آیا می‌دانید قطع کننده مدار چیست و به چه صورت عمل می‌کند؟ به نظر شما وظیفه اصلی مدارشکن چیست؟ مدارشکن در مدارات الکتریکی هم‌چون یک کلید اتوماتیک عمل کرده و تا حد زیادی مشابه با فیوز است. در واقع، این قطعه اگر جریان زیادی بخواهد از مدار عبور کند، موجب توقف حرکت جریان خواهد شد. در ادامه، به بررسی جامع‌تر قطع‌کننده مدار خواهیم پرداخت. با ما همراه باشید.
هر آنچه که باید درباره قطع کننده مدار بدانید!
قطع کننده مدار چیست؟
همانطور که در ابتدا گفته شد، قطع‌کننده مدار وظیفه دارد که مثل یک کلید اتوماتیک در مدارات الکتریکی کار کند. در واقع، نحوه عملکردی که این کلید داشته تا حد زیادی مشابه با فیوز بوده و سبب توقف حرکت جریان‌های زیادی می‌شود که می‌خواهند از مدار عبور کنند. میزان پایداری و مقاومتی که مدارشکن‌ها از خود نشان داده بسیار بالا است.
به همین خاطر در اثر عبور جریان زیاد دچار سوختن نشده و مجدداً به حالت مدار بسته درآمده و به کار خود ادامه می‌دهد. ساده‌ترین و ابتدایی‌ترین نوعِ مدارشکن‌ها، سلونوئید بوده که در اثر افزایش شدید جریان فعال خواهند شد. قابل ذکر است که از مدارشکن‌های کوچک به صورت گسترده به جای سوئیچ‌ها استفاده شده تا از سیستم‌های الکتریکی که در خانه وجود داشته، محافظت شود.
نحوه عملکرد قطع کننده مدار
اکنون که می‌دانیم مدارشکن یا کلید برق (Circuit breaker) نوعی دستگاه سوئیچینگ بوده که می‌تواند به صورت دستی یا اتوماتیک به منظور کنترل و محافظت از سیستم قدرت الکتریکی مورد استفاده قرار گیرد، در این قسمت از راهنما برای درک بهتر کارایی این کلید، به بررسی نحوه عملکرد آن خواهیم پرداخت. این وسیله از دو کنتاکت اصلی که یکی از آن‌ها ثابت و دیگری متحرک بوده تشکیل می‌شود. به طور معمول کنتاکت‌ها حالت بسته داشته و اجازه عبور جریان از مدار را می‌دهند.
زمانی که یک خطا نظیر اتصال کوتاه یا اضافه بار رخ می‌دهد، کنتاکت‌ها در مدارشکن به واسطه مکانیزم از پیش تعریف شده‌ای که داشته از هم دیگر جدا شده و در پی این عمل، انرژی پتانسیل ذخیره شده آزاد خواهد شد. قابل ذکر بوده که این مکانیزم دفاعی می‌تواند از نوع فنری، هیدرولیک، پنوماتیک یا مغناطیسی باشد. در اثر جدا شدن کنتاکت‌ها، یک قوس الکتریکی بین آن‌ها ایجاد شده که پلاسمای رسانا و یونیزه است. چنان‌چه این قوس ایجاد شده به سرعت خاموش نشود، احتمال آسیب دیدن کنتاکت‌ها و تجهیزات اطراف افزایش پیدا خواهد کرد.
خاموش شدن قوس با استفاده از مدارشکن
قطع کننده مدار یا همان مدارشکن‌ها از تکنیک‌های متنوعی به منظور خاموش کردن قوس بهره می‌برند. از جمله روش‌هایی که مدارشکن‌ها به منظور انجام این کار استفاده می‌کنند می‌توانیم به خنک کردن، فشرده‌سازی و یا جایگزینی محیط یونیزه با گاز تازه اشاره داشته باشیم. لازم به ذکر است که انتخاب محیط خاموش‌کننده قوس با در نظر داشتن سطح ولتاژ و درجه جریان قطع‌کننده مدار صورت می‌گیرد.
مصارف قطع کننده مدار
به نظر شما اصلی‌ترین کاربردی که مدارشکن داشته چیست؟ مدارشکن‌ها یا همان کلیدهای برق، ساخته شده‌اند تا مدارات الکتریکی را از آسیب‌های ناشی از اتصال کوتاه، جریان اضافه و اضافه بار حفظ نمایند؛ آن‌ها می‌توانند جریان را در هنگام بروز خطا قطع کرده و با رفع خطا آن را بازیابی کنند. همانطور که گفته شد عملکرد مدارشکن‌ها تا حد زیادی مشابه با فیوز است، اما باید در نظر داشته باشید که قطع کننده مدار برخلاف فیوز که بعد از یک بار عملیات نیاز به تعویض داشته، قابلیت این را دارد که تا چندین بار تنظیم مجدد شده و مورد استفاده قرار گیرد.
عملکرد اصلی مدارشکن‌های الکتریکی این است که بتوانند عملیات باز و بسته شدن کنتاکت‌های حامل جریان را فراهم کنند. ممکن است این فرایند بسیار ساده به نظر برسد، اما باید در نظر داشته باشید که یک قطع کننده مدار برای حداکثر مدت عمر خود در حالت بسته باقی خواهند ماند. گاهاً نیاز است که برای باز یا بسته کردن کنتاکت‌ها، مدارشکن در حال کار باشد؛ از این جهت عملکرد کلید برق بایستی بدون هیچ‌گونه تأخیر و کُندی و با قابلیت اطمینان صورت بگیرد. برای دستیابی به این قابلیت اطمینان، مکانیزم عملکرد مدارشکن پیچیده‌تر از آن بوده که ممکن است در ابتدا تصور کرده باشید.
الزامات عملیات باز و بسته کردن کلید برق
الزامات عملیات باز کردن
قطع کننده مدار بایستی تا حد امکان در حالت باز باشد؛ چرا که در این شرایط فرسایش کنتاکت‌ها محدود شده و قطع جریان معیوب در سریع‌ترین زمان ممکن صورت می‌گیرد. مسافت کل کنتاکت متحرک فقط با ضرورت قطع جریان معیوب مشخص نخواهد شد، بلکه مواردی هم‌چون شکاف کنتاکت‌های مورد نیاز به منظور تحمل تنش‌های دی الکتریک معمولی و همچنین ولتاژ ضربه رعد و برق در زمانی که مدارشکن در موقعیت باز قرار داشته نیز مد نظر است.
استفاده از دو مجموعه کنتاکت به صورت موازی به دلیل نیاز به حمل جریان پیوسته و تحمل یک دوره قوس در مدارشکن، ضروری است. این دو مجموعه کنتاکت شامل یک کنتاکت اولیه که از مواد رسانا نظیر مس بوده ساخته شده و کنتاکت بعدی تولید شده از مواد مقاوم در برابر قوس هم‌چون تنگستن یا مولیبدن که رسانایی کم‌تری داشته است.
الزامات عملیات بستن
در فرایند بسته شدن مدارشکن، کنتاکت متحرک بایستی با سرعت کافی به طرف تماس ثابت حرکت کرده تا از پدیده پیش قوس ممانعت شود. در اثر کاهش فاصله تماس، امکان دارد پیش از بسته شدن نهایی، قوس الکتریکی آغاز شود. در طول بسته شدن کنتاکت‌ها، محیط بین کنتاکت‌ها جایگزین خواهد شد؛ از این جهت نیروی مکانیکی کافی به منظور فشرده‌سازی محیط دی الکتریک در محفظه قوس‌بندی تأمین می‌گردد. بعد از برخورد با کنتاکت ثابت، امکان دارد که کنتاکت متحرک به علت نیروی دافعه که به هیچ وجه مطلوب نبوده، به طرف عقب برگردد؛ از این جهت لازم است که انرژی مکانیکی کافی به منظور غلبه بر نیروی دافعه ناشی از بستن عملیات روی خطا تأمین گردد.
سخن پایانی
در این راهنما ضمن آشنایی با قطع کننده مدار، به بررسی نحوه عملکرد و الزامات عملیات باز و بسته شدن آن پرداختیم. شما چه اطلاعات دیگری در رابطه با مدارشکن‌ها دارید؟ لطفاً نظرات و پیشنهادات خود را پیرامون قطع‌کننده‌های مدار در قسمت ارسال دیدگاه با ما به اشتراک بگذارید.
252 بازدید
محمد یاری پور
