کلید مینیاتوری فاز و نول (1P+N) چیست و چگونه کار می‌کند؟

کلید مینیاتوری فاز و نول (1P+N MCB) یک بریکر تک‌فاز است که مسیر فاز را برای تشخیص خطاهای اضافه بار (Overload) و اتصال کوتاه (Short Circuit) پایش می کند. اما در صورت بروز خطا یا قطع دستی، هر دو مسیر فاز و نول به‌صورت هم‌زمان قطع و مدار به‌طور کامل ایزوله می شود.

برای آشنایی بیشتر با اصول کارکرد تجهیزات حفاظتی فشار ضعیف، مقاله کلید مینیاتوری چیست را ببینید.

طراحی MCB فاز و نول بر پایه استانداردهای بین‌المللی IEC 60898-1 و IEC 60947-2 انجام می‌گیرد. در ساختار داخلی بریکر، واحد سنجش حرارتی (بی‌متال) و مغناطیسی (سولنوئید) تنها روی قطب فاز تعبیه شده است. مسیر نول فاقد رله حفاظتی مستقل است و به عنوان یک تیغه مکانیکی وابسته به مکانیزم قطع فاز عمل می‌کند.

بریکر فشرده  1P+N امکان قطع کامل هادی نول را با عرض ۱۸ میلی‌متر (یک ماژول استاندارد) فراهم می‌کند و سبب صرفه‌جویی۵۰ درصدی در فضای تابلو نسبت به مینیاتوری دوپل می شود.

تاثیر قطع و وصل نول بر پیشگیری از اضافه ولتاژ

تیغه‌های کلید مینیاتوری فاز و نول طبق زمان‌بندی دقیق و مشخص قطع و وصل می‌شوند. در صورت وصل دستی بریکر، تیغه نول زودتر از تیغه فاز بسته (Early-Make) می شود. هنگام قطع مدار، تیغه فاز زودتر از تیغه نول باز (Late-Break) می‌شود. با این روش از پدیده شناور شدن نول (Floating Neutral) جلوگیری به عمل می آید.

در صورتی که مسیر نول قبل از مسیر فاز باز شود، پتانسیل نقطه نول در سمت بار شناور شده و ولتاژ فاز را متناسب با امپدانس بار تا سطح ولتاژ خط افزایش می‌دهد. این وضعیت نوسانی بسیار تخریب‌کننده است.  MCB استاندارد فاز و نول با بهره‌گیری از مکانیزم هم ‌زمانی مکانیکی (Mechanically Interlocked)، احتمال برق‌دار شدن مسیر نول در زمان عملیات سرویس و نگهداری را به صفر می‌رساند.

انواع کلید مینیاتوری تک‌فاز کدامند و چه تفاوتی با یکدیگر دارند؟

کلیدهای مینیاتوری تک‌فاز بر اساس تعداد قطب‌های حفاظتی و کنترلی به سه دسته تک‌پل (1P)، فاز و نول (1P+N) و دوپل (2P) تقسیم می‌شوند. هر کدام از این بریکرها سطح متفاوتی از حفاظت جریانی و ایزولاسیون پایه را در مدار ارائه می‌دهند.

تفاوت کلید مینیاتوری فاز و نول (1P+N) با کلید تک‌پل (1P) چیست؟

کلید تک‌پل (1P) تنها مسیر فاز را پایش و قطع می‌کند اما سیم نول در مدار باقی می‌ماند. اما MCB فاز و نول (1P+N) علاوه بر حفاظت کامل مسیر فاز، امکان ایزولاسیون سیم نول را نیز فراهم می‌سازد و با قطع بریکر مسیر خروجی نول کاملا از شبکه جدا می شود.

در شبکه‌های صنعتی که احتمال برگشت ولتاژ از طریق نول مشترک یا وقوع خطای پلاریته معکوس وجود دارد، کلید تک‌پل ایمنی کافی برای تکنسین‌ها ایجاد نمی‌کند. در مقابل، کلید فاز و نول با ایزوله‌ سازی کامل هادی نول، ایمنی استاندارد IEC و الزامات مبحث ۱۳ مقررات ملی ساختمان را برآورده می‌سازد.

تفاوت کلید مینیاتوری فاز و نول (1P+N) با کلید دوپل (2P) چیست؟

کلید دوپل (2P) دارای دو واحد سنجش حرارتی-مغناطیسی مجزا روی هر دو مسیر فاز و نول است. این بریکر مدار را در برابر اضافه جریان و خطای زمین (Earth Fault) روی هر دو هادی محافظت می‌کند. اما کلید فاز و نول تنها یک واحد سنجش روی خط فاز دارد و ترمینال نول آن فاقد رله حفاظتی مستقل است.

استفاده از کلید دوپل در سیستم‌های توزیع برق ایزوله (IT System) یا شبکه‌های دو فاز (Line-to-Line) که هر دو هادی نسبت به زمین دارای پتانسیل هستند الزامی است. اما در سیستم‌های TN-S و TN-C-S با نول زمین‌شده، کلید فاز و نول با هزینه مناسب‌تر و ابعاد کوچک‌تر، ایزولاسیون کافی را فراهم می کند.

کاربردها و مزایای کلید مینیاتوری فاز و نول

کلید مینیاتوری1P+N  کاربرد گسترده‌ای در تابلوهای اتوماسیون صنعتی، خطوط تغذیه  PLC، منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS)، تجهیزات ابزار دقیق و مدارهای روشنایی حساس دارد. همه این مدارها در هنگام تعمیرات به ایزولاسیون کامل و بی‌نقص نیاز دارند.

[تصویر: جانمایی و سیم‌کشی کلیدهای مینیاتوری 1P+N در تابلو برق اتوماسیون صنعتی و خطوط تغذیه PLC]

مهم‌ترین مزایای فنی استفاده از کلید فاز و نول شامل موارد زیر است:

• ایزولاسیون کامل :(Galvanic Isolation) جداسازی کامل فاز و نول برای تامین کامل ایمنی اپراتور هنگام سرویس تجهیزات.
• بهینه‌سازی فضای تابلو: عرض استاندارد این کلیدها تنها ۱ ماژول (۱۸ میلی‌متر) است و در مقایسه با عرض کلیدهای دوپل در فضای تابلو صرفه جویی می کند.
• پیشگیری از خطرات ناشی از پلاریته معکوس: صیانت از تجهیزات حساس و ارتقای ایمنی مدار در صورت جابه‌جایی ناخواسته هادی‌های فاز و نول در ورودی تابلو توزیع برق.

تولیدکنندگان معتبر

شرکت‌های  زیمنس (Siemens)، اشنایدر الکتریک (Schneider Electric) و ای‌بی‌بی (ABB) از برترین سازندگان کلید مینیاتوری فاز و نول مطابق با استانداردهای IEC 60898-1 هستند. کلید مینیاتوری زیمنس با قدرت قطع بالا، پایداری حرارتی-مغناطیسی در شرایط سخت صنعتی و مکانیزم سنکرون دقیق قطب نول در زیمنس کالا عرضه می شود.