کلید اتوماتیک MCCB
به جهت حفاظت سیستم های روشنائی، تاسیسات صنعتی، سیم و کابل و ماشین آلات در برابر اضافه بار و جریان اتصال کوتاه از فیوز ، کلید- فیوز و کلید های اتوماتیک استفاده می گردد. اما به لحاظ اینکه فیوزها همیشه نمی توانند عمل حفاظت موضعی و سلکتیو را در انواع مختلف شبکه ها بطور کامل ، بدون خطا و با دقت کامل انجام دهند و در شبکه سه فاز در موقع ازدیاد جریان اغلب قطع سه فاز بطور همزمان لازم و ضروری است، در بعضی از شبکه های توزیع باید به محض برگشت جریان (ولتاژ) یا افت بیش از حد مجاز ولتاژ، مدار بطور خودکار قطع و آلار م های لازم ایجاد گردد. و در بعضی موارد ورود اتوماتیک یا دستی ژنراتور اضطراری یا ترانسفورماتور در شبکه توزیع جهت دوام کار شبکه یا انجام تعمیرات دوره ای شبکه اجتناب ناپذیر می باشد. در چنین حالاتی فقط از کلید اتوماتیک می توان استفاده کرد.
یکی از مزیت های مهم کلیدهای اتوماتیک MCCB سه حالته بودن سوئیچ آن ها می باشد، به این صورت که در صورت بروز خطا در یک کلید اتوماتیک، کلید به جای قرار گرفتن در حالت قطع در حالت خطا قرار خواهد گرفت و این خصوصیت اجازه مشاهده بروز قطعی مدار و بازشناختن علت آن (قطع دستی یا بروز خطا) را به ما خواهد داد.
کلید اتوماتیک کامپکت MCCB نوعی مدارشکن است که در رنج ۱۶ تا ۶۰۰1 آمپر تولید می شود که در تابلوهای برق هم در ورودی به عنوان کلید اصلی و یا به عنوان بریکر خروجی به مصرف کننده استفاده می شود .
انواع کلید کمپکت از لحاظ قابلیت تنظیم رنج:
۱- کلید MCCB فیکس یا غیر قابل تنظیم
۲- کلید MCCB قابل تنظیم
کلید اتوماتیک دارای مزایای زیر است:
* قطع مدار به محض برگشت جریان و یا کم شدن و افت بیش ازحد مجاز ولتاژ
* آماده بهره برداری مجدد، بلافاصله پس از قطع مدار در اثر جریان زیاد ، بار زیاد و یا هر عامل دیگری.
* تعیین وضعیت کلید (قطع یا وصل ) توسط سیگنال در اطاق فرمان با استفاده از کنتاکت های کمکی
*قطع سریع به وسیله ی رله جریان زیاد کلید ، هنگامی که کلید به روی یک مدار اتصال کوتاه شده بسته می شود.
* کلید اتوماتیک از قدرت فوق العاده ای برخوردار بوده و قادر به قطع جریان اتصال کوتاه خیلی زیاد است. بنابراین به آن کلید قدرت نیز گفته می شود.
تجهیزات جانبی قابل نصب برروی کلیدها :
۱- موتور الکتریکی :
به منظور شارژ (وصل ) یا دشارژ (قطع) از راه دور کلیدهای اتوماتیک از موتور الکتریکی استفاده می شود .
۲- رله شنت تریپ (Shunt Trip):
این رله هنگامی که ولتاژ تغذیه اش مقداری بین ۷۰ تا ۱۱۰ درصد ولتاژ نامی گردد فرمان قطع کلید را صادر می کند یا می توان به کمک کنتاکت کمکی عمل این رله را برای مقاصد دیگر مانیتور نمود. این رله ها در کلید های کمپکت در دو تیپ کلی برای ولتاژ DC و AC ساخته شده اند .
۲- رله افت ولتاژ (Under Voltage):
این رله هنگامی که ولتاژ تغذیه اش کوچکتر یا مساوی ۷۰% ولتاژ نامی گردد فرمان قطع کلید را صادر می کند . این رله همچنین از وصل کلید در هنگام پایین بودن ولتاژ جلو گیری می کند .
رله های افت ولتاژ در دو نوع UVR و UVRD ساخته شده اند و تفاوت آن ها در زمان قطع می باشد . UVR به محض افت ولتاژ از حد معین فرمان قطع را صادر می کند ولی UVRD همین عمل را بعد از یک تاخیر زمانی انجام می دهد .
۳- کنتاکت های کمکی (AS on/off switch):
کنتاکت های کمکی همزمان با پل های اصلی کلید عمل می کنند و همواره وضعیت قطع یا وصل کلید را در پایانه های خود نمایش می دهند .
۴- کنتاکت های کمکی (BA):
کنتاکت های خطا در هنگام وقوع یک اضافه بار یا یک اتصال کوتاه عمل کرده و آن را در پایانه های خود منعکس می نمایند .
۵- واحد محدود کننده جریان (Limiter Unit):
از این واحد به منظور بالا بردن قدرت قطع کلیدهای کمپکت استفاده می شود .
۶- کشویی (Plug-in):
از این تجهیز جهت کشویی کردن کلید های MCCB استفاده می شود .
ساختمان کلیدهای اتوماتیک
۱ . بدنه یا قاب کلید :
بدنه یک کلید از محفظه ای عایق تشکیل شده که اجزای مختلف کلید را در بر می گیرد . معمولا پلاک اطلاعات (Name Plate) و سایر مشخصات کلید روی آن قید شده است .
۲٫ کنتاکت های کلید :
اجزا و قطعاتی از هستند که با باز و بسته شدن خود، وظیفه قطع ووصل جریان در مدار را بر عهده دارند . کنتاکت های یک کلید می توانند در یک امتداد و یا با هم موازی قرار گیرند . در شرایطی که کنتاکت ها در یک امتداد قرار دارند ، میدان مغناطیسی ایجاد شده ناشی از عبور جریان از کنتاکت ها تاثیر زیادی بر روی هم ندارند .
اما در حالت موازی این میدان ها بر روی یکدیگر تاثیر گذاشته و سعی می کنند تا کنتاکت ها را از هم دور کند . این وضعیت در جریان های زیاد ناشی از اتصال کوتاه ، باعث از هم جدا شدن سریع کنتاکت ها می شود .
۳٫ جرقه گیر :
به محض جدا شد کنتاکت ها از یکدیگر ، اختلاف پتانسیل بین کنتاکت ها ، باعث یونیزه شدن هوای اطراف کنتاکت ها شده و این هوای یونیزه شده قابلیت عبور جریان را برای مدت زمانی دارا می باشد که باعث تولید و ایجاد جرقه بین بین کنتاکت ها می شود این شرایط تا دور شدن و ایجاد فاصله کافی بین کنتاکت ها ادامه یافته تا حدی که فاصله بین آن ها آنقدر زیاد شود تا جرقه خاموش شود . اگر به هر دلیل جرقه برای مدت زیادی باقی بماند ، باعث تولید حرارت زیادی می شود که می تواند موجب سوختن و آسیب به کنتاکت ها شود . این حرارت شدید همچنین فشار گاز زیادی ایجاد می کند که ممکن است باعث انفجار کلید شود . بنا بر این جرقه بایستی در کوتاه ترین زمان ممکن خاموش شود . برای اینکار از جرقه گیر استفاده می شود . جرقه گیر از چند صفحه U شکل تشکیل گردیده است که اطراف کنتاکت قرار دارند زمانی که کنتاکت ها از هم جدا می شوند، جرقه به دلیل انتخاب کوتاه ترین مسیر در هوا ، از بین صفحات عبور می کند . در واقع جرقه کم مقاومت ترین مسیر برای عبور انتخاب می کند . این شرایط باعث تقسیم جرقه به جرقه های کوچکتر در بین صفحات شده سرعت خامش شدن جرقه را افزایش می دهد .
۴٫ مکانیزم قطع و وصل کننده کلید :
این مکانیزم وظیفه قطع و وصل کلید را بر عهده دارد . زمانی که کلید را از وضعیت قطعOFF به وضعیت وصل ONمی بریم ، فنر با اعمال نیرو به اهرم های مکانیزم باعث بسته شدن کنتاکت ها می شود . در موقع قطع کلید فنر این نیرو ذخیره شده برای اعمال فشار بر روی بازوی عمل کننده مورد استفاده قرار میگیرد و باعث باز شدن کنتاکت ها می شود .
۵٫ واحد تریپ :
این قسمت از کلید در خقیقت بخش هوشمند کلید را تشکیل می دهد که به شکل دستی ای اتوماتیک دستور تریپ یا قطع کلید را صادر می کند . این قسمت از کلید از رله ها مختلفی مانند ، رله حرارتی و الکترو مغناطیسی برای تشخیص خطا استفاده می کند . این واحد به واحد قطع و وصل مرتبط است
پارامتر‌های مهم کلید اتوماتیک MCCB
In جریان نامی کلید :
جریان نامی کلید مشخص کننده جریانی است که کلید در شرایط از پیش تعیین شده ای تحت آن کار خواهد کرد .
Ir جریان بار تنظیمی :
این پارامتر برای کلیدهای اتوماتیک با رله حرارتی و الکترونیکی همان اضافه بار قابل تنظیم می باشد . بطور مثال در برخی از کلید ها این میزان را از ۰٫۶ تا ۱ می توان تنظیم نمود و این بدین معنی است که در یک کلید با جریان نامی ۱۰۰ آمپر می توان کلید را از ۶۰ تا ۱۰۰ آمپر تنظیم نمود .
Ir = n.In , n =0.6-1
Im جریان اتصال کوتاه کلید :
این مقدار برای کلیدهای اتوماتیک با رله مغناطیسی از ۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی کلید قابل تنظیم می باشد و این مقدار در کلید های هوایی از ۲ تا ۱۵ برابر جریان نامی می باشد .
بطور مثال در یک کلید با جریان نامی ۶۳۰ آمپر جریان اتصال کوتاه می توان از ۲۲۵۰=۶۳۰*۵ تا ۶۳۰۰= ۶۳۰*۱۰ آمپر تنظیم نمود .
Im = n.In , n =5-10
مقایسه کلید های MCCB و MCB
۱- رنج جریان کلید:
رنج جریانی یکی از خصوصیات مهم کلید ها است. این خصوصیت تا حدودی بین برند‌های مختلف متفاوت است اما رنج رایج برای کلیدهای MCB بین ۰/۵ تا ۶۳ آمپر در حالی که رنج جریانی کلیدهای اتوماتیک MCCB از ۲۵ آمپر شروع شده و معمولا تا ۱۶۰۰آمپر ادامه پیدا می‌کند.
۲- منحنی قطع قابل تنظیم :
منجنی قطع در MCB ثابت است اما منحنی قطع MCCB قابل تنظیم است و می توان آن را تنظیم نمود تا حفاظت با دقت بالاتری حاصل شود.
۳- قدرت قطع کنندگی کلید :
به طور کلی کلیدهای MCB با قدرت قطع بالای KA 15 به ندرت ساخته می‌شوند یا مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که قدرت قطع کلیدهای اتوماتیک MCCB در تمامی رنج‌ها بالای ۲۵ کیلو آمپر است و برای رنج تا ۶۳۰ آمپر تا ۷۰ الی ۱۰۰ کیلو آمپر نیز می‌رسد. از این رو محدودیت قدرت قطع در کلیدهای MCB استفاده از آنها را برای بارهایی که نیاز به قدرت قطع بالا دارند (بارهای غیر اهمی) محدود خواهد کرد.
۴ وصل مجدد خودکار:
هنگامی که می خواهیم از قسمت فرمان یا جایی دیگر کلید قطع شده را مجددا وصل کنیم، این کار نیاز به موتوری دارد که در کلید نصب می گردد. در پاره ای از مدل های MCCB با نصب موتور می توان وصل مجدد مدار با فاصله را داشت اما درکلید MCB این امکان پذیر نیست.
۵- عملکرد این کلیدها بعد از خطا:
یکی از قابلیت‌های مهم کلیدهای اتوماتیک MCCB سه حالته بودن سوئیچ آن ها می باشد، به این صورت که در صورت بروز خطا در یک کلید اتوماتیک، کلید به جای قرار گرفتن در حالت قطع در حالت خطا قرار خواهد گرفت و این خصوصیت امکان مشاهده بروز قطعی مدار و بازشناختن علت آن (قطع دستی یا بروز خطا) را به ما خواهد داد. این درحالیست که کلیدهای MCB تنها دارای دو حالت عملکرد باز و بسته می باشند.
۶- شانت تریپ Shunt Trip :
هنگامی که می خواهیم کلید بدون اینکه خطایی رخ داده باشد قطع شود، یک کنتاکت کوچک در کنار کلید MCCB قرار می گیرد که با تحریک آن کلید قطع می گردد ولی در کلید MCB چنین قابلیتی وجود ندارد.
۷- کنترل از راه دور یا Remote Control:
با اضافه کردن یک مکانیزم موتوری به کلید اتوماتیک MCCB می‌توان این قابلیت را برای آن به وجود آورد که از راه دور یا به وسیله یک سامانه الکتریکی باز یا بسته شود. گرچه بهای بالای آن، استفاده از آن را به شدت محدود کرده اما کلیدهای MCB به هیچ عنوان دارای چنین قابلیتی نیستند و برای قطع و وصل از راه دور باید از کنتاکتور در مدار آنها استفاده کرد
۸- UV or Under voltage :
هنگامی که برق قطع می شود و ما می خواهیم کاید این موضوع را به ما خبر دهد. با قطع ولتاژ سر کلید ، تجهیز به وسیله کنتاکت UV متوجه شده و باز می شود. این توانایی درکلید MCCB هست اما درکلید MCB وجود ندارد.
۹- تعداد دفعات قطع و وصل مجاز در کلیدهای MCCB بیشتر ازکلیدهای MCB است.
آشنایی با تنظیمات و نحوه تنظیم کلید اتوماتیک
اکثریت کلید های اتوماتیک ( کمپکت) به منظور بهبود عمل حفاظت دارای قطعاتی برای حفاظت هستند که به مجموعه ای که کار حفاظت را هم به شکل نمونه برداری و هم اعمال فرمان قطع (TRIP) انجام می دهد واحد تریپ (TRIP UNIT) می گویند بسته به نوع و مشخصات کلید این واحد های تریپ دارای تنوع و ویژه گی های متنوعی هستند .که صورت کلی به دو نوع غیر قابل تنظیم (FIX) و قابل تنظیم (ADJUSTABLE) تقسیم بندی می شود .
واحد های حفاظت را به جهت تکنولوژی می توان به چهار دسته تقسیم بندی می شود .
- حرارتی مغناطیسی:
این نوع از واحد حفاظت برای تنظیم جریان اضافه بار یا افزایش حرارت ناشی از افزایش جریان مورد استفاده قرار می گیرد و عملکرد آن بسیار به رله اضافه بار موتور شبیه است . محدوده تنظیم آن عموما بین 60 تا 100 در صد جریان نامی کلید است . همچنین دارای یک واحد مغناطیسی قابل تنظیم جهت قطع کلید در مواقع ایجاد اتصال کوتاه بوده که اعداد و نسبت های آن از سایز کلید بسیار بزرگتر است . معمولا بین مقادیری از 5 تا 10 برابر جریان نام می توان آن را تنظیم نمود .
- الکترونیکی :
این نوع از واحد حفاظت دارای انعطاف در تنظیمات است . این تنظیمات شامل تنظیمات مربوط به اضافه بار و اتصال کوتاه می شود . که با استفاده از واحد تریپ الکترونیکی پارامتر های جراینی و زمانی متنوعی را می توان بر حسب نیاز تنظیم نمود .این ویژه گی باعث می شود از این نوع کلید ها با واحد تریپ الکترونیکی برای حفاظت بالادست تجهیزات به خوبی استفاده شود .
- مغناطیسی :
حفاظت مغناطیسی فقط برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه بکار میرود . از اینرو محدوده کار برد آن به حفاظت پشتبان (BACK UP)محدود می شود و معمولا با سایر تجهیزات حفاظتی ترکیب می شوند .
- میکروپروسسوری:
این نوع از واحد تریپ دارای یک سیستم پردازش گر بوده که مغادیر را بر اساس الگوریتم های از قبل برنامه ریزی شده یا پارامتر های متغیر تحت کنترل قرار داده و شرایط تریپ را مشخص می کند . این نوع از واحد تریپ در انواع و با توانایی ها و عملکرد های متنوع وجود دارد .
منحنی قطع :
این منحنی در واقع یک منحنی جریان / زمان است که محور افقی بر اساس ضریب جریان نامی و محور عمودی بر اساس زمان (ثانیه ) تقسیم بندی شده است نواحی سمت چپ و بالای منحنی مشخص کننده نواحی است که تریپ انجام خواهد شد و نواحی پایین و سمت راست منحنی نواحی است که کلید بدون تریپ به کار خود ادامه می دهد.
متغییر های قابل تنظیم
شکل دادن به منحنی قطع به شما اجازه می دهد تا با توجه به نحوه هماهنگی بین اجزای بالا دست و پایین دست سیستم حفاظتی به شکل بهینه از سیستم حفاظت نمائید
نمونه ای از متغییر های قابل تنظیم در شکل آمده است
جریان دائم پیوسته Ir Continuous current
همان جریان کاری کلید است که برای تنظیم جریانی است که عملا از کلید عبور می کند . کلید می تواند این جریان به مدت طولانی بدون تریپ از خود عبور دهد . Ir درصدی از جریان نامی (In)کلید خواهد بود . این متغییر ماکزیمم می تواند برابر جریان نامی کلید باشد .
تاخیر بلند مدت Long-Time Delay
تاخیر بلند مدت برای مواقعی که با یک جریان هجومی گذرا مواجه هستیم کاربرد دارد مانند جریان راه اندازی اولیه الکترو موتور که در این هنگام کلید نباید این جریان به عنوان جریان خطا در نظر گرفته و تریپ نماید بلکه این جریان پاسخ طبیعی بار لحاظ می شود و در این مدت کلید بایستی جریان را از خود عبور دهد ولی زمان یک زمان مشخص است چرا که طولانی شدن عبور این جریان به منزله وجود اشکال و خطا در راه اندازی موتور خواهد بود این زمان می تواند بین 2.2 تا 27 ثانیه بسته به شرایط بار تعیین گردد . مطابق شکل در قسمت پایین این بخش از منحنی دارای یک محدوده با شیب I²T است که نشان دهنده این است در در حالت جریان کمتر زمان عبور جریان طولانی تر خواهد بودو کلید با سطح جریان کمتر مدت بیشتری در مدار خواهد بود .
قطع کوتاه مدت Short-Time Pickup
قطع کوتاه مدت برابر برای ایجاد تمایز selectiveدر سیستم حفاظتی مورد استفاده قرار می گیرد . قطع کوتاه مدت کلید یک مقدار مشخص جریان را برای یک پریود زمانی کوتاه از خود عبور می دهد این مدت به تجهیزات حفاظتی پایین دست اجازه می دهد تا بخش از مدار را که اتصال کوتاه شده بدون اینکه کلید بالادست عمل کند از مدار جدا نمایند . که مقدار آن بین 1.5 تا 10 برابر جریان تنظیمی برای Ir است . به عنوان مثال یک کلید 1000 آمپری این تنظیمات می تواند بین 1500 تا 10000 آمپر قرار گیرد .
این زمان مرتبط است به قطع کوتاه مدت و بر روی کنترل زمان قطع کوتاه مدت تاثیر دارد . برای آن دو حالت وجود دارد: زمان ثابت ، یا شیب I²T . زمان ثابت از 0.05 تا 0.5 ثانیه است و در حالت شیب I²T بین 0.18 تا 0.45 ثانیه قابل تنظیم است . وجود این شیب با نسبت معکوس زمان (جریان بیشتر زمان کمتر و جریان کمتر زمان بیشتر ) هماهنگی بهتری بین فیوز ها و بریکر ها حرارتی مغناطیسی مدارهای پایین دست با کلید بالا دست را ایجاد می کند.
قطع سریع Instantaneous Pickup
این تنظیم برای قطع سریع بی درنگ کلید در زمانی که جریان عبوری از کلید بین 2 تا 40 برابر جریان تنظیمی برای Ir باشد استفاده می شود .
این تنظیم مقدار جریان نشتی را که باعث قطع مدار توسط کلید یا بریکر می شود را کنترل می کند . مقدار تنظیمی بین 20% تا 70% می تواند باشد و بر اساس استاندارد NEC® 230-95 (A) مقدار این جریان نبایستی از 1200 آمپر تجاوز کند . تنظیم آن در سه بخش امکان پذیر است که بر اساس زمان تقسیم بندی شده است 0.1 ،0.2 و 0.4 ثانیه این زمان تاخیر قطع کلید بر اساس در صد تنظیم شده را تعیین می کند .
این ویژگی برای ایجاد هماهنگی بین کلید های بالا دست و پایین دست بسیار مفید است . شکل زیر نوع و شکل هماهنگی زمانی نشان داده شده است .
منبع : vidfactor.com
