کلید هوایی ACB چیست؟

کلید هوایی ACB چیست؟

اجزاء، نحوه کارکرد و تجهیزات جانبی

در صنعت برق، حفاظت از سیستم‌های برقی در برابر خطرات مختلف از جمله اتصال کوتاه، بار اضافی و سایر وقایع ناخواسته یکی از اولویت‌های اساسی است. برای این منظور، از تجهیزاتی مانند کلید هوایی ACB استفاده می‌شود. کلید هوایی ACB که به طور معمول به عنوان بریکر هوایی یا مدارشکن هوایی نیز شناخته می‌شود، یکی از اجزاء حیاتی و بی‌نظیر در سیستم‌های برقی است که جهت حفاظت و مدیریت جریان الکتریکی در شبکه‌های بزرگ و پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

این مقاله با معرفی اجزاء اصلی، نحوه کارکرد و تجهیزات جانبی کلید هوایی ACB، به بررسی دقیق ترکیب و عملکرد این تجهیزات می‌پردازد. همچنین اهمیت و نقش این تجهیز در ایمنی و عملکرد بهینه سیستم‌های برقی مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرد.

تاریخچه کلید هوایی ACB

اولین کلیدهای هوایی: اولین نسخه‌هایی از کلیدهای هوایی در قرن ۱۹ میلادی توسط شرکت‌های برقی معروف مانند Westinghouse Electric Corporation و General Electric تولید شد. این کلیدها از هوا به عنوان محیطی برای قطع و وصل کردن جریان برق استفاده می‌کردند. اما این نسخه‌ها از لحاظ ایمنی و کارایی، با مشکلاتی روبرو بودند و نیاز به بهبودهایی داشتند.

توسعه و بهبودات: تا دهه‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۷۰، با پیشرفت تکنولوژی، کلیدهای هوایی توسعه یافته و بهبود یافتند. این بهبودات شامل استفاده از مواد با کیفیت بالاتر برای ساخت اجزاء، افزودن ویژگی‌های جدید مانند رله‌های حفاظتی و سیستم‌های کنترل الکترونیکی بود. این تغییرات باعث افزایش قابلیت اطمینان و عملکرد بهتر کلیدهای هوایی شد.

استفاده گسترده در صنعت: با پیشرفت تکنولوژی و بهبود عملکرد، کلیدهای هوایی ACB به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده شدند. از جمله کاربردهای رایج این کلیدها می‌توان به استفاده در سیستم‌های توزیع برق، صنایع فولاد، صنایع معدنی، و سیستم‌های ژنراتورهای برق اشاره کرد.

پیشرفت‌های اخیر: در دهه‌های اخیر، با پیشرفت فناوری و نیاز به ایمنی و عملکرد بالاتر، کلیدهای هوایی ACB بهبودات بیشتری یافته‌اند. این بهبودات شامل استفاده از سنسورهای هوشمند، سیستم‌های حفاظتی پیشرفته، و کنترل‌های دیجیتالی می‌شود که از اطمینان بیشتری در عملکرد و ایمنی این تجهیزات برخوردارند.

کلید هوایی ACB چیست؟

کلید هوایی (Air Circuit Breaker)ACB یا بریکر هوایی یک تجهیز برقی با عملکرد اتوماتیک است که برای قطع و وصل کردن جریان برق در سیستم‌های برقی به‌کار می‌رود. این تجهیز عموماً در ورودی تابلوهای برق با جریان بالا، مانند تابلوهای فشار ضعیف، نصب می‌شود. از هوا به عنوان محیط قطع‌کننده استفاده می‌کند تا مدار برقی را در برابر خطراتی مانند اتصال کوتاه و جریان اضافی محافظت کند.

این تجهیز علاوه بر وظیفه اصلی قطع و وصل کردن جریان برق، وظایفی دیگر نیز بر عهده دارد. به‌عنوان مثال، هنگامی که در سیستم برقی عیبی تشخیص داده شود، کلید هوایی ACB به‌طور خودکار جریان برق را قطع می‌کند تا از وقوع حوادث برقی جلوگیری شود. همچنین، این تجهیزات قابلیت سوئیچینگ یا تغییر جریان برق را نیز دارند.

با استفاده از کلید هوایی ACB، علاوه بر ایمنی، کنترل دقیق‌تری بر روی سیستم‌های برقی امکان‌پذیر می‌شود و عملکرد آن‌ها بهبود می‌یابد. این تجهیزات به‌طور گسترده در صنایع مختلف از جمله تولید برق، صنایع فولاد، صنایع معدنی و ساختمانی استفاده می‌شوند و نقش بسیار مهمی در ایمنی و کنترل سیستم‌های برقی دارند.

اجزاء کلید هوایی

کنتاکت های اصلی (Main Contacts): این کنتاکت‌ها مسئول برقراری و قطع اتصال جریان برق اصلی هستند. زمانی که کلید فعال می‌شود، این کنتاکت‌ها جریان برق را مسدود یا اجازه عبور آن را می‌دهند. کنتاکت‌های اصلی معمولاً از جنس فلزی ساخته شده‌اند و برای تحمل جریان‌های بالا و حفظ اتصال الکتریکی بدون ایجاد حرارت زیاد طراحی شده‌اند. عمر مفید این کنتاکت‌ها بسیار بلند است و قابلیت کارکرد در شرایط محیطی مختلف را دارند.

کنتاکت‌های کمکی (Auxiliary Contacts): این کنتاکت‌ها برای کنترل و نظارت بر عملکرد کلید هوایی و ارسال اطلاعات به سیستم کنترل و مانیتورینگ برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. آنها معمولاً به عنوان واسطه‌ای بین کلید هوایی و سیستم کنترل برق عمل می‌کنند و می‌توانند اطلاعاتی مانند وضعیت کلید (باز یا بسته) و وضعیت تریپ (فعال یا غیرفعال) را ارسال کنند. این اطلاعات می‌توانند برای کنترل عملیات برق و نظارت بر وضعیت سیستم برقی استفاده شوند.

محفظه جرقه‌گیر (Arc Chute): این قسمت برای خنک کردن و خنثی کردن جرقه‌های الکتریکی که در هنگام قطع جریان برق تولید می‌شوند، استفاده می‌شود. جرقه‌های الکتریکی در هنگام قطع جریان برق به وجود می‌آیند و ممکن است باعث آسیب به قطعه‌های کلید هوایی و سیستم برقی شود. محفظه جرقه‌گیر این جرقه‌ها را خنک می‌کند و با ایجاد یک مسیر برای جریان برق، از آسیب به قطعات دیگر جلوگیری می‌کند.

سوئیچ فشاری (Operating Mechanism): این سوئیچ مسئولیت جابجایی و حرکت قطعه قطع کننده برق را بر عهده دارد. سوئیچ فشاری معمولاً به عنوان یک سیستم مکانیکی طراحی شده است که به طور اتوماتیک یا با دستکاری کاربر، قطعه قطع کننده برق را حرکت می‌دهد. این حرکت باعث قطع یا وصل شدن جریان برق می‌شود.

سیستم قفل (Locking System): این سیستم برای قفل کردن و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به کلید هوایی در حالت‌های مختلف مانند تست، اتصال و ایزوله استفاده می‌شود. این قفل‌ها اطمینان می‌دهند که کلید فقط زمانی فعال شود که لازم است. این سیستم معمولاً از قفل‌های فیزیکی یا الکترونیکی تشکیل شده است.

سیستم نمایش (Display System): این سیستم شامل نمایشگرها و دیودها برای نمایش وضعیت و عملکرد کلید هوایی است. این نمایشگرها اطلاعات مهمی مانند وضعیت کنتاکت‌ها و وضعیت کلید را نمایش می‌دهند. این اطلاعات می‌تواند به کاربر اطلاعات لازم برای ادامه‌ی عملیات برقی را ارائه دهد.

همچنین، هر یک از اجزاء کلید هوایی می‌توانند به طور جداگانه تنظیم و تعمیر شوند و برای اطمینان از عملکرد صحیح کلید هوایی، تعمیرات دوره‌ای و آزمون‌های منظم ضروری است.

نحوه کارکرد کلید هوایی

وقتی کلید هوایی ACB در وضعیت “روشن” قرار می‌گیرد، ابتدا جریان برق از منبع تغذیه وارد دستگاه می‌شود. در این مرحله، کنتاکت‌های اصلی بسته می‌شوند، اجازه عبور جریان برق را می‌دهند و به صورت اتوماتیک جریان را از طریق سیستم منتقل می‌کنند.

هنگامی که جریان برق وارد کنتاکت‌های اصلی می‌شود، در بعضی مواقع می‌تواند باعث تولید جرقه‌های الکتریکی شود که می‌تواند به قطعات دستگاه آسیب برساند. برای کنترل این جرقه‌ها، محفظه جرقه‌گیر در کلید هوایی وجود دارد. این محفظه با ایجاد یک مسیر خنک‌کننده و جذب انرژی جرقه، از گسترش آن جلوگیری می‌کند و برقراری اتصال الکتریکی را حفظ می‌کند.

همچنین، در کنار کنتاکت‌های اصلی، کلید هوایی ACB دارای کنتاکت‌های کمکی است که وظیفه ارسال اطلاعات مربوط به وضعیت کلید به سیستم کنترل برق را دارند. این اطلاعات می‌تواند شامل وضعیت روشن یا خاموش بودن کلید، وضعیت تریپ، وضعیت بسته یا باز بودن کلید و… باشد. سیستم کنترل برق با استفاده از این اطلاعات، می‌تواند عملیات مورد نیاز را به طور دقیق و اتوماتیک انجام دهد.

علاوه بر این، کلید هوایی ACB دارای مکانیزم‌های کنترلی و مدیریتی است که عملیات باز و بسته کردن کلید را کنترل می‌کنند. این مکانیزم‌ها به وسیله سوئیچ‌های فشاری یا الکترونیکی که توسط کاربر یا سیستم کنترل برق کنترل می‌شوند، فعال می‌شوند.

به طور خلاصه، کلید هوایی ACB با استفاده از اصول فیزیکی و مکانیکی، قادر است جریان برق را قطع کند و در عین حال جریان مناسب را برای تجهیزات برقی فراهم کند. این کلیدها از اهمیت بسیاری برای ایمنی و عملکرد بهینه سیستم‌های برقی برخوردار هستند و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تجهیزات جانبی کلید هوایی

تجهیزات جانبی کلید هوایی ACB (Air Circuit Breaker) نقش بسیار مهمی در بهبود عملکرد و ایمنی سیستم‌های برقی دارند. در اینجا تجهیزات جانبی اصلی کلید به تفصیل بررسی می‌شوند:

رله شنت تریپ (Shunt Trip Relay): این رله در صورتی که یک وقایع خاصی رخ دهد که نیاز به قطع فوری جریان برق دارد، به عنوان یک سیگنال به کلید هوایی ارسال می‌شود تا فرایند قطع جریان فوراً انجام شود. مثال‌هایی از این وقایع می‌تواند شامل اتصال کوتاه، بالا رفتن جریان بیش از حد و یا وقایع خطرناک دیگر باشد.

رله قطع (Under Voltage Release Relay): این رله در صورت کاهش ولتاژ تغذیه زیر یک سطح مشخص، سیگنالی به کلید هوایی ارسال می‌کند تا قطع جریان انجام شود و در نتیجه، تجهیزات برقی در مقابل خرابی‌های ناشی از ولتاژ پایین حفاظت می‌شوند.

رله آندر ولتاژ (Over Voltage Release Relay): این رله مانع از آسیب به تجهیزات برقی در صورت بالا رفتن ولتاژ بیش از حد مشخص می‌شود. در این شرایط، رله آندر ولتاژ سیگنالی به کلید هوایی می‌فرستد تا جریان برق قطع شود و تجهیزات مورد حفاظت قرار گیرند.

کنتاکت کمکی (Auxiliary Contact): این کنتاکت‌ها اطلاعات مربوط به وضعیت کلید هوایی را به سیستم کنترل برق ارسال می‌کنند. مثلاً، وضعیت روشن یا خاموش بودن کلید، وضعیت تریپ، وضعیت بسته یا باز بودن کلید و… از اطلاعاتی است که توسط این کنتاکت‌ها ارسال می‌شوند.

موتور کلید هوایی (Motor Mechanism): این دستگاه به صورت مکانیکی یا الکتریکی عمل کلید را باز و بسته می‌کند. در صورتی که نیاز به اتوماسیون و کنترل دوران کلید هوایی باشد، از موتور کلید هوایی استفاده می‌شود تا عملیات باز و بسته کردن کلید به صورت اتوماتیک انجام شود.

واحد حفاظت میکرولوژیک (Micrological Protection Unit): این واحد به صورت میکرولوژیک عملکرد کلید هوایی را نظارت می‌کند. این واحد قادر است ناهنجاری‌هایی مانند افزایش ناگهانی جریان، دما، فشار و… را تشخیص دهد و در صورت لزوم فرایند قطع جریان را فعال کند تا از آسیب به تجهیزات برقی جلوگیری شود.

این تجهیزات جانبی، عملکرد و ایمنی کلید هوایی ACB را بهبود می‌بخشند و در مجموع، امکانات اضافی و نظارت دقیق‌تر بر روی سیستم‌های برقی را فراهم می‌کنند.

جمع بندی

کلید هوایی ACB (Air Circuit Breaker) با اجزا و تجهیزات جانبی خود، ابزاری بسیار حیاتی در سیستم‌های برقی صنعتی است. این کلیدها با استفاده از هوا برای قطع جریان الکتریکی، در صورت بروز عیب، ایمنی تجهیزات برقی را تضمین می‌کنند. اجزا اصلی آن شامل کنتاکت‌های اصلی، دکمه‌های وصل و قطع، محفظه جرقه‌گیر و ترمینال‌های ورود و خروج قدرت است. همچنین، تجهیزات جانبی این کلیدها مانند واحد حفاظت میکرولوژیک، کنتاکت‌های کمکی، رله‌های شنت تریپ، رله‌های قطع و آندر ولتاژ، موتور کلید هوایی و نقش بسیار مهمی در بهبود عملکرد و ایمنی آنها دارند.

استفاده از کلید هوایی ACB به عنوان یکی از اصلی‌ترین ابزارهای حفاظتی در سیستم‌های برقی، برای جلوگیری از خسارت‌های ناشی از جریان بالا، اتصال کوتاه و سایر ناهنجاری‌ها ضروری است. این کلیدها با نحوه کارکردی که بر اساس باز و بسته شدن کنتاکت‌های اصلی عمل می‌کنند، می‌توانند به طور سریع و اتوماتیک جریان برق را قطع کنند.

به طور کلی، با استفاده از کلید هوایی ACB و تجهیزات جانبی، ایمنی و عملکرد بهینه سیستم‌های برقی به مراتب افزایش می‌یابد و امکانات اضافی برای نظارت و کنترل بر روی آنها فراهم می‌شود. در نتیجه، استفاده موثر از این تجهیزات بهبود قابل توجهی در ایمنی و کارایی سیستم‌های برقی ایجاد می‌کند.