کلید اتوماتیک اشنایدر الکتریک

1- کلید اتوماتیک چیست؟

در دنیای امروز نیاز بشر به انرژی الکتریکی روز به روز در حال گسترش است و همچنین تجهیزات کنترلی این صنعت نیز در حال پیشرفت برای مانیتورینگ بیشتر جریان الکتریکی هستند. در بعضی موارد جریان اضافی و اتصال کوتاه به مدار الکتریکی و سایر تجهیزات آسیب می رساند. در این مقاله تلاش میکنیم تا با یکی از تجهیزات کنترل جریان الکتریکی به نام کلید اتوماتیک یا MCCB آشنا شویم. 

کلید اتوماتیک یا MCCB که مخفف کلمه های Modulded Case Circuit Breaker است یکی از انواع تجهیزات کنترلی و حفاظتی در سیستم های الکتریکی صنعتی و فشار ضعیف می باشد که در مداراتی که جریان بار از محدوده کاری استاندارد برای فیوزهای مینیاتوری (MCB) بیشتر می شود مورد استفاده قرار میگیرد. این کلید به دلیل رنج گسترده فرکانس کاری جهت استفاده در کاربری های مختلف برای حفاظت از مدار الکتریکی مناسب است. کلید اتوماتیک در واقع یک کلید قطع و وصل می باشد ولی دلیل این که ما از کلید های ساده در مدارات استفاده نمیکنیم این است که کلید اتوماتیک قابلیت تحمل جریان های بسیار زیاد تا رنج 1600 آمپر در مدلهای مختلف دو پل، سه پل و چهار پل در کنار انجام محافظت را برای ما فراهم میکند. این نوع کلید به طور کلی برای محافظت در برابر اضافه بار، خطای اتصال کوتاه، و همچنین جهت سوییچ کردن مدارات (قطع و وصل) مورد توجه طراحان و مهندسان برق قرار گرفته است. از کلید اتوماتیک میتوان در کاربری های مسکونی استفاده کرد ولی با توجه به بازه کاری وسیع جریانی و قدرت قطع بالا (Breaking Capacity) شما معمولا این نوع کلید را در تابلو برق های صنعتی مشاهده میکنید. با توجه به حفاظت های این نوع کلید در هر جا که قابلیت تنظیم جریان و حفاظت از نشتی ارت (Earth Fault) مورد نیاز باشد و همچنین از عمده کاربردهای کلیدهای اتوماتیک می توان به حفاظت از بانک خازنی، حفاظت از ژنراتورها و فیدرهای اصلی توزیع اشاره کرد.

جهت مشاهده لیست کلیدهای اتوماتیک اینجا کلید کنید

2- ساختار اصلی یک کلید اتوماتیک

• بدنه - Frame
• مکانیزم کاری - Operating Mechanism
• دفع کننده قوس الکتریکی - Arc Extinguisher
• یونیت تریپ - Unit Trip

بدنه یا Frame

قاب کلید اتوماتیک یا بدنه Frame برای محافظت از اجزای داخلی کلید می باشد که از زرین یا پلاستیک حرارتی برای ایجاد مقاومت دی الکتریک بالا ساخته می شود. مشخصات و ویژگی های الکتریکی کلید روی بدنه نوشته می شود و با توجه به رنج جریان دارای ابعاد مختلفی است.

مکانیزم کاری - Operating Mechanism

عمل قطع و وصل کنتاکت های داخلی کلید اتوماتیک توسط مکانیزم داخلی شامل مجموعه ای از فنر ها، کنتاکت ها و تجهیزات حفاظتی انجام می شود. به وسیله اهرم روی کلید می شود وضعیت کلید را به صورت دستی یا اتوماتیک (به وسیله الکتروموتور کنترل شونده) تغییر داد . اگر کلید خطا دهد این اهرم در وضعیت وسط قرار میگیرد. زمانی که کلید خطا می دهد بعد از برطرف کردن علت خطا، در ابتدا باید اهرم به وضعیت قطع off برده و سپس در وضعیت وصل on قرار گیرد تا کلید مجددا شروع به کار کند.

دفع کننده قوس الکتریکی - Arc Extinguisher

زمانی که کلید اتوماتیک جریان الکتریکی مدار را قطع یا وصل میکند بین کنتاکت های کلید قوس الکتریکی ایجاد می شود که باعث صدمه به کنتاکت ها و کاهش عمر کلید اتوماتیک می گردد. وظیفه دفع کننده قوس الکتریکی کاهش یا دفع کامل قوس الکتریکی با استفاده از ورقه های استیل تعبیه شده داخل کلید و ایجاد میان الکترومغناطیسی در اطراف قوس الکتریکی می باشد. این میدان الکترومغناطیسی قوس الکتریکی را به داخل ورق های استیل هدایت و خنک می کند.

یونیت تریپ - Unit Trip

یونیت تریپ یا واحد خطا در کلیدهای اتوماتیک همانند مغز کلید می باشد. وظیفه اصلی یونیت تریپ تشخیص خطا و قطع مدار به وسیله مکانیزم داخلی کلید اتوماتیک در مقابل اتصال کوتاه یا جریان اضافی بار است. پونیت تریپ ها دارای انواع مختلف مانند مغناطیسی- حرارتی و الکترونیکی است. یونیت تریپ های الکترونیکی امکانات کنترلی و مانیتورینگ زیادی در اختیار میگذارد.

3- آشنایی با مولفه های کلید اتوماتیک

In: این جریان به عنوان جریان کاری کلید اتوماتیک نیز شناخته می شود که اجازه عبور از کلید را دارد و بر اساس این جریان است که جریان اضافه بار برای محافظت تعیین میگردد. 

Ir: جریان Ir که به long time current گفته میشود مقدار جریان اضافی است که در مدت زمان طولانی از کلید اتوماتیک عبور میکند و معمولا از 1.05 تا 1.2 جریان نامی می باشد و این میزان قابل تنظیم است. کلید اتوماتیک بعد از گذشت زمان از قبل تعیین شده tr مدار را قطع میکند.

Isd: جریان Isd که به short time trip گفته میشود معمولا 1.5 تا 10 برابر Ir است و برای محافظت در برابر جریان اتصال کوتاه استفاده میشود. این جریان هم دارای تاخیر زمانی قابل تنظیم tsd است. و در زمان تنظیم tsd باید توجه داشت که برای راه اندازی الکتروموتور نیاز است که جریان راه اندازی از کلید بدون قطع جریان عبور کند.

Li: جریان Ii که به instantaneous Trip گفته می شود و همان طور که از اسمش قابل فهم است تنظیم جریان است که به صورت لحظه ای باعث قطع کلید میشود. جریان اتصال کوتاه می تواند به کابل ها و سایر تجهیزات آسیب وارد کند و باید در مقابل آن کلید سریع عکس العمل نشان دهد.

Lg: جریان Lg به Ground Trip گفته می شود که در صورت بروز خطای نشتی زمین باعث قطع کلید اتوماتیک می شود. جریان نشتی زمین ممکن است از عایق بندی زمین یا اتصال به بدنه ایجاد شود.

Ics: جریان Isc به Operatig short-circuit breaking capacity گفته می شود و بیشترین مقدار جریان اتصال کوتاه است که می تواند در کلید رخ دهد بدون این که به کلید اتوماتیک آسیب برسد و پس از رفع خطا کلید مجدد در مدار قرار می گیرد.

Icu: جریان Icu به Ultimate short-circuit breaking capacity گفته می شود و حداکثر جریان اتصال کوتاه است کلید میتواند تحمل کند در این جریان کلید اتوماتیک قادر به قطع مدار نیست و پس از گذشتن این جریان از کلید باید تعویض شود.

Ue: رنج ولتاژ کاری

Ui: ولتاژ کاری عایقی

Uimp: میزان تحمل ولتاژ پالس

4- تفاوت کلید اتوماتیک MCCB و کلید فیوز مینیاتوری MCB

تفاوت کلید اتوماتیک با کلیدهای غیر اتوماتیک همانند کنتاکتور و یا فیوز مینیاتوری چیست در این است که کلیدهای اتوماتیک دارای رله هایی هستند که هرکدام وظیفه خاصی خود را دارند. مثلا رله های هوشمند یا میکرولاجیک در کلیدهای اتوماتیک ولی کلیدهای غیر اتوماتیک فاقد این رله های هوشمند هستند و فقط برای قطع و وصل مدار مورد استفاده قرار می گیرند. مثلا کنتاکتور یک کلید غیر اتوماتیک است. کلید مینیاتوری یا همان فیوزهای برق خانگی نیز در دسته کلیدهای غیر اتوماتیک هستند.

تفاوت دیگر در این است که کلیدهای مینیاتوری برای آمپرهای بالا طراحی نشده اند و ممکن است در مقابل اتصال کوتاه سرعت عمل لازم را نداشته باشند. به همین دلیل بیشتر کاربرد این فیوزها در تجهیزات و سیم کشی های خانگی است. اما در صورت استفاده از کلیدهای اتوماتیک هم در زمان اتصال کوتاه و هم اضافه بار جریان های خطر آفرین، به خوبی عمل کرده و از سیستم حفاظت می کند.

5- معرفی کلید های اتوماتیک اشنایدر الکتریک

کلیدهای سری ComPact شرکت اشنایدر الکتریک حاصل 60 سال تجربه و حضور موفق در صنعت  تولید کلیدهای حفاظتی است و این شرکت به صورت مداوم در حال به روز رسانی و معرفی محصولات  با ویژگی های جدید و نوآورانه در سبد محصولی قطع کننده های مدار ماژولی یا MCCB می باشد.  این سبد محصولی تلفیقی از ارایه اندازگیری هوشمند و مانیتورینگ به همراه امکانات حفاظتی ویژه  می باشد.

6- رنج جریانی در کلید اتوماتیک

کلیدهای اتوماتیک اشنایدر با توجه به کیفیت، قیمت مناسب و امکانات خوبی که در اختیار کاربر قرار میدهد توانسته در بازار صنعت برق ایران هم به صورت گسترده در تمامی صنایع از گذشته تا به امروز مورد استفاده قرار گیرد. این کلید ها از رنج جریانی 16 آمپر تا 1600 آمپر در سری NSX و NS تولید و عرضه شده است.

7- تریپ یونیت (Trip Unit) در کلید اتوماتیک

کلید های اتوماتیک اشنایدر با تریپ یونیت های متفاوت برای کاربری های مختلف تولید میشوند که از شایع ترین آن می توان به تریپ یونیت حرارتی-مغناطیسی یا TM-D اشاره کرد. این مدل تریپ یونیت در کلید های سری NSX100/160/250 تا رنج جریانی 250 آمپر در دو نوع توزیع (جهت حفاظت از کابل های فیدر توزیع ) و ژنراتوری (جهت حفاظت از ژنراتور ها و کابل با طول زیاد) قابل دسترس است.

حفاظت حرارتی (Ir)

در این نوع تریپ یونیت حفاظت حرارتی (Ir) توسط نوار فلزی بیمتال متناسب با افزایش دما I2t انجام می شود. در کنار این محدودیت تغییر حالت نوار فلزی باعث قطع مدار کلید اتوماتیک نیز میگردد. همچنین مقدار Ir را میتوان در محدوده 0.7 تا 1 برابر جریان نامی کلید (16 تا 250 آمپر) تنظیم کرد.

حفاظت مغناطیسی (Im)

حفاظت اتصال کوتاه به همراه Im فیکس و یا قابل تنظیم که باعث تحریک تریپ به صورت لحظه ای می شود.حفاظت ها در کلیدهای اتوماتیک اشنایدر به صورت زیر می باشد:

• 3P 3D: تشخیص خطا بر روی هر سه پل کلید وجود دارد.
• 3P 2P: تشخیص خطا بر روی دو پل کلید انجام می شود.
• 4P 4D: تشخیص خطا بر روی هر چهار پل کلید وجود دارد.
• 4P 3D: تشخیص خطا بر روی سه پل کلید انجام می شود.
  

میکرولاجیک 2

کلیدهای اتوماتیک که مجهز به تریپ یونیت میکرولاجیک 2 هستند را میتوان جهت محافظت از سیستم های توزیع شامل ترانسفور استفاده کرد و تریپ یونیت میکرولاجیک 2G برای ژنراتورها و کابل های طولانی کارایی بهتری از خود نشان میدهند.تریپ یونیت میکرولاجیک 2 را میتوان بر روی کلیدهای اتوماتیک سری ComPact NSX100 تا 630 نصب کرد که قابلیت های زیر را ارایه میکند:

• حفاظت استاندارد از کابل های توزیع،
• نشانگر اضافه بار به وسیله لامپ LED و تریپ اضافه بار از طریق رله SDx) که انجام تنظیمات توسط پیچ های مربوطه قابل انجام است.

رله نشانگر SDx به همراه ترمینال بلوکی

میکرولاجیک 6 / 5

یونیت تریپ میکرولاجیک 5 / 6 A (آمپرمتر) یا E (انرژی) میتواند برای کلیدهای اتوماتیک ComPact NSX100 تا 630 مورد استفاده قرار گیرد که حفاظت LSI ساده (basic) توسط میکرولاجیک 5 و حفاظت LSI به همراه تشخیص خطای زمین توسط میکرولاجیک 6 فراهم میشود. همچنین این میکرولاجیک ها قابلیت ارایه اندازگیری، هشدار و ارتباط را فراهم میکند. تنظیمات از دو طریق قابل اجرا هستند، با استفاده از پیچ های تنظیمی (Dials) و یا با استفاده از کیبرد.

8- تجهیزات جانبی

کنتاکت های کمکی

کنتاکت های کمکی جهت استفاده در مدار فرمان بکار می روند و اینکه همزمان با قطع و وصل کلید را نشان می دهند.

کنتاکت خطا

این کنتاکت زمانی که در اثر وقوع خطا، کلید به حالت تریپ برود فعال می گردد و با استفاده از آلارم یا سیگنال اپراتور مطلع می گردد.

رله شنت

نحوه ی عملکرد این رله به این صورت است که در صورتی که ولتاژ تغذیه آن 70 تا 220 ولتاژ نامی اعمال شود، رله عمل می کند و کلید را قطع می نماید.

رله افت ولتاژ

نحوه ی عملکرد این رله به این صورت است که درصورتی که ولتاژ این بوبین از 70 درصد ولتاژ نامی کمتر شود، رله عمل می نماید و کلید قطع می گردد. رله ی افت ولتاژ در دو مدل UVR و UVRD ساخته می شوند. تفاوت این دو رله در زمان قطع آنها می باشد. در مدل UVR بمحض افت ولتاژ از حد مجاز، رله عمل می نماید و کلید قطع می شود ولی در مدل UVRD همین عمل با یک تاخیر انجام می شود.

موتور

به منظور اتومات کردن قطع و وصل کلید اتوماتیک بکار می رود.

دسته گردان بلند و دسته گردان کوتاه

جهت استفاده از کلیدها در تابلوهای کشویی از مکانیزم دسته گردان استفاده می گردد.

پایه ی پلاگین

این تجهیز جهت کشویی کردن کلید بکار می رود.