کلید هوایی یکی از اجزای حیاتی در مدارهای برقی است که توانایی محافظت از مدارها در برابر عوامل آسیب زا را دارا می باشد. با پیشرفت فناوری و پیوسته شدن به دنیای دیجیتال، نیاز به استفاده از تجهیزات الکتریکی در صنعت و زندگی روز به روز افزایش می یابد. همچنین، بهره گیری از عوامل حفاظتی مناسب و مطابق با نوع سیستم، به پایداری و جلوگیری از خرابی های جبران ناپذیر در آنها کمک بزرگی می کند. در این مقاله قصد داریم به
نحوه عملکرد کلید هوایی و ساختار آن بپردازیم.
کلید هوایی چیست؟
کلید اتوماتیک هوایی یا همان Air Circuit Breaker از دسته ی کلیدهای اتوماتیک به حساب می آید و به عنوان یک نوع بریکر یا قطع کننده در محدوده فشار متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع کلید عمدتا برای جریان های بالا (بین ۶۳۰ تا ۶۳۰۰ آمپر) در ورودی تابلوهای برق فشار متوسط به کار می رود و از مدار در برابر اتصال های کوتاه با تاخیر و همچنین اتصال های کوتاه فوری محافظت می کند.
نام گذاری این بریکر به عنوان کلید هوایی به دلیل این است که عملکرد اطفاء جرقه یا آرک در هنگام عملکرد این کلید در داخل یک محفظه هوا انجام می شود. در واقع، این کلید از هوا برای محافظت از مدارهای الکتریکی در برابر آسیب های ناشی از اضافه بار و اتصال های کوتاه استفاده می نماید. در کشورهای مختلف، استفاده از کلید هوایی تا سطح ولتاژ ۱۵ کیلو ولت به عنوان یک انتخاب بسیار معقول محسوب می شود. این انتخاب به دلیل کاهش احتمال وقوع آتش سوزی در مقایسه با کلیدهای قطع کننده روغنی و دیگر انواع کلید ها انجام می شود.
اجزای سازنده کلید هوایی
اجزای سازنده کلید هوایی به دو دسته اجزای بیرونی کلید هوایی و ساختمان داخلی کلید هوایی تقسیم می شود:
اجزای بیرونی کلید هوایی
- دکمه خاموش (O)
- دکمه روشن (I)
- نمایشگر وضعیت کنتاکت اصلی
- نمایشگر میزان ذخیره انرژی
- دکمه ریست
- نمایشگر LED
- قسمت کنترلر کلید
- قفل سه وضعیتی (شامل حالت های تست، اتصال و حالت ایزوله)
- پد لاک (padlock) مخصوص کاربر (با استفاده از این قسمت می توان کلید هوایی را در حالت های تست، اتصال و حالت ایزوله قفل کرد)
- نمایشگر مخصوص سه حالت تست، اتصال و ایزوله
- وضعیت کنتاکت: تست (TE) | جدا بودن کنتاکت ها (CD)| وصل بودن کنتاکت ها (CE)
- مشخصات نامی کلید
- نمایشگر دیجیتال
- دستگیره شارژ دستی
- محل ورود و خروج دستگیره برای تکان دادن غلتانک (Rocker) غلتانک عملکردی مانند اینترلاک (interlock) دارد و برای قفل کردن حالت کاری تجهیز استفاده می شود.
- مخزن غلتانک
- دکمه ریست فالت تریپ (Fault trip reset)
تمام کنتاکت های کلید هوایی درون یک محفظه عایق قرار دارند و برای افزایش حفاظت، هر کنتاکت فاز به فاز دیگر عایق بندی شده است. به علاوه، تریپرهای هوشمند، اپراتورهای دستی و الکتریکی در جلوی تجهیز جای گرفته اند و به قسمت جداگانه ای تخصیص داده اند. این اقدام عملیات تعمیر و نگهداری تجهیز را ساده تر می کند.
ساختمان داخلی کلید هوایی
- سلونوئید (Solenoid) الکتریکی
- فریم یا قاب
- کویل های سری برای عملیات تریپ
- میله تریپر یا قطع کننده (Tripper bar)
- کنتاکت های اصلی
- ترمینال کلید هوایی
- کنتاکت آرک یا کنتاکت متحرک
- قسمت عایقی
- پروب نگهدارنده یا پروب لچ (Latch prop)
- مکانیزم عملکردی
- اهرم یا دستگیره
بر اساس استانداردهای جهانی و به منظور دستیابی به اندازه ی کوچک تر، مدارهای قطع کننده از یک ساختار سه بعدی و کوچک پیروی می کنند. پنل های سمت چپ و راست به همراه سیستم کنتاکت و سیستم قطع فوری اضافه جریان، همگی در یک صفحه عایق قرار دارند. در بخش بالایی، سیستم اطفاء جرقه یا آرک جای می گیرد و در جلوی کلید، مکانیزم عملکردی واقع می شود. معمولا در بخش های بالا و سمت چپ کلید هوایی، رله های شنت و آندر ولتاژ قرار می گیرند و به مدار تریپ متصل می شوند. همچنین، ترانسفورماتور جریان (current transformer) را نیز بر روی شین پایینی کلید هوایی نصب می کنند، به همین دلیل، تجهیزاتی مانند رله های حرارتی یا تریپر های نیمه هادی (semiconductor trippers) را می توان در بخش پایین کلید نصب کرد. کلید هوایی یک تجهیز کاملا قابل تعمیر است و هر بخش از آن قابلیت تعمیر یا جایگزینی دارد.
نحوه عملکرد کلید هوایی
کلیدهای اتوماتیک هوایی دارای دو نوع کنتاکت هستند: یک کنتاکت اصلی (ساخته شده از مس) و یک کنتاکت جرقه زن یا Arcing contact (ساخته شده از کربن). وظیفه کنتاکت اصلی، انتقال جریان در زمانی که مدار وصل است، و وظیفه کنتاکت جرقه زن، انتقال جرقه هایی که از قطع کردن مدار ایجاد می شود به سمت محفظه جرقه گیر است. در کلیدهای هوایی، یک محفظه به نام جرقه گیر وجود دارد که به صورت شبکه ای ساخته شده و از موادی مانند سیلیس یا آزبست (Asbestos) تولید می شود. در محفظه جرقه گیر، با استفاده از نیروی مغناطیسی یا دمنده ی هوا، جرقه به اشکال کوچکتری تبدیل می شود. به این ترتیب، کنترل و خاموش کردن آن ها به طور ساده تر انجام می شود. در لحظه ی قطع کلید، ابتدا کنتاکت های اصلی از هم جدا می شوند (در این حالت جرقه ای وجود ندارد) در حالی که هنوز کنتاکت جرقه زن وصل است. سپس کنتاکت های جرقه زن قطع می شوند و جرقه ای ایجاد می شود. این جرقه ها به سمت محفظه جرقه گیر هدایت می شوند. آرک الکتریکی ایجاد شده در محفظه جرقه گیر به آرامی خنک می شود و مسیر آن طولانی تر می شود. به همین دلیل ولتاژ جرقه بسیار بالاتر از ولتاژ سیستم در زمان
عملکرد کلید هوایی خواهد بود. در نهایت، جرقه میرا می شود و خاموش می شود. کنتاکت اصلی مسئول عبور جریان سه فاز است. یکی از مزایای کنتاکت جرقه زن (Arcing Contact) این است که از ایجاد جرقه در کنتاکت اصلی جلوگیری می کند و در نتیجه از آسیب دیدن آن و استهلاک کنتاکت اصلی جلوگیری می کند. در تأسیسات کلیدهای هوایی، رله هایی به نام رله های داخلی (Built-in) معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند. ویژگی اصلی این رله ها این است که دارای خاصیت تاخیر یا به عبارت دیگر Time Delay هستند. این ویژگی تأمین کننده selectivity برای صدور دستور قطع با تاخیر است، به این ترتیب، از ایجاد همزمانی ناخواسته در مدارها جلوگیری می کند. به این معنا که اگر در یک فیدر خروجی خطایی رخ دهد، ابتدا کلید خروجی قطع می شود و تنها در صورتی که خطا ادامه داشته و کلید خروجی کار نکند، کلید ورودی با تأخیر، تمام تابلو را قطع می کند. اهمیت این موضوع در زمانی مشخص می شود که یک خطا در یکی از خروجی ها رخ دهد ولی کل تابلو را قطع نکند. در کلیدهای هوایی، ممکن است از فیوزهای فشار قوی برای حفاظت در برابر جریان های اتصال کوتاه استفاده شود. مکانیزم قطع و وصل این کلید ها به طور عمومی از فنرهای شارژ شده استفاده می کند. این فنرها توسط یک اهرم به صورت دستی یا با استفاده از یک موتور الکتریکی شارژ می شوند و کلید به حالت آماده به کار درآمده است. با فشار دادن دکمه ON روی کلید، کلید وصل می شود و با فشردن دکمه Off، قطع می شود.
فروشگاه اینترنتی آرانرژی ارائه دهنده انواع تجهیزات فشار ضعیف اشنایدر الکتریک 