روش انتخاب و تست کلید مینیاتوری

کلید مینیاتوری یک کلید حفاظتی اتوماتیک است که از آن برای محافظت از مدار در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار استفاده می شود. البته در ایران از کلید مینیاتوری صرفا برای محافظت در برابر اتصال کوتاه در مدار کمک می گیریم و برای اضافه بار از بی متال استفاده می کنیم.

​

   کلید مینیاتوری شامل قطعات و تجهیزاتی در یک محفظه محکم و عایق است. مکانیزم کلید زنی یا سوئیچینگ کلید مینیاتوری با استفاده از کنتاکت های ثابت و متحرک است که این کنتاکت ها با سیم ها در ورودی و خروجی کلید ارتباط الکتریکی دارند. در واقع کلید مینیاتوری یک تجهیز الکترومغناطیسی است و در یک محفظه عایق قرار دارد؛ که این محفظه، عایق بندی و حفاظت مکانیکی لازم را فراهم می کند. کلید مینیاتوری اشنایدر یکی از پرکاربرد ترین تجهیزات این برند به حساب می آید که در ایران تولید می شود. 

جنس محفظه کلید مینیاتوری

  جنس محفظه کلید مینیاتوری یکی از مشخصات کلید مینیاتوری است که به ما در جهت تشخیص کیفیت و انتخاب کلید مینیاتوری کمک می کند. جنس محفظه کلید مینیاتوری باید از مواد عایق با حداقل ولتاژ ۲۵۰۰ ولت و غیر قابل اشتعال با مقاومت حرارتی ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد باشد. معمولاً مواد عایق از باکالیت، ملامین یا نوع خاصی از پلی آمید الیاف دار ساخته می شوند. بهتر است بدانید کلیدهایی که پوسته و عایق آن ها از مواد پلاستیک ساده و یا آسیابی تهیه شده اند، به طور قطع غیر استاندارد هستند. زیرا مقاومت لازم در برابر حرارت ناشی از عبور جریان و جرقه ناشی از قطع و وصل را ندارد. برای تشخیص و تفکیک آن ها از کلیدهای با عایق استاندارد، از طریق بوی خاص این مواد به راحتی می توان به جنس عایق غیر استاندارد پی برد.

جرقه گیر در کلید مینیاتوری

   یکی از قسمت های تشکیل دهنده کلید مینیاتوری، جرقه گیر است. قسمت جرقه گیر شامل صفحات فلزی موازی بوده که به وسیله لایه های عایق از هم جدا شده اند و در زمان قطع، جرقه را به جرقه های کوچک تر تقسیم می کنند. عدم وجود این قطعه در کلید مینیاتوری موجب کاهش و یا عدم کیفیت و قیمت ارزان کلید می شود که ساده ترین و ابتدایی ترین راه تشخیص این موضوع وزن کم تر این کلیدها در مقایسه با کلیدهای مینیاتوری مجهز به جرقه گیر و با کیفیت است. به طور معمول خاموش کننده جرقه در کلیه کلیدهای صنعتی می توانند هوا، روغن، خلأ و یا گاز SF6 باشند. لازم به ذکر است از هوا به عنوان خاموش کننده در کلید مینیاتوری استفاده می شود.

   لازم به ذکر است وزن کلیدهای مینیاتوری اشنایدر سری C60N نوع تک پل حدود ۰٫۱۲ کیلوگرم، نوع دو پل حدود ۰٫۲۲ کیلوگرم، نوع سه پل حدود ۰٫۳۶ کیلوگرم و نوع چهار پل حدود ۰٫۴۸ کیلوگرم است.

مقاله پیشنهادی: تفاوت فیوز، کلید مینیاتوری و کلید اتوماتیک کمپکت

درجه حفاظت (IP) کلید مینیاتوری

   در این جا این نکته را یاد آور می شویم که محفظه کلید مینیاتوری باید به منظور جلوگیری از تماس افراد کاملاً مهر و موم شده باشد. میزان درجه حفاظت لوازم و تجهیزات الکتریکی تحت عنوان حفاظت نفوذ، (Ingress Protection) یا IP با یک عدد دو رقمی لحاظ می شود، که رقم اول نفوذ اجسام خارجی و جامدات را به محفظه برق دار یا به عبارتی درجه حفاظت اشخاص در برابر تماس با قسمت های برق دار را نشان می دهد و رقم دوم درجه حفاظت در برابر آب و رطوبت را نشان می دهد. این مشخصه برحسب استاندارد IEC60529 تعیین می گردد.

   درجه حفاظت یکی دیگر از مشخصات کلید مینیاتوری است که مورد توجه است. در مورد درجه حفاظت کلید مینیاتوری باید گفت درجه حفاظت پیچ ها و ترمینال های کلید مینیاتوری IP20 تعیین شده است. این بدین معنی است که این نوع کلید در زمینه حفاظت در برابر نفوذ اجسام خارجی، دارای حفاظت در برابر نزدیک شدن انگشت یا اجسام مشابه که طول آن ها بیش از ۸۰ میلی متر نباشد و هم چنین دارای حفاظت اجسام جامد با قطر بیش از ۱۲ میلی متر است. هم چنین ترمینال ها حفاظت ویژه ای در برابر نفوذ آب و رطوبت ندارند.

   گاهی درجه حفاظت دیگری به صورت جداگانه برای بدنه یا محفظه کلید مینیاتوری ذکر می گردد و آن درجه حفاظت IP40 است. این بدین معنی است که بدنه این کلید در زمینه حفاظت در برابر نفوذ اشیاء و اجسام خارجی، جهت حفاظت برای اجسام سخت با قطر بیش از ۱٫۵ میلی متر و یا حفاظت برای سیم ها یا تسمه ها با ضخامت بیش از یک میلی متر مناسب است. در  صورتی که این تجهیز حفاظت ویژه ای در برابر آب و رطوبت ندارد. درجه حفاظت کلید باید با درجه حفاظت تابلو  هم خوانی داشته باشد.

الزامات کلید مینیاتوری برای عملکرد صحیح

  مکانیزم عملکرد یک کلید مینیاتوری شامل تریپ حرارتی و تریپ مغناطیسی است. هنگامی که جریان خطا رخ دهد میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ بر نیروی فنر نگه دارنده تکیه گاه غلبه می کند و تریپ اتفاق می افتد. نشانه ظاهری تریپ، حرکت دستگیره کلید به سمت موقعیت قطع است. 

در کلیدهای مینیاتوری حفاظت در مقابل اضافه بار به وسیله رله حرارتی یا بی متال صورت می گیرد. بی متال مذکور حتماً باید مطابق استاندارد و مشخصه قطع قراردادی، با دقت بسیار تنظیم شود تا بتواند عملکرد صحیحی ارائه دهد. برخی کلیدهای بی کیفیت به دلیل کاهش هزینه ها متأسفانه این بخش را در کلید حذف می کنند.

   حفاظت در مقابل اتصال کوتاه از طریق سیم پیچ در کلید مینیاتوری انجام می پذیرد که هر سیم پیچ ویژه یک جریان نامی طراحی شده است. در کلیدهای تقلبی از یک نوع سیم پیچ برای چند جریان نامی استفاده شده است.

   مکانیزم کلید زنی یا سوئیچینگ کلید مینیاتوری با استفاده از کنتاکت های ثابت و متحرک است که این کنتاکت ها با سیم ها در ورودی و خروجی کلید ارتباط الکتریکی دارند.

محفظه و ترمینال های کلید مینیاتوری

   علاوه بر الزام کلید مینیاتوری به دارا بودن محفظه عایق با استقامت حرارتی و مکانیکی لازم به منظور تحمل دمای ناشی از جریان نامی،  اجزای فلزی مکانیزم عمل کننده کلید مینیاتوری نیز باید از جنس مقاوم بوده تا در شرایط آب و هوایی نامساعد فرسوده نشود. ترمینال های کلید باید به گونه ای باشد که از پراکنده شدن سیم و کابل متصل به آن جلوگیری شود. رزوه های پیچ ترمینال ها باید در فلز محکم شود. انتهای آچارخور پیچ ها باید گرد بوده تا از صدمه رساندن به سیم ها جلوگیری نماید.

استانداردها و آزمون کلید مینیاتوری

   در کلیدهای مینیاتوری باید دو استاندارد IEC60947 جهت کاربردهای صنعتی و استاندارد IEC60898 برای کلیدهای کاربری مسکونی رعایت شود.

   در ایران هم در آزمایشگاه پژوهشگاه نیرو، کلیدهای مینیاتوری توسط سازمان ملی استاندارد و سازمان توانیر بر اساس استاندارد بین المللی ، ارزیابی می شوند.

   برخی از مواد آزمون کلید مینیاتوری مطابق استاندارد ملی عبارتند از آزمون حفاظت در برابر خطر برق گرفتگی توسط دستگاه تست انگشتک، آزمون مقاومت در برابر ضربه و تکان مکانیکی، آزمون افزایش دما و اندازه گیری اتلاف توان، آزمون مقاومت در برابر گرمای غیر عادی و آتش توسط دستگاه تست آتش و آزمون تحت عنوان بیست و هشت روزه. مطابق با این استاندارد آزمون دوام مکانیکی به گونه ای است که کلید را تا چهار هزار مرتبه با جریان نامی قطع و وصل می کنند و در آزمون بیست و هشت روزه کلید را تا ۲۸ روز با جریان نامی قطع و وصل می کنند.

دوام مکانیکی کلید مینیاتوری اشنایدر

  از مشخصات کلید مینیاتوری که در کاتالوگ آن ذکر می شود و مورد توجه قرار می گیرد دوام مکانیکی این نوع کلید است. دوام مکانیکی کلیدهای مینیاتوری اشنایدر تا ۲۰۰۰۰ سیکل قطع و وصل کلید، تضمین شده است. همان طور که می دانید عمر یک کلید به علت اصطکاک قطعات با یکدیگر هنگام قطع و وصل، تحت تأثیر قرار می گیرد. یکی از آزمون هایی که کلید مینیاتوری پشت سر می گذارد، آزمون دوام مکانیکی و الکتریکی کلید توسط دستگاه تست دوام مکانیکی و الکتریکی است

تست کلید مینیاتوری

   یکی از مواردی که ممکن است برای خریدار و یا مصرف کننده کلید مینیاتوری حائز اهمیت باشد، بررسی و تست کلید مینیاتوری است. این بررسی شامل معاینه ظاهری، بازرسی مواد استفاده شده داخلی و خارجی کلید، عملکرد مکانیکی و بازرسی عملکرد کلید است.

   عملکرد مکانیکی سوئیچ کردن بین وضعیت ON و OFF کلید (MCB) باید انعطاف پذیر و قابل اطمینان بدون گیر کردن و یا لغزش شاسی کلید مینیاتوری باشد.

   به طور مثال در صورت قطع برق و روشنایی باید مجدد کلید مینیاتوری را تنظیم و در حالت وصل قرار داد. در صورتی که با وجود تنظیم مجدد کلید، جریان برق برقرار نشد؛ یا در سیم کشی مدار و یا خود کلید قطع کننده یا مینیاتوری مشکل وجود دارد.

   گام اول در بررسی این مشکل این است که اتصال همه کلیدها و لوازم الکتریکی را قطع کنید.

   ابتدا به صورت دستی شاسی کلید را بالا و پایین زده، اگر در حالت ON باقی نماند، کلید مینیاتوری سالم نیست و احتیاج به تعویض دارد.

   کلید مورد بررسی را روی حالت ON قرار داده و مولتی متر را روشن کنید. سپس مولتی متر را روی حالت ولت متر قرار دهید. پراب قرمز رنگ مولتی متر را به پیچ یا ترمینالی که کلید را تغذیه می کند متصل کنید. در این حال پراب مشکی رنگ یا خنثی مولتی متر را به قسمت زمین شده جعبه یا تابلو مینیاتوری اتصال دهید.

   ولتاژ نشان داده شده را بخوانید. در صورتی که ولتاژی موجود نبود (ولتاژ صفر)، خرابی کلید مینیاتوری تشخیص داده می شود. در صورتی که ولتاژ نمایش داده شده عدد ۱۲۰ یا ۲۳۰ ولت بود کلید مینیاتوری سالم است و ممکن است سیم کشی های مدار مشکل داشته باشد.

تشخیص کیفیت کلید مینیاتوری

   در این قسمت می خواهیم به چگونگی تست ظاهری و چک کردن کیفیت کلید مینیاتوری بپردازیم:

   به منظور چک کردن ظاهری کلید مینیاتوری باید در نظر داشت که قسمت محفظه پلاستیکی باید تمیز و بدون هیچ گونه آسیب و نقصی مانند ترک و یا وجود حباب روی بدنه کلید باشد و برخورداری از این عوامل از جمله مشخصات کلید مینیاتوری سالم است.

   برخی تولیدکنندگان ممکن است به منظور کاهش هزینه در تولید، به طور کامل یا جزئی از مواد بازیافت شده استفاده کنند. کلید مینیاتوری که کاملاً از مواد استاندارد، تولید شده باشد، روشن و بدون لکه های سیاه است، در حالی که کلیدی که از مواد بازیافت شده تولید شده باشد، تیره تر است.

   یکی دیگر از مواردی که می توان به منظور تست کلید مینیاتوری به صورت ظاهری، توسط خریدار بیان نمود، مقایسه وزن کلید است. می توان وزن کلید مینیاتوری خریداری شده را با وزن یک نمونه کلید سالم مقایسه کرد. برخی از تولیدکنندگان از برنج به جای فلز مس قرمز در تولید کلید مینیاتوری استفاده می کنند که از نظر رنگ متفاوت هستند و می توان این موضوع را تشخیص داد. برخی دیگر هم ضخامت سیم را کاهش می دهند تا هزینه ها کاهش یابد. این ها همه از موارد و نمونه های غیر استاندارد است که باید به آن توجه نمود.

   شرکت اشنایدر الکتریک به منظور افزایش سرمایه گذاری و گسترش فعالیت خود، در ایران کارخانه ای جهت تولید و مونتاژ کلید های مینیاتوری تأسیس نمود. کلیدهای مینیاتوری در این کارخانه با رعایت استانداردهای لازم تولید می شوند.

   طراحی کلیدهای مینیاتوری اشنایدر به نحوی است که به آسانی پس از پایان عمرشان قابل بازیافت هستند. از جمله استانداردهای محیطی استاندارد ROHS است. این استاندارد معرف قانونی است که در اروپا جهت محدودیت استفاده از مواد خطرناک در وسایل الکتریکی و الکترونیکی وضع شده است. مطابق با این قانون وجود ۶ ماده پر خطر برای سلامتی انسان و طبیعت در تجهیزات و محصولات الکتریکی و قطعات کامپیوتری ممنوع است. این ۶ ماده شامل سرب، جیوه، کادمیم، BDE و PBB است.

انتخاب کلید مینیاتوری

   در زیر به برخی از عوامل تأثیر گذار در انتخاب کلید مینیاتوری و طراحی بار کلید اشاره می کنیم:

جریان نامی کلید مینیاتوری

   جریان نامی کلید مینیاتوری یکی از مهمترین پارامترهای انتخاب کلید است. جریان نامی کلید مینیاتوری باید بیشتر از جریان بار و کمتر از جریان مجاز حرارتی مداوم کابل یا هادی های مدار در نظر گرفته شود.

   یک نکته قابل توجه این است که جریان نامی کلید یا وسیله حفاظتی در مدارهایی با ضریب قدرت واحد مانند لامپ رشته ای، باید بیشتر از جریان مصرف بار باشد.

   هم چنین جریان نامی کلید یا وسیله حفاظتی در مدارهایی با بار با ضریب قدرت اکتیو مانند موتور و نظایر آن، باید بیشتر از ۱٫۲۵  جریان مصرف بار باشد.

   در ضمن در مورد بارهای با ضریب قدرت خازنی (کاپاسیتیو) و مواردی مانند لامپ های تخلیه در گاز (لامپ های فلورسنت، گازی، بخار سدیم، بخار جیوه، متال هالید و …) به همراه خازن های تصحیح ضریب توان و موتورهای با راه اندازی خازنی و مانند آن ها، جریان نامی MCB باید برابر یا بزرگ تر از ۲ برابر جریان مصرف باشد.

قدرت قطع کلید مینیاتوری (Ics)

   عامل مهم دیگر ظرفیت قطع کلید و یا به عبارتی Ics است. قدرت قطع یا Ics، حداکثر جریانی است که یک وسیله حفاظتی بدون این که آسیب ببیند، آن را قطع می کند.

   قدرت قطع کلید مینیاتوری نباید کمتر از حداکثر جریان اتصال کوتاه امکان پذیر در مدار باشد. بزرگترین جریان اتصال کوتاه برای هر کلید از اتصال کوتاه در ترمینال های آن (پشت کلید) به دست می آید. به طور مثال در صورتی که در پشت MCB فاز به نول وصل شود، بزرگ ترین جریان اتصال کوتاه ایجاد می شود و این جریان در انتخاب قدرت قطع کلید مینیاتوری تعیین کننده است. جریان قدرت قطع کلید مینیاتوری باید از ماکزیمم جریان اتصال کوتاه عبوری از کلید بزرگ تر یا برابر با آن باشد.

منحنی قطع کلید مینیاتوری

   منحنی قطع یک کلید مینیاتوری، یک منحنی است که نسبت زمان قطع به جریان عبوری از کلید مینیاتوری را نشان می دهد. به عبارت دیگر عکس العمل کلید مینیاتوری برای قطع مدار در حالت عبور جریان اضافه بار و اتصال کوتاه از کلید در منحنی قطع کلید مشخص است و بر اساس آن تیپ یا کلاس کاری کلیدهای مینیاتوری تعریف می گردد. 

منحنی قطع کلید مینیاتوری

   برای خرید کلید مینیاتوری باید توجه کنیم که به منظور حفاظت از کابل های داخل مدار باید منحنی قطع تحمل حرارتی کابل بالاتر از منحنی قطع کلید قرار گیرد.​

​​کلید مینیاتوری DC اشنایدر الکتریک

تأثیر دمای محیط بر عملکرد کلید مینیاتوری

   از جمله معیارهای تأثیر گذار در انتخاب کلید حفاظتی، دمای محیط است. هر سیم یا کابل بسته به این که در چه محیط و دمایی نصب شده باشد، جریان مشخصی را از خود عبور می دهد و با افزایش دمای محیط، مقاومت سیم بالا خواهد رفت و در نتیجه جریان مجاز کابل کاهش خواهد یافت. هر سیم در دمای ۳۵ درجه سانتی گراد ۸۵% و در دمای ۴۰ درجه سانتی گراد، ۷۵% از جریان نامی را از خود عبور می دهد.

   با توجه به این موضوع، افزایش دمای محیط بر عملکرد کلید مینیاتوری و انتخاب آن در مدار نیز اهمیت دارد. هرچه دما بالاتر رود MCB تحت تأثیر قرار می گیرد و در جریان های کمتر از جریان نامی خود، تریپ انجام می دهد. به طور مثال برای کلید مینیاتوری ۱۰ آمپر، جریان نامی در ۲۰ درجه سانتی گراد ۱۰٫۵، در ۳۰ درجه سانتی گراد ۱۰، در ۳۵ درجه سانتی گراد ۹٫۷ و در ۴۰ درجه سانتی گراد ۹٫۳ در نظر گرفته می شود و این روند هر چه دما بالاتر رود با تغییر بیشتر جریان ادامه دارد.

   این موضوع در طراحی مصارف کلید مینیاتوری مهم است. به طور معمول جریان نامی که توسط کارخانه تولید کلید مینیاتوری بر روی محصول و در کاتالوگ آن ذکر می شود، جریان نامی در ۳۰ درجه سانتی گراد است. دمای محیط جهت عملکرد مناسب MCB های سری C60N اشنایدر در محدوده ۲۵- تا ۶۰ درجه سانتی گراد اعلام شده است.

    دقت در انتخاب کلید مینیاتوری به منظور عملکرد صحیح و دقیق در یک کاربرد خاص، امری است مهم تا بتوان حفاظت قابل اطمینان در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه را تضمین نمود. اگر انتخاب کلید بر اساس قواعد و الزامات در مدار نباشد، امکان ایجاد تریپ های ناخواسته و نادرست فراهم می شود.

   در صورتی که کلید مینیاتوری، جریان نامی کمتر از جریان نامی بار داشته باشد، تریپ های مکرر رخ می دهد و در رسیدن جریان به بار متصل به آن، وقفه و تأخیر ایجاد می شود. در صورتی که جریان نامی کلید مینیاتوری بیشتر از جریان بار باشد، بار متصل به آن به خوبی محافظت نمی شود و در این صورت حتی در زمانی که بار، جریان اضافه ای بکشد، MCB عمل نخواهد کرد. بنابراین از عوامل مؤثر در انتخاب کلید مینیاتوری جریان نامی و کلاس کاری آن هاست. 

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید.