همه چیز در مورد کلید محافظ جان | انواع کلید محافظ جان

برای برق کشی اماکن مختلف مانند صنایع مختلف، اماکن اداری، تجاری، مسکونی و غیره عدم توجه به استاندارد ها و رعایت نکردن مسائل ایمنی باعث بروز خسارت های مختلف مانند آتش سوزی، برق گرفتگی و غیره می‌شود.

کلید محافظ جان (RCD یا Residual Current Device) مهم‌ترین تجهیز ایمنی در سیستم‌های الکتریکی مدرن است که وظیفه‌ای حیاتی بر عهده دارد: حفاظت از جان انسان‌ها در برابر برق‌گرفتگی و همچنین جلوگیری از آتش‌سوزی‌های ناشی از نشت جریان. بسیاری از افراد به اشتباه فکر می‌کنند که کلید مینیاتوری (MCB) کفایت می‌کند؛ اما کلید مینیاتوری فقط در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت می‌کند و در برابر نشت جریان‌های کوچک که برای انسان کشنده هستند، کاملاً بی‌تفاوت است. RCD این شکاف ایمنی را پر می‌کند.

برای جلوگیری از چنین مشکلاتی در سیستم برقی از کلید محافظ استفاده می‌شود برای این که همه چیز در مورد فیوز محافظ جان را یاد بگیرید و بدانید نحوه عملکرد کلید محافظ جان چیست؟ توصیه می‌شود این محتوای نمایندگی زیمنس در لاله زار را به طور کامل مطالعه کنید.

کلید محافظ جان چیست؟

یکی از انواع کلیدهای حفاظتی برقی، کلید محافظ جان است که در یک سیستم برقی برای حفاظت اشخاص و تجهیزات استفاده می‌شود.

کلید محافظ جان، وسیله‌ای حفاظتی است که وظیفه‌اش تشخیص اختلاف جریان ورودی و خروجی در یک مدار است. در حالت عادی، مقدار جریانی که از فاز (یا سیم‌های حامل جریان) وارد مدار می‌شود، باید دقیقاً با مقداری که از نول (یا سیم برگشت) خارج می‌شود، برابر باشد.

این نوع کلید حفاظتی در هنگام تماس غیر مستقیم با برق مانع از ایجاد شوک می‌شود؛ لذا کلید محافظ جان از ایمن ترین کلید های حفاظت محسوب می‌شود و به تشخیص و قطع جریان نشتی برق کمک می‌کند. و کاربرد استابلایزر نیز همین است ولی محافظت از وسایل برقی است.

تا اینجا آشنا شده‌اید که کلید محافظ جان چیست در ادامه شما را با نحوه عملکرد این نوع کلید می‌خواهیم، آشنا کنیم نحوه عملکرد کلید محافظ به این صورت است که باعث قطع شدن مدار در صورت وجود اختلاف بین جریان رفت و برگشت می‌شود. در واقع این کلید اندازه گیری جریان خروجی و ورودی به دستگاه را انجام می‌دهد.

مقدار جریان رفت با جریان برگشت در حالت عادی برابر است؛ ولی اگر قسمت های الکتریکی مدار یا سیم های فاز به بدنه اتصال پیدا کنند باعث ایجاد اختلاف جریان می‌شود که در این صورت می‌توان گفت نشتی جریان وجود دارد.

در واقع کلید محافظ جان می‌تواند این نشتی را تشخیص دهد و مدار را قطع کند. کلید مینیاتوری نمی‌تواند مقدار کمی از نشتی را تشخیص دهد و همین موجب برق گرفتگی و آتش سوزی می‌شود.در صورتی که کلید محافظ جان در کسری از ثانیه وقوع نشتی را تشخیص می‌دهد و مدار را قطع می‌کند.

کلید جریان دیفرانسیلی، کلید جریان باقی مانده و کلید جریان تفاضلی از دیگر نام های کلید محافظ جان هستند.

در تمامی مدارها، مطابق با استانداردهای ایمنی ساختمان وجود کلید جریان تفاضلی الزامی است. کلید RCD یا کلید محافظ جان در مناطقی از ساختمان وجود آن الزامی بوده این مناطق شامل گزینه های زیر می‌شوند:

• تابلو برق ورودی

وجود کلید محافظتی در تابلو برق ورودی می‌تواند از تابلو در برابر آتش سوزی ناشی از اضافه بار و اتصال کوتاه جلوگیری کند.

• سوییچ ها و پریزها

وجود کلید حفاظت جان در پریزها و سوییچ ها از ایجاد خطراتی مانند برق گرفتگی کاربر جلوگیری می‌کند.

• حمام، سرویس بهداشتی و کلیه مناطق مرطوب

وجود کلیدهای نشتی جریان در سوییچ ها و پریزها لازم و ضروری می‌باشد؛ چون اگر پوست بدن در محیط های مرطوب، خیس باشد جریان الکتریکی می‌تواند باعث برق گرفتگی شود.

جهت مشاهده کلید اتوماتیک زیمنس و دریافت لیست قیمت کلیک کنید.

انواع کلید محافظ جان

کلیدهای محافظ جان بر اساس مکانیزم عملکرد و قابلیت محافظت در برابر جریان‌های اضافی (اضافه بار و اتصال کوتاه) به چند دسته تقسیم می‌شوند:

۱. کلید جریان باقی‌مانده (Residual Current Circuit Breaker – RCCB)

این ساده‌ترین و رایج‌ترین نوع است و فقط وظیفه محافظت در برابر نشت جریان به زمین را دارد. این کلیدها در برابر جریان نشتی از سیستم برق حفاظت می‌کنند که با نام کلیدهای حفاظت قطع جریان نشتی که اضافه بار ندارد، شناخته می‌شوند.

• ویژگی: این کلید فاقد مکانیزم حفاظت در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه است.
• نکته مهم: برای استفاده از RCCB، باید حتماً یک فیوز مینیاتوری (MCB) یا یک کلید محافظ موتور (MCCB) قبل از آن نصب شود تا در برابر جریان‌های بالا محافظت صورت گیرد.

۲. کلید محافظ جان ترکیبی (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection – RCBO)

این نوع کلید ها علاوه بر این که از جریان نشتی حفاظت می‌کنند در برابر جریان اضافه بار هم محافظت می‌نمایند.

جهت کسب اطلاع از قیمت کلید حرارتی زیمنس (اورجینال) کلیک کنید.

این نوع، یک دستگاه دو در یک است که هر دو عملکرد را در یک محفظه ترکیب می‌کند:

• حفاظت نشت جریان (شبیه RCCB): در برابر برق‌گرفتگی.
• حفاظت اضافه جریان (شبیه MCB): در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار.
• ویژگی: به دلیل ترکیب دو وظیفه، فضای کمتری اشغال می‌کند و نصب ساده‌تری دارد، زیرا نیازی به نصب جداگانه MCB نیست.

۳. کلید محافظ ولتاژ (Voltage Operated RCD – VO-RCD)

این نوع کلید با مانیتورینگ ولتاژ در مسیرهای فاز و نول کار می‌کند.

• عملکرد: زمانی که ولتاژ در یکی از سیم‌ها به طور غیرعادی افزایش یابد (مثلاً در اثر قطع شدن سیم نول یا نوسانات شدید)، مدار را قطع می‌کند.
• کاربرد: معمولاً در جایی استفاده می‌شود که نیاز به حفاظت در برابر قطع شدن سیم نول باشد.

دسته‌بندی کلید محافظ جان بر اساس نوع جریان نشتی (Waveform)

یکی از مهم‌ترین تفاوت‌ها، توانایی کلید در تشخیص انواع مختلف جریان‌های نشتی است. جریان نشتی می‌تواند به صورت سینوسی یا دارای مولفه DC باشد.

کلید محافظ جان نوع AC: این نوع کلید برای تشخیص جریان نشتی متناوب یا همان جریان AC استفاده می‌شود.

کلید محافظ جان نوع A: برای تشخیص جریان نشتی متناوب یا جریان پالسی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کلید محافظ جان نوع B: برای تشخیص جریان مستقیم DC، جریان پالسی DC، جریان نشتی متناوب و جریان های AC مناسب می‌باشد.

انواع کلید محافظ جان بر اساس نوع برق مصرفی به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• کلید محافظ جان تک فاز
• کلید محافظ جان سه فاز

نحوه عملکرد کلید محافظ جان

عملکرد محافظ جان به این گونه است که جریان های ورودی و خروجی را با یکدیگر مقایسه می‌کند و اگر حتی یک نشتی را شناسایی کند، اجازه اتصال مجدد نمی‌دهد، تا زمانی که مشکل نشتی برطرف شود؛ این موضوع می‌تواند مانع برق گرفتگی افراد در تماس های مستقیم و یا غیر مستقیم شود.

کلید محافظ جان (RCD) برای محافظت از جان انسان در برابر برق‌گرفتگی و جلوگیری از آتش‌سوزی ناشی از نشتی جریان طراحی شده است، در حالی که کلید مینیاتوری (MCB) عمدتاً برای محافظت از تجهیزات و سیم‌کشی در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه است.

اصل اساسی: تعادل جریان (Current Balance)
وظیفه اصلی RCD، نظارت دائمی بر جریان الکتریکی است که وارد یک مدار می‌شود و جریانی که از آن خارج می‌شود.

• جریان ورودی (Phase/Line): جریانی که از فاز (سیم حامل ولتاژ) وارد مصرف‌کننده می‌شود.
• جریان خروجی (Neutral): جریانی که از نول (سیم برگشت) به منبع بازمی‌گردد.

در حالت عادی و سالم:

در یک مدار سالم، جریان ورودی به فاز و جریان خروجی از نول باید دقیقاً برابر باشند. این به این معنی است که تمام جریان الکتریکی از مسیرهای طراحی‌شده عبور کرده است و هیچ جریانی “گم” نشده است.

زمان وقوع نشتی جریان:

زمانی که یک نقص در عایق‌بندی سیم‌ها رخ دهد، یا فردی به طور ناخواسته با سیم برق تماس پیدا کند (از طریق بدن خود به زمین متصل شود)، بخشی از جریان به جای بازگشت از طریق سیم نول، از مسیر دیگری (مانند بدن انسان یا زمین) عبور می‌کند. به این جریان، جریان نشتی (Leakage Current) گفته می‌شود.

نحوه تشخیص توسط RCD:

RCD مجهز به یک ترانسفورماتور جریان کوچک به نام سنسور جریان یا کوپلینگ حسگر است که سیم‌های فاز و نول از درون هسته آن عبور می‌کنند.

• وقتی جریان‌ها برابر باشند، میدان‌های مغناطیسی ایجاد شده توسط جریان فاز و نول، یکدیگر را خنثی می‌کنند و میدان مغناطیسی خالص در هسته صفر است.
• وقتی جریان نشتی رخ می‌دهد، جریان ورودی و خروجی دیگر برابر نیستند (مثلاً جریان فاز ۱۰۰ آمپر و جریان نول ۹۹٫۹ آمپر است). این عدم تعادل یک میدان مغناطیسی خالص در هسته ترانسفورماتور سنسور ایجاد می‌کند.

اگر این اختلاف جریان (نشتی) از یک آستانه ایمنی تعیین‌شده (معمولاً ۳۰ میلی‌آمپر برای حفاظت از انسان) فراتر رود، میدان مغناطیسی ایجاد شده به اندازه‌ای قوی می‌شود که یک تریپ مغناطیسی (Coil) را فعال کرده و مکانیزم قطع کن کلید را به سرعت در کسری از ثانیه (معمولاً زیر ۵۰ میلی‌ثانیه) فعال می‌کند و برق را قطع می‌نماید.

مزایا و معایب کلید محافظ جان

همان طور که قبلا اشاره کرده‌ایم کلید محافظ جان RCD می‌تواند از تجهیزات مختلف، دستگاه ها و افراد در حین نشتی جریان در یک سیستم برق جلوگیری کند. در این قسمت از محتوا مزایا و معایب کلید محافظ جان را قصد داریم برای شما عزیزان بیان کنیم.

اگر در یک سیستم سیم کشی ساختمان یا بدنه وسایل الکتریکی، نشتی جریان وجود داشته باشد این میزان نشتی با گذشت زمان افزایش پیدا می‌کند که این می‌تواند به صنایع یا وسایل برقی در منزل آسیب بزند و باعث سوختن آن ها شود.

از دیگر مزایای کلید محافظ جان می‌توان به محافظت جانی و مالی، کاهش مقدار هدر رفتن انرژی الکتریکی و صرفه اقتصادی آن اشاره کرد.

یکی از معایب کلید محافظ جان این است که نشتی جریان را می‌تواند، تشخیص دهد؛ ولی در برابر جریان از اضافه بار و اتصال کوتاه نمی‌تواند، محافظت کند. برای رفع این مشکل باید از یک کلید محافظ جان ترکیبی در جریان های پایین استفاده کرد که در اصل شامل یک کلید مینیاتوری و یک کلید محافظ جان است.

علاوه بر این، میزان تاخیر در قطع و رنج جریان حساسیت، کلید قابل تغییر نیست از رله ارت فالت برای رفع این مشکل می‌توان استفاده کرد. زمان تاخیر قطع رله و رنج جریان حساسیت قابل تنظیم است.

عدم تعادل در جریان های برگشت مدار و جریان های هادی تغذیه را یک کلید نشت جریان خالص، می تواند تشخیص دهد؛ ولی نمی‌تواند در برابر اتصال کوتاه یا باز مانند قطع کننده مدار مینیاتوری یا فیوز محافظت کند.

اگر کلید محافظ جان اختلاف جریان ورودی و خروجی را نتواند با دقت تشخیص دهد، قابلیت اطمینان کمی دارد. ممکن است در حالت های عادی در اثر تشخیص اشتباه جریان قطع شود. اگر با حساسیت مناسب کلید محافظ جان انتخاب نشود، می‌تواند باعث آسیب جانی گردد.

به عنوان مثال، انسان نمی‌تواند تا حد 30 میلی آمپر یک فشار الکتریکی را تحمل کند. در حالی که حدود 30 میلی آمپر بالاتر باعث فلج تنفسی، 10 میلی آمپر به بعد انقباض عضلانی و حداکثر 10 میلی آمپر احساس خفگی ایجاد می‌نماید.

به عنوان مثال کلید محافظ جام LS RKP-1P+N-10A در مدارهای که جریان 10 آمپر وجود دارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد و تا 30 میلی آمپر جریان نشتی را می‌تواند، تشخیص دهد. کلید جریان باقی مانده، کلید دیفرانسیلی یا همان کلید محافظ جریان در مدار برای ایمنی بیشتر استفاده می‌شود.

نحوه نصب کلید محافظ جان

نصب RCD باید همیشه توسط برقکار مجاز و با رعایت کامل استانداردها (مانند استاندارد ملی ایران، یا معادل‌های بین‌المللی مانند IEC) انجام شود. RCD به هیچ عنوان نباید به تنهایی برای حفاظت کامل مدار استفاده شود؛ همیشه باید نقش مکملی برای MCB (کلید مینیاتوری) را ایفا کند.

 اصول کلی نصب RCD (یا RCBO)
RCD (یا RCBO که حفاظت نشتی و جریان را یکجا دارد) باید در ابتدای مداری که قرار است از آن حفاظت کند، در تابلو برق نصب شود.

1.محل نصب: RCD باید در ابتدای مدار حفاظت‌شده نصب شود، یعنی قبل از هر وسیله یا انشعابی که قرار است تحت حفاظت آن باشد.
2.اتصال فاز (L) و نول (N):

• ورودی فاز (L) از منبع اصلی یا سیم‌کشی بالایی (بالای کلید) به ترمینال ورودی فاز RCD متصل می‌شود.
• ورودی نول (N) از منبع اصلی به ترمینال ورودی نول RCD متصل می‌شود. نکته حیاتی: سیم نول باید حتماً از RCD عبور کند تا بتواند جریان نشتی را اندازه‌گیری کند.

3.خروجی به مدار:

• فاز خروجی از RCD به ورودی کلیدهای مینیاتوری (MCB) مربوطه یا مستقیماً به مصرف‌کننده‌ها متصل می‌شود.
• نول خروجی از RCD به ترمینال نول مشترک (یا نول مربوط به آن مدار) متصل می‌شود.

4.اتصال زمین (PE): سیم ارت (PE) به هیچ وجه نباید به ترمینال RCD وصل شود؛ این سیم مستقیماً از شینه زمین (PE Bar) به مصرف‌کننده می‌رود. RCD جریان را بین مسیر فاز و نول اندازه‌گیری می‌کند.
5.تست اولیه: پس از اتمام سیم‌کشی، دکمه تست (T) روی RCD فشرده می‌شود. اگر RCD به درستی کار کند، باید بلافاصله مدار را قطع کند.

راهنمای انتخاب RCD بر اساس مکان و کاربرد

انتخاب نوع RCD (شکل موج تشخیص جریان نشتی) کاملاً به نوع بارهای الکتریکی موجود در آن محیط بستگی دارد. حساسیت (30mA، 100mA، 300mA) نیز بر اساس اهمیت حفاظت در آن محیط تعیین می‌شود.

آیا کلید محافظ جان بدون ارت عمل میکند؟

برای این که بدانید ایا کلید محافظ جان بدون ارت عمل میکند؟ این قسمت را با دقت مطالعه بفرمایید.

برای نصب و عملکرد کلید mccb  یا کلید محافظ جان به سیستم زمین و سیم ارت نیاز است؛ چون با بروز خطای نشتی باید از یک مسیر به زمین جریان الکتریکی نشتی تخلیه شود.

این تخلیه از طریق سیستم ارتینگ یا سیم ارت انجام می‌شود اگر این مسیر در هنگام بروز نشتی وجود نداشته باشد باعث می‌شود شخصی که در محل نشتی قرار گرفته، دچار شوک الکتریکی شود.

شرایط استفاده از کلیدهای محافظ جان شامل گزینه های زیر می‌شوند:

• جریان قطع خودکار یا میزان حساسیت کلید های محافظ جان با مدت زمان قطع تا حداکثر 150 میلی ثانیه از 10 تا 500 میلی ثانیه است.
• از کلیدهای محافظ جان 4 پل در کاربردهای سه فاز یا واحدهای صنعتی استفاده می‌شود؛ ولی از کلید محافظ جان دوپل در مصارف تک فاز یا واحدهای ساختمان استفاده می‌گردد.
• کلید های RCCB حفاظت اضافه بار یا اتصال کوتاه را ندارند به همین دلیل از کلید مینیاتوری قبل از مدار استفاده می‌شود.
• در آمپرهای 6 تا 100 آمپر کلیدهای محافظ جان ساخته می‌شوند.

برای خرید و قیمت پی ال سی زیمنس کارشناسان تکنوکلید می‌توانند شما را در این زمینه راهنمایی کنند تا خریدی مطمئن و درست داشته باشید.

فرق کلید محافظ جان با کلید مینیاتوری

جمع بندی

کلید محافظ جان (RCD) یک تجهیز حفاظتی حیاتی است که با نظارت مستمر بر تعادل جریان بین فاز و نول (تشخیص جریان نشتی)، از جان انسان در برابر برق‌گرفتگی (معمولاً با حساسیت 30mA) و از ساختمان در برابر آتش‌سوزی‌های ناشی از نشتی (با حساسیت بالاتر نظیر 300mA) محافظت می‌کند؛ با این حال، RCD فاقد حفاظت در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه است و باید همیشه در کنار کلید مینیاتوری (MCB) نصب شود؛ برای انتخاب صحیح، باید به شکل موج نشتی تجهیزات توجه کرد؛ به گونه‌ای که برای لوازم خانگی مدرن و نیمه‌هادی‌ها نوع A، و برای محیط‌های دارای تجهیزات پیچیده مانند اینورترهای خورشیدی، نوع B با قابلیت تشخیص نشتی DC خالص، ضروری است. نصب صحیح نیز مستلزم اتصال فاز و نول از ورودی به خروجی RCD و عدم اتصال سیم ارت به ترمینال‌های آن است.

سوالات متداول

1. تفاوت اصلی بین MCB و RCD چیست؟

تفاوت کلیدی در هدف حفاظتی آن‌هاست. MCB (کلید مینیاتوری) وظیفه دارد تا از سیم‌کشی و تجهیزات در برابر آسیب‌های ناشی از اضافه‌بار (Overload) و اتصال کوتاه (Short Circuit) محافظت کند. در مقابل، RCD (کلید محافظ جان) برای حفاظت از جان انسان در برابر جریان‌های نشتی زمین (که منجر به برق‌گرفتگی می‌شود) طراحی شده است. RCD به طور معمول فاقد حفاظت در برابر اضافه‌بار است و باید در کنار MCB نصب شود، مگر اینکه از ترکیب آن‌ها یعنی RCBO استفاده شود.

2. چرا حساسیت 30 میلی‌آمپر (mA) برای حفاظت از جان پیشنهاد می‌شود؟

حساسیت 30 میلی‌آمپر به عنوان آستانه ایمنی حداکثری در نظر گرفته شده است. مطالعات نشان می‌دهد که عبور جریان بیش از 30mA از بدن انسان می‌تواند منجر به عوارض جدی قلبی مانند فیبریلاسیون بطنی شود. بنابراین، استانداردهای بین‌المللی و ملی برای مدارهای دسترسی عمومی (مانند پریزها و روشنایی در منازل) این حد را برای قطع سریع جریان تعیین کرده‌اند.

3. آیا می‌توانم به جای RCD از RCBO استفاده کنم؟ مزیت آن چیست؟

بله، استفاده از RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection) بسیار رایج شده است. RCBO یک دستگاه واحد است که عملکرد RCD و MCB را در خود ترکیب می‌کند. مزیت اصلی آن در ایزوله‌سازی دقیق‌تر خطا است؛ اگر خطایی (چه نشتی، چه اضافه‌بار) در یک مدار فرعی رخ دهد، فقط RCBO مربوط به آن فید قطع می‌شود و سایر مدارهای خانه برق خود را حفظ می‌کنند، که این امر باعث پایداری بیشتر سیستم می‌شود.

4. چه زمانی باید از RCD نوع A به جای نوع AC استفاده کنم؟

در تمام تأسیسات الکتریکی مدرن، استفاده از نوع A قویاً توصیه می‌شود. نوع AC تنها قادر به تشخیص جریان‌های نشتی متناوب (AC) خالص است. اما بسیاری از لوازم خانگی امروزی (مانند لوازم دارای درایو، شارژرها، و تجهیزات الکترونیکی با یکسوساز) در هنگام خطا، جریان نشتی DC ضربانی (موج‌دار) تولید می‌کنند که اگر فقط از نوع AC استفاده شود، RCD قادر به تشخیص آن نخواهد بود. نوع A هر دو جریان AC و DC ضربانی را شناسایی می‌کند.

5. آیا نصب RCD در تمام بخش‌های ساختمان الزامی است؟

بله، نصب RCD 30mA در اکثر مناطق و مدارهایی که افراد ممکن است به طور تصادفی با آن‌ها تماس پیدا کنند (مانند مدارهای پریز و روشنایی عمومی) اجباری است. در مکان‌هایی که ریسک بالاتری وجود دارد، مانند حمام، آشپزخانه، یا فضای باز، این الزام قطعی‌تر است. همچنین برای حفاظت از آتش‌سوزی در تابلوهای اصلی، از RCDهای حساسیت پایین‌تر (مثلاً 100mA یا 300mA) استفاده می‌شود.