجه به تیپ کلید از 3تا 14 برابر جریان نامی مینیاتوری را می تواند تحمل کند)
سوییچ یا اهرم : جهت قطع و وصل مدار بصورت دستی طراحی گردیده است .
پیستون : با حرکت کردن در اثر خاصیت الکترومغناطیسی به اهرم تریپ برخورد میکند و کلید را قطع می کند.
ترمینال ورودی: محل ورود جریان به داخل کلید
نگهدارنده محفظه کنترل جرقه
محفظه کنترل جرقه : این محفظه که از یکسری صفحات موازی که در کنار هم قرار گرفته اند تشکیل شده است وظیفه شکستن و کنترل جرقه یا آرک ناشی از قطع مدار را جهت جلوگیری از تولید گرمای زیاد و احیانا آتش گرفتن قطعه را بر عهده دارد.
کنتاکت متحرک : جهت قطع و وصل مدار استفاده می گردد.
کنتاکت ثابت
نگهدارنده ریل مونت : جهت نصب کلید بر روی ریل مینیاتوری
ترمینال خروجی : محل خروج جریان از داخل کلید
نوار حامل بی متال
بیمتال : وظیفه حفاظت در برابر اضافه بار بر عهده این قسمت از مینیاتوری است و مقدار آن توسط سازنده در زمان ساخت توسط یک پیچ تنظیم می گردد.
بدنه یا پوسته : از جنس موارد عایق و غیرقابل اشتعال (معمولا از جنس باکالیت یا نوعی پلی آمید) برای محافظت از آتش سوزی و عبور جریان ساخته شده و همچنین از ورود مواد از محیط خارج به داخل دستگاه تا حدی جلوگیری می کند.

نحوه کارکرد مینیاتوری

MCB یک دستگاه ساده و کاربردی است که با دو نوع کارکرد مدار را در برابر جریان اضافه بار و اتصال کوتاه، محافظت می کند.بنابراین برای درک این کارکرد باید ابتدا این دو موضوع را بشناسیم:

عملکرد مغناطیسی (حفاظت در برابر اتصال کوتاه)

هنگامی که یک افزایش شدید جریان داشته باشیم قسمت مگنت و یا سیم پیچ کلید این افزایش را بواسطه خاصیت الکترومغناطیسی تشخیص داده و باعث تحریک میله داخل سیم پیچ شده و با برخورد با قسمت تریپ مدار را قطع می کند. در این جا باید به قدرت قطع کلید بر اساس نیاز مدار توجه داشت.

عملکرد بی متال (حفاظت در اضافه بار)

با افزایش میزان جریان و بالا رفتن دما، تیغه های بی متال از یکدیگر جدا شده و در نتیجه مدار قطع می گردد. این موضوع برای حفاظت از مدار در زمانیکه اضافه بار داریم کمک میکند تا کابل ها و سیم ها و یا سایر تجهیزات دچار آتش سوزی نگردند. اما باید توجه داشت که منحنی های تعریف شده ای دارند و نمی توان برای حفاظت موتور ازین کلید ها استفاده کرد چون منحنی قطع تجهیزات حفاظتی برای موتور فرق می کند و برای داشتن آن حفاظت باید از کلید حرارتی استفاده نمود.

انواع مینیاتوری

کلید مینیاتوری را می توان بر اساس ویژگی های مختلف این محصولات دسته بندی کرد که در اینجا به چند نمونه مهم اشاره می کنیم :

تقسیم بندی بر اساس ولتاژ کارکرد : مینیاتوری ها می توانند برای کاربردهای AC باشند و یا DC . بنابراین برای استفاده در یک مدار DC باید فیوز مینیاتوری DC را انتخاب کرد البته اکثر تولید کنندگان اظهار می کنند که در استفاده های تا حدود 70 ولت دی سی می توان از مینیاتوری های AC نیز استفاده کرد.قیمت های انواع DC به مراتب بالاتر از اتواع AC هستند .(حدود 10 تا 15 برابر در بازار ایران بسته به برندهای مختلف )
تقسیم بندی بر اساس تعداد پل : مینیاتوری ها می توانند یک پل (تکفاز)، یا دو پل(یک فاز+یک نول)، سه پل (3فاز) و یا چهار پل (3فاز+یک نول) باشند.
تقسیم بندی بر اساس قدرت قطع : بسته به شبکه بالادست باید اندازه این مولفه را انتخاب نمود که البته در بازار ایران عموما 6 کیلو آمپر استفاده می گردد اما در مقادیر 4 یا 10 و 25 کیلو آمپر هم قابل سفارش گذاری است.برای قدرت قطع های بیشتر از 10KA پیشنهاد می شود از کلید های کامپکت استفاده گردد.
تقسیم بندی بر اساس تیپ یا کلاس : کلید های مینیاتوی در کلاس های متفاوتی که براساس نوع کاربرد آن ها طراحی می گردد تقسیم بندی می شوند که در اینجا به آن ها می پردازیم :

کلید مینیاتوری تیپ B : طراحی این نوع از کلید ها به شکلی است که اگر جریان عبوری بین 3تا 5 برابر جریان نامی کلید باشد آن را اتصال کوتاه فرض کرده و مدار را قطع می کند و به همین دلیل به این مینیاتوری ها فیوز تندکار هم می گویند.این دسته از کلید ها عموما در کاربردهای خانگی و روشنایی که تجهیزات از حساسیت بیشتری نسبت به کاربردهای صنعتی دارند استفاده می گردند. برای مثال، جریان های هجومی مرتبط با یک یا دو اتصالات لامپ فلورسنت یا موتور کمپرسور در یخچال/فریزر بعید است که باعث خاموش شدن ناخواسته شود.

کلید مینیاتوری تیپ C : در این نوع از کلید ها اگر جریان زیر 5 برابر جریان نامی باشد مینیاتوری آن را بعنوان جریان اضافه بار در نظر میگیرد ولی اگر بین 5 تا 10 برابر جریان نامی باشد آن را اتصال کوتاه در نظر گرفته و مدار را قطع میکند.این مینیاتوری ها برای حفاظت از مدارهای موتوری با توان های پایین استفاده می گردد.
کلید مینیاتوری تیپ D : جریان عبوری از این کلید ها اگر بین 10 تا 20 برابر جریان نامی باشد جریان را اتصال کوتاه تشخیص داده و مدار را قطع میکند .از این کلید ها برای کنترل مدار های دارای موتور هایی با جریان راه اندازی بالاتر از 10 برابر باشد استفاده میگردد.این کلید ها همچنین در مصارف تخصصی در صنعت و در جاهایی که جریان هجومی بالایی وجود دارد مانند ترانسفورماتور ها و دستگاه های اشعه ایکس استفاده می گردند.
کلید مینیاتوری تیپ K : این نوع MCB ها جریان های بین 8 تا 12 برابر جریان نامی را تحمل و قطع می کند. این مینیاتوری ها برای بارهای القایی و موتوری با جریان های 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.منحنی قطع اضافه بار این کلید ها سریعتر از سایر کلید ها ولی منحنی اتصال کوتاه آن ها بین منحنی قطع کلاس های C و D هست.
مینیاتوری تیپ Z : حساسیت این نوع از مینیاتوری ها در زمینه اضافه بار و اتصال کوتاه از تمامی کلاس های دیگر بیشتر بوده و در صورت تشخیص خطا مدار را بسرعت قطع میکند.جریان های عبوری آن نباید بیشتر از 2تا3 برابر جریان نامی باشد و در این صورت مدار را قطع میکنند. این نوع MCB ها برای محافظت از دستگاه های بسیار حساس مانند دستگاه های نیمه هادی استفاده می شوند.

منحنی مشخصه قطع یا تریپ چیست؟

منحنی مشخصه / منحنی قطع نمایش گرافیکی رفتار مورد انتظار دستگاه های حفاظت مدار است. دستگاه های حفاظت مدار در اشکال مختلفی از جمله فیوزها، مینیاتوری ها، قطع کننده های مدار کامپکت، محافظ های تکمیلی، کلید های حفاظتی موتور (مثل کلید حرارتی)، بی متال ها، فیوزهای الکترونیکی و کلید هوایی وجود دارند. منحنی مشخصه معمولا بین جریان انتشار و زمان خاموش شدن (زمان – منحنی فعلی) ترسیم می شود. این نمودار ها توسط سازندگان ارائه می شوند تا به کاربران در انتخاب دستگاه‌هایی که حفاظت و عملکرد مناسب آن ها را تامین کند، کمک کنند.

منحنی‌های قطع از دو بخش تشکیل شده است: خاموش کردن محافظ اضافه بار (دستگاه تریپ حرارتی): هر چه جریان بیشتر باشد، زمان قطع کمتر می شود. خاموش شدن محافظ اتصال کوتاه (دستگاه قطع مغناطیسی): اگر جریان از آستانه این وسیله حفاظتی فراتر رود، زمان شکست کمتر از 10 میلی ثانیه است. اولین ناحیه شیبدار منحنی یک نمایش گرافیکی از ویژگی های تریپ واحد حرارتی است. این قسمت از منحنی به دلیل ماهیت واحد تریپ حرارتی شیب دار است.

در تصویر زیر منحنی قطع را برای کلاس های متفاوت مینیاتوری مشاهده می فرمایید :

نحوه انتخاب رتبه بندی MCB در یک مدار خاص

اگر انتخاب درستی انجام نشود، شاهد عملکرد مناسبی از MCB در زمان اضافه بار وجود نخواهیم بود. بنابراین بسیار مهم است که رتبه مناسب MCB را انتخاب کنید که به راحتی بتوان آن را به صورت زیر محاسبه کرد.
برای مثال بیایید تصور کنیم 4 فن، یک تلویزیون، 4 لوله، یک V.C.D.، یک یخچال و یک کولرگازی 1.5 تنی در یک مدار خاص دارید.
محاسبه جریان در آن مدار بصورت (4 x 0.40) + (0.55) + (4×0.20) + (0.22) + (1.6) + (11) = 16 AMP خواهد بود. بنابراین رتبه مناسب MCB 20 AMP سری B خواهد بود.برای جریان مرجع آماده برخی از وسایل مهم در زیر برای محاسبه رتبه ترجیحی MCB آورده شده است.

لوازم جانبی

از لوازم و قطعاتی پر کاربرد این تجهیز می توان موارد زیر را نام برد که البته فقط دو مورد اول بیشتر استفاده می شوند و در ایران موجود هستند. نحوه نصب این تجهیزات از کنار هست.