فیوز مینیاتوری چطور در تابلو نصب می شود؟

فیوز مینیاتوری چیست؟

فیوز مینیاتوری به عنوان قطع کننده اتوماتیک مدار، یک قطعه الکترومکانیکی است که با افزایش جریان و رسیدن به جریان تعیین شده، مدار را قطع می کند. در واقع این نوع کلید جهت حفاظت از جریان های غیر عادی (اضافه بار و اتصال کوتاه) استفاده می شود. پس از عملکرد MCB به دلایل اضافه بار یا اتصال کوتاه، ابتدا مدار را رفع اشکال نموده و سپس می توان وضعیت کلید را به طور دستی تغییر و در حالت ابتدایی قرار داد.

کلید مینیاتوری، (MCB (Miniature Circute Breaker و فیوز مینیاتوری، همه از نام هایی هستند که معمولاً برای این تجهیز حفاظتی به کار برده می شود. اما اصطلاح فیوز مینیاتوری رایج و البته نادرست است؛ زیرا فیوز به تجهیزی اطلاق می گردد که با افزایش شدت جریان از مقدار تعیین شده در مدت زمان معین، المانی دارد که ذوب شده و مداری را که در آن قرار گرفته است را باز می کند؛ و پس از آن باید تعویض شود. به عبارتی یک قطعه یک بار مصرف است. این در حالی است که کلید خودکار مینیاتوری مجهز به قطعاتی مانند رله حرارتی یا بی متال جهت حفاظت اضافه بار و رله مغناطیسی جهت حفاظت اتصال کوتاه است و پس از قطع جریان های غیر عادی (اضافه بار و اتصال کوتاه) به صورت خودکار، دیگر نیازی به تعویض ندارد و المان ذوب شونده ای در کلید مینیاتوری به کار گرفته نشده است. کلید مینیاتوری اشنایدر یکی از پرکاربرد ترین تجهیزات این برند به حساب می آید که در ایران تولید می شود.

علامت کلید مینیاتوری

تفاوت یک کلید قطع بار با کلید مینیاتوری را می توان از شمای مداری آن تشخیص داد. در زیر شمای مداری کلید مینیاتوری و کلید قطع بار نمایش داده شده است:

کاربرد کلید مینیاتوری

کاربرد کلید مینیاتوری علاوه بر قطع بار به عنوان جدا کننده، قطع در زمان اضافه بار مدار و قطع جریان اتصال کوتاه است. در صورتی که از کلید قطع بار به جای MCB استفاده شود، برای سیستم حفاظتی در نظر گرفته نشده است.

لازم به ذکر است قسمت های تشکیل دهنده MCB به عنوان نوعی از کلیدهای اتوماتیک یا خودکار، شامل دو قسمت است؛ یکی رلۀ حرارتی یا رلۀ بی متال (رلۀ جریان زیاد با عملکرد تأخیری) جهت قطع در زمان اضافه بار است، و دیگری رلۀ جریان مغناطیسی (رلۀ جریان زیاد با عملکرد سریع) جهت قطع جریان اتصال کوتاه است.

از MCB می توان به عنوان کلید مجزا کننده نیز استفاده نمود. البته نباید از این کلیدها به عنوان کلید کنترل مدار (قطع و وصل) به طور دائم استفاده کرد.

در شرکت اشنایدر الکتریک، این کلید ها برای جریان های نامی کم و تا ۶۳ آمپر تولید می شوند. همان طور که گفته شد MCB ها به منظور حفاظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه در نظر گرفته شده اند که به طور معمول مشخصات مربوط به این حفاظت ها غیر قابل تنظیم هستند. این کلیدها دارای قدرت قطع پایینی نسبت به کلیدهای اتوماتیک کمپکت هستند.

برای جلوگیری از اضافه ولتاژ در هادی خنثی و یا نول در صورت بروز اتصال کوتاه بین فاز و نول، باید از وسیله حفاظتی استفاده نمود. برای نمونه می توان از کلید مینیاتوری برای حفاظت در مقابل اضافه ولتاژ در مدار تأسیسات فشار ضعیف بهره برد تا اجازه ندهد اضافه ولتاژ روی نول باقی بماند.

نصب و اتصالات کلید مینیاتوری

در این قسمت به ارائه نکاتی در زمینه نصب و اتصالات کلید مینیاتوری اشنایدر می پردازیم.

ریل مینیاتوری DIN  

ریل مورد نیاز جهت پشتیبانی نصب کلید مینیاتوری، ریل مینیاتوری DIN با عرض ۳۵ میلی متر است. هم چنین اتصالات این کلیدهای مینیاتوری از طریق ترمینال تونلی برای کابل های افشان با سطح مقطع ۱۶ میلی متر مربع یا کابل مفتولی با سطح مقطع ۲۵ میلی متر مربع برای رنج جریان تا ۲۵ آمپر و هم چنین کابل های افشان با سطح مقطع ۲۵ میلی متر مربع و یا کابل مفتولی با سطح مقطع ۳۵ میلی متر مربع برای رنج جریان ۳۲ تا ۶۳ آمپر است.

اتصال ترمینال ها

گشتاور مورد نیاز محکم کننده پیچ های کلید مینیاتوری در بالا و پایین آن ۲ نیوتن- متر است. این نکته از این بابت حائز اهمیت است که در صورت عدم محکم شدن پیچ ترمینال و محکم نشدن کابل درون آن منجر به ذوب شدن محل اتصال می شود و در برخی از موارد باعث بروز آتش سوزی در تابلو برق می گردد.

ابعاد کلید مینیاتوری

اگر بخواهید در ارتباط با فضایی که کلید مینیاتوری اشنایدر روی ریل در تابلو اشغال می کند بدانید، باید بگوییم که در کاتالوگ این محصولات این اندازه به صورت مضربی از ۹ میلی متر نمایش داده می شود و در مورد این کلید سه پل این مضرب، عدد ۶ است؛ یعنی فضایی معادل ۵۴ میلی متر عرض این مینیاتوری بر روی ریل اشغال می کند.

قاب مینیاتوری

از تجهیزات کاربردی در نصب کلیدهای مینیاتوری جعبه یا قاب مینیاتوری است و سرخط همه مصرف کننده ها به آن ختم می شود. جعبه یا قاب مینیاتوری در انواع توکار و روکار برای مصارف تک فاز و سه فاز در بازار موجود هستند. به طور معمول تابلوهای توزیع برق به صورت کاربردی و خانگی در واحدهای مسکونی و تجاری با نام  جعبه یا تابلو مینیاتوری برق شناخته می شوند.

به دلیل ضرورت استفاده از این تابلوهای مینیاتوری برق در مکان های مختلف، تابلوها متناسب با تعداد ماژول یا کلید مینیاتوری مورد نیاز جهت جای گیری در تابلو، به صورت تک ردیفه و یا حتی دو ردیفه و سه ردیفه هم تولید می شوند.

نکاتی که در انتخاب قاب یا تابلو مینیاتوری برق اهمیت دارند، عبارتند از:

• مطابقت داشتن تابلو با تعداد فیوز یا کلید مینیاتوری مورد نیاز
• قابلیت نصب آسان تابلو مینیاتوری
• مقاومت تابلو در برابر عوامل طبیعی مانند نور خورشید و…
• درجه حفاظت و یاIP تابلو: باید حفاظت تابلو در برابر نفوذ اجسام خارجی و آب و رطوبت در نظر گرفته شده باشد. به طور مثال ممکن است تابلوهای مینیاتوری با IP54 یا IP65 تولید شوند. تابلو باید به گونه ای طراحی شده باشد که از اشخاص را در برابر تماس با قسمت های برق دار تابلو محافظت نماید.
• نکته دیگری که در این زمینه باید در نظر گرفت، استحکام تابلو و پوشش در آن در برابر عوامل فیزیکی است.
• در هنگام خرید کلید مینیاتوری باید به مواردی همچون جریان کار کلید مینیاتوری، تیپ یا کلاس کلید مینیاتوری، تعداد پل های کلید و قابلیت پذیرفتن تجهیزات جانبی آن توجه کرد.
•  محدوده جریان نامی کلیدهای مینیاتوری اشنایدر از ۲ تا ۶۳ آمپر است.

طراحی فیوز پشتیبان برای کلید مینیاتوری

مدار تغذیه کننده وسایل کنترل و اندازه گیری که از سیستم برق تابلو تغذیه می شود، باید دارای وسیله حفاظتی مناسب خود باشد. از مشکلات کلیدهای مینیاتوری پایین بودن قدرت قطع آن ها است. برای حل این مشکل یک فیوز قبل از MCB می گذاریم که به آن فیوز پشتیبان می گوییم.

•   اگر در یک تابلو از کلیدهای مینیاتوری استفاده شود، باید یک سری فیوز یا کلید خودکار محدود کننده جریان اتصال کوتاه، بالا دست آن ها در تابلوی مورد نظر و یا تابلوی بالا دست وجود داشته باشد.
•   اگر قدرت قطع یا به عبارتی جریان قطع اتصال کوتاه یک یا چند کلید مینیاتوری تا ۱٫۵ کیلو آمپر باشد، جریان نامی کلید بالا دست MCB ها و یا به عبارتی فیوز پشتیبان باید ۶۳ آمپر باشد.
•   اگر قدرت قطع یک یا چند کلید مینیاتوری ۳ تا ۱۰ کیلو آمپر باشد، جریان نامی فیوز پشتیبان باید ۱۰۰ آمپر باشد. به طور کلی قدرت قطع کلیدهای مینیاتوری در اتصال کوتاه کم است، به همین دلیل، باید در برابر جریان های اتصال کوتاه احتمالی بیش از ظرفیت آن ها محافظت شوند.

تفاوت کلید مینیاتوری AC و DC

کلیدهای قطع خودکار، یا مینیاتوری معمولاً در دو نوع AC و DC تولید می شود. ممکن است برای شما هم این سوال پیش آمده باشد که تفاوت کلید مینیاتوری AC و DC چیست و آیا کلیدهای AC برای مدار DC هم قابل استفاده است؟

در جواب باید گفت : خیر. برای توضیح این موضوع باید به دو مشخصه قطع حرارتی و قطع مغناطیسی کلید اشاره کرد. میزان حرارت تولید شده توسط جریان AC با حرارت تولید شده توسط همان مقدار جریان DC برابر است، بنابراین در مورد قطع توسط رله حرارتی می توان گفت منحنی قطع در هر دو یکسان است.

در مورد حالت قطع مغناطیسی – قطع آنی یا یک باره که به مقدار پیک جریان اتصال کوتاه بستگی دارد، منحنی مشخصات در دو جریان AC و DC  تفاوت دارد. در ضمن قدرت قطع کلید در جریان DC بسیار کمتر از قدرت قطع در جریان AC است و امکان ذوب شدن تیغه ها در اتصال کوتاه جریان DC  فراهم می شود. هم چنین ولتاژ بهره برداری یا عملکرد MCB در حالت DC باید کمتر باشد. فیوزهای شیشه ای بهترین گزینه جهت حفاظت DC در جریان های محدود هستند.

به طور کلی باید توجه داشت که از کلیدهای AC در مدار DC تحت هیچ شرایطی نمی توان استفاده کرد که خطراتی همچون عدم قطع در زمان اتصال کوتاه (ناشی از جوش خوردن کنتاکت ها) را در بردارد ، همچنین این امر در اضافه بارها باعث سوختن تدریجی کنتاکت و در نتیجه اتصال نامناسب کنتاکت ثابت و متحرک و ایجاد حرارت می شود .  کلید مینیاتوری AC کاربرد تجاری و صنعتی دارد و در مدارهای با ولتاژ ۲۳۰/۴۰۰ ولت مورد استفاده قرار می گیرند. کلیدهای مینیاتوری نوع  AC به سه دسته B، C و D تقسیم می شوند که در هنگام استفاده از آن باید به طبقه بندی مذکور توجه شود.

کلیدهای مینیاتوری DC علاوه بر داشتن رله مغناطیسی معمول، دارای رله مغناطیسی مخصوص جهت کار در جریان DC هستند. ساختار این کلیدها به گونه ای طراحی شده تا ضمن قطع جریان، با دارا بودن میدان مغناطیسی مناسب از ایجاد جرقه و آسیب دیدن کنتاکت ها جلوگیری نماید. بنابراین می توان کلیدهای  DC را در مدار AC استفاده نمود ولی استفاده از کلیدهای AC در مدار DC تحت هیچ شرایطی مجاز نمی باشد.

استفاده از کلید مینیاتوری AC در مدار DC می تواند خطراتی همچون عدم قطع در زمان اتصال نامناسب را ایجاد نماید. علاوه بر دلایل فوق به علت عدم محدود شدن جریان های اتصال کوتاه در کلید AC استفاده شده در مدار DC، عمر دستگاه ها تجهیزات و سیم کشی ها کوتاه تر می شود. موج جریان AC، گذر از صفر دارد ولی DC ندارد لذا قطع درAC راحت تر است. کلید مینیاتوری اشنایدر DC با تیپ C32H-DC نیز در کارخانه اشنایدر تولید می شود که با منحنی مشخصه C در دو مدل تک پل و دو پل وجود دارند و قادر است تا ولتاژهای ۲۵۰ ولت DC را برای هر پل تحمل کنند. در برخی موارد کلیدهای مجزا کننده دارای شکل ظاهری مشابه با کلیدهای مینیاتوری هستند.

کلید مینیاتوری با پل نول

کلیدهای مینیاتوری در انواع تک فاز، تک فاز با نول، دو پل، سه پل، سه فاز با نول و چهار پل تولید و عرضه می شوند البته کلیدهای مینیاتوری اشنایدر در ایران به صورت تک پل، دو پل، سه پل و چهار پل موجود است. در کلید مینیاتوری با پل نول (تک فاز با نول و سه فاز با نول) جهت حفاظت کامل مدار علاوه بر قطع فاز، نول مدار نیز قطع می شود. البته باید در نظر داشت استفاده از قطع نول همیشه مجاز نیست.

طبق استاندارد پل طراحی شده برای قطع و وصل نول باید دارای مشخصات زیر باشد:

• در زمان وصل، قبل از فاز وصل شود.
• در زمان قطع، دیرتر از فاز و با تأخیر عمل کند.

در صورت تسریع در قطع یا تأخیر در وصل نول، خطر برقدار شدن نول و در نتیجه امکان آسیب رسیدن به تأسیسات و وسایل الکتریکی وجود خواهد داشت. ضمناً در مسیر عبور جریان از قسمت نول کلید، رله حرارتی و مغناطیسی وجود ندارد، بنابراین قسمت مربوط به قطع نول در اصل یک کلید است. از این رو اتلاف توان و افت ولتاژ در کلیدهای دارای نول، ۵۰ درصد کمتر از کلیدهای مینیاتوری دو پل است. از کلید فیوزهای مینیاتوری نباید به عنوان کلید معمولی برای قطع و وصل عادی مدار استفاده شود چون قدرت قطع اتصال کوتاه این نوع کلیدها کم است.

تفاوت کلید مینیاتوری دو پل و N+1

کلیدهای مینیاتوری در انواع تک پل، تک پل با نول، دو پل، سه پل، سه پل با نول و چهار پل تولید می شوند.

در صورتی می توان از کلید یا وسیله حفاظتی در مسیر نول استفاده نمود که کنتاکت مربوط به نول قبل از هادی یا هادی های فاز وصل شود؛ و در موقع قطع بعد از قطع فاز، نول قطع گردد. در غیر این صورت خطر برق دار شدن نول و در نتیجه آسیب دیدن تجهیزات الکتریکی وجود دارد. به عبارت دیگر قطع نول یا قرار دادن کلید در مسیر نول جایز نیست مگر این که شرایط زیر برقرار باشد:

• در زمان وصل، اول نول وصل شود بعد فاز
• در زمان قطع، اول فاز قطع شود بعد نول

در مدارهایی که برق دار نشدن مدار از طریق نول در زمانی که MCB قطع است، اهمیت زیادی داشته باشد، باید نول مدار در زمان قطع کلید مینیاتوری قطع باشد. در واقع زمانی که کلید مینیاتوری قطع است، نول شبکه هم به طور کامل از مدار قطع شده تا سیستم ایمن باشد و هیچ ارتباطی حتی با نول شبکه هم به طور کامل نداشته باشد.

در نتیجه با در نظر گرفتن شرایط ذکر شده می توان از کلید مینیاتوری ۲ پل و N+1 برای مدارهای تک فاز و از کلید مینیاتوری ۴ پل و N+3 برای مدارهای سه فاز استفاده کرد.

لازم به ذکر است در MCB دو پل هر دو مسیر دارای هر دو حفاظت اضافه بار و اتصال کوتاه توسط رله حرارتی و رله مغناطیسی هستند؛ در حالی که در کلید مینیاتوری N+1 در قسمت نول هیچ گونه حفاظتی نیست و فقط کلید قطع مدار وجود دارد.

• تفاوت کلید مینیاتوری چهار پل و TPN

تفاوت کلید مینیاتوری TPN یا (Triple Pole) که منظور کلید سه پل + نول است با کلید مینیاتوری ۴ پل، در این است که در کلید TPN حفاظت تنها روی سه پل آن صورت می گیرد؛ اما در MCB چهار پل حفاظت روی هر ۴ پل آن انجام می گردد.