اصول کلید اتوماتیک کامپکت (بدنه تزریقی)
MCCB با ترکیب وسیله حساس با وسیله الکترومغناطیسی حساس به جریان، کار حفاظت را به نحو احسن انجام می دهد. کلید اتوماتیک کامپکت سنتی از واحدهای تریپ الکترومکانیکی ( مغناطیسی حرارتی) ثابت یا قابل تعویض استفاده می کند. یک MCCB با ترکیب وسیله حساس به دما با وسیله الکترومغناطیسی حساس به جریان، کار حفاظت را انجام می دهد. از نظر مکانیکی، هر دو وسیله برروی مکانیسم تریپ کار می کنند.
بسته به نوع کاربرد و حفاظت مورد نیاز، MCCB از یک یا ترکیبی از عناصر تریپ متفاوت برای حفاظت در برابر شرایط زیر استفاده خواهد نمود:
- اضافه بار حرارتی
- اتصال کوتاه (مدار اتصال کوتاه)
- عیب یا خطای اتصال به زمین
اضافه بار حرارتی
در شرایط (حالت) اضافه بار، بین عایق و کنداکتور، افزایش دما مشاهده می شود. اگربه صورت چک نشده رها شود، آنگاه عمر عایق به طور چشمگیری کاهش خواهد یافت و نهایتاً یک اتصال کوتاه حاصل می گردد. این گرما،تابع جذر جریان موثر ( جذر I)، مقاومت در کنداکتور (R)، و زمان شار یاسیلان جریان (t) است.
کلید اتوماتیک زیمنس
در صورت نظارت بر شار جریان و زمان، می توانید شرایط اضافه بار را تا حدی پیش بینی و تشخیص دهید. با استفاده از منحنی زمان- جریان، به صورت نشان داده شده در شکل ۱، می توانید مرز بین شرایط نرمال (عادی) و اضافه بار را ببینید. در اینجا می بینیم که عنصر حرارتی یا اضافه بار MCCB، درمدت ۱۸۰۰ ثانیه با ریتینگ ۱۳۵ درصد (در اینجا به صورت نقطه ۱ نشان داده شده است)، یا درمدت ۱۰ ثانیه با ریتینگ ۵۰۰ درصد، تریپ را شروع خواهد نمود (در اینجا به صورت نقطه ۲ نشان داده شده است).
شرایط اتصال کوتاه
معمولاً، اتصال کوتاه زمانی رخ می دهد که به خاطر نقص و خرابی سیستم عایق، شارو سیلان جریان بالایی جاری می شود. این شار جریان بالا، که جریان اتصال کوتاه نامیده می شود، فقط محدودیت به قابلیت های سیستم توزیع است. برای توقف سریع شار (دبی) جریان و جلوگیری از آسیب اساسی، از اتصال کوتاه یا عنصر لحظه ای (آنی) یک MCCB استفاده می شود.
همان گونه که در شکل ۲ نشان داده شده است، نمونه منحنی زمان جریان یک عنصر لحظه ای نشان می دهد که تا وقتی جریان عیب به نقطه ۱ نرسیده یا از آن تجاوز نکند، تریپ را شروع نخواهد نمود.
شرایط عیب یا خطای اتصال به زمین
عیب یا خطای اتصال به زمین، در واقع نوعی از اتصال کوتاه است؛ معمولترین نوع عیب و خطا برروی سیستم های فشار ضعیف (۶۰۰V یا کمتر)، ازنوع فاز به زمین است.
معمولاً، جریانات قوسی (arcing currents) عیب یا خطای اتصال به زمین به اندازه کافی بزرگ نیستند که بتوان آنها را با وسایل حفاظتی MCCB استاندارد تشخیص داد. زمانی که این اتفاق به وقوع می پیوندد، معمولاً بسیار دیر است، و آسیب از قبل وارد شده است. یک نمونه از این وضعیت، موتوری با عیب عایق داخلی است. با وجود کوچک بودن شار جریان، بایستی قبل از خرابی موتور، تشخیص و حذف گردد.
قبل از معرفی CB های الکترونیکی، وسایل حفاظت در برابر عیب یا خطای اتصال به زمین، که برای فراهم نمودن این سطح اضافی از حفاظت مورد استفاده قرار گرفتند را جدا کنید. CB الکترونیکی مدرن امروز، از حفاظت در برابر عیب یا خطای اتصال به زمین، به عنوان جزء اصلی واحد تریپ بهره می برد.
کارکرد (عمل) تریپ اضافه بار
اضافه بار، یا کارکرد (عمل) تریپ حرارتی از یک قطعه بی متال (رله حرارتی) استفاده می کند که با جریان بار گرم شده است. بی متال در حقیقت دو استریپ یا نوارفلزی است که به هم چسبیده اند، و هر یک دارای نرخ حرارتی متفاوتی از انبساط گرمایی هستند. آنها در کارخانه کالیبره (درجه بندی) شده و در فیلد (میدان) قابل تنظیم نیستند.
همان گونه که در شکل ۳ نشان داده شده است، گرما باعث خم شدن بی متال خواهد شد. آن بخش از بی متال که از نرخ انبساط بیشتری برخوردار است ( به رنگ قرمز نشان داده شده است)، بیرون (خارج) از منحنی خمش (خم) قرار دارد. برای تریپ نمودن CB، این بی متال بایستی به اندازه کافی کج (منحرف) شود تا بتوان میله تریپ را از نظر فیزیکی هل داد و کنتاکت ها را باز نمود.
کارکرد تریپ اتصال کوتاه
تریپ اتصال کوتاه از یک الکترومغناطیس استفاده می کند که سیم پیچش با جریان بار، به صورت سری یا متوالی قرار گرفته است. زمانی که اتصال کوتاه رخ می دهد، شار و سیلان جریان در کنداکتور مدار، موجب افزایش سریع مقاومت میدانی الکترومغناطیس و جذب آرماتور می شود، که این وضعیت در شکل ۴ نشان داده شده است. زمانی که این اتفاق به وقوع می پیوندد، آرماتور، میله تریپ را چرخانده، و موجب تریپ شدن CB می شود.
کلید اتوماتیک اشنایدر
تنها عامل تاخیر زمانی، زمان صرف شده برای باز شدن فیزیکی کنتاکت ها و خاموش شده آرک (قوس الکتریکی) است که معمولاً کمتر از یک سیکل به طول می انجامد.
عناصر مغناطیسی بسته به نوع CB و اندازه فریم یا قاب، ثابت یا قابل تنظیم هستند. به طور مثال، اکثر کلیدهای مغناطیسی حرارتی با اندازه قاب بالای ۱۵۰A، دارای تریپ های مغناطیسی قابل تنظیم هستند.
کارکرد تریپ مغناطیسی حرارتی
همان گونه که از نامش پیداست، واحد تریپ مغناطیسی حرارتی، ویژگیهای واحد حرارتی و واحد مغناطیسی را به صورت نشان داده شده در شکل ۵ باهم ترکیب می نماید. در نتیجه منحنی زمان- جریان نشان داده شده در شکل ۶، ویژگیهای عملکرد را باهم ترکیب می نماید. در اینجا نقاط ۱ و ۲ کارکرد و اثر حرارتی و مغناطیسی برای نمونه MCCB 100A را نشان می دهند. اضافه بار۲۵۰ درصد تقریباً ۶۰ ثانیه قبل از خم شدن کافی بی متال جهت تریپ شدن CB (نقطه ۱) رخ خواهد داد. در صورت وجود اتصال کوتاه، به جای یک اضافه بار، ۴۰۰ درصد از ریتینگ CB رخ خواهد داد، با این حال، الکترومغناطیس آرماتور را جذب نموده و کلید اتوماتیک در کمتر از یک سیکل تریپ خواهد شد (نقطه ۲).
واحد تریپ مغناطیسی حرارتی برای اکثر کاربردهای همه منظوره مناسب است، زیرا نسبت به دما حساس بوده (دما حساس) و بارگذاریهای امن کابل و تجهیزات را به طور خودکار دنبال خواهد نمود. این نوع بارگذاریها با دماهای محیط تغییر خواهند نمود. اگر اضافه بار خطرناک نباشد، واحدهای مغناطیسی حرارتی تریپ نمی شوند، اما با جریانات سنگین اتصال کوتاه، فوراً تریپ خواهند شد.
واحدهای تریپ الکترونیکی
واحدهای تریپ الکترونیکی، معمولاً از ترانس های جریان (CT) برای هر فاز، برد مدار چاپی، و شنت تریپ تشکیل می شوند. CT جریان را مانیتور یا نظارت نموده و آن را به نسبت مورد نیاز جهت ورود مستقیم به برد مدار چاپی، یعنی مغز واحد تریپ الکترونیکی کاهش می دهد. سپس برد مدار اطلاعات شارجریان را تفسیر کرده، براساس پارامترهای از قبل تعیین شده، در مورد تریپ شدن تصمیم گیری نموده و به واحد شنت تریپ می گوید که کلید اتوماتیک را تریپ (قطع) نماید.
