آشنایی با انواع کلید مینیاتوری و کاربردهای آن ها، AC و DC

مدارهای الکتریکی به دلایل مختلفی از جمله فرسودگی سیستم و خطای انسانی در معرض وقوع خطا قرار دارند. برای حفاظت از مدار در برابر خطاها، انواع مختلفی از تجهیزات حفاظتی طراحی شده اند. کلید مینیاتوری از جمله بریکرهای پرکاربرد در مدار الکتریکی است. انواع کلید مینیاتوری در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

تنوع خطاها سبب عرضه تجهیزات حفاظتی متنوع و رفتار متفاوت بارهای الکتریکی سبب عرضه بریکرها در انواع مختلف شده است. این دسته بندی با توجه به عملکرد بریکر در لحظه وقوع خطا و شرایط تشخیص خطا انجام می شود. در ادامه با انواع کلید مینیاتوری و کاربرد هر کدام آشنا خواهیم شد.

مقدمه ای بر حفاظت از مدار الکتریکی

مدار الکتریکی در معرض انواع مختلفی از خطا قرار دارد. عدم تشخیص به موقع خطا خسارات مالی و در بعضی موارد جانی جبران ناپذیری به همراه دارد. تجهیزات مختلفی برای حفاظت از مدار الکتریکی طراحی شده و مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله پرکاربردترین تجهیزات حفاظتی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کلید مینیاتوری برای کاربرد صنعتی و خانگی
• کلید اتوماتیک برای کاربردهای صنعتی و ساختمان های بزرگ
• کلید حرارتی به صورت اختصاصی برای حفاظت از موتور
• کلید هوایی به منظور حفاظت از مدارهای جریان بالا
• بی متال به منظور حفاظت از موتور در برابر اضافه بار

نوع خطای قابل تشخیص توسط بریکرهای مختلف متفاوت است. از این رو در اغلب کاربردهای ترکیبی از بریکرها مورد استفاده قرار می گیرد. تجهیزات حفاظتی قادر به تشخیص خطا در زمان کوتاهی بعد از وقوع هستند. به محض تشخیص خطا، بریکر مسیر جریان را قطع و تجهیزات را خاموش می کند.

کلید مینیاتوری پرکاربردترین بریکر در مدارهای الکتریکی است. این کلید نه تنها از مدار حفاظت می کند، بلکه امکان کنترل مدار را نیز فراهم می کنند. MCBها براساس کلاس کاری یا تایپ، تعداد پل و همچنین سیستم ولتاژی قابل دسته بندی هستند. در ادامه با دسته بندی انواع کلید مینیاتوری به روش های مختلف اشاره خواهیم کرد.

ساختار و عملکرد کلید مینیاتوری

آشنایی با ساختار و عملکرد بریکرها کمک می کند به درک بهتری از دسته بندی آن ها برسیم. کلید مینیاتوری در برابر دو خطای مهم اتصال کوتاه و اضافه جریان از مدار محافظت می کند. حفاظت در برابر اضافه بار به کمک یک تیغه بی متال انجام می شود. وظیفه حفاظت در برابر اتصال کوتاه نیز بر عهده مکانیزم الکترومغناطیسی است.

مکانیزم الکترومغناطیسی با ایجاد یک میدان مغناطیسی و در نتیجه یک آهنربای الکتریکی وقوع خطای اتصال کوتاه را تشخیص می دهد. ساختار سیم پیچ مورد استفاده در سیستم های AC و DCمتفاوت است. بنابراین کلید مینیاتوری مورد استفاده در مدارAC و DC با هم متفاوت است.

در صورت تشخیص هر کدام از خطاها، بریکر بلافاصله مدار را قطع می کند. پس از رفع خطا بریکر دوباره به صورت دستی در وضعیت فعال قرار می گیرد و مسیر جریان برقرار می شود. مهمترین تفاوت انواع کلید مینیاتوری در عکس العمل آنها نسبت به وقوع خطا است.

انواع کلید مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری به روش های مختلفی دسته بندی می شوند. هدف از این دسته بندی، تسهیل انتخاب کلید مینیاتوری و حفاظت قابل اعتماد از مدار است. جریان نامی کلیدهای مینیاتوری متناسب با نیازهای مدار انتخاب شده و تنوع بالایی دارد. علاوه بر این کلید مینیاتوری براساس پارامترهای دیگری دسته بندی می شوند که عبارتند از:

• سیستم ولتاژی (AC یا DC)
• تعداد پل (تک پل تا چهار پل)
• کلاس یا تایپ کاری

در هر دسته بندی یکی از پارامترهای عملیاتی بریکر مورد تاکید قرار گرفته است. لازم به ذکر انواع کلید مینیاتوری براساس تعداد پل و تایپ کاری در هر دو سیستم ولتاژی AC و DC دسته بندی می شوند.

کلید مینیاتوری AC

سهولت تولید و انتقال برق AC سبب گسترش استفاده از آن در سطح دنیا شده است. هیچ پروژه مسکونی، تجاری یا صنعتی را نمی توان پیدا کرد که از برق متناوب استفاده نکند. به بیان دیگر برق DC کاربردهای خاص و محدودی دارد.

کاربردهای گسترده برق AC از یک سو و کاربرد گسترده کلید مینیاتوری برای حفاظت از مدار از سوی دیگر سبب عرضه انواع مختلفی از کلید مینیاتوری AC شده است. لازم به ذکر است برخی از انواع کلید مینیاتوری AC قابلیت استفاده در مدار DC را نیز دارند. به عنوان مثال اغلب نمونه های کلید مینیاتوری زیمنس با رعایت محدودیت ولتاژی تا 72 ولت در مدار DC نیز قابل استفاده است.

کلید مینیاتوری AC چند پل؟

برق AC به صورت تک فاز و سه فاز تولید و منتقل می شود. اغلب صنایع و ساختمان های بزرگ نیز از برق سه فاز استفاده می کنند. اما در پروژه های مسکونی و برخی صنایع کوچک استفاده از برق تکفاز رواج دارد. به منظور استفاده در مدارهای تکفاز و سه فاز کلیدهای مینیاتوری با تعداد پل متفاوت عرضه می شوند:

• کلید مینیاتوری تک پل (جهت کنترل فاز در سیستم تکفاز(
• کلید مینیاتوری دو پل ( کنترل فاز و نول در سیستم تکفاز(
• کلید مینیاتوری سه پل (کنترل فازهای R,S,T در سیستم سه فاز(
• کلید مینیاتوری چهار پل (کنترل فازها و نول در سیستم سه فاز(

کلیدهای تک پل و دو پل با عنوان کلید مینیاتوری تکفاز شناخته می شوند. در برخی موارد کلید مینیاتوری سه پل و چهار پل به لحاظ ظاهری مشابه هم هستند. به بیان دیگر برخی از انواع کلید مینیاتوری سه پل، دارای 4 ترمینال ورودی و خروجی هستند. این بریکرها هیچ حفاظتی روی مسیر نول ندارند و فقط نول به همراه فاز ها قطع و وصل می شود.

انواع کلید مینیاتوری AC از منظر تایپ کاری

بارهای الکتریکی به ویژه در لحظه شروع به کار رفتار متفاوتی دارند. به عنوان مثال موتور الکتریکی در لحظه راه اندازی جریانی به بزرگی 10 تا 15 برابر مقدار نامی از مدار می کشند. این موضوع سبب شده در توان های بالا برای راه اندازی موتور از سافت استارتر یا درایو فرکانس متغیر استفاده شود.

جریان راه اندازی بارهای مقاوتی تا حداکثر 1.5 برابر مقدار نامی می رسد. این تفاوت رفتار سببتفاوت در الزامات عملیاتی تجهیزات حفاظتی می شود. به عنوان مثال بریکری که برای حفاظت از بار مقاوتی در نظر گرفته شده باشد، حتی اجازه شروع به کار موتور را نمی دهد و با افزایش جریان در لحظه راه اندازی مدار را قطع می کند.

زمان عکس العمل و میزان حساسیت مکانیزم الکترومغناطیسی به افزایش جریان، دو پارامتر مهم در کلاس بندی انواع کلید مینیاتوری است. بر این اساس کلیدهای مینیاتوری AC در کلاس های زیر دسته بندی می شوند:

مینیاتوری تایپ B

این کلیدها با عبور جریانی بین 3 تا 5 برابر جریان نامی تریپ می کنند و ضریب اتصال کوتاه پایینی دارند. فیوز مینیاتوری تایپB با عنوان کلید تندکار نیز شناخته می شود زیرا پس از تشخیص اضافه بار به سرعت مدار را قطع می کند.

کلید مینیاتوری تایپ B برای محافظت از مدار و بارهایی با جریان هجومی متوسط طراحی شده است. این کلیدها در کاربردهای مسکونی و تجاری مانند مدارهای روشنایی، پریزهای برق و لوازم خانگی کوچک استفاده می شوند. کلیدهای تیپ B به نام کلید مینیاتوری روشنایی نیز شناخته می شوند.

کلاس C

کلید مینیاتوری کلاس C در مقایسه با تایپ B دارای قدرت قطع بالاتری است. این کلیدها مدار را در بازه 5 تا 10 برابر جریان نامی قطع می کنند. اما به لحاظ سرعت قطع نسبت به کلید تایپ B سرعت قطع کمتری دارند. به همین دلیل کلید مینیاتوری تیپ C با نام کلید کندکار هم شناخته می شود.

تایپ C از انواع کلید مینیاتوری است که در مدارهای با جریان هجومی بالا، مانند مدارهای کنترل موتور، بارهای القایی و تاسیسات روشنایی تجاری/صنعتی استفاده می شود. کلیدهای تیپ C به نام مینیاتوری موتوری هم شناخته می شوند.

فیوز مینیاتوری تیپ D

کلاس D دارای بالاترین مشخصه تریپ است و برای محافظت از مدارهایی با جریان هجومی بسیار بالا کاربرد دارد. آستانه قطع این کلیدها بین 10 تا 20 برابر جریان نامی است. کاربردهای مانند تابلوهای توزیع، موتورهای بزرگ و تجهیزات با جریان راه اندازی بالا مانند ترانسفورماتور و دستگاه های جوش از جمله کاربردهای این کلیدهاست.

فیوز مینیاتوری تیپ D به تیپ ترانسفورماتوری یا موتوری سخت هم شناخته می شود. با توجه به آستانه قطع بالا، مینیاتوری تایپ D در کاربردهای خانگی هیچ حفاظتی ایجاد نمی کند.

انواع کلید مینیاتوری AC، کلاس K

بارهای القایی بزرگ در لحظه راه اندازی جریان هجومی بزرگی از مدار می کشند که در زمان کوتاهی فروکش می کند. حفاظت از این مصرف کننده ها با کلید مینیاتوری کلاس K امکانپذیر است. این کلاس کاری دارای مشخصه قطع تاخیری است و به طور خاص برای محافظت از مدارهایی با بار القایی بزرگ مانند ترانسفورماتورها و موتورها طراحی شده است.

کلاس Z برای بارهای حساس

در بین انواع کلید مینیاتوری، نمونه هایی نیز برای حفاظت از بارهای حساس عرضه شده است. مینیاتوری تایپ Z قابلیت خاموش شدن بسیار سریع را دارد و برای محافظت از مدارهای حساس و حیاتی مانند تجهیزات الکترونیکی، کامپیوترها و مراکز داده استفاده می شود. این کلیدها محافظت بیشتری در برابر خطای اتصال کوتاه ارائه می دهند. کلید میناتوری کلاس Z جریان نشتی بسیار ناچیز را هم تشخیص می دهد.

مینیاتوری کلاس G

کلید مینیاتوری تایپ G یکی دیگر از انواع کلید مینیاتوری با کاربرد تخصصی است. این کلیدها مدار را در برابر خطای زمین محافظت می کنند. معمولاً در مدارهایی که خطر برق گرفتگی یا آسیب ناشی از خطاهای زمین باید به حداقل برسد، مانند حمام، استخر، یا تاسیسات در فضای باز از این کلیدها استفاده می شود.

در کاربردهای صنعتی عموما از کلیدهای اتوماتیک برای حفاظت در برابر خطای زمین استفاده می شود. برخی از نمونه های کلید اتوماتیک زیمنس با تریپ یونیت الکترونیکی قادر به تشخیص خطای زمین نیز هستند.

انواع کلید مینیاتوری DC

این بریکرها همانطور که از نامشان پیداست برای استفاده در شبکه جریان مستقیم طراحی شده اند. کاربرد اصلی این بریکرها در تاسیسات انرژی تجدیدپذیر است. به عنوان مثال برق تولید شده توسط صفحات خورشیدی از نوع DC است. حفاظت از مدارهای مرتبط و صفحات خورشیدی به کلید مینیاتوری DC نیاز دارد.

در زمان انتخاب کلید مینیاتوری DC لازم است پارامترهای مختلفی را مورد توجه قرار دهید. توجه به دسته بندی انواع کلید مینیاتوری DC در زمان انتخاب از اهمیت بالایی برخوردار است.

تعداد پل

مانند بریکرهای AC اولین پارامتر دسته بندی کلید مینیاتوریی DC تعداد پل آن است. این کلیدها در دو نمونه تک پل و دو پل عرضه می شوند. کلیدهای تک پل تنها یک مسیر جریان را کنترل کنند (مثبت یا منفی)، در حالی که کلیدهای دو پل به صورت همرمان مسیرهای مثبت و منفی را کنترل می کنند.

لازم به ذکر است برخی از انواع کلید مینیاتوریDC به پلاریته حساس هستند. در استفاده از این کلیدها به منظور عملکرد صحیح باید مینیاتوری با پلاریته صحیح نصب شود.

کلاس بندی کلید مینیاتوری DC

همانند کلیدهای مینیاتوری AC، انواع DC این کلیدها نیز در کلاس های مختلفی عرضه می شوند. رایج ترین کلاس های مینیاتوری DC موجود در بازار ایران عبارتند از:

کلید مینیاتوری DC کلای B

برای محافظت از مدارها و بارهایی که جریان هجومی متوسطی دارند از کلیدهای کلاس B استفاده می شود. این کلاس بین حساسیت و عملکرد تعادل ایجاد می کند و یک انتخاب محبوب برای طیف گسترده ای از کاربردها است. این کلیدها در جریانی بین 3 تا 5 برابر مقدار نامی تریپ می کنند.

کنترل موتور با کلاس C

کلاس C اغلب برای مدارهای DC با جریان هجومی بالا استفاده می شود. مدارهای کنترل موتور DC، تاسیسات روشنایی DC با قدرت بالا و توزیع برق DC در کاربردهای تجاری/صنعتی از جمله کاربردهای این کلیدهاست.

کلاس D یا موتوری سخت

برای حفاظت از مدارهای DC با جریانهای هجومی بسیار بالا از مینیاتوری کلاس D استفاده می شود. از جمله این کاربردها می توان به تابلوهای توزیع برق، موتورهای DC بزرگ و تجهیزات با جریان راه اندازی بالا اشاره کرد.

جمع بندی

کلید مینیاتوری به منظور حفاظت و کنترل مدار، در همه سیستم های الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد. با توجه به الزامات متفاوت کاربردهای مختلف، انواع مختلفی از این بریکرها عرضه شده است. آشنایی با انواع کلید مینیاتوری به شما کمک می کند انتخاب بهتری داشته باشید.

بارهای مختلف، شرایط راه اندازی و کاری متفاوتی دارند که در انتخاب تجهیزات اثر می گذارد. همین الان انواع مینیاتوری و سایر تجهیزات برق صنعتی را با ضمانت اصالت کالا و خدمات پس از فروش از زیمنس کالا بخرید. در صورت نیاز کارشناسان ما آماده پاسخگویی به سوالات شما هستند.