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.
تریپ یونیت کلید اتوماتیک
در تمام بریکرها واحدی به نام تریپ یونیت وجود دارد که وظیفه تشخیص خطا بر عهده آن است. تریپ یونیت ها انواع متفاوتی دارند. یکی از روش های دسته بندی کلید اتوماتیک، دسته بندی با توجه به تکنولوژی تریپ یونیت آن ها است.
واحد تریپ مورد استفاده در کلید اتوماتیک و کلید هوایی با تکنولوژی های متفاوتی ساخته می شود. علاوه بر تفاوت در تکنولوژی ساخت، نوع خطای قابل تشخیص توسط تریپ یونیت های مختلف متفاوت است. تریپ یوینت ها با تشخیص تغییر جریان عبوری از مدار، خطا را تشخیص می دهند. فرآیند تشخیص در تریپ یونیت های 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 می شود. زمانی که لود روی شفت موتور بیشتر از میزان استاندارد باشد یا سیم پیچ موتور اتصالی داشته باشد این خطا به وقوع می پیوندد و موتور جریان بیشتری می کشد. تیغه بیمتال از دو ماده فلزی با ضریب انبساط طولی متفاوت ساخته شده و بر اثر بالا رفتن حرارت تغییر وضعیت می دهد. با تغییر وضعیت تیغه بریکر تریپ کرده و مسیر جریان قطع می شود.
از سوی دیگر عنصر مغناطیسی به جریان های لحظه ای بالا که ناشی از اتصال کوتاه هستند پاسخ می دهد. بر اثر خطای اتصال کوتاه جریان عبوری از مدار به شدت افزایش می یابد. برای تشخیص این خطا از یک سیم پیچ و هسته مغناطیسی به صورت سری در مسیر جریان استفاده می شود. بالا رفتن جریان عبوری از سیم پیچ، یک آهنربای الکتریکی قوی ایجاد می کند. نهایتا میدان مغناطیسی آنقدر قوی می شود که باعث تغییر وضعیت کلید می شود.
همه نمونه های کلید اتوماتیک ثابت و برخی از نمونه های کلید اتوماتیک قابل تنظیم از این تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی استفاده می کنند. به عنوان مثال می توان کلید اتوماتیک 3VM زیمنس را نام برد که تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی دارد و از نوع متغیر است.
تریپ یونیت الکترونیکی
تریپ یونیت الکترونیکی یک مدار الکتریکی است که امکان تنظیمات حفاظتی دقیق را در کلید اتوماتیک فراهم می کند. 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 می کند. تریپ یونیت الکترونیکی به تنظیمات دقیقی نیاز دارد و اغلب در کلید اتوماتیک ثابت از آن استفاده نمی شود.
کلید اتوماتیک متغیر
وقتی صحبت از متغیر بودن یک دستگاه به میان می آید، 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 می شود. 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 می کند، 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. کلید اتوماتیک 3VM زیمنس شاهدی بر این تعریف است.
“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.
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 می توان این بریکرها را در دو گروه کلید اتوماتیک ثابت و کلید اتوماتیک قابل تنظیم قرار داد. نمونه های متغیر این کلید امکان استفاده در مدارهای متفاوتی را دارند و در عوض قیمت آن ها بیشتر است. کلیدهای اتوماتیکی که تریپ یونیت الکترونیکی دارند از نوع متغیر هستند.
به عنوان مثالی از این کلیدها می توان کلید اتوماتیک 3VA زیمنس را نام برد. کلیدهای با تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی نیز در هر دو گروه ثابت و متغیر عرضه شده اند. در زمان انتخاب کلید اتوماتیک، می توان ثابت یا متغیر بودن را به عنوان یک پارامتر در نظر گرفت.
