کلید اتوماتیک هوایی

کلید هوایی یا به صورت کامل کلیدهای مدارشکن قدرت هوایی (Air Circuit breaker) یا دژنکتور (Disjoncteur) نوعی از کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیف هستند و همان‌طور که در بالا‌تر ذکر شد، در آمپراژ بالا مورداستفاده قرار می‌گیرند.

چرا به این کلید‌ها، کلید هوایی گویند؟ دلیل نام‌گذاری این کلید‌ها به هوایی گفته می‌شود به دلیل مکانیزم عمل اطفاء جرقه هنگام کلید زنی است؛ مكانیزم سیستم اطفاء جرقه در کلید هوایی در هوای آزاد صورت می‌گیرد لذا به این دسته از كلیدها، كلیدهای هوایی می‌گویند. این کلیدها به‌مرور جایگزین کلیدهای روغنی شدند و در برخی کشورهای پیشرفته مانند ایتالیا و فرانسه، به‌عنوان قطع کننده برای رنج بالای ۱۵ کیلووات استفاده می‌شوند.

کلیدهای هوایی دو وظیفه‌ی اصلی دارند. اولین وظیفه‌ی این کلیدها حفاظت از مدارها است. در کنار آن سوئیچینگ نیز وظیفه‌ی اصلی این کلیدها است. البته شایان ذکر است که این کلید‌های هوایی از شبکه‌ها نیز محافظت می‌کنند. چنان چه در شبکه‌ای، ولتاژ بسیار بالا و یا پایین بیاید، اتصال کوتاه اتفاق بیفتد، همچنین بالا و پایین شدن فرکانس و غیره را محافظت می‌کنند. این حفاظت نیز به دو شکل حرارتی و مغناطیسی اتفاق می‌افتد.

این کلیدهای هوایی به شکل ۳ و یا ۴ پل طراحی و ساخته شده‌اند. باید این نکته را خدمت شما عرض کنیم که این کلیدها در دو نوع ساخته می‌شوند:

• ثابت
• کشویی

ساختار کلید هوایی به چه صورت است؟

این کلید‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به طور اتوماتیک از طریق رله یا به صورت دستی از اتاق فرمان و هم‌چنین از محل، در شرایط تحت ولتاژ و زیر بار و در زمان اتصال کوتاه که جریان عبوری از مدار ممکن است تا ۱۰ برابر جریان نامی در دژنکتور باشد، قادرند مدار را قطع نمایند بدون آنکه آسیبی به آن برسد.

کلیدهای هوایی برای محافظت از یک مدار الکتریکی در مقابل خطرات ناشی از اضافه‌بار، اتصال کوتاه و اتصال به زمین، حفاظت موتوری و ژنراتوری طراحی‌شده است اما فیوز دقیقاً برعکس یک‌بار عمل کرده و پس از آن باید تعویض شود و می‌تواند مجدداً (به‌طور خودکار یا دستی) وارد مدار شود.

مزیت کلیدهای هوایی در مقایسه با کلیدهای اتوماتیک کمپکت

• عمر بالاتر: میانگین عمر کلیدهای هوایی 2 برابر عمر کلید اتوماتیک کمپکت است.
• قدرت قطع بیشتر: سوئیچ های هوایی در مقایسه با کلیدهای اتوماتیک کمپکت قدرت برش بالاتری دارند. قدرت شکست سوئیچ های هوایی بین 55 تا 200 کیلو آمپر است.
• محدوده جریان بالاتر: کلیدهای اتوماتیک کمپکت تا محدوده 1600 آمپر، کلیدهای هوایی از 630 تا 6300 آمپر ساخته می شوند، ثابت و کشویی هستند.
• دقت و حفاظت بالاتر: سوئیچ های هوایی از رله های الکترونیکی و ریزپردازنده ها استفاده می کنند و بنابراین دقت و انعطاف بیشتری برای محافظت از شبکه دارند.
• گزینش پذیری بالا: یکی از مزایای بسیار خوب کلیدهای هوا، تشخیص تقدم قطع یا گزینش پذیری بین کلیدهای ورودی و خروجی است که اهمیت بیشتری نسبت به کلیدهای اتوماتیک دارد.

عملکرد کلید هوایی چگونه است؟

عملکرد این نوع مدار شکن با بقیۀ انواع مدار شکن‌ها متفاوت است، هدف اصلی تمام مدار شکن‌ها جلوگیری از ایجاد جرقه بعد از جریان صفر با ایجاد یک وضعیت که در آن کنتاکت فاصله در برابر ولتاژ مجدد سیستم مقاومت می‌کند. هدف مدار شکن‌های هوایی هم همین‌گونه است اما با روشی متفاوت؛ برای قطع قوس الکتریکی یک ولتاژ آرک بیشتر از ولتاژ تغذیه ایجاد می‌کند، ولتاژ قوس به‌عنوان حداقل ولتاژ موردنیاز حفظ قوس الکتریکی است، این مدار شکن ولتاژ آرک را با سه روش اصلی متفاوت افزایش می‌دهد:

با خنک کردن پلاسمای جرقه ولتاژ آرک را افزایش می‌دهد، همان‌طور که درجه حرارت قوس پلاسما کاهش می‌یابد، تحرک ذرات در قوس پلاسما کم می‌شود بنابراین گرادیان ولتاژ بیشتر برای حفظ قوس الکتریکی موردنیاز است.

مكانیزم عملکرد کلید هوایی بدین شکل است که فنر شارژ كلید توسط دستۀ گرداننده یا موتور الكتریكی شارژ می‌شود و كلید به حالت وصل مجدد می‌رود.

در هنگام بروز خطا رلۀ الكترونیكی به كمك ترانس‌های نمونه‌بردار جریان خطا را حس كرده و طی زمان معینی فرمان دشارژ فنر به عبارتی فعال ساختن مكانیزم جریان قطع توسط كلید صادر می‌گردد. به‌طورکلی مكانیزم شارژ كلیدها یا به شكل گردننده (Rotary) است و یا به صورت فنر شارژ شده (Spring Charged) است.

کاربرد کلید‌ هوایی چیست؟

• سوئیچینگ اصلی در سیستم‌های توزیع نیرو
• کلیدهای هوایی از خازن‌ها، مولدها، ترانسفورماتورها، ماشین‌های الکتریکی را حفاظت می‌کنند.
• اندازه‌گیری بسیاری از پارامترهای شبکه ازجمله هارمونیک

•  حفاظت تجهیزات یا فیدرها در برابر اضافه‌بار یا افزایش حرارت
• ثبت کلیۀ خطاها، آلارم‌ها و بسیاری از پارامترها و رویدادهای مهم
• رنج وسیعی از تجهیزات جانبی شامل کنتاکت کمکی و خطا، رله‌های تریپ (شانت و آندر)، اینترلاک، موتور و غیره

مزایا کلید هوایی چیست؟

• رنج جریانی بسیار بالا:

رنج جریان این کلیدها بسیار گسترده است. جریان آن‌ها از ۱۶۰۰ آمپر تا ۶۳۰۰ جریان آمپر ساخته می‌شود.

• دقت و حفاظت بسیار بالا:

به دلیل استفاده از رله الکترونیکی در این کلید‌ها، از دقت و همچنین انعطاف‌پذیری بسیار بالایی برخوردار هستند.

• عمر بالای این کلید‌ها:

لازم به ذکر است که این کلیدها حدودا دو برابر کلیدهای کمپکت کار می‌کنند.

• قدرت قطع بسیار بالا:

این کلیدها قدرت قطع فوق‌العاده بالایی دارند. قدرت قطع آن‌ها از حدود ۵۵ تا ۲۰۰ میلی‌آمپر است.

معایب کلید هوایی چیست؟

طبیعتاً هر وسیله‌ای در کنار مزایایی که دارد، معایبی دارد و قطعاً وسیله‌ی بی‌عیب در دنیا وجود ندارد! پس به سراغ معایب کلید  هوایی برویم و آن‌ها را بررسی کنیم. معایب کلید هوایی عبارت‌اند از:

• تجهیزات مورد نیاز برای تولید هوا برای کلید‌های هوایی زیاد است.
• مورد اول، باعث بالا رفتن احتمال جرقه‌زنی مجدد می‌شود زیرا باید کمپرسور هوا ظرفیت بسیار بالایی داشته باشد که این اتفاق رخ ندهد.

• احتمال نشت هوا درون اتصالات لوله‌های داخل کلید هوایی
• توانایی خاموش کردن جرقه آن از خلأ و گاز sf6 کم‌تر است.

کلید هوایی چه اجزایی دارد؟

• دکمه قطع کلید
• دکمه وصل کلید
• کنتاکت‌‌های اصلی
• کنتاکت‌های جرقه زن

• محفظه‌های جرقه گیر
• ترمینال‌های ورودی و خروجی
• لوازم جانبی کلید اتوماتیک
• نشان‌گرهای وضعیت قطع یا وصل کلید

چگونه فنر‌های کلید‌ هوایی را شارژ و دشارژ کنیم؟

شارژ شدن این فنرها به دو شکل اتوماتیک و دستی اتفاق می‌افتد. اتوماتیک شارژ شدن فنر کلیدهای هوایی به کمک موتور انجام می‌شود.

ابتدا شارژ شدن به صورت دستی را برایتان توضیح می‌دهیم و سپس به سراغ نمونه‌ی اتوماتیک می‌رویم. اگر بخواهید دستی فنر را شارژ کنید باید اهرم را چندین بار بالا و پایین کنید تا charged ok بر روی صفحه‌ی نمایش گر نمایان شود. حالت اتوماتیک نیز این‌گونه است که از یک موتور برای شارژ کردن کمک می‌گیریم وقتی که موتور داخل محل مخصوص قرار بگیرد مطابق با دستورهای تعیین‌شده موتور فنر را شارژ می‌کند و پس از شارژ کلید آماده‌به‌کار می‌شود.

شایان ذکر است که، با فشار دادن شاسی close بر روی کلید، کنتاکت‌ها به هم وصل می‌شوند و با فشار دادن شای open، ندار قطع می‌گردد. ورودی‌های کلید به یکدیگر وصل می‌شوند مصرف‌کننده نیز پشت کلید زمین می‌شود و این اتفاق توسط نمایش گر نشان داده می‌شود.

نکات مهم در نصب کلید هوایی

قبل از نصب و خرید کلید هوایی ابتدا باید دفترچه راهنمای محصول را به دقت مطالعه کرد و قبل از نصب به نکات اشاره شده در دفترچه باید توجه کرد. پس از نصب  هر برندی از کلید هوایی باید تنظیمات کلید هوایی به درستی انجام شود. برای تنظیم صحیح باید بتوانید مشخصات نوشته شده روی کلید را به درستی تفسیر کنید. برای این منظور در ادامه توضیحاتی ارائه خواهیم کرد. روی هر برندی از کلیدهای هوایی  تنظیمات جریان از نظر زمان یا به صورت ولوم یا به صورت دیپ سوئیچ وجود دارد. که بدین معناست تنظیم هر جریان به تنظیم زمانی همان جریان بستگی دارد. واحد مراقبت از کلید هوایی شامل پارامترهای LSIG است که 4 نوع جریان است. در برخی از کلیدهای هوا نیز به صورت نمودار نشان داده شده است. پارامتر L (یا LONG TIME) دارای دو بخش جاری و زمان است. جریان مربوط به L در واقع جریان معمولی کلید است.مثلاً اگر یک سوئیچ هوای 1600 آمپری آماده کرده باشیم و جریان نامی ما 1000 آمپر باشد، Ir را روی 1000 آمپر قرار می دهیم. دیپ سوئیچ داخلی برای این بخش از 0.4 تا 1 متغیر است که در In (جریان نامی کلید) (Ir*In) ضرب می شود. اکنون باید زمان Tr را که مطابق با Ir فعلی است تنظیم کنیم. این تنظیم به ما می گوید که اگر جریانی بیش از 1000 آمپر به سوئیچ اعمال شود، چه مدت طول می کشد تا کلید خاموش شود و یا از کار بیفتد. پارامتر S (یا SHORT TIME) مربوط به جریان اتصال کوتاه است که شامل Isd و Tsd می شود. این دو علامت قابل تنظیم هستند و نشان می‌دهند که کلید در عرض چند صدم یا دهم ثانیه در برابر جریان اتصال کوتاه مقاومت می‌کند و به مدارهای پایین دست اجازه می‌دهد تا سیستم را قطع کنند و سپس کلید هوا جریان کلی را قطع می‌کند. ولوم یا دیپ سوئیچ های این بخش دارای اعدادی بین 1.5 تا 10 در قسمت جریان هستند که در Ir ضرب می شوند. تنظیم Ig روی کلید هوایی به صورت ولوم یا دیپ سوئیچ با حروف انگلیسی از حرف A تا حرف I مشخص شده است. این مقدار طبق استاندارد در هیچ کلیدی بیش از 1200 آمپر نیست. زمان Tg را می توان از 0.1 تا 0.4 ثانیه تنظیم کرد.

نحوه انتخاب کلید‌ هوایی مناسب؟

در موقع انتخاب و خرید کلید هوایی، چندین پارامتر حائز اهمیت می‌باشند که عبارت‌اند از:

• جریان نامی کلید هوایی
• قدرت قطع کلید هوایی
• تعداد پل کلید هوایی (سه پل و یا چهار پل)
• نوع واحد میکرو لاجیک نصب‌شده روی کلید
• نوع شارژ فنر کلید (دستی یا اتوماتیک)