انواع کلید های مورد استفاده در تابلو برق
کلید های مورد استفاده در تابلو برق صنعتی، برای کنترل، حفاظت، قطع و وصل بخش های مختلف مدار‌های الکتریکی به کار می‌روند. تهیه تجهیزات مورد نیاز جهت تامین ایمنی تابلو برق از اقدامات اصلی در طراحی و ساخت تابلو برق می‌باشد. تجهیزات حفاظتی بکار رفته در تابلو برای به حداقل رساندن خطرات ناشی از اتصال کوتاه و یا اضافه بار استفاده می‌شود. به منظور محفاظت از ماشین آلات، تاسیسات روشنایی، سیم و کابل ها و برق صنعتی در برابر اضافه بار و جریان اتصال کوتاه از فیوز، کلید- فیوز و کلید های اتوماتیک در تابلو برق استفاده می گردد.
یک تابلو برق شامل قطع کننده های مدار، فیوزها و کلید ها، دستگاه های حفاظتی و … می باشد. تابلو هایی که تجهیزات آن ها دارای ولتاژ حداکثر تا ۱کیلوولت می‌باشند، در بخش فشار ضعیف دسته بندی و ولتاژ نامی بالاتر از یک کیلوولت را در بخش فشار متوسط دسته بندی می کنند که به طور معمول تجهیزات حداکثر تا ۳۶ کیلوولت درون سلول قرار داده می‌شود. تجهیزات و قطعات تابلو برق، به منظور اجرای هدف مشخصی در تابلو قرار می‌گیرند. تجهیزات حفاظتی بکار رفته در تابلو برق برای به حداقل رساندن خطرات ناشی از برق استفاده می‌شود. جهت جلوگیری از خطراتی نظیر آتش سوزی اضافه بار و اتصال کوتاه ناشی از خطای اتفاق افتاده در سیستم می باشد. انتخاب صحیح نوع، مقدار اسمی و قدرت قطع وسایل حفاظتی در یک مدار، الزامی است.
به لحاظ اینکه اولا فیوز ها همیشه نمی توانند عمل حفاظت موضعی و سلکتیو را در انواع مختلف شبکه ها بطور کامل و بدون خطا انجام دهند. دوما به دلیل اینکه در شبکه سه فاز در مواقع ازدیاد جریان اغلب قطع سه فاز بطور همزمان لازم و ضروری می باشد، بنابراین نمی توان همیشه از فیوز و کلید- فیوز در تابلو برق استفاده کرد. ضمن اینکه در بعضی از شبکه های توزیع می بایست به محض برگشت جریان (ولتاژ) یا افت بیش از حد مجاز ولتاژ، مدار به شکل خودکار قطع و آلارم های لازم ایجاد گردد. همچنین در بعضی موارد ورود اتوماتیک یا دستی ژنراتور اضطراری یا ترانسفورماتور در شبکه توزیع جهت تداوم کار شبکه یا انجام تعمیرات دوره ای شبکه اجتناب ناپذیر می باشد. در چنین حالاتی فقط از کلید اتوماتیک می توان استفاده کرد.
کلید های اتوماتیک علاوه بر موارد فوق نسبت به فیوزها و کلید- فیوزها دارای مزایای دیگری نیز می باشند:
– کلید اتوماتیک در تابلو برق پس از قطع مدار در اثر جریان زیاد و یا هر عامل دیگری بلافاصله مجددا آماده بهره برداری می باشد.
– با کمک کنتاکت های فرعی که در آن تعبیه شده می توان وضعیت کلید را در هر حالت (قطع، وصل یا وقوع خطا) توسط سیگنال تعیین و در اتاق فرمان منعکس کرد.
– ساختمان این کلید ها به شکلی است که اگر کلید را بر روی یک مدار اتصال کوتاه شده ببندیم، در ضمن عمل بسته شدن، رله اضافه جریان کلید به سرعت وارد عمل شده و مدار را قطع می کند.
کلید اتوماتیک و کلید غیر اتوماتیک
ابتدا لازم است بدانیم که کلید های اتوماتیک با کلید های غیر اتوماتیک چه تفاوتی دارند، کلید های اتوماتیک به کلید هایی گفته می شود که دارای رله هستند و هر کدام برای کاربرد های مخصوصی در تابلو برق مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال کلید های اتوماتیک هوایی دارای رله های بسیار هوشمندی هستند و این رله ها از نوع رله های الکترونیکی می باشد، اما کلید های غیر اتوماتیک کلید هایی هستند که صرفا جهت قطع و وصل مورد استفاده قرار می گیرند و فاقد رله می باشند. به عنوان مثال کنتاکتور یک تجهیز غیر اتوماتیک در تابلو برق است که برای قطع و وصل های گوناگون با کاربرد های مختلف، یک مشخصه ای دارد مثلا کنتاکتور AC3 برای بار های القایی است.
بیشترین توسعه ای که روی کلید های فشار ضعیف انجام می دهند رویcurrent limiting است که هر چه این خاصیت بیشتر شود کلید گرانتر می شود. این خاصیت مستقیما به زمان قطع کلید بستگی دارد.
معمولا در کاتالوگ کليد های فشار ضعيف دو مشخصه فنی به نام های Icu و Ics مشخص شده اند که دانستن مفهوم آنها در انتخاب کليد مهم است
ICU : جريان اتصال کوتاهی که کليد تنها يک بار بدون آنکه آسيبی ببيند قادر به قطع آن می باشد و برای دفعات بعدی نياز به تعمير و سرويس و يا تعويض دارد.
ICS: جريان اتصال کوتاهی که کليد به دفعات قادر به قطع آن می باشد بدون اينکه آسيبی ببيند و يا نياز به تعمير و يا تعويض پيدا کند.
بحث اتصال کوتاه در استاندارد IEC60974-2 دارای دو دسته بندی می باشد:
1- در این نوع، کلید ها بدون رنج اتصال کوتاه هستند و به ازای اتصال کوتاه لازم است مورد بازبینی قرار گیرند.
2- در این نوع، کلید ها یک مدت زمان کوتاه برای تحمل جریان اتصال کوتاه دارند و این قضیه به Current Limiting وسیله بستگی دارد.
در نوع دوم حفاظت و سلامت تجهیزات بهتر از نوع اول می باشد.
انواع کلید های فشار ضعیف مورد استفاده در تابلو برق
از انواع کليدهای فشار ضعيف که در تابلو برق استفاده می شود، می توان به کلیدهای زیراشاره کرد:
– کلید اتوماتیک کمپکت (MCCB: Molded case circuit breaker)
– کلید اتوماتیک هوایی (ACB: Air circuit breaker)
– کلید مینیاتوری (MCB: Miniature circuit breaker)
– کلید محافظ موتور (MPCB: Motor protection circuit breaker)
– کلید محافظ جان (RCCB: Residual current circuit breaker)
1- کليد اتوماتيک کمپکت (MCCB)
کلید اتوماتیک برای محافظت در برابر اتصال کوتاه و اضافه جریان استفاده می‌شوند. این کلید ها در دو دسته کلی قابل تنظیم و غیر قابل تنظیم در تابلو برق نصب می‌شود. رنج استاندارد این کلید ها از 160 تا 1600 آمپر می باشد. اما اين کليد ها حداکثر تا 3200 نیز ساخته می شوند. فريم اين کليدها با افزايش جريان نامی آنها بزرگ می شود. به عنوان مثال کليد های کمپکت ساخت شرکت ABB، تیپ Isomax آن از 125 تا 3200 آمپر ساخته می شود.
2- کلید هوایی (ACB)
این نوع از کلید های اتوماتیک فشار ضعیف در آمپر های بالا استفاده می‌شود. انواع این کلید از ۶۳۰ تا ۶۳۰۰ آمپر طراحی و ساخته می‌شود و از مدار در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه آنی و تاخیری و اتصال به زمین محافظت می‌کند. موارد کاربرد این کلید در ورودی تابلو برق است که معمولا جریان بالایی دارند و برقراری حالت سلکتیو بین کلید های ورودی و کلید های خروجی را فراهم می‌کنند. کليد های هوايي دارای رله هايي که در داخل خود کليد جاسازی شده اند(Built-in) می باشد. ويژگی اين رله ها خاصيت تاخيری يا Time Delay آنهاست که عنصر اصلی در تامين سلکتیو از طريق صدور فرمان قطع با تاخير می باشند. همان پديده تقدم قطع در خروجي ها نسبت به ورودی هاست. به اين معنی که اگر خطايي در يک فيدر خروجی رخ داد، ابتدا کليد خروجی قطع شود و تنها در صورت تداوم خطا روی مدار و عمل نکردن کليد خروجی، کليد ورودی با تاخير کل تابلو برق را بدون برق می کند. اهميت اين موضوع در اين است که در صورت وقوع خطا در يکی از خروجي ها کل تابلو بی برق نشود.
3- کلید مینیاتوری (MCB)
کلید مینیاتوری یک کلید الکترومکانیکی می‌باشد که معمولا در جريان های پايين و در تابلو برق های روشنايي و تابلو برق فشار ضعیف با توان کم و يا جهت حفاظت مدارات کنترل و فرمان تجهيزات و تاسيسات برقی مورد استفاده قرار می گيرد که مصرف کننده را هم در برابر خطای اتصال کوتاه و هم جریان اضافه بار حفاظت می‌کند و بعد از قطع شدن، مجدد به مدار باز می‌گردد. کلیدهای مینیاتوری غیر قابل تنظیم بوده و می‌توانند هم به صورت مغناطیسی و هم به صورت حرارتی عمل کنند.. جريان قطع اتصال کوتاه اين کليد ها معمولا چندان بالا نيست. حداکثر جریان مورد استفاده با کلید مینیاتوری 63 آمپر است و همینطور جریان قطع اتصال کوتاه این کلید به صورت استاندارد از 6 تا حداکثر 25 کیلو آمپر می باشد. این کلید ها دارای دو نوع کاربرد صنعتی مطابق با استانداردIEC60947 و کاربرد مسکونی مطابق با استانداردIEC60898 هستند.
4- کلید حرارتی (MPCB)
کلید حرارتی کلید محافظتی است که با استفاده از حرارت، جریان مدار را در تابلو برق قطع می‌کند. اگر بار موتور برای مدت طولانی بیش از مقدار نامی باشد، تحت اضافه ولتاژ یا بدون فاز در حال کار باشد، جریان موتور از مقدار نامی عبور خواهد کرد. در این صورت رله حرارتی مدار کنترل موتور را قطع می‌کند، در نتیجه به طور موثری از موتور محافظت می‌کند. به عبارت دیگر وقتی یک الکترو موتور در اثر تحمل بار اضافه جریانش بالا میرود موتور داغ می‌کند که به این اتفاق می‌گویند بالا رفتن جریان حرارتی و وقتی الکترو موتور در اثر اتصال کوتاه بین دو فاز یا اتصال بدنه و فاز و یا فاز و نول و هر کدام از این موارد داغ کند می‌گویند جریان مغناطیسی بالا رفته است. کلید حرارتی یا کلید محافظ موتور را می‌توان به عنوان بهترین محافظ موتور نام برد، ولی یک عیب دارد که این نوع کلید ها فقط تا بازه ۱۲۵ آمپر تولید می‌شود.
5- کلید محافظ جان (RCCB)
یکی از عوامل اصلی در بروز خسارات مالی، صدمات و تلفات جانی به ویژه در منازل مسکونی، مراکز اداری، تجاری و مجتمع های صنعتی عدم رعایت مسائل ایمنی در استفاده از انرژی برق می باشد. به منظور حفاظت از جان افراد در مقابل خطر برق گرفتگی و جلوگیری از خطرات جریان نشتی از کلید های محافظ جان در تابلو برق استفاده می شود. این کلید ها که علاوه بر حفاظت افراد در مقابل تماس مستقیم و یا غیر مستقیم برق، با جلوگیری از نشتی جریان در حفاظت دستگاه ها و تجهیزات صنعتی نیز موثر می باشند. بر این اساس در صورتی که حساسیت کلید ها تا 30 میلی آمپر باشد این کلید به عنوان حفاظت از جان و در صورتی که حساسیت آن بیشتر از 30 میلی آمپر باشد به عنوان حفاظت از تجهیزات صنعتی بکار می رود. اساس کار کلید های محافظ جان، مقایسه جریان ورودی با جریان خروجی کلید می باشد به طوری که اگر جریان نشتی در مداری که کلید در آن واقع شده است بیشتر از حساسیت کلید باشد کلید عمل کرده و جریان ورودی و در نتیجه مدار را قطع می نماید.
