در بخش پیش با ساختمان کلیدهای اتوماتیک آشنا شدیم. انواع کلیدهای اتوماتیک برای کاربردهای مختلف و استفاده در بخش های مختلف شبکه، در ابعاد و مکانیزم عمل، تفاوت های زیادی با هم دارند که باعث می شود مشخصات فنی و به تبع هزینه ساخت این کلیدها متفاوت باشد. در واقع ما آنچه در انتخاب یک کلید از کاتالوگ سازنده نیاز داریم، مشخصات فنی کلید است. در این بخش قصد داریم مشخصات فنی مختلف یک کلید، را بررسی کنیم.

مشخصات مربوط به نوع کلید

• تعداد قطب های کلید: کلیدها 1، 2، 3 و 4 قطب ساخته می شوند.
• نوع جریان کلید: اینکه کلید برای عبور جریان dc یا ac ساخته شده است. در مورد کلیدهای ac می باید فرکانسی که کلید برای کار در آن فرکانس ساخته شده مشخص شود.

مشخصات مربوط به ولتاژ کاری کلید

• ولتاژ نامی عملکرد (U_e): ولتاژی که کلید برای کار در آن ولتاژ، در شرایط نرمال، طراحی شده است. معمولاً بر اساس ولتاژ بین فازها (ولتاژ خط) بیان می شود..
• ولتاژ عایقی نامی ( U_i): ولتاژی که تست های عایقی و جریان خزشی کلید متناسب با آن ولتاژ بر روی کلید انجام شده است. در هیچ شرایط کاری ولتاژ کلید نباید از ولتاژ عایقی بالاتر رود. در صورتیکه ولتاژ عایقی برای کلید داده نشده باشد، ولتاژ نامی کلید به عنوان ولتاژ عایقی در نظر گرفته می شود.

• ولتاژ ضربه نامی (U_imp): ولتاژ ضربه با پیک و پلاریته مشخص که کلید در شرایط مشخص تست بدون تخریب آنرا تحمل کرده است. ولتاژ ضربه نامی کلید می بایست از ماکزیمم ولتاژ گذرایی که کلید ممکن است در شبکه تحت تأثیر آن قرار گیر بیشتر باشد. در کلیدهای خانگی ( ساخته شده مطابق استاندارد IEC 60898 ) برابر 6 کیلوولت و برای کلیدهای صنعتی ( ساخته شده مطابق استاندارد IEC 60947-2) برابر 8 کیلوولت است.

مشخصات مربوط به جریان کاری کلید

•  جریان حرارتی قراردادی کلید در هوا ( I_the ):
• جریان حرارتی قراردادی کلید در تابلو ( I_the ):
• جریان نامی (I_e) یا توان نامی عملکرد کلید: جریانی که کلید برای کار در آن جریان طراحی شده است در حالیکه کلید در ولتاژ نامی، فرکانس نامی و سایر شرایط نامی طراحی قرار دارد.
• گاهی اوقات تجهیزات حفاظتی موتورها بر جسب توان موتور مورد حفاظت در واتاژ نامی و سایر شرایط نامی بیان می شوند.
• برای کلیدها جریان نامی کلید با جریان حرارتی قراردادی کلید در هوا (Conventional Free Air Thermal Current) و جریان نامی بدون وقفه کلید ( Unintrupted Current ) برابر است.
• جریان نامی کلیدهای چهارقطبی: در صورتیکه کلیدی دارای یک قطب برای اتصال نول باشد آن قطب می بایست با حرف N مشخص شده باشد. به هنگام قطع، کنتاکت نول می بایست قبل از فازها باز نشود و به هنگام وصل، کنتاکت نول می بایست قبل از کنتاکت فازها بسته شود.
• در صورتیکه جریان نامی کلید کمتر از 63 آمپر باشد، جریان نامی تمامی قطب ها می بایست یکسان باشند و اگر جریان نامی کلید بزرگتر از 63 آمپر باشد، جریان نامی قطب نول می باید برابر نصف جریان نامی قطب فاز یا 63 آمپر، هر کدام که بزرگتر است، باشد.
• فرکانس نامی: فرکانسی که کلید برای کار در آن فرکانس طراجی شده است و بقیه مقادیر نامی برای کار کلید در آن فرکانس معتبر می باشند.
• کارکرد هشت ساعته:
• کارکرد بدون وقفه:

مشخصات مربوط به جریان اتصال کوتاه

• ظرفیت اتصال کوتاه وصل کلید ( I_cm: Rated Shot Circuit Making Capacity ) حداکثر پیک جریان اتصال کوتاهی که کلید می تواند در آن جریان در ولتاژ نامی و فرکانس نامی وصل شود. این جریان، جریان دینامیکی قابل تحمل کلید نیز نامیده می شود.

همانطوریکه در فصل پیش دیدیم، حداکثر پیک جریان اتصال کوتاه در یک نقطه از شبکه به ضریب توان اتصال کوتاه در آن نقطه از شبکه و ماکزیمم سطح اتصال کوتاه در ان نقطه از شبکه بستگی دارد و از رابطه زیر محاسبه می شود:

هر چه از ترانس دور شویم ماکزیمم سطح اتصال کوتاه کاهش می یابد و حلقه اتصال کوتاه مقاومتی تر شده و ضریب توان افزایش می یابد. از این رو استاندارد IEC 60947-2 رابطه بین قدرت قطع کلید و ضریب توان حلقه اتصال کوتاه و به تبع آن پیک جریان اتصال کوتاه قابل تحمل کلید ( جریان اتصال کوتاه وصل کلید ) را با توجه به روابط بالا، به صورت جدول زیر ارائه می دهد:

مثال ) قدرت قطع یک کلید 35 کیلوآمپر است، مطابق IEC 60947-2 حداقل جریان اتصال کوتاه وصل کلید (I_cm) چقدر باید باشد؟

قدرت قطع اتصال کوتاه کلید (Rated Short Circuit Breaking Capacities)

مقدار مؤثر ( rms ) جریان اتصال کوتاه که کلید برای قطع آن سطح اتصال کوتاه طراحی شده است، ظرفیت اتصال کوتاه  کلید گفته می شود. این ظرفیت بر حسب دو پارامتر، ظرفیت قطع نهایی کلید ( I_cu ) و ظرفیت قطع سرویس کلید ( I_cs )، بیان می شود که برای تعیین هر یک از این پارامترها برای کلید، تست متفاوتی بر روی کلید انجام می شود.

• قدرت قطع اتصال کوتاه نهایی کلید ( I_cu=Rated Ultimate Short Circuit Breaking Capacity)

در کلیدهای خانگی ( کلیدهای مطابق استاندارد IEC 60898 ) این پارامتر قدرت قطع اتصال کوتاه نامی کلید ( I_cn: Rated Short Circuit Breaking Capacity ) نامیده می شود.

این پارامتر بیانگر حداکثر مقدار مؤثر جریان اتصال کوتاهی است که کلید بدون تخریب شدن می تواند قطع کند.

روند تست برای تعیین I_cu به صورت زیر است:

1. عملکرد رله اضافه بار کلید تست می شود.
2. کلید تحت جریان اتصال کوتاهی به اندازه I_cu و ضریب توان اتصال کوتاه مطابق جدول قرار داده می شود.

کلید تحت این جریان قطع شده، پس از مدت زمانی ( 3 دقیقه یا به اندازه زمان راه اندازی مجدد کلید، هر کدام طولانی تر است.) کلید در شرایط اتصال کوتاه وصل می شود که مجدداً قطع می شود. در واقع سیکل زیر به کلید اعمال می شود:

3. کلید تحت این جریان قطع شده، پس از مدت زمانی ( 3 دقیقه یا به اندازه زمان راه اندازی مجدد کلید، هر کدام طولانی تر است.) کلید در شرایط اتصال کوتاه وصل می شود که مجدداً قطع می شود. در واقع سیکل زیر به کلید اعمال می شود:

– اسقامت عایقی کلید

– عملکرد ایزولاسیون کلید

– عملکرد حفاظت اضافه بار کلید

• قدرت قطع اتصال کوتاه سرویس کلید ( I_cu=Rated Service Short Circuit Breaking Capacity)

همانطوریکه گفته شد، ظرفیت قطع اتصال کوتاه نهایی کلید بیانگر حداکثر مقدار مؤثر جریان اتصال کوتاهی است که کلید بدون تخریب شدن می تواند قطع کند. احتمال وقوع اتصال کوتاهی در سطح جریانی قدرت قطع نهایی کلید، بسیار پایین است و اتصال کوتاه هایی که بر روی شبکه پیش می آید معمولاً سطج اتصال کوتاه پایینتری دارند. از آنجا که نیاز است تا عملکرد کلید در قطع و وصل مجدد در اتصال کوتاه های متداول نیز بررسی شود، این پارامتر تعریف شده است، که معمولاً کلید، تحت جریان تست پایینتری قرار داده می شود اما سیکل تست اعمالی به کلید دشوارتر بوده و همچنین تست های دشوارتری از نظر بررسی آسیب وارده بر روی آن انجام می شود.

روند تست برای تعیین I_cu به صورت زیر است:

• کلید تحت این جریان قطع شده، پس از مدت زمان t ( 3 دقیقه یا به اندازه زمان راه اندازی مجدد کلید، هر کدام طولانی تر است.) کلید در شرایط اتصال کوتاه وصل می شود که مجدداً قطع می شود. مجدداً پس از مدت زمان t کلید در شرایط اتصال کوتاه وصل می شود، که مجدداً قطع می شود. در واقع سیکل زیر بر روی کلید اعمال می شود:
• پس از طی شدن این سیکل تست هایی را بر روی کلید انجام می دهیم تا مطمئن شویم کلید در وضعیت مطلوب قرار دارد و می تواند به صورت نرمال به عملکرد ادامه دهد.

در استاندارد IEC 60898 رابطه استاندارد بین I_cn و I_cs در کلیدهای خانگی در جدول زیر ارائه شده است:

 در استاندارد IEC 60947-2رابطه استاندارد بین I_cu و I_cs در کلیدهای گروه A و گروه B در جدول زیر ارائه شده است:

حداكثر جريان قابل تحمل كوتاه مدت كليد ( I_cw: Rated Short Time Withstand Current)

مطابق استاندارد IEC 60947-2 كليدها به دو گروه تقسيم مي‌شوند،

گروه A ( Category A ) : اين كليدها قابليت تحمل الكتروديناميكي عبور جريان اتصال كوتاه براي مدتي بيش از زمان لازم براي عمل مكانيزم قطع و باز شدن كنتاكت‌ها (50 ميلي ثانيه ) را ندارند، بنابراين در اين كليدها هيچ گونه تأخير برنامه‌ريزي شده‌اي در قطع جريان اتصال كوتاه مجاز نمي‌باشد و جريان اتصال كوتاه مي‌بايست در سريعترين زمان ممكن قطع شود.

گروه B ( Category B ) : اين كليدها قابليت تحمل الكتروديناميكي محدوده‌اي از جريان اتصال كوتاه براي مدتي بيش از زمان لازم براي عمل مكانيزم قطع ( 50 ميلي‌ثانيه) را دارند، مقدار مؤثر حداكثر جريان اتصال كوتاه قابل تحمل اين كليدها جريان قابل تحمل كوتاه مدت (Icw: Rated Short Time Withstand Current) ناميده مي‌شود كه به ازاي يك مدت زمان مشخص بيان مي‌شود.

معمولاً مدت زمان قابل تحمل جريان كوتاه مدت ( t_cw )

با تشکر از صرف وقت و مطالعه مقاله ما.

شرکت صنایع برق و کنترل مأوا (سهامی خاص)