کلید های قدرت, مقالات
کلید ACB – کلید هوایی – کلید قدرت هوایی
دی
کلید هوایی (کلید انفجار هوا) – کلید ACB – کلید قدرت هوایی
این نوع از کلید ها ، با فشار اتمسفر هوا عمل می‌کند. پس از توسعه کلید روغنی ، کلیدهای هوایی با ولتاژ متوسط ACB)) به طور کامل توسط کلید کلید روغنی در کشورهای مختلف جایگزین می‌شود. اما در کشورهایی مانند فرانسه و ایتالیا ، ACB ها تا ولتاژبالای 15 KV ترجیح داده می‌شوند. همچنین جایگزین خوبی برا کلید روغنی به علت ریسک آتش کلید روغنی هستند . در آمریکا از ACB منحصراً برای سیستم تا 15 KV تا ایجاد و ساخت کلیدهای خلا و کلیدهای SF6 استفاده می شد.
اصول کار کلید هوایی
اصول کار این کلید نسبت به سایر انواع کلید ها متفاوت است. هدف اصلی انواع کلیدها جلوگیری از برقراری مجدد قوس پس از صفر جریان با ایجاد شرایطی در فاصله بین تیغه ها است که بتواند ولتاژ بازیابی سیستم را تحمل کند. کلید هوا همان کار را انجام می‌دهد اما به شکلی متفاوت. برای قطع قوس یک ولتاژ قوس بیش از ولتاژ منبع تغذیه ایجاد می‌کند. ولتاژ قوس به عنوان حداقل ولتاژ مورد نیاز برای حفظ قوس تعریف شده‌است. این کلید ولتاژ قوس را به طور عمده با سه روش مختلف افزایش می‌دهد ،
- 1-ممکن است با خنک کردن پلاسما قوس، ولتاژ قوس را افزایش دهد.با کاهش دمای قوس ، تحرک ذرات در قوس کاهش می یابد. از این رو شیب ولتاژ بیشتری برای حفظ قوس مورد نیاز است.
- 2-ممکن است 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 همان جریان قوس الکتریکی ، باید ولتاژ بیشتری در طول مسیر قوس اعمال شود. یعنی ولتاژ قوس افزایش می یابد.
- 3-تقسیم قوس به تعدادی قوس سری نیز باعث افزایش ولتاژ قوس می‌شود.
انواع ACB – کلید هوایی
به طور عمده دو نوع ACB وجود دارد.
1.کلیدهای هوایی ساده
2کلیدهای هوایی انفجار هوا
عملکرد کلید ACB
هدف اول
معمولاً توسط در تماس قرار دادن قوس به محوطه ای بزرگتر از عایق ایجاد می‌شود. هر کلید هوایی دارای محفظه ای در اطراف تیغه ها است. این محفظه ” محفظه قطع قوس ” نام دارد. قوس به داخل آن رانده می‌شود. اگر داخل دهانه قوس به شکلی مناسب شکل گرفته باشد ، قوس را می توان مطابق با شکل محفظه درست کرد ، دیواره محفظ قطع باعث کمک به خنک کنندگی قوس می‌شود. این نوع محفظه قطع قوس باید از نوعی مواد نسوز ساخته شود. پلاستیک های درجه حرارت بالا تقویت شده با فیبر شیشه و سرامیک از مواد ارجح برای ساخت محفظه قطع قوس هستند.
هدف دوم
که طول مسیر قوس را طولانی می‌کند ، همزمان با استفاده از روش اول محقق می‌شود. اگر دیواره های داخلی محفظه قوس به شکلی شکل گرفته باشد که قوس نه تنها مجبور به نزدیکی با آن شود بلکه به یک کانال مارپیچ پیش بینی شده بر روی دیواره محفظه قوس منتقل می‌شود. طولانی شدن مسیر قوس مقاومت قوس را افزایش می‌دهد.
هدف سوم
با استفاده از برش دهنده فلزی قوس در داخل محفظه قوس به دست می آید. محفظه اصلی قوس با استفاده از صفحات جداسازی فلزی به تعداد محفظه های کوچک تقسیم می‌شود. این صفحات جداسازی فلزی در واقع برش های تقسیم کننده قوس هستند و هر یک از محفظه های کوچک به صورت جداگانه مانند یک قوس الکتریکی کوچک رفتار می کنند. در این سیستم قوس اولیه به تعدادی قوس سری تقسیم می‌شود که هر یک از مینی قوس های مخصوص قوس خود را دارند. بنابراین هر یک از قوس های شکافته به دلیل مینی قوس خاص خود دارای خاصیت خنک کننده و طولانی مدت خود هستند و از این رو ولتاژ جدا کننده قوس انفرادی زیاد می‌شود. در مجموع ،یک ولتاژ کلی قوس ، بسیار بالاتر از ولتاژ سیستم را می سازیم.
این یک اصول کار از کلیدهای هوایی بوده‌است و اکنون به طور مفصل در مورد عملکرد ACB صحبت خواهیم کرد.
کلیدهای هوایی که در سطح ولتاژ 1 KV کار می‌کند ، به هیچ دستگاه کنترل قوس احتیاج ندارد. عمدتا برای جریان خطای سنگین در ولتاژهای کم (سطح ولتاژ پایین بالاتر از KV 1) کلیدهای هوایی با دستگاه کنترل قوس مناسب ، انتخاب مناسبی هستند. این کلیدها معمولاً دارای دو جفت تیغه هستند. جفت اصلی تیغه ها جریان بار معمولی را حمل می کنند و این تیغه ها از مس ساخته شده اند. جفت اضافی ،کنتاکت یا تیغه‌های قوس است و از کربن ساخته شده‌است. با باز شدن مدار ، ابتدا تیغه‌های اصلی باز می‌شوند و در حین باز کردن تیغه‌های اصلی ، تیغه‌های قوس همچنان با یکدیگر در تماس هستند.
همچنین
با عبور جریان از مسیری با مقاومت کم موازی از طریق تیغه قوس الکتریکی در هنگام باز شدن تیغه‌های اصلی ، هیچگونه قوس در تیغه اصلی وجود نخواهدداشت. قوس فقط زمانی آغاز می‌شود که سرانجام تیغه‌های قوس از هم جداشوند. هر یک از اتصالات قوس دارای یک جهت دهنده قوس است که کمک می‌کند ، تخلیه قوس به دلیل اثرات حرارتی و الکترومغناطیسی همانطور که در شکل نشان‌داده‌شده‌است به سمت بالا حرکت کند. همانطور که قوس به سمت بالا رانده‌می‌شود ، در محفظه قطع قوس ، متشکل از شکاف‌ها واردمی‌شود. قوس در ناودان سردتر ، طولانی تر و تقسیممیشود از این رو ولتاژ قوس در زمان کارکرد کلیدهای هوایی بسیار بزرگتر از ولتاژ سیستم‌می‌شود و بنابراین در آخر در صفر جریان قوس خاموش‌می‌شود.
کلید هوایی
اگرچه این نوع از کلیدهای مدار برای استفاده در ولتاژ متوسط منسوخ شده اند .
اما باز هم برای استفاده در جریان بالای ولتاژ پایین ترجیح داده‌می‌شوند.
کلید هوایی از نوع کلید انفجار هوا
این نوع از کلیدهای هوایی برای سطح ولتاژ 245 KV ، 420 KV و حتی بیشتر مورد استفاده‌قرارگرفت ، به خصوص در مواردی که به عملکرد سریعتر قطع نیازباشد. کلید انفجار هوا مزایای خاصی نسبت به کلید روغنی‌دارد که به شرح زیر ذکرشده‌است:
1.احتمال آتش سوزی ناشی از روغن وجودندارد.
2.سرعت قطع کردن در حین کار کلید انفجار هوا بسیار بیشتر‌است.
3.خاموش شدن قوس در حین کار کلید انفجار هوا بسیار سریعتر‌است.
4.مدت زمان قوس برای جریان های کوچک و بزرگ یکسان‌است.
5.از آنجا که مدت زمان قوس کوچکتراست .
بنابراین مقدار گرما که از قوس تا تیغه‌های حمل کننده جریان حاصل می‌شود کمترمی‌شود ، بنابراین عمر سرویس تیغه ها طولانی ترمی‌شود.
6.پایداری سیستم می‌تواند به خوبی حفظ شود زیرا این امر به سرعت کارکرد کلید مدار بستگی‌دارد.
7.به تعمیر و نگهداری بسیار کمتری نسبت به کلیدهای روغنی احتیاج‌دارد.
همچنین این نوع کلید ها دارای برخی معایب هستند:
1.برای انجام عملکردهای مکرر ، نیاز به داشتن کمپرسور هوا به اندازه کافی و زیاداست.
2.تعمیر و نگهداری مکرر از کمپرسور ، لوله های هوایی همراه و تجهیزات کنترل اتوماتیک نیز مورد نیازاست.
3.به دلیل سرعت زیاد قطع جریان ، همیشه احتمال افزایش ولتاژ مجدد و قطع جریان وجوددارد.
4.احتمال نشت فشار هوا از اتصالات لوله های هوا وجوددارد.
همانطور که قبلاً گفتیم عمدتاً دو نوع ACB وجود دارد ، کلیدهای هوایی ساده و کلیدهای انفجارهوا.
اما کلید انفجارهوا را می توان بیشتر به سه دسته مختلف تقسیم کرد.
1.ACB انفجار محوری
2.ACB انفجار محوری با تیغه‌های متحرک جانبی
3.ACB. انفجار متقاطع
کلیدهای هوایی انفجار محوری
در ACB انفجار محوری ، تیغه متحرک با تیغه ثابت با کمک فشار فنری همانطور که در شکل نشان داده‌شده‌است در تماس‌است. در محل اتصال ثابت یک دهانه نازل وجوددارد که با نوک تیغه متحرک در حالت عادی بسته کلید مسدودمی‌شود.
هنگامی که خطا رخ می‌دهد ، هوای فشار قوی به محفظه قوس واردمی‌شود. فشار هوا با فشار فنر مقابله‌می‌کند و فنر را تغییرمی‌دهد از این رو تیغه متحرک از تیغه ثابت خارج‌می‌شود و سوراخ نازل بازمی‌شود. در همین زمان ، هوای فشار بالا در امتداد قوس از طریق دهانه نازل تیغه ثابت شروع‌می‌شود. این جریان محوری هوا در امتداد قوس از طریق دهانه نازل باعث‌می‌شود که قوس طولانی تر و سردتر شود از این رو ولتاژ قوس بسیار بالاتر از ولتاژ سیستم‌می‌شود یعنی ولتاژ سیستم برای حفظ قوس کافی نیست و در نتیجه قوس خاموش‌می‌شود.
کلیدهای هوایی انفجار محوری با تیغه‌های متحرک جانبی
ACB محوری انفجار با تیغه‌های جانبی
در این نوع کلید هوای انفجار محوری ، تیغه متحرک بر روی پیستونی که از بیش از یک فنر پشتیبانی‌می‌شود ، نصب شده‌است. برای باز کردن کلید ، هوا وقتی وارد محفظه قوس می‌شود ، فشار به یک مقدار از پیش تعیین شده می رسد ، تیغه متحرک را به پایین فشار می‌دهد. یک قوس بین تیغه‌های ثابت و متحرک کشیده‌می‌شود. انفجار هوا بلافاصله قوس را به الکترود قوسی منتقل می‌کند و در نتیجه با جریان محوری هوا خاموش‌می‌شود.
کلید هوایی انفجار متقاطع
کلید هوایی
اصول کار کلید هوایی انفجار متقاطع بسیار ساده‌است. در این سیستم کلید، لوله انفجار به صورت عمود بر حرکت تیغه متحرک در محوطه قوس و در طرف مقابل محفظه قوس و یک محفظه اگزوز نیز در همان تراز لوله انفجار نصب‌شده‌است ، به گونه ای که هوا از طریق لوله انفجار مستقیماً می‌تواند از طریق شکاف تیغه کلید وارد محفظه اگزوزشود. محفظه اگزوز با تقسیم کننده های قوس تقسیممیشود. هنگام جدا شدن تیغه متحرک از تیغه ثابت ، یک قوس بین تیغه ها برقرارمی‌شود و در عین حال هوای فشار بالا که از لوله انفجار حاصل‌می‌شود از فاصله تیغه ها عبور می‌کند و قوس را به زور وارد اتاق اگزوزمی‌کند که قوس تقسیممیشود. با کمک تقسم کننده های قوس در نهایت قوس خاموش‌می‌شود.
مقالات مرتبط :
کلیدهای روغنی ( از نوع توده ای و حداقل روغن)
کلید خلاء یا VCB و خاموش کننده قوس با خلاء
اصول کار کلید نشتی زمین (محافظ جان )
کلید قدرت چیست ؟عملکرد و انواع آن