کلید مینیاتوری و کاربردهای آن

کلید مینیاتوری چیست؟

فیوز مینیاتوری از جمله تجهیزات ایمنی هستند که باید برای هر مدار الکتریکی در نظر گرفته شوند. کلید مینیاتوری به اختصار MCB نیز نامیده میشود که مخفف Miniature Circuit Breaker است.

کلید مینیاتوری، که به آن مینیاتور سوئیچ نیز گفته می‌شود، نوعی کلید الکتریکی است که به دلیل ابعاد کوچک و قابلیت نصب آسان در فضاهای محدود، به این نام خوانده می‌شود..

این کلیدها قادرند مدار را در برابر اضافه بار و همچنین اتصال کوتاه حفاظت کنند. برای انجام این فرآیند از دو مکانیزم متفاوت در MCB استفاده شده است.

برای حفاظت از مدار در برابر اضافه جریان از مکانیزم بیمتال و برای حفاظت از مدار در برابر جریان اتصال کوتاه از مکانیزم الکترومغناطیسی در این کلیدها استفاده شده است.

عملکرد این مکانیزم ها از جمله نکاتی است که در انتخاب کلید مینیاتوری باید مورد توجه قرار دهید. در صورت افزایش جریان بار یا به عبارت بهتر افزایش جریان عبوری از مدار، تیغه بیمتال گرم شده و به دلیل تفاوت ضریب انبساط دو فلز، دچار خمیدگی می شود.

خمیدگی تیغه سبب جابجایی کنتاکت متحرک و نهایتا قطع مسیر جریان می شود. در سوی دیگر افزایش بیش از حد جریان عبوری از مدار که به منظور وقوع اتصال کوتاه است، منجر به فعال شدن مکانیزم الکترومغناطیسی می شود.

در این حالت نیروی جاذبه سیم پیج از نیروی فنر نگه دارنده بیشتر شده و کنتاکت متحرک را از محل خود جابجا می کند.

کلاس بندی کلید مینیاتوری

قبل از پرداختن به انتخاب کلید مینیاتوری لازم است توضیحاتی درمورد منحنی تریپ و کلاس بندی این کلیدها بیان کنیم.

منظور از منحنی تریپ در واقع حداکثر جریانی است که یک MCB خاص میتواند تحمل کند. با عبور جریان از این مقدار ماکزیمم، کلید عمل می کند و مدار قطع میشود.

انواع کلید مینیاتوری موجود در بازار در شش کلاس مختلف دسته بندی میشوند. A، B، C، D، K و Z.

تفاوت اصلی این کلیدها در میزان حساسیت به افزایش جریان است.

کلید تیپ A زمانی از مدار خارج میشود که جریان عبوری از 2 تا 3 برابر جریان نامی باشد. این کلاس به اتصال کوتاه بسیار حساس است و برای دستگاه های نیمه هادی مناسب است.

تیپ B با افزایش 3-5 برابری جریان عبوری از حد نامی خاموش می شود و برای محافظت از کابل ها مورد استفاده قرار می گیرد.

کلید مینیاتوری کلاس C زمانی خاموش می شود که جریان عبوری بیش از 5-10 برابر جریان نرمال باشد. اگر به دنبال انتخاب کلید مینیاتوری برای محافظت از لوازم حانگی هستید. تایپ C بهترین گزینه هستند

MCB نوع D مقاومت بالایی دارد و میتواند 10-20 برابر جریان نامی را تحمل کند. اگر به فکر انتخاب کلید مینیاتوری برای باری با جریان راه اندازی بالا مانند موتور هستید، نوع D یک انتخاب ایده آل است.

نوع K قادر است 8 تا 12 برابر جریان نامی را تحمل کند و بنابراین برای دستگاه های با بار بزرگ استفاده میشود.

ضرورت استفاده از کلید مینیاتوری

استفاده از MCB برای عملکرد کارآمد و حفظ ایمنی ماشین های الکتریکی حیاتی است. صنایع عمدتاً با ماشین آلات زیادی کار می کنند و همچنین دارای جریان اولیه بار زیادی هستند. در این مدارها، MCB نقش مهمی در جلوگیری از افزایش ناگهانی جریان الکتریکی در مدار ایفا میکند. در نتیجه با محافظت از ماشین آلات در برابر آسیبهای ناشی از اضافه بار، عمر مفید دستگاه ها را افزایش میدهد.

انتخاب کلید مینیاتوری

قبل از انتخاب کلید مینیاتوری، دانستن برخی جزئیات فنی مدار ضروری است. ابتدا بررسی کنید که دستگاه با چه ولتاژ و فرکانسی کار میکند، مثلاً AC یا DC است. در مرحله بعد، به جریان راه اندازی بار و ویژگیهای تریپ توجه کنید. ‌علاوه بر این، لزوم رعایت برخی الزامات اضافی مانند بازنشانی دستی یا خودکار و تأییدیه‌های ایمنی خاص را بررسی کنید. گاهی اوقات، شرایط عملیاتی مانند دما، خوردگی و تشعشع موجود در محیط نیز در انتخاب کلید مینیاتوری مناسب موثرند. در زمان انتخاب مراحل زیر را به ترتیب انجام دهید:

تعیین جریان نامی

جریان نامی حداکثر مقدار جریانی است که قطع کننده مدار می تواند بدون خاموش شدن تحمل کند. رنج جریان نامی MCB ها وسیع است و بازه 0.5آمپر تا 125آمپر را پوشش میدهد. ابتدا جریان کل مدار (یا مصرف کننده) را تعیین و براساس آن MCB مناسب را انتخاب کنید. جریان نامی کلید مینیاتوری نباید بیشتر از ظرفیت حمل جریان کابل باشد. همچنین باید بزرگتر یا مساوی حداکثر جریانی باشد که انتظار می رود سیستم حمل کند. اگر در انتخاب کلید مینیاتوری جریان نامی کمتر از جریان کل مدار در نظر گرفته شود، با قطع شدن بی جهت مدار مواجه خواهید شد.

مشخصات تریپ

رابطه بین جریان و زمان تریپ براساس مشخصات تریپ تعیین می شود. MCB ها در رنج تریپ آنی متفاوتند. کلاس تریپ براساس نوع بار تعیین میشود.

تعیین تعداد پل

برای ایجاد حفاظت لازم، باید کلید مینیاتوری با تعداد پل مناسب را انتخاب کنید. انواع مختلف کلید مینیاتوری براساس تعداد پل عبارتند از:

یک پل:

MCBهای تک پل برای محافظت از مدارهای تکفازی که در آن نول مستقیماً از منبع ورودی گرفته شده استفاده میشود.

یک پل و نول (1+N):

این گروه از کلیدهای مینیاتوری زمانی استفاده میشوند که بصورت همزمان نیاز به حفاظت فاز و ایزوله بودن نول داشته باشیم. این کلیدها عموما برای بارهای کوچک استفاده میشوند.

دو پل:

انتخاب کلید مینیاتوری دوپل برای زمان هایی است که هم فاز و هم نول باید محافظت شوند و یا برای عملیات تعمیر و نگهداری نیاز به جداسازی کامل بار از منبع است. این کلیدها برای بارهای کوچکی که در آن فقط یک MCB برای تعویض/حفاظت کل بار استفاده میشود، کاربرد دارند.

سه پل:

برای بارهای سه فاز که نیازی به کنترل نول نیست از این کلیدها استفاده میشود. کاربرد اصلی این کلیدها برای کنترل موتور سه فاز است.

سه پل و نول (3+N):

برای تابلوی توزیع ورودی که در آن ایزوله بودن نول مورد نیاز است استفاده می شود.

چهار پل:

در تابلوهای توزیع ورودی که الزام به حفاظت از نول وجود دارد، از این کلید مینیاتوری استفاده می شود.

ظرفیت شکست در انتخاب کلید مینیاتوری

منظور از ظرفیت شکست حداکثر جریانی است که یک کلید می تواند تحمل و مدار را قطع کند. جریان بالای بیشتر از ظرفیت شکست میتواند به MCB آسیب برساند. ظرفیت های شکست 6 تا 10 کیلو آمپر برای مصارف مسکونی مناسب است. در کاربردهای صنعتی از کلید مینیاتوری با ظرفیت شکست بالاتر استفاده میشود. ظرفیت شکست براساس حداکثر توان منبع تغذیه تعیین میشود.

ولتاژ کارکرد

ولتاژ عملیاتی که کلید مینیاتوری در آن کار میکند. عدد ذکر شده برای کلیدها معمولاً نشان دهنده حداکثر مقدار ولتاژ است. هر MCB ولتاژ عملیاتی متفاوتی دارد. در ولتاژهای پایینتر، برخی ویژگیهای خاص مانند ظرفیت شکست ممکن است متفاوت باشند یا حتی بهبود یابند.

ولتاژ عایق

مواد عایق تا سطح مشخصی از ولتاژ میتوانند بعنوان عایق عمل کنند. با عبور از این حد ولتاژ، خاصیت عایقی مواد کم و سبب بروز چالش ایمنی میشوند. انتخاب کلید مینیاتوری با ولتاژ عایق بالا، خیال شما را از داشتن یک مدارشکن قوس راحت میکند.

عمر مکانیکی و الکتریکی

عمر مکانیکی تعداد دفعاتی است که یک کلید مینیاتوری میتواند بدون اتصال به برق روشن/خاموش شود. طول عمر الکتریکی تعداد دفعاتی است که یک MCB میتواند با برق روشن/خاموش شود. یک MCB خوب باید عمر مکانیکی حدود 20000 و عمر الکتریکی 10000 داشته باشد.

ابعاد کلید مینیاتوری

بصورت استاندارد عرض هر پل کلید مینیاتوری 1 17.5 میلیمتر است. اگر از کلید مییناتوری با تعداد پل بیشتر استفاده میکنید، باید تعداد پل را در این عدد ضرب کنید. قبل از انتخاب کلید مینیاتوری از وجود فضای کافی در داخل تابلو برق اطمینان حاصل کنید.

تجهیزات جانبی

برخی از کلیدهای مینیاتوری را میتوان به تجهیزات جانبی مجهز کرد. کنتاکت کمکی، کنتاکت خطا، رله شنت و … از جمله این تجهیزات هستند. لازم به ذکر است برخی از کلیدهای مینیاتوری قابلیت اتصال به تجهیزات جانبی را ندارند. به کمک تجهیزات جانبی میتوان توابع بیشتری را پیاده سازی کرد اما باید هزینه بیشتری بپردازید. در هنگام انتخاب کلید مینیاتوری به نیازهای پروژه و قابلیت های اتصال تجهیزات جانبی دقت کنید. همچنین در صورتی که قصد استفاده از تجهیزات جانبی را داشته باشید، ابعاد کلید مینیاتوری دستخوش تغییر می شود.

انتخاب برند کلید مینیاتوری

آخرین نکته ای که در انتخاب کلید مینیاتوری می تواند تاثیر گذار باشد، برند تجهیزات است. در حوزه کلید مینیاتوری تولیدکنندگان بسیار زیادی در سراسر دنیا اقدام به تولید MCB می کنند.

ملاحظات بودجه ای

در حالی که اولویت اصلی در انتخاب مناسب برای مدار توجه به ایمنی و کیفیت است، محدودیتهای بودجه را در هنگام انتخاب MCB نمیتوان ندیده گرفت. قیمت محصولات تامین کنندگان مختلف همانند کیفیت و عمر مفید MCBها متفاوت است. با درنظر گرفتن طول عمر و نیازهای نگهداری گزینه های موجود، باید بین کیفیت و قیمت بریکر یک تعادل مناسب برقرار کنید.

الزامات نصب و نگهداری

اطمینان حاصل کنید که MCB انتخابی شما با سیستم الکتریکی موجود و الزامات نصب سازگار است. در این بررسی عواملی مانند ملاحظات نصب، سازگاری سیم کشی و سهولت نصب را درنظر بگیرید. علاوه بر این، روش‌های تعمیر و نگهداری توصیه شده برای MCB را جهت اطمینان از عملکرد مداوم و طول عمر آن بررسی کنید.

جمع بندی

کلید مینیاتوری از جمله تجهیزات حفاظتی است که بصورت گسترده در مدارهای الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرد. ضرورت حفاظت مصرف کننده ها دربرابر اضافه بار (افزایش جریان) و همچنین اتصال کوتاه استفاده از این تجهیزات را بیش از پیش ضروری میکند.

MCB ها انواع مختلفی دارند که هر کدام کاربرد متفاوتی دارد. برای انتخاب کلید مینیاتوری مناسب از بین گزینه های موجود، لازم است پارامترهای مختلفی را مورد ارزیابی قرار دهید که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفت.