کلید کامپکت الکترونیکی چیست و چه کاربردی دارد

نوشته شده در تاریخ1 سال پیش توسط

در دنیای امروز، برق یکی از مهم‌ترین انرژی‌هایی است که در زندگی انسان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این انرژی پرتقاضا، علاوه‌بر مصارف خانگی در صنایع مختلف نیز کاربرد دارد، از این‌رو استفاده صحیح از آن بسیار مهم است. تجهیزات و دستگاه‌های مختلفی برای کنترل و حفاظت از مدار در برابر خطاهای مختلف ساخته شده‌اند. یکی از این تجهیزات کلید کامپکت الکترونیکی است. این کلید شباهت زیادی به کلید مینیاتوری دارد، اما عملکرد آن فرق می‌کند. در این مقاله می‌خواهیم در مورد این کلید صحبت کنیم و جنبه‌های مختلف آن را مورد بررسی قرار دهیم. پس تا انتها همراه ما باشید.

کلید کامپکت الکترونیکی چیست؟

کلید کامپکت که به نام کلید اتوماتیک یا MCCB نیز شناخته می‌شود، یک وسیله حفاظتی الکتریکی بسیار مهم است که مانند کلید مینیاتوری در برابر خطای اتصال‌کوتاه، اضافه‌بار یا خطای جریان بیش از حد، از مدار محافظت می‌کند، اما دارای برخی ویژگی‌های اضافی است. 

کلید مینیاتوری در مدارهای الکتریکی ولتاژپایین و جریان‌کم استفاده می‌شود و تا ۱۲۵ آمپر در دسترس است. اما کلید کامپکت در نرخ جریان متوسط تا بسیار بالا (تا چند هزار آمپر) موجود است. این کلید بیشتر در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد و معمولا برای مصارف خانگی به‌کار نمی‌رود. اما کلید کامپکت الکترونیکی، یک قطع‌کننده مدار الکترونیکی یا استاتیکی است که از مدارهای الکترونیکی قدرت در برابر جریان اضافه محافظت می‌کند. مزیت این کلید این است که ویژگی‌های عملکردی آن، مستقل از دمای محیط است. این انعطاف‌پذیری باعث می‌شود که از افزایش ظرفیت بار در آینده، پشتیبانی مناسب‌تری انجام دهد و برنامه‌ریزی بهتر با هزینه بهینه را تضمین کند.

اجزای کلید کامپکت الکترونیکی و نحوه عملکرد آن‌ها

اگرچه انواع مختلفی از این نوع کلیدها تولید می‌شود، اما همه آن‌ها از پنج جزء اصلی تشکیل شده‌اند که عبارتند از:

قاب

مکانیزم عملکرد

خاموش‌کننده‌های قوس

کنتاکت

واحدهای تریپ

در ادامه هرکدام از آن‌ها را به‌طور جداگانه معرفی کنیم.

فریم

عملکرد فریم این است که یک محفظه عایق برای نصب تمام اجزای قطع‌کننده مدار فراهم کند. این قطعه اغلب از مواد شیشه - پلی‌استر یا رزین کامپوزیت ترموست ساخته می‌شود که استحکام و دوام دی‌الکتریک بالا را در یک طراحی کامپکت ترکیب می‌کند. برای هر نوع و اندازه متفاوت کلید، یک فریم تعیین می‌شود که برای توصیف ویژگی‌های کلید، مانند حداکثر ولتاژ و درجه جریان مورد استفاده قرار می‌گیرد. با این‌حال، هر سازنده، سیستم شناسایی خاص خود را دارد تا تفاوت بین ویژگی‌های کلید را محاسبه کند.

مکانیزم عملیاتی

مکانیزم عملیاتی، وسیله‌ای برای باز و بسته‌کردن کنتاکت‌هاست. سرعت باز یا بسته‌شدن کنتاکت‌ها مستقل از سرعت حرکت دسته است که به‌عنوان کوئیک بریک (quick-break) شناخته می‌شود. باید بدانید که نمی‌توان با نگه‌داشتن دسته کلید کامپکت الکترونیکی، در موقعیت ON، از تریپ‌شدن آن جلوگیری کرد. این ویژگی با نام ویژگی تریپ‌فری (trip-free) شناخته می‌شود. موقعیت دسته، وضعیت کنتاکت‌ها را نشان می‌دهد: بسته، باز یا تریپ‌شده. هنگامی‌که کنتاکت‌ها در موقعیت تریپ‌شده هستند، دسته در موقعیت وسط قرار دارد. برای بازگرداندن سرویس پس از تریپ‌شدن کلید، دسته باید ابتدا از موقعیت تریپ وسط به حالت OFF حرکت داده شود و سپس به موقعیت ON منتقل شود. هنگامی‌که کلیدهای کامپکت به‌صورت گروهی نصب می‌شوند، مانند یک تابلو برق، موقعیت دسته مجزا به‌صورت کاملا واضح، مدار معیوب را نشان می‌دهد. برخی از مدل‌های این نوع کلید دارای مکانیزم push-to-trip هستند. این مکانیزم برای تست مکانیزم تریپ مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مهار‌کننده‌ قوس کلید کامپکت الکترونیکی

هرگاه کلید، در جریان برق وقفه بیندازد، قوس ایجاد می‌شود. عملکرد مهار‌کننده قوس، محدودکردن و تقسیم و در نتیجه خاموش‌کردن قوس است. هر مهار‌کننده قوس از تعدادی صفحات فولادی تشکیل شده است که توسط دو صفحه عایق به‌هم متصل شده‌اند. هنگامی‌که یک وقفه رخ می‌دهد و کنتاکت‌ها از هم جدا می‌شوند، جریان از طریق ناحیه یونیزه کنتاکت‌ها، یک میدان مغناطیسی در اطراف قوس و مهارکننده آن القا می‌کند. خطوط شار مغناطیسی ایجادشده در اطراف قوس و نیروی آن، قوس را به داخل صفحات فولادی هدایت می‌کند. گاز از طریق دییونیزاسیون از بین می‌رود و قوس تقسیم می‌شود و امکان خنک‌شدن آن را فراهم می‌کند. کلید کامپکت استاندارد، از جریان خطی به‌وسیله کنتاکت‌ها استفاده می‌کند. در شرایط اتصال‌کوتاه، نیروی کوچکی ایجاد می‌شود که به بازکردن کنتاکت‌ها کمک می‌کند. مقدار بیشتر انرژی بازشدن کنتاکت‌ها، از انرژی مکانیکی ذخیره‌شده در خود مکانیزم تریپ حاصل می‌شود، زیرا جریان در هر دو کنتاکت در یک جهت است و یکدیگر را جذب می‌کنند. کلیدهای طراحی جدیدتر از یک حلقه معکوس جریان در مسیرهای مخالف جریان بهره می‌برند. این سیستم باعث ایجاد یک نیروی دافعه می‌شود و یک نیروی قوی‌تر ایجاد می‌کند. این نیرو به خاموش‌کردن سریع قوس کمک می‌کند و موجب می‌شود که کنتاکت سریع‌تر باز شود. این نیرو با اندازه جریان خطا، نسبت مستقیم دارد. هرچه خطا بیشتر باشد، نیرو بیشتر است و کنتاکت‌ها سریع‌تر باز می‌شوند.

واحد تریپ

واحد تریپ، قلب کلید کامپکت است. عملکرد این واحد به این‌صورت است که مکانیزم عملیاتی را در هنگام اتصال‌کوتاه یا اضافه‌بار طولانی‌مدت جریان، قطع می‌کند. کلیدهای کامپکت سنتی از واحدهای تریپ الکترومکانیکی (مغناطیسی حرارتی) استفاده می‌کنند. بنابراین حفاظت از مدار با ترکیب یک دستگاه حساس به دما و یک دستگاه الکترومغناطیسی حساس به جریان که هر دو به‌صورت مکانیکی بر روی مکانیسم تریپ عمل می‌کنند، ارائه می شود. اما امروزه کلید کامپکت الکترونیکی در دسترس است که می‌تواند حفاظت و نظارت بسیار پیچیده‌تر و کارآمدتری را ارائه دهد. بیشتر این کلیدها یک یا چند عنصر تریپ مختلف را برای تامین حفاظت مدار جهت کاربردهای گوناگون به‌کار می‌برند. این عناصر تریپ در برابر اضافه‌بارهای حرارتی، اتصال‌کوتاه و خطاهای زمین قوس‌دار، از مدار محافظت می‌کنند. MCCBهای معمولی با یک واحد تریپ الکترومکانیکی ثابت یا قابل تعویض در دسترس هستند. اگر برای یک کلید کامپکت تریپ ثابت، نیاز به رتبه‌بندی تریپ جدید باشد، باید کل کلید تعویض شود. اما با یک یونیت تریپ قابل تعویض، فقط یونیت تریپ تا حداکثر میزان جریان مجاز قاب کلید، می‌تواند تغییر کند. همچنین برخی از کلیدها، قابلیت تعویض بین واحدهای تریپ الکترومکانیکی و الکترونیکی را در یک قاب ارائه می‌دهند. برای ایجاد حفاظت از اتصال‌کوتاه، کلیدهای تریپ الکترومکانیکی، دارای عناصر مغناطیسی قابل تنظیم هستند. همچنین برای حفاظت از اضافه‌بار، آن‌ها عناصر تریپ حرارتی دارند. کلیدهایی که از ترکیب عناصر مغناطیسی و عناصر حرارتی استفاده می‌کنند، معمولاً کلیدهای کامپکت مغناطیسی حرارتی نامیده می‌شوند. امروزه کلیدهای دارای واحدهای تریپ مغناطیسی حرارتی معمولی با کلید کامپکت الکترونیکی جایگزین می‌شوند. این نوع کلید دقت و تکرارپذیری بیشتری دارد. همچنین برخی از آن‌ها دارای حفاظت از خطای زمین داخلی هستند که نیاز به رله‌های خطای زمین جداگانه و شنت‌تریپ‌ها را از بین می‌برد. از طرفی، برخی کلیدهای کامپکت دیگر می‌توانند نظارت سیستم، جمع‌آوری داده‌ها و ارتباط با سیستم‌های مدیریت انرژی را فراهم کنند.

اجزای تشکیل‌دهنده واحد تریپ کلید کامپکت الکترونیکی

به‌طور کلی، واحد تریپ کلیدهای الکترونیکی از سه جزء اصلی تشکیل شده‌اند:

یک ترانسفورماتور جریان که در هر فاز برای نظارت بر جریان استفاده می‌شود. همچنین جریان را برای ورودی به برد مدار چاپی به سطح مناسبی کاهش می‌دهد.

مدارهای الکترونیکی (برد مدار چاپی) که ورودی را بررسی می‌کنند و بر اساس مقادیر از پیش‌تعیین‌شده تصمیم می‌گیرند. تصمیم به تریپ، منجر به ارسال خروجی به جزء بعدی می‌شود.

تریپ شنت داخلی با انتقال شار کم که باعث تریپ‌شدن کلید می‌شود. این تریپ معمولاً یک وسیله مکانیکی و فنری است که توسط یک آهنربای دائمی در جای خود نگه داشته می‌شود.

هنگامی‌که یک سیگنال قطع از مدار الکترونیکی دریافت می‌شود، اثرات آهنربای دائمی به‌طور لحظه‌ای توسط پالس تریپ‌شدن خنثی می‌شود و اجازه می‌دهد تا عمل تریپ‌شدن مکانیکی انجام شود. از آن‌جایی‌که کل سیستم تریپ نیاز به برق بسیار کمی دارد، لازم به تامین برق از منبع خارجی نیست.

مکانیزم تریپ در کلید کامپکت الکترونیکی

در این کلید به هر هادی، یک سیم‌پیچ متصل است و جریانی را که به‌طور مداوم از آن عبور می‌کند، اندازه‌گیری می‌کند. هنگامی‌که مقدار جریان از حد مجاز فراتر می‌رود، کلید توسط یک ماژول الکترونیکی کنترل می‌شود و این اطلاعات را پردازش می‌کند.
عمل تریپ اضافه‌بار و اتصال‌کوتاه کلید کامپکت الکترونیکی، با استفاده از ترانسفورماتورهای جریان و مدارهای حالت جامد انجام می‌شود که بر جریان نظارت می‌کند و در صورت وجود اضافه‌بار یا اتصال‌کوتاه، از طریق یک تریپ انتقال شار، مدار را قطع می‌کند. از ویژگی‌های این مکانیزم می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
● رتبه‌بندی MCCB برای مکانیسم فوق ۲۰ تا ۲۵۰۰ آمپر است.
● زمان عکس‌العمل ۴ میلی‌ثانیه است.
● محدوده حفاظت از ۶۰ تا ۱۰۰ درصد جریان نامی دارد و حفاظت اضافه‌بار قابل تنظیم، در دسترس است.
● امکان تنظیم اتصال‌کوتاه بین ۲ تا ۱۰ برابر جریان نامی وجود دارد.

سخن پایانی

در این مقاله در مورد کلید کامپکت الکترونیکی سخن گفتیم و قسمت‌های مختلف آن را معرفی کردیم. همچنین در مورد نحوه عملکرد آن توضیحاتی ارائه دادیم. این کلید نوع جدیدی از کلیدهای کامپکت است که کارایی بهتری دارد و تغییرات دمایی روی آن اثری ندارد. اگر قصد خرید این نوع کلید را دارید، ما کلیدهای کامپکت الکترونیکی هیمل را به شما معرفی می‌کنیم. گروه فنی مهندسی صباصنعت، تنها نماینده رسمی محصولات هیمل در ایران، این محصولات باکیفیت را با گارانتی و بهترین قیمت در اختیار شما قرار می‌دهد. برای مشاوره و کسب اطلاعات بیشتر با ما تماس بگیرید.

ارسال نظر
پاسخ دهید

اشتراک گذاری

فهرست

یک حساب کاربری رایگان برای ذخیره آیتم‌های محبوب ایجاد کنید.

ورود به سیستم

یک حساب کاربری رایگان برای استفاده از لیست علاقه مندی ها ایجاد کنید.

ورود به سیستم