کلید اتوماتیک چیست؟

کلید اتوماتیک یک بریکر قابل قطع زیر بار است که جهت حفاظت اتصال کوتاه و اضافه بار در موتورها و سیستم روشنایی، صنعتی و مصرف کننده های دیگر استفاده می شوند، کلید ها در رنج جریان 16 تا 1600 آمپر تولید می شوند و شامل رله های شنت تریپ و آندر ولتاژ، کنتاکت کمکی و واحد حفاظت است که در ادامه مقاله از فرنام الکتریک بیشتر به این موضوع می پردازیم.

کلید اتوماتیک چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟

کلید اتوماتیک و غیراتوماتیک دارای چه ویژگی‌هایی می باشند؟ انواع مختلف و دسته‌بندی هرکدام به چه صورت است؟ اکسسوری و قابلیت فرمان پذیری هر مورد شامل چه مواردی می‌باشد؟

کلید اتوماتیک یا کمپکت که به آن MCCB‌ که مخفف Molded Case Circuit Breaker است، می‌گویند،‌ در واقع تجهیزی برای قطع و وصل جریان و ولتاژ برق به صورت ایمن می‌باشد.

اصولا مساله قطع و وصل ایمن جریان برق از برقراری آن به مراتب مهم‌تر و لازم توجه است. به این جهت به وسیله شرکت‌های مختلف همواره راهکارهای به روز ارائه می‌شوند. و در نهایت تولیدات مختلفی برای قطع و وصل جریان برق روانه بازار می‌گردد.

تجهیزات قطع و وصل، یا تنها توانایی قطع ولتاژ را دارند و یا در کنار آن توانایی قطع جریان را هم دارند. البته این مورد بیشتر در ولتاژ فشار قوی مطرح می‌گردد که بسیاری از کلیدها تنها حکم جداساز را دارد و نمی‌تواند مدار تحت بار را قطع نمایند.

مشخصات فنی کلید اتوماتیک

• کلید‌های اتوماتیک در تعداد قطب‌های ۱، ۲، ۳ و ۴ قطب ساخته می‌شوند.
• کلید برای نوع جریان dc یا ac ساخته شده است.
• جریان نامی (I_e) یا توان نامی عملکرد کلید: جریانی که کلید برای کار در آن جریان طراحی شده است در حالیکه کلید در ولتاژ نامی، فرکانس نامی و سایر شرایط نامی طراحی قرار دارد. در صورتیکه جریان نامی کلید کمتر از ۶۳ آمپر باشد، جریان نامی تمامی قطب‌ها می‌بایست یکسان باشند و اگر جریان نامی کلید بزرگتر از ۶۳ آمپر باشد، جریان نامی قطب نول می‌باید برابر نصف جریان نامی قطب فاز یا ۶۳ آمپر، هر کدام که بزرگتر است، باشد.
• جریان حرارتی قراردادی کلید در هوا (I_the)
• فرکانس نامی: فرکانسی که کلید برای کار در آن فرکانس طراحی شده است و بقیه مقادیر نامی برای کار کلید در آن فرکانس معتبر می‌باشند.
• ولتاژ نامی عملکرد (U_e): ولتاژی کاری کلید، که معمولاً بر اساس ولتاژ بین فاز‌ها (ولتاژ خط) بیان می‌شود.
• ولتاژ عایقی نامی (U_i): در هیچ شرایط کاری نباید ولتاژ کلید از ولتاژ عایقی بالاتر رود چراکه تست‌های عایقی و جریان خزشی کلید متناسب با آن انجام شده است.
• ولتاژ ضربه نامی (U_imp): ولتاژ ضربه با پیک و پلاریته مشخص که کلید در شرایط مشخص تست بدون تخریب آنرا تحمل کرده است ولتاژ ضربه نامی گفته می‌شود. برای کلید‌های خانگی ساخته شده مطابق استاندارد IEC۶۰۸۹۸ برابر ۶ کیلوولت و برای کلید‌های صنعتی ساخته شده مطابق استاندارد IEC ۶۰۹۴۷-۲ برابر ۸ کیلوولت است.
• ظرفیت اتصال کوتاه وصل کلید (Rated Shot Circuit Making Capacity) حداکثر پیک جریان اتصال کوتاه که کلید می‌تواند در آن جریان در ولتاژ نامی و فرکانس نامی وصل شود. این جریان، جریان دینامیکی قابل تحمل کلید نیز نامیده می‌شود.
• قدرت قطع اتصال کوتاه نهایی کلید (Rated Ultimate Short Circuit Breaking Capacity) در کلید‌های خانگی کلید‌های مطابق استاندارد IEC ۶۰۸۹۸ است.

تجهیزات جانبی قابل نصب برروی کلید‌ها

• موتور الکتریکی: به منظور شارژ (وصل) یا دشارژ (قطع) از راه دور کلید‌های اتوماتیک از موتور الکتریکی استفاده می‌شود.
• رله شنت تریپ (Shunt Trip): این رله هنگامی که ولتاژ تغذیه مقداری بین ۷۰ تا ۱۱۰ درصد ولتاژ نامی شود فرمان قطع کلید را صادر می‌کند یا از کنتاکت کمکی عمل این رله را می‌توان برای مقاصد دیگر استفاده نمود. این رله‌ها در کلید‌های کمپکت در دو تیپ کلی برای ولتاژ DC و AC ساخته شده اند.
• رله افت ولتاژ (Under Voltage): این رله هنگامی که ولتاژ تغذیه اش کوچکتر یا مساوی ۷۰% ولتاژ نامی شود فرمان قطع کلید را صادر می‌کند، همچنین از وصل کلید در هنگام پایین بودن ولتاژ جلو گیری می‌کند.

• کنتاکت‌های کمکی (AS on/off switch): کنتاکت‌های کمکی همزمان با پل‌های اصلی کلید عمل می‌کنند و همواره وضعیت قطع یا وصل کلید را در پایانه‌های خود نمایش می‌دهند.
• کنتاکت‌های کمکی (BA): کنتاکت‌های خطا در هنگام وقوع یک اضافه بار یا یک اتصال کوتاه عمل کرده و آن را در پایانه‌های خود منعکس می‌نمایند.
• واحد محدود کننده جریان (Limiter Unit): از این واحد به منظور بالا بردن قدرت قطع کلید‌های کمپکت استفاده می‌شود.
• کشویی (Plug-in): از این تجهیز جهت کشویی کردن کلید‌های MCCB استفاده می‌شود.

کلید اتوماتیک و کلید غیر اتوماتیک :

در ادامه انواع مختلف کلیدها را بررسی خواهیم کرد:‌

کلید فیوز FUSE SWITCH DISCONNECTOR :

این نوع کلید در زمره انواع غیراتوماتیک می‌باشد و در واقع یک پایه فیوز با قابلیت قطع مدار با نیروی دست می‌باشد.

معمولا انواع این کلید فیوزها در سطح جریان 160 ، 250 ،400 ، 630 ،800 ،1000 و 1250 آمپر موجود می‌باشند. فیوز مناسب بسته به شرایط پروژه از نظر سایز و آمپر در کلید فیوز قرار خواهد گرفت.

کلید مینیاتوری MCB :

ساده‌ترین نوع کلید اتوماتیک که معمولا در انواع تک پل و سه پل در پروژه‌های مختلف و به‌خصوص  مسکونی در آمپراژ وسیع و در قدرت قطع 6 کیلوآمپر و یا 10 کیلوآمپر در بازار موجودند و حفاظت در برابر اضافه جریان و اتصال کوتاه را برعهده دارد.

کلید کمپکت  MCCB:

رایج‌ترین کلید اتوماتیک در صنعت برق با رینج جریانی از 16 آمپر تا 1600 آمپر است. که در ساده ترین نوع آن حفاظت اضافه جریان و اتصال کوتاه با مکانیزم‌های حرارتی و مغناطیسی دیده شده است. در تولیدات شرکت‌های مختلف با توجه به نیازهای مشتری برای هر کلید کمپکت با رینج جریان مشخص، مقدار جریان حفاظتی حرارتی یا مغناطیس می‌تواند ثابت یا قابل تنظیم باشد. انعظاف‌پذیری کلید بسته به تغییرات بار مصرفی در پروژه در نظر گرفته می‌شود.

کلیدهای کمپکت می‌توانند مکانیزم حرارتی و مغناطیسی نداشته باشند و حفاظت‌های اضافه جریان و اتصال کوتاه بر مبنای رله‌های الکترونیکی صورت گیرد که این مورد موجب دقت بالای کلید و در نتیجه،‌ افزایش قیمت کلید خواهد شد.

کلید هوایی ACB :

با تغییر ساختار مکانیزم خاموش‌کننده‌های آرک‌ها در لحظه قطع کلید در کلیدهای کمپکت الکترونیکی وارد مبحث کلیدهای هوایی می‌شویم. که این کلیدها از 1600 آمپر تا فراتر از 5000 آمپر را نیز ساپورت می‌کنند. رینج وسیعی از اکسسوری‌ها برای ارسال سیگنال و تحت فرمان بودن از فاصله دور برای این کلیدها موجود می‌باشد.

دسته بندی کلیدهای اتوماتیک از نظر قابلیت تنظیم 

همان طور که می دانید کلیدهای اتوماتیک از نظر قابلیت تنظیم و حفاظت در چند دسته قرار می گیرند.

• ثابت ( غیر قابل تنظیم )
• دارای قابلیت تنظیم رله حرارتی ( Ir جریان عملکرد رله حرارتی )
• دارای قابلیت تنظیم رله مغناطیسی ( Im جریان عملکرد رله مغناطیسی )
• دارای هر دو قابلیت تنظیم رله حرارتی و مغناطیسی

واحد حفاظتی کلید اتوماتیک

واحد حفاظتی حرارتی مغناطیسی

کلید اتوماتیک از باریکه ای بی متال با دقت بالا تشکیل شده است که وقتی جریان از بی متال می گذرد، گرم می شود. اگر عبور جریان از بی متال زیاد باشد، سبب خم شدن آن و نهایتاً قطع کنتاکت ها و قطع مدار می شود. علاوه بر بی متال که با حرارت عمل می کند، کلیدهای اتوماتیک دارای ترکیب مغناطیسی نیز هستند که در لحظۀ اتصالی مدار، سبب قطع کلید می شود.

کلید اتوماتیک در حفاظت  TM-D (حفاظت حرارتی یا اضافه بار) از طریق بی متال، برای تنظیم جریان اضافه بار یا افزایش حرارت ناشی از افزایش جریان مورد استفاده قرار می گیرد و عملکرد آن شبیه رله اضافه بار موتور می باشد. محدودۀ تنظیمی کلید کمپکت های بین ۷۰ تا ۱۰۰ درصد جریان نامی کلید است.

حفاظت اتصال کوتاه که توسط سیم پیچ های مغناطیسی کلید عمل می کند، در بازۀ کمپکت های تا ۱۶۰ آمپر ثابت است و در کمپکت های ۲۰۰ تا ۲۵۰ آمپر از ۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی قابل تنظیم می باشد.

کلیدهای اتوماتیک کمپکت مدل MA مجهز به قسمت تریپ مغناطیسی، در حالات زیر به کار برده می شوند:

• حفاظت اتصال کوتاه سیم پیچ های ثانویه ترانسفورمرهای LV/LV، همراه حفاظت اضافه بار سمت اولیه ترانسفورمرها
• به منظور جایگزین کردن کلید جدا کننده در بالا دست تابلو، جهت فراهم کردن حفاظت اتصال کوتاه

کاربرد اصلی این کلیدها علاوه بر استفاده های حفاظت موتوری، در اتصالات همراه با رله حرارتی و کنتاکتور و موتور استارتر نیز هست.

منحنی مشخصۀ این کلید نشان می دهد که اگر جریان از حدی به اندازه Im بیشتر شود، نیروی میدان مغناطیسی سیم پیچ بر نیروی فنر رله مغناطیسی غلبه کرده و بلافاصله سیم پیچ را پایین می کشد و مدار قطع می شود.

واحد حفاظتی میکرولوجیک

واحد حفاظتی الکترونیکی یا میکرولوجیک در کلید کمپکت قابل تنظیم است این تنظیمات شامل تنظیمات مربوط به اضافه بار و اتصال کوتاه است. پارامترهای جریانی و زمانی متنوعی را بسته به نوع میکرولوجیک می توان تنظیم کرد. علاوه براین واحد حفاظتی میکرولوجیک در کلید کمپکت ، حفاظت بالا دست تجهیزات الکتریکی را فراهم می کند.

واحد حفاظتی حرارتی – مغناطیسی یا الکترونیکی ؟

واحد حفاظتی حرارتی – مغناطیسی با استفاده از روش های معمول از مدار در برابر اضافه جریان و جریان اتصال کوتاه محافظت می‌ کند. اما امروزه بهینه سازی نصب و راه اندازی و مصرف انرژی پارامتر های مهمی هستند و از آنجایی که واحد حفاظتی الکترونیکی یا میکرولوجیک با اندازه گیری پارامتر های مدار همراه است، عملکرد بهتری در مقایسه با روش های قدیمی دارد.

واحد حفاظتی میکرولوجیک سرعت عملکرد و دقت بالاتری دارد. قابلیت تنظیم جریان و اندازه گیری پارامتر های مورد نیاز از ویژگی های این قطعه است. با استفاده از این اطلاعات می‌توان عملکرد و بهره وری سیستم را افزایش داد.

حفاظت کلید اتوماتیک

عملکرد حفاظتی کلید اتوماتیک را می توان توسط پیچ های تنظیم، تنظیم کرد. انواع حفاظت در کلید اتوماتیک به سه دسته تقسیم می‌شود:

• حفاظت در برابر اضافه بار

حفاظت حرارتی با حد آستانه قابل تنظیم

• حفاظت در برابر اتصال کوتاه

حفاظت مغناطیسی ثابت یا قابل تنظیم، بسته به رنج کلید اتوماتیک

• حفاظت پل چهارم کلید اتوماتیک

فقط در کلیدهای اتوماتیک چهارپل، رله می تواند:

از نوع ۴P 3D باشد (نول حفاظت نشده)

از نوع ۴P 3D +N/2 (حفاظت نول در ln 0.5) یا (۴P 4D حفاظت نول در ln) باشد.