کلید اتوماتیک یا MCCB به عنوان یک تجهیز حفاظتی ، برای حفظ امنیت و عملکرد بهینه تجهیزات و دستگاه‌های برقی، از جمله سیم و کابل‌های مدار، دستگاه‌های صنعتی، مدارهای روشنایی مراکز صنعتی و مسکونی در مقابل اضافه بار و اتصال‌های کوتاه بهره می‌برد. این کلیدها دارای تفاوت‌های مهمی با کلیدهای غیراتوماتیک هستند. در واقع، کلیدهای اتوماتیک دارای رله‌هایی هستند که هرکدام وظیفه خاص خود را انجام می‌دهند. به عنوان مثال، در کلیدهای اتوماتیک هوایی، رله‌های هوشمند الکترونیکی وجود دارند که علاوه بر قطع و وصل، وظایف حفاظتی را انجام می‌دهند. از سوی دیگر، کلیدهای غیراتوماتیک صرفاً برای قطع و وصل مورد استفاده قرار می‌گیرند و بدون رله عمل می‌کنند. به عنوان مثال، کنتاکتور یک نمونه از کلیدهای غیراتوماتیک است.
آموزش از ابتدا تا انتها در مورد کلیدهای اتوماتیک و روش انتخاب آنها و همچنین انواع آنها، ساختار، نحوه نصب و انتخاب محدوده جریان آنها است.
کلیدهای اتوماتیک به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند و هدف آنها حفظ سلامت تجهیزات و افراد است ، کلیدهای اتوماتیک، علاوه بر مزایای استفاده از یک کلید فیوز، مزایای دیگری را نیز ارائه می‌دهند، از جمله:
مهمترین انواع کلید اتوماتیک فشار ضعیف شامل موارد زیر می‌باشند:
- کلید حرارتی: این نوع کلید بر اساس دمای محیط یا دمای تجهیزات به طور خودکار فعال می‌شود تا از آسیب دیدن تجهیزات جلوگیری کند.
- کلید مینیاتوری (MCB): این کلیدها برای حفاظت در برابر جریان اضافه بار و جریان اتصال کوتاه طراحی شده‌اند و عموماً در سیستم‌های الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- کلید اتوماتیک (MCCB): این نوع کلید اتوماتیک نسبت به MCB برای حجم‌های بزرگتر جریان مناسب است و عموماً در سیستم‌های قدرت بزرگتر مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- کلید محافظ جان (RCCB): این کلیدها به منظور حفاظت از افراد در برابر شوک الکتریکی طراحی شده‌اند و هنگام وجود جریان نشتی از مدار برق، عملکرد خودکار را آغاز می‌کنند.
- کلید اتوماتیک هوایی (ACB): این کلیدها برای حفاظت در برابر برق‌های سه فاز و برای سیستم‌های با توان بالا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
- کلید گردان یا سلکتور سوئیچ: این کلیدها برای انتقال مسیر جریان بین دو یا چند مدار الکتریکی به کار می‌روند.
- کلید محافظ جان ترکیبی (RCBO): این کلیدها ترکیبی از ویژگی‌های RCCB و MCB است که همزمان از افراد و تجهیزات در برابر خطرات الکتریکی محافظت می‌کنند.
- کلید اتوماتیک کمپکت یا MCCB، نوعی کلید اتوماتیک است که برای حفاظت از تجهیزات در برابر جریان اضافه بار و جریان اتصال کوتاه طراحی شده است. این کلیدها دارای یک واحد حفاظتی یا واحد تریپ هستند که مطابق با نیازهای حفاظتی طراحی شده‌اند و می‌توانند سه نوع حفاظت را انجام دهند.
بار حرارتی اضافه: در شرایط غیرعادی، اگر جریان افزایش یابد، حرارت بین عایق و هادی افزایش می‌یابد که ممکن است منجر به اتصال کوتاه در مدار شود. این مقدار حرارت وابسته به مربع جریان خطی (I)، مقاومت هادی (R) و زمان جریان (t) است.
اتصال کوتاه مدار: در شرایط اتصال کوتاه، تنها راه کنترل این وضعیت قطع مدار است. در این حالت، کلید اتوماتیک سریعاً اتصال کوتاه را شناسایی کرده و جریان مدار را قطع کرده و از وقوع آسیب‌های جدی جلوگیری می‌کند.
خطای زمین: خطای زمین وضعیتی است که فاز به زمین متصل می‌شود و این خطا به عنوان یک نوع اتصال کوتاه شناخته می‌شود. این اتصال معمولاً در سیستم‌های با ولتاژ پایین (کمتر از ۶۰۰ ولت) رخ می‌دهد. اغلب جریان‌های خطای زمین به میزان کافی بزرگ نیستند تا توسط کلید اتوماتیک شناسایی شوند، بنابراین اتصال ماژول محافظت زمین به کلید اتوماتیک پیشنهاد می‌شود.
جریان اتصال کوتاه در واقع در یک مدار معیوب به وجود می‌آید، زمانی که در طول مسیر یک مدار بسته یا در داخل دستگاهی که آن را تغذیه یا کنترل می‌کند، اتصال ناخواسته ایجاد می‌شود. وقتی این اتصال کوتاه رخ می‌دهد، یک یا چند هادی از مدار به هادی‌های دیگر متصل می‌شود، که ممکن است شامل هادی‌های حفاظتی، هادی‌های اتصال زمین، هادی‌های برقدار مدارهای دیگر یا حتی بدنه‌های هادی تجهیزات الکتریکی باشد که در شرایط عادی برقدار نیستند، اما در شرایط خطا ممکن است برقدار شوند. این اتصال کوتاه معمولاً به دلیل امپدانس کم بین هادی‌ها اتفاق می‌افتد.
شدت جریان اتصال کوتاه بستگی به دوری و نزدیکی نقطه اتصال کوتاه به منبع تغذیه و مشخصه‌های مدار دارد. این شدت جریان ممکن است چندین برابر یا حتی چند صد برابر جریان نامی باشد که توسط طراح با انجام محاسبات دقیق تعیین می‌شود. به عبارت دیگر، کلید اتوماتیک نقش اصلی در محافظت از مدار در برابر جریان اتصال کوتاه را دارد و در صورت بروز این وضعیت، به سرعت جریان مدار را قطع می‌کند تا از وقوع خسارت‌های جدی جلوگیری کند.
جریان اضافه بار به وقوع پیوستن یک جریان بیشتر از حد معمول در یک مدار برمی‌گردد، که ممکن است به دلیل عوامل مختلفی ایجاد شود، از جمله:
۱- بروز خرابی در یک دستگاه
۲- رشد طبیعی و تغییر ماهیت آن در طول زمان
۳- خطا در محاسبه و انتخاب نادرست اجزای مدار در فرایند طراحی و اجرا
جریان اضافه بار می‌تواند چند درصد بیشتر از جریان نامی مدار باشد و یا دو تا سه برابر آن افزایش یابد. این وضعیت زمانی که مدار مدت زمان طولانی‌تری از زمان توانبخشی پایداری ندارد، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. وسایل حفاظتی باید بتوانند جریان مدار را قبل از آسیب رسیدن به عایق‌ها، که ممکن است منجر به آتش‌سوزی، اتصال کوتاه و گرفتگی برق شود، قطع کنند.
براساس استاندارد IEC60364-4-43، روابط زیر برای حفاظت در برابر جریان اضافه بار حاکم است:
Ib<In<Iz
I2<1.45Iz
که در آن:
- Ib: جریانی است که مدار برای عبور آن طراحی شده است.
- In: جریان نامی حفاظت مدار یا در مورد حفاظت‌های قابل تنظیم، جریان قابل تنظیم آن است.
- I2: جریانی است که اگر از مدار بگذرد، حفاظت قطعاً آن را در زمان قابل قبولی قطع خواهد کرد.
- Iz: یکی از انواع طبقه‌بندی برای تجهیزات حفاظتی براساس جریان مجاز آن است.
برای انتخاب یا تنظیم صحیح حفاظت، باید به این موارد توجه شود که:
جریان نامی یا تنظیمی حفاظت باید از جریان بار بیشتر باشد تا از قطع ناخواسته آن جلوگیری شود.
جریان مجاز کل باید کمتر از حد مجاز باشد تا از اضافه بار شدن جلوگیری شود.
در برخی موارد، ممکن است جریان کابل برای مدتی از حداکثر جریان مجاز آن بیشتر شود. اما این جریان فقط در مدت زمانی که حفاظت باید عمل قطع را انجام دهد، ادامه خواهد داشت. برای استفاده از فیوز در حفاظت از جریان اضافه بار، شرایط زیر باید بررسی شود: Ib<In<0.9Iz. در نهایت، لازم است برای هر رشته حفاظت مربوطه به طور جداگانه محاسبه شود، به ویژه اگر بیش از یک هادی برای هر فاز استفاده شود.
انواع کلید اتوماتیک:
مهمترین کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیف شامل این کلید ها می شود:
- کلید حرارتی
- کلید مینیاتوری (MCB)
- کلید اتوماتیک (MCCB)
- کلید محافظ جان (RCCB)
- کلید اتوماتیک هوایی (ACB)
- کلید گردان یا سلکتور سوئیچ
- کلید محافظ جان ترکیبی (RCBO)
کلید اتوماتیک کامپکت MCCB:
کلید اتوماتیک کامپکت دارای ابعاد کوچکی است که در نتیجه استفاده از آن در تابلوهای برق صنعتی فضای کمتری را اشغال می‌کند. جنس بدنه این نوع کلید اتوماتیک از پلاستیک تزریق شده است که باعث می‌شود قابلیت تعمیر آن را نداشته باشد. از نظر قدرت قطع، این نوع کلید اتوماتیک نسبت به کلیدهای منیاتوری (فیوز منیاتوری) قدرت قطع بیشتری دارد و نسبت به کلیدهای اتوماتیک هوایی قدرت قطع کمتری دارد. رنج جریانی این نوع کلید اتوماتیک تا ۱۲۵۰ آمپر می‌باشد. مکانیزم حفاظت در مقابل اضافه بار در کلیدهای اتوماتیک کامپکت از طریق رله حرارتی و حفاظت در مقابل اتصال کوتاه از طریق یک نوع رله مغناطیسی صورت می‌گیرد.
کلید اتوماتیک هوایی ACB:
کلید اتوماتیک هوایی نوع دیگری از کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیف می‌باشد که رنج جریانی آن از ۶۳۰ تا ۶۳۰۰ آمپر می‌باشد. در این نوع از کلیدها، برای خاموش کردن جرقه ناشی از قطع جریان‌های بالا، یک محفظه جرقه‌گیری بزرگ نصب شده است که جنس آن از سیلیس و یا آزبست است و به صورت لایه‌لایه ساخته می‌شود. این ساختار باعث تقسیم جرقه‌های بزرگ به جرقه‌های کوچک می‌شود که این جرقه‌های کوچک به سرعت و راحتی خاموش می‌شوند.
