تریپ یونیت کلید اتوماتیک چیست
در سیستم‌های الکتریکی، استفاده از تجهیزات حفاظتی برای جلوگیری از آسیب‌های احتمالی و همچنین تأمین ایمنی در برابر خطاهای مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از این تجهیزات، کلید اتوماتیک یا MCCB است که در مدارهای الکتریکی با جریان‌های بالا برای محافظت از دستگاه‌ها و مدارها در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه، و دیگر خطاهای الکتریکی به کار می‌رود. این کلیدها دارای انواع مختلفی از جمله تریپ یونیت‌های حرارتی مغناطیسی و الکترونیکی هستند که هریک ویژگی‌های خاص خود را دارند. در این مقاله، به بررسی عملکرد و انواع مختلف این تریپ یونیت کلید اتوماتیک پرداخته شده است.
کلید اتوماتیک چیست
کلید اتوماتیک که در صنعت برق با نام MCCB (مخفف Molded Case Circuit Breaker) نیز شناخته می‌شود، یکی از اجزای مهم و اساسی در سیستم‌های الکتریکی است که برای حفاظت از مدارها و تجهیزات در برابر خطاهای مختلف استفاده می‌شود. این کلیدها عمدتاً در مداراتی که جریان‌های نسبتا بالا دارند، به کار می‌روند و جایگزینی برای کلیدهای مینیاتوری هستند. به طور کلی، کلیدهای مینیاتوری معمولاً برای جریان‌های تا 63 آمپر طراحی شده‌اند، اما در مدارهایی که جریان‌های بالاتر از این مقدار دارند، استفاده از کلیدهای اتوماتیک ضروری است.
کلیدهای اتوماتیک مانند کلید اتوماتیک هیوندای به گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند انواع خطاهای مختلف در مدارها را شناسایی و از بروز آسیب‌های جدی به تجهیزات جلوگیری کنند. این عملکرد با کمک بخش‌هایی حساس به نام “تریپ یونیت” (Trip Unit) امکان‌پذیر می‌شود. تریپ یونیت‌ها، که در واقع یک سیستم حفاظتی در داخل کلید اتوماتیک هستند، قادر هستند خطاهای مختلفی مانند اتصال کوتاه و اضافه جریان حرارتی را تشخیص دهند. در مقاله‌ای تحت عنوان “کلید اتوماتیک چیست و چه کاربردهایی دارد؟” می‌توانید جزئیات بیشتری در مورد عملکرد و ساختار این کلیدها مطالعه کنید.
تریپ یونیت کلید اتوماتیک چیست
تریپ یونیت یکی از اجزای اصلی و حیاتی کلید اتوماتیک ها مانند کلید اتوماتیک ال اس است که مسئولیت شناسایی و تشخیص انواع خطاها و شرایط غیرعادی در مدار الکتریکی را بر عهده دارد. این واحد به طور مداوم جریان و ولتاژ مدار را زیر نظر دارد و در صورت بروز خطا یا شرایط خطرناک، به طور خودکار مکانیزم قطع مدار را فعال می‌کند. به این ترتیب، تجهیزات متصل به مدار از آسیب‌های احتمالی محافظت می‌شوند.
تریپ یونیت‌ها معمولاً به دو دسته تقسیم می‌شوند: 1. تریپ یونیت‌های قابل تنظیم که به کاربر اجازه می‌دهند جریان عبوری از مدار را تنظیم کنند و 2. تریپ یونیت‌های ثابت که بر اساس یک جریان مشخص از پیش تعیین شده طراحی شده‌اند. این واحدها همچنین می‌توانند بر اساس نوع تکنولوژی به کار رفته در ساخت آنها دسته‌بندی شوند. به این ترتیب، تریپ یونیت‌های کلید اتوماتیک به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند: تریپ یونیت‌های حرارتی مغناطیسی و تریپ یونیت‌های الکترونیکی.
تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی
یکی از رایج‌ترین انواع تریپ یونیت‌های مورد استفاده در کلیدهای اتوماتیک، تریپ یونیت حرارتی مغناطیسی است. این نوع تریپ یونیت به طور همزمان از دو عنصر مختلف برای حفاظت از مدار در برابر مشکلات رایج استفاده می‌کند: یکی از این عناصر، عنصر حرارتی است که برای شناسایی اضافه جریان طولانی مدت (اضافه جریان حرارتی) طراحی شده است و دیگری، عنصر مغناطیسی است که به جریان‌های لحظه‌ای بالا ناشی از اتصال کوتاه واکنش نشان می‌دهد.
عنصر حرارتی معمولاً از یک تیغه بیمتال ساخته می‌شود که با افزایش جریان، دچار انحراف می‌شود و در نتیجه باعث قطع مدار می‌گردد. این تیغه بیمتال قادر است اضافه جریان‌های طولانی مدت را شناسایی کرده و از آسیب به تجهیزات جلوگیری کند. در عین حال، عنصر مغناطیسی که از یک سیم‌پیچ و هسته مغناطیسی تشکیل شده است، به طور خاص برای شناسایی جریان‌های لحظه‌ای بالای ناشی از اتصال کوتاه طراحی شده است. این عنصر بلافاصله پس از شناسایی اتصال کوتاه، مدار را قطع می‌کند تا از آسیب‌های جدی جلوگیری شود.
یکی از ویژگی‌های جالب تریپ یونیت‌های حرارتی مغناطیسی این است که آنها دارای آستانه تریپ ثابت یا قابل تنظیم هستند. در نوع ثابت، آستانه‌ای از پیش تعیین شده برای تریپ وجود دارد، در حالی که در نوع قابل تنظیم، کاربر می‌تواند میزان جریان اضافه‌ای که باعث قطع مدار می‌شود را تنظیم کند. همچنین، این تریپ یونیت‌ها معمولاً برای حفاظت در برابر اتصال کوتاه طراحی شده‌اند و دارای زمان تریپ ثابتی (معمولاً چند ده میلی‌ثانیه) هستند تا مدار به سرعت در صورت وقوع خطا قطع شود.
به طور کلی، این نوع تریپ یونیت‌ها از ساده‌ترین و موثرترین روش‌ها برای حفاظت از مدار در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه هستند و در بسیاری از سیستم‌های الکتریکی استفاده می‌شوند.
تریپ یونیت الکترونیکی
تریپ یونیت‌های الکترونیکی از اجزای الکترونیکی برای ارائه تنظیمات حفاظتی دقیق و قابل تنظیم استفاده می‌کنند. این تریپ یونیت‌ها با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، ویژگی‌هایی مانند اندازه‌گیری دقیق، عیب‌یابی پیشرفته، ثبت شکل موج، ثبت رویدادها، رابط‌های ارتباطی متنوع، و قابلیت‌های برنامه‌ریزی و سفارشی‌سازی را به کاربران ارائه می‌دهند. این ویژگی‌ها موجب می‌شوند که تریپ‌های الکترونیکی در مقایسه با نمونه‌های حرارتی مغناطیسی دقت و انعطاف‌پذیری بیشتری در حفاظت از مدارها فراهم کنند. از مزایای دیگر این تریپ‌ها می‌توان به تنظیم دقیق منحنی‌های تریپ و ارائه حفاظت‌های ویژه در برابر انواع مختلف خطاها اشاره کرد.
تریپ یونیت‌های الکترونیکی در برندهای مختلف با نام‌های متفاوت شناخته می‌شوند. برای مثال، تریپ یونیت الکترونیکی در محصولات زیمنس تحت عنوان “ETU” و در محصولات اشنایدر الکتریک به نام “میکرولاجیک” شناخته می‌شود. در برخی منابع نیز به این تریپ یونیت‌ها عنوان “تریپ یونیت میکروپروسسوری” اطلاق می‌شود.
خطاهای قابل تشخیص توسط تریپ یونیت الکترونیکی
هدف اصلی تریپ یونیت‌ها در کلید های اتوماتیک چینت و عملکردهای حفاظتی آنها، تشخیص سریع خطاها و ایزوله کردن بخش‌های معیوب سیستم است. در حالی که تریپ‌های حرارتی-مغناطیسی تنها قادر به شناسایی خطای اتصال کوتاه و اضافه جریان حرارتی هستند، تریپ یونیت‌های الکترونیکی توانایی تشخیص انواع مختلف خطا را دارند. این تریپ یونیت‌ها از ریزپردازنده‌ها برای پردازش سیگنال‌های مختلف استفاده می‌کنند و در صورت شناسایی خطا، به طور خودکار بریکر را فعال می‌سازند.
این ویژگی‌های پیشرفته باعث می‌شوند که تریپ یونیت‌های الکترونیکی قادر به ارائه معیارهای حفاظتی بیشتری نسبت به مدل‌های الکترومکانیکی باشند. پردازش دیجیتال سیگنال‌ها در این تریپ‌ها امکان فراهم کردن حفاظت‌های متعدد زیر را فراهم می‌آورد:
- حفاظت در برابر اضافه بار
- حفاظت از اتصال کوتاه با تاخیر زمانی کوتاه
- حفاظت از اتصال کوتاه آنی
- حفاظت از هادی نول
- حفاظت در برابر خطای زمین
این تریپ یونیت‌ها با ارائه تنظیمات دقیق‌تر و انعطاف‌پذیرتر در برابر انواع خطاها، عملکرد بهینه‌تری در حفاظت از مدارها و تجهیزات الکتریکی فراهم می‌کنند.
حفاظت در برابر اضافه بار
این ویژگی در تریپ یونیت‌های الکترونیکی با حرف “L” نشان داده می‌شود. اضافه بار یکی از رایج‌ترین مشکلات در مدارهای الکتریکی است که ممکن است باعث آسیب به تجهیزات و اختلال در عملکرد سیستم شود. تریپ یونیت‌های کلید اتوماتیک قادرند این خطا را شناسایی کرده و در صورت وقوع، مدار را قطع کنند تا از آسیب به سایر قسمت‌های سیستم جلوگیری کنند. در تریپ یونیت‌های حرارتی مغناطیسی، این خطا معمولاً توسط تیغه بیمتال تشخیص داده می‌شود.
اما در تریپ یونیت‌های الکترونیکی، یک تابع قابل تنظیم (که توسط کاربر تنظیم می‌شود) جایگزین تیغه بیمتال عمل کرده و اثرات مشابهی را شبیه‌سازی می‌کند. این تابع تنظیم می‌کند که کلید اتوماتیک چه میزان جریان را به صورت مداوم می‌تواند منتقل کند و زمانی که جریان از حد مجاز (که توسط کاربر تعیین می‌شود) فراتر رود، تریپ یونیت عمل کرده و مدار را قطع می‌کند. به طور معمول، تریپ یونیت هنگامی که جریان به میزان 1.075 برابر جریان تنظیم‌شده برسد، عمل می‌کند.
حفاظت در برابر اتصال کوتاه با تاخیر زمانی
این ویژگی با حرف “S” مشخص می‌شود و به منظور بهبود هماهنگی عملکرد سیستم‌های حفاظتی طراحی شده است. تریپ یونیتی که این قابلیت را دارد، اجازه می‌دهد که قطع‌کننده مدار در سطح پایین‌تر از سیستم عمل کند و مدار را قطع کند. این به این معنی است که در زمان بروز خطا، تنها بخش معیوب سیستم از مدار خارج می‌شود و سایر قسمت‌ها می‌توانند به کار خود ادامه دهند. این عملکرد به ویژه در سیستم‌هایی که شامل چندین قطع‌کننده مدار پشت سر هم هستند مفید است، زیرا کمک می‌کند تا خطا تنها در بخش معیوب سیستم اعمال شود.
با این حال، استفاده از این قابلیت ممکن است باعث وارد آمدن استرس حرارتی و مکانیکی غیرضروری به تجهیزات الکتریکی شود. بنابراین، هنگام استفاده از این قابلیت، بسیار مهم است که زمان تاخیر را به حداقل برسانید و همچنین رتبه‌بندی تجهیزات را به دقت بررسی کنید تا از بروز مشکلات و آسیب به سیستم جلوگیری شود.
حفاظت از اتصال کوتاه آنی
این ویژگی با حرف “I” نمایش داده می‌شود. بسته به نوع کاربرد، جریان اتصال کوتاه می‌تواند ثابت یا قابل تنظیم باشد. عملکرد این بخش از تریپ یونیت مشابه تریپ یونیت‌های مغناطیسی در کلیدهای اتوماتیک است. در این حالت، مدار بلافاصله و بدون هیچ‌گونه تأخیری قطع می‌شود. زمانی که تریپ یونیت‌ها از حفاظت اتصال کوتاه آنی و تاخیری به طور همزمان استفاده می‌کنند، اگر زمان اتصال کوتاه آنی تنظیم شده کمتر یا مساوی زمان اتصال کوتاه تاخیری باشد، حفاظت اتصال کوتاه آنی در اولویت قرار می‌گیرد و ابتدا عمل می‌کند.
حفاظت از هادی نول
حفاظت از هادی خنثی (نول) در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه یکی دیگر از ویژگی‌های تریپ یونیت‌های الکترونیکی کلید اتوماتیک است که با حرف “N” نمایش داده می‌شود. خطای نول ممکن است به دلایل مختلفی اتفاق بیفتد که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نوع سیستم ارتینگ
- جریان‌های هارمونیک در هادی نول
- اندازه نامناسب هادی نول
برخی از کلیدهای اتوماتیک MCCB گزینه‌ای برای تنظیم آستانه حفاظت نول به صورت 50٪ یا 100٪ از آستانه حفاظت فاز دارند. این تنظیمات نشان‌دهنده این هستند که آستانه حفاظت سیم نول می‌تواند 50٪ یا 100٪ آستانه حفاظت فاز باشد. همچنین برخی از انواع کلید اتوماتیک به هادی خنثی اجازه می‌دهند که جریان‌های هارمونیکی با شدت بالاتر را کنترل کند.
نتیجه گیری
در نهایت، تریپ یونیت‌ها با عملکردهای حفاظتی خود، نقش بسیار مهمی در تأمین ایمنی مدارهای الکتریکی ایفا می‌کنند. با توجه به پیشرفتهای تکنولوژی، تریپ یونیت‌های الکترونیکی به دلیل دقت بالا، تنظیمات قابل تغییر و ویژگی‌های پیشرفتهای که دارند، نسبت به انواع حرارتی مغناطیسی مزیت‌های قابل توجهی پیدا کرده‌اند. همچنین، انتخاب نوع تریپ یونیت و تنظیمات آن باید با توجه به ویژگی‌های خاص مدار و نوع خطاهایی که احتمال وقوع آنها وجود دارد، انجام شود. به طور کلی، استفاده از تریپ یونیت‌ها از اهمیت زیادی برخوردار است چراکه از آسیب‌های جدی به سیستم‌ها جلوگیری کرده و به بهره‌وری و پایداری مدارهای الکتریکی کمک می‌کند.