انواع کلید های قطع و وصل

یکی از ساده ترین و در عین حال پرکاربرد ترین کلیدهای قدرت، کلید قطع و وصل نام دارد. این کلید تنها دو حالت داشته و می تواند کل مدار و یا قسمتی از آن را با شرایط خاصی قطع و وصل کند. انتخاب یک کلید قطع و وصل با توجه به نقش و موقعیت قرارگیری آن در مدار انجام شده و ما مجاز نیستیم هر نوع کلیدی را در هر موقعیتی استفاده کنیم.

طبق استاندارد برای یک خط، تابلو برق یا یک مصرف کننده باید از ترکیب تجهیزات به صورت زیر استفاده کنیم:

  • در ابتدایی ترین قسمت، باید از یک کلید جداکننده استفاده شود. این کلید غیر قابل قطع و وصل تحت بار نامی بوده و فقط جنبه ی ایمنی دارد.
  • بعد از کلید جداکننده باید از سیستم های حفاظت در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار استفاده شود.
  • کلیدهای بهره برداری بعد از سیستم های حفاظتی قرار می گیرند. این کلیدها از گروه قطع و وصل بار بوده و می توانند تجهیزات را بدون هیچ موردی تحت بار نامی خاموش و روشن کنند.
  • در انتهایی ترین قسمت نیز بار یا مصرف کننده وجود دارد.

سیستم حفاظتی

در ادامه انواع کلیدهای قطع و وصل تحت عنوان دیسکانکتور، کلید اصلی، کلید اضطراری و قطع و وصل بار بررسی شده اند. قابل ذکر است که برای کاهش ابعاد و تعداد تجهیزاتی که باید در یک خط استفاده شود، کلیدهای ترکیبی نیز ساخته شده است. به عنوان مثال به جای یک دیسکانکتور می توان از کلید قطع و وصل بار، بریکر مجهز به سیستم جدا سازی، کلید اصلی یا اضطراری نیز استفاده کرد. اطلاعات بیشتر در مورد توانایی قطع و وصل جریان در مقاله ی کلید قدرت چیست مطالعه کنید.

کلید ایزولاتور یا دیسکانکتور یا تعمیرات:

دیسکانکتور یا ایزولاتور (Isolator, Disconnector, Maintenance Switch) به هیچ مکانیزمی برای خاموش کنندگی قوس مجهز نشده اند و نباید از آن به عنوان قطع و وصل کننده ی مدار یا ماشین در حال کار استفاده کرد. توجه داشته باشید که این کلید فقط می تواند در بی باری کامل و یا هنگام عبور جریان های بسیار ناچیز قطع و وصل شود؛ به همین علت قبل از قطع دیسکانکتور ابتدا باید بار را توسط کلیدهای دیگر کاهش داده و سپس از عدم عبور جریان مطمئن شویم.

علت استفاده از کلیدهای ایزولاتور در واقع قطع تمام هادی های فعال و جدا کردن تجهیزات از منبع تغذیه ی اصلی می باشد. این کار جهت تعمیرات، نوسازی و … انجام شده و بیشتر جنبه ی ایمنی دارد. دیسکانکتور ها به صورت نرمال یا ترکیب شده با فیوز، با مکانیزم دستی و موتور دار در دسترس هستند. جهت نصب می توان این کلیدها را در تابلو برق و یا در جعبه های استاندارد قرار داد. در تصویر زیر یک نمونه دیسکانکتور فیوز را مشاهده می کنید. روی قاب درج شده است که در حالت وصل بودن بار، هرگز کلید را قطع نکنید.

کلید قدرت

ایزولاتورها باید شرایط زیر را داشته باشند:

  • محل قرارگیری کلید و دسته ی قطع و وصل آن در دسترس باشد.
  • تمام هادی های فعال را از منبع اصلی قطع کند. (در برخی مدل ها ترمینال هایی برای نول و ارت نیز وجود دارد. این پلاتین ها نسبت به پلاتین فازها زودتر بسته شده و دیرتر قطع می شوند. (برای اطلاعات بیشتر در مورد انواع پلاتین ها؛ مقاله ی انواع پلاتین از نظر عملکرد را مطالعه کنید.)
  • وضعیت پلاتین ها به صورت مستقیم قابل دیدن بوده و یا کلید دارای نمایشگر قطع و وصل مکانیکی باشند.
  • در صورتی که به جای دیسکانکتور از کلید ایمنی استفاده شود، باید دسته ی قرمز و صفحه یا بدنه ی زرد رنگ داشته باشد.
  • باید بتوانیم با استفاده از قفل های آویز و تجهیزات نشانه گذاری (LockOut, TagOut)، کلید را در وضعیت قطع، قفل کنیم. (برای اطلاعات بیشتر در مورد بهره برداری از کلیدها؛ مقاله ی روش های بهره برداری از کلیدها را مطالعه کنید.)

دیسکانکتور یا ایزولاتور در موارد زیر استفاده می شود:

  • در ورودی اصلی برق و انشعاب های هر بخش
  • در نزدیکی بارها مانند سیستم های تهویه، فن ها، ماشین های شتسشو، رستوران ها و …
  • در محل هایی که ممکن است مدار از قسمت های مختلف برق دار شود.
  • در محل هایی که ممکن است چند نفر به صورت هم زمان روی مدار یا تجهیزات کار کنند.
  • در محل هایی که استارت بدون هماهنگی ماشین آلات ممکن است صدمات جدی داشته باشد.
  • در محل هایی که تجهیزات به صورت خودکار و یا کنترل از راه دور کار می کنند.
  • محل هایی که اپراتور یا تعمیرکار نمی تواند ورودی اصلی برق را ببیند.

کلید اصلی:

طبق استاندارد در هر ورودی، تابلو برق یا ماشین آلات باید یک کلید اصلی (Main Switch, Supply Disconnecting Devices) وجود داشته باشد. این کلید جنبه ی ایمنی داشته و هنگام تعمیرات و نوسازی باید تجهیزات را از تمام منابع تغذیه ی خارجی و داخلی مجزا کند. در نظر داشته باشید کلید اصلی فاقد سیستم حفاظتی در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار بوده و باید این شرایط را داشته باشد:

  • فقط دو وضعیت خاموش و روشن داشته و کاملا در دسترس نصب شده باشد.
  • حتما باید اهرم قطع و وصل دستی با نمایش حالت های ۱ و ۰ برای وضعیت های خاموش و روشن داشته باشد.
  • در صورتی که کلید داخل تابلو نصب می شود حتما دسته ی آن روی درب قرار بگیرد.
  • خاصیت سوئیچ دیسکانکتور را داشته و برای قطع و وصل بارهای القایی از دسته ی AC23B و DC23B باشد.
  • فاصله ی ایجاد شده بین پلاتین ها به صورت مستقیم قابل مشاهده بوده و یا به نمایشگر مکانیکی مجهز شده باشد.
  • نشانگر مکانیکی تنها زمانی حالت قطع را نشان دهد که تمام پلاتین ها باز شده باشد.
  • دسته ی کلید در حالت قطع قابل قفل کردن باشد. (برای اطلاعات بیشتر در مورد بهره برداری از کلیدها؛ مقاله ی روش های بهره برداری از کلیدها را مطالعه کنید.)
  • سمت ورودی ترمینال های کلید که همواره برق دار هستند باید در برابر تماس با دست محافظت شده باشند.
  • ترمینال های ورودی باید علائم خطر داشته باشد.
  • کلید اصلی طوری در مدار قرار بگیرد که مدارهای روشنایی کارگاه و پریزهای برق که برای تعمیرات استفاده می شود را قطع نکند.

اینترلاکدر مدارهایی که از بریکر در ورودی آن استفاده شده است می توان با در نظر گرفتن دسته ی قطع و وصل مناسب، از نصب کلید اصلی صرف نظر کرد. همان طور که در تصویر بالا مشاهده می کنید، کلید اصلی با دسته ی سیاه یا نقره ای رنگ مشخص می شود. در این تصویر گزینه ی (a) دسته ی قطع و وصل به همراه اینترلاک، گزینه ی (b) دسته ی قابل قفل گذاری و گزینه ی (c) کلید نصب شده در جعبه ی استاندارد به صورت تکی را نشان می دهد.

کلید اضطراری:

هنگام کار با ماشین آلات ممکن است حوادث زیادی رخ بدهد. بخشی از این حوادث الکتریکی و بخش های دیگری ممکن است انسانی یا مکانیکی باشد. حفاظت در برابر خطاهای الکتریکی مانند اتصال کوتاه و اضافه بارهای شدید بر عهده ی تجهیزاتی مانند فیوزها و بریکرها است. این تجهیزات باید انواع خطا را تشخیص داده و از مدار جدا کنند. زمان تشخیص خطا و از مدار خارج کردن تجهیزات معیوب به المان های زیادی بستگی دارد. نوع خطا، شدت آن، محل وقوع، نوع سیستم حفاظتی استفاده شده و … می توانند در تعیین زمان نقش داشته باشند.

برخی از خطاها مانند قفل شدن روتور یک الکتروموتور، گیر کردن اجسام در ماشین ها، اشکال در گیربکس ها، صدمه دیدن افراد توسط ماشین ها، پاره شدن شیلنگ یا لوله های روغن، آب، گاز و … ممکن است توسط سیستم های خودکار با تاخیر شناسایی شده و یا هرگز شناسایی نشوند. در این گونه موارد اپراتور دستگاه و یا اشخاص دیگری که در محل کار حضور دارند؛ باید به سرعت عکس العمل نشان دهند. در شرایط اضطراری این نکات اهمیت زیادی دارند:

  • استفاده از شستی های اضطراری (Emergency Push button) و قطع مدار فرمان در برخی موارد کارایی نداشته و باید برق کل سیستم قطع شود.
  • کلید اصلی در نظر گرفته شده برای ماشین یا بخش مربوطه، به سرعت قابل شناسایی و قطع کردن باشد.
  • کلید مورد نظر توانایی قطع اضافه جریان را داشته باشند.

در بخش های قبلی مشخص شد که کلیدهای قطع و وصل بار و کلید اصلی، تنها برای حالت های نرمال طراحی شده و نمی توان آن ها را تحت جریان های خطا مانند اضافه بار قطع و وصل کرد. از طرفی رنگ دسته ی کلیدهای قطع و وصل بار، مشکی و یا نقره ای بوده و در محل هایی که چند کلید مشابه قرار داشته باشد، امکان شناسایی وظیفه ی آن ها بسیار سخت است. توجه داشته باشید که در حالت های اضطراری، زمان عکس العمل افراد بسیار مهم بوده و تاخیر می تواند صدمات جدی به افراد و ماشین آلات بزند.

برای رفع مشکلات ذکر شده، کلیدهایی تحت عنوان کلید اضطراری (Main/Emergency Stop Switch, Supply Disconnecting EMERGENCY STOP Devices) طراحی و ساخته شده است. طبق استاندارد در تمام محل هایی که ممکن است خطر یا خطراتی ماشین و افراد را تهدید کند باید از یک کلید اضطراری جهت برق کل سیستم استفاده کرد. با این کار نیازی به استفاده از کلیدهای تعمیرات و کلید اصلی نبوده و ضمن افزایش ایمنی، ابعاد و هزینه های تابلو نیز کاهش پیدا می کند. در تابلو هایی که از بریکر استفاده شده باشد، می توان با نصب یک دسته ی قطع و وصل مناسب، از بریکر به عنوان کلید اظطراری نیز استفاده کرد.

کلید ایمنی
دسته ی قرمز و صفحه یا بدنه ی زرد رنگ داشته باشد. این خاصیت باعث شناسایی سریع آن ها در تاسیسات می شود.کلید اضطراری در مدل های مختلفی جهت نصب در تابلو برق، جعبه های استاندارد و یا به شکل مونتاژ شده با لوازم جانبی منعطف مانند انواع ترمینال نول، ارت و کمکی در دسترس هستند. این کلیدها علاوه بر تمام خصوصیات کلید اصلی، باید شرایط زیر را هم داشته باشند:

  • دسته ی قرمز و صفحه یا بدنهی زرد رنگ داشته باشد. این خاصیت باعث شناسایی سریع آنها در تأسیسات میشود.
  • کلید به گونه ای طراحی شده باشد که بتواند جریان های سنگین را به خوبی قطع و آرک حاصل از آن را خاموش کند. (یک الکتروموتور در حالت رتور قفل شده، جریانی بین ۶ تا ۸ برابر حالت نرمال از شبکه دریافت می کند. این کلیدها می توانند به صورت ایمن  این جریان را قطع کنند. در نظر داشته باشید که قطع جریان اتصال کوتاه توسط این کلید ممکن نیست.)
  • کلید بتواند جریان نامی تمام بارها را در حالت عادی قطع و وصل کند.

در تصویر زیر انواع کلید اضطراری را مشاهده می کنید. در این تصویر گزینه ی (a) کلید داخل جعبه با دسته ی قابل کنترل از مقابل، گزینه ی (b) کلید داخل جعبه با دسته ی قابل کنترل از کنار و گزینه ی (c) کلید به همراه پلاتین نول را نشان می دهد.

کلید با پلاتین نول

جهت محاسبه ی جریان کلید اضطراری باید حالت روتور قفل شده ی بزرگترین موتور موجود به علاوه ی جریان نرمال دیگر تجهیزات را محاسبه کرد. قابل ذکر است که کلید به سیستم حفاظتی خودکار مجهز نبوده و فقط به صورت دستی و فرمان اپراتور عمل می کند.کلید بتواند جریان نامی تمام بارها را وصل کند.

علاوه بر کلیدهای قطع اضطراری، گروه دیگری از کلیدهای ایمنی تحت عنوان کلیدهای آتش نشان (Fireman switch) نیز در تاسیسات مهم نصب می شود. این کلید در جعبه های استاندارد یا تابلو های قرمز رنگ نصب و برای قطع اضطراری برق توسط آتش نشان ها در عملیات های امدادی از جمله اطفاء حریق در نظر گرفته شده است.

کلید اضطراری

 کلید قطع و وصل بار:

برای استفاده از بارهای الکتریکی باید شرایط اتصال آن ها به منبع تغذیه را در هر زمانی ایجاد کنیم. منبع تغذیه می تواند جریان مستقیم، متناوب تک فاز و یا سه فاز با سطح ولتاژ و جریان متفاوت باشد. هنگام اتصال یک بار به منبع و یا جدا کردن آن، آرک یا قوس الکتریکی در پلاتین های کلید ایجاد می شود. شدت آرک با توجه به زمان اتصال، نوع و میزان بار، سطح ولتاژ و … ممکن است متفاوت باشد.

فرض کنید می خواهیم یک دستگاه که دارای یک الکتروموتور قدرتمند و تحت بار کامل است را راه اندازی کنیم. الکتروموتورها در لحظه ی راه اندازی، جریان بسیار زیادی از شبکه دریافت می کنند. این جریان در لحظه ی بسته شدن کلید می تواند آرک شدیدی ایجاد کند. خاموش کردن این الکتروموتور تحت بار نامی نیز، آرک شدیدی در کلید ایجاد خواهد کرد.

بروز آرک می تواند خسارت های سنگینی مانند اتصال کوتاه، برق گرفتگی، سوختگی، آتش سوزی، از بین رفتن پلاتین های کلید و … را در پی داشته باشد. برای رفع این مشکل باید از تشکیل آرک در کلیدها جلوگیری کرده و یا آن را به سرعت خاموش کنیم. این کار با استفاده از مکانیزم های متعددی از جمله استفاده از نیروی فنر؛ در کلیدهای فشار ضعیف انجام می شود. کلیدهایی که در برابر آرک ناشی از کار نرمال مقاوم شده باشند، کلیدهای قطع و وصل بار (Load Break Switch, Switch) نام دارند. این کلیدها را می توان با اطمینان کامل تحت بار نامی قطع و وصل کرد اما هرگز توانایی قطع یا وصل شدن در برابر جریان های خطا را ندارند. کلید قطع و وصل بار یا سوئیچ در حالت بسته می تواند جریان خطای مشخص در زمان محدود مانند اضافه بار و اتصال کوتاه را از خود عبور دهد.

کلیدهای قطع و وصل تحت بار نامی معمولا دسته ی مشکی یا نقره ای داشته و می توان آن ها را در تابلو برق و یا به صورت مجزا در جعبه؛ به عنوان کلید بهره برداری نصب کرد. اگر به جای کلید قطع و وصل بار معمولی از نوع قطع اضطراری استفاده شود، کلید باید دسته ی قرمز و صفحه یا بدنه ی زرد رنگ داشته باشد. سوئیچ ها به صورت معمولی، ترکیب شده با دیسکانکتور، فیوز، با مکانیزم دستی و موتور دار با قابلیت اضافه کردن ترمینال های کمکی، ارت ، نول و … در دسترس هستند.

کلیدهای کوچک تر تحت عنوان کلیدهای گردان، برای عملکرد قسمتی از تاسیسات و یا ماشین ها استفاده می شوند. به عنوان مثال کلیدهای کنترل الکتروموتور از گروه کلیدهای قطع و وصل بار یا سوئیچ ها محسوب می شوند. در تصویر زیر یک نمونه کلید گردان یا cam سوئیچ را مشاهده می کنید.

cam switch

روش سیم بندی:

پس از نصب کامل کلیدهای قطع و وصل باید آن را سیم بندی کنیم. با توجه به نوع کلید، تعداد ترمینال های قدرت و فرمان در آن ها متفاوت است. قبل از شروع سیم بندی این موارد را کنترل کنید:

  • نقش کلید با توانایی ها آن مطابقت داشته باشد. وضعیت قطع و وصل جریان، ولتاژ نامی، ولتاژ عایقی و … را کنترل کنید. به عنوان مثال کنترل کنید که یک کلید ایزولاتور به جای یک کلید قطع و صل بار نصب نشود.
  • کلید تعداد پلاتین های کافی داشته باشد. به عنوان مثال پلاتین های نول و ارت و فرمان با نیازمندی های مدار برابر باشد.
  • نوع و جریان بار با مشخصات درج شده روی پلاک کلید مطابق باشد. کنترل کنید که بار متصل شده به کلید از کدام دسته بوده و آیا با خصوصیات کلید مطابقت دارد یا خیر.
  • در دسترس بودن کلید، نوع و رنگ دسته، قابلیت قفل گذاری و اینترلاک های مکانیکی درست اجرا شده باشد.

در تصویر زیر دیاگرام یک کلید قدرت سه فاز با نول و یک پلاتین کمکی (Auxiliary Contact) را مشاهده می کنید. طبق تصویر پلاتین نول نسبت به پلاتین های قدرت سریع تر بسته شده و دیر تر جدا می شود. (Early-make ON switching, late-break OFF switching, Pre Close Contact)

کلید قدرت

ترمینال های ورودی قدرت با اعداد ۱ و ۳ و ۵ و ترمینال های خروجی با اعداد ۲ و ۴ و ۶ مشخص شده است. توجه داشته باشید که ترمینال های ورودی حتما به منبع متصل شوند. اتصال اشتباه ترمینال های خروجی به منبع روی عملکرد کلید تاثیری نداشته اما از نظر ایمنی بسیار خطرناک است. (ممکن است برای ترمینال های ورودی تمهیدات خاصی مانند حفاظت در برابر برخورد مستقیم، IP بالاتر و … در نظر گرفته شده باشد. این مورد بیشتر در کلید فیوزها و هنگام تعویض فیوزها می تواند خطرآفرین
باشد.)

ترمینال ۷ و ۸ نیز مربوط به یک پلاتین کمکی بوده که جهت مانیتورینگ وضعیت کلید استفاده می شود. (برای اطلاعات بیشتر در مورد انواع پلاتین ها؛ مقاله ی انواع پلاتین از نظر عملکرد را مطالعه کنید.)

کلیدهای قطع و وصل سیستم کنترلی و تنظیمی خاصی نداشته ولی قبل از بهره برداری نیاز به تست دارند. در حالت بی برقی کنترل کنید که اتصلات درست اجرا شده باشند. مهم ترین نکته، اتصال صحیح ترمینال های ورودی به منبع و ترمینال های خروجی به بار می باشد. در پایان توسط میگر، مقاومت اتصالات، ترمینال ها و عایق هادی ها را نیز کنترل کنید.

دوره ی تصویری کلیدهای فشار ضعیف