کلید اتوماتیک یا کلید کمپکت (Molded Case Circuit Breaker)
از انواع کلیدهای الکترومکانیکی فشار ضعیف است که وظیفۀ حفاظت، قطع یا وصل مدار الکتریکی را بر عهده دارد. کلید اتوماتیک میتواند جریان نامی جریان اتصال کوتاه و اضافه بار را قطع و وصل کند و از مدار در حالت اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت می کند. ساختمان داخلی کلید اتوماتیک کمپکت اشنایدر از سه کنتاکت اصلی (قدرت)، کنتاکت های فرعی (کمکی) و کنتاکت های جرقه گیر تشکیل شده است. این کلیدها در دو ردۀ سه پل و چهار پل و رنج جریان ۱۶ تا ۱۶۰۰ آمپر تولید می شوند.
لوازم جانبی کلید اتوماتیک شامل کنتاکت کمکی، رله شنت، رله آندر ولتاژ، موتور کلید، کیت پلاگ-این و صفحه کنار کشویی جهت کشویی کردن کلید، دسته گردان، اینترلاک و اینترلاک مکانیکی، ماژول نشتی جریان، پایه کیت کشویی، پین اتصالی کلید کمپکت و سوئیچ کمکی قطع و وصل است.
طراحی کلید کمپکت NSX اشنایدر استفاده از امکانات گستردۀ لوازم جانبی کلید اتوماتیک اشنایدر را فراهم می کند که کاربرد آنها بسیار آسان است. رله ها، بخش های کنترل، لوازم کمکی و لوازم جانبی برای نصب و اتصالات، برای یک فریم سایز و در مواردی برای تعدادی فریم سایز مختلف کلید یکسان هستند. مثلاً اتصالات جانبی، رله های آندر ولتاژ، شنت و … برای کمپکت NSX۱۰۰ تا NXS۶۳۰ مورد استفاده قرار می گیرند.
مفهوم جریان اتصال کوتاه
جریان اتصال کوتاه در یک مدار معیوب بروز می کند؛ در طول هر مدار بسته یا در داخل دستگاهی که آن را تغذیه یا کنترل می کند ممکن است اتصال کوتاه رخ دهد. وقتی اتصال کوتاه اتفاق میافتد که یک یا چند هادی از آن مدار پتانسیل های مختلف از طریق امپدانسی بسیار کوچک به هادی های دیگر متصل کنند که ممکن است یکی از هادی های زیر باشند :
هادی حفاظتی
هادی های اتصال زمین
هادی های برقدار مدارهای دیگر
هادی های برقدار دیگر همان مدار (هر ترکیبی از یک یا دو یا سه فاز و یا نول)
بدنه های هادی تجهیزات الکتریکی که در در حالت عادی برقدار نیستند ولی در حالت خطا ممکن است برق دار شوند.
بدنه های هادی بیگانه مانند مواقعی که بدنه فلزی وسایل غیر برقی به تصادف برقدار می شوند مثل لوله های آب، بدنه هادی وسایل غیر برقی
بسته به دوری و نزدیکی نقطۀ اتصال کوتاه به منبع تغذیه و مشخصه های مدار، شدت جریان اتصال کوتاه ممکن است چند ده برابر یا چند صد برابر و حتی در برخی موارد چند هزار برابر جریان نامی باشد که توسط طراح و با انجام محاسبات دقیق جریان اتصال کوتاه مشخص خواهد شد. یکی از وظایف اصلی کلید اتوماتیک، محافظت از مدار در برابر جریان اتصال کوتاه است.
جریان اضافه بار یعنی چه؟
جریان اضافه بار ممکن است به علل مختلف بروز کند. از جمله:
۱- بروز ایراد در یک دستگاه
۲- رشد طبیعی و تغییر ماهیت آن به مرور زمان
۳- اشتباه در محاسبه و انتخاب اشتباه اجزای مدار در مرحله طراحی و اجرا
جریان اضافه بار ممکن است نسبت به جریان نامی مدار چند درصد بیشتر باشد و یا دو تا سه برابر آن شود. گذشت زمان در جریان اضافه بار بسیار مهم است، زیرا وسایل حفاظتی با جریان نامی مناسب باید بتوانند جریان مدار را قبل از آسیب رسیدن به عایق بندی، که در نهایت منجر به آتش سوزی و یا اتصال کوتاه و برق گرفتگی شود، قطع کنند.
طبق استاندارد IEC60364-4-43 برای ایجاد حفاظت در برابر اضافه جریان روابط زیر حاکم است:
Ib<In<Iz
I2<1.45Iz
Ib: جریانی است که مدار برای عبور آن طراحی شده است.
In: جریان نامی حفاظت مدار یا در مورد حفاظت های قابل تنظیم، جریان قابل تنظیم آن است.
I2: جریانی است که اگر از مدار بگذرد، حفاظت قطعا آن را در زمان قابل قبولی قطع خواهد کرد.
Iz: یکی از انواع طبقه بندی برای تجهیزات حفاظتی براساس جریان مجاز آن است. طبق این جریان، وسیله حفاظتی قادر است در شرایط عادی مدار، جریان هایی را وصل یا قطع کند و یا از خود عبور دهد و در شرایط مشخص ولی غیر عادی مدار نیز مانند اتصال کوتاه، جریان هایی را وصل و قطع کند یا به مدت کوتاهی از خود عبور دهد.
براین اساس برای انتخاب صحیح حفاظت (یا تنظیم صحیح آن)، باید به چه مواردی توجه کنیم که جریان نامی یا تنظیمی حفاظت اولاً از جریان بار بیشتر باشد تا از قطع ناخواسته آن جلوگیری شود و ثانیا از جریان مجاز کل کمتر باشد تا از اضافه بار شدن آن جلوگیری نماید. هر چند در استاندارد اجازه داده شده جریان کابل برای مدت محدودی به ۴۵ درصد بیشتر از جریان مجاز آن برسد. ولی این جریان فقط در مدتی که حفاظت، نیاز دارد تا عمل قطع را انجام دهد، ادامه خواهد داشت. برای استفاده از فیوز در حفاظت اضافه بار شرط Ib<In<0.9Iz باید بررسی شود. طبیعی است که در چنین حالتی کابل را نمی توان در حداکثر جریان مجاز آن بارگذاری کرد اگر برای هر فاز بیش از یک هادی استفاده شود، لازم است برای هر رشته، حفاظت مربوطه به طور جداگانه محاسبه شود.
محاسبه جریان نامی وسایل حفاظت بار اضافی
وقتی جریانی بیش از جریان نامی از سیم عبور کند، یا باید فیوز محافظ آن بسوزد یا کلید محافظ، آن مدار را قطع کند. هرچه سیم ضخیم تر باشد مقدار جریان بیشتری را می تواند بصورت ایمن از خود عبور دهد. جریان مجاز رساناها در جدول زیر آمده است. بجز بعضی استثناها، جریان مجاز هر رسانا حداکثر اندازه جریان نامی فیوز یا کلید اتوماتیک محافظ مدار آن رسانا است. جریان نامی سیم های مسی که در لوله، کابل، یا دفن مستقیم در خاک هستند کمتر از سیمی است که در فضای آزاد استفاده میشود.
اندازه یا سایز سیم : ۱٫۵ – ۲٫۵ – ۴ – ۶ – ۱۰
جریان نامی : ۱۵ آمپر – ۲۰ آمپر – ۲۵ آمپر – ۳۵ آمپر – ۵۰ آمپر
مشخصات کلید اتوماتیک
کلید اتوماتیک اشنایدر یا کلید کمپکت (Circuit Breaker) از انواع کلیدهای الکترومکانیکی فشار ضعیف است که وظیفۀ قطع یا وصل مدار الکتریکی را برعهده دارد. کلید اتوماتیک اشنایدر توان قطع و وصل جریان نامی و همچنین قطع و وصل جریان اتصال کوتاه و اضافه بار را دارد.
این وسیله در بارهای اضافی از پیش تعیین شده بدون آسیب رسیدن به کلید، مدار را قطع می کند. بنابراین کلید قطع مدار وسیله ای است ترکیبی که از یک کلید قطع و یک وسیله حفاظت جریان اضافی تشکیل شده است و عملکرد آن مشابه ترکیب کلید معمولی همراه با فیوز است. همچنین کلیدهای اتوماتیک توانایی حفاظت اتصال به زمین، حفاظت موتوری و حفاظت ژنراتوری را به وسیلۀ رله های میکرولوجیک تعبیه شده داخل کلید دارد.
لوازم جانبی کلید اتوماتیک اشنایدر
واحد قطع
واحد حفاظتی قطع (رله حفاظتی) میکرولوژیک
واحد حفاظتی قطع (رله حفاظتی) حرارتی–مغناطیسی TM-D
بخش حفاظتی نشتی زمین Vigi
دسته گردان اتصال مستقیم و دسته گردان متصل با شفت
مکانیزم موتور
اتصالات کمکی و جانبی
پوشش کوتاه ترمینال و پوشش بلند ترمینال
کیت Plug-in
رله های شنت و آندر ولتاژ MX، MN
کنتاکت کمکی
اتصال مدارهای کمکی به پایه Plug-in
کشوی کلید کمپکت
واحد حفاظت میکرولوژیک
واحد حفاظت میکرولوژیک در کلید اتوماتیک سری NSX این کلید را متمایز میکند. با استفاده از نسل جدید سنسور ها و قابلیت های بیشماری که دارند روش های محافظت از مدار پبشرفت چشمگیری داشته است. واحد حفاظت میکرولوژیک برای محافظت از مدار و دستگاه ها در برابر جریان اتصال کوتاه و یا اضافه بار، اندازه گیری مقادیر لحظه ای و توان بر حسب کیلو وات ساعت و ارتباط با بخش های دیگر سیستم طراحی شده است.
میکرولوژیک کلید اتوماتیک اشنایدر انواع مختلفی دارد. میکرولوژیک نصب شده روی کلید های اتوماتیک با چهار پارامتر مشخص میشود. برای مثال میخواهیم میکرولوژیک نوع ۶٫۳E-M را بررسی کنیم. با توجه به جدول، می توان فهمید که این نوع میکرولوژیک روی کلید هایی که برای محافظت موتور استفاده می شوند نصب میشود. میکرولوژیک ۶٫۳ انواع حفاظت ها یعنی حفاظت از جریان اتصال کوتاه (لحظه ای) جریان اضافه بار و خطای زمین را شامل میشود و برای کلید های کمپکت ۴۰۰ یا ۶۳۰ آمپر کاربرد دارد.
انواع کلیدهای جریان متناوب فشار ضعیف
,۱ کلیدهای دمپا
,۲ کلیدهای اتوماتیک
,۳ کنتاکتو
,۴ کلیدهای سلکتوری
نمای کلید دمپا ۲۵۰ آمپر
جدول مشخصات واحد حفاظت میکرولوژیک کلید اتوماتیک
تنظیمات واحد حفاظت میکرولوژیک
در طراحی کلیدهای اتوماتیک اشنایدر به منظور حفاظت، واحد تریپ ایجاد شده است که اجزاء این واحدها بسته به نوع و مشخصات کلید کمپکت دارای بخش ها و ویژگی های متنوعی هستند و به صورت کلی به دو نوع فیکس و قابل تنظیم تقسیم بندی می شوند. ولوم های واقع شده در مقابل کلید کمپکت، تنظیمات واحد تریپ هستند.
- محدودۀ قابل تنظیم واحد تریپ میکرولوژیک: حداقل تنظیم / حداکثر تنظیم = درجه بندی واحد تریپ In
- تنظیم حفاظت از اضافه بار (در صورت امکان)
- تنظیم حفاظت از اتصال کوتاه (در صورت امکان)
واحد حفاظت میکرولوژیک ۲
واحد حفاظت میکرولوژیک ۲٫۲ در کلید کمپکت های اشنایدر از رنج NSX۱۰۰ تا NSX۲۵۰ استفاده می شود و در سیستم های توزیعی که با ترانسفورمرها تغذیه میشوند کاربرد دارند. در ژنراتور ها از Micrologic ۲-G استفاده میشود. شکل زیر عملکرد این رله را بهتر نمایش میدهد.
۱-آستانۀ بلند مدت (Ir) : حفاظت در برابر اضافه بار و تنظیم میزان جریان اضافه بار.
۲-تأخیر زمانی در قطع اضافه بار : میزان تاخیر زمانی در قطع اضافه بار قابل تنظیم نیست.
۳-حفاظت کوتاه مدت (Isd) : حفاظت اتصال کوتاه و تنظیم جریان اتصال کوتاه.
۴-تأخیر زمانی در قطع اتصال کوتاه : میزان تاخیر زمانی در قطع اتصال کوتاه قابل تنظیم نیست.
۵-حفاظت لحظه ای (Ii) : حفاظت اتصال کوتاه. میزان جریان اتصال کوتاه لحظه ای قابل تنظیم نیست.
۶-کانکتور تست
۷-نمایش درصد بار
برای مثال اگر کلید اتوماتیک NSX۲۵۰ که با رلۀ الکترونیکی (میکرولوژیک) ۱۶۰ آمپر مجهز شده باشد (Io=۰,۵ ، Ir=۰.۸ تنظیم شده) آستانه اضافه بار چقدر است؟
جواب:
آمپر ۶۴ = ۱۶۰*۰٫۵*۰٫۸ = In x Io x Ir
نشانگر وضعیت کلید اتوماتیک میکرولوژیک دار
در جلوی کلید کمپکت میکرولوژیک دار اشنایدر الکتریک سه LED درصد بار را نمایش می دهد:
- سبز: هنگامی که مدار کلید کمپکت آماده است، به آرامی چشمک می زند.
- زرد: بار بیشتر از lr ۹۰% مجاز است.
- قرمز: بار بیشتر از lr ۱۰۵% مجاز است.
برای تست کلید اتوماتیک یک کیت تست کوچک یا یک کیت تست قابل حمل را از طریق کانکتور تست که در جلوی کلید کمپکت قرار دارد به دستگاه متصل می شود تا عملکرد کلید اتوماتیک اشنایدر را بعد از نصب رله یا لوازم جانبی بررسی شود.
انواع حفاظت در میکرولوژیک ۲٫۲
حفاظت در برابر اضافه بار
- حفاظت بلند مدت حقیقی با حد آستانه قابل تنظیم.
- حفاظت در برابر اتصال کوتاه
- حفاظت کوتاه مدت و لحظه ای
- حفاظت کوتاه مدت قابل تنظیم و تأخیر در قطع ثابت
- حفاظت لحظه ای ثابت
حفاظت از پل چهارم
در کلبد های اتوماتیک سه پل حفاظت از نول امکان پذیر نیست. در کلیدهای اتوماتیک چهار پل، حفاظت نول توسط یک سوئیچ سه حالته تنظیم می شود.
۴P ۳D (نول حفاظت نشده) از نوع ۴P ۳D+N/۲ (حفاظت نول در ۰٫۵ln) یا (۴P ۴D حفاظت نول در ln)
حفاظت اضافه بار نول (OSN)
در کلید های اتوماتیک چهارپل، حفاظت ویژه سیستم با مقدار زیاد هارمونیک سوم در حالت ۴P۴D ، سوئیچ آستانه حفاظت نول را روی ۱٫۶*lr تنظیم می کند.
واحد حفاظت میکرولوژیک ۲٫۳
رله های الکترونیکی با میکرولوژیک ۲٫۳ در کلید کمپکت های اشنایدر از رنجNSX۴۰۰ تا NSX۶۰۰ استفاده می شود.
۱- آستانۀ بلند مدت (حفاظت اضافه بار) Ir
۲- تأخیر زمانی در قطع اضافه بار
۳- حفاظت کوتاه مدت (حفاظت اتصال کوتاه) Isd
۴- تأخیر زمانی در قطع اتصال کوتاه
۵- حفاظت لحظه ای Ii (حفاظت اتصال کوتاه)
۶- کانکتور تست
۷- نمایش درصد بار
حفاظت
عملکردهای حفاظتی می توانند با پیچ های تنظیم، تنظیم شوند.
حفاظت اضافه بار
حفاظت بلند مدت با آستانه قابل تنظیم و تأخیر در قطع ثابت:
- تنظیم پایه ای lo(پیچ تنظیم با ۶ موقعیت از ۰٫۵ تا ۱)
- تنظیم دقیق lr(پیچ تنظیم با ۸ موقعیت از ۰٫۸ تا ۱)
حفاظت اتصال کوتاه
حفاظت کوتاه مدت:
- حفاظت کوتاه مدت قابل تنظیم و تأخیر در قطع ثابت
- حفاظت لحظه ای ثابت
حفاظت پل چهارم
در کلیدهای چهارپل، حفاظت نول به وسیله یک سلکتور ۳ حالته تنظیم می شود: ۴p ۳d (نول حفاظت نشده)
۴p ۳d+n/۲ (حفاظت نول در ۰٫۵ln) یا ۴p ۴d(حفاظت نول در ln)
حفاظت اضافه بار نول OSN
برای کلید های اتوماتیک چهار پل، حفاظت ویژه سیستم با مقدار زیاد هارمونیک سوم در حالت ۴p۴d ، سوئیچ آستانه حفاظت نول را روی ۱٫۶*lr تنظیم می کند.
نشانگرها
سه LED در جلوی کلید کمپکت میکرولوژیک دار اشنایدر درصد بار را نمایش می دهد:
۱-سبز: هنگامی که مدار کلید کمپکت آماده است، به آرامی چشمک می زند.
۲-زرد: بار بیشتر از lr ۹۰% مجاز می باشد.
۳-قرمز: بار بیشتر از lr ۱۰۵% مجاز می باشد.
واحد حفاظت میکرولوژیک ۶٫۲
۲- تأخیر زمانی در قطع اضافه بار
۳-حفاظت کوتاه مدت (حفاظت اتصال کوتاه)
۴- تأخیر زمانی در قطع اتصال کوتاه
۵- حفاظت لحظه ای (حفاظت اتصال کوتاه)
۶- حفاظت خطای زمین (انتخابی)
۷- تأخیر زمانی در قطع خطای زمین (Optional)
۸- کانکتور تست
۹- نشانگر LED سبز هنگامی که مدار کلید کمپکت آماده است، به آرامی چشمک می زند و LED قرمز به منظور نمایش عملکرد موتور می باشد و زمانی که افزایش درجه حرارت روتور یا استاتور بیش از ۹۵ درصد باشد روشن می شود
۱۰- عدم تقارن و قطعی فاز
۱۱-تشخیص قفل شدن شفت موتور به علت افزایش بار روی روتور
۱۲- تأخیر زمانی tjam که می تواند از ۱ تا ۳۰ ثانیه تنظیم شود
۱۳- تأخیر زمانی tund که می تواند از ۱ تا ۲۰۰ ثانیه تنظیم شود
۱۴- حفاظت کلاس ۳۰ برای حفاظت بلند مدت و تنظیم فن های موتور برای خنک نمودن موتور
حفاظت
عملکردهای حفاظتی می توانند با پیچ های تنظیم، تنظیم شوند.
حفاظت اضافه بار
حفاظت بلند مدت با آستانه قابل تنظیم و تأخیر در قطع ثابت:
- تنظیم پایه ای Ir (پیچ تنظیم با شش موقعیت از ۰٫۵ تا ۱)
- تنظیم دقیق Ir(پیچ تنظیم با هشت موقعیت از ۰٫۸ تا ۱)
حفاظت اتصال کوتاه
حفاظت کوتاه مدت و لحظه ای:
- حفاظت کوتاه مدت و تأخیر در قطع قابل تنظیم، با یا بدون I۲tثابت
- حفاظت لحظه ای قابل تنظیم
حفاظت از پل چهارم
در کلید های اتوماتیک چهار پل حفاظت نول بوسیلۀ یک سلکتور سه حالته تنظیم می شود: ۴p ۳d (نول حفاظت نشده)، ۴p ۳d + n/۲ (حفاظت نول در ۰٫۵In) یا ۴p ۴d (حفاظت نول در In)
کاربرد کلید کمپکت های اشنایدر
– حفاظت های موتوری
– حفاظت تجهیزات فشار ضعیف در بخش مسکونی، اداری، تجاری و ساختمان های صنعتی
– دارای قابلیت اندازه گیری، پردازش و نمایش اطلاعات روی صفحه نمایشگر کلید یا روی درب تابلو
– مدیریت تأسیسات الکتریکی با ارتباط به نرم افزارهای مانیتورینگ در شبکۀ مدباس ( Modbus)