מפסק אוטומטי מגנטי תרמי

מפסק אוטומטי מגנטי תרמי (מאמ"ת) הוא סוג של מבטח - רכיב חשמלי שנועד להגן מפני זרמי יתר: קצר או עומס יתר. עקרון הפעולה של המאמ"ת הוא הפסקת הזרם על ידי ניתוק המעגל, כתוצאה מפעולה של ההגנות שמותקנות בתוכו. מאמ"ת משמש בדרך כלל להגן על מעגל חשמלי אליו מחוברים מספר מכשירים, אך לעיתים נדירות ניתן למצוא מכשירים שמותקן בהם מאמ"ת כהגנה פנימית. לאחר ניתוק המעגל או המכשיר על ידי המאמ"ת ניתן לחברו מחדש פשוט על ידי הרמת מתג. השם מאמ"ת אינו מפורט בתקנות החשמל בישראל והוא סוג של מונח שגור. בתקנות בישראל משתמשים במפסקים אוטומטיים כשם כולל למפסקים שבהם מותקנות הגנות שגורמות להפסקתם בעת חריגה מהכוונון. מחלקים את המפסקים האוטומטיים לשני סוגים: מפסק אוטומטי ומפסק אוטומטי זעיר (מא"ז)

אופיין מא"ז

האופיין של מא"ז מתאר את תלות זמן ההפסקה של המא"ז כתלות בזרם שזורם דרכו. האופיין הבסיסי מחולק לשני תחומים: האופיין התרמי לזרם יתר ומיועד להגן מפני עומסי יתר והאופין לתיאור הפעולה של האלקטרומגנט שמותקן בתוכו ומיועד להפסקת המעגל בעת קצר או זרם.

זרם העבודה - הזרם אותו ניתן להעביר במא"ז לאורך זמן בלתי מוגבל מבלי שינותק המעגל (זרם זה נרשם במא"ז כ- In).

מבחינים באופיין המא"ז בקו גבול שמאלי ובקו גבול ימני. הגבול השמאלי של המנגנון התרמי מוגדר כקו שמתאר אי הפסקה בוודאות של המא"ז כלומר זרם שלא יגרום להפסקתו. הקו הימני מתאר את קו ההפסקה בוודאות. התחום הכלוא בין הקווים מתאר אם כך אי ודאות של הפעולה. לפיכך אם נדרש לדעת מהו זמן התגובה בוודאות יש להיעזר בקו הימני ואם נדרש לדעת כמה זמן יפעל מעגל מסוים בזרם יתר ניתן להיעזר בקו השמאלי. גם מגנון ההפסקה בקצר מכיל תחום כשהקו השמאלי מבטא אי פעולה והקו הימני מבטא פעולה בוודאות. זרם יתר בעצמה קטנה מהזרם שגורם לפעולה מיידית (משמאל לקו האנכי) יגרום לפעולת המנגנון התרמי בלבד בעוד שזרם בעצמה גדולה מזה של הקו הימני יפסק מיידית. התחום שכלוא בין הקווים הוא שוב תחום אי הוודאות.

בנוסף לאלה מוגדר גם כושר הניתוק של המא"ז- הזרם המקסימלי אותו יכול המא"ז להפסיק (בתקן IEC60689 מוגדר זרם זה כ Icn). תכנון נכון לא יאפשר מעבר של זרם בעוצמה שעולה על כושר הניתוק.

סוגי מפסקים אוטומטיים

אופיין זרם - זמן הפסקה של מאמ"תים דגם C, B ו-D (סקאלה לוגריתמית)

החלוקה העיקרית היא חלוקה לפי המבנה ולחלוקה זו ישנן מספר חלוקות משנה. המבנה נקבע בעיקר על פי עצמת זרם העבודה שלהם:

מפסקים אוטומטיים זעירים (מא"ז, באנגלית נקרא MCB - Miniature Circuit Breaker): אלו הם מא"זים קטנים ואחידים בגודלם (רוחב 18 מ"מ). המנגנון שלהם פשוט יחסית ואינו ניתן לשינוי. מפסקים אלה משמשים עד לזרם של 100 אמפר ומחולקים חלוקה פנימית על פי אפיין העבודה:
- אופיין B: מבצע ניתוק מיידי כאשר הזרם עולה על פי 5 מהזרם הנומינלי (התחום שבין 3In ל-5In הוא תחום אי ודאות). משמש למעגלים שאינם כוללים מכשירים עם מנועים.
- אופיין C: מבצע ניתוק מיידי כאשר הזרם עולה על פי 10 מהזרם הנומינלי (התחום שבין 5In ל-10In הוא תחום אי ודאות). משמש למעגלים בהם מותקנים מכשירים עם מנועים.
- אופיין D: מבצע ניתוק מיידי כאשר הזרם עולה על פי 20 מהזרם הנומינלי (התחום שבין 10In ל-20In הוא תחום אי ודאות) (מפסקים אלה נדירים יחסית).
- אופיין Z: מבצע ניתוק מיידי כאשר הזרם עולה על פי 3 מהזרם הנומינלי (התחום שבין 2In ל-3In הוא תחום אי ודאות).
- אופיין G: דגם ישן אשר כמעט לא נמצא בשימוש, קרוב במידה מסוימת לערכי הפעולה של מא"זים בעלי אופיין C.
מפסקי תיבה יצוקה (באנגלית MCCB - Moulded Case Circuit Breaker): מפסקים אוטומטיים בהם ההגנה התרמית ובחלקם גם המגנטית ניתנת לכוונון. בחלקם הגדול מותקנות כיום הגנות אלקטרוניות בעוד שבעבר היינו פוגשים בהם בעיקר הגנות תרמיות ומגנטיות. מפסקי אלה משמשים לזרמי עבודה עד 1,600 אמפר.
מפסקי אוויר: מיועדים לזרמי עבודה של עד 6,300 אמפר. בכל סוגי המפסקים מותקנות הגנות אלקטרוניות המאפשרות כוונון של ערכי הפעולה והשהיות בעת הפסקת הזרם משיקולי סלקטיביות.

מבנה ועקרונות פעולה

המא"ז מפסיק את הזרם על ידי ניתוק מגעים. בנוסף, מבצע המא"ז מספר פעולות שנועדו להבטיח את תקינותו והמשך פעולתו לאחר חידוש הזרם. פעולות אלה הן כיבוי הקשת החשמלית הנוצרת בתוכו עקב ניתוק המגעים והוצאת הגזים הלוהטים הנובעים מהקשת.

ישנן מספר טכנולוגיות הנבדלות ביניהן בפרטים קטנים לכל אחת מפעולות המפסקים האוטומטיים התרמו מגנטיים, אולם העקרונות העומדים בבסיסן דומים:

ניתוק עומס יתר: מתבצע על ידי מנגנון מכני המופעל על ידי פס דו-מתכת. במצב עבודה רגיל עובר הזרם בפס ללא השפעה, אולם כאשר הזרם עובר את הערך המותר הפס מתחמם ומתעוות ומפעיל מנגנון ניתוק. זהו מנגנון איטי, ומהירות הניתוק נקבעת מתוך עצמת זרם היתר.
ניתוק קצר: במקרה זה המנגנון המכני מופעל באמצעות אלקטרומגנט - ליבת ברזל סביבה כרוך מוליך בו עובר הזרם. עם התפתחות זרם קצר, הליבה הופכת למגנט רב עצמה שמפעיל את מנגנון הניתוק.
כיבוי קשת: כל הטכניקות הקיימות מנצלות את תופעת התפשטות הקשת לצורך כיבויה. במפסקים לזרמים קטנים מותקן בנתיב ההתפשטות הצפוי של הקשת "מסרק" מחומר מבודד ששובר את הקשת ובכך מוביל לכיבויה.

מבט על פנים מאמ"ת

לחצו כדי להקטין חזרה

מתג הפעלה - משמש להפסקה יזומה של הזרם או להפעלה מחדש לאחר ניתוק. כמו כן מהווה חיווי על מצב המא"ז
מנגנון תפעול המגע הנע
מגעים: הזרם זורם כל עוד נוגעים זה בזה. בתמונה המגעים במצב מופסק.
ברגים להידוק מוליכי החיבור לחשמל.
מנגנון דו מתכת (הגנת תרמית)
בורג כוונון - לקביעה מדויקת של זרם העבודה (כוונון זה מתבצע על ידי היצרן בלבד, ולא ניתן לשנותו).
מנגנון המבוסס על אלקטרומגנט (להפסקה מיידית בעת זרמים גדולים).
תא כיבוי קשת.

ראו גם

ממסר בוכהולץ