قطع کننده مدار قالبی (MCCB) نوعی وسیله حفاظت الکتریکی است که برای محافظت از مدار الکتریکی در برابر جریان بیش از حد استفاده می شود که می تواند باعث اضافه بار یا اتصال کوتاه شود. با درجه جریان تا 2500A، MCCB ها می توانند برای طیف وسیعی از ولتاژها و فرکانس ها با تنظیمات سفر قابل تنظیم استفاده شوند. این قطع کننده ها به جای کلیدهای مدار مینیاتوری (MCB) در سیستم های PV در مقیاس بزرگ برای اهداف ایزوله سازی و حفاظتی سیستم استفاده می شوند.
نحوه عملکرد MCCB
MCCB از یک دستگاه حساس به دما (عنصر حرارتی) با یک دستگاه الکترومغناطیسی حساس به جریان (عنصر مغناطیسی) استفاده می‌کند تا مکانیسم سفر را برای اهداف حفاظتی و جداسازی فراهم کند. این MCCB را قادر می سازد تا ارائه دهد:
حفاظت از اضافه بار،
حفاظت از خطای الکتریکی در برابر جریان های اتصال کوتاه و
کلید برق برای قطع.
حفاظت از اضافه بار
حفاظت اضافه بار توسط MCCB از طریق جزء حساس به دما ارائه می شود. این جزء اساساً یک تماس دو فلزی است: تماسی که از دو فلز تشکیل شده است که هنگام قرار گرفتن در معرض دمای بالا با سرعت های متفاوتی منبسط می شوند. در طول شرایط عملیاتی عادی، تماس دو فلزی به جریان الکتریکی اجازه می دهد تا از طریق MCCB عبور کند. هنگامی که جریان از مقدار تراش بیشتر شود، کنتاکت دو فلزی شروع به گرم شدن کرده و به دلیل نرخ حرارتی متفاوت انبساط گرما در کنتاکت، خم می شود. در نهایت، کنتاکت تا حدی خم می شود که میله تریپ را به صورت فیزیکی فشار می دهد و کنتاکت ها را باز می کند و باعث قطع شدن مدار می شود.
حفاظت حرارتی MCCB معمولاً دارای یک تأخیر زمانی است تا مدت کوتاهی از اضافه جریان را که معمولاً در برخی از عملیات دستگاه مشاهده می‌شود، مانند جریان‌های هجومی که هنگام راه‌اندازی موتورها مشاهده می‌شود، ایجاد می‌کند. این تاخیر زمانی به مدار اجازه می دهد تا در این شرایط بدون خاموش کردن MCCB به کار خود ادامه دهد.
حفاظت از خطای الکتریکی در برابر جریان اتصال کوتاه
MCCB ها بر اساس اصل الکترومغناطیس پاسخی فوری به خطای اتصال کوتاه ارائه می دهند. MCCB حاوی یک سیم پیچ برقی است که با عبور جریان از MCCB میدان الکترومغناطیسی کوچکی ایجاد می کند. در طول عملیات عادی، میدان الکترومغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ برقی ناچیز است. با این حال، هنگامی که یک خطای اتصال کوتاه در مدار رخ می دهد، یک جریان بزرگ از طریق شیر برقی شروع به عبور می کند و در نتیجه یک میدان الکترومغناطیسی قوی ایجاد می شود که میله تریپ را جذب می کند و کنتاکت ها را باز می کند.
کلید برق برای قطع
علاوه بر مکانیسم های خاموش، MCCB ها همچنین می توانند به عنوان سوئیچ های قطع دستی در مواقع اضطراری یا عملیات تعمیر و نگهداری استفاده شوند. هنگامی که مخاطب باز می شود، می توان یک قوس ایجاد کرد. برای مبارزه با این، MCCB ها مکانیسم های اتلاف قوس داخلی برای خاموش کردن قوس دارند.
رمزگشایی ویژگی ها و رتبه بندی های MCCB
سازندگان MCCB ملزم به ارائه مشخصات عملیاتی MCCB هستند. برخی از پارامترهای رایج در زیر توضیح داده شده است:
| Rated Frame Current (Inm) | The maximum current that the MCCB is rated to handle. This rated frame current defines the upper limit of the adjustable trip current range. This value determines the breaker frame size |
| Rated Current (In): | The rated current value determines when the MCCB trips due to overload protection. This value can be adjusted, to a maximum of the rated frame current |
| Rated Insulation Voltage (Ui) | This value indicates the maximum voltage which the MCCB can resist in lab conditions. The rated voltage of MCCB is typically lower than this value to provide a safety margin |
| Rated Working Voltage (Ue) | This value is the rated voltage for the continuous operation of MCCB. It is normally the same as or close to the system voltage. |
| Rated Impulse Withstand Voltage (Uimp) | This value is the transient peak voltage the circuit breaker can withstand from switching surges or lightning strikes. This value determines the ability of the MCCB to withstand transient over-voltages. The standard size for impulse testing is 1.2/50µs. |
| Operating Short Circuit Breaking Capacity (Ics) | This is the highest fault current that the MCCB can handle without being permanently damaged. MCCBs are generally reusable after fault interruption operation provided they do not exceed this value. The higher the Ics, the more reliable the circuit breaker. |
| Ultimate Short Circuit Breaking Capacity (Icu) | This is the highest fault current value that the MCCB can handle.If the fault current exceeds this value, the MCCB will be unable to trip. In this event, another protection mechanism with a higher breaking capacity must operate. This indicates the operation reliability of the MCCB.It is important to note that if the fault current exceeds Ics but does not exceed Icu, the MCCB can still remove the fault, but may be damaged and require replacement. |
| Mechanical Life | This is the maximum number of times the MCCB can be operated manually before it fails |
| Electrical Life | .This is the maximum number of times the MCCB can trip before it fails |
اندازه گیری MCCB
MCCB ها در یک مدار الکتریکی باید بر اساس جریان عملیاتی مورد انتظار مدار و جریان های خطای احتمالی اندازه شوند. سه معیار اصلی هنگام انتخاب MCCB عبارتند از:
ولتاژ کاری نامی (Ue) MCCB باید مشابه ولتاژ سیستم باشد.
مقدار سفر MCCB باید با توجه به جریان کشیده شده توسط بار تنظیم شود.
ظرفیت شکست MCCB باید بیشتر از جریان های احتمالی خطای نظری باشد.
Types of MCCB
| Type of MCCB | Operating Current | Operating Time | Application | Suitability | Surge Current | Installation Location |
| Type B | Trips between 3 and 5 times rated current (In) | 0.04-13 seconds | Domestic applications (lighting and resistive elements) | Resistive load application | Low | Sub feeder of Distribution board |
| Type C | Trips between 5 and 10 times rated current (In) | 0.04-5 seconds | Commercial or industrial applications | Inductive load applications | Moderate | At incoming/outgoing of Distribution Board |
| Type D | Trips between 10 and 20 times rated current (In) | 0.04-3 seconds | Commercial or industrial applications | Inductive – capacitive load applications (Pumps, motor, large winding motors etc.) | High | At incoming of Distribution Board/Panels |
| Type K | Trips between8 and 12 times rated current (In) | 0.04-5 seconds | Industrial applications | Inductive and motor loads with high inrush currents. | High | At incoming of Distribution Board/Panels |
| Type Z | Trips between 2 and 3 times rated current (In) | 0.04-5 seconds | Highly sensitive to short circuit and are used for protection of highly sensitive devices such as semiconductor devices | Medical instruments | Very low | At sub feeder of Distribution board for IT equipment. |
تعمیر و نگهداری MCCB
MCCB ها در معرض جریان های بالا هستند. بنابراین نگهداری از MCCB ها برای عملکرد قابل اعتماد بسیار مهم است. برخی از روش های نگهداری در زیر مورد بحث قرار می گیرند:
- بازرسی بصری
در طول بازرسی بصری یک MCCB، مهم است که مراقب تماس های تغییر شکل یافته یا ترک در پوشش یا عایق باشید. هر گونه اثر سوختگی در تماس یا پوشش باید با احتیاط درمان شود. - روانکاری
برخی از MCCB ها برای اطمینان از عملکرد روان کلید قطع دستی و قطعات متحرک داخلی، به روغن کاری کافی نیاز دارند. - تمیز کردن
رسوبات کثیفی روی MCCB ها می تواند اجزای MCCB را خراب کند. اگر کثیفی شامل هر ماده رسانایی باشد ممکن است مسیری برای جریان ایجاد کند و باعث خطای داخلی شود. - آزمایش
سه آزمایش اصلی وجود دارد که به عنوان بخشی از روند نگهداری یک MCCB انجام می شود.
تست مقاومت عایق:
آزمایش‌های یک MCCB باید با جدا کردن MCCB و آزمایش عایق بین فازها و در سراسر پایانه‌های تغذیه و بار انجام شود. اگر مقاومت عایق اندازه گیری شده کمتر از مقدار مقاومت عایق توصیه شده سازنده باشد، MCCB قادر به ارائه حفاظت کافی نخواهد بود.
مقاومت تماس:
این آزمایش با آزمایش مقاومت کنتاکت های الکتریکی انجام می شود. مقدار اندازه گیری شده با مقدار مشخص شده توسط سازنده مقایسه می شود. در شرایط عملیاتی معمولی، مقاومت تماس بسیار کم است زیرا MCCB ها باید جریان عملیاتی را با حداقل تلفات عبور دهند.
تست سقوط:
این آزمایش با آزمایش پاسخ MCCB تحت شرایط جریان اضافه و خطا شبیه سازی شده انجام می شود. حفاظت حرارتی MCCB با عبور جریان زیاد از طریق MCCB (300٪ مقدار نامی) آزمایش می شود. اگر بریکر قطع نشود، نشان دهنده خرابی حفاظت حرارتی است. تست حفاظت مغناطیسی با اجرای پالس های کوتاه با جریان بسیار بالا انجام می شود. در شرایط عادی، حفاظت مغناطیسی فوری است. این آزمایش باید در انتها انجام شود زیرا جریان های زیاد دمای کنتاکت ها و عایق را افزایش می دهند و این ممکن است نتایج دو آزمایش دیگر را تغییر دهد.
نتیجه
انتخاب صحیح MCCB ها برای کاربرد مورد نیاز، کلید تامین حفاظت کافی در سایت هایی با تجهیزات توان بالا است. همچنین انجام اقدامات تعمیر و نگهداری در فواصل منظم و هر بار پس از سفر مکانیسم‌هایی فعال می‌شود تا از حفظ ایمنی سایت اطمینان حاصل شود.
