کلید اتوماتیک چیست؟
کلید اتوماتیک یکی از تجهیزات حفاظت از سیستم‌های برقی مانند سیم و کابل‌های مدار، دستگاه‌های صنعتی، مدارات روشنایی مراکز صنعتی و مسکونی در مقابل جریان اضافی و اتصال کوتاه است. تفاوت کلید اتوماتیک و غیراتوماتیک این است که در کلیدهای اتوماتیک رله‌های مختلفی وجود دارند که هرکدام کاربرد خاص خود را دارند، اما کلیدهای غیراتوماتیک مانند کنتاکتور، رله نداشته و تنها برای قطع و وصل کاربرد دارند.
کاربرد کلید کمپکت
کلید کمپکت درواقع برای تحمل جریان بالا ساخته‌شده که با قطع جریان، از بروز حادثه در سیستم نیز جلوگیری کند. مزیت این کلید و ضرورت وجود آن در سیستم به دلیل اهمیت زمان در جلوگیری از حادثه است.
برای مثال زمانی که یک سیستم دچار اتصال کوتاه شده و یا انسانی دچار برق‌گرفتگی شود، زمان کافی برای واکنش انسانی بسیار طولانی‌تر از واکنش سریع یک کلید اتومات است. کلید کمپکت به محض افزایش هجومی جریان این قابلیت را دارد که در کوتاه ترین زمان ممکن اتصال سیستم توزیع پس از خود را قطع کرده و از بروز خسارات در تمام شبکه جلوگیری کند.
چرا ساختار کلید اتوماتیک حساس است؟
کلیدهای اتوماتیک را به دلیل وجود جریان‌های هجومی در شبکه که ناشی از اتصال کوتاه، اتصال دو فاز به یکدیگر و یا اضافه‌بارهای غیرمعقول در سیستم هستند حساس می‌سازند، تا قادر به واکنش سریع به شرایط باشند.
ساختار کلید اتوماتیک
بدنه یا قاب کلید اتوماتیک
بدنه یک کلید درواقع یک محفظه عایق است که اجزای مختلف کلید را در خود جای‌داده و اطلاعات و مشخصات کلید بر روی پلاک اطلاعات (Name Plate) روی آن درج‌شده است.
کنتاکت کلید اتوماتیک
کنتاکت‌ها با باز و بسته شدن، باعث قطع و وصل جریان در مدار می‌شوند. این قطعات به‌صورت موازی یا در یک امتداد می‌توانند قرار گیرند. اگر کنتاکت‌ها در یک امتداد باشند، میدان مغناطیسی ایجادشده ناشی از عبور جریان از کنتاکت‌ها تأثیر زیادی بر روی‌هم ندارند، اما در حالت موازی این میدان‌ها برهم تأثیر گذاشته و کنتاکت‌ها را از هم دور می‌کنند که در جریان‌های زیاد ناشی از اتصال کوتاه، سبب جدا شدن سریع کنتاکت‌ها خواهد شد.
جرقه گیر
دلیل ایجاد جرقه در کلید این است که پس از جدا شدن کنتاکت‌ها از هم، اختلاف‌پتانسیل ایجادشده میان آن‌ها، هوای اطراف را یونیزه کرده و این هوا قابلیت عبور جریان را برای مدت زمانی دارد و میان کنتاکت‌ها جرقه ایجاد می‌کند. این جرقه تا دور شدن کنتاکت‌ها از هم و فاصله گرفتنشان ادامه دارد و با ایجاد فاصله خاموش می‌شود.
این جرقه در صورت خاموش نشدن حرارتی ایجاد می‌کند که می‌تواند باعث آسیب و سوختن کنتاکت‌ها و یا انفجار کلید شود، بنابراین برای خاموش کردن این جرقه از جرقه گیر استفاده می‌شود . جرقه گیر ساخته‌شده از چند صفحه U شکل در اطراف کنتاکت‌ها است. عملکرد جرقه‌گیر به این صورت است که با جدایی کنتاکت‌ها از هم، جرقه کم مقاومت‌ترین و کوتاه‌ترین مسیر در هوا را برای عبور برگزیده و از بین صفحات عبور می‌کند، عبور جرقه از میان صفحات آن را به جرقه‌های کوچک‌تر تقسیم کرده و خاموش می‌کند.
مکانیزم قطع و وصل‌کننده کلید
نحوه عملکرد این مکانیزم به این صورت است که وقتی وضعیت کلید را از خاموش به روشن تغییر می‌دهیم، فنر با اعمال نیرو به اهرم‌های مکانیزم باعث بسته شدن کنتاکت‌ها می‌شود و همچنین این نیروی ذخیره‌شده در زمان قطع کلید برای اعمال فشار بر روی بازوی عمل‌کننده و باز شدن کنتاکت‌ها استفاده می‌شود .
واحد تریپ
واحد تریپ دستور قطع جریان را به‌صورت دستی یا اتوماتیک صادر می‌کند. برای تشخیص ایراد، این کلید از رله‌های مختلف ازجمله رله حرارتی و الکترومغناطیسی استفاده می‌کند.
کلید اتوماتیک و کلید غیر اتوماتیک
در ادامه انواع مختلف کلیدها را بررسی خواهیم کرد
کلید فیوز Fuse Switch Disconnector
کلید فیوز از انواع کلیدهای غیراتوماتیک با ساختار یک‌پایه فیوز با قابلیت قطع مدار با نیروی دست است. این کلید فیوزها در مقادیر جریان ۱۶۰ ، ۲۵۰ ،۴۰۰ ، ۶۳۰ ،۸۰۰ ،۱۰۰۰ و ۱۲۵۰ آمپر طراحی و تولید می‌شوند.
انواع کلیدهای اتوماتیک
- کلیدهای اتوماتیک کمپکت Moulded Case Circuit Breaker: MCCB
- کلیدهای اتوماتیک هوایی Air Circuit Breaker: ACB
- کلیدهای مینیاتوری Miniature Circuit Breaker: MCB
- کلیدهای حافظ موتور Motor Protection Circuit Breaker: MPCB
- کلیدهای محافظ جان Residual Current Circuit Breaker: MCCB
- کلید مینیاتوری MCB
- کلید مینیاتوری MCB
کلید مینیاتوری ساده‌ترین نوع کلید است و دارای انواع تک پل و سه پل طراحی و تولید شده و بیشتر در پروژه‌های مسکونی کاربرد دارد. این مدل کلید، برای قطع جریان ۶ کیلو آمپر و یا ۱۰ کیلو آمپر طراحی و تولید شده و از مدار در برابر جریان اضافی محافظت می‌کند.
- کلید اتوماتیک کامپکت MCCB
- کلید اتوماتیک کامپکت MCCB
بدنه کلید اتوماتیک کامپکت از جنس پلاستیک و بسیار کوچک است، به همین دلیل فضای کمی را اشغال کرده و قابل تعمیر نیست. ازلحاظ قدرت، این نوع کلید از کلید مینیاتوری قدرتمندتر و از کلید اتوماتیک هوایی ضعیف‌تر است. مکانیزم حفاظت در مقابل اضافه‌بار از طریق رله حرارتی و حفاظت در مقابل اتصال کوتاه از طریق یک نوع رله مغناطیسی در این نوع کلید انجام می‌شود.
- کلید اتوماتیک هوایی ACB
- کلید اتوماتیک هوایی ACB
برای خاموش کردن جرقه‌های کلید اتوماتیک هوایی که از قطع جریان‌های بال به وجود می‌آید، یک محفظه جرقه گیر نصب می‌کنند که از جنس سیلیس و یا آزبست و به‌صورت لایه‌لایه ساخته‌شده تا جرقه‌های بزرگ را به جرقه‌های کوچک تقسیم کند تا راحت‌تر قابل مهار باشند. این نوع کلید نوعی کلید اتوماتیک فشار ضعیف است که محدوده جران آن 630 تا 6300 آمپر است.
انواع کلیدهای اتوماتیک ازنظر نوع تنظیمات
کلیدهای اتوماتیک ازلحاظ تنظیمات دو گروه قابل تنظیم و غیرقابل تنظیم را تشکیل می‌دهند. بر این اساس، برای استفاده در کاربردهای مختلف، تجهیزات جانبی روی آن نصب می‌شود که شامل مواردی است که در ادامه به آن می‌پردازیم.
رله شنت تریپ
این نوع رله در ولتاژ 70 تا 10 درصد ولتاژ نامی، به‌عنوان فرمان قطع کلید موجود بوده و می‌توان برای کنترل DC و AC از کنتاکت‌های کمکی استفاده کرد.
رله افت ولتاژ
این نوع رله در ولتاژ 70 و یا کمتر از ولتاژ نامی، جریان را قطع می‌کند. از این رله در انواع با تأخیر و بدون تأخیر برای قطع کلید استفاده می‌کنند.
موتور الکتریکی
برای قطع و وصل کردن کلید از راه دور از موتور الکتریکی استفاده می‌شود.
واحد محدودکننده جریان
واحد محدودکننده جریان، قدرت قطع کلید را افزایش می‌دهد.
کنتاکت‌های کمکی
این کنتاکت‌ها هم‌زمان با پل‌های اصلی کلید قطع و یا وصل شده و از آن‌ها برای کنترل وضعیت کلید استفاده می‌شود.
تفاوت‌های کلید کمپکت به نسبت انواع فیوزها و کلیدهای مینیاتوری
همان‌طور که متوجه شدید، کلیدهای کمپکت برای قطع تمام جریان سیستم طراحی‌شده‌اند و فیوزها قادر به انجام این کار نیستند. قطع جریان سیستم توسط کلید اتوماتیک شامل هر سه فاز است، اما در یک فیوز تنها امکان قطع جریان یک‌فاز وجود دارد. همچنین کلیدهای مینیاتوری برای استفاده در جریان‌هایی با آمپرهای بالا طراحی نشده‌اند، و کاربرد آن‌ها برای شناسایی اضافه جریان بوده و در برابر اتصال کوتاه، سرعت دلخواه را ندارند.
ساختار کلید اتوماتیک
رنج جریان کلید اتوماتیک
کلید کمپکت یا اتوماتیک در رنج گسترده‌ای از جریان استاندارد شده ساخته می‌شوند، که شامل جریان‌های ۲۰ تا ۱۶۰۰ آمپر است. همچنین در مدل ترمو مگنتیک، قابلیت قطع کردن جریان‌های اتصال کوتاه تا ۵۰ کیلو آمپر نیز تعریف‌شده است. به دلایل گفته‌شده، از کلید کمپکت در سیستم‌های پایین‌دست شبکه‌های توزیع در مجاورت مصرف‌کننده نهایی مانند ابتدای ورودی تابلو‌های صنعتی به‌عنوان کلیدهای اصلی و یا در خروجی تابلو‌های توزیع شهری به‌عنوان بریکر نهایی استفاده می‌شود.
پارامترهای کلید اتوماتیک
پارامترهای کلید اتوماتیک
بر روی بدنه هر کلید کمپکت، مشخصاتی درج‌شده است که نشان‌دهنده مقدار توانایی کلید در پارامترهای مختلف است و با عدد آن را مشخص می‌کند. این پارامترهای درج‌شده، شامل موارد زیر هستند.
In
این پارامتر نشان‌دهنده جریان نامی و درواقع جریانی است که کلید در شرایط تعریف‌شده می‌تواند تحت این جریان، کار کند.
Im
این پارامتر جریان اتصال کوتاه کلید را نشان می‌دهد. جریان اتصال کوتاه در رنجی مابین ۵ تا ۱۰ در برابر جریان نامی کلید تعیین می‌شود و کاربرد آن مواقعی است که به دلیل وقوع جریان‌های هجومی، کلید زمان کوتاهی، اتصال کوتاه دارد.
Icm و Icu
این پارامتر نشان‌دهنده قدرت نهایی کلید خودکار در ایجاد جریان اتصال کوتاه است.
Uc
این پارامتر نشان‌دهنده ولتاژ نامی و درواقع معرف ولتاژ فاز به فاز یک دستگاه، در کلید کمپکت است.
Ui
این پارامتر بیش ترین ولتاژ قابل‌تحمل برای کلید کمپکت را نشان می‌دهد.
مزایای کلید اتوماتیک
استفاده از کلید اتوماتیک، علاوه بر مزایای یک کلید فیوز دارای مزایای بسیاری است که در ادامه به برخی اشاره می‌کنیم.
این کلید در صورت قطع مدار به دلایل مختلف ازجمله خطا، بدون فوت وقت قابل استفاده و آماده خواهد بود.
برای کنترل وضعت کلید که قطع، وصل و یا بروز ایراد است، می‌توان از چرا سیگنال در اتاق فرمان که در کنتاکت‌های فرعی تعبیه‌شده است، استفاده کرد.
کلید اتوماتیک در یک مدار اتصال کوتاه شده باعث قطع مدار به‌وسیله رله اضافه جریان کلید خواهد شد.