Miniatuur stroomonderbreker

Miniatuurstroomonderbrekers, algemeen bekend als MCB's, worden veel gebruikt in zowel huishoudelijke als industriële stroomdistributie en veiligheidstoepassingen. Het zijn zeer robuuste schakelaars die zowel als gewone schakelaar als veiligheidsvoorziening kunnen dienen. Dit artikel is bedoeld om diepgaand in te gaan op MCB's, hun constructie, werkingsprincipe en toepassingen.

Wat is een miniatuur stroomonderbreker?

Miniatuurstroomonderbrekers zijn bijna overal te vinden waar elektrische stroom moet worden geregeld. MCB's hebben hun toepassingen van typische huishoudens tot industriële machines en gebouwen. Als je nieuw bent bij MCB's, heb je misschien een van deze in verdeelborden in je huis gezien:

 

MCB's worden meestal achter de RCCB (reststroomonderbrekers) in een verdeelbord geplaatst om de stroom naar een bepaald circuit of een apparaat te schakelen. In een huishoudelijke toepassing kan dit de elektrische voeding zijn naar een kamer of een deel ervan, zoals de lichten of wandcontactdozen.

 

Miniatuurstroomonderbrekers zijn in feite aan/uit-schakelaars met een extra veiligheidsfunctie die 'overstroom-/kortsluitbeveiliging' wordt genoemd. MCB's zijn geschikt voor een bepaalde maximale stroom. Als de stroom door de MCb hoger is dan die waarde, kan deze automatisch worden uitgeschakeld en de rest van het circuit beschermen.

 

Dit is zeer voordelig ten opzichte van traditionele zekeringen omdat zekeringen vervangen moeten worden na zo'n overstroomincident. MCB's hoeven niet te worden vervangen, omdat we ze gemakkelijk weer kunnen inschakelen nadat de storing in het systeem is verholpen. De aandrijvingen daarin zijn veerbelast en de uit-stand is aan de onderkant. Dit wordt met opzet gedaan om snel uit te schakelen als er een storing in het circuit optreedt.

 

Werkingsprincipe van miniatuur stroomonderbreker:

Miniatuurstroomonderbrekers zijn relatief eenvoudige apparaten die fungeren als mechanische schakelaars met overstroomuitschakeling. Ze zijn zeer eenvoudig te installeren en te bedienen en kosten vaak geen fortuin om te installeren. Laten we eens kijken naar de interne werking van een MCB en hoe het werkt.

 

Het functionele principe van een MCB is gebaseerd op een eenvoudig maar interessant fenomeen in de natuurkunde. Het wordt 'thermische uitzetting' van een bimetaalstrip genoemd. Dit is hetzelfde principe dat wordt gebruikt in strijkijzers om het verwarmingselement automatisch aan/uit te zetten om de ingestelde temperatuur te behouden.

 

Normaal gesproken, wanneer elektrische stroom door een geleider gaat, heeft deze de neiging om op te warmen. Dit zorgt ervoor dat de metalen geleider in de lengte 'uitzet'. Als het metaal uniform is en van hetzelfde materiaal is gemaakt, is deze toename lineair en kan worden waargenomen door het lengteverschil voor en na het opwarmen te meten. Verschillende materialen zetten anders uit onder dezelfde temperatuur.

 

Bi-metalen strips zijn, zoals de naam al doet vermoeden, gemaakt van twee verschillende metalen die met elkaar verbonden zijn. Bij verhitting, in plaats van lineair in lengte uit te zetten, hebben bimetalen strips de neiging om te 'buigen' vanwege verschillende uitzettingscoëfficiënten van de twee metalen. Deze bimetalen strip maakt deel uit van het geleidende pad. Wanneer er stroom door deze geleider loopt wanneer de schakelaar in de 'aan'-stand staat, wordt deze enigszins opgewarmd.

 

Deze strip is speciaal ontworpen om een ​​bepaalde hoeveelheid stroom (dwz 20A) door te laten zonder al te veel doorbuiging te veroorzaken. En dit is de rating van de MCB. Wanneer de stroom deze waarde overschrijdt, buigt de bimetalen strip en laat een elektromechanische grendel los om het geleidingspad onmiddellijk te ontkoppelen. Dit duurt slechts een fractie van een seconde en beschermt daarom de apparaten die via de MCB zijn aangesloten.

 

De schakelaar in de MCB is mechanisch vergrendeld onder een veerbelaste spanning. Hierdoor wordt de bimetalen strip, hoewel deze afkoelt nadat de schakelaar is uitgeschakeld, niet automatisch weer ingeschakeld. We moeten het handmatig weer inschakelen. Hierdoor kunnen we het probleem oplossen en oplossen voordat we de MCB weer inschakelen.

 

Typen miniatuur stroomonderbrekers

MCB's zijn verkrijgbaar in een groot aantal maten, classificaties en typen die u kunt kiezen voor uw specifieke toepassing. Hoewel de basisfunctionaliteit voor alle typen en modellen hetzelfde is, moet u het best mogelijke type voor de toepassing selecteren om ervoor te zorgen dat deze perfect werkt.

 

Er zijn zes soorten van miniatuur stroomonderbrekers. Ze zijn type A, B, C, DK en Z. Type B, C en D zijn de belangrijkste soorten. K en Z komen minder vaak voor en zijn zeer gespecialiseerd voor bepaalde specifieke toepassingen. Deze beoordelingen zijn gebaseerd op de parameter 'trip-curve'. De uitschakelcurve is de reactie van de MCB op de stroom.

 

Type A MCB's

MCB's die tot categorie A behoren, zijn extreem gevoelig voor de stroom. Ze zijn zo gevoelig dat ze zeer zelden worden gebruikt. Type A MCB's kunnen uitschakelen bij ongeveer 2x tot 3x de nominale stroom van het apparaat. Deze worden gebruikt om zeer gevoelige apparaten zoals halfgeleiders te beschermen.

Type B MCB's

Type B MCB's schakelen uit met ongeveer 3x tot 5x de nominale stroom. Deze kunnen zo snel werken als 40 milliseconden of zo langzaam als 13 seconden, afhankelijk van het model. Deze worden over het algemeen gebruikt om huishoudelijke en industriële verlichtingscircuits te regelen.

Type C MCB's

Deze trippen met stromen van ongeveer 5x tot 10x keer de nominale stroom. De uitschakeltijd kan variëren van 40 milliseconden tot 5 seconden. Type C MCB's zijn een goede keuze voor circuits die gebruikmaken van motoren zoals ventilatoren, elektromotoren, transformatoren en magnetronovens.

Type D MCB's

Type D MCB's zijn het minst gevoelige type MCB's. Deze zijn bestand tegen 10x tot 20x de nominale stroom om zware machines zoals UPS, grote motoren, lasmachines en röntgenapparaten te beschermen. Deze trekken grote inschakelstromen, daarom kunnen de MCB's van het type D de stroom veilig weerstaan ​​en bieden ze ook veiligheid als er iets kortsluiting is.

 

Type K MCB's

Deze zijn vergelijkbaar met MCB's van het type D, maar reageren sneller dan deze. Deze bieden snellere reistijden en kunnen daarom soms geschikter zijn dan MCB's van het type D.

 

Type Z MCB's

Dit zijn een meer responsieve versie van type A MCB's. Type K MCB's werken met een stroomsterkte van 2 tot 3 keer de nominale waarde binnen 0.1 s (100 milliseconden).

 

Schema miniatuur stroomonderbreker

Laten we eens kijken naar het interne diagram van een MCB. MCB staat voor Miniatuur stroomonderbreker, een schakelaar die de elektrische voeding naar een circuit automatisch kan uitschakelen in geval van overstroom. Er zijn veel elektromechanische componenten in de behuizing van een MCB.

 

De belangrijkste onderdelen die aan de buitenkant zichtbaar zijn, zijn de terminals zelf. Er zijn twee aansluitingen, één voor input en één voor output. Bij het bedraden moet erop worden gelet dat deze niet worden verwisseld.

 

Er kunnen een enkele of meerdere hendels aan elkaar gebonden zijn in een MCB (afhankelijk van het aantal polen) voor het handmatig in- en uitschakelen van het apparaat. Deze zijn verbonden met metalen contacten (waarvan de ene een bimetalen strip is en de andere een vast metalen contact) die de elektrische verbinding vormen tussen de ingangs- en uitgangsterminal(s).

 

Om de beveiliging te activeren, is er een elektromagnetische solenoïde die de op een veer gemonteerde contacten vrijgeeft om ze onmiddellijk te scheiden. Nieuwere MCB-modellen bevatten een extra eenheid genaamd 'boogkamer' die de vorming van een elektrische boog helpt voorkomen bij het loskoppelen. Dit is erg handig in toepassingen met inductieve belasting met hoge stroomsterkte, zoals grote motoren, om de MCB te beschermen bij het openen van de contacten terwijl de belasting wordt gevoed. 

 

De onderstaande afbeelding toont een vereenvoudigd schakelschema van een MCB waarin de uitschakelbalk (hendel), vergrendeling en de metalen contacten samen met het bimetaalfilament worden weergegeven.

Laten we nu eens kijken naar de typische huishoudelijke bedrading die miniatuurstroomonderbrekers gebruikt:

MCB-bedradingsschema

 

Het volgende diagram toont een enkelfasige elektrische bedrading van een verdeelbord voor een huishoudelijke toepassing.

 

De elektriciteit van het landelijk elektriciteitsnet komt het pand binnen via de kilowattuurmeter en een tweepolige MCB om het pand indien nodig volledig te isoleren. Dit fungeert ook als secundaire bescherming, aangezien dit niets anders is dan een MCB.

 

Vervolgens wordt de voeding door een RCCB-apparaat (Residual Current Circuit Breaker) geleid. Dit is extreem gevoelig voor stroomlekken en struikelen als er een stroomonbalans is in stroomvoerende en neutrale draden. Dit is wat gebruikers beschermt tegen elektrische schokken.

 

Na de aardlekschakelaar wordt de nuldraad aangesloten op een verzamelrail en wordt deze naar de subcircuits gedistribueerd. De stroom is verbonden met een of meer ingangen van MCB's om subcircuits te vormen. De uitgangen van elke MCB zijn verbonden met een ander subcircuit. In een typische huishoudelijke toepassing kunnen deze subcircuits woonkamers, slaapkamers, veranda's en keukens zijn. Deze logische subcircuits zorgen voor meer controle over de elektrische veiligheid van het pand.

 

Miniatuur stroomonderbreker prijs:

Miniatuurstroomonderbrekers zijn verkrijgbaar in veel verschillende soorten en configuraties. Er is geen vaste prijs per categorie en kan ook per fabrikant verschillen. Het is ook vermeldenswaard dat er twee hoofdtypen MCB's zijn, AC en DC brekers. Voor gelijkstroomtoepassingen (DC) mogen AC MCB's nooit worden gebruikt.

 

Uitgaande van huishoudelijke en algemene, laagstroomtoepassingen, kunnen MCB's u van $ 3- $ 4 tot honderden dollars kosten op basis van hun functies en reactietijden.

 

Miniatuur stroomonderbreker gebruik

MCB's vinden hun toepassingen in veel verschillende scenario's.

• Binnenlandse circuits
  • MCB's worden gebruikt in huishoudelijke toepassingen om overbelasting en de bijbehorende brandgevaren te voorkomen.
• Verwarming en verlichting
  • In zowel algemene als industriële toepassingen kunnen verwarmings- en krachtige verlichtingssystemen een enorme belasting vormen voor een elektrisch systeem. MCB's helpen de belasting tussen subcircuits te verdelen om de vraag beter aan te kunnen en eventuele secties te verwijderen wanneer dit niet nodig is.
• Industriële toepassingen
  • Van motorbesturing tot zware machines tot 30kA (30,000A) worden voedingen geregeld met MCB's en hun robuuste tegenhangers, MCCB's (Molded Case Circuit Breakers

 

MCB-bewerking

Zoals we hierboven hebben besproken, zijn er een paar belangrijke componenten in een MCB:

 

1. LATCH
2. Solenoide
3. Stap over voor slechts
4. Plunjer
5. Inkomende terminal
6. Houder voor boogglijbanen
7. Booggoten
8. Dynamisch contact
9. Vast contactpersoon
10. DIN-railhouder
11. Uitgaande terminal
12. Bi-metalen stripdrager
13. Strookje bimetaal

In de normale werking zijn het dynamische contact en het vaste contact met elkaar verbonden wanneer de schakelaar in de AAN-stand staat. Op dit punt wordt de plunjer ook gespannen met behulp van de ingebouwde veer, klaar om los te laten wanneer dat nodig is.

De stroom gaat van ingangsklem naar uitgaande klem via de vaste en dynamische contacten en de bimetalen strip.

Wanneer de stroom de drempel van de MCB passeert, begint de bimetalen strip naar één kant af te buigen. Wanneer het voorbij de maximale drempel afbuigt (wat betekent dat de stroom te hoog is), activeert het de solenoïde en laat de plunjer onmiddellijk los. Deze actie verbreekt het contact tussen de dynamische en vaste contacten door het dynamische contact weg te bewegen van het vaste contact.

De onderstaande afbeelding toont de normale werkstatus (links) en de geactiveerde (open) status van een MCB.

 

Eenmaal geactiveerd, kunnen MCB's niet automatisch worden ingeschakeld. Een gebruiker moet de MCB handmatig inschakelen om de stroom naar het circuit te herstellen. Dit herinnert de elektricien eraan om het circuit te controleren op eventuele fouten en deze te corrigeren voordat het circuit opnieuw wordt ingeschakeld. 

 

Hoe de juiste MCB te selecteren voor verschillende belastingen?

Hoewel alle MCB-types hetzelfde functionele principe volgen, hebben ze niet dezelfde prestaties in termen van responstijd en stroomsterkte. Daarom is het mogelijk niet geschikt om een ​​MCB te vervangen door een ander type.

 

Bij het kopen/selecteren van een leidingbeveiligingsschakelaar voor een bepaalde toepassing, is het gebruikelijk om de stroomvereisten van het te schakelen circuit te berekenen en een MCB te selecteren met dezelfde of betere stroomsterkte. Dit is over het algemeen een slechte gewoonte, omdat er een reeks informatie is die verband houdt met een MCB die aandacht behoeft.

 

Laten we beginnen met de markeringen die op de body van een MCB te vinden zijn.

 

Op een MCB-behuizing zijn een aantal parameters gemarkeerd. Soms zijn ze niet allemaal beschikbaar op MCB's van een bepaalde fabrikant, maar de belangrijkste markeringen worden altijd op het apparaat afgedrukt.

 

Laten we eens kijken naar de attributen waarmee we rekening moeten houden bij het selecteren van een MCB:

 

• MCB Huidige curve rating
  • Gemarkeerd als Axx, Bxx, Cxx, Dxx, Kxx of Zxx (waarbij xx de stroom in Ampère is), geeft dit aan voor welke toepassing de MCB is bedoeld. Bijvoorbeeld, B-type is meer geschikt voor zuiver ohmse belastingen zoals verlichting en verwarming. C is voor inductieve belastingen zoals ventilatoren en motoren. Type C is gebruikelijk omdat het ook gemakkelijk pure resistieve belastingen aankan. Type D is voor sterk inductieve belastingen zoals krachtige motoren (waterpompen, dompelpompen, industriële ventilatoren) enz. Hoewel niet gebruikelijk, zijn type A, K en Z er ook. Type A is extreem gevoelig en K en Z zijn minder gevoelig dan B, C en D.
• Bedrijfsspanning
  • Deze spanning wordt vermeld in verband met de fasetelling van het systeem. Als de MCB bedoeld is voor gebruik in een enkelfasig systeem, zal de spanning 230V of 240V zijn. Voor een driefasig systeem wordt dit gemarkeerd als 400V of 415V.
• MCB breekcapaciteit
  • Dit is de absolute maximale stroom die de MCB veilig kan uitschakelen in geval van een extreem grote inschakel-/kortsluitstroomsituatie. Dit is in cijfers geschreven. De hierboven getoonde MCB heeft bijvoorbeeld '6000' gemarkeerd. Dit betekent dat de MCB stromen tot 6000A (6kA) veilig kan onderbreken.
• Energy Class
  • Aangegeven in Joules per seconde, is dit de maximale energie die MCB continu in het systeem kan laten bestaan. Er zijn drie klassen, 1 tot en met 3 die deze parameter aangeven. De hier getoonde MCB is klasse 3, die 1.5 Joule/seconde toelaat 

 

De rest van de informatie is fabrikantspecifiek en kan van fabrikant tot fabrikant verschillen.

 

Miniatuurstroomonderbreker versus stroomonderbreker

In de context van een elektricien is bekend dat de stroomonderbreker en de stroomonderbreker hetzelfde apparaat zijn. Vanuit een technisch perspectief is de stroomonderbreker een meer robuuste versie van MCB die veilig schakelen van hoogspanningscircuits mogelijk maakt. MCB's worden gebruikt in compactere en laagspanningstoepassingen.

 

Conclusie

In dit artikel hebben we diepgaand gesproken over miniatuurstroomonderbrekers, hun functionele principe en toepassingen. MCB's zijn zeer populaire en effectieve beveiligingsapparaten voor elektrische circuits die apparaten en bedrading beschermen tegen overstroom en het risico op brand en elektrische schokken kunnen voorkomen.