کلید اتوماتیک

کلید اتوماتیک MCCB چیست؟

MCCB نوعی Circuit Breaker با بدنه قالب‌گیری‌شده است که برای حفاظت و Switching مدارهای فشار ضعیف استفاده می‌شود. در شرایط عادی، کلید جریان بار را عبور می‌دهد و در صورت تشخیص اضافه‌بار یا اتصال کوتاه، Trip Unit فرمان باز شدن مکانیزم کلید را صادر می‌کند.

برخلاف Fuse که پس از عملکرد معمولاً نیاز به تعویض دارد، Circuit Breaker پس از بررسی و رفع علت خطا در شرایط مجاز می‌تواند دوباره مورد استفاده قرار گیرد. البته پس از خطاهای شدید، وضعیت کلید و الزامات سازنده باید بررسی شوند و نباید صرفاً با Reset کردن کلید، مدار دوباره وصل شود.

کلید اتوماتیک از چه خطاهایی حفاظت می‌کند؟

Functionهای حفاظتی به Trip Unit بستگی دارند. در کلیدهای پایه، حفاظت Overload و Short Circuit معمولاً اصلی‌ترین وظایف هستند. در MCCBهای دارای Trip Unit الکترونیکی پیشرفته‌تر، Functionهایی مانند Long Time، Short Time، Instantaneous و در مدل‌های مربوطه Ground Fault نیز می‌توانند در دسترس باشند.

تفاوت کلید اتوماتیک حرارتی-مغناطیسی و الکترونیکی

یکی از مهم‌ترین تقسیم‌بندی‌های MCCB مربوط به نوع Trip Unit است. در مدل‌های Thermal-Magnetic، بخش حرارتی معمولاً برای حفاظت در برابر اضافه‌بار و بخش مغناطیسی برای عملکرد در برابر جریان‌های بالای اتصال کوتاه استفاده می‌شود.

در MCCBهای Electronic Trip Unit، اندازه‌گیری و تصمیم‌گیری حفاظتی توسط مدار الکترونیکی انجام می‌شود. این ساختار می‌تواند امکان تنظیم دقیق‌تر Protection Functionها، Delay و در برخی مدل‌ها Measurement یا Communication را فراهم کند.

کلید اتوماتیک قابل تنظیم و غیرقابل تنظیم

در بازار ایران اصطلاح‌های «کلید اتوماتیک قابل تنظیم»، «غیرقابل تنظیم» و گاهی «فیکس» بسیار رایج هستند. در مدل غیرقابل تنظیم، Setting بخش‌های حفاظتی اصلی از سوی کاربر قابل تغییر نیست یا محدوده تنظیم بسیار محدود است. در مدل‌های قابل تنظیم، بخشی از Thresholdهای حفاظتی را می‌توان در محدوده تعریف‌شده توسط سازنده تغییر داد.

قابلیت تنظیم ممکن است فقط برای بخش Thermal، فقط Magnetic یا برای چند Protection Function وجود داشته باشد. بنابراین عبارت «قابل تنظیم» بدون مشاهده مشخصات Trip Unit کافی نیست.

Frame Size و جریان نامی کلید اتوماتیک

یکی از مواردی که هنگام خرید MCCB باعث اشتباه می‌شود، تفاوت Frame Size و Rated Current است. Frame Size ظرفیت و اندازه خانواده مکانیکی کلید را مشخص می‌کند، اما لزوماً به معنی جریان نامی واقعی همان کلید نیست.

برای مثال ممکن است یک Frame برای چند Rated Current مختلف ارائه شود. به همین دلیل مشاهده عدد Frame روی بدنه یا نام خانواده به‌تنهایی برای تعیین جریان کلید کافی نیست و باید In یا مشخصه جریان نامی کد دقیق محصول بررسی شود.

قدرت قطع کلید اتوماتیک چیست؟

در هنگام وقوع اتصال کوتاه، MCCB باید بتواند جریان خطای بسیار بزرگ را به‌صورت ایمن قطع کند. به همین دلیل Breaking Capacity یکی از مشخصات اساسی انتخاب کلید است. مقدار موردنیاز باید با Prospective Short-Circuit Current یا Fault Level در محل نصب مقایسه شود.

نباید تصور کرد کلیدی که جریان نامی بالاتری دارد الزاماً قدرت قطع بالاتری نیز دارد. سازندگان معمولاً یک Frame و Rated Current را با چند سطح Breaking Capacity ارائه می‌کنند. مقدار قدرت قطع نیز باید در ولتاژ کاری موردنظر بررسی شود، زیرا Rating می‌تواند با تغییر Voltage متفاوت باشد.

تفاوت Icu و Ics چیست؟

Icu به Ultimate Short-Circuit Breaking Capacity مربوط است و سطح نهایی توانایی کلید برای قطع جریان اتصال کوتاه را تحت شرایط استاندارد مشخص می‌کند. Ics یا Service Short-Circuit Breaking Capacity بیانگر سطحی است که کلید پس از سیکل آزمون تعریف‌شده همچنان برای ادامه سرویس در شرایط تعیین‌شده ارزیابی می‌شود.

هنگام مقایسه دو MCCB نباید فقط بزرگ‌ترین عدد kA درج‌شده در کاتالوگ دیده شود. مشخص شود عدد مربوط به Icu است یا Ics و در چه Rated Operational Voltage اعلام شده است.

کلید اتوماتیک سه پل و چهار پل

MCCBها در مدل‌های 3P و 4P ارائه می‌شوند. مدل سه پل برای قطع سه هادی فاز طراحی می‌شود، در حالی که مدل چهار پل Pole چهارم مرتبط با Neutral را نیز در ساختار کلید دارد. نحوه حفاظت و Switching Neutral در همه مدل‌های 4P یکسان نیست.

انتخاب 3P یا 4P باید بر اساس ساختار سیستم توزیع، Earthing Arrangement، نیاز پروژه و طراحی مدار انجام شود. صرف سه‌فاز بودن شبکه به‌تنهایی برای تعیین تعداد پل کافی نیست.

LSI و LSIG در Trip Unit الکترونیکی

در برخی MCCBهای الکترونیکی حروف L، S، I و G برای نشان دادن Protection Functionهای Trip Unit استفاده می‌شوند. L معمولاً به Long-Time، S به Short-Time، I به Instantaneous و G به Ground-Fault مربوط است.

برای مثال یک Trip Unit با Functionهای LSI الزاماً Ground-Fault Protection ندارد و مدل LSIG این Function را نیز می‌تواند اضافه کند. محدوده Setting، Delay و نحوه عملکرد هر Function به سازنده و Trip Unit وابسته است.

کاربرد کلید اتوماتیک در تابلو برق

MCCB در نقاط مختلف سیستم توزیع فشار ضعیف قابل استفاده است. کاربرد دقیق آن به Rated Current، Breaking Capacity، Trip Unit و طراحی Selectivity بستگی دارد. در یک تابلو ممکن است کلید اتوماتیک در ورودی اصلی استفاده شود و در تابلو دیگر وظیفه حفاظت یک فیدر خروجی را داشته باشد.

• حفاظت فیدرهای تابلو توزیع
• حفاظت کابل و باس‌بار در محدوده طراحی‌شده
• ورودی تابلوهای صنعتی
• حفاظت خروجی‌های پرجریان
• مدار موتور در صورت انتخاب MCCB و Trip Unit مناسب
• ژنراتور و منابع تولید برق در مدل‌ها و Protectionهای سازگار
• پروژه‌های دارای نیاز به Selectivity و Coordination بین کلیدهای بالادست و پایین‌دست

Selectivity و Coordination بین کلیدها

در یک سیستم توزیع مناسب، وقوع خطا در یک فیدر نباید بدون ضرورت کل شبکه را خاموش کند. Selectivity یا Discrimination با هدف عملکرد نزدیک‌ترین تجهیز حفاظتی به محل خطا طراحی می‌شود.

دستیابی به Selectivity تنها با انتخاب آمپرهای متفاوت امکان‌پذیر نیست. منحنی‌های Time-Current، Settingهای Trip Unit، نوع تجهیزات و جداول Coordination سازنده باید بررسی شوند. در Trip Unitهای الکترونیکی، Short-Time Delay می‌تواند در برخی طرح‌ها امکان Coordination بیشتری ایجاد کند.

تجهیزات جانبی کلید اتوماتیک

بسیاری از MCCBها قابلیت نصب Accessories داخلی یا خارجی دارند. نوع تجهیزات قابل نصب و محل قرارگیری آن‌ها به Frame و Series بستگی دارد و نمی‌توان Accessory یک خانواده را بدون بررسی روی خانواده دیگر استفاده کرد.

Shunt Trip چه کاری انجام می‌دهد؟

Shunt Trip برای باز کردن MCCB با یک فرمان الکتریکی استفاده می‌شود. برای مثال سیستم کنترل، شستی اضطراری یا مدار حفاظتی می‌تواند در طراحی‌های مربوطه ولتاژ مناسب را به Shunt Trip اعمال کرده و کلید را Trip کند.

مهم‌ترین نکته در انتخاب Shunt Trip، سازگاری آن با Frame و Series کلید و همچنین ولتاژ Coil است. نمی‌توان صرفاً به دلیل شباهت ظاهری، یک Shunt Trip را روی MCCB دیگری نصب کرد.

Undervoltage Release چیست؟

Undervoltage Release یا UVR برای واکنش به افت یا از بین رفتن ولتاژ کنترلی طراحی می‌شود. در خانواده‌های مربوطه افت ولتاژ به زیر محدوده تعیین‌شده می‌تواند باعث باز شدن MCCB شود و تا بازگشت ولتاژ مناسب، امکان وصل شدن کلید محدود شود.

UVR و Shunt Trip عملکرد یکسانی ندارند. Shunt Trip با اعمال فرمان Trip عمل می‌کند، در حالی که UVR به وضعیت ولتاژ تغذیه خود وابسته است. Voltage Rating هر دو Accessory باید قبل از سفارش مشخص شود.

Fixed، Plug-in و Withdrawable

برخی خانواده‌های MCCB فقط به‌صورت Fixed و برخی در نسخه‌های Plug-in یا Withdrawable نیز عرضه می‌شوند. در نصب Fixed، کلید به شکل ثابت در تابلو قرار می‌گیرد. نسخه‌های Plug-in یا Withdrawable در خانواده‌های سازگار برای خارج کردن یا تعویض ساده‌تر تجهیز بدون باز کردن کامل اتصالات اصلی طراحی می‌شوند.

وجود این ساختارها در همه MCCBها عمومی نیست. Base، Terminal، مکانیزم و Accessoryهای موردنیاز باید از Selection Guide همان Series انتخاب شوند.

راهنمای انتخاب کلید اتوماتیک

انتخاب کلید اتوماتیک باید از مشخصات شبکه و بار شروع شود. ابتدا Voltage و ساختار شبکه مشخص می‌شود، سپس جریان طراحی مدار، سایز کابل و جریان بار بررسی می‌شوند. در مرحله بعد باید سطح اتصال کوتاه محل نصب مشخص شود تا Breaking Capacity مناسب انتخاب شود.

انتخاب کلید اتوماتیک برای موتور

برای مدار موتور نباید MCCB تنها بر اساس توان kW موتور انتخاب شود. جریان نامی موتور، Starting Current، روش راه‌اندازی، کابل، Contactor، Overload Protection و مشخصات اتصال کوتاه باید هم‌زمان بررسی شوند.

برخی MCCBها یا Trip Unitها برای Motor Protection طراحی شده‌اند و مشخصات متفاوتی نسبت به Line Protection عمومی دارند. همچنین در بسیاری از Starterها حفاظت اضافه‌بار موتور توسط Overload Relay یا MPCB انجام می‌شود. بنابراین Function هر جزء باید در مدار مشخص باشد.

نصب کلید اتوماتیک در تابلو برق

نصب MCCB باید مطابق Instruction سازنده انجام شود. جهت نصب مجاز، Clearance، سایز و نوع کابل یا Busbar، Terminal، مقدار Tightening Torque و شرایط دمای محیط می‌توانند روی عملکرد صحیح تجهیز اثر داشته باشند.

برای MCCBهای دارای Electronic Trip Unit یا Accessoryهای کنترلی، Wiring تجهیزات جانبی نیز باید دقیق انجام شود. Auxiliary Contact، Shunt Trip، UVR و Motor Mechanism می‌توانند ولتاژهای کاری متفاوتی داشته باشند و ولتاژ اشتباه ممکن است باعث آسیب شود.

Replacement کلید اتوماتیک قدیمی

برای جایگزینی یک MCCB قدیمی، انتخاب کلیدی با همان آمپر به‌تنهایی کافی نیست. ابتدا کد کامل کلید قبلی، Frame، In، تعداد پل، Voltage و Breaking Capacity مشخص شوند. سپس Trip Unit و تنظیمات حفاظتی آن بررسی شوند.

ابعاد بدنه، فاصله پیچ‌های نصب، نوع Front یا Rear Connection، Terminal، Busbar، محل Handle و تجهیزات جانبی نیز اهمیت دارند. یک مدل جدید ممکن است از نظر الکتریکی مناسب باشد اما بدون Adapter یا تغییر Busbar در محل کلید قبلی نصب نشود.

در کلیدهای دارای Shunt Trip، UVR یا Auxiliary Contact باید Voltage و Wiring تجهیزات قدیمی نیز بررسی شود. همچنین اگر MCCB قدیمی به PLC یا سیستم مانیتورینگ متصل است، Communication یا Contact Logic مدل جدید باید با مدار موجود سازگار باشد.

قیمت کلید اتوماتیک به چه عواملی بستگی دارد؟

قیمت کلید اتوماتیک بر اساس برند، Series، Frame Size، جریان، قدرت قطع، 3P یا 4P بودن و نوع Trip Unit تغییر می‌کند. کلیدهای Electronic با Protection Functionهای پیشرفته، Measurement یا Communication معمولاً ساختار متفاوتی نسبت به مدل Thermal-Magnetic ساده دارند.

Accessories نیز جداگانه روی قیمت نهایی مجموعه اثر دارند. Shunt Trip، Undervoltage Release، Auxiliary Contact، Rotary Handle، Motor Mechanism، Plug-in Base و تجهیزات Communication در صورت نیاز باید در استعلام مشخص شوند.

برای خرید کلید اتوماتیک چه اطلاعاتی لازم است؟

سوالات متداول کلید اتوماتیک