فیوزها، قطع کننده مدار

کلیدهای مدار، کلیدهای الکتریکی خودکاری هستند که برای قطع جریان جریان در صورت اضافه بار یا اتصال کوتاه طراحی شده اند.

نمایش تمام سازندگان قطع کننده مدار

مدارهای الکتریکی می توانند شرایط مختلفی را تجربه کنند که برای تجهیزات مرتبط یا خود مدار خطر ایجاد می کند، یعنی اضافه بار جریان و اتصال کوتاه. اضافه بار زمانی اتفاق می‌افتد که جریان الکتریکی بیش از حد انتظار از مدار عبور کند و گرمای اضافی ایجاد کند و احتمال آتش‌سوزی را ایجاد کند. اتصال کوتاه (که عامل اصلی اضافه بار جریان است) زمانی اتفاق می‌افتد که جریان در یک مسیر ناخواسته و امپدانس کم در مدار حرکت کند و منجر به تجمع سریع گرما، انفجار و آتش‌سوزی شود.

فیوزها  - که در حضور گرمای اضافی ناشی از جریان اضافی ذوب می شوند و "منفجر می شوند" - حفاظت موثری از مدار ارائه می دهند، اما باید پس از هر وقفه در مدار تعویض شوند. کلیدهای مدار عملکرد حفاظت مدار مشابهی را انجام می دهند اما می توانند پس از هر وقفه مجدداً تنظیم شوند و به طور نامحدود مجدداً مورد استفاده قرار گیرند.

ساخت و بهره برداری

کلیدهای مدار معمولاً کلیدهای الکترومکانیکی هستند که در آنها سیم داغ مدار به دو سر کلید متصل می شود. هنگامی که کلید "روشن" است، الکتریسیته از ترمینال ورودی از طریق اجزای سوئیچ و از طریق ترمینال خروجی جریان می یابد و مدار را تکمیل می کند. در صورت افزایش جریان، اتصال سوئیچ قطع می شود و مدار قطع می شود.

هنگامی که یک مدار قطع می شود، یک اپراتور باید منبع جریان اضافه را تعیین کرده و مشکل را اصلاح کند. جریان اضافه ممکن است با وارد کردن دستگاه‌های جدید به مدار، باعث افزایش جریان تجمعی و بارگذاری بیش از حد مدار شود. در این حالت به سادگی برداشتن دستگاه اضافی جریان اضافی را از بین می برد. کلیدهای مدار مجهز به یک محرک دستی هستند، به طوری که یک اپراتور می تواند به راحتی مدار را دوباره وصل کند و جریان جریان را پس از قطع شدن دوباره راه اندازی کند.

قطع کننده های مدار الکترومکانیکی که در کاربردهای مصرفی و تجاری یافت می شوند، معمولاً با استفاده از آهنرباهای الکترومغناطیس یا نوارهای دو فلزی، قطع مدار را انجام می دهند.

طرح های الکترومغناطیسی بر توانایی آهنربای انتگرال برای مغناطیسی شدن فزاینده با افزایش جریان الکتریکی مرتبط تکیه دارند. هنگامی که جریان به سطح ناامن می رسد، آهنربای الکتریکی را به اندازه کافی مغناطیسی می کند که بتواند یک اهرم متصل به اتصال سوئیچ را پایین بکشد و تماس را قطع کند.

قطع کننده مدار الکترومغناطیسی.

طرح دوم از یک نوار دو فلزی استفاده می کند که در پاسخ به گرما تغییر می کند تا کنتاکت ها را به صورت مکانیکی باز کند. نوارهای دو فلزی از دو قطعه فلزی به هم پیوسته تشکیل شده است که در معرض حرارت با سرعت های متفاوتی منبسط می شوند. این تفاوت باعث می شود که نوار هنگام گرم شدن خم شود. در قطع کننده مدار، نوار توسط یک فنر به یک کنتاکت متصل می شود. هنگامی که گرمای اضافی ناشی از جریان اضافی باعث خم شدن نوار و کشیدن فنر می شود، کنتاکت ها از هم جدا می شوند و مدار قطع می شود.

طراحی نوار دو فلزی ساده شده. 

حفاظت قوس

قطع کننده های مدار باید دارای وسایلی برای خاموش کردن قوس الکتریکی باشند که بین کنتاکت های باز در هنگام قطع جریان جریان ایجاد می شود. روش نگهداری و خنک کردن قوس بر اساس نوع و درجه بندی ولتاژ یک بریکر متفاوت است. به عنوان مثال، یک دستگاه ولتاژ پایین ممکن است به سادگی از هوا استفاده کند، در حالی که قطع کننده های ولتاژ بالاتر از خلاء، گاز یا روغن برای خاموش کردن قوس استفاده می کنند. برای روش‌های خاص، لطفاً به بخش Type زیر مراجعه کنید.

برنامه های کاربردی

کلیدهای مدار در طیف گسترده ای از سناریوها و کاربردهایی که نیاز به حفاظت مدار دارند استفاده می شود. قطع کننده های کوچک و کم ولتاژ در هر ساختمان مسکونی و تجاری مدرن و همچنین در سیستم های برق DC مانند خطوط مترو یافت می شود. قطع کننده های مدار الکترومغناطیسی در سیستم های قدرتی استفاده می شود که اجازه اضافه جریان های بسیار کوتاه را می دهد، مانند مدارهای موتور و تجهیزات انرژی زا. پست های توزیع برق صنعتی ممکن است از طیف گسترده ای از کلیدهای مدار ولتاژ متوسط ​​و بالا برای محافظت و کنترل شبکه های انتقال نیرو استفاده کنند.

انواع

طبقه بندی مدارشکن ها بر اساس سطوح ولتاژی که می توانند از آن استفاده کنند بسیار مفید است. به عنوان مثال، دستگاه های ولتاژ پایین و ولتاژ بالا، دو نوع محصول با تکنیک های ساخت و ساز متفاوت هستند.

توجه: ولتاژ نامی دستگاه و جریان نامی به مقادیر تجربه شده در طول کارکرد عادی اشاره دارد. ظرفیت قطعی قطع کننده مدار (I cn ) حداکثر جریان وقفه ای را که دستگاه می تواند تحمل کند را توصیف می کند.

ولتاژ پایین

بریکرهای ولتاژ پایین از مدارهایی که کمتر از 1 کیلو ولت (1000 ولت) برق استفاده می کنند محافظت می کنند. قطع کننده های مدار مینیاتوری (MCB) دستگاه های ولتاژ پایین بسیار رایجی هستند که می توانند جریان نامی کمتر از 100 A را کنترل کنند. آنها معمولا تنظیمات سفر ثابت (غیر قابل تنظیم) دارند. اکثر تابلوهای توزیع مصرف کننده از یک سری MCB تشکیل شده اند که برای هر مدار محافظت شده یک عدد وجود دارد. قطع کننده های مدار قالبی (MCCB) یک نوع تخصصی از دستگاه های ولتاژ پایین با ولتاژ 2500 A هستند. MCCB ها معمولاً مانند MCB ها دارای محرک حرارتی یا مغناطیسی حرارتی هستند، با مزیت اضافی اجازه دادن به جریان های تریپ قابل تنظیم.

یک MCB 3 قطبی؛ MCCB 2 قطبی؛ شکن های مینیاتوری در یک پانل مسکونی.

ولتاژ متوسط

کلیدهای مدار ولتاژ متوسط ​​بین 1 تا 72 کیلو ولت (محدوده استاندارد ولتاژ متوسط) درجه بندی می شوند. اینها ممکن است در داخل یک تابلو برق به کار گرفته شوند، یا ممکن است به عنوان بخشی از یک پست برق نصب شوند. قطع کننده های MV معمولاً از رله های حسگر جریان برای سوئیچ کردن مدارها استفاده می کنند و ممکن است از یکی از روش های زیر برای خاموش کردن قوس استفاده کنند:

خلاء : قوس درون یک بطری خلاء قرار می گیرد و خاموش می شود. قطع کننده های مدار خلاء تا حدود 40.5 کیلو ولت موثر هستند و تا حدود 6300 آمپر هستند.

هوا : قوس با هوا خاموش می شود. این دستگاه ها دارای درجه بندی 6300 A یا بالاتر هستند و اغلب در کارخانه های صنعتی یا هر مکانی که سهولت تعمیر و نگهداری در آن مهم است استفاده می شود. قطع کننده های مدار هوا به دلیل طول عمر بیشتر آنها به تدریج با انواع خلاء جایگزین می شوند.

هگزا فلوراید گوگرد (SF6) : قوس در محفظه ای پر از گاز هگزا فلوراید گوگرد خاموش می شود که میل ترکیبی بالایی برای جذب الکترون های آزاد دارد. در حالی که SF6 یک خاموش کننده قوس موثر است، اما همچنین یک گاز گلخانه ای است و انتشار آن به طور فزاینده ای تنظیم می شود. علاوه بر این، پمپاژ گاز به انرژی مکانیکی بیشتری نسبت به انواع دیگر نیاز دارد.

قطع کننده مدار خلاء - عملکرد یک بریکر SF6

ولتاژ بالا

قطع کننده های ولتاژ بالا معمولاً در شبکه های انتقال برق نصب می شوند که شامل ولتاژهای بیش از 72 کیلو ولت می شود. آنها معمولاً توسط سلونوئیدهای سنگین کنترل می شوند. قطع کننده های تخصصی مدرن HV دارای ولتاژ 1000 کیلوولت یا بالاتر هستند. این دستگاه ها ممکن است از روش های هوا، خلاء و SF6 برای خاموش کردن قوس ها استفاده کنند. دستگاه‌های قدیمی‌تر نیز ممکن است از روغن استفاده کنند، اگرچه این روش به دلیل نشت و سایر خطرات رو به کاهش است. سوئیچ های فشار قوی در کنار بریکرهای ولتاژ متوسط ​​جزء جدایی ناپذیر تابلوهای تابلو برق هستند که برای کنترل، نظارت و حفاظت از شبکه های انتقال استفاده می شوند.

قطع کننده مدار پر از روغن ؛ سه قطع کننده ولتاژ بالا

مشخصات سوئیچ

مانند همه کلیدها، کلیدهای مدار ممکن است با استفاده از تعداد مدارهایی که کنترل می کنند (که به آنها "قطب" گفته می شود) و تعداد موقعیت های کلیدی که می توانند اتخاذ کنند ("پرتاب") توصیف شوند. از آنجایی که مدار شکن ها دستگاه های نسبتا ساده و «روشن خاموش» هستند، تقریبا همیشه یک پرتاب دارند. دستگاه زیر یک بریکر 3 قطبی تک پرتابی (3PST) است. توجه داشته باشید که به دلیل داشتن سه مجموعه ترمینال، می تواند سه مدار مجزا را متصل و کنترل کند، در حالی که محرک دستی بلند (تک پرتاب) هر سه مدار را به طور همزمان کنترل می کند.

استانداردها

IEC 60898

IEC 60898-1 - با عنوان Circuit Breakers for Overcurrent Protection for Home[s]، [و غیره]  — یک استاندارد بین المللی است که به طور گسترده دنبال می شود که روش های ترجیحی رتبه بندی و برچسب گذاری قطع کننده های مدار ولتاژ پایین را ارائه می دهد. IEC 60898 «جریان نامی» را حداکثر جریانی تعریف می‌کند که می‌تواند به طور مداوم در دمای محیط 30 درجه سانتی‌گراد حمل شود. استاندارد، جریان‌های ترجیحی را به صورت (بر حسب آمپر) تعریف می‌کند: 6، 10، 13، 16، 20، 25، 32 ، 40، 50، 63، 80، 100، و 125. همچنین یک رتبه بندی جریان سفر را ایجاد می کند که توسط یک نامه؛ رتبه سفر بر اساس ضریب جریان نامی است.

• نوع B : بریکرها وقتی در معرض 3 تا 5 برابر جریان بار معمولی قرار می گیرند، از کار می افتند.

• نوع C : هنگامی که در معرض 5 تا 10 برابر جریان بار معمولی قرار می گیرد، حرکت می کند.

• نوع D : قرار گرفتن در معرض 10 تا 20 برابر جریان معمولی باعث سوئیچینگ می شود.

• نوع K : بریکرهای تخصصی طراحی شده برای بارهایی که پیک جریان مکرر را در طول عملیات عادی تجربه می کنند. هنگامی که در معرض 8 تا 12 برابر جریان بار معمولی قرار می گیرند، از بین می روند.

• نوع Z : هنگام قرار گرفتن در معرض جریان های پایدار که 2 تا 3 برابر مقدار نامی است، حرکت می کند. 

استانداردهای مشترک

موارد زیر استانداردهای متداول قطع کننده مدار هستند:

• BS 7671 -- الزامات تاسیسات الکتریکی / مقررات سیم کشی

• IEC 60898   -- مدار شکن برای محافظت در برابر جریان اضافه برای خانواده[ها]، [و غیره] 

• NFPA 70 -- کد ملی برق

  منبع

   

• globalspec