کلید های خودکار و مزایای انواع آن

مزایای یک کلید خودکار نسبت به کلید و فیوز

در این مطلب از مبحث آموزش برق صنعتی می خواهیم شما را با کلید های خودکار و مزایای انواع آن در حوزه برق صنعتی و قدرت آشنا کنیم.

1- همیشه فیوز نمی تواند عمل حفاظت موضعی را در انواع شبکه به طور کامل و بدون هیچ خطایی انجام دهد.

2- در شبکه های سه فاز، در هنگام عبور جریان زیاد و یا بار، اغلب باید هر سه فاز قطع گردد که در این صورت همیشه نمی توان از کلید و فیوز استفاده نمود.

3- در برخی از شبکه ها ی برق باید به محض کم شدن و افت بیش از حد مجاز ولتاژ، مدار جریان به صورت خودکار قطع گردد لذا نمی توان از کلید و فیوز استفاده نمود.

4- پس از قطع مدار توسط کلید خودکار (به هر دلیلی) بلافاصله کلید و مدار آماده بهره برداری است.

5- توسط کنتاکت های فرعی کلید خودکار می توان وضعیت کلید (قطع و یا وصل) را تعیین نمود.

6- کلید خودکار قادر است جریان های اتصال کوتاه را که حتی به 100 برابر جریان نامی آن می رسد نیز بدون خسارت دیدن کلید قطع نماید.

اغلب این کلید دارای سه کنتاکت اصلی و چند کنتاکت فرعی (جرقه گیر) می باشد.

انواع مختلف کلید خودکار

الف) کلید خودکار با رله جریان زیاد و بار زیاد

ب) کلید خودکار با رله جریان کم

ج) کلید خودکار با رله ولتاژ کم

د) کلید خودکار با قطع کننده برگشت جریان

و) کلید شناوری

الف) کلید خودکار با رله جریان زیاد و بار زیاد

این کلید در تاسیسات روشنایی و برق صنعتی مخصوصا جهت حفاظت کابل و سیم نیز ماشین های الکتریکی در برابر بار زیاد و جریان اتصال کوتاه و نیز در طرف فشار ضعیف ترانسفورماتورهای محلی جهت حفاظت در برابر اتصال کوتاه و بار زیاد استفاده می شود. رله بار زیاد در این کلید یک بی متال (رله حرارتی) می باشد که می تواند به صورت مستقیم با جریان اصلی ( تا 400A) و با به صورت غیر مستقیم به وسیله جریان زکوندر ترانسفورماتور جریان استفاده می شود. نقطه کار این رله از 1/05 تا 1/2 برابر جریان نامی است.

منحنی مشخصه قطع کننده حرارتی یک کلید خودکار 200 آمپری

(منحنی a: مربوط به قطع کننده حرارتی پریمر و منحنی b مربوط به قطع کننده حرارتی زکوندر و منحنی C مشخصات رله الکترومغناطیسی می باشد.)

نکته : زمان قطع در رله زکوندر به دلیل اشباع هسته ترانسفورماتور جریان کمی طولانی تر زمان قطع رله پریمر می باشد.

نکته :در شبکه های سه فاز همیشه از سه رله بار زیاد استفاده می شود.

نکته : این کلید می تواند با فرمان دستی (اهرمی)، موتوری، کمپرسی و نیز بصورت کشویی سه قطبه یا چهار قطبه ساخته شود.

نکته : کلید خودکار جریان زیاد از پر مصرف ترین کلید های جریان زیاد در شبکه ها و تاسیسات برقی می باشد.

نکته : اگر دو کلید خودکار به صورت موازی بسته شوند، می توان جریان نامی را دو برابر نمود.

جدول مشخصات الکتریکی کلید خودکار سه فاز

ب)کلید خودکار با رله جریان کم

از این کلید برای شارژ باطری استفاده می شود. در این کلید،یک بوبین مغناطیسی به کار برده شده است بطوری که شارژ باطری از آن عبور می کند که سبب نگاه داشتن کلید می گردد و به محض آنکه جریان شارژ باطری بدلیل پرشدن باطری قطع گردد، مغناطیس نگهدارنده زبانه مخصوص را آزاد می نماید که در نتیجه باعث قطع شدن کلید می شود.

ج) کلید خودکار با رله ولتاژ کم

این نوع کلید علاوه بر داشتن قطع کننده های جریان زیاد و بار زیاد به یک رله ولت متری مجهز می باشد. این کلید در جاهایی که افت ولتاژ بیش از حد مجاز برای مصرف کننده های برقی خطرناک است (در هنگام قطع ولتاژ شبکه بطوری که ولتاژ بین شبکه و مصرف کننده ها به طور کلی قطع می شود.) استفاده می شود زیرا همان طور که می دانید بیشتر موتورهای الکتریکی (به خصوص موتورهای آسنکرون با رتور سیم پیچی شده) برای راه اندازی به یک راه انداز خوب نیاز دارند که به همین علت برای جلوگیری از قطع بی موقع کلید در اثر تغییرات کم ولتاژ و نیز تغییرات آنی آن دو عمل زیر را انجام می دهند:

:: کلید را به یک رله تاخیری مجهز می نمایند.

:: کلید خودکار با قطع کننده برگشت جریان

د) کلید خودکار با قطع کننده برگشت جریان

این نوع کلید بهترین کلید برای اتصال موازی ژنراتورهای جریان مستقیم می باشد که سبب می شود که در اثر افت ولتاژ در یکی از ژنراتورها، جریان در جهت عکس کشیده نگردد. (ژنراتور موتور کار نکند.) در این نوع کلید خودکار علاوه بر رله جریان زیاد و بار زیاد یک رله مغناطیسی دیگر نیز به کار برده شده است که به جهت جریان بستگی دارد.

نکته :این کلید دارای دو پیچک مختلف می باشد که یکی از آن ها با جریان اصلی و دیگری با ولتاژ نامی شبکه تغذیه می گردد که بر حسب جهت جریان، حوزه مغناطیسی این کلید با یکدیگر جمع و یا کم می شود که یکی از حالت های فوق سبب قطع کلید به صورت خودکار می شود.

کلید های کنترل با قطع و وصل خودکار

این کلید ها، فرمان و وصل خود را از سیستم و یا وسیله دیگری دریافت می کنند که در نتیجه وسایل متصل به مدار را بصورت اتوماتیک کنترل می کنند. برخی از انواع مهم این نوع کلیدها به شرح زیر است:

الف) کلید ساعتی

این کلیدها برای قطع و وصل اتوماتیک مدارها در ساعت معین استفاده می شود. (چراغ خیابان ها، ویترین ها) این کلیدها دارای ساختمان های مختلفی می باشند به طوری که در نوعی از آن یک موتور الکتریکی کوچک از نوع سنکرون استفاده می شود. (در صورت قطع برق متوقف می شود.) و در نوعی دیگر ساعت مجهز به فنری وجود دارد که به وسیله موتور برقی کوک می شود و در صورت قطع برق به کار خود ادامه می دهد.

نکته : در هنگام وصل این نوع کلید باید فیوزی برای حفاظت موتور و یک فیوز دیگر برای حفاظت مدار به کار برد.

ب) کلید های حرارتی

این کلید از تغییرات درجه حرارت، فرمان قطع و وصل دریافت می کند که اغلب در سیستم حرارت مرکزی و یا یخچال مورد استفاده قرار می گیرد. این کلید نیز دارای انواع مختلفی می باشد بطوری که در نوعی از آن یک بی متال است که از دو فلزغیر همجنس با ضرایب انبساطی مختلف تشکیل شده که در اثرحرارت خم می شود و بدین ترتیب اتصال الکتریکی را وصل یا قطع می کند. برای قطع و وصل سریع مدار و نیز جلوگیری از جرقه و سوختگی محل اتصال از یک آهنربا استفاده می شود که نیروی مغناطیسی ان به بسته شدن سریع اتصال کمک می کند.

شکل ساختمان داخلی یک کلید حرارتی بی متالی

در نوعی دیگر یک محفظه فلزی دارای مایعی می باشد که در اثر گرم شدن بخار می شود. فشار بخار از طریق لوله به محفظه لاستیکی آکاردئونی منتقل می شود که سبب تغییر طول آن و در نتیجه قطع کلید می شود.

شکل ساختمان داخلی یک کلید حرارتی

ج) کلید فشاری

این کلید از تغییرات فشار، دستور می گیرد که برای کنترل موتورهایی که تلمبه ها و یا کمپرسورها را می گردانند و یا برای قطع توربین های بزرگ – در صورت کم شدن فشار روغن یاطاقان ها – استفاده می شود.

اساس کار آن مشابه عملکرد کلید حرارتی نوع دوم می باشد با این تفاوت که فشار مایع یا گاز یا روغن به محفظه لاستیکی بادکنکی وارد می شود که سبب عمل کلید می شود.

د) کلیدی حدی

این کلید از حرکت و برخورد ماشین و یا وسایل متحرک به نقطه ثابتی دستور می گیرد و حرکت آنها را کنترل می کند. این کلید اغلب در آسانسورها و جرثقیل ها و بطور کلی در مکانی که حداکثر تغییر مکان مجاز دستگاه را معین می کند نصب می شود بطوری که دستگاه در برخورد و به دسته آن، مدار را قطع کرده و دستگاه متوقف می شود.

و) کلید شناوری

این کلید از شناوری که در سطح مایع قرار دارد دستور می گیرد و اغلب برای کنترل موتور پمپ هایی که آب یا مایع دیگر به منبع ذخیره تلمبه می کنند، به کار برده می شود. اگر سطح مایع در این کلید، از سطح مشخصی پایین می آید، شناور اهرمی را به حرکت در می آورد و کلید را می بندد و موتور شروع به کار می کند. بعد از رسیدن مایع به سطح مشخص، کلید باز می شود و موتور متوقف می شود.

شکل ساختمان داخلی یک کلید شناوری

کلید محافظ موتور

این کلید نوع مخصوصی از کلید خودکار با قطع کننده جریان زیاد است که قادر است جریان راه اندازی موتور را در زمان راه اندازی بدون آن که باعث قطع کلید گردد تحمل نماید.

این کلید برای دو نوع جریان راه اندازی ساخته می شود:

الف) برای راه اندازی سبک

کلید در این حالت جریان راه اندازی را در صورتی که از 5 برابر جریان نامی تجاوز نکند به مدت تا 20 ثانیه نگه می دارد.

ب) برای راه اندازی سنگین

کلید در این حالت جریان راه اندازی در صورتی که از 10 برابر جریان نامی تجاوز نکند به مدت تا 4 ثانیه نگه می دارد. در کلید محافظ موتور (مانند کلید خودکار) برای حفاظت در برابر بار زیاد از 2 یا 3 رله حرارتی قابل تنظیم و نیز برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه و جریان زیاد از 3 رله الکترومغناطیسی با قطع سریع استفاده می گردد.

نکته : در این نوع کلید چنان چه حتی یکی از فازها به هر علتی قطع گردد، کلید به صورت خودکار قطع می شود زیرا به محض قطع شدن یکی از فازها، جریان فازهای دیگر موتور زیر بار بالا می رود که این افزایش جریان باعث قطع شدن سه قطب کلید می گردد.

نکته : این کلیدها را می توان به یک رله ولتاژ کم مجهز نمود تا در هنگام قطع شدن ولتاژ شبکه، برق موتور به طور کامل قطع گردد.

نکته : کلید محافظ موتور در آمپراژهای از 10 تا 400 آمپر و در جعبه های چدنی، فولادی و یا کائوچویی ساخته می شوند.

نکته : قدرت قطع کلید محافظ موتور خیلی زیاد می باشد.

ساختمان داخلی یک کلید محافظ موتور 100 آمپری با فرمان دستی

شکل ساختمان داخلی یک کلید محافظ موتور 100 آمپری با فرمان دستی

1- محل اتصال ورودی و خروج کابل

2- محفظه جرقه گیر

3- نگهدارنده کنتاکت

4- کنتاکت اصلی

5- جفت و بست کلید

6 و 7- جعبه کلید

8- محور فرمان

9- دستگیره فرمان

10- رله حرارتی با تاخیردر قطع

11- رله مغناطیسی جریان زیاد بدون تاخیر

جدول مشخصات کلیدهای محافظ موتور

نمای داخلی یک کلید محافظ موتور با قطع کننده حرارتی

نمای داخلی یک کلید محافظ موتور با قطع کننده حرارتی