MCB (miniatuurstroomonderbreker) - constructie, werking, typen en toepassingen

Wat is MCB (Miniature Circuit Breaker) - constructie, bediening, typen en Toepassingen

Inleiding tot miniatuur stroomonderbrekers (MCB's)

Alle zekeringen moeten worden vervangen door MCB "Miniature Circuit Breaker" voor betere veiligheid en controle wanneer ze hun werk in het verleden hebben gedaan. In tegenstelling tot een zekering werkt een MCB als een automatische schakelaar die opengaat in het geval dat er te veel stroom door het circuit vloeit en zodra het circuit weer normaal wordt, kan het opnieuw worden gesloten zonder handmatige vervanging.

MCB's worden voornamelijk gebruikt als alternatief voor de zekeringschakelaar in de meeste circuits. Er is tegenwoordig een grote verscheidenheid aan MCB's in gebruik met een onderbrekingscapaciteit van 10KA tot 16 KA, in alle gebieden van huishoudelijke, commerciële en industriële toepassingen als een betrouwbaar middel van bescherming.

Wat is Miniature Circuit Breaker (MCB)?

Een MCB of miniatuur stroomonderbreker is een elektromagnetisch apparaat dat een volledige behuizing belichaamt in een gegoten isolatiemateriaal. De belangrijkste functie van een MCB is om het circuit te schakelen, d.w.z. om het circuit (dat erop is aangesloten) automatisch te openen wanneer de stroom die er doorheen gaat (MCB) de waarde overschrijdt waarvoor het is ingesteld. Het kan indien nodig handmatig AAN en UIT worden geschakeld, vergelijkbaar met een normale schakelaar.

MCB's zijn uitschakelapparaten met tijdvertraging, waarbij de grootte van de overstroom de bedrijfstijd bepaalt. Dit betekent dat deze worden bediend wanneer overbelasting lang genoeg bestaat om een ​​gevaar te vormen voor het te beveiligen circuit.

Daarom reageren MCB's niet op tijdelijke belastingen, zoals spanningspieken in schakelaars en startstromen van motoren. Over het algemeen zijn deze ontworpen om te werken met minder dan 2,5 milliseconden tijdens kortsluitingsfouten en 2 seconden tot 2 minuten in geval van overbelasting (afhankelijk van het stroomniveau).

Een typisch uiterlijk van een MCB wordt weergegeven in de afbeelding. MCB's worden vervaardigd in verschillende poolversies, zoals enkele, dubbele, drievoudige en vierpolige structuren met verschillende foutstroomniveaus.

Meestal zijn MCB's gekoppeld om twee- en driepolige versies te geven, zodat een fout in één lijn het volledige circuit zal verbreken en dus volledige circuitisolatie wordt geboden. Deze functie is handig in het geval van een enkelfasige driefasige motorbeveiliging.

Deze hebben een nominale spanning van 220 V voor DC-voeding en 240/415 voor AC-voeding (enkel- en driefasig) met verschillende kortsluitstroomcapaciteit. Gewoonlijk hebben enkelfasige apparaten een belastingsstroombereik tot 100 A. Sommige MCB's hebben de mogelijkheid om de uitschakelstroomcapaciteit aan te passen, terwijl sommige apparaten vast zijn ingesteld voor een bepaalde belastingsstroom en kortsluiting.

MCB's worden gebruikt om veel functies uit te voeren, zoals lokale bedieningsschakelaars, isolatieschakelaars tegen storingen en overbelastingsbeveiligingen voor installaties of specifieke apparatuur of apparaten.

Bouw van MCB

Een MCB belichaamt een complete behuizing in gegoten isolatiemateriaal. Dit zorgt voor een mechanisch sterke en geïsoleerde behuizing.

Het schakelsysteem bestaat uit een vast en een bewegend contact waarop inkomende en uitgaande draden worden aangesloten. De metalen of stroomvoerende delen zijn gemaakt van elektrolytisch koper of een zilverlegering, afhankelijk van de classificatie van de stroomonderbreker.

Omdat de contacten worden gescheiden in geval van overbelasting of kortsluiting, ontstaat er een elektrische boog. Alle moderne MCB's zijn ontworpen om boogonderbrekingsprocessen aan te kunnen waarbij de extractie van boogenergie en de koeling ervan worden geleverd door metalen boogsplitsplaten.

Deze platen worden op hun plaats gehouden door een isolerend materiaal. Er is ook een booggeleider voorzien om de boog te forceren die tussen de hoofdcontacten wordt geproduceerd.

Het bedieningsmechanisme bestaat uit zowel magnetische uitschakeling als thermische uitschakeling.

De magnetische uitschakeling bestaat in wezen uit een samengesteld magnetisch systeem met een veerbelaste demper met een magnetische slak in een siliciumvloeistof, en een normale magnetische uitschakeling. Een stroomvoerende spoel in de uitschakelinrichting beweegt de slug tegen de veer naar een vast poolstuk. Dus de magnetische trekkracht wordt ontwikkeld op de uitschakelhendel wanneer er voldoende magnetisch veld wordt geproduceerd door de spoel.

In geval van kortsluiting of zware overbelasting is een sterk magnetisch veld geproduceerd door de spoelen (solenoïde) voldoende om het anker van de uitschakelhendel aan te trekken, ongeacht de positie van de slug in de demper.

De thermische uitschakelinrichting bestaat uit een bimetalen strip waaromheen een verwarmingsspiraal is gewikkeld om warmte te creëren, afhankelijk van de stroomsterkte.

Het ontwerp van de verwarming kan ofwel direct zijn, waarbij stroom door een bimetalen strip wordt geleid die een deel van het elektrische circuit beïnvloedt, ofwel indirect, waarbij een spoel van stroomvoerende geleider rond de bimetalen strip wordt gewikkeld. De afbuiging van een bimetalen strip activeert het uitschakelmechanisme in geval van bepaalde overbelasting.

De bimetalen strips zijn gemaakt van twee verschillende metalen, meestal messing en staal. Deze metalen zijn geklonken en gelast over hun lengte. Deze zijn zo ontworpen dat ze de strip niet verwarmen tot het uitschakelpunt voor normale stromen, maar als de stroom boven de nominale waarde wordt verhoogd, wordt de strip verwarmd, gebogen en schakelt de grendel uit. Bimetaalstrips zijn gekozen om bepaalde tijdvertragingen te bieden bij bepaalde overbelastingen.

Werking en werking van MCB

Onder normale werkomstandigheden werkt MCB als een schakelaar (handmatige) om het circuit AAN of UIT te zetten. Bij overbelasting of kortsluiting werkt het automatisch of schakelt het uit, zodat stroomonderbreking plaatsvindt in het belastingscircuit.

De visuele indicatie van deze reis kan worden waargenomen door de bedieningsknop automatisch in de UIT-stand te zetten. Deze automatische werking MCB kan op twee manieren worden verkregen zoals we hebben gezien in de MCB-constructie; dat zijn magnetische uitschakeling en thermische uitschakeling.

Onder overbelasting zorgt de stroom door het bimetaal ervoor dat het de temperatuur ervan verhoogt. De warmte die in het bimetaal zelf wordt gegenereerd, is voldoende om doorbuiging te veroorzaken als gevolg van thermische uitzetting van metalen. Door deze afbuiging wordt de uitschakelgrendel verder losgelaten en worden de contacten gescheiden.

In sommige MCB's zorgt het magnetische veld dat door de spoel wordt gegenereerd ervoor dat deze aan bimetalen trekt, zodat afbuiging het uitschakelmechanisme activeert.

Bij kortsluiting of zware overbelasting komt magnetische uitschakeling in beeld. Onder normale werkomstandigheden wordt de slug op zijn plaats gehouden door een lichte veer omdat het magnetische veld dat door de spoel wordt gegenereerd niet voldoende is om de grendel aan te trekken.

Als er een foutstroom vloeit, is het magnetische veld dat door de spoel wordt gegenereerd voldoende om de veerkracht te overwinnen die de slug op zijn plaats houdt. En dus beweegt de slak en activeert vervolgens het uitschakelmechanisme.

Een combinatie van zowel magnetische als thermische uitschakelmechanismen is geïmplementeerd in de meeste miniatuurstroomonderbrekers. Bij zowel magnetische als thermische uitschakelbewerkingen wordt een boog gevormd wanneer de contacten beginnen te scheiden. Deze boog wordt vervolgens via arc runner in boogsplitsplaten geperst.

Deze boogsplitsplaten worden ook boogkokers genoemd, waar de boog wordt gevormd tot een reeks bogen en tegelijkertijd wordt energie onttrokken en afgekoeld. Vandaar dat deze opstelling de boogdoving bereikt.

Soorten miniatuur stroomonderbrekers (MCB's)

Er zijn veel soorten stroomonderbrekers, terwijl MCB's worden ingedeeld in drie hoofdtypen op basis van hun onmiddellijke uitschakelstromen. Ze zijn

1. Type B MCB
2. Type C MCB
3. Type D MCB

Type B MCB

Dit type MCB schakelt onmiddellijk uit met een snelheid van drie tot vijf keer de nominale stroomsterkte. Deze worden normaal gesproken gebruikt voor resistieve of kleine inductieve belastingen waarbij schakelpieken erg klein zijn. Daarom zijn deze geschikt voor residentiële of lichte commerciële installaties.

Type C MCB

Dit type MCB schakelt onmiddellijk uit met een snelheid van vijf tot tien keer de nominale stroomsterkte. Deze worden normaal gesproken gebruikt voor hoge inductieve belastingen waarbij schakelpieken hoog zijn, zoals kleine elektromotoren en TL-verlichting.

In dergelijke gevallen hebben type C MCB's de voorkeur om hogere waarden van kortsluitstromen te verwerken. Daarom zijn deze geschikt voor sterk inductieve commerciële en industriële installaties.

Type D MCB

Dit type stroomonderbreker schakelt onmiddellijk uit met een snelheid van tien tot vijfentwintig keer de nominale stroom. Deze worden normaal gesproken gebruikt voor zeer hoge inductieve belastingen waar een hoge inschakelstroom zeer frequent is.

Deze zijn geschikt voor specifieke industriële en commerciële toepassingen. De gebruikelijke voorbeelden van dergelijke toepassingen zijn onder meer röntgenmachines, UPS-systemen, industriële lasapparatuur, grote wikkelmotoren, enz.

De bovenstaande drie typen MCB's bieden bescherming binnen een tiende van een seconde. De minimale en maximale uitschakelstromen van deze MCB's worden hieronder in tabelvorm weergegeven, waarbij "Ir" de nominale stroom van de MCB is.

MCB's kunnen ook worden geclassificeerd op basis van het aantal polen, zoals enkelpolige, dubbelpolige, driepolige en vierpolige MCB's.

Hoe de juiste MCB selecteren voor verschillende belastingen?

Het kiezen van een bepaalde MCB voor een specifieke toepassing is een zorgvuldige taak om betrouwbare bescherming tegen overbelasting en kortsluiting te garanderen. Als het niet wordt geselecteerd volgens de circuitvereisten, bestaat de kans dat dit leidt tot frequente ongewenste uitschakeling.

Alvorens in te gaan op details, moeten we het verschil weten tussen MCB-, MCCB-, ELCB- en RCB-, RCD- of RCCB-stroomonderbrekers en hoe u de MCB-naamplaatgegevens leest die erop zijn afgedrukt.

Als het ondermaats is (MCB-classificatie lager dan de nominale belastingsstroom), veroorzaakt MCB frequente uitschakeling en onderbreekt het de stroom naar de belasting waarmee het wordt verbonden, omdat de MCB nominale stroom is minder dan de nominale stroomwaarde van de belasting.

Als het te groot is (MCB-classificatie hoger dan de nominale belastingsstroom), zal de belasting waarop het is aangesloten niet efficiënt worden beschermd. In een dergelijk geval zal de MCB niet trippen, ook al trekt de belasting overstroom.

Dit zijn de drie factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het selecteren van een juiste MCB voor een specifieke toepassing.

Gerelateerde berichten:

• Hoe vindt u de juiste maat stroomonderbreker? Breaker Calculator en voorbeelden
• Belangrijkste verschil tussen zekering en stroomonderbreker

1. Nominaal vermogen van de stroomonderbreker

Dit is de nominale stroomsterkte van MCB. Deze waarde moet lager zijn dan de stroombelastbaarheid van het bedradingssysteem en hoger dan of gelijk aan de maximale vollaststroom in het bedradingssysteem. Over het algemeen moet deze classificatie zodanig zijn dat deze 125 procent van de continue belasting plus de classificatie van niet-continue belasting aankan. Meestal kan dit worden uitgedrukt als

Maximale vollaststroom in het systeem ≤ Huidige beoordeling van MCB ≤ Kabelwaarde

2. kA-classificatie of breekcapaciteit

Deze classificatie verwijst naar het vermogen van MCB dat het circuit kan uitschakelen of onderbreken bij kortsluiting. Het wordt uitgedrukt in Kilo Ampère (KA). Deze classificatie mag niet lager zijn dan de verwachte kortsluitstroom.

De verwachte kortsluitstroom is de maximale stroom die in het circuit aanwezig is tijdens kortsluiting. In residentiële installaties is 6KA MCB voldoende, terwijl 10 KA of hoger MCB nodig is voor commerciële en licht-industriële toepassingen. Lees meer over Waarom de capaciteit van stroomonderbrekers werd beoordeeld in MVA en nu in kA en kV?

3. Type MCB

Het type MCB dat nodig is voor een specifieke toepassing wordt bepaald door de bedrijfskarakteristieken, zodat verschillende stroomwaarden nodig zijn om de belastingen onmiddellijk te laten werken. We hebben hierboven al verschillende soorten MCB's genoemd voor verschillende toepassingen.

Toepassingen van MCB (Miniatuurstroomonderbreker)

Aangezien de belangrijkste functies en toepassingen al zijn beschreven in de bovenstaande verklaringen, is het zeer basale gebruik van MCB is dat het wordt gebruikt om een ​​circuit (bedrading, aangesloten belasting en apparatuur enz.) te beschermen in het geval van:

• Kortsluiting
• Overstroom
• Overbelasting