فیوز مینیاتوری

فیوز مینیاتوری

فیوز مینیاتوری یا به عبارت بهتر، کلید مینیاتوری (Miniature Circuit Breaker) یا به اختصار، MCB یکی از تجهیزات پرکاربرد الکتریکی است که برای قطع بار، حفاظت و ایزولاسیون یک بخش مدار مانند موتورها، روشنایی، مدارهای کنترل و… بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. کلیدهای مینیاتوری در مدارهای فشار ضعیف از قبیل مصارف خانگی، روشنایی صنعتی، یا سایر کاربردهای تجاری به کار می‌روند.

فیوز مینیاتوری

فیوزهای مینیاتوری در انواع یک، دو، سه و چهار پل برای جریان‌ها و ولتاژهای مختلف ساخته شده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. فیوزهای مینیاتوری دو عملکرد اصلی انجام می‌‌دهند که یکی حفاظت در برابر اضافه جریان و دیگری، حفاظت اتصال کوتاه است.

مدارشکن یا قطع کننده مدار مینیاتوری، یک قطعه الکترومکانیکی است که در صورت افزایش و رسیدن جریان به یک جریان از پیش تعیین شده، مدار را قطع می‌کند. کلید مینیاتوری را می‌توان با یک فیوز معمولی در جعبه توزیع تعویض کرد.

بعد از آنکه MCB به دلیل اضافه جریان یا اتصال کوتاه عمل کند، می‌توان وضعیت آن را به صورت دستی در حالت اولیه قرار داد. فیزوهای مینیاتوری تکفاز 230 ولت AC و انوع سه فاز آن‌ها 415 ولت AC هستند و MCBهای DC، در ولتاژ 220 ولت کار می‌کنند. فیوزهای مینیاتوری را می‌توان به صورت دستی وصل یا قطع کرد.

چهار نماد رایج فیوزهای مینیاتوری در شکل زیر نشان داده شده است.

ساختار و عملکرد فیوز مینیاتوری

فیوز مینیاتوری از مجموعه‌ای از قطعات تشکیل شده که در یک محفظه مستحکم و عایق تعبیه شده‌اند. سیستم کلیدزنی یا سوئیچینگ نیز از دو کنتاکت ثابت و متحرک تشکیل شده است که با سیم‌های ورودی و خروجی ارتباط الکتریکی دارند.

فیوز‌ها از نظر سرعت عملکرد به دو دسته کندکار و تندکار تقسیم می‌شوند.

فیوز‌های کندکار: این نوع فیوز‌ها در برابر عبور جریان بیش از حد واکنش ملایم تری از خود نشان می‌دهند و برق را دیرتر قطع می‌کنند. با اینهمه، واکنش این فیوز‌ها در برابر جریان اتصال کوتاه تقریباً لحظه‌ای است.

فیوز‌های تندکار: این فیوز‌ها زمان قطع کمتری نسبت به فیوز‌های کندکار داشته و به همین دلیل در مصارف روشنایی استفاده می‌شوند.

تشخیص جریان اضافه به عهده یک فلز (بیمتال) می‌باشد که بوسیله عبور جریان بلند مدت بیش از جریان نامی، گرم شده و بر اثر خم شدن باعث عمل کنتاکت فیوز مینیاتوری شده و مدار را قطع می‌کند.

همچنین جریان اتصال کوتاه بوسیله سیم پیچی که دارای تعداد دور کم و قطر زیاد می‌باشد، بصورت مغناطیسی تشخیص داده شده و فیوز مینیاتوری عمل می‌کند.

در شرایط کار عادی، کلید مینیاتوری مانند یک کلید عادی عمل می‌کند که وظیفه آن قطع و وصل مدار است. اگر شرایط اضافه بار یا اتصال کوتاه رخ دهد، MCB به طور خودکار عمل کرده و در نتیجه آن، گذر جریان بار با وقفه رو‌به‌رو می‌شود. نشانه بصری این وقفه حرکت خودکار دکمه MCB به موقعیت قطع است. این عملکرد خودکار MCB می‌تواند از دو طریق گرمایی و مغناطیسی به دست آید. شکل زیر، عملکرد قطع MCB را به صورت گرمایی نشان می‌دهد.

در شرایط اضافه بار، جریان گذرنده از بی‌متال سبب بالا رفتن دمای آن می‌شود. گرمای بی‌متال، خود، سبب انحراف آن به دلیل انبساط حرارتی فلزها می‌شود. این انحراف، زبانه قطع را آزاد کرده و در نتیجه کنتاکت‌ها از هم جدا می‌شوند.

در برخی MCBها میدان مغناطیسی ناشی از پیچه‌ها ساز و کار قطع و وصل را انجام می‌دهد و سبب انحراف بی‌متال می‌شود. شکل زیر این موضوع را نشان می‌دهد.

تحت شرایط اتصال کوتاه یا اضافه بار زیاد، پیکربندی قطع مغناطیسی مطابق تصویر بالا عمل خواهد کرد. در شرایط کاری عادی، MCB به صورت شکل سمت چپ است و نیروی کافی برای تغییر وضعیت تیغه تریپ را ندارد. اما هنگامی که اتصال کوتاه یا اضافه بار رخ دهد، میدان مغناطیسی ایجاد شده نیروی کافی برای تغییر وضعیت تیغه و در نتیجه زبانه را به وجود می‌آورد.

انواع فیوز مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری بر اساس جریان‌های قطع لحظه‌ای در سه نوع دسته‌بندی می‌شوند و عبارتند از:

نوع B نوع C نوع D

MCB نوع B

این نوع MCB به صورت آنی و در مقدار سه تا پنج برابر جریان نامی‌اش عمل می‌کند. کلید‌های مینیاتوری نوع B برای بارهای مقاومتی یا بارهای القایی کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرند که در آن‌ها سوئیچینگ ناگهانی بسیار کم است. بنابراین، MCBهای نوع B برای بارهای خانگی یا تأسیسات روشنایی صنعتی مناسب هستند.

MCB نوع C

این MCB در ۵ تا 10 برابر جریان نامی عمل می‌کند و معمولاً برای موتورهای کوچک یا لامپ‌های فلورسنت به کار می‌رود. در چنین مواردی، کلید‌های مینیاتوری نوع C برای مقادیر جریان اتصال کوتاهِ زیاد ترجیح داده می‌شوند. بنابراین، این نوع کلیدها در تأسیسات تجاری و صنعتی با بارهای بسیار سلفی (القایی) مورد استفاده قرار می‌گیرند.

MCB نوع D

این نوع MCB به سرعت و در ۱۰ تا ۲۵ برابر جریان نامی عمل می‌کند. کلیدهای مینیاتوری نوع D در بارهایی که بسیار القایی هستند و در آن‌ها جریان‌های هجومی با مقدار زیاد و به دفعات رخ می‌دهد مورد استفاده قرار می‌گیرند. از کاربردهای رایج این نوع کلیدهای مینیاتوری می‌توان به ماشین‌های پرتوی ایکس، سیستم‌های UPS، تجهیزات جوشکاری صنعتی و موتورهای سیم‌پیچی بزرگ اشاره کرد.

سه نوع MCB بالا، حفاظت را در یک‌دهم ثانیه انجام می‌دهند. حداقل و حداکثر جریان‌های قطع یا اصطلاحاً تریپ (Trip) این فیوزهای مینیاتوری در جدول زیر ارائه شده است. که در آن، IrIr جریان نامی MCB است. همان‌طور که گفتیم، فیوزهای مینیاتوری را می‌توان بر اساس تعداد پل‌هایشان نیز به دسته‌های تک‌پل، دوپل، سه‌پل و چهارپل نیز تقسیم کرد.

نوع MCB حداقل جریان تریپ حداکثر جریان تریپ نوع B 3 I r 3Ir 5 I r 5Ir نوع C 5 I r 5Ir 10 I r 10Ir نوع D 10 I r 10Ir 20 I r 20Ir

انتخاب MCB

انتخاب کلید مینیاتوری برای یک کاربرد خاص کاری است که باید آن را به دقت انجام داد تا حفاظت قابل اطمینان در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه تضمین شود. اگر انتخاب MCB بر اساس الزامات مدار نباشد، ممکن است به دفعات تریپ‌های ناخواسته رخ دهد. اگر انتخاب MCB در اندازه‌ای کمتر از اندازه نامی بار باشد، به دفعات فراوان تریپ می‌شود و موجب وقفه در رسیدن جریان به بار متصل به آن خواهد شد، زیرا در این حالت، جریان نامی MCB کمتر از مقدار جریان نامی بار است. به طور مشابه، اگر مقدار نامی MCB بزرگ‌تر از جریان نامی بار باشد، بار متصل به آن به خوبی محافظت نمی‌شود. در این حالت، کلید مینیاتوری حتی هنگامی که بار جریان اضافه بار بکشد، عمل نخواهد کرد.

مقدار نامی کلید مینیاتوری

هر MCB یک جریان نامی دارد. این مقدار باید کمتر از جریان گذرنده از سیستم سیم‌کشی و بزرگ‌تر یا مساوی با حداکثر جریان بار کامل سیستم باشد. به طور کلی، مقدار نامی MCB باید به گونه‌ای باشد که بتواند ۱۲۵ درصد بار پیوسته به علاوه مقدار بار ناپیوسته را حفاظت کند. به طور خلاصه می‌توان گفت:

مقدار نامی کابل ≥ جریان نامی MCB ≥ حداکثر جریان بار کامل در مدار

مقدار kA یا ظرفیت قطع

این مقدار، ظرفیت MCB را که می‌تواند در شرایط اتصال کوتاه تریپ شود یا در مدار وقفه ایجاد کند نشان می‌دهد و برحسب کیلوآمپر (kA) بیان می‌شود. ظرفیت قطع نباید کمتر از جریان اتصال کوتاه مؤثر باشد. جریان اتصال کوتاه حداکثر جریانی است که در شرایط اتصال کوتاه از مدار می‌گذرد. در تأسیسات خانگی، یک کلید مینیاتوری 6kA کافی است، در حالی که کلیدی با اندازه 10kA یا بیشتر از آن، در کاربردهای تجاری و روشنایی صنعتی انتخابی مناسب است.

نوع MCB

برای آنکه MCB بارهایی با اندازه‌های مختلف و در انواع متفاوت را قطع کند، در نظر گرفتن نوع آن امری مهم است. انواع MCBها و اندازه‌های نامی آن‌ها را در بخش‌های قبل شرح دادیم.

مهمترین کاربردهای MCBها حفاظت یک مدار (سیم‌کشی، بار متصل و سایر تجهیزات) در برابر موارد زیر است:

اتصال کوتاه

اضافه جریان

اضافه بار