کلید محافظ جان یک نوع کلید حفاظتی برقی است که جهت حفاظت افراد و تجهیزات در یک سیستم برقی به کار می‌رود. این کلید، با ارائه انواع مختلف (که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد)، یکی از کلیدهای ایمنی برجسته برای شناسایی و قطع جریان نشتی برق، همچنین جلوگیری از وقوع شوک الکتریکی ناشی از تماس غیرمستقیم با برق محسوب میشود.
انواع کلید حفاظتی جان
با توجه به نوع برق مصرفی، کلید محافظ جان به دو دسته زیر تقسیم میشود:
- کلید حفاظتی جان سه فاز
- کلید حفاظتی جان تک فاز
روش عملکرد محافظ جان
روش عملکرد این کلید به این صورت است که با مقایسه اختلاف جریان ورودی و خروجی، در صورت وجود اختلاف، مدار را قطع می‌کند. به عبارت ساده‌تر، این کلید جریان ورودی و خروجی را اندازه‌گیری می‌کند. در شرایط عادی، جریان ورودی با جریان خروجی برابر است. اما اگر اختلافی اتفاق بیفتد، ممکن است این اختلاف ناشی از اتصال بین سیم‌های فاز یا بخش‌های الکتریکی مدار با بدنه باشد که به عنوان نشتی جریان شناخته میشود. در صورت وجود نشتی جریان، کلید محافظ جان این نشتی را شناسایی کرده و مدار را قطع می‌کند. مقادیر کوچک جریان نشتی توسط کلیدهای مینیاتوری شناسایی نمی‌شوند و میتوانند در ساختمان‌ها منجر به آتش‌سوزی یا ایجاد برق‌گرفتگی برای کاربر شوند. کلیدهای حفاظتی جان به سرعت و در چندین ثانیه به مدار واکنش نشان داده و آن را قطع می‌کنند.
کلید محافظ جان به عنوان کلید جریان تفاضلی، کلید جریان باقیمانده و کلید جریان دیفرانسیلی هم نامیده میشود. کلید محافظ جان به این شکل عمل می‌کند که با تفاوت جریان ورودی و خروجی، هنگام وجود این تفاوت، مدار را قطع می‌کند. به طریق ساده، این کلید جریان ورودی و خروجی را نظارت می‌کند. در شرایط معمول، جریان ورودی با جریان خروجی یکسان است. اما اگر اختلافی پدید آید، ممکن است این اختلاف ناشی از اتصال بین سیم‌های فاز یا بخش‌های الکتریکی مدار با بدنه باشد که به عنوان نشتی جریان شناخته میشود. در صورت وجود نشتی جریان، کلید محافظ جان این نشتی را شناسایی کرده و مدار را قطع می‌کند. مقادیر کم جریان نشتی توسط کلیدهای مینیاتوری تشخیص داده نمی‌شوند و میتواند در ساختمان‌ها به آتش‌سوزی یا ایجاد برق‌گرفتگی منجر شود. کلیدهای حفاظتی جان به سرعت و در چندین ثانیه به مدار واکنش نشان داده و آن را قطع می‌کنند.
این کلیدها به عنوان کلیدهای جریان تفاضلی، جریان باقیمانده و جریان دیفرانسیلی هم شناخته می‌شوند.
RCCB یا Residual Current Circuit Breaker، که مخفف عبارت “لغوی کلیدهای قطع جریان نشتی” است، RCD هایی را نمایان می‌کند که حفاظت از اضافه بار را ندارند و تنها برای حفاظت در برابر جریان نشتی طراحی شده‌اند.
در مقابل، کلیدهای RCBO یا Residual Current Circuit Breaker With Over Protection، علاوه بر حفاظت جریان نشتی، حفاظت در برابر جریان اضافه بار را نیز انجام می‌دهند. این کلیدها همچنین با نام GFCI یا Ground Fault Circuit Interrupter در ایالات متحده و کانادا شناخته می‌شوند.
آیا کلید محافظ جان بدون اتصال به زمین عمل می‌کند؟
برای نصب و عملکرد صحیح کلید RCCB یا محافظ جان، حتماً نیاز به سیم ارت و سیستم زمین دارد؛ زیرا هنگام وقوع خطای نشتی، جریان الکتریکی نشتی باید از یک مسیر به زمین تخلیه شود و این تخلیه از طریق سیم ارت و سیستم ارتینگ انجام میشود. در صورت عدم وجود این مسیر و هنگام بروز جریان نشتی، احتمالا دچار شوک الکتریکی برای شخصی که به طور اتفاقی در تماس با نقطه نشتی قرار گیرد، وجود دارد.
شرایط استفاده از کلیدهای محافظ جان
کلیدهای محافظ جان قدرت قطع اتصال کوتاه 6 و 10 کیلوآمپر و تحت دمای 35- تا 70+ درجه سلسیوس دارند.
این کلیدها حفاظت از اتصال کوتاه و اضافه بار ندارند؛ به همین دلیل از کلیدهای مینیاتوری در مدارهای قبل از RCCB ها استفاده میشود.
کلیدهای محافظ جان با آمپرهای 6 الی 100 آمپر تولید می‌شوند. در واحدهای مسکونی یا مصرف‌های تکفاز از کلید محافظ جان دوپل و در واحدهای صنعتی یا کاربردهای سه فاز از کلیدهای محافظ جان 4 پل استفاده میشود.
میزان حساسیت یا جریان قطع خودکار کلیدهای محافظ جان از 10 تا 500 میلی‌آمپر با مدت زمان قطع تا حداکثر 150 میلی‌ثانیه متغیر است.
بیشتر بخوانید: کاربرد محافظ جان در جکوزی چیست؟
نصب کلید محافظ جان
کلیدهای محافظ جان به عنوان یک سیستم حفاظتی بسیار دقیق در ابتدای خط هر فیدر (تغذیه) قرار می‌گیرند و دارای دو مدل دوپل و چهارپل هستند. در مدل دوپل، دو سیم فاز و نول به قسمت ورودی کلید متصل می‌شوند. این کلید که به عنوان تجهیزات برق صنعتی محسوب میشود، دارای دو ورودی برای فاز و نول می‌باشد. به طور معمول، یک کلید برای تغییر حالت به روشن یا خاموش تعبیه شده است و همچنین یک کلید تست نیز در آن موجود است.
در مدل چهارپل، سه فاز ورودی به همراه نول به کلید وارد می‌شوند و خروجی کلید به قسمت بعدی مدار متصل می‌گردد. در این حالت، فاز با نول و فاز با فاز ایزوله می‌شوند. در صورت وجود نشتی جریان، کلید محافظ جان عمل می‌کند و امکان بررسی و رفع مشکل نشتی جریان در تابلو برق را فراهم می‌کند. تصویر زیر نحوه سیم‌بندی در کلیدهای RCCB 2 پل و 4 پل را نشان می‌دهد.
طبق مفاد بند 5-6-2-5-13 مبحث 13 کتاب نظام مهندسی ساختمان، کلید یا وسیله حفاظتی جریان باقیمانده باید آخرین وسیله‌ای باشد که در طرف مصرف مدار، یعنی بعد از کلید مجزا کننده، فیوز و کلید خودکار (هرکدام که وجود داشته باشند)، نصب میشود.
لازم به ذکر است که این کلیدها در سیستم‌های با سیم‌کشی سنتی (بدون هادی حفاظتی PE) مورد استفاده قرار نمی‌گیرند و در کل، استفاده از آنها در سیستم برق‌کشی TN-C که فاقد هادی حفاظتی است، ممنوع است. زیرا در سیستم TN-C، جریان رفت و برگشت در زمان اتصال به بدنه یکسان است و این کلید قادر به تشخیص این اتصال نمی‌باشد. تنها با اضافه کردن هادی حفاظتی به مدار و تبدیل TN-C به TN-S میتوان از کلیدهای جریان باقیمانده استفاده کرد.
به یاد داشته باشید که استفاده از کلیدها یا وسایل حفاظتی جریان باقیمانده، نصب وسایل حفاظتی در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه را جایگزین نمی‌کند و حتماً باید همراه با وسایل حفاظتی دیگر مانند فیوز و کلید مینیاتوری نصب شوند.
مزایای کلید محافظ جان
با توجه به فواید بسیار کلیدهای محافظ جان در حفظ ایمنی انسانی و حتی جلوگیری از وقوع حریق ناشی از جریان نشتی، امروزه استفاده از این تجهیز بسیار گسترده شده و در برخی از مدارات حتی الزامی است. از جمله مهمترین مزایای کلید RCD میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- حفاظت انسان از خطر برق‌گرفتگی ناشی از هر نوع جریان نشتی و خطای زمین.
- حفاظت در برابر نوسانات برق.
- قطع خودکار مدار زمانی که جریان از میزان حساسیت تعریف شده بیشتر شود.
- امکان اتصال ترمینال دوگانه برای شینه و کابل را فراهم می‌کند.
سوالات متداول
وقتی کلید محافظ جان تریپ میشود، چگونه میتوان تشخیص داد که خطای زمین یا جریان نشتی دقیقاً در کدام نقطه از مدار رخ داده است؟
آیا شرایط جوی میتوانند تأثیر گذار باشند؟
محل دقیق خطا چگونه تشخیص داده شود؟