در این مقاله از فرنام الکتریک قصد داریم، همه چیز را در رابطه با اینکه کلید کامپکت یا MCCB چیست بگوییم و ساختار کلی آن را بررسی کنیم، بنابراین جهت آشنایی تا پایان مقاله با ما همراه باشید.
کلید کامپکت یا MCCB چیست؟
کلید MCCB یک قطعه مینیاتوری است که از 32 آمپر تا 1600 آمپر توان دارد و جهت محافظت از قطعات و تجهیزات تابلو برق های فشار ضعیف در برابر اضافه بار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
MCCB مخفف چیست؟ MCCB مخفف کلمات Molded Case Circuit Breaker می‌باشد و به عنوان یک دستگاه مدولار نیز شناخته می‌شود.
در ادامه بحث در رابطه با اینکه کلید اتوماتیک چیست، می‌توان گفت، این نوع قطعات علاوه بر اینکه در برابر اضافه بار کاربرد دارند، در برابر اتصال کوتاه و خطاهای زمین و سایر جریان ها نیز کاربرد دارند و حفاظت می‌کنند.
کاربرد کلید کامپکت MCCB
1- حفاظت در برابر اضافه جریان:
جریان های کاری که بیش از مقدار مجاز و طولانی تر از آنچه که برای کاربرد معمول می باشد.
2- حافظت در برابر خطاهای الکتریکی:
در طول یک خطا مانند اتصال کوتاه یا خطای خط، جریان های بسیار بالایی وجود دارند که باید فوراً قطع شوند.
3- تغییر وضعیت قطع یا وصل بودن (on/off):
این عملکرد به نسبت سایر عملکردها معمول تر می باشد اما در شرایطی که کلید یا سوئیچ دستی مناسب وجود نداشته باشد مورد استفاده قرار می گیرد. رنج وسیع جریانی که برای این نوع کلیدها وجود دارد این امکان را به وجود آورده است که در کاربردهای مختلفی استفاده شوند. رنج های جریانی موجود از 15 آمپر شروع و تا 2500 آمپر ادامه دارند که به آن ها این امکان را می دهد در هر دو کاربرد توان پایین و توان بالا استفاده شوند.
مکانیزم عملکردی کلید کامپکت MCCB
مکانیزم حفاظت کلید MCCB همان اصولی ست که در سایر مدارشکن ها و کلیدهای حفاظتی مغناطیسی-حرارتی وجود دارد.
• حفاظت اضافه بار توسط مکانیزم حرارتی انجام می شود. MCCB یک کنتاکت بی متالی دارد که در واکنش به تغییرات دما منبسط و منقبض می شوند. تحت شرایط نرمال، کنتاکت ها اجازه عبور جریان از MCCB را می دهند. با این حال به محض این که جریان از مقدار تنظیم شده تجاوز کند، کنتاکت ها شروع به گرم شدن و منبسط شدن خواهند کرد. حفاظت حرارتی در برابر اضافه بار، با کمی تاخیر زمانی طراحی شده است زیرا در ابتدای شروع کار جریان اضافی کمی عبور می کند که این بخش در بسیاری از دستگا ها نرمال و معمول می باشد. با این حال، هر شرایط جریان اضافی بیش از حد مجاز نشان دهنده یک اضافه بار است، به همین دلیل عملکردکلید MCCB برای محافظت از تجهیزات و پرسنل مورد انتظار می باشد.
• از طرف دیگر، حفاظت در برابر خطا با القای الکترومغناطیسی انجام می شود و پاسخ آن لحظه ای است. جریان خطا باید بلافاصله قطع شود، مهم نیست که مدت زمان آن کوتاه یا طولانی باشد. هر زمان که خطایی رخ می دهد، جریان بسیار بالا باعث به وجود آمدن یک میدان مغناطیسی در سیم پیچی که در داخل MCCB می شود، که این القای مغناطیسی باعث واکنش کنتاکت ها و در نتیجه قطع جریان می شود. به عنوان مکمل برای مکانیزم حفاظت مغناطیسی، جهت تسهیل در قطع جریان، یک جرقه در داخل محفظه کلید MCCB رخ می دهد که سطح تحمل تیغه ها به هنگام اتصال کوتاه و جرقه بسیار بالا می باشد.
همانند انواع کلیدهای حفاظتی، این کلید دارای یک سوئیچ قطع کننده (ارتباط) می باشد که برای انجام دادن تریپ دستی استفاده می شود. این سوئیچ زمانی استفاده می شود که تغذیه مورد نیاز دستگاه باید قطع شود مثلاً جهت تعمیر، سرویس و نگهداری تجهیزات و سیستم.
ساختار کلید کامپکت چگونه است؟
این نوع کلیدها بیشتر در تابلو برق هایی با ولتاژ پایین کاربرد دارند و دیده می‌شوند، اما ساختار اصلی آنها به شرح زیر است:
- قالب یا قاب مدارشکن
- پایانه ها – سطوح تماس
- واحدهای مختلف مانند تریپ ها
- سیستم های عملیاتی
- جرقه گیرها
- و…
ساختمان کلید کامپکت MCCB
1) کنتاکت ها:
اجزا و قطعاتی هستند که با باز و بسته شدن خود، وظیفه قطع و وصل جریان در مدار را بر عهده دارند. کنتاکت های یک کلید می توانند در یک امتداد و یا با هم موازی قرار گیرند. در شرایطی که کنتاکت ها در یک امتداد قرار دارند، میدان مغناطیسی ایجاد شده ناشی از عبور جریان از کنتاکت ها تاثیر زیادی بر روی هم ندارند. اما در حالت موازی این میدان ها بر روی یکدیگر تاثیر گذاشته و سعی می کنند تا کنتاکت ها را از هم دور کند. این وضعیت در جریان های زیاد ناشی از اتصال کوتاه، باعث از هم جدا شدن سریع کنتاکت ها می شود.
2) جرقه گیر:
به محض جدا شد کنتاکت ها از یکدیگر، اختلاف پتانسیل بین کنتاکت ها، باعث یونیزه شدن هوای اطراف کنتاکت ها شده و این هوای یونیزه شده قابلیت عبور جریان را برای مدت زمانی دارا می باشد که باعث تولید و ایجاد جرقه بین بین کنتاکت ها می شود این شرایط تا دور شدن و ایجاد فاصله کافی بین کنتاکت ها ادامه یافته تا حدی که فاصله بین آنها آنقدر زیاد شود تا جرقه خاموش شود . اگر به هر دلیل جرقه برای مدت زیادی باقی بماند، باعث تولید حرارت زیادی می شود که می تواند موجب سوختن و آسیب به کنتاکت ها شود.
این حرارت شدید همچنین فشار گاز زیادی ایجاد می کند که ممکن است باعث انفجار کلید شود. بنابراین جرقه بایستی در کوتاه ترین زمان ممکن خاموش شود. برای اینکار از جرقه گیر استفاده می شود. جرقه گیر از چند صفحه U شکل تشکیل گردیده است که اطراف کنتاکت قرار دارند زمانی که کنتاکت ها از هم جدا می شوند، جرقه به دلیل انتخاب کوتاه ترین مسیر در هوا، از بین صفحات عبور می کند. در واقع جرقه کم مقاومت ترین مسیر برای عبور را انتخاب می کند. این شرایط باعث تقسیم جرقه به جرقه های کوچکتر در بین صفحات شده و سرعت خاموش شدن جرقه را افزایش می دهد.
3) مکانیزم قطع و وصل کننده کلید:
این مکانیزم وظیفه قطع و وصل کلید را بر عهده دارد. زمانی که کلید را از وضعیت قطع OFFبه وضعیت وصل ONمی بریم، فنر با اعمال نیرو به اهرم های مکانیزم باعث بسته شدن کنتاکت ها می شود. در موقع قطع کلید، فنر این نیرو ذخیره شده برای اعمال فشار بر روی بازوی عمل کننده مورد استفاده قرار می گیرد و باعث باز شدن کنتاکت ها می شود.
4) تریپ:
این قسمت از کلید در حقیقت بخش هوشمند کلید را تشکیل می دهد که به شکل دستی یا اتوماتیک دستور تریپ یا قطع کلید را صادر می کند. این قسمت از کلید از رله های مختلفی مانند رله حرارتی و الکترو مغناطیسی برای تشخیص خطا استفاده می کند . این واحد به واحد قطع و وصل مرتبط است.
مزیت های کلید اتوماتیک کمپکت در مقایسه با کلید مینیاتوری
- رنج جریان نامی قابل تحمل برای کلیدهای اتوماتیک، بسیار بالاتر از رنج جریانی کلید مینیاتوری است. همین موضوع سبب می شود که تحمل آرک نیز در کلیدهای اتوماتیک بالاتر از کلیدهای مینیاتوری باشد.
- قدرت قطع کلیدهای اتوماتیک به نسبت کلیدهای مینیاتوری بسیار بالاتر بوده و همین محدودیت قدرت قطع در کلیدهای مینیاتوری، استفاده از آنها را برای بارهایی که نیاز به قدرت قطع بالاتری دارند (اغلبا بارهای غیر اهمی مانند موتورها) محدود خواهد کرد. کلیدهای مینیاتوری قدرت قطع اتصال کوتاه را تا ماکزیمم 16 کیلوآمپر دارند.
- امکان روشن و خاموش آن از راه دور و هم چنین کنترل خودکار آن وجود دارد.
- امکان وصل مجدد خودکار کلید اتوماتیک با قابلیت نصب موتور روی آن وجود دارد.
- به علت رنج جریانی و تحمل جریان بالاتر از کلید مینیاتوری، در مصارف صنعتی و تجاری به کار می رود، این در حالی است که کلید مینیاتوری، غالبا برای مصارف صنعتی، روشنایی، سیم کشی و … به کار می رود.
- کلیدهای اتوماتیک به علت دارا بودن منحنی قطع قابل تنظیم، حفاظت دقیق تری نسبت به کلیدهای مینیاتوری دارند.
- غالب حفاظت کلیدهای مینیاتوری، حفاظت مغناطیسی برای بار است. حفاظت حرارتی نیز برای آنها وجود دارد، منتها به علت غیر قابل تنظیم بودن و عملکرد آنها در یک بازه ثابت و آن هم غیردقیق، قابل اعتماد برای حفاظت از بارهای حساس نیستند و تنها برای بارهای بسیار کوچک قابل استفاده می باشند.
- وسعت و قابلیت نصب تجهیزات جانبی کلیدهای اتوماتیک به مراتب بیشتر از کلیدهای مینیاتوری است؛ این خصوصیت سبب می شود که کلیدهای اتوماتیک رنج وسیع تری از حفاظت‌ها و نظارت‌ها را برای بار فراهم کنند.
- یکی از قابلیت های بسیار مهم و کاربردی کلیدهای اتوماتیک، سه حالته بودن سوئیچ آنهاست، به این شکل که در صورت بروز خطا در کلید اتوماتیک، کلید به جای قرار گرفتن در حالت قطع کامل، در حالت خطا قرار می گیرد و این خصوصیت امکان مشاهده تفاوت بین حالت خطا و حالت قطع مدار را به ما خواهد داد. در صورتی که کلیدهای مینیاتوری تنها دارای دو حالت عملکرد باز و بسته می باشند.
- در تابلو برق هایی که خروجی آنها باید به یک تابلوی توزیع کوچکتر وصل شود، استفاده از کلید اتوماتیک طبق استانداردهای موجود، الزامی است. این در حالی است که استفاده از کلید مینیاتوری تنها به عنوان حفاظت ورودی برای تابلوهای کوچک مجاز است.
- تعداد دفعات قطع و وصل بار در کلیدهای اتوماتیک بسیار بیشتر از کلیدهای مینیاتوری است.