کلید محافظ جان چیست؟

کلید محافظ جان یا RCCB-residual current circuit breaker تحت دسته بندی و طیف گسترده ای از قطع کننده های مدار قرار می گیرد. همانطور که می دانیم انواع مختلفی از کلیدهای مینیاتوری و MCCB وجود دارد که براساس اصول عمکلردی متفاوت کار می کند و اهداف ایمنی متفاوتی دارند.

عملکرد: کلید محافظ جان دستگاهی است که جریان را حس می کند و هرگونه خطای ولتاژ پایین (جریان نامتعادل) را هر وقت خطایی رخ می دهد از هم جدا می کند.
هدف: قطع کننده جریان مدار اساساً برای جلوگیری از شوک و یا مرگ ناشی از شوک انسان نصب شده است. با قطع اتصال مدار اصلی در کسری از ثانیه از بروز حوادث جلوگیری می کند.

نحوه عملکرد کلید RCCB

کارکرد بسیار ساده ای دارد که مبتنی بر قانون جریانی کیرشهف می باشد، یعنی جریان ورودی در یک مدار باید برابر با جریان خروجی آن مدار باشد. این کلید قطع کننده مدار به گونه ای ساخته شده است که هر زمان خطایی رخ دهد، تعادل جریان خط و خنثی (نقطه نول) با یکدیگر مطابقت ندارند (عدم تعادل اتفاق می افتد، زیرا جریان یک مسیر ارتینگ دیگر را پیدا می کند). مدار آن به گونه ای ساخته شده است که هر مقدار جریان مدار ورودی و خروجی را مقایسه می کند. هرگاه جریان ورودی و خروجی مساوی نباشد، جریان باقی مانده که اساساً تفاوت بین دو جریان است، مدار را برای تریپ کردن یا خاموش کردن فعال می کند که به آن جریان نشتی می گویند.

اصل کار کلید محافظ جان

اصول عملکرد اساسی در یک ترانسفورماتور Toroidal حاوی 3 سیم پیچ نشان داده شده است. دو سیم پیچ وجود دارد که در اصلاح سیم پیچ ابتدایی به primary معروف است که حاوی جریان خط و سیم پیچ دوم به Secondary معروف است که حاوی جریان خنثی می باشد و اگر هر دو جریان با هم برابر باشند هر دو سیم پیچ فلوی برابر اما مخالف تولید می کنند.

هرگاه خطایی رخ دهد و هر دو جریان تغییر کنند ، سبب عدم تعادل در شار می شود ، که به نوبه خود جریان دیفرانسیل را که از طریق سیم پیچ سوم جریان می یابد ، تولید می کند که به رله وصل می شود. ترانسفورماتور Toroidal ، سیم پیچ و رله را با هم به عنوان RCD جریان می شناسند.

 
تست مدار کلید محافظ جان

مدار تست همیشه شامل RCD می باشد که اساساً بین کنداکتور در طرف بار و منبع خنثی متصل می شود. این به تست مدار هنگام روشن یا خاموش کردن منبع تغذیه کمک می کند. هر زمان که دکمه تست فشرده شود جریان بسته به مقاومت ارائه شده در این مدار ، از طریق مدار تست جریان می یابد.

این جریان از طریق سیم پیچ سمت RCD به همراه جریان بار عبور می کند. اما از آنجا که این مدار از سیم پیچ جانبی خنثی RCD عبور می کند ، عدم توازن بین خط و سیم پیچ خنثی وجود خواهد داشت و به تبع آن ، RCCB به منظور قطع اتصال حتی در شرایط عادی پیش می رود. به این ترتیب مدار تست قابلیت اطمینان RCCB را آزمایش می کند.

 
حساسیت بالای کلید محافظ جان

انسان قادر نیست یک فشار الکتریکی را تا حد 30 میلی آمپر تحمل کند. در حالی که حداکثر 10 میلی آمپر ممکن است باعث ایجاد احساس خفگی شود ، از 10 میلی آمپر به بعد ممکن است منجر به انقباض عضلانی شود و در حدود 30 میلی آمپر بیشتر منجر به فلج تنفسی می شود. بنابراین RCCB به منظور ایجاد تغییرات کوچک در جریان باقیمانده طراحی شده اند. در مواردی که از آتش سوزی محافظت می شود ، از RCCB برای ردیابی تغییرات بیشتر در جریان باقیمانده حداکثر 300 میلی آمپر نیز استفاده می شود.

تست جریان:

مدار تست همیشه شامل RCD می باشد که اساساً بین سیم هادی در طرف بار و منبع خنثی متصل می شود که به تست مدار هنگام روشن یا خاموش کردن منبع تغذیه کمک می کند. زمانی که دکمه تست فشار داده شود جریان شروع به عبور از مدار تست می کند بسته به مقاومت به کار برده شده در مدار ادامه پیدا می کند.

این جریان از سیم پیچ RCD در طرف جریان بار عبور می کند. اما از آنجا که این مدار از سیم پیچ طرف نول RCD نیز عبور می کند، عدم توازن بین سیم پیچ اولیه و سیم پیچ ثانویه دستگاه رخ می دهد و به تبع آن، RCCB تغذیه را قطع می کند (حتی در شرایط نرمال). بدین ترتیب مدار تست قابلیت اطمینان RCCB را آزمایش می کند.

ساختار کلید محافظ جان

کلید محافظ جان دارای سه دسته سیم پیچی می باشد که بر روی یک هسته آهنی قرار گرفته اند.تا زمانی که شار مغناطیسی برآیند در داخل هسته صفر باشد، ولتاژی در سیم پیچ سوم نخواهیم داشت، ولی به محض بروز اتصال در بدنه مقداری از جریان به صورت جریان نشتی وارد زمین می‌شود در این زمان برآیند این دو جریان صفر نخواهد شد و در هسته نیز بر آیند فوران صفر نمی‌شود.

این تغییرات در سیم پیچ سوم ولتاژی القای می کند و کلید محافظ جان سیستم را قطع می‌کند.حساسیت تمام کلیدهای محافظ جان‌ 30 میلی آمپر نیست و محافظ جان‌هایی در بازار وجود دارد که روی 10 و 20 و 100 و 300 و…. میلی آمپر هم عمل می کنند، اما از آن جایی که این کلید برای محافظت از جان افراد است و جریان بیش از 30 آمپر برای انسان خطرناک است، از محافظ جان‌ 30 میلی آمپر استفاده می شود.

مزایای کلید محافظ جان

•    محافظت در برابر نشتی اضافه بار زمین و همچنین هر نشتی جریان
•    با عبور از حساسیت رنج ، به طور خودکار مدار را جدا می کند
•    امکان خاتمه دوگانه هم برای اتصالات کابل و هم برای اتوبار وجود دارد
•    در برابر نوسان ولتاژ از دستگاه محافظت می کند زیرا شامل دستگاهی است که از سطح ولتاژ گذرا محافظت می کند.

جریان نامی و جریان عملکرد در فیوز محافظ جان

به طور تقریبی کلید های موجود در بازار دارای جریان نامی 16 تا 125 آمپر و رنج  جریان  نشتی 0.01 و 0.03 و 0.1 و 0.3 و 0.5 آمپر  بوده و دارای ولتاژ کاری 200 تا 400 ولت می باشد .کلید های محافظ جانی که دارای حساسیت 30 میلی آمپر می باشند جهت حفاظت اشخاص در مقابل برق گرفتگی و تجهیزات در مقابل نشتی و کلید های بالاتر از 30 میلی آمپر جهت حفاظت تجهیزات الکتریکی در مقابل نشتی جریان و آتش سوزی کاربرد دارند .

جریان‌های نشتی کوچک را با فیوز ها معمولی نمی توان شناسایی کرد و جهت رفع این مشکل از کلید های محافظ جان استفاده می شود ، بدن انسان در مدت ۲۰۰ میلی ثانیه توانایی تحمل جریان ۳۰ میلی آمپری را دارد . زمانی که مقدار جریان نشتی از ۳۰ میلی آمپر تجاوز نماید در کمتر از ۲۰۰ میلی ثانیه کلید محافظ جان مدار را قطع می نماید . در بخش های صنعتی از کلیدهای محافظ جانی که دارای جریان قطع بالاتر از 30 میلی آمپر  و زمان تاخیر قطع بیشتری هستند استفاده می شود .بر روی کلید های محافظ جان دکمه ای با کلمه  T مشخص شده که از این کلید جهت تست کلید استفاده می شود .

محدودیت های کلید محافظ جان

در حالی که RCCB مزایای بسیاری دارد ، محدودیت هایی نیز دارد:

•    اگر هیچ شکل موج استانداردی توسط مدار بارها ایجاد نشود ، کلید محافظ جان عملکرد را تضمین نمی کند. این امر عمدتاً به این دلیل است که RCCB به گونه ای طراحی شده است که بر روی شکل های موج معمولی کار کند.
•    ممکن است وجود RCCB ناخواسته از بین برود. این امر عمدتاً به این دلیل است که هر زمان که تغییرات ناگهانی در بار الکتریکی رخ می دهد ، می توان جریان کوچکی از زمین به ویژه در وسایل قدیمی را مشاهده کرد.
•    محافظ جان از اضافه بار فعلی محافظت نمی کند چون طراحی شده است تا فقط در صورت متفاوت بودن جریان زنده و جریان خنثی از آن محافظت شود. با این حال ، اضافه بار فعلی قابل تشخیص نیست.
•    RCCB ممکن است ناخواسته تریپ دهد . این عمدتا به این دلیل است که جریان در آنها متعادل است. جریان هر دو پایانه در کنار هم نگه داشته می شوند.
•    اگر هادی ها به درستی در ترمینال ها متصل نشده باشند ، RCCB از گرمای بیش از اندازه به وجود آمده محافظت نمی کند.

نصب کلید محافظ جان

１- قبل از نصب ابتدا باید با میلی آمپرمتر مخصوص میزان نشتی جریان در مداری که قرار است کلید فوق روی آن نصب گردد اندازه گیری بشود و اگر میزان جریان نشتی بیشتر از بیست درصد حساسیت جریان نشتی نامی کلید باشد پس از نشت یابی و رفع نواقص آن ، اقدام به نصب کلید محافظ جان کنید. این نشتی می‌تواند بین نول و زمین، فاز و زمین، فاز یا نول با فاز‌ها و نول‌ها مدار‌های کناری باشد که در تمام حالت‌ها ، کلید اقدام به قطع مدار می‌نماید.
２- درمورد کلیدهای محافظ جان 2 پل سیم نول به ترمینال مشخص شده با علامت N و سیم فاز به ترمینال مشخص شده با علامت L متصل شده است.
３- در سیستم تکفاز ، دو سیم فاز و نول و در سیستم سه فاز، چهار سیم را باید به ورودی و خروجی کلید متصل کنید.
４- با توجه به موقعیت نصب محافظ جان ، سیم‌ های ورودی و خروجی می‌توانند از بالا و یا پائین به کلید متصل شوند که در کارکرد کلید اثری نخواهد داشت.
５- درجه حفاظت کلیدهای محافظ جان برای جلوگیری از ورود اجسام خارجی برابر با IP۴۰ می‌باشد.
６- کلیه عملیات نصب و رفع نقص بایستی توسط فرد متخصص انجام شود.
７- ترمینال‌های ورودی و خروجی کلید‌ها با توجه به آمپر کلید برای بالاترین قطر کابل یا سیم در نظر گرفته شده اند و از این نظر مشکلی وجود نخواهد داشت.
８- همراه با کلید محافظ جان امکان استفاده از کنتاکت کمکی نیز در مدار وجود دارد.

 انواع RCCB

کلید های محافظ جان به دو نوع تقسیم می شود:

محافظ جان RCD(Residual-Current Device)
محافظت کامل از افراد و تجهیزات RCCB(Residual-Current Circuit Breaker)

دو پل و چهار پل:

این نوع دوپل برای مدارات تک فاز و نوع چهار پل برای مدارات سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد جریان های نشتی کوچکی را که توسط فیوز یا کلید مینیاتوری شناسایی نمی شوند اما می توانند زمینه ساز آتش سوزی یا برق گرفتگی شوند را شناسایی و مدار را در زیر یک دهم ثانیه قطع می نماید.

همچنین جریان نشتی ممکن است از راه بدن فردی که با زمین تماس دارد و به طور تصادفی دستش با قسمت برقدار مدار تماس پیداکرده است به وجود آید، این کلیدها به گونه ای طراحی می شوند که (اگر سازنده حساسیت به جریان نشتی را ۳۰ میلی آمپر تنظیم نماید) پیش از آسیب رسیدن به فرد مدار را قطع می کنند. کلیدهای محافظ جریان نشتی از نوع الکترومغناطیس و با حساسیت های ۳۰، ۱۰۰ و ۳۰۰ میلی آمپر و با جریان های اسمی ۲۵ تا ۶۳ تولید و قابل عرضه می باشند. این کلیدها برای قطع مدار در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه طراحی نشده اند.

انواع کلید محافظ جان

کلید محافظ جان دو پل :

این کلید  برای خط تک فاز است که از یک شبکه زنده و یک شکاف سیم خنثی در آن تشکیل شده است.
کلید محافظ جان دو پل 32 آمپر
کلید محافظ جان دو پل 25 آمپر
کلید محافظ جان دو پل 40 آمپر

کلید محافظ جان چهار پل :

برای خط سه فاز متشکل از 4 شکاف طراحی شده است که در آن می توان سیم های سه فاز و یک سیم خنثی را به هم متصل کرد.
کلید محافظ جان چهار پل 63 آمپر
کلید محافظ جان چهار پل 40 آمپر
کلید محافظ جان چهار پل 32 آمپر

از این رو RCCB در زمان واقعی برای ارائه محافظت از مدارها بسیار مهم است. به ویژه در صنایع و مجموعه های تجاری با ولتاژ بالا ، اهمیت آن ها را نمی توان دست کم گرفت زیرا همیشه خطر شوک و مرگ به دلیل شوک الکترکی وجود دارد. ما در اینستروسنتر بهترین محصولات درومن اسمیت مناسب برای کاربردهای صنعتی ، مسکونی و تجاری را ارائه می دهیم. که با استاندارهای VDE-0660 وIEC 60947-4-1 مطابقت دارد و برای کنترل و جداسازی مدارهای الکتریکی استفاده می شود.

 
انواع تیپ های کلید RCCD

کلید محافظ نشتی جریان تیپ AC

کلید محافظ جان یا کلید محافظ نشتی جریان RCCB تیپ ACقابلیت تشخیص جریانهای نشتی با شکل موج متناوب AC را دارند. این گروه از کلید محافظ جان به صورت 2 پل و 4 پل در دسترس است. رنج جریان نامی از 16 تا 125 آمپر و رنج جریان نشتی A0.5A ,0.3A , 0.1A , 0.03A , 0.01 بوده و ولتاژ کاری 200 تا 400 ولت می باشد.

کلید محافظ نشتی جریان تیپ A

کلید محافظ جان یا کلید محافظ نشتی جریان RCCB تیپA قابلیت تشخیص جریان نشتی با شکل موج متناوب AC و مستقیم DC پالسی را دارند. این گروه کلید محافظ جان در انواع 2 پل و 4 پل ارائه می گردند. رنج جریان نامی از 16 تا 80 آمپر و رنج جریان نشتی A0.5A , 0.3A , 0.1A , 0.03A , 0.01 بوده و ولتاژ کاری 200 تا 400 ولت است. مدل خاصی از این کلید محافظ جان برای شبکه هایی با ولتاژ 500 ولت نیز ارائه شده است.

کلید محافظ نشتی جریان تیپ B

کلید محافظ جان یا کلید محافظ نشتی جریان RCCB تیپ B قابلیت تشخیص جریان نشتی با شکل موج متناوب AC و مستقیم DC پالسی تا فرکانس 1 مگاهرتز و مستقیم DC صاف را دارند. این گروه کلید محافظ جان نیز در انواع 2 پل و 4 پل ارائه می گردند. رنج جریان نامی از 16 تا 125 آمپر و رنج جریان نشتی A0.03 تا A0.3 بوده و ولتاژ کاری 230 تا 400 ولت است. همچنین مدلهای خاصی از این تیپ محافظ جان با قابلیت کار تا ولتاژ 500 ولت و یا رنج جریان نشتی تا 0.5 آمپر نیز وجود دارند.

هنگام عملکرد کلید محافظ جان چه باید کرد :

ابتدا تمامی فیوزها را قطع و کلید محافظ جان را وصل می نماییم ، در صورت وصل شدن کلید و پایداری آن با فشردن دکمه تست کلید ، سالم بودن کلید را مشخص می کنیم و فیوزها را به صورت یکی بعد از دیگری و با فاصله زمانی 30 ثانیه وصل می نماییم در صورتی که هنگام وصل هر فیوزی کلید محافظ جان عمل کرد مسیر همان فیوز را بررسی و مصرف کننده ها را از بابت نشتی چک و مشکل را برطرف می نمایم .

روش دیگر خارج کردن تمامی مصرف کننده ها از پریز برق و وصل نمودن تک تک مصرف کننده ها به شبکه برق با فاصله زمانی 30 ثانیه می باشد ، در این روش هنگام وصل مصرف کننده ای که دچار نشتی جریان شده کلید عمل می نماید و مصرف کننده دچار نشتی مشخص می شود و باید رفع عیب نمایم .

جهت تست واحد های برقی مجهز به کلید محافظ جان دستگاهایی موجود می باشد ؛ ولی یک روش ساده استفاده از یک عدد لامپ ، هلدر و دو رشته سیم می باشد . ابتدا با فاز متر سوراخ فاز پریز را مشخص و دو سیم هلدر را به فاز و نول پریز وصل تا لامپ روشن گردد ، بعد سیم نول را از سوراخ پریز خارج و به ارت پریز وصل می نمایم  باید کلید سریعا عمل نماید .

مکانیسم عملیاتی کلید حمایت از زندگی:

همانطور که می دانید جریان بسیار کم 30 میلی آمپر می تواند برای انسان خطرناک باشد. بنابراین مردم تصمیم گرفتند دستگاهی بسازند که بتواند نشتی های بالای 30 میلی آمپر را تشخیص دهد و مانند یک میکرو سوئیچ برق ساختمان را قطع کند تا جریان نشتی جان ساکنان را به خطر نیندازد. این گونه است که کلیدهای جریان نشتی یا کلیدهای نجات دهنده یا محافظ جان وارد بازار می شوند.

تا پنج شش سال پیش مردم و برق کاران چیزی از کلیدهای محافظ جان نمی دانستند و از آنها در ساختمان سازی استفاده نمی کردند اما با توجه به مزایای این دستگاه استفاده از آن در برق ساختمانی و صنعتی رو به افزایش است. و طبق آیین نامه جدید برق ساختمان، کلیدهای محافظ جان باید در جعبه فیوز ساختمان های مسکونی و اداری نصب شود.

اساس کلید محافظ جان، مقایسه جریان خروجی خط فاز با جریان ورودی خط نول است.اگر دو مقدار برابر نباشند، دستگاه محافظ جان تشخیص می دهد که نشتی جریان در خط فاز وجود دارد. مسیر جزئی اگر این جریان نشتی بیشتر از حساسیت حیاتی باشد (معمولاً 30 میلی آمپر)، سوئیچ کار می کند و مدار قطع می شود.

البته حساسیت تمامی کلید های محافظ جان 30 میلی آمپر نیست و کلید های محافظ 10، 20، 100، 300، ... نیز در بازار وجود دارد. آنها همچنین می توانند در مراحل پروژه شما کار کنند، اما کدهای الکتریکی ساختمان یک محافظ 30 میلی آمپر را توصیه می کنند.

لطفا توجه داشته باشید که این کلید های محافظ جان شبیه یک کلید مینیاتوری هستند، اما مکانیسم آنها با کلید مینیاتوری کاملا متفاوت است، بنابراین نمی توانید از آنها به جای کلید مینیاتوری استفاده کنید. اگر کلمه RCC روی سوئیچ محافظ جان هک شود به این معنی است که سوئیچ محافظ جان فقط می تواند نشت را قطع کند. اما اگر روی کلید نجات جان کلمه RCO نوشته شده باشد، یعنی کلید ترکیبی از کلید مینیاتوری و کلید محافظ می باشد، می توانید از کلید RCO به عنوان کلید کوچک نیز استفاده کنید.

از آنجایی که این پاراگراف بسیار مهم است، دوباره آن را تکرار می کنم:

کلید نجات جان RCC فقط می تواند مدار را از نشتی محافظت کند.
    میکرو سوئیچ های معمولی فقط می توانند مدار را از اضافه بار و جریان اضافی ناشی از اتصال کوتاه محافظت کنند.
    کلید RCO ترکیبی از دو نوع اول است که برای محافظت از مدار در برابر نشتی، اضافه بار و جریان اضافی ناشی از اتصال کوتاه استفاده می شود.

نتیجه:

از این رو یک کلید محافظ جان در زمان واقعی برای مدارهای اصلی مورد استفاده تجاری در صنایع و سایر مکان های تجاری با ولتاژ بالا را فراهم می کند ، جایی که همیشه خطر ایجاد شوک و مرگ تصادفی به دلیل جریان بالا وجود دارد.