انتخاب کلید اتوماتیک یا بریکر برای موتور

در این مقاله به نحوه انتخاب کلید اتوماتیک مناسب برای موتور و جدول های آن می پردازیم. بریکر یا کلید اتوماتیک یک سیستم حفاظتی مبنی بر جریان است. کلید اتوماتیک در ساده ترین حالت می تواند اضافه بار و اتصال کوتاه را تشخیص داده و قطع تمام قطبی داشته باشد. در مدل های پیشرفته بریکر می تواند اتصال زمین، عدم تعادل جریان و غیره را نیز تشخیص دهد. برای رفع مشکلات فیوز و افزایش قابلیت‌های کنترلی و حفاظتی می‌توان از انواع بریکر استفاده کرد. بریکرها در جریان‌های پائین از مدل‌های مینیاتوری و در جریان‌های بالا از مدل‌های کامپکت و هوا انتخاب شده و حفاظت پیشرفته‌ تری را ایجاد می‌کنند.
فیوز یک المان ذوب شونده بوده و با رخ دادن خطا، لینک داخلی از بین می رود. قطع شدن المان فیوز باعث جلوگیری از آسیب به مدار شده و یکی از ساده ترین روش های حفاظتی است. فیوز در کنار این سادگی دارای معایب خاصی نیز می باشد. در این ویدئو که برگرفته از دوره راه اندازی و حفاظت موتورهای سه فاز است، با تفاوت فیوز و کلید اتوماتیک آشنا می شویم.

مزیت کلید اتوماتیک

مزیت اصلی این تجهیز توانایی وصل مدار پس از برطرف شدن خطا بدون نیاز به تعویض اجزای داخلی آن است. به عبارت ساده‌تر شما می‌توانید پس از رفع مشکل، بریکر یا کلید اتوماتیک را وصل کرده و مدار را راه‌اندازی کنید. این کار با توجه به نوع و تجهیزات نصب شده روی بریکر می‌تواند به صورت دستی، الکتریکی و یا خودکار انجام شود. البته برخی از بریکرهای خاص و آمپر بالا مجهز به فیوزهای ذوب شونده‌ی داخلی هستند. این فیوزها در اتصال کوتاه شدید قطع شده و از بریکر و تاسیسات دیگر محافظت می کنند. قابل ذکر است که برای وصل بریکرها به صورت الکتریکی به مکانیزم موتوری نیاز است که در دوره‌ی تصویری بریکرهای فشار ضعیف نصب آن روی دو کلید اتوماتیک کامپکت یا MCCB اشنایدر و ال اس آموزش داده شد.

تشخیص خطا

سیستم تشخیص خطا در بریکرها یا کلیدهای اتوماتیک مدل‌های متنوعی داشته و می‌تواند شامل قسمت‌های مغناطیسی، مغناطیسی-حرارتی، الکترونیک و یا ترکیبی از این موارد باشد. علاوه‌بر تفاوت در روش تشخیص خطا، برخی از بریکرها دارای قابلیت تنظیم کمیت‌های جریانی مانند جریان اضافه‌بار، جریان لحظه‌ای، نشتی جریان و غیره نیز هستند. طبق تصویر، مکانیزم مغناطیسی معمولا شامل یک بوبین است که در مسیر اصلی جریان قرار می‌گیرد. این بوبین دارای یک شفت محرک و فنر بوده که در یک بازه‌ی جریانی باعث تحریک مکانیزم و قطع بریکر می‌شود. در نظر داشته باشید که این مکانیزم برای تشخیص جریان اتصال کوتاه استفاده شده و در کنترل اضافه بار نقشی ندارد.

اغلب کلیدهای اتوماتیک امروزی دارای مکانیزم مغناطیسی-حرارتی بوده و مجهز به یک بخش تشخیص جریان اضافه بار نیز هستند. این قسمت دقیقا شبیه به بی‌متال عملکرده و دارای یک منحنی معکوس نسبت به زمان است. با وجود این سیستم هرچقدر جریان عبوری از بریکر بیشتر شود، فرمان قطع سریع‌تر صادر خواهد شد. مکانیزم حرارتی-مغناطیسی موجود در بریکرها می‌تواند یک حفاظت قابل اعتماد در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار ایجاد کند. البته مکانیزم حرارتی این کلیدهای اتوماتیک جهت حفاظت تجهیزات تابلو و کابل‌ها در برابر اضافه بار بوده و برای الکتروموتورها مناسب نیستند. به همین علت توصیه شده هنگام استفاده از بریکرهای مغناطیسی-حرارتی، یک رله‌ی اضافه بار مجزا نیز در مدار قرار داده شود. در صورتی که الکتروموتور مجهز به سنسورهای دما باشد، رله‌ی ترمیستور می‌تواند این کار را انجام دهد.

با توجه به موارد شرح داده شده می‌توان از کلید اتوماتیک، کنتاکتور، بی‌متال و رله‌ی ترمیستور در راه‌اندازی الکتروموتورها استفاده کرد. ترکیب این تجهیزات در تصویر زیر نمایش داده شده‌است. بهترین حالت ممکن استفاده از کلید اتوماتیک، کنتاکتور، بی‌متال و رله‌ی ترمیستور است که در قسمت (c) مشاهده می‌کنید.

بریکرها از نظر تغییر کمیت‌های حفاظتی مانند جریان اضافه بار و جریان لحظه‌ای به دو گروه ثابت و قابل تنظیم تقسیم می‌شوند. در بریکرها یا کلیدهای اتوماتیک ثابت که با عنوان فیکس نیز شناخته می‌شوند، هیچ یک از بخش‌های حفاظتی قابل تنظیم نبوده و بریکر دارای یک رفتار مشخص در برابر اضافه جریان است. از این نوع تجهیزات می‌توان به مدل‌های مینیاتوری و برخی کلیدهای اتوماتیک کامپکت اشاره کرد. در طرف مقابل کلیدهای اتوماتیک قابل تنظیم وجود دارند که دارای یک یا چند بخش متغییر هستند. در این تجهیز با توجه به مدل و نوع حفاظت می‌توان میزان جریان اضافه بار، زمان اضافه بار، جریان لحظه‌ای، ضریب جریان لحظه‌ای، زمان تاخیر در عملکرد لحظه‌ای و غیره را توسط چند پتانسیومتر یا دیپ سوئیچ تنظیم کرد. اغلب بریکرهای پیچیده دارای رله‌ی الکترونیک با فانکشن‌های متنوع هستند. در این نمونه‌ها می‌توان با دقت بسیار بالا کمیت‌ها را تنظیم کرده و یک سیستم حفاظتی مطمئن ایجاد کرد.

مشخصات کلید اتوماتیک یا بریکر

برای انتخاب کلید اتوماتیک به اطلاعات زیادی مانند تعداد پل، ولتاژ نامی، ولتاژ عایقی، جریان نامی، قدرت اتصال کوتاه، مشخصه‌های حفاظتی اضافه بار و اتصال کوتاه، قابلیت تنظیم، نحوه‌ی کنترل و غیره نیاز داریم. این آیتم‌ها در قالب یک پلاک یا نیم پلیت روی بدنه‌ی تجهیز درج شده و قبل از نصب حتما باید آن‌ها را با مدار مطابقت دهیم. کلیدهای اتوماتیک چهار پل هنگامی استفاده می‌شوند که بخواهیم هادی نول را به‌عنوان‌مثال در مدارهای چنج‌آور یا ورودی اصلی تاسیسات، قطع کرده و یا از حفاظت نشتی جریان در شبکه‌های چهار سیمه استفاده کنیم. تاکید می شود که حفاظت نشتی جریان در تمام بریکرها وجود ندارد. قبلا از تهیه ی تجهیز حتما از وجود یا عدم وجود این حفاظت اطمینان حاصل کنید. معمولا در راه‌اندازی موتورهای سه فاز به این قابلیت‌ها نیازی نبوده و یک بریکر سه پل برای حفاظت فیدر کافی است.

پارامترهای ولتاژ در کلید اتوماتیک شامل ولتاژ عایقی، حد نهایی ولتاژ به صورت پالس و ولتاژ نامی بوده که باید با توجه به ولتاژ شبکه و محل قرارگیری این تجهیز انتخاب شوند. در نظر داشته باشید که هرچقدر بریکر یا کلید اتوماتیک به منبع یا تجهیزات قدرت نزدیک‌ شود، باید میزان ولتاژ Uimp آن را بالاتر انتخاب کنیم. این امر بعلت رخ دادن ولتاژهای گذرا با دامنه‌ی بالاتر در تاسیسات قدرت مانند شبکه‌ها، ترانسفورماتورها و غیره است. به صورت کلی هرچقدر جریان نامی بریکر بیشتر شود، شرکت‌های سازنده مقدار این ولتاژ را نیز افزایش می‌دهند. ولتاژ نامی بیشتر در بخش قدرت اتصال کوتاه مطرح شده و به صورت یک جدول روی پلاک نمایش داده می‌شود. این جدول مشخص می‌کند که بریکر در ولتاژهای مختلف توانایی قطع چه جریان‌هایی را دارد.

اطلاعات ذکر شده را می‌توانید در پلاک یا نیم پلیت زیر مشاهده کنید. این پلاک مربوط به یک کلید اتوماتیک 800 آمپر کامپکت از برند اشنایدر با ولتاژ عایقی 1 و ولتاژ پالس 12 کیلو ولت است. این تجهیز می‌تواند حداکثر 42 کیلو آمپر را در ولتاژهای 220/440 و 480/690 قطع کند. پارامتر بعدی میزان جریان نامی است که به صورت یک عدد یا کد روی پلاک آن درج می‌شود. میزان این جریان با توجه به بزرگی بارها، ضریب همزمانی، شرایط محیطی، احتمال توسعه در آینده و غیره محاسبه شده و به دست آوردن آن کمی پیچده است.

انتخاب کلید اتوماتیک برای موتور

برای اینکه جریان راه‌اندازی این الکتروموتور در محدوده‌ی 5 تا 10 برابری قطع مغناطیسی تیپ C قرار نگیرد، جریان کلید اتوماتیک باید بیشتر از  آمپر باشد. از طرفی جریان نامی آن حداقل باید 25 درصد بالاتر از جریان الکتروموتور یعنی آمپر انتخاب شود. برای رعایت شرایط فوق، می‌توان از یک مدل 20 آمپر تیپ C با محدوده‌ی قطع مغناطیسی 100 تا 200 آمپر استفاده کرد. اگر جریان نامی بریکر یعنی 20 آمپر را بر جریان کامل الکتروموتور یعنی 14.4 آمپر تقسیم کنیم، می‌بینیم که سایز بریکر 1.38 برابر بزرگتر است.

جریان و زمان راه‌اندازی به توان الکتروموتور و میزان بار آن در لحظه‌ی استارت بستگی دارد. در صورتی که زمان راه‌اندازی کامل از 5 ثانیه تجاوز کند، شرایط کاری مدار به شکل سنگین یا Heavy-Duty لحاظ می‌شود. قابل ذکر است که افزایش زمان راه‌اندازی باعث بالارفتن احتمال تریپ بریکر شده و مجبور به انتخاب کلید اتوماتیک یا بریکر با سایز بزرگتر هستیم. از طرفی بالارفتن جریان الکتروموتور باعث ایجاد جریان‌های راه‌اندازی شدیدی می‌شود که مدل های کوچک قادر به تحمل آن نیستند. در چنین شرایطی ممکن است از ضرایب بالاتر مانند 2.5 برابر جریان کامل الکتروموتور نیز استفاده شود. این مطلب در جدول شماره 430.52 از استاندارد NEC بیان شده است. طبق این جدول در صورتی که بریکر دارای منحنی عملکرد به صورت زمان معکوس باشد، جریان نامی آن 2.5 برابر جریان کامل الکتروموتور قفس سنجابی انتخاب می شود. در جدول زیر حداکثر جریان نامی یا تنظیم بخش حفاظتی بریکر مربوط به فیدر الکتروموتور طبق استاندارد NEC نشان داده شده است.

مشکل اساسی دیگر هنگام کار با بریکرهای مینیاتوری، سطح اتصال کوتاه پائین آن‌ها است. به عبارت دیگر اگر میزان انرژی در دسترس یا Available Current در تاسیسات افزایش پیدا کند، احتمال انفجار آن ها هنگام رخ دادن اتصال کوتاه وجود دارد. منظور از Available Current جریانی است که در صورت عدم وجود سیستم‌های حفاظتی مانند فیوز و بریکر  هنگام رخ دادن اتصال کوتاه در مدار جاری خواهد شد. برای رفع مشکل انفجار بریکرهای مینیاتوری از فیوزهای ذوب شونده به صورت سری با بریکر مینیاتوری استفاده می‌شود.

برای رفع مشکلات فوق توصیه می‌شود از کلیدهای اتوماتیک کامپکت در مدارهای راه‌اندازی الکتروموتور استفاده شود. این تجهیزات دارای قدرت اتصال کوتاه بیشتری بوده و در برخی مدل‌ها امکان تنظیم بخش‌های حفاظتی مانند اضافه بار و جریان ضربه را هم دارند. با توجه به مطالب شرح داده شده نیازی به افزایش بیش از حد جریان نامی بریکرهای کامپکت نبوده و کافی است آن را 25 درصد بیشتر از جریان کامل الکتروموتور انتخاب کنیم. البته در بسیاری از منابع ذکر شده که می‌توان سایز کلید اتوماتیک کامپکت را مساوی با جریان کامل الکتروموتور نیز در نظر گرفت.

درصورتی که بخش مغناطیسی یا جریان ضربه‌ی بریکر کامپکت قابل تنظیم باشد، می‌توان طبق جدول قبل آن را روی 800 درصد تنظیم کرد. این پارامتر در بریکرهای کوچک قابل تنظیم نبوده ولی مقدار آن برای راه‌اندازی الکتروموتورهای القایی کافی است. به‌عنوان‌مثال در کلید اتوماتیک کامپکت 25 آمپر LS به صورت فیکس، میزان جریان ضربه یا Ii معادل 400 آمپر یعنی 16 برابر جریان نامی آن است. در صورتی که پس از محاسبات به یک جریان نامی غیر استاندارد رسیدیم، می‌توانیم از جدول زیر برای انتخاب رنج صحیح کلیدهای اتوماتیک استفاده کنیم. در این بخش ابتدا جدول مربوط به بریکرهای مینیاتوری و بعد از آن بریکرهای کامپکت آورده شده‌است.

جدول رنج بریکرهای مینیاتوری

جدول رنج کلیدهای اتوماتیک کامپکت

جدول انتخاب کلید اتوماتیک و کنتاکتور و بی متال

جدول زیر مربوط به انتخاب کلید اتوماتیک، کنتاکتور و بی متال در راه اندازی تک ضرب الکتروموتور در کوردینه سازی تیپ 1 است.

الکتروموتور 400 ولت			بریکر(A)		کنتاکتور(A)	بی‌متال(A)
(P(KW
0.18	0.6	50	0.63	8	6	0.57-0.8
0.25	0.85	50	1	13	6	0.8-1.2
0.37	1.1	50
0.55	1.5	50	1.6	22.5	6	1.2-1.8
0.75	1.9	50	2.5	33.5	6	1.8-2.6
1.1	2.7	50
1.5	3.6	50	4	51	6	2.6-3.7
2.2	4.9	50	6.3	78	6	3.7-5.5
3	6.5	50	10	138	9	5.5-8
4	8.5	50	10	138	9	8-11.5
5.5	11.5	15	14	170	12	10-14
7.5	15.5	15	18	223	18	12-18
9	18.1	15	25	327	25	16-24
11	22	15	25	327	25	16-24
15	29	10	32	416	40	23-32
18.5	35	50	40	560	50	30-40
22	41	50	50	700	65	37-50
30	55	50	65	910	65	48-65
37	66	50	73	1120	80	62-80
37	66	100	80	1040	80	48-65
45	80	100	115	1380	95	80-104
55	97	100	115	1495	115	95-120
55	97	…	150	1350	115	95-120
75	132	…	150	1800	150	110-140
90	160	…	220	220	185	132-220
110	195	…	220	2640	225	132-220
132	230	…	320	3200	265	200-330
160	280	…	320	4160	330	200-330
200	350	…	500	5000	400	300-500
220	388	…	500	5500	400	300-500
250	430	…	500	6000	500	300-500

جدول زیر مربوط به انتخاب کلید اتوماتیک، کنتاکتور و بی متال در راه اندازی تک ضرب الکتروموتور و کوردینه سازی تیپ 2 می‌باشد.

الکتروموتور 400 ولت			بریکر(A)		کنتاکتور(A)	بی‌متال(A)
(P(KW
0.18	0.6	130	0.63	8	9	0.4-0.63
0.25	0.85	130	1	13	9	0.63-1
0.37	1.1	130
0.55	1.5	130	1.6	22.5	9	1-1.7
0.75	1.9	130	2.5	33.5	9	2.5-1.6
1.1	2.7	130	4	51	9	2.5-4
1.5	3.6	130
2.2	4.9	130	6.3	78	9	4-6
3	6.5	130	10	10	9	5.5-8
4	8.5	130	10	138	9	7-10
5.5	11.5	130	14	170	25	9-13
7.5	15.5	50	18	223	25	12-18
9	18.1	50	25	327	25	16-24
11	22	50
15	29	50	32	448	40	23-32
18.5	35	50	40	560	40	30-40
22	41	50	50	700	50	37-50
30	55	50	65	910	65	48-65
37	66	50	73	1120	80	62-80
45	60	50	80	1120	95	63-80
37	66	100	80	1040	80	63-80
55	97	100	115	1495	115	90-150
55	97	100	150	1500	115	90-150
75	132	…	150	1950	150	90-150
90	160	…	220	2420	185	132-220
110	195	…	220	2860	225	132-220
132	230	…	320	3520	265	200-330
160	280	…	320	4000	330	200-330
200	350	…		5500	400	300-500
220	388	…	500	6250	500	300-500
250	430	…

لوازم جانبی

علاوه‌بر فانکشن‌های حفاظتی پیشرفته می‌توان از لوازم جانبی گسترده‌ای در بریکرها مانند انواع بوبین‌های آندر ولتاژ، شنت تریپ، مکانیزم موتوری، پلاتین‌های کمکی و غیره نیز استفاده کرد. بررسی و نصب این تجهیزات در دوره‌ی تصویری بریکرهای فشار ضعیف آموزش داده شده‌است.  قابل ذکر است که بریکرها در مدل‌های بسیار متنوعی تولید شده و برخی از فانکشن‌های پیشرفته مانند خطای زمین، تقارن جریان و غیره در بریکرهای خاص مانند نمونه‌های چهار پل و مجهز به رله‌های الکترونیک وجود دارد.