کلید هوایی چیست

کلید هوایی یا ACB چیست؟

کلید هوایی چیست و چطور کار می کند؟

کلید هوایی یا Air Circuit Breaker با نام دیگر بریکر هوایی و همچنین مدارشکن هوایی شناخته می شود. بریکر هوایی، یک کلید برق اتوماتیک الکتریکی است که به طور خودکار عمل می کند. این تجهیز از هوا برای محافظت از مدار الکتریکی یک تابلو برق در برابر آسیب ناشی از جریان اضافی یا اتصال کوتاه محافظت می کند. بنابراین وظیفه اصلی کلید اتوماتیک هوایی قطع جریان پس از تشخیص عیب است. در این مقاله در وبلاگ آداک، به معرفی این وسیله و بیان مکانیزم کار و همچنین کاربردهای آن می پردازیم. با ما همراه باشید و در پایان به این محتوا امتیاز دهید.

مکانیزم عملکرد کلید هوایی 

هنگامی که اضافه بار اتفاق می افتد، یک قوس الکتریکی بین کنتاکت هایی که مدار را شکسته اند ظاهر می شود. کلید هوایی از هوای فشرده برای دمیدن قوس استفاده می کنند. همچنین ممکن است به طور متناوب، کنتاکت ها به سرعت در یک محفظه مهر و موم شده کوچک چرخانده شوند و هوای جا به جا شده خارج شود و در نتیجه قوس تخلیه می شود. این نوع مدارشکن هوا با فشار اتمسفر کار می کند. پس از توسعه کلید روغنی، کلید هوایی در سراسر جهان در سیستم های فشار متوسط، با کلید روغن تعویض شدند.

کاربرد کلید اتوماتیک هوایی

در کشورهایی مانند فرانسه و ایتالیا، ACB ها در تابلو برق صنعتی هنوز تا ولتاژ 15 کیلو ولت ترجیح داده می شوند. کلیدهای هوایی همچنین برای جلوگیری از خطر آتش سوزی روغن در کلید روغنی، به عنوان یک جایگزین مناسب به کار گرفته می شوند. در آمریکا، ACB ها به طور انحصاری برای سیستم تا 15 کیلو ولت استفاده می شدند تا زمانی که کلید خلا جدید و کلید قدرت SF6 ساخته شدند.

تفاوت کلید هوایی و فیوز

بر خلاف فیوز الکتریکی که یک بار کار می کند و سپس باید تعویض شود، یک کلید برق را می توان (به صورت دستی یا خودکار) برای از سرگیری عملکرد عادی بازنشانی کرد. شما همچنین می توانید مدارشکن کنترل از راه دور داشته باشید که می تواند به صورت ریموت کار کند، در حالی که این مورد در مورد فیوز صادق نیست.

اصول کار کلید هوایی

اصل کار این بریکر نسبتاً متفاوت از سایر کلیدهای اتوماتیک مدار است. هدف اصلی انواع کلیدهای برق، جلوگیری از برقراری مجدد قوس پس از جریان صفر با ایجاد شرایطی است که در شکاف تماسی در برابر ولتاژ بازیابی سیستم مقاومت کند. کلید هوایی همین کار اما به روشی متفاوت انجام می دهد. برای قطع قوس، این وسیله ولتاژ قوس بیش از ولتاژ تغذیه ایجاد می کند. ولتاژ قوس به عنوان حداقل ولتاژ مورد نیاز برای حفظ آرک تعریف می شود. این کلید ولتاژ قوس را عمدتاً به سه روش مختلف افزایش می دهد.

1-خنک کردن پلاسمای قوس

ممکن است کلید هوایی با خنک کردن پلاسمای قوس، ولتاژ قوس را افزایش دهد. با کاهش دمای پلاسمای قوس، تحرک ذره در پلاسمای کاهش می یابد. بنابراین گرادیان ولتاژ بیشتری برای حفظ قوس مورد نیاز است.

2-افزایش طول مسیر قوس

ممکن است بریکر هوا با طولانی کردن مسیر قوس، ولتاژ قوس را افزایش دهد. با افزایش طول مسیر قوس، مقاومت مسیر افزایش می یابد و از این رو برای حفظ جریان قوس یکسان، ولتاژ بیشتری در مسیر قوس اعمال می شود. یعنی ولتاژ قوس افزایش یافته است.

3-تقسیم کردن قوس

تقسیم قوس به تعدادی قوس سری نیز ولتاژ قوس را افزایش می دهد.

انواع کلید ACB

به طور عمده دو نوع ACB موجود است.

  1. کلید هوایی ساده
  2. کلید هوایی انفجاری

مراحل عملکرد کلید ACB 

هدف اول یعنی خنک شدن، معمولاً با فشار دادن قوس در کانتکت تا آنجایی که ممکن است از مواد عایق حاصل می شود. هر کلید هوایی دارای یک محفظه در اطراف سطح تماس است. به این محفظه «ناودان قوس» می‌گویند. قوس به داخل آن رانده می شود. اگر داخل کانال قوس شکل مناسبی داشته باشد و بتوان قوس را مطابق شکل ساخت، دیواره کانال به خنک شدن کمک می کند. این نوع ناودان قوس باید از نوعی ماده نسوز ساخته شود. پلاستیک های با درجه حرارت بالا تقویت شده با الیاف شیشه و سرامیک، مواد ارجح برای ساخت ناودان قوس هستند.

این مقاله مفید را از دست ندهید: اجزای تابلو برق فشار ضعیف

طول مسیر قوس

هدف دوم که طول مسیر قوس است، همزمان با هدف اول در یک کلید هوایی به دست می آید. اگر دیواره های داخلی کانال قوس به گونه ای شکل گرفته باشد که قوس نه تنها در مجاورت نزدیک با آن قرار گیرد، بلکه به داخل یک کانال مارپیچ که بر روی دیواره ناودان قوس قرار دارد رانده شود. طولانی شدن مسیر قوس باعث افزایش مقاومت قوس می شود.

تقسیم کردن آرک

تکنیک سوم با استفاده از شکافنده قوس فلزی در داخل کانال قوس به دست می آید. لوله قوس اصلی با استفاده از صفحات جداسازی فلزی به تعدادی محفظه کوچک تقسیم می شود. این صفحات جداکننده فلزی در واقع جداکننده های قوس هستند و هر یک از محفظه های کوچک به عنوان یک کانال کوچک قوس جداگانه عمل می کنند. در این سیستم کلید هوایی، قوس اولیه به تعدادی قوس سری تقسیم می‌شود که هر یک از آن‌ها دارای صفحات کوچک آرک خود هستند. بنابراین، هر یک از قوس‌های تقسیم شده، به دلیل کانال کوچک قوس خاص خود، اثر خنک‌کنندگی و افزایش طول خاص خود را دارد. از این رو ولتاژ قوس تقسیم شده بالا می‌رود. این ها روی هم، ولتاژ قوس کلی را بسیار بالاتر از ولتاژ سیستم می کنند.

بریکر در سطوح ولتاژی 1 کیلوولت

کلید هوایی که در سطح ولتاژ 1 کیلو ولت کار می کند، نیازی به دستگاه کنترل قوس ندارد. عمدتاً برای جریان خطای سنگین در ولتاژهای پایین (سطح ولتاژ پایین بالای 1 کیلو ولت) ABC ها با دستگاه کنترل قوس مناسب، انتخاب خوبی هستند. این بریکرها معمولا دو جفت کنتاکت دارند. جفت کنتاکت اصلی جریان را در بار معمولی حمل می کند و این کنتاکت ها از مس ساخته شده اند. جفت اضافی تماس قوس است و از کربن ساخته شده است. هنگامی که کلید مدار باز می شود، ابتدا کنتاکت های اصلی باز می شوند و در حین باز شدن کنتاکت های اصلی، کنتاکت های قوس دار همچنان با یکدیگر در تماس هستند.

در همین رابطه بخوانید: تست های روتین کلید برق 

با افزایش جریان، یک مسیر موازی با مقاومت کم از طریق کنتاکت قوس الکتریکی در حین باز کردن کنتاکت های اصلی، هیچ قوسی در کنتاکت اصلی وجود نخواهد داشت. قوس‌بندی تنها زمانی آغاز می‌شود که در نهایت کنتاکت‌های قوس‌بندی از هم جدا شوند. هر یک از کنتاکت‌های قوس الکتریکی مجهز به یک قوس الکتریکی است که کمک می‌کند تا تخلیه قوس به دلیل اثرات حرارتی و الکترومغناطیسی همانطور که در شکل نشان داده شده است به سمت بالا حرکت کند.

operation of air circuit breaker

operation of air circuit breaker

همانطور که قوس به سمت بالا رانده می شود، وارد کانال قوس می شود که از شکاف دهنده ها تشکیل شده است. قوس در ناودان سردتر، طولانی‌تر و شکاف می‌شود، بنابراین ولتاژ قوس در زمان کارکرد قطع‌کننده هوا بسیار بزرگ‌تر از ولتاژ سیستم می‌شود و بنابراین قوس در نهایت در جریان صفر خاموش می‌شود. اگرچه این نوع از کلیدهای اتوماتیک مدار برای کاربردهای ولتاژ متوسط ​​منسوخ شده اند، اما همچنان برای درجه بندی جریان بالا در کاربردهای ولتاژ پایین انتخابی ارجح هستند.

یک مقاله مفید دیگر بخوانید: پست کمپکت چیست؟

کلید هوایی Air Blast

این نوع کلید هوایی ایر بلاست برای ولتاژ سیستم 245 کیلوولت، 420 کیلو ولت و حتی بیشتر استفاده می شد، به خصوص در مواردی که نیاز به عملکرد سریع تر قطع کننده بود. کلیدهای ایر بلاست دارای مزایای خاصی نسبت به کلید روغنی هستند که به شرح زیر ذکر شده است:

  • احتمال خطر آتش سوزی ناشی از روغن وجود ندارد.
  • سرعت شکست مدار شکن در حین کار با کلید ایر بلاست بسیار بالاتر است.
  • خاموش کردن قوس در هنگام کار با AIR BLAST بسیار سریع تر است.
  • مدت قوس برای تمام مقادیر وقفه های جریان های کوچک و همچنین زیاد یکسان است.
  • از آنجایی که مدت قوس کوچک تر است، بنابراین مقدار کمتری از گرما از قوس به کنتاکت های حامل جریان دریافت می شود، بنابراین عمر مفید کنتاکت ها طولانی تر می شود.
  • پایداری سیستم را می توان به خوبی حفظ کرد زیرا به سرعت عملکرد قطع کننده مدار بستگی دارد.
  • نیاز به تعمیر و نگهداری بسیار کمتری نسبت به قطع کننده مدار روغن دارد.

همچنین برخی از معایب کلید ایر بلاست به شرح ذیل وجود دارد:

  • برای انجام عملیات مکرر، داشتن کمپرسور هوا با ظرفیت کافی ضروری است.
  • تعمیر و نگهداری مکرر کمپرسور، لوله های هوای مرتبط و تجهیزات کنترل اتوماتیک نیز مورد نیاز است.
  • به دلیل قطع جریان با سرعت بالا، همیشه احتمال افزایش نرخ بالای ولتاژ مجدد و قطع جریان وجود دارد.
  • همچنین احتمال نشت فشار هوا از محل اتصال لوله های هوا وجود دارد.

همانطور که قبلاً گفتیم که عمدتاً دو نوع ACB وجود دارد، کلید هوایی ساده و کلید ایر بلاست. اما کلید انفجاری اخیر را می توان به سه دسته مختلف تقسیم کرد.

  1. Axial Blast ACB
  2. Axial Blast ACB با تماس متحرک جانبی
  3. Cross Blast ACB

کلید هوایی انفجاری محوری

در ACB انفجار محوری کنتاکت متحرک با کمک فشار فنر همانطور که در شکل نشان داده شده است با کانتکت ثابت در تماس است. یک دهانه نازل در کنتاکت ثابت وجود دارد که در حالت بسته نرمال بریکر توسط نوک کنتاکت متحرک مسدود می شود. هنگامی که خطا رخ می دهد، هوای با فشار بالا وارد محفظه قوس الکتریکی می شود.

Axial Blast Air Circuit Breaker

Axial Blast Air Circuit Breaker

فشار هوا با فشار فنر مقابله می کند و فنر را تغییر شکل می دهد، بنابراین تماس متحرک از تماس ثابت خارج می شود و سوراخ نازل باز می شود. در همان زمان هوا با فشار بالا در امتداد قوس از طریق دهانه نازل تماس ثابت شروع به جریان می کند. این جریان محوری هوا در امتداد قوس از طریق دهانه نازل، قوس را طولانی‌تر و سردتر می‌کند، بنابراین ولتاژ قوس بسیار بالاتر از ولتاژ سیستم می‌شود، به این معنی که ولتاژ سیستم برای حفظ قوس کافی نیست و در نتیجه قوس خاموش می‌شود.

شاید برای شما جالب باشد: نکات مهم در خرید تابلو برق 

کلید هوایی انفجاری محوری با تماس متحرک جانبی

در این نوع مدار شکن هوایی انفجاری محوری، کنتاکت متحرک روی یک پیستون که روی فنر پشتیبانی می‌شود، نصب می‌شود. به منظور باز کردن مدار شکن، هنگامی که فشار به مقدار از پیش تعیین شده رسید، هوا وارد محفظه قوس الکتریکی می شود، تماس متحرک را فشار می دهد. یک قوس بین کنتاکت های ثابت و متحرک کشیده می شود. انفجار هوا بلافاصله قوس را به الکترود قوس الکتریکی منتقل می کند و در نتیجه توسط جریان محوری هوا خاموش می شود.

Axial Blast ACB with Side Moving Contact

Axial Blast ACB with Side Moving Contact

مدار شکن هوایی Cross Blast

اصل کار کلید هوایی متقاطع بسیار ساده است. در این سیستم ایر بلاست، لوله انفجار به صورت عمود بر حرکت کنتاکت متحرک در محفظه قوسی و در طرف مقابل محفظه قوسی، یک محفظه اگزوز نیز در همان تراز لوله انفجار تعبیه شده است، به طوری که هوای حاصل از لوله انفجار می تواند مستقیماً از طریق شکاف تماسی شکن وارد محفظه اگزوز شود.

Cross Blast Air Circuit Breaker

Cross Blast Air Circuit Breaker

هنگامی که کنتاکت متحرک از تماس ثابت خارج می شود، یک قوس بین کنتاکت ایجاد می شود و در عین حال هوای پرفشار که از لوله انفجاری می آید از شکاف تماس عبور کرده و قوس را به زور وارد محفظه اگزوز می کند که در آن قوس شکاف می شود. با کمک قوس اسپلیتر و در نهایت قوس خاموش می شود.

ساخت تابلو برق صنعتی با بهترین کیفیت

مقاله ای که مطالعه کردید، حاصل تلاش تیم تولید محتوای بسایت شرکت آداک بهین نیرو می باشد. آداک طراح و سازنده تابلو برق صنعتی، تابلو AIS ، پست کمپکت، سیستم MCC، سیستم های روشنایی، تابلو برق PCC، بدنه تابلو برق، سینی و نردبان کابل با بهترین کیفیت است. به پشتوانه سال ها تجربه و انجام صدها پروژه منطقه ای، کشوری و بین المللی، ما آماده همکاری با شما عزیزان هستیم. به منظور استعلام قیمت خرید تابلو برق و بهره مندی از خدمات مشاوره رایگان، با کارشناسان ما تماس بگیرید.

تولید کننده تابلو برق

ساخت تابلو برق در تهران | ساخت تابلو برق در کرج

5/5 - (12 امتیاز)

Post a comment

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

روش های تماس با آداک

دفتر مرکزی: کرج، عظیمیه. بلوار 45 متری کاج، پلاک 199، واحد 1 و 3

تلفن: 02634156000

ایمیل: [email protected]

دفتر تهران: بزرگراه اشرفی اصفهانی، خیابان مخبری، پلاک 10 واحد 6

تلفن: 02144491255

ایمیل: [email protected]

کارخانه: شهرک صنعتی صفادشت، بلوار فروردین، خیابان فروردین نهم غربی، پلاک 104

تلفن: 02634156000