کلید مینیاتوری چیست ؟ انواع کلید مینیاتوری

تاریخچه کلید مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری (MCB) از دهه ۱۹۲۰ میلادی توسعه یافتند و در طول زمان به یکی از پرکاربردترین تجهیزات حفاظتی تبدیل شدند. هدف از طراحی این کلیدها، ایجاد یک روش مطمئن و قابل اطمینان برای محافظت از مدارهای الکتریکی در برابر جریان‌های غیرمجاز بود.

در ابتدا، از فیوزهای سنتی استفاده می‌شد، اما این فیوزها پس از هر بار عملکرد نیاز به تعویض داشتند. کلیدهای مینیاتوری با قابلیت استفاده مجدد، جایگزین این فیوزها شدند و کارایی و ایمنی را افزایش دادند.

پیش از این، فناوری مورد استفاده فیوز بود. راندمان فیوز کمتر و حفاظت تقریبا غیرممکن بود. بنابراین، برای ایمنی و کنترل بهتر سیستم الکتریکی، فیوزها باید با MCB جایگزین می شدند MCBها یا کلیدهای مینیاتوری به عنوان قطع کننده الکتریکی خودکار کار می کنند که برای محافظت از مدار الکتریکی در برابر آسیب طراحی شده اند.

کلید مینیاتوری چیست ؟

کلید قطع کننده MCB (مخفف Miniature Circuit Breaker) یکی از اجزاء اصلی  در سیستم های ایمنی الکتریکی است. وظیفه MCB قطع جریان در یک مدار الکتریکی هنگام بروز شرایط غیرعادی مانند اضافه بار یا اتصال کوتاه است. این وقفه مدار و دستگاه های متصل را از آسیب ناشی از جریان بیش از حد محافظت می کند.

عملکرد یک MCB نسبتاً ساده است. جریان الکتریکی را که از مدار عبور می‌کند کنترل می‌کند و زمانی که شرایط غیرعادی مانند اضافه بار یا اتصال کوتاه رخ می‌دهد، مدار را قطع می‌کند. مکانیسم قطع در داخل MCB وظیفه این حفاظت را بر عهده دارد.

اینها دستگاه‌های خاموش کننده تاخیر زمانی هستند که با شدت جریان اضافه کنترل می شوند. به طور کلی، این‌ها به گونه‌ای برنامه‌ریزی شده‌اند که کمتر از ۲.۵ میلی‌ثانیه در طول یک اتصال کوتاه و ۲ ثانیه تا ۲ دقیقه در صورت اضافه بار (بسته به بزرگی جریان) کار کنند..

هرگاه جریان پیوسته با قدرت بالاتر از MCB عبور کند، بی متال در دستگاه گرم و منحرف شده و خم می شود. این انحراف یک قفل مکانیکی را آزاد می کند که به مکانیسم قطع متصل است. و کنتاکت های قطع کننده مدار مینیاتوری را باز و عبور جریان را در مدار قطع می کند.

برای بازگرداندن برق به دستگاه، MCB  باید به صورت دستی در موقعیت ON قرار گیرد. این مکانیسم از آسیب های الکتریکی ناشی از جریان بیش از حد یا اضافه بار محافظت می کند.

MCBها معمولاً در تاسیسات الکتریکی خانگی، تجاری و صنعتی به کار می‌روند و با عملکرد سریع خود، از تجهیزات و سیم‌کشی در برابر آسیب‌های احتمالی محافظت می‌کنند.

برای خرید کلید مینیاتوری می توانید از محصولات nsc بهره ببرید. برای کسب اطلاعات بیشتر با ما در تماس باشیذ.

اجزای کلید مینیاتوری

بدنه و محفظه:

بدنه کلید مینیاتوری معمولاً از مواد عایقی مانند پلی کربنات ساخته می‌شود که مقاومت بالایی در برابر حرارت و ضربه دارد. این محفظه وظیفه دارد تا اجزای داخلی کلید را در برابر عوامل محیطی محافظت کند.

محافظ بیرونی و بدنه بریکر به سایر اجزای قطعه پناه می دهد و عایق ارتباط بین آن ها و محیط را فراهم می کند

 

اهرم قطع و وصل:

این اهرم به کاربر امکان می‌دهد کلید را به‌صورت دستی در حالت روشن (ON) یا خاموش (OFF) قرار دهد. هنگام وقوع خطا، این اهرم به‌طور خودکار به حالت خاموش بازمی‌گردد.

قطعه‌ای است که برای روشن یا خاموش کردن کلید مدار می چرخانید. دکمه روشن/خاموش سیستم الکتریکی شماست.

 

مکانیزم قطع و وصل:

شامل سیستم فنری است که در هنگام عبور جریان بیش از حد، فعال شده و مدار را به‌طور مکانیکی قطع می‌کند. این بخش باعث عملکرد سریع کلید در زمان اتصال کوتاه یا اضافه‌بار می‌شود.

 

بی‌متال (Bimetal):

بی‌متال یکی از اجزای کلیدی در عملکرد حفاظتی کلید مینیاتوری است. از دو فلز با ضرایب انبساط حرارتی مختلف ساخته شده و هنگامی که جریان از مقدار نامی بیشتر شود، گرم شده و خم می‌شود، در نتیجه مکانیزم قطع را فعال می‌کند. این بخش برای حفاظت در برابر اضافه‌بار استفاده می‌شود.

نوار دو فلزی: هنگام گرم شدن در هنگام بار اضافی خم می شود و باعث می شود که جریان مدار قطع شود.

 

سیم‌پیچ مغناطیسی (سُلِنوئید):

این سیم‌پیچ هنگام بروز اتصال کوتاه، یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد کرده و باعث می‌شود کلید بلافاصله قطع شود. عملکرد این بخش بسیار سریع‌تر از بی‌متال است و در کسری از ثانیه عمل می‌کند.

 

کنتاکت‌های الکتریکی:

کنتاکت‌ها مسئول برقراری یا قطع جریان در مدار هستند. این کنتاکت‌ها از آلیاژهای مقاوم در برابر جرقه و سایش ساخته می‌شوند تا عمر مفید بالایی داشته باشند.

مانند دست هایی هستند که جریان الکتریکی را می گیرند یا رها می کنند. هنگامی که کلید قطع می شود، از هم جدا می شوند تا برق قطع شود. کنتاکت‌ها اجازه می‌دهند جریان در هنگام بسته شدن از مسیر قطع کننده مدار عبور کند و برای محافظت در برابر جریان اضافه و اتصال کوتاه طراحی شده‌اند.

 

سیستم خاموش‌کننده جرقه (Arc Chute):

هنگام قطع جریان، ممکن است جرقه‌ای بین کنتاکت‌ها ایجاد شود. به همین دلیل، یک سیستم خاموش‌کننده جرقه متشکل از صفحات فلزی در کلید تعبیه شده که این جرقه را به قطعات کوچک‌تری تقسیم کرده و آن را خاموش می‌کند.

هنگامی که مدار قطع می شود (کنتاکت ها باز می شوند) ، می تواند جرقه (قوس) ایجاد کند. این محفظه قوس را خاموش و از آتش سوزی جلوگیری می کند.

 

ترمینال‌های ورودی و خروجی:محل اتصال سیم‌های فاز و نول به کلید مینیاتوری است. این ترمینال‌ها باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که اتصال ایمن و مطمئن را فراهم کنند.

 

مکانیزم تست دستی:برخی از کلیدهای مینیاتوری دارای یک دکمه تست دستی هستند که به کاربر امکان می‌دهد عملکرد کلید را بررسی کند و از صحت عملکرد آن اطمینان حاصل نماید.

مکانیزم و عملکرد کار MCB

عملکرد عادی: در شرایط عادی، جریان عبوری از MCB در محدوده ایمن تعیین شده است، و اجازه می دهد برق بدون وقفه در مدار جریان یابد.

 

شرایط اضافه بار: اگر جریان از ظرفیت نامی بیشتر شود (به دلیل توان جذب دستگاه های زیاد)، MCB به دلیل افزایش بیش از حد گرما  جریان اضافی را تشخیص می دهد. در داخل  MCB، یک نوار دو فلزی در اثر گرمای ایجاد شده خم می شود و با قطع شدن سیستم بریکر مدار را قطع می‌کند.

زمانی که جریان عبوری از حد مجاز بیشتر شود، بی‌متال گرم شده و پس از مدتی مدار را قطع می‌کند. زمان عملکرد این بخش بستگی به مقدار اضافه‌بار دارد؛ هرچه اضافه‌بار بیشتر باشد، بی‌متال سریع‌تر عمل می‌کند.

 

شرایط اتصال کوتاه: در یک اتصال کوتاه، تمام جریان نامی بدون مواجه با مقاومت مصرف کننده از مدار عبور می کند. در این حالت، هسته بوبین داخل MCB مغناظیسه شده  و باعث قطع فوری مدار می شود.

هنگام وقوع اتصال کوتاه، جریان بسیار زیادی در مدار جاری می‌شود. این جریان زیاد باعث ایجاد میدان مغناطیسی قوی در سیم‌پیچ شده و کلید بلافاصله قطع می‌شود. این عملکرد در زمان کمتر از چند میلی‌ثانیه اتفاق می‌افتد.

هر دو مکانیزم  نوار دو فلزی و آهنربای الکتریکی با هم کار می کنند تا از محافظت سریع و مطمئن اطمینان حاصل کنند.

 

انواع کلید مینیاتوری

قطع کننده های مینیاتوری  (MCB)که از A1 تا A125 تولید می‌شوند، مدار را در برابر اتصال کوتاه محافظت می کنند.

برای مطابقت با نیازهای داخلی و تجاری، امروزه طیف گسترده ای از MCB ها با ظرفیت شکست 4KA تا 10kA مورد استفاده قرار می گیرند.

بر اساس محدوده جریانی که لحظه ای در آن برقرار می‌شود، MCBها به سه دسته کلی تقسیم می شوند، یعنی نوع B، نوع C و نوع D

نوع B به طور کلی در جریان 3 تا 5 برابر جریان نامی عمل می‌کند که برای بارهای القایی کم مقاومتی مناسب است. بارهای القایی در عملکرد نوع C با جریان نامی 5 تا 10 برابر است، بنابراین برای بارهای القایی متوسط مناسب است. MCB نوع D با جریان نامی 10 تا 20 برابر است، بنابراین برای بارهایی با مولفه القایی بالا مناسب است.

کلیدهای مینیاتوری (MCB) بر اساس تعداد پل‌ها به چند دسته تقسیم می‌شوند. تعداد پل‌ها در واقع نشان‌دهنده تعداد سیم‌هایی است که توسط کلید مینیاتوری محافظت می‌شوند. در سیستم‌های الکتریکی، بسته به نوع مدار و تعداد فازها، کلیدهای مینیاتوری با تعداد پل‌های مختلف برای حفاظت از مدارها به کار می‌روند.

 

1.انواع کلید مینیاتوری بر اساس منحنی قطع جریان

یکی از مهم‌ترین دسته‌بندی‌های کلیدهای مینیاتوری بر اساس منحنی قطع جریان است که نشان‌دهنده میزان حساسیت کلید به اضافه‌بار و اتصال کوتاه می‌باشد.

الف) کلید مینیاتوری نوع B (حساس و سریع)

این نوع کلیدها در برابر جریان‌های ۳ تا ۵ برابر جریان نامی عمل می‌کنند.

مناسب برای مصارف خانگی و روشنایی.

در سیستم‌های کامپیوتری و تجهیزات حساس که جریان راه‌اندازی کمی دارند، کاربرد دارد.

نمونه استفاده: روشنایی ساختمان‌ها، سیستم‌های کامپیوتری و بارهای مقاومتی.

این نوع کلید برای مصرف کننده های بدون نوسان و تغییرات جریان توصیه می‌شوند. عموما قبل از مدار روشنایی و لامپ ها کاربرد دارند.

استفاده ایده آل: مناسب برای کاربردهای مسکونی یا تجاری سبک که در آن نوسانات جریان کمتر است. به عنوان مثال می توان به مدارهای روشنایی یا پریزهای برق در خانه ها اشاره کرد.

* مزایا: در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه، که معمولاً در مدارهایی با بارهای مقاومتی یافت می شود، محافظت می کند.

 

ب) کلید مینیاتوری نوع C (متوسط و متداول)

در برابر جریان‌های ۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی قطع می‌شوند.

کاربرد گسترده‌ای در مصارف صنعتی، تجاری و خانگی دارند.

مناسب برای مدارهایی که شامل موتورها، ترانسفورماتورها و تجهیزات صنعتی هستند.

نمونه استفاده: سیستم‌های برق صنعتی، تجهیزات روشنایی صنعتی و الکتروموتورها.

استفاده ایده آل: برای محیط های تجاری و صنعتی که بارهای القایی (موتورها، ترانسفورماتورها) مناسب است.

* مزایا: قادر به کنترل نوسانات لحظه ای بزرگتر در ابتدای راه اندازی موتور است.

 

ج) کلید مینیاتوری نوع D (برای جریان‌های هجومی بالا)

نسبت به سایر کلیدها تأخیر بیشتری در قطع دارد و در برابر جریان‌های ۱۰ تا ۲۰ برابر جریان نامی واکنش نشان می‌دهد.

برای تجهیزات صنعتی بزرگ که جریان هجومی بالایی دارند، مناسب است.

نمونه استفاده: موتورهای سنگین، ژنراتورها و ماشین‌آلات صنعتی پرقدرت.

استفاده ایده‌آل: برای کاربردهای صنعتی سنگین با جریان های هجومی بالا، مانند موتورهای بزرگ، تجهیزات جوشکاری یا ترانسفورماتورها طراحی شده است.

* مزایا: می تواند نوسانات جریان بالاتر را در بازه زمانی طولانی تر بدون قطعی غیر ضروری کنترل کند.

د) کلید مینیاتوری نوع K (ویژه تجهیزات الکتریکی خاص)

در برابر جریان‌های ۸ تا ۱۲ برابر جریان نامی عمل می‌کنند.

در بارهای القایی مانند موتورهای خاص و تجهیزات کنترل صنعتی استفاده می‌شوند.

نمونه استفاده: ترانسفورماتورها، سلف‌ها و برخی تجهیزات خاص صنعتی.

استفاده ایده آل: برای محافظت از موتور و بار القایی که در آن موج ناگهانی جریان مورد انتظار است، اما MCB نباید فوراً خاموش شود، بهترین مناسب است.

* مزایا: بسیار قابل اعتماد برای برنامه هایی که جریان اضافه به دلیل راه اندازی موتور مکرر است.

 

هـ) کلید مینیاتوری نوع Z (بسیار حساس و دقیق)

در برابر جریان‌های ۲ تا ۳ برابر جریان نامی واکنش نشان می‌دهند.

مناسب برای مدارهای الکترونیکی حساس که نیاز به حفاظت ویژه دارند.

نمونه استفاده: تجهیزات پزشکی، مدارات الکترونیکی حساس و آزمایشگاهی.

استفاده ایده آل: ایده آل برای محافظت از تجهیزات الکترونیکی حساس مانند رایانه ها یا سرورها که حتی افزایش جزئی می تواند باعث آسیب شود.

* مزایا: حفاظت دقیق را ارائه می دهد و اطمینان می دهد که مدارهای حساس دست نخورده باقی می مانند.

 

2. انواع کلید مینیاتوری بر اساس تعداد پل (Pole Configuration)

کلیدهای مینیاتوری بر اساس تعداد قطب‌های خود نیز دسته‌بندی می‌شوند:

الف) کلید مینیاتوری تک‌پل (Single Pole – SP)

فقط فاز را قطع و وصل می‌کند.

برای مدارهای تک‌فاز ۲۲۰ ولت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مناسب برای کاربردهای خانگی و روشنایی.

ب) کلید مینیاتوری دوپل (Double Pole – DP)

همزمان فاز و نول را قطع می‌کند.

در مدارهای تک‌فاز با امنیت بیشتر استفاده می‌شود.

برای محافظت از دستگاه‌های تک‌فاز در برابر نشتی جریان مناسب است.

ج) کلید مینیاتوری سه‌پل (Triple Pole – TP)

برای مدارهای سه‌فاز طراحی شده است.

در هنگام اضافه‌بار یا اتصال کوتاه، سه فاز را همزمان قطع می‌کند.

مناسب برای سیستم‌های صنعتی و توزیع برق.

د) کلید مینیاتوری چهارپل (Four Pole – 4P)

علاوه بر سه فاز، نول را نیز قطع و وصل می‌کند.

در مدارهای سه‌فاز + نول استفاده می‌شود.

مناسب برای سیستم‌هایی که نیاز به قطع نول به همراه فاز دارند.

 

3. انواع کلید مینیاتوری بر اساس مکانیزم عملکرد

الف) کلیدهای حرارتی (Thermal MCBs)

از بی‌متال برای تشخیص افزایش دما و اضافه‌بار استفاده می‌کنند.

در اثر گرما تغییر شکل داده و مدار را قطع می‌کنند.

معمولاً برای حفاظت در برابر اضافه‌بار در مدارهای مسکونی و تجاری استفاده می‌شوند.

ب) کلیدهای مغناطیسی (Magnetic MCBs)

با استفاده از سیم‌پیچ مغناطیسی، اتصال کوتاه را تشخیص می‌دهند.

در زمان بسیار کوتاهی عمل کرده و مدار را ایمن می‌کنند.

بیشتر در مدارهای صنعتی با جریان‌های بالای ناگهانی استفاده می‌شوند.

ج) کلیدهای ترکیبی (Thermal-Magnetic MCBs)

ترکیبی از عملکرد حرارتی و مغناطیسی را دارند.

حفاظت دوگانه در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه را ارائه می‌دهند.

این نوع کلیدها متداول‌ترین نوع در بازار هستند.

 

استانداردهای کلیدهای مینیاتوری

IEC 60898: برای کلیدهای حفاظتی در کاربردهای مسکونی و تجاری.

IEC 60947-2: برای کلیدهای حفاظتی در کاربردهای صنعتی.

UL 1077: استاندارد آمریکایی برای کلیدهای کمکی در مدارهای فرعی.

 

نکات مهم در انتخاب کلید مینیاتوری مناسب

برای انتخاب MCB مناسب، باید به فاکتورهای زیر توجه کرد:

۱. جریان نامی (Rated Current – In)

جریان نامی نشان‌دهنده حداکثر جریانی است که کلید بدون قطع شدن تحمل می‌کند.

مقادیر متداول: ۶A، ۱۰A، ۱۶A، ۲۰A، ۲۵A، ۳۲A، ۴۰A، ۵۰A، ۶۳A.

۲. قدرت قطع (Breaking Capacity – Icu)

مقدار جریانی که کلید می‌تواند در هنگام اتصال کوتاه قطع کند.

مقدار استاندارد: ۶ کیلوآمپر، ۱۰ کیلوآمپر، ۱۵ کیلوآمپر و بالاتر.

۳. نوع منحنی قطع

بسته به نوع بار الکتریکی و میزان حساسیت موردنظر انتخاب می‌شود.

۴. تعداد پل‌ها (Poles)

برای مدارهای تک‌فاز، دوپل و برای سه‌فاز، سه‌پل یا چهارپل انتخاب می‌شود.

 

اشتباهات رایجی که هنگام استفاده از MCBها باید از آن‌ها اجتناب کنید

اگرچه MCBها (قطع‌کننده‌های جریان) بسیار کارآمد هستند، اما بدون خطا نیستند. برخی اشتباهات در نصب یا استفاده می‌توانند باعث کاهش کارایی یا نقص عملکرد آن‌ها شوند. در ادامه به سه اشتباه رایج اشاره شده است:

1.بارگذاری بیش از حد مدار

حتی اگر MCBها محافظت لازم را فراهم کنند، بارگذاری مداوم مدار می‌تواند منجر به قطع‌های مکرر شود. این وضعیت نشان می‌دهد که سیستم الکتریکی شما ممکن است نیاز به ارتقا داشته باشد. مطمئن شوید که مدارهایتان برای تحمل بار وسایل برقی طراحی شده‌اند.

 

2.انتخاب نوع نادرست MCB

استفاده از MCB نوع B در محیط‌های صنعتی که از ماشین‌آلات سنگین استفاده می‌کنند، می‌تواند باعث قطع‌های غیرضروری و مزاحمت در عملکرد شود. بنابراین، همیشه نوع مناسب MCB را بر اساس نیازهای خاص خود انتخاب کنید.

 

3.نادیده گرفتن قطع شدن مکرر MCB

اگر MCB به‌طور مکرر قطع می‌شود، این موضوع را نادیده نگیرید! این نشانه‌ای است که مشکلی در مدار وجود دارد. بازنشانی مکرر MCB بدون رفع مشکل اصلی می‌تواند در آینده به بروز مشکلات جدی‌تر منجر شود.

 

کلیدهای مینیاتوری یکی از مهم‌ترین تجهیزات حفاظتی در مدارهای الکتریکی هستند. این کلیدها بر اساس منحنی قطع، تعداد پل، مکانیزم عملکرد و استانداردها دسته‌بندی می‌شوند. انتخاب کلید مناسب باید بر اساس نوع بار، میزان جریان، قدرت قطع و استانداردهای ایمنی انجام شود تا عملکرد ایمن و مؤثری در شبکه برق داشته باشد.