Miniatuur Schakelaars (MCB's): Constructie, Werking, Typen & Toepassingen

Wat is een MCB (Miniatuur Schakelaar) – Constructie, Werking, Typen en Toepassingen

Inleiding tot Miniatuur Schakelaars (MCB's)

Alle zekeringen moeten vervangen worden door MCB "Miniatuur Schakelaar" voor betere veiligheid en controle toen ze hun taak in het verleden hebben gedaan. In tegenstelling tot een zekering, functioneert een MCB als een automatische schakelaar die open gaat in het geval van overmatige stroom door het circuit en zodra het circuit normaal terugkeert, kan het opnieuw worden gesloten zonder handmatige vervanging.

MCB's worden voornamelijk gebruikt als alternatief voor de zekeringsschakelaar in de meeste circuits. Een wijd scala aan MCB's is tegenwoordig in gebruik met een onderbrekingsvermogen van 10kA tot 16kA, in alle gebieden van huishoudelijke, commerciële en industriële toepassingen als een betrouwbare beschermingsmiddel.

Wat is een Miniatuur Schakelaar (MCB)?

Een MCB of miniatuur schakelaar is een elektromagnetisch apparaat dat een complete behuizing in een gemold isolatiemateriaal omvat. De hoofdfunctie van een MCB is het schakelen van het circuit, d.w.z. het circuit (dat eraan is verbonden) automatisch open te zetten wanneer de door hem passende stroom de waarde overschrijdt waarvoor het is ingesteld. Het kan handmatig AAN en UIT geschakeld worden, vergelijkbaar met een normale schakelaar, indien nodig.

MCB's zijn vertragingstrippende apparaten, waarbij de grootte van de overstroom de bedieningstijd bepaalt. Dit betekent dat deze werken wanneer overbelasting lang genoeg bestaat om gevaar te vormen voor het te beschermen circuit.

Daarom reageren MCB's niet op pieklasten zoals schakelpieken en motoropstartstromen. Over het algemeen zijn deze ontworpen om in minder dan 2,5 milliseconden te werken bij kortsluitingsfouten en 2 seconden tot 2 minuten in het geval van overbelasting (afhankelijk van het stroomniveau).

Een typische uiterlijke verschijning van een MCB wordt getoond. MCB's worden geproduceerd in verschillende poolversies zoals enkele, dubbele, drievoudige en vierpoolstructuren met verschillende foutstroomniveaus.

Meestal zijn MCB's gekoppeld om twee- en drievoudige poolversies te geven, zodat een fout in één lijn het complete circuit onderbreekt en dus complete circuitsisolatie wordt geboden. Deze functie is nuttig in het geval van eenfasigheid bij drie-fasemotorbescherming.

Deze zijn gewaardeerd op 220V voor DC-voeding en 240/415 voor AC-voeding (enkelvoudig en drievoudig) met verschillende kortsluitstroomcapaciteiten. Typisch hebben enkelvoudige apparaten een belastingstroombereik tot 100A. Sommige MCB's hebben de faciliteit om de trippende stroomcapaciteit aan te passen, terwijl sommige apparaten vaststaan voor bepaalde belastingstroom en kortsluitwaarden.

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

Constructie van MCB

Een MCB omvat een complete behuizing in een gemold isolatiemateriaal. Dit biedt mechanisch sterke en geïsoleerde behuizing.

Het schakelsysteem bestaat uit een vast en een bewegend contact waaraan de inkomende en uitgaande draden zijn verbonden. De metalen of stroomdragende delen zijn gemaakt van elektrolytisch koper of zilverlegering, afhankelijk van de waardering van de schakelaar.

Als de contacten gescheiden worden bij een overbelasting of kortsluitingssituatie, ontstaat een elektrisch boog. Alle moderne MCB's zijn ontworpen om boogonderbrekingsprocessen te hanteren waarbij boogenergie-onttrekking en koeling worden geboden door metaal boogsplitterplaten.

Deze platen worden in een juiste positie gehouden door een isolatiemateriaal. Ook wordt een booggeleider geboden om de boog die ontstaat tussen de hoofcontacten te forceren.

Het bedieningsmechanisme bestaat uit zowel magnetische als thermische triparrangementen.

Het magnetische triparrangement bestaat essentieel uit een samengesteld magneetsysteem dat een veerbelaste dashpot met een magnetische slug in siliciumvloeistof en een normale magnetische trip heeft. Een stroomdragende spoel in het triparrangement beweegt de slug tegen de veer naar een vast poolstuk. Zo wordt de magnetische trekking op de tripreep ontwikkeld wanneer er een voldoende magnetisch veld wordt geproduceerd door de spoel.

In het geval van kortsluitingen of zware overbelasting, is het sterke magnetische veld geproduceerd door de spoelen (solenoïde) voldoende om de anker van de tripreep aan te trekken, ongeacht de positie van de slug in de dashpot.

Het thermische triparrangement bestaat uit een bimetallische strip waaromheen een verwarmingsspoel is gewonden om warmte te creëren afhankelijk van de stroomdoorvoer.

Het verwarmingsontwerp kan direct zijn, waarbij de stroom door een bimetallische strip loopt die deel uitmaakt van het elektrische circuit, of indirect, waarbij een spoel van een stroomdragende geleider om de bimetallische strip is gewonden. De afbuiging van een bimetallische strip activeert het tripmiddel in het geval van bepaalde overbelastingcondities.

De bimetallische strips zijn gemaakt van twee verschillende metalen, meestal messing en staal. Deze metalen zijn gerivet en gelast langs hun lengte. Deze zijn zo ontworpen dat ze de strip niet tot het trippunt verwarmen voor normale stromen, maar als de stroom toenemt boven de gewaardeerde waarde, wordt de strip warm, buigt en tript de klauw. Bimetallische strips worden gekozen om specifieke vertragingstijden onder bepaalde overbelasting te bieden.

Werking & Bediening van MCB

Onder normale werkomstandigheden functioneert de MCB als een schakelaar (handmatige) om het circuit AAN of UIT te zetten. Onder overbelasting of kortsluitingssituatie, werkt het automatisch of tript zodat stroomonderbreking plaatsvindt in het lastcircuit.

De visuele indicatie van deze trip kan waargenomen worden door de automatische beweging van de bedieningsknop naar de UIT-positie. Deze automatische werking van de MCB kan op twee manieren verkregen worden zoals we gezien hebben in de MCB-constructie; dit zijn magnetische tripping en thermische tripping.

Onder overbelastingcondities veroorzaakt de stroom door de bimetal een temperatuurstijging. De gegenereerde warmte binnen de bimetal zelf is voldoende om afbuiging te veroorzaken door thermische uitdijting van metalen. Deze afbuiging vrijmaakt de triphak en de contacten scheiden zich.

In sommige MCB's zorgt het magnetische veld gegenereerd door de spoel ervoor dat er trek op de bimetalen ontstaat, zodat afbuiging het tripmiddel activeert.

Onder kortsluiting of zware overbelastingcondities komt het magnetische triparrangement in beeld. Onder normale werkomstandigheden wordt de slug in een positie gehouden door een lichte veer, omdat het magnetische veld gegenereerd door de spoel niet voldoende is om de hak aan te trekken.

Wanneer een foutstroom vloeit, is het magnetische veld gegenereerd door de spoel voldoende om de veerkracht die de slug in positie houdt, te overwinnen. En dus beweegt de slug en activeert het tripmiddel.

Een combinatie van zowel magnetische als thermische trippingmechanismen is geïmplementeerd in de meeste miniatuur schakelaars. In zowel magnetische als thermische trippingoperaties ontstaat een boog wanneer de contacten beginnen te scheiden. Deze boog wordt dan geforceerd in de boogsplitterplaten via de booggeleider.

Deze boogsplitterplaten worden ook boogschachten genoemd, waar de boog in een reeks bogen wordt gevormd en tegelijkertijd energie onttrokken en gekoeld wordt. Daarmee bereikt deze regeling de boogextinctie.

Typen Miniatuur Schakelaars (MCB's)

Er zijn veel typen schakelaars, maar MCB's worden ingedeeld in drie majortypen volgens hun directe trippende stromen. Deze zijn:

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

Type B MCB

Dit type MCB tript direct met een snelheid van drie tot vijf keer zijn nominale stroom. Deze worden normaal gebruikt voor weerstandsbelasting of kleine inductieve belasting waar schakelpieken erg klein zijn. Daarom zijn deze geschikt voor residentiële of lichte commerciële installaties.

Type C MCB

Dit type MCB tript direct met een snelheid van vijf tot tien keer zijn nominale stroom. Deze worden normaal gebruikt voor hoge inductieve belasting waar schakelpieken hoog zijn, zoals kleine elektricemotoren en fluorescentieverlichting.

In dergelijke gevallen worden type C MCB's bevorzugd om hogere waarden van kortsluitingsstromen te hanteren. Daarom zijn deze geschikt voor sterk inductieve commerciële en industriële installaties.

Type D MCB

Dit type miniatuur schakelaar tript direct met een snelheid van tien tot vijfentwintig keer zijn nominale stroom. Deze worden normaal gebruikt voor zeer hoge inductieve belasting waar hoge instroomstroom zeer frequent is.

Deze zijn geschikt voor specifieke industriële en commerciële toepassingen. Veelvoorkomende voorbeelden van dergelijke toepassingen zijn röntgenapparaten, UPS-systemen, industriële lasapparatuur, grote windingmotoren, enz.

De bovenstaande drie typen MCB's bieden bescherming binnen een tiende seconde. De minimum en maximum trippende stromen van deze MCB's zijn in tabelvorm hieronder gegeven, waar "Ir" de nominale stroom van de MCB is.

MCB's kunnen ook geclassificeerd worden op basis van het aantal polen, zoals enkele pool, dubbele pool, drievoudige pool en vierpool MCB's.

Hoe De Juiste MCB Te Selecteren Voor Verschillende Lasten?

Het kiezen van een specifieke MCB voor een specifieke toepassing is een zorgvuldige taak om betrouwbare bescherming tegen overbelasting en kortsluiting te garanderen. Als het niet geselecteerd wordt volgens de circuiteisen, zijn er kansen op frequente ongewenste tripping.

Voordat we in details gaan, moeten we weten: Verschil tussen MCB, MCCB, ELCB & RCB, RCD of RCCB Schakelaars, en Hoe MCB Naamplaatgegevens Te Lezen.

Als het ondergedimensioneerd is (MCB-waarding minder dan de nominale laststroom), veroorzaakt de MCB frequente tripping en onderbreekt de stroom naar de last waaraan het verbonden is, omdat de MCB-nominale stroom minder is dan de nominale stroomwaarde van de last.

Op dezelfde manier, als het overgedimensioneerd is (MCB-waarding meer dan de nominale laststroom), zal de last waaraan het verbonden is, niet efficiënt beschermd worden. In zo'n geval zal de MCB niet trippen, zelfs niet als de last overstroom trekt.

De volgende drie factoren moeten overwogen worden voor het selecteren van een juiste MCB voor een specifieke toepassing.

Gerelateerde Berichten:

• Hoe De Juiste Grootte Van Schakelaar Te Vinden? Schakelaar Calculator en Voorbeelden
• Hoofdverschil Tussen Zekering en Schakelaar

1. Nominale Waardering Van De Schakelaar

Dit is de nominale ampère-stroomwaarding van de MCB. Deze waarde moet lager zijn dan de stroomdraagcapaciteit van het bedradingssysteem en hoger dan of gelijk aan de maximale volle laststroom in het bedradingssysteem. Over het algemeen moet deze waardering zodanig zijn dat het 125% van continue last plus waardering van niet-continue last kan aan. Typisch kan dit worden uitgedrukt als:

Maximale volle laststroom in het systeem ≤ Stroomwaarding van MCB ≤ Kabelwaarding

2. kA Waardering of Onderbrekingscapaciteit

Deze waardering verwijst naar de capaciteit van de MCB om het circuit onder kortsluitingcondities te trippen of te onderbreken. Het wordt uitgedrukt in Kilo Ampère (kA). Deze waardering mag niet minder zijn dan de prospectieve kortsluitstroom.

De prospectieve kortsluitstroom is de maximale stroom die in het circuit bestaat tijdens kortsluitingcondities. In residentiële installaties is 6kA MCB voldoende, terwijl 10kA of hogere waardering MCB nodig is voor commerciële en lichte industriële toepassingen. Lees meer over Waarom Schakelaarcapaciteit In MVA Gewaardeerd Was En Nu In kA en kV?

3. Type MCB

Het type MCB dat nodig is voor een specifieke toepassing, wordt bepaald door de werkingskenmerken zodat verschillende stroomwaarden vereist zijn om de lasten direct te laten werken. We hebben hierboven al verschillende typen MCB's voor verschillende toepassingen genoemd.

Toepassingen Van MCB (Miniatuur Schakelaar)

Omdat de hoofdfuncties en toepassingen al in de bovenstaande stellingen beschreven zijn, is het heel basis gebruik van MCB dat het gebruikt wordt om een circuit (bedrading, aangesloten last en apparatuur etc) te beschermen in het geval van:

• Kortsluiting
• Overstroom
• Overbelasting