کلید کامپکت MCCB چیست؟ — ساده و کاربردی

در مهندسی برق، کلید کامپکت MCCB (مخففِ Moulded Case Circuit Breaker) یک قطعه الکتریکی حفاظتی خودکار است که برای محافظت از تجهیزات الکتریکی در برابر اضافه‌بار، اتصال کوتاه، اضافه‌جریان آنی و خطای زمین استفاده می‌شود. در این آموزش با کلید کامپکت آشنا می‌شویم.

کلید کامپکت MCCB چیست؟

کلید کامپکت MCCB یک نسخه پیشرفته از قطع‌کننده مدار مینیاتوری یا MCB (مخففِ Miniature Circuit Breaker) است و از 32 آمپر تا 1600 آمپر با دامنه ولتاژ 230 ولت تا 1٫1 کیلوولت در دسترس است.

فیلم آموزش مبحث 13 (مبحث سیزدهم) مقررات ملی ساختمان – طرح و اجرای تاسیسات برقی ساختمان ها در فرادرس

کلیک کنید

مزیت اصلی کلید کامپکت MCCB این است که می‌توانیم آن را مطابق با نیاز خود با نصب مواردی مانند ریموت (کنترل از راه دور)، تریپ زیرولتاژ (Undervoltage) یا UV و... پیکربندی و تنظیم کنیم. از نظر هزینه و همچنین عملکرد، کلید کامپکت MCCB بهترین جایگزین برای قطع‌کننده هوایی است. همچنین، تنظیمات جریان و زمان در کلید کامپکت MCCB امکان‌پذیر است.

نماد کلید کامپکت MCCB

کلید کامپکت MCCB با یک منحنی کوچک و دو خط در انتهای آن نشان داده می‌شود.

خروجی و ورودی MCCB در قسمت بالا و پایین آن قرار دارد.

ساختار کلید کامپکت MCCB

کلید کامپکت MCCB از 9 قسمت مختلف تشکیل شده است:

• محفظه اطفای قوس الکتریکی
• کنتاکت متحرک
• مکانیسم عملکرد
• پوشش پایه
• کانکتور (اتصال) ترمینال
• تریپ اضافه‌بار یا کنتاکت بی‌متال
• کلید کنترل
• دکمه تریپ
• ترانسفورماتور جریان

در ادامه، توضیحات دقیق ساختار MCCB را بیان می‌کنیم.

محفظه اطفای قوس الکتریکی: محفظه اطفای قوس الکتریکی مجموعه‌ای از صفحات فلزی موازی عایق‌بندی شده متقابل هم است که برای تقسیم قوس در حال گسترش در کلید کامپکت MCCB استفاده می‌شود. محفظه اطفای قوس الکتریکی از مواد فولاد و الیاف شیشه تشکیل شده است.

کنتاکت متحرک: یک ماده برنجی الکترولیز شده به عنوان یک کنتاکت متحرک استفاده می‌شود. (ماده تشکیل دهنده کنتاکت متحرک باید دارای مقاومت در برابر قوس بالا، مقاومت در برابر خوردگی، دارای مقاومت ویزه پایین و غیره باشد. ماده تشکیل دهنده طول عمر کلید کامپکت MCCB را تعیین می‌کند.

مکانیسم عملکرد: این بخش با روند باز و بسته شدن کنتاکت سر و کار دارد. سرعت مکانیسم عملکرد به سرعت حرکت کلید بستگی ندارد و ساز و کار آن، یک قطع سریع است. این مکانیزم با مکانیزم عملکرد رله همراه خواهد بود. همچنین، بریکرها با مکانیزم تست طراحی شده‌اند که تریپ دستی را نیز ممکن می‌کنند.

پوشش پایه: مجموعه بسته‌ای از مواد پلیمری ترموست تقویت شده با الیاف شیشه است که اساساً به عنوان پوشش پایه کلید کامپکت MCCB مورد استفاده قرار می‌گیرد و مقاومت مکانیکی بهتری را ارائه می‌دهد. تمام قسمت‌های کلید کامپکت MCCB در داخل این پوشش‌ها نصب می‌شوند.

کانکتور ترمینال: اتصال ترمینال یک مجموعه پیچ و مهره است که از مواد فولادی تشکیل شده است. اتصال ترمینال برای وصل کردن مدار خارجی با MCCB استفاده می‌شود. به طور کلی، سر آلن (شش ضلعی) با پیچ و مهره با گشتاور 8٫8 تن به عنوان اتصال ترمینال استفاده می‌شود. این اتصال اطمینان می‌دهد که هیچ ارتباط سستی بین ترمینال وجود ندارد. اگر جریان نامی MCCB بیش از 400 آمپر باشد، اتصال ترمینال به مجموعه‌ای موسوم به لینک‌های پخش‌کننده (Spreader Links) مجهز می‌شود. این این لینک‌ها برای اتصال MCCB به کابل‌هایی با توان بالاتر استفاده می‌شود، زیرا اندازه کابل برای جریان‌‌های بالاتر بزرگتر خواهد بود.

کنتاکت بی‌متال: کنتاکت بی‌متال یک ترکیب حساس به دما، از ترکیبات فولاد و مس به عنوان کنتاکت بی‌متال یا دوفلزی استفاده می‌شود. کنتاکت بی‌متال یا دوفلزی به صورت سری با جریان خط مونتاژ می‌شود. از این رو، جریان کامل خط MCCB همیشه از کنتاکت بی‌متال عبور می‌کند. این کنتاکت برای تریپ بریکر در شرایط اضافه‌بار استفاده می‌شود.

کلید کنترل: این کلید برای بستن یا باز کردن کنتاکت به صورت دستی استفاده می‌شود. همچنین، با نگه داشتن کلید در سمت بالا نمی‌توانید جلوی قطع شدن شکن را بگیرید که به آن تریپ آزاد می‌گویند. کلید نشان‌گر وضعیت بریکر است، چه در وضعیت ON باشد و چه در حالت OFF. اگر کلید در وضعیت بالا باشد، معمولاً‌ ON است و اگر در حالت پایین باشد، در وضعیت OFF. در صورت قطع شدن، کلید در موقعیت مرکز قرار می‌گیرد.

دکمه تریپ دستی: یک دکمه قرمز که با مکانیسم عملکرد مرتبط است، دکمه تریپ دستی نامیده می‌شود. این دکمه عمدتاً برای قطع دستی بریکر برای اهداف آزمایش استفاده می‌شود.

ترانسفورماتور جریان و واحد تریپ: مجموعه‌ای از ترانسفورماتورهای جریان (CT) در داخل بریکر نصب شده است که در شکل زیر نشان داده شده است. خروجی CT به واحد تریپ رله متصل می‌شود. این مغز MCCB است.

واحد تریپ شامل یک سیم‌پیچ الکترومغناطیسی مرتبط با پیستون تریپ است. از سیم‌پیچ الکترومغناطیسی برای تریپ بریکر با تأخیر زمانی از پیش تعیین شده در هنگام اتصال کوتاه، خطای زمین و شرایط خطای آنی استفاده می‌شود.

اصول کار کلید کامپکت MCCB

اصول کار کلید کامپکت MCCB ساده است. سه حالت مختلف خطا مانند اضافه‌بار، اتصال کوتاه و خطای زمین را در نظر می‌گیریم.

فیلم آموزش اصول نقشه کشی برق صنعتی با ای پلن ePLAN در فرادرس

کلیک کنید

تریپ اضافه‌بار

اگر جریانی با محدودیت زمانی از پیش تعیین شده به بیش از جریان نامی برسد، می‌گوییم اضافه‌بار رخ داده است. البته این یک عیب نیست، تنها یک شرط (شرایط) است. کنتاکت بی‌متال که شامل عملکرد اضافه‌بار بریکر است، در شرایط عادی، گذر جریان را امکان‌پذیر می‌کند. اگر جریان فعلی بیش از مقدار از پیش تعریف شده باشد، بی‌متال خم می‌شود و در نهایت، مکانیسم تریپ را درگیر می‌کند. مکانیزم تریپ، بریکر را باز می‌کند. تصویر زیر این مورد را به خوبی نشان می‌دهد.

همچنین، کنتاکت بی‌متال اجازه نمی‌دهد تا بریکر فوری ریست شود، زیرا رسیدن به حالت اولیه خود مدتی طول می‌کشد. اضافه‌بار، بسته به تقاضای بار، 80٪ تا 100٪ جریان بار کامل تنظیم خواهد شد. اما تأخیر زمانی 10 تا 15 ثانیه خواهد بود.

تریپ خطای اتصال کوتاه، خطای لحظه‌ای و خطای زمین

یک سیم‌پیچ الکترومغناطیسی برای محافظت در برابر خطای اتصال‌ کوتاه، خطای لحظه‌ای و خطای زمین از بریکر است. در شرایط عادی، CT جریان کمتری تولید می‌کند، از این رو میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط سیم‌پیچ برای کشیدن پیستون کافی نیست. بنابراین، بریکر تریپ نمی‌کند.

در هنگام اتصال کوتاه یا شرایط خطای لحظه‌ای، CT جریان زیادی ایجاد می‌کند و سیم‌پیچ یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می‌کند. از این رو سیم‌پیچ پیستون را می‌کشد و بلافاصله مدار را قطع می‌کند. تنظیمات معمول اتصال کوتاه 2٫5 برابر تنظیم اضافه‌بار و تأخیر زمانی 0٫2 تا 0٫5 ثانیه است. همچنین، تنظیم معمول یک خطای آنی 4 برابر تنظیمات اضافه‌بار خواهد بود و تأخیر زمانی آن صفر است.

تریپ نشت خطای زمین

حفاظت از نشت زمین با سایر حفاظت‌ها کاملاً متفاوت است. این محافظت یک کار تقریباً‌ سفارشی است و به ترانسفورماتور جریان اضافه نیاز دارد که باید در کلید کامپکت MCCB نصب شود. خروجی ترانسفورماتور جریان به صورت ستاره متصل می‌شود. در شرایط عادی، جریان گذرنده از نقطه نول ستاره صفر خواهد بود. اگر نشتی که در خط وجود داشته باشد، در ترمینال ستاره نیز حس می‌شود. اگر جریان نشتی بالاتر از حد مجاز باشد، MCCB مدار را قطع می‌کند.

انواع کلید کامپکت MCCB

با توجه به انواع تریپ، MCCB به شش دسته تقسیم می‌شود.

• نوع B: وقتی جریان خطا به 3 تا 5 برابر جریان بار کامل برسد کار می‌کند. این نوع برای مصارف خانگی مانند بار مقاومتی، بارهای روشنایی و... استفاده می‌شود. زمان عملکرد این بریکر از ۰٫۰۴ تا 15 ثانیه است.
• نوع C: بریکر نوع C به طور خاص برای بارهای القایی مانند ترانسفورماتورها، ماشین‌های جوشکاری، آهن‌ربا و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد و دامنه عملکرد آن 5 تا 8 برابر جریان بار کامل با تأخیر زمانی 0٫04 تا 5 ثانیه است.
• نوع D: این MCCB برای کاربردهایی با جریان بالای راه‌اندازی مانند موتورها، پمپ‌ها، بالابرها و غیره به کار می‌رود.
• نوع K: این کلید هنگامی عمل می‌کند که جریان بین 8 تا 10 برابر جریان بار کامل خود باشد. زمان کار برای نوع کلید کامپکت 0٫04 تا 5 ثانیه است. این نوع MCCBها بهترین محافظ برای فیدرها هستند.
• نوع Z: کلیدهای کامپکت نوع Z بسیار حساس هستند و می‌توانند 1٫5 تا 3 برابر جریان بار کامل را عبور دهند. کلید کامپکت MCCB نوع Z برای بارهای الکترونیکی مناسب است، زیرا در آن‌ها تریپ سریع نیاز است.

مشخصات کلید کامپکت MCCB

شرکت تولیدکننده کلید برخی از اطلاعات فنی را فراهم می‌کند که برای درک ویژگی‌های MCCB استفاده می‌شود. در ادامه این موارد را بیان می‌کنیم.

فیلم آموزش کنترل موتورهای الکتریکی صنعتی 1 در فرادرس

کلیک کنید

• جریان قاب نامی (Inm): حداکثر جریان مجاز عبوری از MCCB در حالی که MCCB در ناحیه پایدار کار کند.
• جریان نامی (In): دامنه عملکردی تریپ بریکر
• ولتاژ ایزولاسیون نامی (Ui): حداکثر دامنه ولتاژ مجاز بریکر
• ولتاژ نامی (Ue): ولتاژ عملکردی بریکر
• ولتاژ نامی تاب‌آوری در برابر ضربه (Uimp): ولتاژ ضربه‌ای MCCB که اندازه استاندارد برای آزمایش ضربه 1٫2/50 میکرو ثانیه است.
• ظرفیت قطع اتصال کوتاه (Ics): حداکثر مقدار جریان اتصال کوتاه که در آن بریکر می‌تواند بدون آسیب فیزیکی مدار را قطع کند.
• ظرفیت قطع نامحدود اتصال کوتاه (Ics): حداکثر ظرفیت قطع MCCB در حالی که MCCB می‌تواند مدار را با آسیب فیزیکی قطع کند. فراتر از این حد، MCCB کار نخواهد کرد.

مزایا و معایب کلید کامپکت MCCB

مزایای MCCB به شرح زیر است: