play_arrow درباره مدار شکن

مدارشکن چیست؟

مدار شکن یا بریکرهای برق (به انگلیسی: Circuit breaker ) یا دِژُنکتُور(به فرانسوی: Disjoncteur) یا قطع کننده مدار یک دستگاه ایمنی الکتریکی و گونه‌ای کلید خودکار است که برای محافظت از یک مدار الکتریکی در مقابل خطرات ناشی از اضافه بار یا اتصال کوتاه طراحی شده‌ است. عملکرد اصلی آن قطع جریان برای محافظت از تجهیزات و جلوگیری از خطر آتش سوزی است.هر ساختمانی اعم از تجاری و مسکونی دارای سیستمی از مدارهای الکتریکی است که توسط یک دستگاه سوئیچینگ کنترل و محافظت می‌شوند که می‌تواند برق را قطع کند. اکثر سیستم های مدرن از قطع کننده های مدار استفاده می کنند که موجب کنترل و حفاظت سیستم های الکتریکی می شود. کار اصلی مدار شکن ها (بریکرهای برق) این است که جریان مدار را بعد از تشخیص خطا بلافاصله قطع کنند. ضمنا از آنها برای ارتباط بین مولدها، ترانسفورماتورها، مصرف کننده ها، خطوط انتقال انرژی و مجزا کننده ها هم استفاده می شود.

کلید مدار یک وسیله ضروری در دنیای مدرن و یکی از مهم ترین مکانیسم های ایمنی در خانه شما است. هر زمان که سیم کشی برق در ساختمان دارای جریان بیش از حدی باشد، این ماشین های ساده برق را قطع می کنند تا زمانی که کسی بتواند مشکل را برطرف کند. بدون قطع کننده مدار (یا جایگزین، فیوز)، برق خانگی غیرعملی خواهد بود، زیرا احتمال آتش سوزی و سایر مشکلات ناشی از مشکلات ساده سیم کشی و خرابی تجهیزات وجود دارد.

نحوه کار کردن مدارشکن

قطع کننده مدار به عنوان یک دستگاه سوئیچینگ تعریف می شود که می تواند به صورت دستی یا خودکار برای کنترل و محافظت از یک سیستم قدرت الکتریکی کار کند.

از دو کنتاکت اصلی تشکیل شده است: یک کنتاکت ثابت و یک کنتاکت متحرک.

کنتاکت ها معمولا بسته هستند و اجازه می دهند جریان از مدار عبور کند. هنگامی که یک خطا رخ می دهد، مانند اتصال کوتاه یا اضافه بار، کنتاکت ها توسط مکانیزمی از هم جدا می شوند که انرژی پتانسیل ذخیره شده را آزاد می کند. این مکانیسم می تواند فنری، پنوماتیک، هیدرولیک یا مغناطیسی باشد.

جدا شدن کنتاکت ها یک قوس بین آنها ایجاد می کند که پلاسمای بسیار یونیزه و رسانا است. اگر قوس به سرعت خاموش نشود، می تواند به کنتاکت ها و تجهیزات اطراف آسیب برساند.

بنابراین، قطع کننده های مدار از روش های مختلفی برای خاموش کردن قوس استفاده می کنند، مانند خنک کردن، فشرده سازی یا جایگزینی محیط یونیزه شده با گاز تازه. انتخاب محیط خاموش کننده قوس به سطح ولتاژ و درجه جریان قطع کننده مدار بستگی دارد.

با توجه به کاربردهای وسیع circuit breaker (بریکر برق ) این دستگاه ها باید بتوانند تمامی جریان های مزاحم موجود در مدار اعم از : جریان های خازنی خطوط و جریان مغناطیس کنندگی ترانس های بدون بار تا بیشترین بار لحظه ای (جریان اتصال کوتاه) را بدون اینکه اثرات حرارتی و دینامیکی این جریان ها برای مدار و بریکر مشکل ایجاد کند از خود عبور دهند.

همچنین بریکر ها باید تمام جریان های احتمالی را در کوتاهترین زمان ممکن قطع کنند و در حالت قطع (هنگامی که کنتاکت ها از هم جدا هستند) هر نوع ولتاژی که بین دو قسمت باز مدار برقرار می شود را بدون اینکه قوس الکتریکی در مدار به وجود آید تحمل کنند.

 بریکر ها را هم در فضاهای باز و هم در فضاهای بسته می توان نصب و استفاده نمود.

انواع بریکر براساس میزان ولتاژ، ساختار کلی، میزان جریان و قطعات به کار رفته در ساخت

• بریکر ولتاژ پایین برای ولتاژ نامی کمتر از 1000 ولت
• بریکر حالت جامد
• مدار شکن مغناطیسی، حرارتی – مغناطیسی، مغناطیسی – هیدرولیکی
• قطع کننده های انحصاری
• بریکر شانت – تریپ
• بریکر روغنی (Oil Circuit Breaker)

کلید قدرت OCB قدیمی ترین انواع کلیدهای قطع مدار هستند و از روغن به عنوان یک ماده عایق برای خاموش کردن قوس استفاده می‌کنند. در این مدل کنتاکت های کلید در داخل روغن عایق قرار دارند و در صورت بروز ایراد در سیستم، کنتاکت های کلید در داخل روغن باز می شوند. قوس در حال توسعه حباب هیدروژنی را در اطراف خود تشکیل می دهد و فشار ایجاد شده مانع از شعله ور شدن مجدد قوس به صورت تصادفی می شود.مزیت اصلی مدارشکن روغنی OCB این است که برای کنترل قوس الکتریکی به دستگاه های خاصی نیاز ندارد، علاوه بر این که روغن پس از خاموش شدن قوس، بین کنتاکت ها ایجاد عایق می کند.

• مدار شکن های هوایی و هوای فشرده (Air Circuit Breaker)

  مدار شکن هوا دارای یک ذخیره سازی هوای فشرده در داخل است. این هوا از طریق یک نازل آزاد می شود و یک جت هوا با سرعت بالا تولید می کند. این هوا همان چیزی است که برای خاموش کردن قوس استفاده می شود. کلید برق هوا معمولاً در خدمات میدانی با ولتاژ بالا و متوسط، به طور کلی تا ولتاژ 15 کیلو ولت یا برای خطوط بیرونی تا 220 کیلو ولت یا بیشتر، بسته به نوع استفاده می شود.از مزایای اصلی قطع کننده مدار ACB می توان به اندازه کوچک، زمان پاسخ گویی بالا، نیاز به تعمیر و نگهداری کم و کاهش قابل توجه خطر آتش سوزی اشاره کرد.

• بریکر برق فشار قوی با ولتاژ نامی بیشتر از 1000 ولت، ولتاژ بالا گوگرد هگزا فلوئورید(SF6CB)، ولتاژ بالا دی اکسید کرین

ویژگی اصلی کلید برق SF6CB این است که از گاز هگزا فلوراید گوگرد در عملکرد خود استفاده می کنند. این گاز دارای خاصیت عایق عالی است که باعث می شود دستگاه های SF6CB بسیار کارآمد باشند. علاوه بر این، SF6 دارای خاصیت ترکیب سریع پس از خاموش کردن قوس است که یک وسیله خنک کننده بسیار مؤثرتر از هوا است. با توجه به این ویژگی ها، SF6CB ها دستگاه های بسیار موثری در سیستم های فشار متوسط ​​و فشار قوی هستند، زیرا گاز مورد استفاده دارای خواص دی الکتریک عالی و همچنین غیر قابل اشتعال است.

 در مدار شکن های گازی SF6 که معمولا هم برای ولتاژهای بالا استفاده می شوند کنتاکت های بریکر برق فشار قوی در محفظه ای که با گاز SF6 عایق شده است قرار می گیرند. ابعاد این مدارشکن ها کمتر از سایر مدل هاست و صدای کمتری هم تولید می کنند.

بریکرهای گازی کربن دی اکسید اولین بار در سال 2012 و برای ولتاژ های بالا ساخته شدند و دلیل ساخت و استفاده از آنها کاهش میزان غلظت گازهای گلخانه ای است. اما در سایر موارد کاملا مشابه بریکر SF6 هست. مدارشکن های خلا برخلاف کلید های قدرت گازی یا روغنی از محفظه خلا استفاده می کنند. این بریکر ها دوست دار محیط زیست هستند و هیچ صدایی هم هنگام قطع و وصل مدار ندارند و در اماکن عمومی مانند مترو به راحتی می توان آنها را به کار برد .

انواع مدار شکن های SF6 

•  single interrupter sf6 cb  برای حداکثر ولتاژ 245 کیلو ولت 
•  two interrupter sf6 cb  برای حداکثر ولتاژ 420 کیلو ولت 
•  four interrupter sf6 cb برای حداکثر ولتاژ 800 کیلو ولت

کاربرد بریکرها 

کلیدهای مدار در مصارف مسکونی و صنعتی کاربرد دارند. از بریکرها برای محافظت از مدار در جریان های کم که برای کاربری های خانگی مناسب است تا جریان های بالا که برای تابلو برق های بزرگ شهر مناسب است می توان استفاده کرد.

اجزای تشکیل دهنده قطع کننده

• قاب

قاب، پوسته بیرونی یک مدار شکن است که معمولا از مواد عایق ساخته شده است. در صورت بروز خطر، قاب از اجزای داخل و هر چیزی که در خارج از جعبه قرار دارد محافظت می کند.

• پایانه

ترمینال یک بلوک فلزی است که یک پیچ در قسمت بیرونی آن ظاهر می شود. سیم هایی که جریان الکتریکی را از منبع تغذیه، از طریق بریکر حمل می کنند، در اینجا متصل می شوند.

• اهرم

اهرم (سوئیچ) به یونیت تریپ متصل است و اجازه می دهد تا یک بریکر روشن یا خاموش شود. هنگامی که یک کلید قطع می شود، اهرم در وسط قرار می گیرد تا به سرعت تشخیص دهد که کدام قسمت مدار نیاز به عیب یابی دارد.

• کنتاکت

کنتاکت ها دو قطعه فلزی هستند که برای بستن یا باز کردن مدار حرکت می کنند. یکی از کنتاکت ها به مکانیزم محرک متصل است، در حالی که دیگری به پنل اصلی متصل می شود. سه نوع کنتاکت وجود دارد: کنتاکت های قوس دار، کمکی یا اصلی که برای اطمینان از جریان هوای مطلوب در داخل مدارشکن استفاده می شود.

• مکانیزم محرک

مکانیزم محرک یک بازوی فلزی در داخل مدار شکن است. یک انتهای آن به اهرم وصل شده است و سر دیگر به یک کنتاکت متصل می شود. هنگامی که اهرم چرخانده می شود، مکانیزم محرک، کنتاکت ها را به هم متصل یا آنها را از هم جدا می کند.

• یونیت تریپ

یونیت تریپ که به آن قطع کننده نیز می گویند قطعه ای است که مشخص میکند چه زمانی کنتاکت ها به صورت خودکار در مدار باز شوند.

انواع کلیدهای مدار 

•  کلید کمپکت اتوماتیک MCCB (مدار شکن کیس قالبی) کلیدهای مدار قالبی ABB
  • کلید اتوماتیک کمپکت عمدتاً در مدارهای فشار ضعیف استفاده می شوند.
  • در این مدل از سیرکویت بریکرها، کلیه قطعاتی که حامل جریان، مکانیزم ها و دستگاه های سوئیچینگ هستند، در داخل جعبه قالبی یا جعبه قطع کننده مدار متشکل از مواد عایق تعبیه شده اند.
  • کلید کامپکت MCCB اغلب به عنوان اولین انتخاب در سیستم های جریان متناوب (AC) و جریان مستقیم (DC) درصنعت استفاده می شود
  • مزیت اصلی کلید اتوماتیک MCCB تطبیق پذیری بالا برای ادغام با سایر دستگاه های کنترلی، هزینه نگهداری پایین و اندازه کوچک آن است.
  • جریان نامی تا 1000-2500 آمپر (بسته به سری و برند)
    
  • جریان سفر ممکن است قابل تنظیم باشد
    
  • عملیات حرارتی یا حرارتی مغناطیسی
    
  • نرخ جریان وقفه تا 20000 آمپر (بسته به سری و برند)
  • 15-1200A Tmax XT تست شده UL 489 و مطابق با استانداردهای NEMA AB
  • کاربرد: مسکونی تا صنعتی
  • تک، دو قطبی یا سه قطبی
  • MCCB برای محیط های با انرژی بالاتر مانند کارخانه های تجاری مناسب است، در حالی که مینی بریکرها برای محیط های کوچکتر با درجه جریان پایین تر در نظر گرفته شده اند.

• مدار شکن کیس عایق، کلیدهای مدار عایق بندی شده ABB
  
  • Powerbreak II تست شده UL 489 و مطابق با استانداردهای NEMA AB
  • سایز فریم قاب های 800-4000A - اصلی و بزرگ
  • قطع کننده برقی
  • کاربرد: تجاری تا صنعتی سبک - ساختمان های اداری، مدارس، مراکز خرید
  • تا حدودی قابل نگهداری است اما مخاطبین قابل تعویض نیستند
  • طراحی مقاوم

• کلیدهای مدار برق هوا، کلیدهای مدار برق ABB (Emax 2)
  • کاربرد صنعتی سنگین - می تواند شامل تابلو برق باشد جهت بیمارستان ها، مراکز داده وبهترین انتخاب برای سوئیچینگ سنگین 
  • 30 چرخه مقاومت
  • اندازه قاب 250-6000A ساخته شده بر اساس رتبه بندی ANSI
  • تمام الکترونیکی eKip Touch و eKip - استاندارد بلوتوث
  • نسخه های 3 و 4 قطبی

• کلیدهای مدار مینیاتوری MCB (مدار شکن کیس مینیاتوری) کلیدهای مدار مینیاتوری ABB
  
  • جریان نامی بیش از 100 آمپر نیست
  • کاربرد: برای نیازهای کم انرژی، مانند سیم کشی خانه، دفاتر، یا مدارهای الکترونیکی کوچک استفاده می شود.
  • جریان سفر معمولاً قابل تنظیم نیست
    
  • عملیات حرارتی یا حرارتی مغناطیسی
    
  • نرخ جریان قطع تا 18000 آمپر (بسته به سری و برند)
  • MCBها مجهز به دو مکانیسم خاموش شدن هستند:
    • مکانیزم قطع حرارتی تاخیری برای محافظت در برابر اضافه بار 
    • مکانیسم قطع مغناطیسی برای حفاظت از اتصال کوتاه.

انواع کلید های فشار ضعیف 

• کلید های مینیاتوری Miniature Circuit Breaker: MCB
• کلید های حافظ موتور Motor Protection Circuit Breaker: MPCB
• کلید های محافظ جان Residual Current Circuit Breaker: MCCB
• کلید های اتوماتیک کمپکت Moulded Case Circuit Breaker: MCCB
• کلید های اتوماتیک هوایی Air Circuit Breaker: ACB

تفاوت بین ICS و ICU از نظر مدار شکن 

• ICS : ظرفیت قطع سرویس بدان معنا که مدارشکن می‌تواد خطا را رفع کند اما ممکن است پس از آن قابل استفاده نباشد.
• ICU : ظرفیت قطع نهایی بدان معنا که مدارشکن قادر است خطا را از بین ببرد و همچنان قابل استفاد باقی بماند.