کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker)

کلید یا فیوز مینیاتوری یا به اختصار MCB یک کلید الکترومکانیکی خودکار می باشد و تجهیزی است که مصرف کننده را هم در برابر خطای اتصال کوتاه و هم جریان اضافه بار حفاظت می کند و به علت خودکار بودن، بعد از قطع شدن، مجدد به مدار باز می گردد. کلیدهای مینیاتوری غیر قابل تنظیم بوده و می توانند هم به صورت مغناطیسی و هم به صورت حرارتی عمل کنند. کلید مینیاتوری نوعی فیوز اتوماتیک است که از نظر ساختمان داخلی شبیه فیوز آلفا است و از سه قسمت اصلی رله مغناطیسی (رله جریان زیاد زمانی سریع)، رله حرارتی یا رله بی متال (رله جریان زیاد تاخیری) و کلید تشکیل شده است. در شکل زیر کلید های مینیاتوری در انواع مختلف از تعداد پل را مشاهده می کنید:

کلید های مینیاتوری

به علاوه از کلید های مینیاتوری به عنوان حفاظت در تجهیزات مدار های قدرت و فرمان نیز استفاده می شود. در شکل زیر نیز دیاگرام کلید های مینیاتوری را مشاهده می کنید:

انواع کلید های مینیاتوری و علامت اختصاری
کلید مینیاتوری 1 پل	کلید مینیاتوری 2 پل	کلید مینیاتوری 3 پل

دیاگرام کلید های مینیاتوری در مدار های قدرت و فرمان

عملکرد کلید مینیاتوری

• عملکرد الکترومغناطیسی: همان طور که می دانیماتصال کوتاه یک نوع خطا است که در صورت وقوع آن جریان بسیار بالایی از مدار عبور می نماید و این جریان بسیار زیاد سبب ایجاد حرارت بسیار بالا و شوک به مدار می گردد و گاها سبب آتش سوزی و از بین رفتن مدار و مصرف کننده می گردد. از این رو لازم است تجهیزی جهت تشخیص و حفاظت از مدار جهت جدا کردن قسمت آسیب دیده از سالم به کار برده شود. کلید مینیاتوری این جریان اتصال کوتاه را از طریق یک سیم پیچ با تعداد دور کم و قطر زیاد تشخیص می دهد.
• عملکرد بی متال: تشخیص جریان اضافه بار نیز در کلید مینیاتوری همانند بسیاری از تجهیزات دیگراز طریق دو قطعه فلز نیمه هادی (بی متال) صورت می پذیرد، به طوری که هرچه جریان بیشتری از طریق مصرف کننده (بار) کشیده شود فلز گرم تر شده و در نتیجه خم می شود و ارتباط مدار قطع می گردد.

محدوده جریانی کلیدهای مینیاتوری از 2 الی 100 آمپر می باشد و به صورت تک فاز (1-ph) و سه فاز (3-ph) و در انواع تک پل (1-pole)، (N+1) پل، دو پل (2-pole)، سه پل (3-pole)، (N+3) پل و چهار پل (4-pole) و معمولا تا قدرت قطع 16 کیلوآمپر موجود هستند.

کلید های مینیاتوری (N+1) پل و (N+3) پل نیز نوعی کلید محافظ هستند که برای محافظت از مدارهای الکتریکی در برابر جریان بیش از حد استفاده می‌شود. این کلید دارای یک پل اصلی برای فاز و یک پل نول مجزا می باشند ولی پل نول محافظت نمی‌شود. از این کلید ها برای محافظت مدارهای الکتریکی در خانه‌ها و اماکن تجاری استفاده شده و مناسب برای محیط‌ هایی است که حفاظت مطمئن از مدارها ضروری بوده و قطع کامل از شبکه (حتی پل نول) مورد نیاز می باشد.

نحوه انتخاب کلید مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری شامل تقسیم بندی های مختلفی هستند. که این تقسیم بندی ها بر اساس سرعت قطع و تعداد پل و نوع ولتاژ کاربری آنها انجام می شود. در هنگام انتخاب کلید مینیاتوری باید بسته به نوع کاربرد و نوع حفاظت مورد نیاز، کلیدی انتخاب شود که علاوه بر قطع تمام جریان های ناخواسته، حفاظت لازم را برای سیستم فراهم کند، در غیر این صورت خسارت های زیادی به تجهیزات، مدارات و جان انسان ها وارد می شود.

کلیدهای مینیاتوری بسته به محدوده قطع جریان آنها دارای منحنی قطع یا Tripping Curve می باشند که این تقسیم بندی تیپ کلیدهای مینیاتوری را تعیین می کند:

کلید مینیاتوری نوع B

کلیدهای تندکار محدوده قطع جریان کمتری دارند و بعد از احساس اضافه جریان، با تاخیر بسیار کمی، مسیر جریان اضافه را قطع می کنند. ولی کلیدهای کندکار، نسبت به کلیدهای تندکار، محدوده قطع جریان آنها بیشتر بوده و سرعت قطع ملایم تری دارند، با تاخیر بیشتری عمل می کنند و طبیعتا در اضافه جریان بیشتری فرمان قطع را صادر می کنند. از این دسته از کلیدها بیشتر برای حفاظت مدارات موتوری استفاده می شود، زیرا در این مدارات جریان راه اندازی بالاست و علت کارگذاری کلید مینیاتوری کندکار این است که تاخیر در عملکرد آنها باعث قطع سریع موتور به محض راه اندازی نشود.

به این تیپ از کلید مینیاتوری، تیپ روشنایی نیز گفته می شود.

کلید مینیاتوری نوع C

برای مصارف خانگی و موتوری مانند موتورهای القایی و موتورهای با توان کم و جریان های راه اندازی پایین و هم چنین بارهای با ضریب اشباع پایین مثل موتور کولر گازی یا پمپ های آب خانگی به کار می روند. این کلیدها نیز مدار را در جریان های اضافه بار بین 5 تا 10 برابر جریان نامی قطع می کنند و محدوده قطع جریان در این تیپ کلید، نسبت به تیپ B بیشتر است.

به این تیپ از کلید مینیاتوری، تیپ موتوری نیز گفته می شود.

کلید مینیاتوری نوع D

برای بارهای با ضریب اشباع بالاتر مانند ترانسفورماتورها، دستگاه های X-Ray در بیمارستان ها و یا دستگاه های جوش، از کلیدهای مینیاتوری تیپ D استفاده می گردد. جریان قطع اضافه بار لحظه ای در این کلیدها بین 10 تا 20 برابر جریان نامی است، پس می توان نتیجه گرفت که محدوده قطع جریان در این تیپ کلیدها از همه تیپ ها بیشتر است.

به این تیپ از کلید مینیاتوری، تیپ ترانسفورماتوری یا ترانسفورمری نیز می گویند.

نکته قابل توجه در مورد این کلید مینیاتوری این است که این کلید را نباید در کاربری های خانگی به کار برد، چون برای تجهیزات با جریان نوسان بالا طراحی شده است و به کار بردن آن در کاربری های خانگی هیچ حفاظتی را برای ما فراهم نمی کند.

کلید مینیاتوری نوع K

برای حفاظت در مدارات قدرت ترانس ها و موتورها به کار می رود. این نوع کلیدهای مینیاتوری نسبت به اضافه بار یا جریان اضافی در مقایسه با تیپ D حساسیت بیشتری دارند و در صورت بیشتر شدن جریان از 8 تا 10 برابر جریان نامی به سرعت کلید عمل کرده و مدار را قطع می کند. این کلیدها برای موتورهای زیر بار، هم چنین برای مدارات سلفی و بارهای موتوری با جریان هجومی بالا مطلوب هستند. در اتصال کوتاه منحنی قطع آن بین تیپ های D و C است. به این تیپ از کلید مینیاتوری، تیپ قدرت نیز می گویند.

کلید مینیاتوری تیپ Z

این تیپ، حساس ترین تیپ از خانواده کلیدهای مینیاتوری می باشد، حساسیت این نوع کلید از سایر تیپ ها بیشتر است و در حالتی  که جریان عبوری بین 2 تا 3 برابر بیشتر از جریان نامی باشد، در سریع ترین زمان جریان اتصال کوتاه و جریان اضافه بار را قطع می کند. به دلیل اینکه این کلیدها جریان های نشتی ضعیف را نیز حس می کنند، معمولا از این کلیدها در مدارهای ارزشمند و با حساسیت بالا و هم چنین جهت حفاظت  مدارات PLC و بردهای الکترونیکی استفاده می شود.

استاندارد IEC-60898-1 نیز شامل اطلاعات تکمیلی مربوط به دسته بندی، نمودار های قطع، شرایط بهره برداری و انواع تست های ساخت کلید های مینیاتوری می باشد.

کلید مینیاتوری زیمنس سری 5SL:

کلید مینیاتوری زیمنس سری 5SL دارای رنج جریانی 0.3 آمپر تا 63 آمپر، قدرت قطع 6KA و 10KA و سطح ولتاژ 230 ولت تک فاز و 400 ولت سه فاز می باشد. کلید مینیاتوری زیمنس سری 5SL قابل استفاده هم در ولتاژ AC و هم در ولتاژ DC می باشد. این کلید ها در انواع 1 پل، 2 پل، 3 پل، 4 پل، 1+N پل و 3+N پل موجود می باشند. سری 5SL در سه نوع D، C، B ارائه شده است:

کلید مینیاتوری زیمنس سری B: این نوع کلید ها از نوع تند کار می باشند و برای کاربرد های روشنایی مناسب می باشند. این کلید ها دارای جریان قطع 3 تا 5 برابر جریان نامی کلید مینیاتوری و زمان قطع سریع تر نسبت به کلید مینیاتوری تیپ C و کلید مینیاتوری تیپ D می باشند.

کلید مینیاتوری زیمنس تیپ C: این نوع کلید ها از نوع کند کار می باشند و برای کاربرد های حفاظتی مدارات موتوری مناسب می باشند. این کلید ها دارای جریان قطع 5 تا 10 برابر جریان نامی کلید مینیاتوری و زمان قطع بیشتر نسبت به کلید مینیاتوری تیپ B می باشند.

کلید مینیاتوری زیمنس تیپ D: این نوع کلید ها نیز از نوع کند کار می باشند و برای کاربرد های حفاظت ترانسفورماتور و شیرهای سلونوئید مناسب می باشند. این کلید ها دارای جریان قطع 10 تا 20 برابر جریان نامی کلید مینیاتوری و زمان قطع بیشتر حتی نسبت به کلید های مینیاتوری تیپ C می باشند.