کلید مینیاتوری چیست؟ - انواع کلید مینیاتوری - تک کابل

کلید مینیاتوری چیست؟ انواع و مزایای آن

کلید مینیاتوری (فیوز مینیاتوری) یا همان MCB مخفف Miniature Circuit Breaker یک کلید الکترومکانیکی خودکار می باشد و تجهیزی است که مصرف کننده را هم در برابر خطای اتصال کوتاه و هم جریان اضافه بار حفاظت می کند و به علت خودکار بودن، بعد از قطع شدن، مجدد به مدار برمی گردد. کلیدهای مینیاتوری غیر قابل تنظیم بوده و می توانند هم به صورت مغناطیسی و هم به صورت حرارتی عمل کنند.

عملکرد کلید مینیاتوری

عملکرد الکترومغناطیسی

اتصال کوتاه یک نوع خطا است که در صورت وقوع آن جریان بسیار بالایی از مدار عبور می نماید و این جریان بسیار زیاد سبب ایجاد حرارت بسیار بالا و شوک به مدار می گردد و گاهی اوقات باعث آتش سوزی و از بین رفتن مدار و مصرف کننده می گردد. به همین دلیل لازم است تجهیزی جهت تشخیص و حفاظت از مدار جهت جدا کردن قسمت آسیب دیده از سالم به کار برده شود. کلید مینیاتوری این جریان اتصال کوتاه را از طریق یک سیم پیچ با تعداد دور کم و قطر زیاد تشخیص می دهد.

عملکرد بی متال

تشخیص جریان اضافه بار نیز در کلید مینیاتوری مثل بسیاری از تجهیزات دیگر از طریق دو قطعه فلز نیمه هادی (بی متال) صورت می گیرد، به طوری که هرچه جریان بیشتری از طریق مصرف کننده (بار) کشیده شود فلز گرم تر شده و در نتیجه خم می شود و ارتباط مدار قطع می گردد.

رنج جریانی کلیدهای مینیاتوری از 2 الی 100 آمپر می باشد و به صورت تک فاز و سه فاز و در انواع  تک پل، دو پل، سه پل، و چهار پل و معمولا تا قدرت قطع 16 کیلوآمپر موجود هستند.

به دلیل رنج قطع محدودی که کلیدهای مینیاتوری دارند، برای حفاظت از بارهایی که جریان اتصال کوتاه بالایی دارند مناسب نیستند، در اینگونه بارها از کلیدهای اتوماتیک کمپکت استفاده می گردد که جریان قطع اتصال کوتاه بالاتری دارند.

بیشتر بخوانید: آشنایی با انواع و تجهیزات تابلو برق صنعتی

طریقه ی انتخاب کلید مینیاتوری مناسب

کلیدهای مینیاتوری شامل تقسیم بندی های مختلفی هستند. که این تقسیم بندی ها بر اساس سرعت قطع و تعداد پل آن ها انجام می شود. در هنگام انتخاب کلید مینیاتوری باید براساس نوع کاربرد و نوع حفاظت مورد نیاز، کلیدی انتخاب شود که علاوه بر قطع تمام جریان های ناخواسته، حفاظت لازم را برای سیستم فراهم کند، وگرنه خسارت های زیادی به تجهیزات، مدارات و جان انسان ها وارد می شود.

هنگام خرید و انتخاب کلیدهای مینیاتوری، باید در مورد آن ها اطلاعات مناسبی داشته باشیم و موارد زیر را در نظر بگیریم:

1- در نظر گرفتن تیپ مینیاتوری

2- در نظر گرفتن تعداد پل های مینیاتوری

3- در نظر گرفتن جریان نامی کلیدهای مینیاتوری (In)

4- در نظر گرفتن جریان قطع کلیدهای مینیاتوری (Icn)

دسته بندی کلیدهای مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری بسته به محدوده قطع جریان آن ها به دو دسته تندکار و کندکار تقسیم می شوند که این تقسیم بندی تیپ کلیدها را تعیین می کند.

کلیدهای تندکار محدوده قطع جریان کمتری دارند و بعد از احساس اضافه جریان، با اندکی تاخیر، مسیر جریان اضافه را قطع می کنند. ولی کلیدهای کندکار، نسبت به کلیدهای تندکار، محدوده قطع جریان آن ها بیشتر بوده و سرعت قطع ملایم تری دارند، با تاخیر بیشتری عمل می کنند و معمولا در اضافه جریان بیشتری فرمان قطع را صادر می کنند.

از این دسته از کلیدها بیشتر برای حفاظت مدارات موتوری استفاده می شود، زیرا در این مدارات جریان راه اندازی بالاست و علت کارگذاری کلید مینیاتوری کندکار این است که تاخیر در عملکرد آنها باعث قطع سریع موتور به محض راه اندازی نشود.

کلید مینیاتوری تیپ B (تندکار)

برای تجهیزاتی به کار می روند که ضریب اتصال کوتاه پایینی دارند. این مینیاتوری ها به سرعت با تشخیص اضافه بار به حالت قطع می روند. همچنین این کلیدها در جریان اضافه بار لحظه ای بین 3 تا 5 برابر جریان نامی و در زمان مشخص، جریان خروجی را قطع می کنند. این مدل کلیدها در مصارف خانگی و روشنایی و همچنین در سیستم های IT و TN  مورد استفاده قرار می گیرند. به این مدل کلید مینیاتوری، تیپ روشنایی نیز می گویند.

کلید مینیاتوری تیپ C (کندکار)

برای مصارف خانگی و موتوری مانند موتورهای القایی و موتورهای با توان کم و جریان های راه اندازی پایین و هم چنین بارهای با ضریب اشباع پایین مثل موتور کولر گازی یا پمپ های آب خانگی به کار می روند. این کلیدها نیز مدار را در جریان های اضافه بار بین 5 تا 10 برابر جریان نامی قطع می کنند و محدوده قطع جریان در این تیپ کلید، نسبت به تیپ B بیشتر است. به این مدل کلید مینیاتوری، تیپ موتوری نیز می گویند.

کلید مینیاتوری تیپ D (خیلی کندکار)

برای بارهای با ضریب اشباع بالاتر مانند ترانسفورماتورها، دستگاه های X-Ray در بیمارستان ها و یا دستگاه های جوش، از کلیدهای مینیاتوری تیپ D استفاده می گردد. جریان قطع اضافه بار لحظه ای در این کلیدها بین 10 تا 20 برابر جریان نامی است، پس می توان نتیجه گرفت که محدوده قطع جریان در این تیپ کلیدها از همه تیپ ها بیشتر است. به این مدل کلید مینیاتوری، تیپ ترانسفورماتوری یا ترانسفورمری نیز می گویند.

نکته مهم در مورد این مدل کلید مینیاتوری این می باشد که این کلید را نباید در کاربری های خانگی استفاده کرد، چون برای تجهیزات با جریان نوسان بالا طراحی شده است و به کار بردن آن در کاربری های خانگی هیچ حفاظتی را برای ما فراهم نمی کند.

کلید مینیاتوری تیپ K

برای حفاظت در مدارات قدرت ترانس ها و موتورها به کار می رود. این نوع کلیدهای مینیاتوری نسبت به اضافه بار یا جریان اضافی در مقایسه با تیپ D حساسیت بیشتری دارند و در صورت بیشتر شدن جریان از 8 تا 10 برابر جریان نامی به سرعت کلید عمل کرده و مدار را قطع می کند. این کلیدها برای موتورهای زیر بار، هم چنین برای مدارات سلفی و بارهای موتوری با جریان هجومی بالا مطلوب هستند. در اتصال کوتاه منحنی قطع آن بین تیپ های D و C است. به این مدل از کلید مینیاتوری، تیپ قدرت نیز می گویند.

کلید مینیاتوری تیپ Z

این تیپ، حساس ترین کلید مینیاتوری می باشد، حساسیت این نوع کلید از سایر تیپ ها بیشتر است و در حالتی  که جریان عبوری بین 2 تا 3 برابر بیشتر از جریان نامی باشد، در سریع ترین زمان جریان اتصال کوتاه و جریان اضافه بار را قطع می کند. به دلیل اینکه این کلیدها جریان های نشتی ضعیف را نیز حس می کنند، معمولا از این کلیدها در مدارهای ارزشمند و با حساسیت بالا و هم چنین جهت حفاظت  مدارات PLC و بردهای الکترونیکی استفاده می شود. به این مدل از کلید مینیاتوری، تیپ حساس نیز می گویند.

بیشتر بخوانید: مزایا و معایب کابل مسی

جریان های مشخص شده روی کلید مینیاتوری

دو نوع جریان در کلیدهای مینیاتوری وجود دارد، که در هنگام استفاده از مینیاتوری بسته به نوع کاربری، باید به این نکات دقت شود. این جریان ها عبارت می باشند از:

جریان لحظه ای: جریانی است که در یک لحظه ی کوتاه (کمتر از 1 ثانیه) کلید مینیاتوری می تواند آن را تحمل کند و معمولا بزرگی آن 3000 یا 6000 آمپر است که بر روی کلید درج شده است. این جریان همان قدرت قطع کلید مینیاتوری است. (قدرت قطع، ماکزیمم میزان جریانی است که کلید تا قبل از منهدم شدن می تواند تحمل کند و از آن مقدار به بعد، در صورت قطع نشدن کلید، کلید منهدم می شود.)

جریان نامی: میزان جریان مجازی که کلید می تواند در کارکرد نرمال خود به صورت مداوم تحمل کند بدون اینکه قطع شود را جریان نامی می نامند و در صورتی که جریان عبوری از مدار از این عدد بیشتر شود، مدار توسط مینیاتوری قطع می گردد. ماکزیمم جریان نامی بر روی کلیدهای مینیاتوری نوشته شده است.

اجزای کلید مینیاتوری

1. اهرم قطع و وصل

2. بازوی متحرک

3. کنتاکت اصلی جریان خروجی

4. ترمینال های قدرت (ترمینال های ورود و خروج)

5. فلز بیمتال

6. پیچ کالیبراسیون محدوده عملکرد

7. سیم پیچ قطع

8. جرقه گیر (جهت رفع قوس به وجود آمده در اثر قطع جریان مدار)

حفاظت های کلید مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری به جهت انواع حفاظت هایی که انجام می دهند، با کاربری های متفاوتی در مدارات به کار می روند. این حفاظت ها عبارتند از:

• حفاظت مغناطیسی از مدارات در برابر اتصال کوتاه

• حفاظت حرارتی از مدارات در برابر اضافه بار

• حفاظت از تجهیزات مدار مانند کابل ها و غیره، در برابر آتش سوزی

• حفاظت از جان انسان در برابر تماس غیرمستقیم با سیستم های زمین (هنگامی که همراه با کلید محافظ جان به کار می رود، این حفاظت را انجام می دهد.)

• حفاظت از قسمت سالم مدار با جداسازی بخش آسیب دیده مدار از سایر بخش های مدار

بیشتر بخوانید: سیم و کابل آلومینیوم

کاربرد کلید مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری با توجه به حفاظت هایی که انجام می دهند، کاربری های متفاوتی دارند:

• انتهای خط توزیع سیستم های ولتاژ ضعیف

• در ورودی تابلو برق های خانگی

• حفاظت مصارف روشنایی ساختمان ها

• حفاظت مدارات موتورهای الکتریکی

• کاربردهای صنعتی نظیر مدارات قدرت موتورها و ترانسفورماتورها

• سیستم های گرمایشی

• حفاظت از مدارات ترانسفورماتورهای الکتریکی

• حفاظت مدارات PLC

• حفاظت از قطعات نیمه هادی

• همراه با کلید حفاظت جان برای قطع کردن جریان نشتی مدارات به کار می رود.

مزایای استفاده از کلید مینیاتوری (MCB) به جای فیوز (Fuse)

1. فیوزها بعد از قطع خطای مدار، مجددا قابل استفاده نم باشند و باید تعویض و یا تعمیر شوند. ولی کلیدهای مینیاتوری، بلافاصله بعد از قطع خطای مدار، بعد از اصلاح خطا، مجدد قابل استفاده هستند.

2. دقت قطع در کلید مینیاتوری به مراتب بالاتر از فیوز است.

3. کلیدهای مینیاتوری قادر هستند جریان های نشتی بسیار کوچک را که توسط فیوز قابل تشخیص نبوده، ولی می توانند سبب برق گرفتگی، آتش سوزی و غیره شوند را، قطع کنند.

4. کلیدهای مینیاتوری دو عمل حفاظت و کنترل را همزمان انجام می دهند و این یعنی به جای یک کلید + فیوز در مدارات به کار می روند.

5. هزینه اولیه کلیدهای مینیاتوری در مقایسه با فیوزها بالاتر است، ولی به علت استفاده طولانی مدتی که می توان از کلید مینیاتوری انجام داد، در یک بازه زمانی بلند مدت، استفاده از کلیدهای مینیاتوری بسیار به صرفه تر از فیوزهاست.

6. به علت سوختن فیوز در برابر اتصالی های مدار، مشکلات نصب و دردسرهای تعویض و غیره در هنگام استفاده، استفاده از کلید مینیاتوری به مراتب راحت تر از فیوز است.