کلید هوایی چیست؟ بررسی تخصصی و راهنمای خرید کلید اتوماتیک ACB

کلید هوایی چیست؟ (Air Circuit Breaker)

زمانی که شبکه برق با مشکلاتی مانند اتصال کوتاه، تغییرات غیرعادی در ولتاژ یا فرکانس یا بار اضافی روبه‌رو می‌شود، کلید هوایی همانند کلید محافظ جان و پایه فیوز سیلندری به‌صورت خودکار وارد عمل می‌شود تا از تجهیزات و شبکه محافظت کند.

این کلیدها معمولاً در صنایع، نیروگاه‌ها، زیرساخت‌های بزرگ و سیستم‌های توزیع برق استفاده می‌شوند. آن‌ها علاوه بر اینکه خطوط برق را قطع و وصل می‌کنند، قادر هستند از وقوع حوادثی همچون اتصال کوتاه و نوسانات برق جلوگیری کنند. حوادثی که می‌تواند به آسیب دیدن تجهیزات و حتی خسارت جدی برای سازمان‌ها منجر شود.

مخفف کلید هوایی چیست

مخفف کلید هوایی در استانداردهای بین‌المللی به‌صورت ACB نوشته می‌شود که مخفف Air Circuit Breaker است.

 ACB = Air Circuit Breaker (کلید قطع‌کننده مدار با هوای فشرده)

این کلیدها در مدارهای فشار ضعیف (LV) برای قطع و وصل جریان‌های بالا و محافظت در برابر اتصال کوتاه و اضافه‌بار استفاده می‌شوند.

کلید قدرت هوایی چیست

کلیدهای قدرت هوایی، یا کلیدهای هوایی، نوعی از کلیدهای قطع‌کننده مدار هستند که برای محافظت از سیستم‌های برقی در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه استفاده می‌شوند.

یا به عبارت دیگر, کلید اتوماتیک هوایی که با نام کامل کلیدهای مدارشکن قدرت هوایی (Air Circuit Breaker) در صنعت شناخته می‌شود، در دسته کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیفی قرار می‌گیرد که در آمپراژهای بالا و صنعتی کاربرد دارد.

کلید اتوماتیک هوایی یک نوع کلید قدرتی است که برای قطع و وصل خطوط برق با آمپراژ بالا استفاده می‌شود. این کلیدها مانند بانک خازنی حتی قابلیت حفاظت از شبکه برق را نیز دارند.

این کلیدها به دلیل طراحی و عملکرد خاص خود، کاربردهای گسترده‌ای در صنعت و تأسیسات الکتریکی دارند. در ادامه، به مشخصات، ویژگی‌ها و مزایای کلیدهای هوایی می‌پردازیم.

۱. مشخصات کلیدهای قدرت هوایی

جریان نامی (Rated Current – In)

• محدوده: از 630A تا 6300A
• تعریف: مقدار جریانی که کلید می‌تواند به‌طور مداوم از خود عبور دهد.

 قدرت قطع اتصال کوتاه (Breaking Capacity – Icu)

• محدوده: از 25kA تا 150kA
• تعریف: حداکثر جریانی که کلید می‌تواند در حالت اتصال کوتاه قطع کند بدون آسیب.

ولتاژ نامی (Rated Voltage – Ue)

• محدوده: معمولاً 220V، 380V، 415V، 690V AC
• تعریف: ولتاژی که کلید برای کارکرد صحیح در آن طراحی شده است.

تعداد پل (Poles)

• ۳ پل (3P): برای شبکه سه‌فاز بدون نول
• ۴ پل (4P): برای شبکه سه‌فاز با نول

برای بدست آوردن اطلاعات جامع در مورد کلید هوایی چیست می توانید به سایت schnider electric مراجعه نمایید.

 عملکرد کلید هوایی چگونه است؟

کلید اتوماتیک هوایی یکی از انواع کلیدهای اتوماتیک با قابلیت کار در آمپرهای بالا است. این کلید به صورت ۶۳۰ تا ۶۳۰۰ آمپر طراحی و ساخته می‌شود و از مدار در برابر اضافه‌بار، اتصال کوتاه آنی و تأخیری و اتصال به زمین محافظت می‌کند. این نوع کلید معمولا در ورودی تابلوهایی که جریان بالایی دارند و حالت سلکتیو بین کلیدهای ورودی و خروجی را فراهم می‌کنند، استفاده می‌شود.

در کلید هوایی کنتاکت ها در معرض هوا قرار دارند و قوس الکتریکی را در هوا تخلیه می کنند. این کنتاکت ها در سطح معینی از فشار اتمسفر کار می کنند. در بسیاری از مواقع از کلید های هوایی به عنوان جایگزین کلید های روغنی استفاده می شود.

کلید هوایی به عنوان قطع کننده اصلی مدار عمل می کند و علاوه بر آن با به کارگیری سیستم های کنترل پیشرفته و هوشمند شبکه و عملکرد زنگ و رله های سوئیچینگ قدرت را تجزیه و تحلیل می نماید.

به دو روش دستی و هوشمند از راه دور می توان به کلید هوایی فرمان داد. ماموریت اصلی  کلید هوایی این است که مدار را در برخی شرایط خطا مانند اتصال کوتاه، جریان بیش از حد و غیره قطع کند. برخی از دستگاه ها با قطع کننده های مدار مانند رله ها مرتبط هستند.

کارکرد کلید هوایی بر اساس چگونگی مدیریت جریان برق و جلوگیری از ایجاد جرقه‌ها بعد از جریان صفر است. این کلیدها با ایجاد یک وضعیت که در آن کنتاکت فاصله در برابر ولتاژ مجدد سیستم مقاومت می‌کند، عمل می‌کنند.

عملکرد آن‌ها شامل موارد زیر است:

• مراحل وصل کلید
• عملیات قطع کلید
• خنک کردن پلاسمای جرقه
• کانال قوسی
• انتشار انرژی

مراحل وصل کلید هوایی چیست:

• هنگامی که ACB در موقعیت وصل است، جریان در کنتاکت های اصلی آن برقرار است.
• بوبین که یک وسیله الکترومغناطیسی است برای وصل مدار فرمان می دهد.
• هنگامی که بوبین فرمان می دهد، مکانیسم فرمان را می کشد ، کنتاکت های اصلی را متصل می کند و اجازه می دهد جریان از آن عبور کند.

عملیات قطع کلید هوایی چیست:

مداردر صورت وقوع خطا، رله الکترونیکی با استفاده از ترانس‌های نمونه‌بردار جریان، جریان خطا را تشخیص داده و با دستور دادن به فعال‌سازی فنر، مکانیزم جریان قطع توسط کلید را فعال می‌کند. مکانیزم شارژ کلیدها ممکن است به‌صورت گردان یا فنر شارژشده باشد.

• عملیات قطع مدار زمانی اتفاق می افتد که خطا یا اضافه بار در سیستم الکتریکی وجود داشته باشد.
• وسایل حفاظتی مختلف، مانند رله های اضافه بار حرارتی، رله های مغناطیسی یا رله های الکترونیکی، از مدار در برابر تغییرات نامناسب جریان عبوری محافظت می کند.
• اگر جریان از آستانه از پیش تعیین شده فراتر رود، دستگاه های حفاظتی به سیم پیچ تریپ سیگنال می دهند که برق را قطع کند و عملیات قطع مدار را آغاز می کند.

خنک کردن پلاسمای جرقه (از بین بردن جرقه) کلید هوایی چیست:

با کاهش درجه حرارت قوس پلاسما، تحرک ذرات در قوس پلاسما کاهش می‌یابد. موردی که باعث افزایش ولتاژ آرک می‌شود. این به این معنا است که برای حفظ قوس الکتریکی، ولتاژ بیشتری لازم است.

• هنگامی که ACB باز می شود، به دلیل قطع شدن جریان ، قوس الکتریکی ایجاد می شود. این جرقه، حرارت زیاد تولید نموده و موجب یونیزه شدن گاز می شود.
• برای خاموش کردن قوس الکتریکی، ACB به هوای اطراف متکی است. قوس به داخل کانال‌های قوس کشیده می‌شود و در آنجا تحت تأثیر خنک‌کننده هوای اطراف قرار می‌گیرد و باعث می‌شود قوس انرژی آن از بین رفته و در نهایت خاموش شود.

کانال قوسی : افزایش طول مسیر قوس منجر به افزایش مقاومت مسیر می‌شود که نیاز به ولتاژ بیشتری برای حفظ قوس الکتریکی دارد.

• کانال های قوس برای تغییر مسیر قوس الکتریکی به یک مسیر کنترل شده، به گونه ای طراحی شده است که آن را به بخش های کوچکترتقسیم کرده و مسیر آن را طولانی تر می نماید.
• کانال های حامل قوس الکتریکی کوچک تر مجموعه ای از صفحات یا باله ها را شامل می شود که با ایجاد اختلال در قوس الکتریکی انرژی آن را مستهلک نموده و به خاموش شدن سریعتر و موثرتر قوس کمک می کنند.

انتشار انرژی: کلید هوایی با استفاده از فنر شارژ شده یا با استفاده از دسته گردان و موتور الکتریکی، به حالت وصل یا قطع می‌رود.

• با خاموش شدن قوس، آزاد شدن انرژی کنترل می شود و آسیب به اجزاء کلید به حداقل می رسد.
• مکانیسم عملیاتی، اغلب با نیروی فنر، فعال می شود تا کنتاکت های اصلی را به طور کامل باز کرده و اطمینان حاصل شود.
• قطع ایمن جریان: به طور کلی کار یک قطع کننده هوایی شامل عملیات باز و بسته شدن کنترل شده مدار است که وظیفه از بین بردن کامل قوس الکتریکی و محافظت در برابر اضافه بار و خطا در سیستم های الکتریک را هم به عهده دارد. طراحی و ویژگی این محصول ممکن است در بین سازندگان متفاوت و در مدل های مختلف باشد.

سوئیچ ها، فیوزها و غیره نیز برای همین منظور استفاده می شوند. کاربردهای کلیدهای مدار عمدتاً شامل سیستم‌های قدرت و صنایع برای حفاظت و همچنین کنترل بخش‌های مختلف مدار مانند ترانسفورماتورها،  کلید های اصلی، موتورها، دینام‌ها، ژنراتورها و … می‌شود.

کلید‌های هوایی از نظر طراحی ظاهری در دو دسته ثابت (Fix type) و کشویی (Draw-out type) قرار می‌گیرند. در دسته‌بندی دیگر، این نوع کلیدها به دو گروه ساده و انفجاری تقسیم می‌شوند:

1.کلید هوایی ساده یا Plain Air Circuit Breaker

دارای سه تیپ متفاوت زیر:

• کلید هوایی قطع ساده (Plain Break Type Circuit Breaker )
• کلید هوایی قطع‌کننده با دمنده مغناطیسی (Magnetic Blow Out Type Circuit Breaker)
• کلید هوایی قطع‌کننده با کانال هوا (Air Chute Air Break Circuit Breaker)

2.کلید انفجار هوایی یا Air Blast Circuit Breaker

مورد استفاده در مدارهای ولتاژ بالا (بیشتر از ۴۵۰ کیلو ولت) و سه تیپ زیر:

• کلید انفجار هوایی محوری (Axial air blast ACB)
• کلید انفجار هوایی محوری با کنتاکت متحرک کشویی (Axial air blast ACB with side moving contact)
• کلید انفجار هوایی صلیبی (Cross Blast ACB)

شرکت نیروسامان خاور با حدود نیم قرن سابقه در صنعت برق کشور اقدام به عرضه انواع کلید اتوماتیک هوایی با برند تجاریNSC نموده که در صنایع سنگین متعدد به کار گرفته شده و آزمون های مختلف عملکرد خود بدون نقص جواب داده اند. این کلید‌ها از 2سال گارانتی تعویض نیز برخوردار هستند

برخی از کلیدهای هوایی اتوماتیک نیروسامان

کلید اتوماتیک هوایی NS-06

اجزای سازنده اصلی کلید هوایی چیست؟

• دکمه قطع و وصل
• کنتاکت‌‌های اصلی
• کنتاکت‌های جرقه‌زن
• محفظه‌های جرقه‌گیر
• ترمینال‌های ورودی و خروجی
• نشانگرهای وضعیت قطع و وصل
• لوازم جانبی

نماد کلید هوایی چیست

 ┌───┐ 
 ├───┤ 
 ├───┤ 
 └───┘

  —⏚—  
 |       |  
 |  ⏚  |  →  ACB  
 |       |  
  —⏚—  

نقشه کلید هوایی چیست (ACB Circuit Diagram)

نقشه کلید هوایی معمولاً شامل دو بخش اصلی است: مدار قدرت و مدار فرمان. در ادامه، این دو بخش را توضیح می‌دهم.

۱. نقشه مدار قدرت کلید هوایی چیست

این مدار شامل ورودی، خروجی و اتصال زمین است. شکل کلی مدار قدرت به صورت زیر است:

   ┌─────┐
   │  L1 │
   │     │
   │  L2 │
   │     │
   │  L3 │
   └─────┘
      │
      ├───── [ ACB ] ───── (بار)
      │
   ┌──┴──┐
   │  N  │
   └─────┘
      │
   ┌──┴──┐
   │  PE │
   └─────┘

L1, L2, L3: فازهای ورودی
N: نول
PE: ارت
[ACB]: کلید هوایی

عملکرد: این مدار قدرت به کلید اجازه می‌دهد تا در صورت بروز اضافه‌بار یا اتصال کوتاه، مدار را قطع کند.

 ۲. نقشه مدار فرمان کلید هوایی چیست

مدار فرمان شامل کنترل‌های دستی و اتوماتیک است که برای عملکرد کلید استفاده می‌شود:

    ┌─────────┐
│ دکمه │
│ Start │──────┐
└─────────┘ │
│
┌─────────┐ │
│ دکمه │ │
│ Stop │──────┘
└─────────┘
│
▼
┌───────────────┐
│ رله فرمان ACB │───── (کوئل قطع)
└───────────────┘

دکمه Start: برای وصل کردن کلید
دکمه Stop: برای قطع کردن کلید
رله فرمان: کنترل‌کننده که با فشار دکمه‌ها کلید را قطع و وصل می‌کند.

عملکرد: این مدار فرمان به کلید هوایی اجازه می‌دهد تا به‌صورت دستی یا اتوماتیک کنترل شود.

نکات مهم در طراحی و نقشه‌کشی کلید هوایی چیست

• مدار قدرت و مدار فرمان را به‌طور دقیق طراحی کنید.
• رعایت استانداردهای ایمنی در طراحی مدار.
• برچسب‌گذاری صحیح اتصالات برای تشخیص آسان.
• تست و بررسی عملکرد پس از نصب و راه‌اندازی.

مزایای کلید هوایی ABC چیست؟

1. سهولت بسته شدن مجدد با سرعت بالا
2. با قابلیت عملکرد متعدد و مکرر
3. نگهداری آسانتر
4. سرعت بالا در قطع مدار
5. از بین بردن احتمال آتش سوزی
6. کاهش آسیب به کنتاکت ها به دلیل زمان کوتاه در قوس الکتریکی

مزیت اصلی این کلیدها مقاومت در برابر جریان‌های بالا و امکان کارکرد اتوماتیکشان است. زمانی که جریان از محدوده مشخصی بیشتر شود، این کلیدها به‌صورت خودکار فعال‌شده و مدار را قطع می‌کنند.

ترمینال کلید هوایی چیست (Air Circuit Breaker Terminal)

ترمینال‌های کلید هوایی نقاط اتصال مهمی هستند که به وسیله آن‌ها سیم‌ها یا کابل‌ها به کلید متصل می‌شوند. این ترمینال‌ها نقش حیاتی در انتقال جریان الکتریکی و ایجاد ارتباط بین سیستم‌های برق و کلیدهای هوایی دارند. در ادامه به جزئیات بیشتری درباره ترمینال‌های کلید هوایی می‌پردازم.

1. ویژگی‌های ترمینال کلید هوایی چیست

• ترمینال‌ها معمولاً از مواد با رسانایی بالا (مانند مس) و با پوشش‌های مقاوم در برابر خوردگی ساخته می‌شوند.
• طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که در برابر گرما و فشار مکانیکی مقاوم باشند.

2.انواع ترمینال‌ کلید هوایی چیست

• ترمینال ورودی (Incoming Terminal):
  جایی که جریان از منبع تغذیه به کلید وارد می‌شود.

• ترمینال خروجی (Outgoing Terminal):
  جایی که جریان از کلید به بار (بارهای الکتریکی) منتقل می‌شود.

• ترمینال زمین (Earth Terminal):
  برای اتصال سیستم به زمین به منظور حفاظت از دستگاه‌ها و افراد در برابر الکتریسیته ساکن یا خطرات الکتریکی.

3. عملکرد ترمینال‌های کلید هوایی چیست

• اتصال مطمئن:
  ترمینال‌ها باید اتصالی محکم و مطمئن با کابل‌ها و سیم‌ها برقرار کنند تا از افت ولتاژ و خطرات الکتریکی جلوگیری شود.

• جریان بالای الکتریکی:
  ترمینال‌ها باید قادر باشند جریان‌های بالای الکتریکی را بدون داغ شدن یا آسیب دیدن منتقل کنند.

• نگهداری و تعمیر:
  ترمینال‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به راحتی قابل دسترسی و تعمیر باشند. در صورت نیاز به تعویض، باید بتوان آن‌ها را به سادگی باز و بسته کرد.

۳. نکات مهم در انتخاب و نصب ترمینال‌های کلید هوایی چیست

• انتخاب مناسب:
  ترمینال‌ها باید بر اساس جریان نامی و شرایط کاری سیستم انتخاب شوند.

• نصب صحیح:
  ترمینال‌ها باید به‌طور صحیح و با استفاده از ابزارهای مناسب نصب شوند تا از بروز مشکلات جلوگیری شود.

• بررسی دوره‌ای:
  ترمینال‌ها باید به‌طور دوره‌ای مورد بررسی قرار گیرند تا از وجود هرگونه خوردگی یا اتصالات ضعیف اطمینان حاصل شود.

ترمینال‌های کلید هوایی

• ترمینال‌های استاندارد:
  ترمینال‌هایی که معمولاً در کلیدهای هوایی مختلف استفاده می‌شوند و با اندازه‌ها و ولتاژهای مختلف موجود هستند.

• ترمینال‌های موتوری:
  ترمینال‌هایی که به کلیدهای موتوری متصل می‌شوند و امکان قطع و وصل خودکار را فراهم می‌کنند.

کاربرد کلید هوایی چیست؟

کلید اتوماتیک هوایی به علت تنوع بالا کاربردها و قابلیت‌های گسترده، جزئی اساسی در امنیت و کارایی سیستم‌های برقی مدرن محسوب شده و در ساختمان‌ها و صنایع مختلف استفاده می‌شود.

کلیدهای هوایی اتوماتیک در سیستم‌های توزیع نیرو به‌عنوان سوئیچینگ اصلی استفاده می‌شوند. آن‌ها می‌توانند اندازه‌گیری پارامترهای مختلف شبکه برق از جمله هارمونیک را انجام دهند و خطاها، آلارم‌ها و رویدادهای مهم را ثبت کنند. همچنین، این کلیدها از تجهیزات جانبی متنوعی همچون کنتاکت کمکی، رله‌های تریپ، اینترلاک و موتور بهره می‌برند.

از جمله کاربردهای این کلیدهای هوایی اتوماتیک می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ورودی تابلوها
• سوئیچینگ در سیستم‌های توزیع نیرو
• اندازه‌گیری پارامترهای شبکه
• تجهیزات جانبی

استفاده از کلید هوایی در ورودی تابلوها : این کلیدها عمدتاً در ورودی تابلوها به کار می‌روند و در تجهیزات فشار ضعیف صنایع مختلف مانند صنایع سیمان، نفت، و مخابرات استفاده می‌شوند. این صنایع اغلب به جریان بالا و مکانیزمی برای انتخاب دقیق بین کلیدهای ورودی و خروجی نیاز دارند.

استفاده از کلید هوایی ACB سوئیچینگ در سیستم‌های توزیع نیرو :کلیدهای هوایی اتوماتیک به‌عنوان سوئیچینگ اصلی در سیستم‌های توزیع نیرو به کار می‌روند و مدیریت جریان برق در این سیستم‌ها را برعهده می‌گیرند.

به کارگیری کلید هوایی در اندازه‌گیری پارامترهای شبکه: این کلیدها قابلیت اندازه‌گیری پارامترهای مختلف شبکه برق را از جمله اندازه‌گیری هارمونیک‌ها و ثبت اطلاعات مرتبط با خطاها، آلارم‌ها و رویدادهای مهم را دارند.

استفاده از کلید هوایی اتوماتیک در تجهیزات جانبی: کلیدهای هوایی همراه با تجهیزات جانبی مانند کنتاکت‌های کمکی و خطا، رله‌های تریپ (شانت و آندر)، اینترلاک، موتور و سایر تجهیزات مرتبط استفاده می‌شوند.