قطع کن مدار یا مدارشکن چیست؟

قطع کن مدار و یا Circuit Breaker جز مهمی در مدار ها هستند که عملکرد آن ها به صورت کاملا اتوماتیک بوده و باعث می شوند در زمان هایی که جریان موجود در مدار بیش از میزان قابل تحمل برای مدار باشد آن را قطع نموده و از این طریق مدار را از آسیب حفظ خواهند کرد. این کلید های قطع کن در انواع و ابعاد مختلفی وجود دارند که هر کدام کاربرد و مصارف خاص خود را دارد. به عنوان مثال قطع کننده های مدار در ابعاد کوچک در مصارف تجاری و امور سبک و وسایل صنعتی خانگی به کار می روند و نحوه کار آن ها با استفاده از گرما می باشد؛ به این صورت که در آن دو عدد نوار فلزی تعبیه شده است که جریان موجود در مدار را تحمل کرده و در هنگامی که این جریان گرم زیاد از حد باشد، کلید را خم خواهد کرد. اگر این روند ادامه پیدا کرده و به خاطر افزایش دمای بیش از اندازه جریان نوار، انرژی کافی به وسیله نوار فلزی دوتایی تولید گردد، با حرکت آن مدار نیز از کار باز خواهد ایستاد.

انواع دیگری از قطع کننده های مدار هم وجود دارند که در ابعاد بزرگ تری بوده و عملکرد آن ها نیز مانند قطع کن های کوچک به صورت اتوماتیک می باشد. در این نوع از کلید های قطع کن بزرگ در طول قطع کننده یک سری اجسام هادی که جریان را حمل می کنند قرار داده شده اند که یک میدان مغناطیسی را ایجاد می کنند. نیروی ایجاد شده در اثر این میدان مغناطیسی باعث می شود که این قطع کن های بزرگ فعال شوند و از این طریق بتوانند از مدار محافظت کنند.

همچنین انرژی را که در این قطع کن ها جریان می یابد را نیز می توان از طریق اجزای خارجی که جریان موجود در مدار را تحت کنترل دارند تامین نمود. این اجزا را عموما با نام رله های حفاظتی می شناسند. نوع اتصالی که توسط کلید های قطع کن مدار ایجاد می شود در مقایسه با فیوز ها ثبات بیش تری دارد؛ زیرا این قطع کن ها در برابر جریان بیش از حد مدار از کار نیفتاده و تنها باز می شوند که می توان آن را با جا به جا نمودن اهرم باز شده مجددا بست.

کاربرد قطع کن مدار یا مدار شکن

همان طور که در بالا نیز اشاره کردیم، کلید های قطع کن مدار وظیفه قطع و وصل کردن مدار به صورت خودکار و محافظت نمودن مدار از خطراتی همچون جریان بیش از حد، بار اضافی و اتصال های کوتاه را بر عهده دارند. در واقع این کلید ها می بایست بعد از این که خطایی را شناسایی کردند سریعا جریان مدار را قطع نمایند و از صدمه به قسمت های مختلف مدار جلوگیری نمایند. این کلید ها کاربرد های متنوع دیگری نیز دارند؛ به عنوان مثال از آن ها می توان جهت برقراری ارتباط میان ترانسفورماتور ها، مولد ها، خط های انتقال دهنده انرژی، مصرف کننده ها و مجزا کننده ها نیز استفاده نمود.

کاربرد های مدار شکن ها بسیار گسترده و متنوع می باشد و به همین دلیل هم می بایست توانایی عبور دادن انواع جریان های مزاحمی را که ممکن است در مدار یافت شوند مانند جریان های خازنی خطوط و جریان مغناطیس کننده ترانس های بدون بار و اتصال های کوتاه را داشته باشند و بتوانند این جریان ها را نیز بدون این که تاثیرات حرارتی و دینامیکی برای مدار و مدار شکن بر جای بگذارند عبور دهند. کلید های قطع کن مدار همچنین لازم است تا قدرت قطع کردن کلیه جریان های احتمالی را داشته و این کار را نیز در سریع ترین زمان ممکن انجام دهند. در کل این کلید ها می بایست انواع مختلف ولتاژ هایی را که میان دو قسمت باز مدار در جریان است بدون ایجاد قوس الکتریکی در مدار تحمل نمایند. لازم به ذکر است که کلید های قطع کن مدار را می توان هم در مکان های باز و هم فضاهای سر بسته و پوشیده نصب کرده و آن ها را مورد استفاده قرار داد.

طرز کار قطع کن مدار یا مدار شکن به چه صورت است؟

کلید های قطع کن مدار و یا مدار شکن ها متشکل از یک سوییچ وصل شده به یک مگنت برقی می باشند که دو قسمت انتهایی سوییچ به سیم فازی موجود در مدار متصل می شود. زمانی که این سوییچ روشن شود، جریان الکتریکی با عبور کردن از انتهای قرار گرفته در پایین مگنت به واسطه کنتاکت متحرک به کنتاکت ثابت منتقل شده و در نهایت از انتهای قسمت بالای مدار خارج خواهد شد.

وقتی که جریان الکتریکی از مگنت عبور کرد، آن را به یک آهنربا تبدیل خواهد نمود که وقتی جریان موجود در مدار زیاد شود نیروی الکترومغناطیسی آن هم افزایش یافته و در زمان کاهش جریان مدار نیروی الکترومغناطیسی آن کم خواهد شد. در صورتی که جریان موجود در مدار به هر دلیلی بیش از حد افزایش پیدا کند، اهرم فلزی که به سوییچ وصل شده است توسط مگنت برقی به سمت پایین کشیده خواهد شد و به دنبال آن نیز کنتاکت ها از یک دیگر فاصله گرفته و بدین ترتیب جریان مدار قطع خواهد شد.

همان طور که پیش از این نیز به آن اشاره شد، قطع کننده های مدار در انواع و ابعاد مختلفی ساخته شده اند که هر کدام از آن ها ویژگی های و کاربرد های خاص خود را دارند، اما به طور کلی اصول مربوط به کارکرد تمامی انواع قطع کن ها مشابه هم بوده و تفاوت اصلی آن ها در نوع قطع کننده مدار، شدت جریان، کلاس ولتاژ و نوع ساختمان هر کدام از انواع قطع کن های مدار می باشد.

برخی از افراد ممکن است قطع کن های مدار را با فیوز ها اشتباه گرفته و این دو را در واقع یک ابزار تلقی کنند، اما واقعیت این است که قطع کن های مدار با فیوز ها در یک سری از ویژگی ها و کارکرد ها تفاوت دارند و کاملا مشابه هم نمی باشند. فیوز ها ابزار هایی هستند که فقط یک مرتبه می توان از آن ها استفاده نمود و پس از آن می بایست قطعات کهنه آن را با قطعات نو و جدید جایگزین نمود. در حالی که قطع کن های مدار را می توان چندین بار مورد استفاده قرار داده و همچنین می توان آن ها را هم به صورت اتوماتیک و هم به شکل دستی تنظیم نمود.

کاربرد اصلی و مهم مدار شکن ها و یا قطع کن های مدار در حفاظت از مدار ها در جریان های پایین می باشد که این کاربرد در مصارف خانگی بیش تر به چشم می خورد. همچنین این قطع کن ها را می توان در جریان های زیاد مانند تابلو های برقی بزرگ نصب شده در شهر ها که به جریان الکتریکی بالایی نیاز دارند نیز بدون هیچ مشکلی به کار برد.

انواع قطع کن های مدار یا مدار شکن ها

همان طور که در مطالب بالا تر به آن اشاره شد، قطع کن های مدار را می توان بر حسب میزان جریان، ولتاژ، ساختمان کلی و قطعه های استفاده شده در آن ها به اقسام مختلفی طبقه بندی نمود که شامل قطع کن های حالت جامد، قطع کن های روغنی، مدار شکن مغناطیسی - هیدرولیکی، قطع کننده شانت تریپ، قطع کن ولتاژ پایین برای ولتاژ نامی کم تر از 1000 ولت، مدار شکن هوایی، قطع کن هوای فشرده، مدار شکن مغناطیسی، قطع کننده های انحصاری، مدار شکن حرارتی – مغناطیسی، قطع کن برق فشار قوی با ولتاژ نامی بیش تر از 1000 ولت، قطع کن ولتاژ بالای گوگرد هگزا فلورید و کربن دی اکسید می باشد.

در مدار شکن های روغنی کنتاکت هایی که مسئول قطع و وصل نمودن مدار هستند در داخل فضایی پر از روغن قرار گرفته اند که عمل قطع و وصل شدن جریان در آن ها از طریق یک فنر قوی انجام می گیرد. نوع دیگری از مدار شکن ها هم مدار شکن های گازی SF6 می باشند که عموما در ولتاژ های بالا مورد استفاده قرار می گیرند و کنتاکت های قطع کن برق فشار قوی در فضایی عایق شده با گاز SF6 قرار گرفته اند. اندازه این مدار شکن ها در مقایسه با انواع دیگر کم تر بوده و سر و صدای تولید شده توسط ان ها نیز کم تر است. مدار شکن های گازی کربن دی اکسید که در ولتاژ های بالا به کار رفته و هدف از ساخت آن ها نیز کاهش غلظت گاز های گلخانه ای موجود در هوا می باشد، کاملا شبیه مدار شکن های SF6 می باشند.

در نوع دیگری از مدار شکن ها که به مدار شکن های خلا معروف اند برخلاف مدار شکن های گازی و یا روغنی از محفظه خلا استفاده شده است. این نوع از مدار شکن ها هیچ گونه آسیب و صدمه ای به محیط زیست وارد نکرده و آلودگی نیز در محیط اطراف خود بر جای نمی گذارند و در زمان قطع و وصل شدن مدار نیز هیچ گونه صدایی از خود تولید نمی کنند. این نوع از مدار شکن ها در فضاهای عمومی همچون مترو ها بسیار کاربردی بوده و می توان آن ها را به راحتی مورد استفاده قرار داد.