کلید مینیاتوری چیست؟

کلید مینیاتوری یا MCB (Miniature Circuit Breaker) نوعی کلید الکترومکانیکی خودکار است که از مدارهای الکتریکی در برابر جریان‌های اضافی مانند اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت و از آسیب به مدار و خطرات احتمالی چون ایجاد جرقه و آتش سوزی جلوگیری می‌کند. کلیدهای مینیاتوری در مقایسه با مدارشکن‌های سنتی از نظر اندازه کوچکتر و برای استفاده در فضاهای تنگ ایده‌آل هستند. مقاله ما در مورد کلیدهای مینیاتوری را مطالعه کنید تا در مورد انواع و عملکرد این کلیدها بیشتر بدانید.

آشنایی با کلید مینیاتوری

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که با اتصال کوتاه یا سرریز جریان چه اتفاقی ممکن است برای دستگاه‌های خانگی، پنکه، ماشین لباسشویی، فر، یخچال و بسیاری موارد دیگر بیافتد؟ این دستگاه‌ها در صورت عدم نصب مدارشکن مناسب ممکن است دچار آتش‌سوزی شوند. مدار شکن مینیاتوری یک وسیله جانبی ایمن با مکانیزم عمل الکترومکانیکی خودکار است که با عبور جریان بیش از حد از مدار باز می‌شود و پس از رفع مشکل بدون نیاز به تعویض به چرخه فعالیت باز می‌گردد. همچنین این کلیدها با بروز هرگونه خطا یا ایراد در مدار به صورت خودکار خاموش می‌شوند و باعث می‌شوند که عیب دستگاه به راحتی قابل تشخیص باشد. از مزایای کلیدهای مینیاتوری می‌توان به اندازه کوچک، عملکرد سریع و  حساسیت بالا اشاره کرد.

اجزاء تشکیل دهنده کلید مینیاتوری

• کنتاکت های اصلی: کنتاکت‌های اصلی جریان بار را حمل می‌کنند. این کنتاکت‌ها به سیم‌های ورودی و خروجی مدار متصل می‌شوند.
• واحد تریپ یا لغزش: واحد لغزشی جریان عبوری از مدار را بررسی و در صورت بروز اضافه جریان یا اتصال کوتاه، مدار قطع‌کننده را خاموش می‌کند. این قطعه از عناصر حسگر جریان مانند یک نوار بی متال یا محرک مغناطیسی تشکیل شده است.
•  ترمینال‌ها: سیم‌های خروجی و ورودی به ترمینال‌های کلید مدار متصل می‌شوند.
• محفظه: محفظه از قطعات کلید مینیاتوری محافظت می‌کند. همچنین بین عناصر الکتریکی و قطعات برقی به صورت عایق عمل می‌کند.
• نشانگر تریپ: نشانگر تریپ یک نشانه بصری است که خاموش یا روشن بودن مدار شکن را نشان می‌دهد.
• کنتاکت‌های کمکی: کنتاکت‌های کمکی، کنتاکت‌های اضافه خاص برای تعویض بارهای کمکی یا ارائه عملکردهای سیگنالینگ هستند.
•  فنر تریپ: فنر تریپ یک دستگاه فنری است که کنتاکت‌های کلید مینیاتوری را در وضعیت باز یا بسته نگه می‌دارد. فنر تریپ با فعال شدن یونیت تریپ رها شده و باعث جدا شدن کنتاکت‌ها و قطع مدار می‌شود.
• جرقه گیر: جرقه گیر مسئول خاموش کردن جرقه است. این قطعه در زمان قطع، جرقه را به جرقه‌‌های کوچک تقسیم می‌کند.

نحوه عملکرد کلید مینیاتوری

واحد تریپ یا واحد لغزشی بخش اساسی مسئول عملکرد صحیح کلید مینیاتوری است. هر کلید مینیاتوری هیبرید واجد دو مکانیسم اتصال است: یک بی متال (عنصر حرارتی) که از مدار در برابر جریان اضافه بار و یک آهنربای الکتریکی (عنصر مغناطیسی) که از مدار در برابر جریان اتصال کوتاه الکتریکی محافظت می‌کند که در ادامه به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت.

عملکرد بی متال (عنصر حرارتی)

عنصر حرارتی یک نوار دو فلزی (بی متال) است که با عبور جریان گرم می‌شود. با افزایش جریان، این نوار در اثر گرما خم می‌شود و در نهایت با رسیدن به دمای معین، ارتباط مدار را قطع می‌کند. مکانیسم حرارتی در یک کلید مینیاتوری هیبریدی در دمای خاص کالیبره شده است. دمای تنظیم شده به‌طور معمول بر اساس بار مورد انتظار و شرایط عملیاتی مدار تعیین می‌شود. برای مثال کلیدهای مورداستفاده در بخش‌های مسکونی دمای تنظیم شده پایین‌تری نسبت به موارد مورداستفاده صنعتی یا تجاری دارند. کلید تا زمانی که تنظیم مجدد نشود، در وضعیت خاموش باقی می‌ماند.

عملکرد الکترو مغناطیسی

عنصر مغناطیسی یک سیم پیچ برقی است که با عبور جریان، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. مکانیسم مغناطیسی از اتصال کوتاه محافظت می‌کند. در حالت اتصال کوتاه، یک موج ناگهانی جریان از کلید مینیاتوری می‌گذرد و باعث می‌شود عنصر مغناطیسی یک میدان مغناطیسی ایجاد کند. میدان مغناطیسی یک اهرم فنری را می‌کشد که سوئیچ را آزاد و مدار را خاموش می‌کند. کلید تا زمانی که به صورت دستی تنظیم نشود، در وضعیت خاموش باقی می‌ماند.

انواع کلید مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری بر اساس فاکتورهای مختلفی چون نوع کاربرد، مکانیسم عمل، رتبه‌بندی جریان، رتبه‌بندی ولتاژ وغیره به انواع مختلفی دسته‌بندی می‌شوند:

انواع کلید مینیاتوری بر اساس مکانیسم عمل

کلید مینیاتوری حرارتی: این کلیدها زمانی از کار می‌افتند که افزایش دمای ناشی از جریان عبوری از مدار از آستانه معینی فراتر رود.  

کلید مینیاتوری مغناطیسی: این کلیدها زمانی از کار می‌افتند که نیروی مغناطیسی تولید‌شده توسط جریان عبوری از مدار از یک آستانه خاص فراتر رود.  

کلید مینیاتوری ترکیبی: این کلیدها ترکیبی از ویژگی‌های کلیدهای حرارتی و مغناطیسی هستند. 

کلید مینیاتوری هیبریدی: این کلیدها دارای ویژگی‌های مکانیزم ترمیم حرارتی و مغناطیسی هستند که به آن‌ها امکان می‌دهد هم به اضافه بار و هم به اتصال کوتاه سریع‌تر پاسخ دهند. این کلیدها سریع‌تر از انواع حرارتی یا مغناطیسی عمل می‌کنند و خطر آسیب تجهیزات یا سیستم‌های الکتریکی را کاهش می‌دهند.

کلید مینیاتوری الکترونیکی: این کلیدها از قطعات الکترونیکی برای نظارت بر جریان و قطع کردن بریکر استفاده می‌کنند. این کلیدها نسبت به کلیدهای مینیاتوری حرارتی و مغناطیسی حساس‌تر هستند و تریپ سریع‌تر و دقیق‌تری را ارائه می‌دهند.

کلید مینیاتوری دیفرانسیل: این کلیدها در مدارهای DC استفاده می‌شوند و از آن در برابر خطاهای زمین و اتصال کوتاه محافظت می‌کنند.

کلید مینیاتوری ایزوله: این کلیدها به عنوان سوئیچ برای جداسازی مدار استفاده می‌شوند. آن‌ها فاقد مکانیزم تریپ هستند و برای خاموش کردن مدار در زمان تعمیر و نگهداری یا آزمایش استفاده می‌شوند.

انواع کلید مینیاتوری بر اساس سرعت قطع جریان

کلیدهای مینیاتوری را می‌توان بر اساس محدوده قطع جریان به انواع تندکار و کندکار طبقه‌بندی کرد. کلیدهای تندکار محدوده قطع جریان کمتر و کلیدهای کندکار محدوده قطع جریان بیشتری دارند؛ بنابراین سرعت قطع انواع کندکار ملایم‌تر و با تاخیر بیشتری است. کلید مینیاتوری بر اساس سرعت قطع جریان به 6 نوع زیر تقسیم می‌شوند:

کلید مینیاتوری نوع A: این کلیدها زمانی از مدار خارج می‌شود که جریان از 2 تا 3 برابر جریان واقعی بیشتر شود. این مدار شکن‌ها به اتصال کوتاه بسیار حساس هستند و از این رو در ساخت نیمه هادی‌ها کاربرد دارند.

کلید مینیاتوری نوع B: زمانی از مدار خارج می‌شود که جریان از 3-5 برابر جریان بیشتر شود. این کلیدها برای حفاظت از کابل‌ها استفاده می‌شوند.

کلید مینیاتوری  نوع C: زمانی از مدار خارج می‌شود که جریان از 5 تا 10 برابر جریان واقعی بیشتر شود. این کلیدها در لوازم خانگی و تجاری مانند ترانسفورماتورها، مدارهای روشنایی فلورسنت و تجهیزات فناوری اطلاعات مانند رایانه‌های شخصی، سرورها و چاپگرها کاربرد دارند.

کلید مینیاتوری نوع D: زمانی از مدار خارج می‌شود که جریان از 10 تا 20 برابر جریان نامی بیشتر شود و مقاومت بالایی ارائه دهد. این کلیدها در موتورها استفاده می‌شوند.

کلید مینیاتوری نوع K: کلید نوع k می‌تواند تا 8 تا 12 برابر جریان نامی را تحمل کند و در دستگاه‌های بارگذاری سنگین مانند کمپرسورها، موتورهای سیم پیچ و دستگاه‌های اشعه ایکس کاربرد دارد.

کلید مینیاتوری نوع Z:  این نوع کلید حساس‌ترین کلیدهای مینیاتوری هستند و در حالتی که جریان عبوری 2 تا 3 برابر بیشتر از جریان نامی باشد، سریعا جریان اتصال کوتاه و جریان اضافه بار را قطع می‌کند؛ به همین سبب این نوع کلیدها معمولا در مدارهای ارزشمند و با حساسیت بالا مثل حفاظت مدارات PLC و بردهای الکترونیکی استفاده می‌شوند.

انواع کلید مینیاتوری بر اساس نوع کاربرد

کلیدهای مینیاتوری از نظر نوع کاربرد، به دو دسته کلیدهای مینیاتوری تک فاز و کلیدهای مینیاتوری سه فاز تقسیم می‌شوند:

کلید مینیاتوری تک فاز: این کلیدها جهت حفاظت جریان اضافه بار و جریان اتصال کوتاه در مدارات تک فاز استفاده می‌شوند که می‌تواند   تک‌پل و دوپل باشند.  

کلید مینیاتوری سه فاز: کلیدهای مینیاتوری سه فاز در مدارات سه فاز استفاده می‌شود که می‌تواند سه پل و چهار پل باشد.  

انواع کلید مینیاتوری بر اساس تعداد قطب ها

روش عملی دیگر برای تشخیص کلیدهای مینیاتوری از طریق تعداد قطب‌های پشتیبانی شده توسط قطع کننده مدار است. کلیدهای مینیاتوری بر این اساس به انواع زیر تقسیم می‌شوند:

کلید مینیاتوری تک پل: سوئیچینگ و حفاظت را فقط برای فاز یک مدار فراهم می‌کند.

کلید مینیاتوری دو پل: حفاظت را هم برای فاز و هم برای نول فراهم می‌کند.

کلید مینیاتوری سه پل: سوئیچینگ و حفاظت را فقط برای سه فاز مدار فراهم می‌کند.

 کلید مینیاتوری سه پل با نول: دارای سوئیچینگ و محافظت از هر سه فاز مدار است و همچنین نول نیز به‌عنوان یک قطب جداگانه بخشی از این کلید است.

کلید مینیاتوری چهار پل: این نوع کلید مشابه کلیدهای مینیاتوری سه پل با نول است، اما علاوه بر این، دارای یک آزادکننده محافظ برای قطب خنثی نیز است. از این کلیدها در مواردی استفاده می‌شود که احتمال عبور جریان خنثی بالا از مدار وجود دارد.

موارداستفاده کلید مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری جزء کلیدی برای ایمنی و عملکرد کارآمد ماشین‌های الکتریکی است و در اکثر وسایل برقی که صنعتی یا خانگی استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای معمولی این کلیدها عبارتند از:

1. ورودی تابلو برق‌های خانگی
2. توزیع سیستم‌های ولتاژ ضعیف
3. حفاظت روشنایی ساختمان
4. حفاظت ودارهای موتورهای الکتریکی
5. مدارات قدرت موتورها و ترانسفورماتورها
6. حفاظت از مدارات ترانسفورماتورهای الکتریکی
7. حفاظت مدارات PLC
8. سیستم‌های گرمایشی
9. حفاظت از قطعات نیمه هادی
10. قطع کردن جریان نشتی مدارات همراه با کلید حفاظت جان

 سخن پایانی

در این مقاله سعی کردیم به تمام نکاتی که باید در مورد انواع کلیدهای مینیاتوری موجود بدانید، اشاره کنیم. کلیدهای مینیاتوری بسته به قدرت و حجم ولتاژ، انواع مختلفی و درنتیجه حساسیت و قدرت حفاظت متفاوتی دارند. عمر فیوز مینیاتوری به تعداد دفعات قطع و کیفیت قطعات به کار رفته در آن بستگی دارد. خرید کلید مینیاتوری استاندارد از مراکز معتبر تضمین دوام بیشتر و ایمنی بیشتر محصول است.