A מעגל מפסק הוא התקן הגנה מפני זרם יתר (OCPD) שנועד להגן על מכשירים חשמליים ואנשים מפני תנאי זרם יתר. בניגוד לרוב הנתיכים, מעגל ניתן לאפס את המפסקים, מה שהופך אותם לבחירה פופולרית להגנה מפני זרם יתר. מעגל מפסקים משתמשים באלקטרומגנט ו/או במתג דו מתכתי כדי לזהות מצב של זרם יתר.
סוגים ומאפיינים של מפסקים
A מעגל ניתן לאפס את המפסק על ידי הזזת ידית ידית הנסיעה למצב כבוי מלא ולאחר מכן החזרת הידית למצב ON. אנשים חייבים לוודא שמקור עומס יתר נוקה לפני ניסיון לאפס מפסק. ישנם שלושה סוגים של מעגל מפסקים המובדלים על ידי המנגנונים הפנימיים שלהם למעידה:
- מגנטי
- תרמי
- תרמית-מגנטית
לא משנה באיזה מנגנון פנימי משתמש המפסק, רוב המפסקים נראים אותו דבר חיצונית, למעט מעגל נתיך מפסק. נתיך מפסק הוא OCPD מוברג בעל מאפייני הפעולה של מפסק.
היתרון של נתיך מפסק הוא שניתן לאפס את הנתיך לאחר עומס יתר. מפסקים זמינים במגוון אמפרות, אך מתח מדורג בדרך כלל כ -110 וולט למפסקי מגורים חד-מוטיים או 220 וולט למפסקי מגורים דו-קוטביים.
איור 1. מפסקי זרם זמינים במספר תצורות, כולל מפסקים חד-מוטיים וכפול-מוטיים.
כדי לקבל גישה לחיבורי המפסק בלוח שירות, יש להסיר את מכסה הלוח.
מגנטי
מפסק מגנטי הוא OCPD הפועל באמצעות אלקטרומגנטים זעירים לפתיחה וסגירת מגעים. הרעיון הבסיסי מוצג להלן.
איור 2. סולנואידים אלקטרומגנטיים הם דוגמה לשימוש באלקטרומגנטיות לצורך ביצוע עבודה.
כפי שאתה יכול לראות, בוכנת ברזל מוקפת בסליל תיל עטוף ומערכת מגעים מחוברת לבוכנת הברזל. עם זרם חשמלי שעובר דרך הסליל, המגעים המחוברים לליבת הברזל נמשכים לעבר הסליל. בדרך זו, אנו יכולים לפתוח או לסגור את מגעי הסולנואיד. שים לב האיור מראה שני אנשי קשר פתוחים ונסגרים בדרך כלל.
כפי שמודגם באיור 3, ניתן לחזק את השדה המגנטי המיוצר על ידי הגדלת הזרם המופעל ומספר הסיבובים ליחידת אורך וכן החדרת ליבת ברזל דרך הסליל.
איור 3. ניתן לחזק אלקטרומגנט על ידי הגדלת כמות הזרם, הגדלת מספר הסיבובים בסליל והכנסת ליבת ברזל דרך הסליל.
סולנואיד במפסק מגנטי פותח את המעגל על בסיס הגבול הנוכחי של המפסק.
כאשר הזרם דרך הסליל עולה על הערך המדורג של המפסק, המשיכה המגנטית הופכת חזקה מספיק כדי להפעיל את ידית ידית ההליכה ולפתוח את המעגל. ראה איור 4.
איור 4. במפסק מגנטי, העברת זרם חשמלי דרך הסליל גורמת למגעים המחוברים ליבת הברזל להימשך לכיוון הסליל. הסולנואיד במפסק מגנטי פותח וסוגר את המגעים על בסיס הרמה הנוכחית.
לאחר הסרת העומס יתר, ניתן לאפס את ידית ידית ההליכה למצב המקורי, ולהפעיל מחדש את המעגל.
תרמי
מפסקים תרמיים משתמשים ברצועה דו-מתכתית המחוברת למנגנון תפס. הרצועה הדו-מתכתית עשויה משתי מתכות שונות המתרחבות בקצב שונה בעת חימום. הרצועה הדו-מתכתית מתכופפת בעת חימום ופותחת את המגעים. ראה איור 5. הרצועה הדו-מתכתית יכולה להיות מחוממת ישירות על ידי זרם מעגל או בעקיפין על ידי עליית הטמפרטורה הנגרמת כתוצאה מעלייה בזרם המעגל.
איור 5. מפסקים תרמיים משתמשים ברצועה דו-מתכתית המחוברת למנגנון תפס כדי לפתוח את המעגל כאשר מתרחש קצר או עומס יתר.
מפסקים תרמיים מתוכננים כך שהרצועה הדו-מתכתית מתכופפת לשחרור המגע במתח קפיץ בהתבסס על כמות הזרם הרציף שזורם דרכו. הרצועה הדו-מתכתית חייבת להתקרר ולחזור למצבה הרגיל (גודל) בטמפרטורת החדר לפני שניתן לאפס את המפסק.
הגנה תרמית של מעגל אינה מיידית. זה דורש זמן לחימום הרצועה וכדי שהרצועה תתכופף מספיק כדי לגרום למגעים להיפתח. מפסק מגנטי משמש ביישומים בהם עיכוב זה עלול לגרום נזק למעגל. ניתן לאפס את המפסקים התרמיים על ידי לחיצה על כפתור הלחיצה רק לאחר שהתקרר הרצועה הדו-מתכתית.
תרמי-מגנטי
מפסקים תרמיים-מגנטיים כוללים גם פונקציית טריפה מגנטית להגנה על מעגל קצר וגם פונקציית טריפה תרמית להגנת עומס יתר, כפי שמודגם באיור 6.
איור 6. מפסק תרמי מגנטי.
מפסקים תרמיים-מגנטיים נקראים גם מפסקים הפוכים בזמן. כפי שמציין השם החלופי זמן הפוך, ככל שעומס היתר גבוה יותר, כך לוקח למפסק הזמן לפתוח אותו.
כאשר מתרחש מצב של עומס יתר, הזרם העודף מייצר חום, אשר מורגש על ידי אלמנט חישת החום הדו-מתכתי. לאחר תקופה קצרה, בהתאם לדירוג המפסק ולכמות עומס היתר, המפסק יתקלקל, וינתק את מקור המתח מהעומס. אם מתרחש קצר חשמלי, החיישן האלקטרומגנטי מגיב מיד לזרם התקלה ומנתק את המעגל.
מפסקי זרם DC
מפסק זרם DC הוא OCPD המגן על מכשירים חשמליים הפועלים באמצעות DC ומכיל אמצעי כיבוי קשת נוספים.
מפסקי זרם מתח הם חדשים יחסית טֶכנוֹלוֹגִיָה לרוב בעלי הבית שכן רוב המכשירים המשמשים בבית עובדים עם מפסקי זרם חילופין וזרם מתח. מפסקי זרם חשמל כלליים לבית מדורגים להפריע מעל 6 kA. חלק מהיצרנים מייצרים מפסקים בעלי דירוג כפול לשני AC / DC מ- 48 VDC ל- 125 VDC. מפסקי זרם DC משמשים עם בקרי לוגיקה לתכנות (VLC) של 24 VDC עד 48 VDC וביישומי כוח רוח.
למרות שמפסקי AC ו- DC נראים דומים בצורה ובפונקציה, באופן פנימי הם פועלים בצורה שונה מאוד. במהלך עומס יתר, המגעים הפנימיים של מפסקי זרם חילופין וזרם מתח נפרדים כדי להגן על המעגל. עם זאת, כאשר המגעים מתנתקים זה מזה, תיווצר קשת כאשר הזרם קופץ על פני פער האוויר שנוצר. קשת מגע היא קשת חשמל המתרחשת בעת פתיחה וסגירה של מפסקים. ראה איור 7. כאשר הקשת ממשיכה לקפוץ על פני פער האוויר, הזרם ימשיך לזרום במעגל. יש לכבות את הקשתות הללו במהירות.
איור 7. קשת מגע היא קשת חשמלית המתרחשת בעת פתיחה וסגירה של מפסקים.
הדרכים בהן מפסקי AC ו- DC מיועדים לכיבוי הקשת שונים מאוד וזו הסיבה שמפסקי AC ו- DC אינם ניתנים להחלפה. יש להשתמש רק במפסקים שתויגו כדירוג DC.
אין להשתמש במפסק בעל דירוג AC במעגל DC. מפסקי זרם חילופין לא נועדו לטפל בבעיות הקשת הקשורות לזרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרמים. מפסקי זרם חשמל כוללים אמצעי כיבוי קשת נוספים לפיזור קשת החשמל בעת פתיחה וסגירה והארכת חיי המכשיר.
דיכוי קשת DC
קשתות DC נחשבות לקשות ביותר לכיבוי מכיוון שהספק ה-DC הרציף גורם לזרם לזרום באופן קבוע ועם יציבות רבה על פני פער רחב הרבה יותר מאשר אספקת AC במתח שווה, המוצג לעתים קרובות במדדים כגון ערך שיא ו-RMS.
כדי להפחית את הקשתות במעגלי DC, על מנגנון המיתוג להיות כזה שהמגעים נפרדים במהירות ועם מספיק פער אוויר בכיבוי הקשת בהקדם האפשרי בעת הפתיחה. כאשר אנשי קשר DC נסגרים, יש צורך שהמגעים יעברו יחד מהר ככל האפשר כדי למנוע מאותן הבעיות שנתקלו בפתיחתם. אם מפסק הוא מדורג DC, הוא יצוין על המפסק על ידי היצרנים.
איור 8. חלק מהמפסקים מדורגים AC / DC. מידע זה יובהר בתווית היצרן.
כדאי להזכיר שכאשר מתרחש קצר על גבי המסופים של מעגל DC, הזרם עולה מזרם ההפעלה לזרם הקצר תלוי בהתנגדות ובהשראת הלולאה הקצרה.
סוגים מסוימים של מפסקים מדורגים AC / DC לשימוש עם כל סוג היישום. מידע זה יופיע בתווית היצרן.
דיכוי קשת AC
קשת AC מכבה את עצמה כשמערכת אנשי הקשר נפתחת. לאספקת מתח יש מתח המתהפך לקוטביות 120 פעמים בשנייה כאשר הוא מופעל על תדר קו 60 הרץ. הסירוגין מאפשר לקשת להיות משך מרבי של לא יותר מחצי מחזור.
זרם AC מגיע לאפס פי 60 בכל שנייה. ראה איור 8. כאשר AC מגיע לאפס, לא זרם זרם ולכן הקשת מכובה.
איור 9. כאשר זרם זרם חילופין מגיע לאפס, לא זרם זרם ולכן הקשת מכובה.
מפסקים כמו OCPDs
מפסק הוא מכשיר הגנה מפני זרם יתר בעל מנגנון מכני שיכול לפתוח מעגל באופן אוטומטי כאשר מתרחש קצר או עומס יתר. מפסקים משתמשים בשני עקרונות פעולה להגנה על המעגל: תרמי ומגנטי.
מפסקים תרמיים מורכבים מגוף חימום ומנגנון תפס מכני. גוף החימום הוא בדרך כלל רצועה דו-מתכתית שמתחממת כאשר הזרם זורם דרכו.
מפסקי זרם מגנטי משתמשים באלקטרומגנט כדי לזהות מצב זרם יתר. רוב המפסקים המגנטיים מכילים רכיבים תרמיים ומגנטיים כאחד. בעוד הרכיבים המגנטיים מגנים על המעגל מפני זרם עומס גבוה או זרמים קצרים, הרכיבים התרמיים מגנים על המעגל מפני זרם עומס קבוע שאינו ברמה מספקת להפעלת הרכיבים המגנטיים.
מפסק זרם DC משמש להגנה על מכשירים חשמליים הפועלים עם זרם ישר (DC) ומכיל אמצעי כיבוי קשת נוספים. מפסקי זרם זרם הם טכנולוגיה חדשה יחסית ומשמשת בתחנות טעינה של EV, פוטו וולטאיקה ומערכות אחסון סוללות, כמו גם ברשתות הפצה DC לתעשייה.