کلید اتوماتیک هوایی یا کلید Air Circuit Breaker) ACB) از خانواده کلیدهای اتوماتیک و نوعی بریکر (Breaker) یا قطع کننده فشار متوسط است. این کلید معمولاً در آمپرهای بالا (۶۳۰-۶۳۰۰ آمپر)، در ورودی تابلوبرق‌های فشار متوسط به کار می‌رود و از مدار در برابر اتصال کوتاه آنی و تاخیری محافظت می‌کند.
علت نامگذاری کلید هوایی
این بریکرها با عنوان کلید هوایی نامگذاری شده‌اند، زیرا عملیات اطفاء جرقه یا آرک (Arc) هنگام کلیدزنی، در محفظه هوا انجام می‌شود. در واقع این کلید برای حفاظت مدار الکتریکی در برابر صدمات ناشی از اضافه بار و اتصال کوتاه از هوا استفاده می‌کند و یکی از پرفروش ترین برند های این محصول در بازار ایران کلید هوایی اشنایدر است.
در کشورهای مختلف، استفاده از کلید هوایی تا سطح ولتاژ ۱۵ کیلوولت یک انتخاب مطلوب است. زیرا احتمال وقوع آتش‌سوزی در این نوع کلیدها مانند کلیدهای قطع کننده روغنی وجود ندارد.
کلید روغنی یا Oil Circuit Breaker تجهیزی برای مهار آرک الکتریکی است. در این کلید کنتاکت ثابت و کنتاکت متحرک در داخل روغنِ عایق غوطه‌ور می‌شوند. هرگاه کنتاکت‌های حامل جریان در روغن از هم جدا شوند، قوس یا آرک الکتریکی به وجود می‌آید. لذا، روغن بخار شده و آرک در گاز هیدروژن تجزیه می‌شود.
آرک چیست؟
قبل از خواندن سایر قسمت‌های این مقاله میبایست مفهوم آرک را به درستی درک کنید. در حین باز شدن کنتاکت‌های حامل جریان در یک بریکر، فضای بین کنتاکت‌ها به شدت یونیزه شده و مسیری کوتاه با مقاومت پایین برای عبور جریان ایجاد می‌شود. جریان در این مسیر حرکت کرده و کنتاکت‌ها را به شدت گرم می‌کند؛ معمولاً در این حالت فضای بین کنتاکت‌ها مانند اشعه روشن شده و پدیده‌ای به نام آرک (arc) ایجاد می‌شود. در شکل ۲ نمونه‌ای از این کنتاکت‌ها را می‌بینید.
آرک الکتریکی
اهمیت استفاده از کلید هوایی
به طور کلی کلید هوایی دو کار اصلی را انجام می‌دهد:
۱) کلید هوایی وظیفه قطع و وصل جریان در شبکه را بر عهده دارد.
۲) در شرایطی همچون موارد زیر، از شبکه محافظت می‌کند:
افزایش یا کاهش ولتاژ
اتصال کوتاه، کاهش و افزایش بیش از حد فرکانس
افزایش حرارت تجهیزات در برابر عبور جریان زیاد
اضافه بار و از سنکرون خارج شدن ژنراتورها
کاربرد‌های کلید هوایی
کلید هوایی به دلیل اندازه کوچک، ساختار فشرده و عملکرد عالی به طور گسترده در سیستم‌های قدرت مانند ترانسفورماتورها، ژنراتورها، ایستگاه‌های توزیع برق و شرکت‌های صنعتی-معدنی استفاده می‌شود. جهت اطمینان از عملکرد و عمر مفید کلید هوایی، باید به صورت روزانه تعمیر و نگهداری انجام شود.
۱) کلید هوایی یا ACB عملکردهای حفاظتی زیادی دارد و عمدتاً برای اطمینان از ایمنی خطوط برق و تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود. در صورت اضافه بار یا خطای جدی در خطوط برق یا تجهیزات الکتریکی، کلید هوایی بلافاصله مدار را قطع می‌کند. همچنین علاوه بر حفاظت اضافه بار، حفاظت افت ولتاژ و اتصال کوتاه را نیز تامین می‌کند.
۲) کلید هوایی می‌تواند نقش کنترلی هم ایفا کند به این صورت که جهت اطمینان از عملکرد عادی تجهیزات الکتریکی، بار الکتریکی را از مدار قطع و مجدد به آن متصل کند. به دلیل ساختمان کامپکت و کوچکِ کلید هوایی، نصب و راه‌اندازی آن کار دشواری نیست و بسیاری از صنایع برای کنترل ترانسفورماتورهای قدرت از این کلید استفاده می‌کنند.
۳) کلید هوایی در مقایسه با سایر قطع‌کننده‌ها قابلیت تحمل جریان نامی بالاتری دارد؛ پس برای حفاظت موتوری هم استفاده می‌شود.
اجزای بیرونی کلید هوایی
در شکل زیر قسمت‌های اصلی یک کلید اتوماتیک هوایی را می‌بینید.
قسمت‌های مختلف کلید هوایی
دکمه خاموش (O)
دکمه روشن (I)
نمایشگر وضعیت کنتاکت اصلی
نمایشگر میزان ذخیره انرژی
دکمه ریست
نمایشگر LED
قسمت کنترلر کلید
قفل سه‌وضعیتی (شامل حالت‌های تست، اتصال و حالت ایزوله)
پد لاک (padlock) مخصوص کاربر (با استفاده از این قسمت می‌توان کلید هوایی را در حالت‌های تست، اتصال و حالت ایزوله قفل کرد)
نمایشگر مخصوص سه حالت تست، اتصال و ایزوله
وضعیت کنتاکت: تست (TE)- جدا بودن کنتاکت‌ها (CD)- وصل بودن کنتاکت‌ها (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 می‌شود.
مخزن غلتانک
دکمه ریست فالت تریپ (Fault trip reset)
تمامی کنتاکت‌های کلید هوایی در یک محفظه عایق قرار دارند و همچنین به منظور حفاظت بیشتر، کنتاکتِ هر فاز نسبت به فاز دیگر عایق شده است. علاوه بر این، تریپرهای (Tripper) هوشمند، اپراتورهای دستی و الکتریکی در جلوی تجهیز قرار گرفته‌اند و یک قسمت جداگانه را به خود اختصاص داده‌اند؛ این امر تعمیر و نگهداری تجهیز را تسهیل می‌کند.
کلید اتوماتیک هوایی یا کلید Air Circuit Breaker) ACB) از خانواده کلیدهای اتوماتیک و نوعی بریکر (Breaker) یا قطع کننده فشار متوسط است. این کلید معمولاً در آمپرهای بالا (۶۳۰-۶۳۰۰ آمپر)، در ورودی تابلوبرق‌های فشار متوسط به کار می‌رود و از مدار در برابر اتصال کوتاه آنی و تاخیری محافظت می‌کند.
علت نامگذاری کلید هوایی
این بریکرها با عنوان کلید هوایی نامگذاری شده‌اند، زیرا عملیات اطفاء جرقه یا آرک (Arc) هنگام کلیدزنی، در محفظه هوا انجام می‌شود. در واقع این کلید برای حفاظت مدار الکتریکی در برابر صدمات ناشی از اضافه بار و اتصال کوتاه از هوا استفاده می‌کند و یکی از پرفروش ترین برند های این محصول در بازار ایران کلید هوایی اشنایدر است.
در کشورهای مختلف، استفاده از کلید هوایی تا سطح ولتاژ ۱۵ کیلوولت یک انتخاب مطلوب است. زیرا احتمال وقوع آتش‌سوزی در این نوع کلیدها مانند کلیدهای قطع کننده روغنی وجود ندارد.
کلید روغنی یا Oil Circuit Breaker تجهیزی برای مهار آرک الکتریکی است. در این کلید کنتاکت ثابت و کنتاکت متحرک در داخل روغنِ عایق غوطه‌ور می‌شوند. هرگاه کنتاکت‌های حامل جریان در روغن از هم جدا شوند، قوس یا آرک الکتریکی به وجود می‌آید. لذا، روغن بخار شده و آرک در گاز هیدروژن تجزیه می‌شود.
آرک چیست؟
قبل از خواندن سایر قسمت‌های این مقاله میبایست مفهوم آرک را به درستی درک کنید. در حین باز شدن کنتاکت‌های حامل جریان در یک بریکر، فضای بین کنتاکت‌ها به شدت یونیزه شده و مسیری کوتاه با مقاومت پایین برای عبور جریان ایجاد می‌شود. جریان در این مسیر حرکت کرده و کنتاکت‌ها را به شدت گرم می‌کند؛ معمولاً در این حالت فضای بین کنتاکت‌ها مانند اشعه روشن شده و پدیده‌ای به نام آرک (arc) ایجاد می‌شود. در شکل ۲ نمونه‌ای از این کنتاکت‌ها را می‌بینید.
آرک الکتریکی
اهمیت استفاده از کلید هوایی
به طور کلی کلید هوایی دو کار اصلی را انجام می‌دهد:
۱) کلید هوایی وظیفه قطع و وصل جریان در شبکه را بر عهده دارد.
۲) در شرایطی همچون موارد زیر، از شبکه محافظت می‌کند:
افزایش یا کاهش ولتاژ
اتصال کوتاه، کاهش و افزایش بیش از حد فرکانس
افزایش حرارت تجهیزات در برابر عبور جریان زیاد
اضافه بار و از سنکرون خارج شدن ژنراتورها
کاربرد‌های کلید هوایی
کلید هوایی به دلیل اندازه کوچک، ساختار فشرده و عملکرد عالی به طور گسترده در سیستم‌های قدرت مانند ترانسفورماتورها، ژنراتورها، ایستگاه‌های توزیع برق و شرکت‌های صنعتی-معدنی استفاده می‌شود. جهت اطمینان از عملکرد و عمر مفید کلید هوایی، باید به صورت روزانه تعمیر و نگهداری انجام شود.
۱) کلید هوایی یا ACB عملکردهای حفاظتی زیادی دارد و عمدتاً برای اطمینان از ایمنی خطوط برق و تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود. در صورت اضافه بار یا خطای جدی در خطوط برق یا تجهیزات الکتریکی، کلید هوایی بلافاصله مدار را قطع می‌کند. همچنین علاوه بر حفاظت اضافه بار، حفاظت افت ولتاژ و اتصال کوتاه را نیز تامین می‌کند.
۲) کلید هوایی می‌تواند نقش کنترلی هم ایفا کند به این صورت که جهت اطمینان از عملکرد عادی تجهیزات الکتریکی، بار الکتریکی را از مدار قطع و مجدد به آن متصل کند. به دلیل ساختمان کامپکت و کوچکِ کلید هوایی، نصب و راه‌اندازی آن کار دشواری نیست و بسیاری از صنایع برای کنترل ترانسفورماتورهای قدرت از این کلید استفاده می‌کنند.
۳) کلید هوایی در مقایسه با سایر قطع‌کننده‌ها قابلیت تحمل جریان نامی بالاتری دارد؛ پس برای حفاظت موتوری هم استفاده می‌شود.
اجزای بیرونی کلید هوایی
در شکل زیر قسمت‌های اصلی یک کلید اتوماتیک هوایی را می‌بینید.
قسمت‌های مختلف کلید هوایی
دکمه خاموش (O)
دکمه روشن (I)
نمایشگر وضعیت کنتاکت اصلی
نمایشگر میزان ذخیره انرژی
دکمه ریست
نمایشگر LED
قسمت کنترلر کلید
قفل سه‌وضعیتی (شامل حالت‌های تست، اتصال و حالت ایزوله)
پد لاک (padlock) مخصوص کاربر (با استفاده از این قسمت می‌توان کلید هوایی را در حالت‌های تست، اتصال و حالت ایزوله قفل کرد)
نمایشگر مخصوص سه حالت تست، اتصال و ایزوله
وضعیت کنتاکت: تست (TE)- جدا بودن کنتاکت‌ها (CD)- وصل بودن کنتاکت‌ها (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 می‌شود.
مخزن غلتانک
دکمه ریست فالت تریپ (Fault trip reset)
تمامی کنتاکت‌های کلید هوایی در یک محفظه عایق قرار دارند و همچنین به منظور حفاظت بیشتر، کنتاکتِ هر فاز نسبت به فاز دیگر عایق شده است. علاوه بر این، تریپرهای (Tripper) هوشمند، اپراتورهای دستی و الکتریکی در جلوی تجهیز قرار گرفته‌اند و یک قسمت جداگانه را به خود اختصاص داده‌اند؛ این امر تعمیر و نگهداری تجهیز را تسهیل می‌کند.
آشنایی با میدان حسن آباد تهران