فیوز، کلید مینیاتوری و کلید اتوماتیک

معرفی جریان مجاز رسانا
حداکثر جریان مجاز، مقدار جریانی است برحسب آمپر که رسانا به طور پیوسته در شرایط کار بدون بالا رفتن درجه حرارت نامی می تواند از خود عبور دهد. جریان مجاز و ایمن برای هر اندازه از انواع سیم ها تعیین شده است. اگر از سیم جریانی بیش از اندازۀ مجاز بگذرد، درجۀ حرارت آن بالا می رود و ممکن است عایق آن صدمه ببیند و در نتیجه عمر سیم کم شده و باعث ایجاد خطر می شود. اگر بار اضافی بسیار بالاتر از آمپر مجاز سیم باشد خطر آتش سوزی وجود دارد.
پس می توان به این نتیجه رسید که کمک گرفتن از وسایل حفاظتی، می تواند عمر وسایل و سیم ها را افزایش داده و از خطرات احتمالی جلوگیری نماید.
وسایل حفاظت جریان اضافی یا اضافه بار
مقدار جریانی که از هر سیم می گذرد، با به کار بردن وسایل حفاظتی جریان اضافی، حداکثر تا جریان مجاز هر سیم محدود می شود. دو نوع از آنها استفاده عمومی دارند: فیوزها و کلیدهای اتوماتیک. که هر دو برحسب آمپر طبقه بندی شده اند. هر گونه وسیلۀ حفاظتی که برای حفاظت جریان اضافی استفاده می شود، نباید دارای جریان نامی بیش از جریان مجاز رسانای محافظت شده داشته باشد. مثلاً اگر جریان مجاز سیم نمرۀ ۲٫۵ و ۲۰ آمپر است، کلید اتوماتیک یا فیوزی که برای حفاظت این سیم به کار می رود نباید جریان نامی اش بیشتر از ۲۰ آمپر باشد.
وقتی دو سیم با دو اندازه متفاوت به یکدیگر وصل می شوند (مثلاً وقتی سیم نمرۀ ۶ خارج ساختمان به سیم نمرۀ ۱٫۵ داخل بنا وصل می شود)، وسیلۀ حفاظتی جریان اضافی باید مناسب حفاظت سیم با مقطع کمتر باشد. البته یک وسیلۀ حفاظت مناسب برای سیم بزرگتر، می تواند در نقطه ابتدا نصب شود؛ به شرطی که برای سیم کوچکتر، وسیلۀ حفاظت با جریان کمتر، در جایی که قطر سیم کم شده است به کار رفته باشد.
وسایل کنترل جریان زیاد:
برای کنترل جریان زیاد از وسایل زیر استفاده می شود:
فیوز (تند سوز و کند سوز)
کلید مینیاتوری MCB
کلید اتوماتیک MCCB
فیوز
فیوز، رشته یا قطعۀ کوتاه فلزی از نوع و اندازه ای است که مطابق آزمایش، وقتی جریانی بیش از جریان نامی از آن عبور کند، ذوب خواهد شد. این رشتۀ فلزی در بدنۀ مناسبی قرار دارد تا در صورت سوختن فیوز، از پخش فلز مذاب جلوگیری نموده و تعویض آن را آسان می نماید.
فیوزی که جریان نامی آن ۱۶ آمپر است، برای عبور برق ۱۶ آمپر آزمایش می شود. وقتی که بیش از ۱۶ آمپر از آن بگذرد، تکه سیم داخل فیوز ذوب می شود (فیوز می سوزد). این عمل درست مانند قطع کلید یا بریدن سیم است. هرچه مقدار جریان اضافی بیشتر باشد، فیوز سریعتر می سوزد. معمولترین نوع آن ها، فیوز فشنگی است. پایه فیوز شبیه پایه لامپ معمولی است.
۱- فیوز تند سوز:
به فیوزی گفته می شود که اگر جریان از حد تعریف شده بیشتر شود، به صورت گرمای RI2 (قانون ژول) ذوب شده و مدار را قطع می کند. از نمونه های فیوز تند سوز می توان به فیوز فشنگی و فیوز شیشه ای اشاره کرد.
۲- فیوز کند سوز یا فیوزهای تأخیر زمانی
فیوز کند سوز یا فیوز تأخیری به فیوزی گفته می شود در هنگام راه اندازی الکتروموتورهای صنعتی، جریان راه اندازی را تحمل کرده و نمی سوزد؛ ولی در زمان اتصال کوتاه، این فیوز می تواند عمل کرده، مدار را قطع کند و موتور را محافظت نماید.
در این فیوزها که به صورت یک میله با قطر های مختلف است، قسمت های نازک تر در هنگام اتصال کوتاه می سوزند و مدار را قطع می کنند. فیوز معمولی قادر است ۸۰ درصد جریان نامی خود را به صورت نامحدود بکشد. ولی اگر دو برابر جریان نامی از آن عبور کند، سریعاً می سوزد. به همین جهت فیوزها غالباً هنگام راه اندازی موتورها می سوزند. زیرا موتوری که هنگام کارکرد عادی ۶ آمپر مصرف می کند، ممکن است هنگام راه اندازی برای چند ثانیه تا ۳۰ آمپر بکشد.
از سوی دیگر سیمی که می تواند ۱۵ آمپر را به طور مداوم با ایمنی از خود عبور دهد، اگر ۳۰ آمپر پیوسته از آن بگذرد احتمالاً صدمه خواهد دید و یا حتی ممکن است سبب آتش سوزی شود.
اما اگر ۳۰ آمپر برای چند ثانیه از آن بگذرد، سیم آسیب نمی بیند و سبب آتش سوزی نخواهد شد. به همین علت نوع دیگری فیوز ساخته شده است که به فیوزهای تأخیر زمانی معروف است. فیوزهای تأخیر زمانی در مدار اتصال کوتاه و یا مداری با بار اضافی کم و پیوسته، به همان سرعت فیوزهای معمولی می سوزند؛ ولی قادرند بار اضافی زیاد را در کمتر از یک دقیقه تحمل کنند. به همین سبب این نوع فیوز برای موتورها مناسب هستند.
امروزه تمامی انواع فیوزهای فشنگی بیشتر در تأسیسات جدید برق رسانی برای حفاظت مدارها استفاده می شوند و برای کنترل مدار اصلی، بعد یا قبل از کنتور برق، کمتر مورد استفاده قرار می گیرند.
کلید مینیاتوری
کلید مینیاتوری یکی از ابزارهای حفاظتی است که می تواند جریان ۲ تا ۶۳ آمپر را در مصارف خانگی و صنعتی و تجاری حفاظت کند. این کلید دارای سه مشخصه زیر است:
۱- اضافه جریان (Over Load)
۲- اتصال کوتاه (Short Circuit)
۳- محدود کنندگی جریان
کلاس های ساخت کلید مینیاتوری
A: برای دستگاه های اندازه گیری
B: برای روشنایی و پریزهای معمولی
C: برای مصارف صنعتی و موتورهایی که سیستم راه انداز دارند.
D: برای بارهایی که شدیداً خازنی یا شدیداً سلفی هستند.
ویژگی های کلید مینیاتوری
کلید مینیاتوری باید از نوع حرارتی – مغناطیسی بوده و بدنه آن استقامت حرارتی و مکانیکی کافی برای تحمل مداوم جریان نامی قید شده آن را داشته باشد.
بدنه کلیدهای مینیاتوری باید بتواند توانایی جریان اضافه بار و اتصال کوتاه را تحمل نماید؛ جریان هایی که کلید عامل حفاظتی آن بوده و در شرایط کاری قید شده است.
درجه حفاظت کلید باید با درجه حفاظت تابلو همخوانی داشته و از درجه حفاظت تابلو نکاهد.
محفظۀ در برگیرنده جزء عمل کننده حفاظتی، باید به منظور جلوگیری از تماس شخص با مکانیزم مزبور کاملاً مهر و موم شده باشد.
اجزای فلزی مکانیزم عمل کننده کلید باید از جنس مقاوم بوده تا در شرایط آب و هوایی نامساعد فرسوده نشود.
ترمینال های کلید باید به گونه ای باشد که از پراکنده شدن سیم و کابل متصل به آن جلوگیری شود.
رزوه های پیچ ترمینال ها باید در فلز محکم شود. انتهای آچارخور پیچ ها باید گرد بوده تا از صدمه رساندن به سیم ها جلوگیری نماید.
اطلاعات بدنه کلید مینیاتوری
اطلاعات زیر باید به طور خوانا و همیشگی بر روی بدنه کلید مینیاتوری درج شده باشند:
وظیفۀ کلید
استاندارد ساخت
دمای مرجع برای تنظیم کردن
نام سازنده یا علامت تجاری آن
نمایش شیوه اتصال پل های کلید
نوع کلید بر حسب جریان قطع حفاظتی آن
جریان نامی، ولتاژ نامی، فرکانس نامی و تعداد فازها
تفاوت کلید مینیاتوری و فیوز
کلید مینیاتوری به طور خودکار هنگام بروز شرایط غیر طبیعی مدار شامل اضافه بار و اتصال کوتاه، مدار را قطع می کند. کلیدهای مینیاتوری از نظر حفاظت نسبت به فیوزها دقت عمل بیشتری دارند و از این نظر است که می گویند فیوز حساسیت کمتری نسبت به کلید مینیاتوری دارد.
مزیت دیگر کلید مینیاتوری این است که هنگام بروز مشکل در مدار، طی ضربه ای تریپ کرده و قطع می شود و مشخص می شود کدام ناحیه از مدار الکتریکی خطا رخ داده و دارای مشکل است. اما در مورد فیوز در همین شرایط باید سیم فیوز کنترل شود و یا کل فیوز قطع شده و مدار به طور کلی بررسی گردد.
کلیدهای مینیاتوری پس از قطع آسیب نمی بینند و می توان پس از رفع عیب به سرعت مدار را مجدد و بدون هزینه وصل کرد. این در حالی است که تعمیر فیوز امکان پذیر نیست و نیاز به باز شدن فیوز و جای گزینی یک فیوز جدید دیگر در مدار است.
کلید مینیاتوری دو عمل کنترل و حفاظت را هم زمان با هم انجام می‌دهد و از این نظر مشابه یک کلید به انضمام یک فیوز عمل می کند.
کلید اتوماتیک
کلید اتوماتیک وسیلۀ مکانیکی قطع و وصل خودکار جریان است. این نوع کلیدها جریان های غیرعادی (اضافه بار، اتصال کوتاه) را به طور خودکار قطع می کنند. کلید های اتوماتیک همانند کلیدهای مینیاتوری عمل می کنند با این تفاوت که توان بیشتری را می توانند تحمل کنند و قابل تنظیم هستند.
از کلیدهای اتوماتیک به عنوان تجهیز حفاظتی در موارد زیر استفاده می گردد :
الف) حفاظت مدار و دستگاه ها: در برابر جریان اتصال کوتاه و اضافه بار
منظور از حفاظت اضافه بار در کلیدهای اتوماتیک، کلیدهایی هستند که دارای رله قابل تنظیم اضافه بار هستند .( تنظیم رله حرارتی )
ب) تأمین ایمنی: در صورت اتصال کوتاه بین هادی فاز با بدنه هادی و یا هادی حفاظتی ارت و یا نول به منظور پیش گیری از برق گرفتگی
در صورتی که جهت تأمین قدرت قطع بیش از ظرفیت کلیدهای اتوماتیک از فیوزها به صورت سری استفاده شوند، باید نکات زیر رعایت شود:
هماهنگی بین جریان نامی کلید اتوماتیک و فیوز
قرار گرفتن فیوز در طرف ورودی کلید
نکات مهم کلید اتوماتیک اشنایدر الکتریک
کلید اتوماتیک اشنایدر همچون سایر کلیدهای اتوماتیک در جهت کاهش خطرات ناشی از جریان برق استفاده می شود و با افزایش میزان جریان بیش از مقدار قابل تحمل سیم، مدار را قطع می کند.
بنابراین از نکات مهمی که همواره باید در انتخاب این کلید ها در نظر داشت انتخاب نوع، مقدار نامی و قدرت قطع وسیله حفاظتی در مدار است تا از خطراتی نظیر آتش سوزی ناشی از اتصال کوتاه، اضافه بار و … جلوگیری شود.
دسته فرمان کلید اتوماتیک کمپکت
دستۀ فرمان اين كليدها داراي سه وضعيت است:
وضعيت قطع كه در اين حالت كليد قطع است با فشاردادن دستۀ فرمان به سمت بالا كليد وصل مي شود. در حالاتي كه كليد به سبب يك خطا، قطع شده باشد، دستۀ فرمان در وضعيت وسط يعني بين حالات قطع و وصل قرار مي گيرد در اين حالت براي وصل مجدد كليد بايد آن را یکبار به حالت قطع برد و سپس كليد را وصل نمود.
کلید اتوماتیک (کمپکت) در سه وضعیت مطابق شکل زیر قرار می گیرد.
در صورتی که کلید وصل باشد، در وضعیت بالا قرار می گیرد. در حالت قطع به صورت دستی در پایین قرار می گیرد؛ و در صورت بروز خطا، در حالت trip کلید یا در وسط قرار گرفته و کلید قطع است. این وضعیت نشان می دهد که قطع به صورت دستی نبوده و خطایی رخ داده است.
لازم به ذکر است در دو حالت کلید در وضعیت trip قرار می گیرد، یکی در صورت بروز خطا و دیگری در صورت فشار دادن دکمه تست قرمز.
نکته دیگر این که reset کردن کلید اتوماتیک از طریق کلید کوچک سفید رنگ پایین و زیر محفظه کلید، امکان پذیر است.
انواع کلیدهای اتوماتیک از نظر قابلیت تنظیم
ثابت (غیر قابل تنظیم)
دارای قابلیت تنظیم رله حرارتی (Ir جریان عملکرد رله حرارتی)
دارای قابلیت تنظیم رله مغناطیسی (Im جریان عملکرد رله مغناطیسی)
دارای هر دو قابلیت تنظیم رله حرارتی و مغناطیسی
كليد اتوماتیک كمپكت
مجموعه ای از رله هاي حفاظتي مانند اضافه بار، اضافه جريان، آندر ولتاژ و غيره که در يك محفظۀ كوچك قرار گرفته اند را كليدهاي كمپكت يا فشرده می نامند از آنجائي كه بدنه اين كليدها به كمك نوع خاصي از قالب تزريق تولید مي شوند، به آنها كليدهاي بدنه تزريقي يا Molded case هم می گویند. ساختار عملكرد كليدهاي كمپكت در هنگام ایجاد خطا به این صورت است كه فنر شارژ مكانيزم به شكل دستي يا موتوري شارژ می شود و هنگام وقوع خطا دشارژ شده و پل هاي كليد را باز می نمایند.
وضعيت قطع و وصل كليد اتوماتیک
این کلیدها از دو نوع حفاظت استفاده می کنند پس از اینکه خطاي اضافه بار به وسیلۀ يك رله حرارتي و خطاي اتصال كوتاه توسط يك رله الكترومغناطيسي تشخيص داده شد فرمان قطع كليد صادر مي شود. هر يك از اين حفاظت ها قسمتی از منحني قطع كليد را به خود اختصاص داده­اند. هنگامی كه فضاي تابلو دارای محدودیت باشد يا نياز به قدرت قطع بالا نباشد، از اين نوع كليدها استفاده مي شود.
از دیگر مزاياي كليدهاي كمپكت، امكان استفاده اين كليدها در شبكه برق DC و AC است تفاوت كليدها در اين شبكه ها در قدرت قطع آن است به نحوی كه در حالت DC كليد قدرت قطع كمتري نسبت به حالت AC دارد. لازم به توضیح است که تنها کلیدهای اتوماتیک غیرقابل تنظیم اشنایدر الکتریک (ایزی پک) در هر دو حالت AC و DC کار می کنند و کلیدهای قابل تنظیم کمپکت اشنایدر الکتریک تنها در حالت AC کاربرد دارند.
اجزای کلیدهای کمپکت
برخي از اجزاء كليدهاي كمپكت عبارتند از:
– ۱بدنه كليد
– ۲دستۀ فرمان قطع و وصل كليد
– ۳دكمه تريپ دستي كليد
۴- مکانيزم قطع و وصل كه كنتاكت ها را به هم وصل و يا از هم جدا مي كند
– ۵كنتاكت هاي قدرت و فرمان
– ۶ترمينال هاي ورودي و خروجي
– ۷رله هاي حفاظتي مختلف نظير اضافه بار و اتصال كوتاه
– ۸ ولوم هاي مربوط به تنظيم حفاظت كليد اتوماتیک
تفاوت کلید اتوماتیک کمپکت و کلید مینیاتوری
محدوده قدرت قطع کلید اتوماتیک بیشتر است.
حجم کلید اتوماتیک بزرگ تر است.
قیمت کلید اتوماتیک کمپکت نسبت به کلید مینیاتوری بالاتر است.
کلید اتوماتیک کمپکت دارای محدوده جریان نامی بزرگ تر است.
(MCCB ( 25 A ……..۱۶۰۰ A
(MCB( 2- 4- 6- 10 – ۱۲ -۲۰ -۲۵ -۳۲ – ۵۰ -۶۳ – ۸۰ – ۱۰۰ – ۱۲۰ A
کلیدهای اتوماتیک کمپکت به صورت کلیدهای سه حالته هستند، در سه حالت وصل، قطع (اتوماتیک)، قطع (دستی)
کلیدهای اتوماتیک در برخی مدل ها دارای قابلیت تنظیم هستند که کلیدهای مینیاتوری فاقد این ویژگی اند.