کلید اتوماتیک قابل تنظیم

تجهیزات حفاظتی از جمله بخش های مهم و ضروری سیستم های الکتریکی هستند. بسته به ویژگی های سیستم و نیاز ما، در هر مدار تجهیزات متفاوتی مورد استفاده قرار می گیرد. کلید اتوماتیک یا MCCB از جمله بریکرهای پرکاربرد است که پایداری و ایمنی مدارات الکتریکی را به ارمغان می آورد. این بریکرها انواع مختلفی دارند. در یک دسته بندی رایج می توان آن ها را به دو نوع کلید اتوماتیک ثابت و کلید اتوماتیک قابل تنظیم یا متغیر تقسیم کرد.

کلید اتوماتیک چیست

Molded Case Circuit Breaker یا به اختصار MCCB ، بریکری پرکاربرد است که با نام کلید اتوماتیک یا کلید کامپکت شناخته می­شود. این کلید در مدارات جریان بالا کاربرد گسترده ای دارد. کلید اتوماتیک تجهیزات الکتریکی مانند موتورها، ترانسفورماتورها، ژنراتورها و سایر دستگاه ها را در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه و برخی خطاهای دیگر محافظت می کند. این کلیدها را می توان در سیستم های توزیع برق برای ایزوله کردن تجهیزات معیوب و جلوگیری از آسیب به بقیه سیستم نیز استفاده کرد.

کلیدهای اتوماتیک نسخه پیشرفته تر کلید مینیاتوری یا  MCB ها هستند. امکان کنترل از راه دور و مشخصات تریپ قابل تنظیم (در برخی از نمون ها) از جمله قابلیت های اضافی این کلید نسبت به MCB ها است. ضمن اینکه رنج جریان آن ها نیز متفاوت است.

این بریکر در دو نوع کلید اتوماتیک ثابت و کلید اتوماتیک قابل تنظیم ارائه می شود. این دسته بندی به ویژگی های واحد تریپ در ساختار کلید اتوماتیک مرتبط است. تریپ یونیت بخشی از ساختار کلید اتوماتیک است که وظیفه شناسایی خطاها را بر عهده دارد. در صورت بروز خطا، تریپ مدار را باز می کند. تریپ یونیت انواع مختلفی دارد که در بخش بعد به معرفی آن پرداخته ایم.

کاربردهای کلید اتوماتیک

MCCB ها به منظور حفاظت از مدارهای الکتریکی در بخش های مختلف صنعتی، تجاری و مسکونی مورد استفاده قرار می گیرند. عموما نوع تریپ یونیت کلیدها بسته به نوع کاربرد انتخاب می شود.

کاربردهای صنعتی

کلید اتوماتیک از پرکاربردترین تجهیزات فشار ضعیف است. این بریکرها در محافظت از دستگاهها و همچنین سیستمهای توزیع قدرت مورد استفاده قرار میگیرند.

خط تولید: از جمله کاربردهای کلید اتوماتیک، محافظت از ماشین آلات سنگین، خطوط تولید و تجهیزات حساس دربرابر جریان اضافی است. هرگونه خطای الکتریکی یا اضافه بار میتواند منجر به خرابی های پرهزینه شود.

MCCB ها بعنوان اولین خط دفاعی سیستم عمل و مدار معیوب را به سرعت قطع میکنند تا از آسیبهای جدی احتمالی جلوگیری کنند.

سیستم توزیع قدرت: توزیع نیروی الکتریکی در تاسیسات تولیدی بزرگ نیازمند دقت و قابلیت اطمینان بالای است. برای حفاظت از سیستمهای توزیع قدرت در برابر خطاهای الکتریکی از MCCB استفاده میشود.

این بریکرها امکان پاسخگویی سریع به اختلالات الکتریکی را فراهم و کیفیت برق و پایداری سیستم را تضمین میکنند.

کاربردهای تجاری و مسکونی

در ساختمانهای بزرگ تجاری و مسکونی نیز بصورت گسترده از MCCB ها استفاده میشود. این بریکرها حفاظت قابل اعتماد از مصرف کنندهها و مدارهای الکتریکی را تضمین میکنند. کاربرد MCCB در ساختمانهای تجاری و مسکونی کمی متفاوت است.

ساختمانهای مسکونی: از جمله کاربردهای کلید اتوماتیک میتوان به تابلوی توزیع برق مجتمعهای مسکونی اشاره کرد. کلیدهای کامپکت از لوازم خانگی، سیم کشی و مدارها در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه و سایر خطاهای الکتریکی محافظت میکنند. این بریکر ایمنی و رفاه ساکنان را با حفظ یکپارچگی زیرساختهای الکتریکی تضمین میکند.

کاربرد تجاری: ساختمان‌های اداری، مراکز خرید و … به MCCB‌ها متکی هستند. از سیستمهای روشنایی گرفته تا واحدهای تهویه مطبوع و آسانسورها، برای جلوگیری از خرابیهای الکتریکی و تضمین عملکرد بی وقفه به کلید اتوماتیک نیاز دارند. قابلیت اطمینان بالای MCCB ها، تداوم خدمات رسانی در محیطهای تجاری را ممکن میسازد.

سیستم های انرژی تجدید پذیر

بخش رو به رشد انرژی های تجدیدپذیر، از جمله تاسیسات انرژی خورشیدی و بادی، بصورت گسترده از کلید اتوماتیک استفاده می کنند. محافظت از مدارهای الکتریکی در اینورترهای خورشیدی، سیستمهای توربین بادی و واحدهای ذخیره انرژی از جمله کاربردهای کلید اتوماتیک است.

حمل و نقل و زیرساخت

راه آهن: در راه آهن برای ایمنی و عملکرد صحیح قطارها استفاده از کلید اتوماتیک ضروری است. این بریکر از سیستمهای الکتریکی که سیگنالینگ، روشنایی و حتی پیشرانه قطار را کنترل میکنند، محافظت و ایمنی مسافران و کارگران را تضمین میکنند.

زیرساخت های حیاتی: کلیدهای اتوماتیک در زیرساختهای حیاتی مانند بیمارستانها، مراکز داده و فرودگاه ها به وفور استفاده می شوند. این محیط‌ها به تامین تغذیه بدون وقفه نیاز دارند. کلید اتوماتیک قادر است به سرعت خطاهای الکتریکی را شناسایی و بخش معیوب مدار را ایزوله کند.

معدن و صنایع سنگین

در صنایع معدنی و سنگین، سیستم‌های الکتریکی بشدت تحت فشار قرار می‌گیرند. حفاظت از مدارها و تجهیزات الکتریکی در این صنایع از جمله کاربردهای کلید اتوماتیک است. MCCB ها از تجهیزات پرقدرت دربرابر اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت و ایمنی و کارایی عملیات را تضمین میکنند.

کاربردهای دریایی و ساحلی

صنایع دریایی و فراساحلی برای دوام و عملکرد پایدار در محیط های خشن به MCCB ها متکی هستند. این بریکرها از سیستمهای الکتریکی در کشتی ها، سکوهای نفتی و سایر سکوهای دریایی محافظت میکنند. دلیل استفاده از کلید اتوماتیک در این کاربردها، اهمیت بالای قابلیت اطمینان در آنها است.

تریپ یونیت کلید اتوماتیک

در تمام بریکرها واحدی به نام تریپ یونیت وجود دارد که وظیفه تشخیص خطا بر عهده آن است. تریپ یونیتها انواع متفاوتی دارند. یکی از روش های دسته بندی کلید اتوماتیک، دسته بندی با توجه به تکنولوژی تریپ یونیت آنها است.

واحد تریپ مورد استفاده در کلید اتوماتیک و کلید هوایی با تکنولوژیهای متفاوتی ساخته میشود. علاوه بر تفاوت در تکنولوژی ساخت، نوع خطای قابل تشخیص توسط تریپ یونیتهای مختلف متفاوت است. تریپ یوینتها با تشخیص تغییر جریان عبوری از مدار، خطا را تشخیص میدهند. فرآیند تشخیص در تریپ یونیتهای مختلف متفاوت است.

تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی

این واحد تریپ از دو بخش مجزای حرارتی و مغناطیسی تشکیل شده است. هر قسمت وظیفه تشخیص خطای مشخصی را بر عهده دارد. خطای اضافه بار توسط یک تیغه بیمتال یا بخش حرارتی تشخیص داده میشود. زمانی که لود روی شفت موتور بیشتر از میزان استاندارد باشد یا سیم پیچ موتور اتصالی داشته باشد این خطا بوقوع می پیوندد و موتور جریان بیشتری میکشد.

تیغه بیمتال از دو ماده فلزی با ضریب انبساط طولی متفاوت ساخته شده و بر اثر بالا رفتن حرارت تغییر وضعیت میدهد. با تغییر وضعیت تیغه بریکر تریپ کرده و مسیر جریان قطع میشود.

از سوی دیگر عنصر مغناطیسی به جریان های لحظه ای بالا که ناشی از اتصال کوتاه هستند پاسخ میدهد. براثر خطای اتصال کوتاه جریان عبوری از مدار بشدت افزایش مییابد. برای تشخیص این خطا از یک سیم پیچ و هسته مغناطیسی بصورت سری در مسیر جریان استفاده میشود.

بالا رفتن جریان عبوری از سیم پیچ، یک آهنربای الکتریکی قوی ایجاد میکند. نهایتا میدان مغناطیسی آنقدر قوی میشود که باعث تغییر وضعیت کلید میشود.

همه نمونه های کلید اتوماتیک ثابت و برخی از نمونه های کلید اتوماتیک قابل تنظیم از این تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی استفاده میکنند.

تریپ یونیت الکترونیکی

تریپ یونیت الکترونیکی یک مدار الکتریکی است که امکان تنظیمات حفاظتی دقیق را در کلید اتوماتیک فراهم میکند. واحد تریپ الکترونیکی قادر به تشخیص خطاهای متنوع تری هستند. تریپ الکترونیکی از یک ریزپردازنده برای پردازش سیگنال های مختلف استفاده کرده و در صورت بروز خطا، بریکر را فعال می‌کند.

به طور مثال خطای اضافه بار که در تریپ الکترومکانیکی با بیمتال شناسایی می شد در تریپ یونیت الکترونیک توسط پردازش دیجیتال سیگنال و یک تابع که خطای اضافه بار را شناسایی می کند تشخیص داده می شود.

تریپ الکترونیکی عملکردهای حفاظتی بیشتری مانند محافظت در برابر اتصال کوتاه نول و خطای اتصال زمین را شناسایی میکند. تریپ یونیت الکترونیکی به تنظیمات دقیقی نیاز دارد و اغلب در کلید اتوماتیک ثابت از آن استفاده نمیشود.

کلید اتوماتیک متغیر

وقتی صحبت از متغیر بودن یک دستگاه به میان میآید، باید به دنبال پارامترهای قابل تغییر آن باشیم. کلید اتوماتیک و سایر بریکرها دارای پارامترهایی هستند که برخی از آن ها تغییر می کند. اما امکان تغییر چه پارامتری سبب این نامگذاری شده است؟

کلید اتوماتیک خطاهای مرتبط با جریان را تشخیص می دهد. عامل تعیین کننده در تشخیص خطا، جریان نامی بریکر است. در واقع این پارامتر نشان می دهد در صورت عملکرد ایمن مدار و انجام عادی فرآیند چه میزان جریان باید از مدار عبور کند. تغییر میزان جریان عبوری ناشی از بروز خطا در مدار و میزان افزایش جریان، تعیین کننده نوع خطای به وجود آمده است.

کلید اتوماتیک قابل تنظیم دارای دو پارامتر اساسی متغیر است. اولین پارامتر جریان نامی و پارامتر دوم میزان اضافه جریان مجاز است. اضافه جریان به صورت درصدی از جریان نامی تعیین میشود. برخی از نمونه های کلید اتوماتیک قابل تنظیم که از تریپ یونیت حرارتی – مغناطیسی استفاده می کنند، تنها امکان تنظیم این پارامتر را فراهم می کنند.

آستانه خطای اتصال کوتاه، دیگر پارامتری است که در برخی از نمونه های کلید اتوماتیک قابل تغییر (تنظیم) است. کلید اتوماتیک قابل تنظیمی که امکان تنظیم آستانه خطای اتصال کوتاه را فراهم میکند، قطعا قابلیت تنظیم اضافه جریان حرارتی را نیز دارد. اما عکس این قضیه صادق نیست. یعنی نمونه های کلید اتوماتیک که قابلیت تنظیم اضافه جریان حرارتی را دارند، لزوما قابلیت تنظیم آستانه اتصال کوتاه را ندارند.

“بنابراین کلید اتوماتیک قابل تنظیم بریکری است که قابلیت تنظیم آستانه خطای اضافه جریان را دارد. علاوه بر این برخی از نمونه های این کلید امکان تنظیم آستانه اتصال کوتاه را نیز فراهم می کنند.” همچنین در برخی از نمونه ها پارامتر دیگری به عنوان زمان مجاز عبور جریان نیز قابل تنظیم است.

کلید اتوماتیک متغیر

جمع بندی

کلید اتوماتیک از جمله بریکرهای پرکاربرد صنعتی است. نمونه های بسیار متنوعی از این کلیدها در بازار موجود است. در یک دسته بندی کلی میتوان این بریکرها را در دو گروه ثابت و قابل تنظیم قرار داد. نمونه های متغیر این کلید امکان استفاده در مدارهای متفاوتی را دارند و در عوض قیمت آن ها بیشتر است آنهایی که تریپ یونیت الکترونیکی دارند از نوع متغیر هستند.

کلیدهای اتوماتیک، بریکرهای همه کاره و مستحکمی هستند که کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارند. این بریکرها در برابر خطای اتصال کوتاه، اضافه بار و برخی خطاهای دیگر از سیستم های الکتریکی محافظت می کنند.

درک کاربردهای گسترده MCCB ها بر اهمیت آنها در زندگی روزمره ما تأکید میکند. چه در خانه باشید، چه در دفتر کار، یا در قلب یک مجتمع صنعتی، این بریکرها فعال هستند تا چراغ‌ها و ماشین‌آلات را روشن نگه دارند. MCCB ها فقط بریکر نیستند، یک نگهبان واقعی در دنیای سیستم های الکتریکی هستند.