از آنجایی که ظرفیت سیستم نصب شده همچنان در بازار PV استرالیا افزایش می‌یابد، برای طراحان و نصاب‌های سیستم ارزشمند است که مکانیسم‌های پشت کلیدهای MCCB و مقادیر نامی آنها را بدانند.

کلید اتوماتیک کمپکت (MCCB ) نوعی وسیله حفاظت الکتریکی است که برای محافظت از مدار الکتریکی در برابر جریان بیش از حد استفاده می شود که می تواند باعث اضافه بار یا اتصال کوتاه شود. با مقادیر نامی جریان 2500 آمپر، MCCB ها می توانند برای طیف وسیعی از ولتاژها و فرکانس ها با تنظیماتی برای قطع مدار استفاده شوند. این قطع کننده ها به جای کلیدهای مینیاتوری (MCB) در سیستم های PV در مقیاس بزرگ برای اهداف ایزوله سازی و حفاظتی سیستم استفاده می شوند.

MCCB چگونه کار می کند؟

MCCB از یک جزء حساس به دما (عنصر حرارتی) با یک جزء الکترومغناطیسی حساس به جریان (عنصر مغناطیسی) استفاده می‌کند تا مکانیسم قطع را برای اهداف حفاظتی و جداسازی فراهم کند. این امر MCCB را قادر می سازد تا قابلیت های زیر را فراهم کند:

• حفاظت در برابر اضافه بار
• حفاظت از خطای الکتریکی در برابر جریان های اتصال کوتاه
• به عنوان کلید برق برای قطع

ساختمان یک کلید اتوماتیک کمپکت (MCCB)

یک MCCB از اجزای اصلی زیر تشکیل شده است:

1. خاموش کننده قوس
2. کنتاکتها
3. مکانیزم عملگر
4. اتصال ترمینال
5. واحد قطع حرارتی
6. بخش قطع مغناطیسی
7. مکانیزم دستی قطع
8. دکمه قطع

در ادامه جزئیات مختصری از هر مکانیزم مورد استفاده در یک MCCB معمولی آورده شده است.

خاموش کننده قوس

ناودان قوسی یا خاموش کننده قوس، مجموعه ای از صفحات فلزی موازی است که به طور متقابل از یکدیگر عایق هستند. با شکافتن قوس و طولانی کردن آن به خاموش کردن قوس کمک می کند. همچنین به عنوان تقسیم کننده قوس یا قوس شکن نیز شناخته می شود. این صفحات از مواد فرومغناطیسی ساخته شده اند.

کنتاکت ها

کنتاکت ها هادی های فلزی هستند که وظیفه انتقال جریان به بار را بر عهده دارند. دو نوع کنتاکت وجود دارد؛ کنتاکت های ثابت و متحرک. کنتاکت ها از مواد مقاوم در برابر قوس با مقاومت کم و مقاوم در برابر خوردگی ساخته شده اند. کیفیت مواد تعیین کننده طول عمر قطع کننده مدار است.

مکانیزم عملگر

این مکانیزم MCCB است که مسئول باز و بسته کردن کنتاکت های حامل جریان است. به واحد قطع کننده متصل است که مکانیسم عملیاتی را فعال می کند. واحد قطع کننده بر روی یک مکانیسم حرارتی و مغناطیسی کار می کند.

ترمینال اتصال

کانکتورهای ترمینال برای اتصال MCCB به مدار خارجی استفاده می شوند. پایانه های بالایی به خروجی بار وصل می شوند در حالی که پایانه های پایینی به ورودی تغذیه متصل می شوند. اگرچه آنها دو طرفه هستند، اما تعیین ورودی و خروجی بر اساس نصب فیزیکی تعیین می شود.

واحد قطع

این واحد، مسئول راه اندازی مکانیسم عملگر است. این واحد دارای مکانیزم حرارتی برای اضافه بار، قطع مغناطیسی برای اتصال کوتاه و یک دکمه تست برای تست است.

واحد قطع حرارتی

این واحد از یک مکانیسم حرارتی استفاده می کند که یک نوار بی متال (دو فلزی) است که هنگام افزایش دما به دلیل بارگذاری بیش از حد، خم می شود (و کنتاکت ها را باز می کند).

واحد قطع مغناطیسی

این واحد دارای رله ای است و هنگامی که جریان های بالاتری از بوبین آن به دلیل اتصال کوتاه عبور می کند، میدان مغناطیسی ایجاد می کند و مدارشکن را قطع می کند. در حالی که دکمه تست برای شبیه سازی مکانیسم های گفته شده در بالا و تست پاسخ قطع کننده مدار استفاده می شود.

مکانیزم قطع دستی

دسته ای است که برای باز یا بستن مدارشکن بصورت دستی استفاده می شود. همچنین به عنوان مکانیزم بدون قطع شناخته می شود، زیرا حتی اگر دسته در وضعیت روشن نگه داشته شود، خاموش می شود.

دسته می تواند در سه حالت یعنی رو به بالا، وسط یا پایین باشد. اگر دسته در موقعیت رو به بالا باشد، وضعیت روشن است. اگر در موقعیت وسط باشد، بریکر قطع می باشد و در حالی که موقعیت رو به پایین باشد  وضعیت OFF را نشان می دهد.

دکمه قطع

دکمه Trip برای تست کلید مدارشکن استفاده می شود. این یک دکمه قرمز رنگ است که با فشار دادن، مکانیسم عملکرد را قطع می کند.

حفاظت در برابر اضافه بار

حفاظت اضافه بار توسط MCCB از طریق جزء حساس به دما تامین می شود. این جزء اساساً یک اتصال دو فلزی (بی متال) است. بی متال از دو فلز غیر همجنس با ضرایب انبساط مختلف تشکیل شده است که هنگام قرار گرفتن در معرض دمای بالا با سرعت های متفاوتی منبسط می شوند. در طول شرایط عملیاتی عادی، تماس دو فلزی به جریان الکتریکی اجازه می دهد تا از طریق MCCB عبور کند. هنگامی که جریان از مقدارتعیین شده برای قطع بیشتر شود، تماس دو فلزی به دلیل نرخ حرارتی متفاوت انبساط گرما در داخل کنتاکت شروع به گرم شدن کرده و خم می‌شود. در نهایت، کنتاکت تا حدی خم می شود که میله تریپ را به طور فیزیکی فشار می دهد و کنتاکت ها را باز می کند و باعث قطع شدن مدار می شود.

حفاظت حرارتی MCCB معمولاً دارای یک تأخیر زمانی است تا مدت کوتاهی از جریان اضافی که معمولاً در برخی از عملیات دستگاه مشاهده می‌شود، مانند جریان‌های هجومی که هنگام راه‌اندازی موتورها مشاهده می‌شود، مجاز باشند. این تاخیر زمانی به مدار اجازه می دهد تا در این شرایط بدون خاموش کردن MCCB به کار خود ادامه دهد.

حفاظت از مدار الکتریکی در برابر جریان اتصال کوتاه

MCCB ها بر اساس اصل الکترومغناطیس به خطای اتصال کوتاه به سرعت پاسخ می دهند. MCCB حاوی یک سیم پیچ برقی است که با عبور جریان از MCCB میدان الکترومغناطیسی کوچکی ایجاد می کند. در طول عملیات عادی، میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ برقی ناچیز است. با این حال، هنگامی که یک خطای اتصال کوتاه در مدار رخ می دهد، یک جریان بزرگ از داخل بوبین عبور می کند و در نتیجه یک میدان الکترومغناطیسی قوی ایجاد می شود که میله قطع کن را جذب کرده و کنتاکت ها را باز می کند.

کلید برق برای قطع

علاوه بر مکانیسم های قطع، MCCB ها همچنین می توانند در مواقع اضطراری یا عملیات تعمیر و نگهداری به عنوان سوئیچ های قطع دستی استفاده شوند. هنگامی که اتصال باز می شود، ممکن است یک قوس ایجاد شود. برای مقابله با این پدیده، MCCB ها برای خاموش کردن قوس مکانیسم های خاموش کننده داخلی قوس دارند.

ویژگی ها و مقادیر نامی MCCB

سازندگان MCCB ملزم به ارائه مشخصات عملیاتی MCCB هستند. برخی از پارامترهای رایج در ادامه توضیح داده شده است:

جریان نامی فریم (Inm)

حداکثر جریانی که MCCB برای کنترل آن رتبه بندی شده است. این جریان نامی فریم حد بالایی محدوده جریان قطع قابل تنظیم را تعیین می کند. این مقدار اندازه قاب مدارشکن را تعیین می کند.

جریان نامی (In)

مقدار جریان نامی تعیین می کند که MCCB به دلیل حفاظت اضافه بار چه زمانی خاموش شود. این مقدار را می توان تا حداکثر جریان نامی فریم تنظیم کرد.

ولتاژ عایق نامی (Ui)

این مقدار حداکثر ولتاژی را که MCCB می تواند در شرایط آزمایشگاهی مقاومت کند را نشان می دهد. ولتاژ نامی MCCB معمولاً کمتر از این مقدار است تا یک حاشیه ایمنی ایجاد کند.

ولتاژ کاری نامی (Ue)

این مقدار ولتاژ نامی برای عملکرد مداوم MCCB است. این ولتاژ معمولاً مشابه یا نزدیک به ولتاژ سیستم است.

ولتاژ مقاومت در برابر ضربه نامی

این مقدار پیک ولتاژ گذرا است که مدارشکن می تواند در برابر نوسانات سوئیچینگ یا برخورد صاعقه تحمل کند. این مقدار توانایی MCCB را برای مقاومت در برابر ولتاژهای اضافه گذرا تعیین می کند. اندازه استاندارد برای تست ضربه 1.2/50µs است.

ظرفیت قطع اتصال کوتاه (ICS)

این بالاترین جریان خطا است که MCCB می تواند بدون آسیب دائمی آن را مدیریت کند. MCCB ها معمولاً پس از عملیات قطع خطا قابل استفاده مجدد هستند، مشروط بر اینکه جریان خطا از این مقدار تجاوز نکنند. هر چه ICS بالاتر باشد، مدار شکن قابل اعتمادتر است.

ظرفیت قطع اتصال کوتاه (ICU)

اگر جریان خطا از این مقدار بیشتر شود، MCCB نمی تواند خاموش شود. در این صورت، مکانیزم حفاظتی دیگری با ظرفیت شکست بالاتر باید عمل کند و این نشان دهنده قابلیت اطمینان عملیات MCCB است.

توجه به این نکته مهم است که اگر جریان خطا از Ics بیشتر شود اما از Icu تجاوز نکند، MCCB همچنان می تواند عیب را برطرف کند، اما ممکن است آسیب دیده و نیاز به تعویض داشته باشد.

عمر مکانیکی

این حداکثر تعداد دفعاتی است که می توان MCCB را قبل از از کار افتادن به صورت دستی راه اندازی کرد..عمر الکتریکی

این حداکثر تعداد دفعاتی است که MCCB می تواند قبل از از کار افتادن، مدار را قطع کند.

عمر الکتریکی

این حداکثر تعداد دفعاتی است که MCCB می تواند قبل از از کار افتادن، مدار را قطع کند.

سایز کردن MCCB

MCCB ها در یک مدار الکتریکی باید بر اساس جریان عملیاتی مورد انتظار مدار و جریان های خطای احتمالی سایز شوند. سه معیار اصلی هنگام انتخاب MCCB عبارتند از:

• ولتاژ کاری نامی (Ue) MCCB باید مشابه ولتاژ سیستم باشد.
• مقدار جریان قطع MCCB باید با توجه به جریان کشیده شده توسط بار تنظیم شود.
• ظرفیت جریان قطع MCCB باید بیشتر از جریان های احتمالی خطای نظری باشد.

انواع MCCB

منحنی MCCB های نوع B، C و D

روش های نگهداری MCCB

1. بازرسی بصری (چشمی)

در طول بازرسی بصری یک MCCB، مهم است که مراقب کنتاکت های تغییر شکل یافته یا ترک در پوشش یا عایق باشید. هرگونه اثر سوختگی در کنتاکت یا پوشش باید با احتیاط چاره جویی شود.

2. روان کاری

برخی از MCCB ها برای اطمینان از عملکرد روان کلید قطع دستی و قطعات متحرک داخلی، به روغن کاری کافی نیاز دارند.

3. تمیزکاری

رسوبات کثیفی روی MCCB ها می تواند اجزای MCCB را خراب کند. اگر کثیفی شامل هر ماده رسانایی باشد ممکن است مسیری برای جریان ایجاد کند و باعث خطای داخلی شود.

4. تست کردن

سه آزمایش اصلی وجود دارد که به عنوان بخشی از روند نگهداری یک MCCB انجام می شود:

4.1. تست مقاومت عایقی

آزمایش‌های یک MCCB باید با جدا کردن MCCB و آزمایش عایق بین فازها و در سراسر پایانه‌های تغذیه و بار انجام شود. اگر مقاومت عایق اندازه گیری شده کمتر از مقدار مقاومت عایق توصیه شده سازنده باشد، MCCB قادر به ارائه حفاظت کافی نخواهد بود.

4.2. مقاومت کنتاکت

این آزمایش با آزمون مقاومت کنتاکت های الکتریکی انجام می شود. مقدار اندازه گیری شده با مقدار مشخص شده توسط سازنده مقایسه می شود. در شرایط عملیاتی معمولی، مقاومت تماس بسیار کم است زیرا MCCB ها باید جریان عملیاتی را با حداقل تلفات عبور دهند.

4.3. تست قطع کردن

این آزمایش با آزمون پاسخ MCCB تحت شرایط جریان اضافه و خطای شبیه سازی شده انجام می شود. حفاظت حرارتی MCCB با عبور جریان زیاد از داخل آن انجام می شود( (300٪ جریان نامی). اگر مدارشکن قطع نشود، نشان دهنده خرابی حفاظت حرارتی است. تست حفاظت مغناطیسی با اجرای پالس های کوتاه با جریان بسیار بالا انجام می شود. در شرایط عادی، حفاظت مغناطیسی فوری است. این آزمایش باید در انتها انجام شود زیرا جریان های زیاد، دمای کنتاکت ها و عایق را افزایش می دهند و این ممکن است نتایج دو آزمایش دیگر را تحت تاثیر قرار دهد.

نتیجه گیری

انتخاب صحیح ها برای کاربرد مورد نیاز، کلید تامین حفاظت کافی در سایت هایی با تجهیزات توان بالا است. همچنین مهم MCCB است که اقدامات تعمیر و نگهداری در فواصل زمانی منظم و هر بار پس از فعال شدن مکانیزم های قطع کننده برای اطمینان از حفظ ایمنی سایت انجام شود.

مرجع:                                                                                                                                   www.gses.com