Wat is een Miniature Circuit Breaker?

Wat is een Miniature Circuit Breaker?

MCB-definitie

Een MCB is gedefinieerd als een automatisch bediende schakelaar die lage spanning elektrische circuits beschermt tegen overbelasting of kortsluiting door te veel stroom.

Veiligheidsschakelaar vs. MCB

Tegenwoordig worden miniature circuit breakers (MCBs) veel vaker gebruikt in lage spanning elektrische netwerken in plaats van veiligheidsschakelaars. De MCB heeft vele voordelen ten opzichte van een veiligheidsschakelaar:

• Het schakelt automatisch het elektrische circuit uit tijdens abnormale omstandigheden in het netwerk (zowel overbelasting en storingen). De MCB is veel betrouwbaarder bij het detecteren van dergelijke omstandigheden, omdat hij gevoeliger is voor veranderingen in de stroom.

• Omdat de schakelknop in de 'uit' stand komt bij het uitschakelen, kan de defecte zone van het elektrische circuit gemakkelijk worden geïdentificeerd. Bij een veiligheidsschakelaar moet de veiligheidsdraad worden gecontroleerd door de veiligheidsgreep of uitsnijder van de veiligheidsbasis te openen, om te bevestigen dat de veiligheidsdraad is doorgeslagen. Het is dus veel eenvoudiger te detecteren of een MCB is geactiveerd vergeleken met een veiligheidsschakelaar.

• Snelle herstel van de stroomvoorziening is niet mogelijk bij een veiligheidsschakelaar, omdat deze moeten worden herspannen of vervangen om de stroomvoorziening te herstellen. Maar bij een MCB is snelle herstel mogelijk door simpelweg een schakelaar om te zetten.

• Het gebruik van een MCB is elektrisch veiliger dan een veiligheidsschakelaar.

• MCBs kunnen op afstand worden bediend, terwijl dit bij veiligheidsschakelaars niet mogelijk is.

Vanwege deze vele voordelen van MCB's ten opzichte van veiligheidsschakelaars, wordt in moderne lage spanning elektrische netwerken bijna altijd een miniature circuit breaker gebruikt in plaats van een veiligheidsschakelaar. Het enige nadeel van een MCB ten opzichte van een veiligheidsschakelaar is dat dit systeem duurder is dan een veiligheidsschakelaarsysteem.

Werkingsprincipe van Miniature Circuit Breaker

Er zijn twee manieren waarop een MCB werkt: door de thermische effecten van overstroming en de elektromagnetische effecten van overstroming. Bij thermische werking verwarmt en buigt een bimetallische strip wanneer er continu overstroming door de MCB loopt.

Deze buiging van de bimetallische strip activeert een mechanische vergrendeling. Omdat deze mechanische vergrendeling verbonden is met het bedieningsmechanisme, veroorzaakt het dat de contacten van de miniature circuit breaker open gaan.

Tijdens kortsluitingen veroorzaakt de plotselinge stijging van de stroom dat de plunger in de trip-coil beweegt. Deze beweging raakt de trip-hefboom, waardoor onmiddellijk de vergrendelingsmechaniek wordt losgelaten en de circuitbreakercontacten open gaan. Dit legt het werkingsprincipe van de MCB uit.

Constructie van Miniature Circuit Breaker

De constructie van een miniature circuit breaker is zeer eenvoudig, robuust en onderhoudsvrij. Over het algemeen wordt een MCB niet gerepareerd of onderhouden, maar wordt hij bij noodzakelijkheid vervangen door een nieuwe. Een miniature circuit breaker heeft normaal gesproken drie hoofdconstructiedelen. Deze zijn:

Frame van Miniature Circuit Breaker

Het frame van een miniature circuit breaker is een gegoten behuizing. Dit is een star, sterk, geïsoleerde behuizing waarin de andere componenten zijn gemonteerd.

Bedieningsmechanisme van Miniature Circuit Breaker

Het bedieningsmechanisme van een miniature circuit breaker biedt de mogelijkheid tot handmatig openen en sluiten van de miniature circuit breaker. Het heeft drie posities: "AAN", "UIT" en "GETRIPPED". De externe schakelvergrendeling kan in de "GETRIPPED" positie staan als de MCB is getripped door overstroming.

Als de MCB handmatig wordt uitgeschakeld, staat de schakelvergrendeling in de "UIT" positie. In de gesloten toestand van een MCB staat de schakelaar op "AAN". Door de posities van de schakelvergrendeling te observeren, kan men de toestand van de MCB bepalen, of deze gesloten, getripped of handmatig uitgeschakeld is.

Trip-unit van Miniature Circuit Breaker

De trip-unit is het belangrijkste deel, verantwoordelijk voor het juiste functioneren van de miniature circuit breaker. Er zijn twee hoofdtypen trip-mechanismen in een MCB. Een bimetal beschermt tegen overbelasting en een elektromagneet beschermt tegen kortsluiting.

Werking van Miniature Circuit Breaker

Er zijn drie mechanismen voorzien in een enkele miniature circuit breaker om hem uit te schakelen. Als we de afbeelding naast ons zorgvuldig bekijken, zien we dat er voornamelijk één bimetallische strip, één trip-coil en één handbediende aan-uit hefboom zijn.

Het elektrische stroompad van een miniature circuit breaker, zoals weergegeven in de afbeelding, is als volgt. Eerst de linkerkant power terminal – dan de bimetallische strip – dan de stroom-coil of trip-coil – dan het bewegende contact – dan het vaste contact – en tenslotte de rechterkant power terminal. Alles is in serie geschakeld.

Als het circuit langdurig overbelast is, wordt de bimetallische strip oververhit en vervormd. Deze vervorming van de bimetallische strip veroorzaakt een verschuiving van het vergrendelpunt. Het bewegende contact van de MCB is zo gerangschikt door middel van veerverdrukking, met dit vergrendelpunt, dat een kleine verschuiving van het vergrendelpunt de veer vrijlaat en het bewegende contact laat bewegen om de MCB te openen.

De stroom-coil of trip-coil is zo geplaatst, dat bij een kortsluiting de MMF van die coil ervoor zorgt dat de plunger hetzelfde vergrendelpunt raakt en het vergrendelpunt verschuift. Hierdoor zal de MCB op dezelfde manier open gaan.

Opnieuw, wanneer de bedieningshefboom van de miniature circuit breaker handmatig wordt bediend, wat betekent dat we de MCB handmatig in de 'uit' positie brengen, wordt hetzelfde vergrendelpunt verschoven, waardoor het bewegende contact zich op dezelfde manier van het vaste contact scheidt.

Ongeacht het bedieningsmechanisme – bijvoorbeeld door de vervorming van de bimetallische strip, door de toename van de MMF van de trip-coil, of door handmatige bediening – wordt hetzelfde vergrendelpunt verschoven en wordt dezelfde vervormde veer vrijgelaten. Dit is uiteindelijk verantwoordelijk voor de beweging van het bewegende contact. Wanneer het bewegende contact zich van het vaste contact scheidt, is er een grote kans op een boog.

Deze boog gaat dan omhoog door de boogloper en gaat de boogsplitser binnen en wordt uiteindelijk gedoofd. Wanneer we een MCB aanzetten, zetten we eigenlijk de verschoven bedieningsvergrendeling terug naar de vorige 'aan' positie en maken de MCB klaar voor een nieuwe uitschakeling of trip-operatie.