فروشگاه اینترنتی برق
فروشگاه اینترنتی برق
  1. الف
  2. ب
  3. پ
  4. ت
  5. ث
  6. ج
  7. چ
  8. ح
  9. خ
  10. د
  11. ذ
  12. ر
  13. ز
  14. ژ
  15. س
  16. ش
  17. ص
  18. ض
  19. ط
  20. ظ
  21. ع
  22. غ
  23. ف
  24. ق
  25. ک
  26. گ
  27. ل
  28. م
  29. ن
  30. و
  31. ه
  32. ی
کلید قدرت یا مدارشکن هوایی  (Air Circuit Breaker (ACB

کلید قدرت یا مدارشکن هوایی (Air Circuit Breaker (ACB

چکیده :

نوعی از مدارشکن است که در هوا و فشار اتمسفر کار می کند. بعد از توسعه مدار شکن روغنی، در کشورهای مختلف، کلیدهای قدرت هوایی فشار متوسط جایگزین کلیدهای قدرت روغنی شدند. اما در کشورهایی مثل فرانسه و ایتالیا، کلیدهای قدرت هوایی هنوز انتخاب بهتری برای ولتاژهای تا 15kv هستند.

 این نوع کلیدها همچنین انتخاب خوبی برای اجتناب از آتش سوزی روغن در استفاده از مدار شکن های روغنی است. در آمریکا کلیدهای قدرت هوایی اختصاصاً برای سیستم های تا  15kv استفاده می شدند تا این که مدارشکن های خلاء و SF6 جدید توسعه داده شدند.

 

 مبانی عملکرد کلیدهای قدرت هوایی

عملکرد این نوع مدار شکن (بریکر) با بقیه انواع مدار شکن ها متفاوت است، هدف اصلی تمام مدار شکن ها جلوگیری از ایجاد جرقه بعد از جریان صفر با ایجاد یک وضعیت که در آن کنتاکت فاصله در برابر ولتاژ مجدد سیستم مقاومت می کند. هدف مدار شکن های ایر هم همینگونه است اما با روشی متفاوت. برای قطع قوس الکتریکی یک ولتاژ آرک بیشتر از ولتاژ تغذیه ایجاد می کند. ولتاژ قوس به عنوان حداقل ولتاژ مورد نیاز حفظ قوس الکتریکی است. این مدار شکن ولتاژ آرک را با سه روش اصلی متفاوت افزایش می دهد:

1- با خنک کردن پلاسمای جرقه  ولتاژ آرک را افزایش می دهد. همانطور که درجه حرارت قوس پلاسما کاهش می یابد، تحرک ذرات در قوس پلاسما کم می شود بنابراین گرادیان ولتاژ بیشتر برای حفظ قوس الکتریکی مورد نیاز است.

2- ممکن است ولتاژ قوس طول مسیر قوس را افزایش دهد. وقتی طول مسیر قوس افزایش می یابد مقاومت مسیر افزایش می یابد از این رو برای حفظ همان قوس ولتاژ بیشتری نیاز است تا در سراسر مسیر قوس استفاده شود. این بدان معناست که ولتاژ قوس افزایش یافته است.

3- تقسیم قوس به تعداد قوس های سری نیز ولتاژ قوس را افزایش می دهد.

کلید قدرت یا مدارشکن هوایی

انواع  کلیدهای قدرت هوایی  

دو نوع اصلی از کلیدهای قدرت هوایی در دسترس است:

 مدار شکن هوایی مسطح  (Plain air Circuit Breaker)
 مدار شکن هوایی با هوای دمیده شده (Air blast Circuit Breaker)

عملکرد کلیدهای قدرت هوایی

روش اول که معمولاً با مجبور کردن قوس الکتریکی برای ایجاد تماس با بزرگترین منطقه ممکن از مواد عایق است. هر مدار شکن هوایی با یک محفظه خالی احاطه شده که  دالان جرقه نامیده می شود که آرک در آن هدایت می شود.  اگر داخل دالان جرقه به شکل مناسب باشد و اگر آرک به شکل مناسب ایجاد شده باشد، دیوار دالان جرقه به خنک کردن کمک می کند. این نوع دالان جرقه باید از نوعی مواد نسوز ساخته شده باشد. پلاستیک تقویت شده در دمای بالا، فیبر شیشه ای و سرامیک مواد ترجیح داده شده برای ساخت دالان جرقه می باشد.

روش دوم افزایش طول مسیر آرک است که همزمان با هدف اول بدست می آید. اگر دیوارهای داخلی دالان جرقه به گونه ای ساخته شده باشد که آرک نه تنها مجبور به نزدیک شدن به دیواره باشد بلکه به یک مسیر مارپیچ بر روی دیوار دالان جرقه هدایت شود، افزایش طول مسیر آرک، مقاومت آرک را افزایش می دهد.

تکنیک سوم با استفاده از شکاف های جرقه ایجاد شده با استفاده از صفحات فلزی در داخل  دالان جرقه بدست می آید. دالان جرقه اصلی به تعدادی محفظه کوچک با استفاده از صفحات فلزی تقسیم شده است. این صفحات فلزی در واقع جدا کننده آرک است و هر یک از محفظه های کوچک مانند یک دالان جرقه ی کوچک رفتار می کنند. در این سیستم آرک اولیه به تعدادی از آرک های سری که هر یک دالان جرقه کوچک خود را دارند تقسیم می شود. بنابراین هر کدام از آن ها باعث خنک شدن و افزایش طول مسیر دالان جرقه ی کوچک خود شده و ولتاژ آرک را افزایش می دهد. در مجموع ولتاژ آرک از ولتاژ سیستم بیشتر می شود.

 

جزییات عملکرد مدار شکن هوایی

مدار شکن هوایی در سطح ولتاژ 1KV عمل می کند و به هیچ دستگاه کنترل آرک نیاز ندارد. به طور کلی برای جریان خطای سنگین در مدارشکن های هوایی فشار ضعیف (کمتر از 1KV) با دستگاه کنترل آرک مناسب، انتخاب خوبی است. این مدار شکن ها به صورت معمول دارای دو جفت کنتاکت هستند. جفت کنتاکت های اصلی، جریان نرمال را حمل می کنند و از مس ساخته شده اند و دیگری کنتاکت جرقه است و از کربن ساخته شده است. وقتی مدار شکن باز می شود در ابتدا کنتاکت های اصلی باز می شود در طی باز شدن کنتاکت های اصلی، کانتکت های آرک هنوز در تماس با یکدیگر هستند. وقتی جریان قطع می شود یک مسیر موازی مقاومتی از طریق کانتکت  آرک در طی باز شدن کانتکت  اصلی ایجاد خواهد شد وهیچ آرکی در کانتکت اصلی وجود نخواهد داشت. جرقه زدن زمانی اتفاق می افتد که کانتاکت های آرک از هم جدا باشند. مطابق شکل زیر هر یک از کانتکت های آرک مجهز به هدایت گر جرقه است که به تخلیه الکتریکی آرک و حرکت رو به بالا با توجه به اثرات حرارتی و الکترومغناطیسی کمک می کند .

وقتی آرک به سمت بالا حرکت می کند وارد دالان جرقه می شود که از صفحات جدا کننده تشکیل شده است. آرک در آن جا سردتر، طولانی تر و تقسیم می شود. بنابراین ولتاژ آرک از ولتاژ سیستم در زمان بهره برداری از مدارشکن هوایی بیشتر می شود. در نتیجه قوس الکتریکی (جرقه) در طول جریان صفر فرو می نشیند. اگر چه این نوع از مدارشکن ها برای استفاده در ولتاژ فشار متوسط منسوخ شده است اما هنوز انتخاب ارجح برای کاربردهای جریان زیاد ولتاژ فشار ضعیف می باشد. 

air-circuit-breaker.jpg

مدارشکن با هوای دمیده شده (Air Blast Circuit Breaker)

این نوع از مدار شکن ها برای ولتاژ های 245KV  و  420KV و حتی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند. به ویژه وقتی بریکرهایی با عملیات سریع تر مورد نیاز است. این نوع مدار شکن نسبت به مدار شکن روغنی مزیت های خاص بیشتری به شرح زیر دارد:

1- خطراحتمال آتش سوزی ناشی از روغن وجود ندارد.

2- سرعت قطع مدار شکن در طول بهره برداری از مدار شکن هوای دمیده شده بیشتر است.

3- خاموش شدن قوس الکتریکی در این مدار شکن سریع تر است.

4- مدت زمان آرک ها برای همه مقادیر جریان، یکسان است.

5- از آنجایی که مدت زمان آرک کوتاه تر است بنابراین مقدار کمتری از گرمای ناشی از قوس الکتریکی به کنتاکت های حامل جریان منتشر می شود از این رو عمر کانتکت طولانی تر می شود.

6- ثبات سیستم می تواند به خوبی حفظ شود که به سرعت عملکرد مدار شکن بستگی دارد.

7- تعمیر و نگهداری آن نسبت به مدار شکن روغنی کمتر است.

همچنین مدار شکن هوای دمیده شده یک سری معایب هم دارد:

1- در عملیات های مکرر بریکر، کمپرسور هوا با ظرفیت بالا لازم است.

2-  در استفاده های مکرر از کمپرسور، لوله های هوا مجتمع و تجهیزات کنترل اتوماتیک نیز مورد نیاز است.

3- با توجه به سرعت بالای از بین بردن جریان، همیشه احتمال نرخ بالایی برای وصل مجدد ولتاژ و برقراری جریان وجود دارد.

4- همچنین احتمال نشت فشار هوا از اتصالات لوله های هوا وجود دارد.

همانطور که گفته شد مدارشکن هوایی  به دو نوع اصلی تقسیم می شود که نوع مدار شکن هوای دمیده شده به سه قسمت مختلف تقسیم بندی می شود.

  Axial Blast ABC .1

  Axial Blast ACB with side moving contact  .2  

  Cross Blast ACB  .3  

 

مدارشکن هوایی با هوای دمیده شده بصورت محوری Axial Blast Air Circuit Breaker))

در "مدارشکن هوایی با هوای دمیده شده بصورت محوری "، همانطور که در شکل نشان داده شده است کانتکت متحرک با کمک فشار فنر در تماس با کانتکت ثابت است. یک روزنه در کانتکت ثابت است که توسط نوک کانتکت متحرک در شرایط نرمال بسته می شود. وقتی خطا رخ می دهد هوای فشار بالا  وارد محفظه جرقه می شود. فشار هوا به فشار فنر ضربه می زند وباعث تغییر شکل فنرمی شود بنابراین کانتکت متحرک از کنتاکت ثابت جدا می شود و باعث باز شدن دریچه روزنه می شود. در همان زمان هوا با فشار بالا در امتداد قوس الکتریکی از طریق دریچه روزنه کانتکت ثابت جریان پیدا می کند. این جریان محوری هوا در امتداد قوس الکتریکی از طریق روزنه باعث طولانی تر و سردتر شدن قوس الکتریکی یا جرقه می شود، بنابراین ولتاژ آرک خیلی بیشتر از ولتاژ سیستم می شود که به این معنی است که ولتاژ سیستم برای حفظ آرک کافی نیست و در نتیجه قوس الکتریکی از بین می رود.

مدارشکن هوایی با هوای دمیده شده بصورت محوری

مدارشکن هوایی با هوای دمیده شده بصورت محوری با کنتاکت متحرک جانبی

(Axial Blast ACB with Side Moving Contact)

در این نوع از مدار شکن، کانتکت متحرک بر روی پیستونی که بر روی فنر قرار داده شده است مجهز می باشد. به منظور باز کردن مدارشکن ، هوا وارد محفظه قوس الکتریکی می شود وقتی فشار به یک مقدار از پیش تعیین شده می رسد. کانتکت متحرک به سمت پایین فشرده می شود و آرک بین تماس ثابت و کانتکت متحرک کشیده می شود. این دمیدن هوا بلافاصله آرک را به الکترود آرک منتقل می کند و در نتیجه این جریان محوری از هوا باعث می شود که قوس الکتریکی  فرو نشیند.

 

مدارشکن هوایی با هوای دمیده شده بصورت محوری

 

مدارشکن هوایی دمیده شده از طرفین    (Cross Blast Air Circuit Breaker)

مبنای عملکرد "مدار شکن هوایی دمیده شده از طرفین " کاملاً ساده است. در این سیستم از مدار شکن، لوله دمنده نسبت به حرکت کانتکت متحرک به صورت عمودی ثابت شده است، در طرف مقابل محفظه ی قوس الکتریکی، یک اگزوز هم راستای با همان لوله دمنده نصب شده است. بنابراین وقتی که هوا از لوله دمنده می آید می تواند مستقیماً از طریق شکاف کنتاکت های مدار شکن وارد محفظه اگزوز شود. محفظه اگزوز توسط صفحات تقسیم کننده قوس الکتریکی تقسیم بندی می شود. وقتی کانتکت متحرک از کانتکت ثابت فاصله می گیرد یک قوس الکتریکی در بین کانتکت ها برقرار می شود در همان زمان فشار هوای زیاد از لوله دمنده از شکاف مدار شکن عبور می کند و جرقه را به اجبار وارد محفظه اگزوز می کند که این جرقه به کمک صفحات جداکننده تقسیم می شود و در نهایت از بین می رود.

مدارشکن هوایی دمیده شده از طرفین

 

 استانداردهای مربوط به کلیدهای قدرت 

 

استاندارد تست مدارشکن های فشارقوی IEEE37.09

 

 

استاندارد مدارشکن های فشار قوی IEEE C37.04) AC)

 

استاندارد IEC 60898-1 برای مدارشکن های AC

 

استاندارد IEC 60898-2 برای مدارشکن های AC و DC

 

استاندارد IS 13118 مشخصات مدارشکن های فشار قوی AC

 

پیشنهاد میکنیم از نشریه مشخصات فنی عمومی و اجرایی کلید قدرت در پست های فشار قوی1-403 دیدن نمایید

 

همچنین از فیلم های آموزشی کلیدهای قدرت زیر دیدن نمایید

 

وسایل و لوازم جانبی در مدارشکن های هوایی

 

اجزای کلیدهای قدرت و عملکرد آن

 

انواع مدارشکن هوایی

 

مدارشکن خلاء vaccum circuit breaker

 

مدارشکن روغنی oil circuit breaker

 

مدارشکن SF6

 

کلید قدرت با مکانیزم شارژ فنری

 

مکانیزم فنری یا شارژر فنری کلیدهای قدرت

 

برای مطالعه بیشتر برروی مقاله معیارهای انتخاب یک کلید فشار قوی کلیک نمایید.

 منبع:

http://www.electrical4u.com/air-circuit-breaker-air-blast-circuit-breaker/

 

 

 

 

 

 

این مطلب را به اشتراک بگذارید
  • ۱۳۹۵/۰۸/۱۹
  • 0
avatars
نویسنده : سپیده احسانی

`
نظرات خود را با ما درمیان بگذارید