از کلید اتوماتیک برای قطع مکانیسم و محافظت از سیستم ها استفاده می شود. سایر تجهیزات و اجزای مرتبط دیگر در این حوزه نیز برای این منظور در ارتباط با قطع کننده های مدار مانند فیوز، رله، سوئیچ و غیره استفاده می شود. کلیدهای قطع کننده ی مدار به طور گسترده در صنایع و همچنین سیستم های قدرت برای کنترل و محافظت از قسمت های مختلف مدار مانند چرخ دنده های سوئیچ، ترانسفورماتور، موتور، ژنراتور و غیره استفاده می شود که باعث پایداری سیستم می شود.
به طور کلی کلید اتوماتیک یا مدار شکن تجهیزی است که:
• تحت شرایط عادی یک مدار را به صورت دستی یا با کنترل از راه دور قطع یا وصل نماید.
• یک مدار را بطور خودکار در شرایط خطا قطع نماید (مانند اضافه جریان، اتصال کوتاه و غیره).
• درشرایط خطا یک مدار را به صورت دستی یا با کنترل از راه دور قطع یا وصل نماید.
یکی از انواع کلیدهای اتوماتیک قطع کننده مدارات الکتریکی، کلید اتوماتیک هوایی می باشد. حد بالای جریان این کلیدها تا ۶۳۰۰ آمپر می باشد و رنج معمول این کلیدها از۶۳۰ آمپر تا ۱۶۳۰۰ آمپر است. انواع مختلفی از کلیدهای اتوماتیک هوایی در بازار وجود دارد و ما یک به یک با جزئیات در مورد آن ها توضیحاتی ارائه خواهیم داد.
آشنایی با کلید اتوماتیک هوایی (ACB)
کلید هوایی یا همان کلیدهای مدارشکن قدرت هوایی (Air Circuit Breaker) یا دژنکتور (Disjoncteur) نوعی از کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیف هستند که در آمپرهای بالا مورد استفاده قرارمی گیرند. چون مکانیزم خاموش کردن جرقه در این دسته از کلید ها در هوای آزاد صورت می گیرد به همین علت آن ها را کلید هوایی می نامند. در واقع کلیدها هوایی جایگرین کلیدهای قطع کننده روغنی شده اند. در کشورهای مختلف، استفاده از قطع کننده هوایی تا 15 کیلو ولت انتخاب مطلوب است زیرا احتمال وقوع آتش سوزی در این نوع کلیدها مانند کلیدها قطع کننده روغنی وجود ندارد. کاربرد متداول این کلید ها در ورودی تابلوها می باشد.کلیدهای هوایی دارای رله هایی که در داخل خود کلید جاسازی شده اند (Built-in) می باشد. ویژگی این رله ها خاصیت تاخیری یا Time Delay آنهاست که عنصر اصلی در تامین Selectivity از طریق صدور فرمان قطع با تاخیر می باشند Selectivity همان پدیده تقدم قطع در خروجی ها نسبت به ورودی هاست. به این معنی که اگر خطایی در یک فیدر خروجی رخ داد، ابتدا کلید خروجی قطع شود و تنها در صورت تداوم خطا روی مدار و عمل نکردن کلید خروجی، کلید ورودی با تاخیر کل تابلو را بی برق می کند. اهمیت این موضوع در این است که در صورت وقوع خطا در یکی از خروجی ها کل تابلو بی برق نشود.
ساختار کلید اتوماتیک هوایی
شکل زیر قسمت های اصلی و خارجی یک کلید ACB را نشان می دهد.) ولتاژ کم، محدود کننده جریان و انتخابی (غیر محدود کننده جریان)).
1) کلید قطع (خاموش) (O)
2) کلید وصل (روشن) (I)
3) نشانگر وضعیت کنتاکت های اصلی
4) نشانگر وضعیت مکانیزم شارژ
5) کلید ریست
6) نشانگر LED
7) کنترلر
8) نشانگر توپی اتصال، تست و جدا شده (سه وضعیت مکانیزم لچ/قفل)
9) قفل کاربر
10) نشانگر وضعیت اتصال، تست و جدا شده
11) کانکشن (CE) جداسازی، (CD) تست (CT) نشانگر وضعیت کنتاکت ها
12) پلاک مشخصات
13) نمایشگر دیجیتال
14) مکانیزم شارژ دستی
15) لغزنده جهت بیرون و داخل کردن
16) مخزن غلتک
17) کلید ریست فالت تریپ
شکل زیر ساختار داخلی یک کلید اتوماتیک هوایی را نشان می دهد:
اصول عملکرد کلید اتوماتیک هوایی
اصول کار کلید اتوماتیک هوایی نسبتاً با انواع دیگر کلیدهای اتوماتیک متفاوت است. هدف اصلی این نوع کلیدها جلوگیری از برقراری مجدد جرقه پس از جریان صفر است که در آن فاصله بین کنتاکت ها ولتاژ بازیابی سیستم را تحمل کند. این کار را مانند سایر کلیدها به صورت یکسان انجام می دهد، اما به روشی متفاوت. در طول قطع جرقه، به جای ولتاژ منبع تغذیه، یک ولتاژ جرقه (قوس) ایجاد می کند. ولتاژ جرقه به عنوان حداقل ولتاژ مورد نیاز برای حفظ جرقه تعریف شده است. کلید اتوماتیک هوایی به سه روش مختلف ولتاژ را افزایش می دهد:
• ولتاژ جرقه می تواند با خنک کردن پلاسما جرقه افزایش یابد. به محض اینکه دمای جرقه پلاسما کاهش می یابد، برای حفظ جرقه نیاز به ولتاژ بیشتری می باشد.
• با تقسیم جرقه به تعدادی بیشتری باعث افزایش ولتاژ جرقه می شود.
• ولتاژ جرقه را می توان با افزایش طول مسیر جرقه افزایش داد. به محض افزایش طول مسیر جرقه، مقاومت مسیر بیشتر می شود ولتاژ جرقه بیشتر در مسیر قوس اعمال می شود از این رو ولتاژ جرقه افزایش می یابد.
این نوع کلیدها تا سطح ولتاژ 1 کیلو ولت عمل می نمایند. از یک جفت کنتاکت اصلی تشکیل شده اند که حامل جریان هستند و جنس آن ها از مس می باشد. یک جفت کنتاکت های دیگر به نام کنتاکت های کمکی وجود دارند که جنس آن ها از کربن می باشد. با باز شدن کلید، ابتدا کنتاکت های اصلی باز می شوند. در حین باز شدن کنتاکت های اصلی، کنتاکت های جرقه زن به یکدیگر می چسبند. هنگامی کنتاکت های جرف زن از یکدیگر جدا شوند، جرقه شروع می شود. این نوع کلیدها برای مدارات با ولتاژ متوسط منسوخ شده اند.
انواع کلیدهای اتوماتیک هوایی
کلیدهای هوایی ACB به صورت سه پل یا چهار پل ساخته می شود که نوع سه پل دارای سه فاز و نوع چهار پل دارای ترمینال نول نیز می باشد.این کلید از دو قسمت قدرت و الکترونیک تشکیل شده است که قسمت الکترونیک آن از ساختار میکروپروسسوری تبعیت می کند .
به طور کلی چهار نوع ACB وجود دارد که در کنترل و محافظت برای حفظ و عملکرد پایدار چرخ دنده های سوئیچ و ولتاژ متوسط داخلی استفاده می شود.
1) کلید اتوماتیک هوایی مسطح
(Plain Air Break Circuit Breaker / Cross-Blast Air Circuit Breaker)
2) کلید اتوماتیک هوایی خاموش کننده جرقه در اثر فشار مغناطیسی Air Circuit Breaker) Magnetic (Blowout (خاموش سازی مغناطیسی آهنربای دائمی یا الکتریکی که میدان مغناطیسی ناشی از آن در امتداد جرقه ی کنتاکت های در حال باز شدن کلید یا مدار شکن قرار می گیرد و در نتیجه به مستهلک شدن جرقه کمک می کند.)
3) کلید اتوماتیک هوایی با مجاری هوایی (Air Chute Air Break Circuit Breaker)
4) کلید اتوماتیک هوایی انفجاری Air Blast Circuit Breaker))
