یکی از تجهیزات مهم در برق صنعتی که ردپای آن بیشتر در بخش خانگی دیده می‌شود؛ کلید محافظ جان است. این کلیدها در دو مدل تکفاز و سه فاز تولید می‌شوند و می‌توانند با توجه به حساسیتی که نسبت به جریان نشتی دارند؛ از آنها در مقابل برق گرفتگی محافظت کنند. برای آشنایی هرچه بیشتر با این تجهیز؛ همراه ما باشید.
کلید محافظ جان چیست؟
از جمله کلیدهای حفاظتی که نسبت به نشتی جریان حساس است؛ کلید نشتی جریان، محافظ جان یا Residual Current Device (RCD) است. این کلیدها با توجه به حساسیت بالایی که نسبت به برق گرفتگی افراد (چون جریان هجومی بالایی می‌کشند و عموماً به زمین متصل‌اند) و اتصال برق به بدنه وسایل و دستگاه‌ها دارد به کلید محافظ جان در ایران معروف شده است. بر اساس استانداردهای ملی استفاده از کلید محافظ جان در تمامی واحدهای مسکونی و صنعتی در حال حاضر اجباری است. بر همین اساس این کلیدها در دو مدل دو پل (تکفاز و نول) و چهار پل (سه فاز و نول) ساخته شده است تا نیازهای عمومی و صنعتی را به طور کامل در بخش مصرفی پوشش دهد. رنج آمپری این کلیدها از 10 تا 63 آمپر بوده و آیتم مهم آنها میزان حساسیت آنهاست. میزان حساسیت آنها مربوط به همان جریان نشتی است که مقدار آن 30 الی 300 میلی آمپر می‌باشد. قدرت قطع این کلیدها مشابه کلیدهای مینیاتوری است و عموماً 4.5 و 6 کیلو آمپر می‌باشد.
نحوه عملکرد کلید محافظ جان
تفاوت ساختار کلید مینیاتوری و محافظ جان در قرار داشتن یک مقایسه گر در قالب یک بوبین و یک سیم پیچ در داخل محافظ جان می‌باشد. کلید محافظ جان با استفاده از قانون معروف کیرشهف، جریان ورودی به کلید را با جریان خروجی و مصرفی کلید مورد مقایسه قرار می‌دهد. چنانچه در میان این دو جریان اختلافی وجود داشته باشد؛ نشان می‌دهد که مدار شبکه دارای نشتی است که همین جریان نشتی کم می‌تواند باعث بروز حادثه‌ای همچون برق گرفتگی شود بر همین اساس کلید عملیات قطع شبکه را انجام می‌دهد.
نکته حائز اهمیت در کلیدهای محافظ جان نیاز آنها به مدار ارتینگ یا سیم کشی ارت می‌باشد. چنانچه این تجهیز در مداری استفاده شود که فاقد سیستم ارتینگ یا سیم کشی باشد؛ در این صورت با توجه به اینکه نحوه عملکرد آن بر مبنای مقایسه جریان ورودی و خروجی است؛ عملکرد صحیحی نخواهد داشت و عملاً کار آیی لازم را برای مصرف کننده ندارد.
انواع کلید محافظ جان
کلید های محافظ جان که در کل به RCD شناخته می‌شوند را می‌توان در دسته‌بندی‌های مختلفی تقسیم کرد؛ اما به طور کلی برای تقسیم‌بندی و خرید کلید محافظ جان می‌توان گفت که این کلید در بازار ایران در دو مدل کلی است:
الف) کلید محافظ جان RCCB
این کلید که مخفف Residual Current Circuit Breaker است؛ تنها به تشخیص نشتی جریان می‌پردازد و مدار را نسبت به نشتی جریان محافظت می‌کند. کلید RCCB همان کلید نشتی جریان است و کاربرد دیگری ندارد.
ب) کلید محافظ جان RCBO
این کلید که مخفف Residual Current Circuit Breaker With Over Protection می‌باشد؛ به نام کلید محافظ جان ترکیبی نیز شناخته می‌شود. این کلید ترکیبی از یک کلید محافظ جان RCCB به همراه یک کلید مینیاتوری MCB تشکیل شده است. در واقع اگر بر روی شکل ظاهری این کلید دقت کنید؛ اهرم روی کلید هم کلید مینیاتوری را پوشش داده و هم کلید محافظ جان را. بر همین اساس می‌توان گفت که هم توانایی شناسایی و حفاظت در مقابل نشتی جریان را دارد و هم توانایی شناسایی در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه. البته باید اشاره کرد که استفاده از کلیدهای محافظ جان ترکیبی به علت قیمت بالای آنها در ایران محدود است و برندهای کمی این محصول را ارائه می‌دهند.
جدای از دو مورد عنوان شده؛ می‌توان کلیدهای محافظ جان را در دسته‌بندی‌های زیر نیز تقسیم کرد:
ج) کلید محافظ جان تکفاز و سه فاز
متناسب با برق مصرفی شما کلیدهای محافظ جان در دو دسته تکفاز و سه فاز ساخته شده و به فروش می‌رسند. کلیدهای محافظ جان تکفاز دارای دو پل فاز و نول و کلیدهای محافظ جان سه فاز دارای سه فاز و نول می‌باشند. پس اگر شما از یک سیستم صنعتی سه فاز بهره برداری می‌کنید؛ باید در مدار آن از محافظ جان سه فاز استفاده کنید.
د) کلید محافظ جان با نشتی جریان 30 یا 300 میلی آمپری
نشتی جریان مؤلفه مهمی در انتخاب این تجهیز است. اگر کلید را در محلی نصب می‌کنید که نشتی جریان در آن خیلی مهم است و می‌تواند بسیار خطر آفرین باشد؛ مانند اماکنی که با مواد اشتعال پذیر یا گازهای خطرناک سروکار دارند یا محل‌هایی که افراد زیادی در آن هستند؛ لازم است از کلیدی با حساسیت بالاتر استفاده شود. هرچه عدد جریان نشتی شما کوچک‌تر باشد؛ میزان حساسیت آن بالاتر است. در حال حاضر کلیدهای محافظ جان با جریان نشتی 30 و 300 میلی آمپر در بازار موجود هستند.
پیشنهاد می‌کنیم برای دریافت اطلاعات بیشتر در خصوص کلید های محافظ جان، مقاله معرفی انواع کلید محافظ جان را مطالعه نمایید.
الزامات استفاده از کلید محافظ جان و شرایط استفاده از کلید های محافظ جان
بر اساس قوانین استاندارد در مهندسی ساختمان، کلیدهای محافظ جان باید حداقل برای سه نقطه از ساختمان نصب شوند:
1- داخل تابلو برق‌های ساختمان و یا داخل تابلو تقسیم مینیاتوری که در داخل هر واحد ساختمانی یا صنعتی موجود است.
2- برای تمامی پریزها و سوئیچ‌های خانگی یا صنعتی (که البته اگر داخل همان تابلو تقسیم قرار دهید یعنی برای آنها هم نصب کرده‌اید).
3- مکان‌هایی که با آب یا رطوبت، سرو کار مستقیم دارند مانند حمام، سرویس بهداشتی، استخر، سونا، حوض، جکوزی، پمپ خانه و…
در بخش‌های صنعتی نیز بهتر است این کلید را بعد از کلید اتوماتیک کمپکت یا کنتاکتور اصلی و پیش از سایر ادوات و تجهیزات مدار قدرت یا فرمان تابلو قرار دهیم.
با مطالعه مقاله کاربرد کلید محافظ جان و الزام استفاده از آن می‌توانید اطلاعات بیشتری را در خصوص استفاده از این تجهیز به‌دست آورید.
مدار داخلی محافظ جان
اجزای داخلی محافظ جان شامل هسته حلقه‌ای شکل، سیم پیچ و یک رله مغناطیسی است که همگی در یک محفظه قرار دارند. فاز (ها) و نول ورودی از وسط هسته حلقه‌ای شکل عبور کرده و از آن خارج می‌شوند. شاید بگویید نول برای چه باید از داخل هسته عبور کند؟ نول که دارای بار الکتریکی نیست. پاسخ این سؤال به زمانی بر می‌گردد که شما دارای بار غیر متعادل باشید. در بار نامتعادل، از سیم نول شما نیز جریان عبور خواهد کرد. عبور جریان برق از فاز باعث ایجاد میدان مغناطیسی در هسته می‌شود. اگر در طرف مصرف کننده همه چیز صحیح باشد؛ در این صورت جریان ورودی و خروجی مدار یعنی جریان فاز و نول که از حلقه عبور می‌کنند با یکدیگر برابر و در خلاف جهت یکدیگر هستند. در نتیجه از هسته هیچ فوران مغناطیسی عبور نمی‌کند و در سیم پیچ هم هیچ ولتاژی القا نمی‌شود. حال فرض کنید که بدن انسان مستقیم با فاز اتصال برقرار کند؛ در این صورت جریان نشتی ایجاد شده و کلید خیلی سریع و در زمان مشخص قطع می‌کند. اگر هم فاز به بدنه متصل شود؛ جریانی از زمین به طرف نقطه صفر ترانسفورماتور شبکه عبور خواهد کرد. در نتیجه تفاوت جریانی ایجاد می‌شود و در هسته یک فوران مغناطیسی شکل می‌گیرد که در سیم پیچ ثانویه آن نیروی محرکه القایی ایجاد شده و باعث عبور جریان از داخل سیم پیچ رله مغناطیسی می‌شود. اگر میزان این جریان بیش از مقدار حساسیت کلید باشد؛ رله عمل کرده و کلید اصلی قطع خواهد شد.
مشخصات و علائم ظاهری روی کلید محافظ جان
بر روی هر محافظ جان ممکن است موارد مختلفی نوشته شده باشد ؛ اما می‌توان گفت که این موارد به صورت مشترک برای تمامی کلیدهای محافظ جان یادداشت شده است:
- برند کلید
- جریان نامی (بر حسب آمپر)
- جریان نشتی (بر حسب میلی آمپر)
- ولتاژ نامی هر فاز (بر حسب ولت) و نشانگر جریان مستقیم یا جریان متناوب بودن کلید
- قدرت قطع (بر حسب کیلوولت)
- تیپ یا تایپ کلید (که عموماً C می باشد).
- استانداردهای اخذ شده برای کلید (که عموماً استاندارد IEC را قید می‌کنند).
- نقشه شماتیک کلید
- در برخی برند ها جران قابل تحمل فیوز داخلی کلید نیز قید می‌شود.
تست کلید محافظ جان
بر اساس نوع کلید، ما با دو نوع تست سرو کار داریم: تست ولتاژی و جریانی. توضیحات مفصل‌تر در خصوص این دو تست را در مقاله روش تست کلید محافظ جان گفته‌ایم؛ اما به طور مختصر می‌توانید در ادامه مطالعه نمایید:
الف) تست ولتاژ کلید محافظ جان
برای تست ولتاژ که معروف‌ترین تست است؛ فاز و نول ورودی را وصل نمایید. نیازی به اتصال سیم‌های خروجی نیست. زبانه کلید را روی حالت بالا یا ON قرار دهید. حال کلید T یا TEST را بزنید. در صورت برگشت زبانه کلید به حالت پایین یا OFF می‌توانیم بگوییم که کلید از نظر تست ولتاژی سالم است.
ب) تست جریان کلید محافظ جان
برای تست جریان، فاز و نول ورودی را وصل کنید. فاز و نول خروجی را به یک بار مقاومتی ( ترجیحاً لامپ) متصل کنید. حال اهرم کلید را در وضعیت بالا یا ON قرار دهید. در این صورت بار شما باید روشن شود. در ادامه سیم نول خروجی را از ترمینال جدا کرده و به نول ورودی کلید بزنید. در این حالت بار شما لحظه‌ای روشن شده و سپس کلید به وضعیت OFF می‌رود. در این صورت می گوییم که کلید از نظر تست جریانی سالم است.
محل نصب کلید محافظ جان به همراه نقشه نصب کلید محافظ جان
با فرض سه فاز یا تکفاز بودن محافظ جان، این کلید را می‌توان در داخل تابلو برق‌های صنعتی یا تابلو جعبه تقسیم مینیاتوری نصب کرد. البته در برخی موارد دیده شده که این تابلو در زیر کنتورهای هوشمند نیز نصب می‌شود. در مقاله روش نصب کلید محافظ جان به صورت کامل در خصوص نصب محافظ جان تکفاز و سه فاز توضیح داده‌ایم.
فیلم آموزش نصب کلید محافظ جان و نحوه نصب کلید محافظ جان تکفاز و سه فاز
ویدیو زیر که توسط مجموعه برق و انرژی تهیه شده است به خوبی شما را با نحوه نص مدل تکفاز و سه فاز این تجهیز آشنا می‌سازد:
عیب یابی کلید محافظ جان و علت قطع شدن آن
این کلید از دسته کلیدهای کاملاً کمپکت و پلمپ شده غیر قابل تعمیر است. در نتیجه چنانچه احساس کردید که کلید شما معیوب است بهتر است این دو کار را برای اطمینان از عملکرد صحیح کلید انجام دهید. اولین کار این است که کلید را در وضعیت ON قرار دهید. چنانچه کلید خطا نداد و به حالت قطع برنگشت؛ پس از چند ثانیه کلید تست (T) موجود بر روی کلید را بزنید. چنانچه کلید قطع نکند؛ کلید شما معیوب است. اما اگر کلید شما عمل کرد؛ در این صورت به سراغ کار دوم بروید. کار دوم این است که کلید را از مجموعه مینیاتوری‌های متصل به آن و شبکه برق خارج کرده و تست‌های محافظ جان را به طور مجزا بر روی آن انجام می‌دهیم. اگر نتایج درست دریافت شد؛ پس کلید محافظ جان سالم بوده و قطعاً نشتی در مدار اصلی وجود دارد و اگر کلید قطع می‌کرد؛ پس مدار یا قطعات داخلی کلید ایراد دارد که قابل تعمیر نمی‌باشد. اگر محافظ جان شما دارای گارانتی است؛ اقدام به تعویض آن نمایید و در غیر این صورت کلید جدیدی تهیه نمایید.
آیا کلید محافظ جان بدون ارت عمل می کند؟
روند عملکرد این تجهیز نشان می‌دهد که کارایی این کلید وابسته به سیستم ارتینگ می‌باشد. در برخی اوقات، برق گرفتگی لزوماً مستقیم نیست؛ بلکه این اتفاق با برق دار شدن بدنه تجهیزات و ابزارآلات نیز رخ می‌دهد. بر همین اساس، مهم‌ترین عامل شناسایی برای کلید محافظ جان مبنای ارتینگ است.
حالت دوم داشتن جریان نشتی کمتر از میزان جریان نشتی کلید است. مثلاً میزان نشتی 10 میلی آمپر و میزان جریان نشتی کلید 30 میلی آمپر است. در این حالت نیز وجود ارتینگ سبب از بین رفتن آن نشتی می‌شود و این در حالی است که کلید شما اصلاً آن نشتی را احساس نمی‌کند.
بهترین مارک کلید محافظ جان و راهنمای خرید آن
برای خرید این تجهیز موارد زیر را به ترتیب در نظر می‌گیریم:
1- تعداد پل‌ها را مشخص می کنیم (دو پل، چهار پل)
2- میزان جریان شبکه را مشخص می‌کنیم (10 الی 63 آمپر)
3- قدرت قطع کلید را مشخص می کنیم (4.5، 6 کیلو آمپر)
4- نوع کلید محافظ جان را مشخص می کنیم (RCCB,RCBO)
5- با توجه به موارد قبلی، بر اساس آنچه که در قسمت “ راهنمای خرید کلید مینیاتوری و بهترین آن” عنوان شد؛ برند مطلوب را مشخص می کنیم.
برندهای زیادی که در تولید تجهیزات برق صنعتی مشغول به فعالیت هستند؛ اقدام به تولید این محصول نموده‌اند. به تنهایی نمی‌توان گفت که کدام برند بهتر است. تجربه استفاده، سابقه حضور در بازار، خدمات پس از فروش واقعی، استانداردهای کافی و… همه عواملی هستند که می‌توانند برند مناسب را مشخص کنند. اما به طور کلی می‌توان گفت که عمده گرایش بازار به تهیه این محصول از برندهای زیر می‌باشد:
اشنایدر الکتریک، ال اس الکتریک، هیوندا الکتریک، طوس فیوز (AEG)، المان صنعت (ISBS)، چینت الکتریک (CHiNT) و…
در این مقاله به معرفی کلیدهای محافظ جان، شرح بخش‌های مختلف و عملکرد آن، نحوه نصب و تست آن و در نهایت آشنایی با برندهای تولید کننده این محصول پرداختیم. شما می‌توانید برای خرید محافظ جان و اطلاع از قیمت آن به بخش فروشگاه برق و انرژی مراجعه کنید.
