کلید مینیاتوری (MCB) چیست و کاربرد آن در تأسیسات الکتریکی

کلید مینیاتوری چیست (Miniature Circuit Breaker)

کلید مینیاتوری (MCB) نوعی کلید حفاظتی بوده که مدارات و تجهیزات الکتریکی را در برابر اتصال کوتاه و یا اضافه‌بار حفاظت کرده و از خسارات جانی و مالی جلوگیری می‌کند. این نوع کلیدها غیرقابل تنظیم هستند و به دو صورت مغناطیسی و حرارتی وظیفه حفاظت از مدار و مصرف‌کننده را بر عهده‌ دارند.

در برخی موارد به‌ اشتباه از این کلید به‌ عنوان فیوز نیز نام‌ برده می‌شود در حالی‌ که فیوز به‌ صورت یک‌ بار مصرف بوده و پس از رفع خطا به حالت اولیه باز نمی‌گردد.

این کلیدها به‌طور گسترده‌ای در مکان‌های صنعتی، تجاری و همچنین خانگی مورد استفاده قرارگرفته و جزء جدایی‌ناپذیر در صنعت برق هستند.

تجهیزات حفاظت توزیع نهایی مانند کلیدهای مینیاتوری (MCB) جهت حفاظت نهایی در شبکه برق طراحی شده‌اند و از تجهیزات الکتریکی در برابر خطاهای اتصال کوتاه، اضافه بار و از اشخاص در برابر خطرات شوک الکتریکی محافظت می‌کنند.

اتصال کوتاه یک خطای پیش‌بینی‌ نشده در مدارات و تجهیزات الکتریکی است که در صورت به وقوع پیوستن آن جریان بسیار بالا و به دنبال آن حرارت ذوب کننده‌ای ایجاد می‌شود که بعضاً سبب آتش‌سوزی‌های وسیع نیز خواهد شد.

به همین دلیل استفاده از ادوات حفاظتی در مدار برای جدا کردن واحدهای سالم از قسمت‌های دچار آسیب ضروری است. یک کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) برای حفاظت تأسیسات الکتریکی و مدارات از دو فرایند جداگانه استفاده می‌کند که به دو صورت زیر خواهد بود:

• حفاظت در مقابل اضافه‌بار
• حفاظت در مقابل اتصال کوتاه

کلید مینیاتوری چگونه کار می‌کند؟

حفاظت در مقابل اضافه‌بار توسط دو نوار فلزی (بی‌متال) با آلیاژهای مختلف و براساس اختلافِ ضریب انبساط طولی دو فلز انجام می‌شود، در حالی‌که برای حفاظت در مقابل اتصال کوتاه از سیم‌پیچ‌ها و به‌وسیله فرایند الکترومغناطیسی استفاده ‌شده است.

حفاظت در مقابل اضافه‌بار

حفاظت در مقابل اضافه‌بار با استفاده از دو فلز مختلف انجام می‌گیرد که به‌طور متداول از جنس برنج و فولاد ساخته‌ شده و در راستای یکدیگر قرار گرفته‌اند. فرایند به این صورت است که در زمان عبور جریان نامی هیچ‌گونه خمش ایجاد نمی‌شود ولی درزمان ایجاد جریان اضافی و یا اضافه‌بار در مدار، به دلیل وجود گرمای ناشی از اضافه جریان یکی از نوارها خم گردیده و باعث ایجاد تریپ در سیستم می‌گردد.

حفاظت در مقابل اتصال کوتاه

خطا در زمان اتصال کوتاه بدین‌صورت است که سیم‌پیچ حامل جریان، باعث ایجاد میدان مغناطیسی و حرکت شارش مغناطیسی به سمت قطعه ثابت می‌شود. درزمانی که جریان نامی از این سیم‌پیچ عبور کند هیچ خطایی پدیدار نخواهد شد چرا که میدان مغناطیسی توان حرکت فنر را نخواهد داشت ولی در زمان عبور جریان بالا، میدان مغناطیسی قدرتمندی توسط سیم‌پیچ ایجادشده که در پی آن فنر آزادشده و کلید مدار را قطع می‌کند.

با ترکیب حفاظت‌های اتصال کوتاه و اضافه جریان و استفاده از این فناوری در کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker)، یک حفاظت بسیار ایمن و ارزان‌قیمت در تابلوها پدید آمده است که باعث استفاده از این نوع کلید در تمام تجهیزات الکتریکی شده است.

1. ترمینال‌های ورودی و خروجی جریان الکتریکی
2. بی‌متال. با هدف انجام حفاظت اضافه بار
3. مکانیزم عملکرد از نوع C65
4. پلاتین متحرک. در حالت بسته جریان از آن عبور می‌کند
5. پلاتین ثابت. در حالت بسته جریان از آن عبور می‌کند
6. سیم‌پیچ مغناطیسی یا عملگر حفاظت مغناطیسی با هدف انجام حفاظت در برابر جریان های بالا و مدت زمان کوتاه مانند اتصال کوتاه
7. اهرم دستی قطع و وصل کلید
8. نوارهای Arc Chute یا جرقه‌گیر برای خاموش کردن جریان اتصال کوتاه

تفاوت‌های اساسی میان کلید مینیاتوری و فیوز

همان‌طور که قبلاً نیز گفته شد میان کلید مینیاتوری و فیوز تفاوت‌های عمده‌ای وجود دارد که در ادامه به آن اشاره خواهیم کرد:

• سرعت عمل فیوز در مقایسه با کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) بسیار بالاتر است ولی از طرف دیگر دقت عملکردی در کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) بسیار بیشتر بوده و حساسیت بالاتری نسبت به فیوز دارد.
• روش قطع مدار در فیوز با استفاده از سیم ذوب شونده است در حالی‌که در کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) از روش‌های مختلفی برای حفاظت مدار و تأسیسات الکتریکی در مقابل اضافه‌بار و اتصال کوتاه استفاده‌شده است.
• استفاده از فیوز پس از عمل قطع با تعویض آن امکان‌پذیر است درحالی‌که کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) بلافاصله پس از رفع خطا قابل‌استفاده است.
• مشکلات ناشی از سوختن فیوز بسیار زیاده بوده و قطعی مدار در زمان تعویض باعث بروز وقفه در کار تجهیزات الکتریکی خواهد شد.

انواع کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker)

چندین نوع مختلف از کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) در بازار وجود دارد که شامل تیپ‌های  B، C، D، K و Z می‌شود. با این‌ وجود سه تیپ B، C و D دارای استفاده بیشتری در تجهیزات الکتریکی هستند که به‌اختصار درباره هر یک توضیح داده می‌شود.

Type B – (روشنایی)

این نوع کلید به صورتی طراحی‌ شده که اگر جریان بار از سه تا پنج برابر جریان نامی (I_n) تجاوز کند، فرایند قطع فعال گردد. این حساس‌ترین کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) موجود در بازار بوده که برای کاربردهای خانگی (مدارات روشنایی مسکونی) و تنظیمات واحدهای تجاری فشار-ضعیف طراحی‌ شده و دارای دقت عمل بالایی است. این کلید به مینیاتوری تندکار نیز معروف است.

Type C – (موتوری)

این نوع کلید برای استفاده در تجهیزات الکتریکی با جریان هجومی بالاتر از حالت قبل مورد استفاده قرار گرفته و بیشتر در محیط‌های صنعتی و تجاری کاربرد دارد. کلیدهای مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) تیپ C طوری طراحی‌ شده‌اند که در جریان‌هایی بین پنج‌ تا ده برابر جریان نامی (I_n) خود، فرمان قطع را صادر کرده و فرآیند قطع فعال گردد. زمان قطع این تیپ از کلیدهای مینیاتوری از تیپ B بیشتر است و به مینیاتوری کندکار نیز معروف است.

Type D – (ترانسفورماتوری)

این نوع کلید دارای حساسیت بسیار کمتری نسبت به انواع قبلی بوده و تجاوز جریان بین ده تا بیست برابر حالت نامی، باعث فعال‌شدن حالت قطع می‌شود. زمان قطع این نوع از کلیدها از تمامی تیپ‌ها بالاتر است و بیشتر در مراکز صنعتی خاص (مولدهای اشعه X-Ray و یا ترانسفورماتورها) استفاده‌ می‌شوند، چرا که جریان هجومی بسیار بالا در اینگونه تجهیزات الکتریکی بیشتر اتفاق می‌افتد.

Type K – (قدرت)

این نوع کلید نیز برای حالتی که جریان به هشت تا دوازده برابر جریان نامی برسد فرمان قطع را صادر می‌کند، که می‌تواند انتخاب خوبی برای موتورهای زیر بار و بارهای موتوری باشد که جریان هجومی بالایی دارند.

Type Z – (بسیار حساس)

این نوع از کلیدها بسیار حساس هستند و در صورتی که جریان از مقدار نامی تنها دو تا سه برابر بیشتر شود عمل کرده و فرآیند قطع را فعال می‌نمایند. بنابراین از آن‌ها برای حفاظت از مدارهای رزشمند و با حساسیت بالا و همچنین جهت حفاظت مدارات PLC و بردهای الکترونیکی استفاده می‌کنند.

کاربرد کلید مینیاتوری

کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) با توجه به فناوری مورد استفاده در آن دارای کاربردهای فراوانی در صنعت و ساختمان است. از کاربردهای این نوع کلید می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• در ورودی ساختمان‌های مسکونی
• حفاظت مدارها در مقابل اتصال کوتاه
• حفاظت مصارف روشنایی ساختمان‌ها
• حفاظت مدارات موتورهای الکتریکی
• استفاده به همراه کلید جریان باقی‌مانده برای قطع جریان‌های نشتی موجود در مدار

ویدئو ساختار داخلی و عملکرد کلید مینیاتوری در برابر خطا:

منبع:

https://uk.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=ideas-and-advice/mcb-guide