راهنمای انتخاب کلید هوایی (ACB)
کلید هوایی یا ACB به Air Circuit Breaker اشاره دارد. کنترل جرقه در زمان جدا شدن تیغه های حامل جریان، یکی از چالش های بریکرهای مختلف است. در این کلید از جریان هوای فشرده به منظور کنترل جرقه استفاده شده است. اگر برای یک مدار جریان بالا قصد انتخاب بریکر داشته باشید، کلید هوایی به کمک شما می آید. در این مقاله به بررسی پارامترهای مهم در انتخاب کلید هوایی می پردازیم. راهنمای انتخاب کلید هوایی (ACB) با توجه به محل استفاده از این بریکر (مدارات جریان بالا) انتخاب دقیق گزینه مناسب از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. با بکار بستن راهکارهای ارائه شده در این مقاله می توانید انتخاب مناسبی داشته باشید.

کلید هوایی چیست؟

کلید هوایی نوعی قطع کننده مدار است که قوس الکتریکی ایجاد شده در زمان باز شدن تیغه ها را با استفاده از هوا کنترل می کند. این بریکر برای حفاظت مدارهای جریان بالا (بالاتر از 800 آمپر) استفاده می شود. ACB می تواند مدار الکتریکی را در برابر خطای اضافه جریان و خطاهای اتصال کوتاه محافظت کند. همچنین می توان از این تجهیزات برای اهداف سوئیچینگ و ایزوله استفاده کرد. ACB نسبت به سایر بریکرهای مشابه مزایای زیر را دارد:
  • ظرفیت قطع بالایی دارد و جریان های خطای بزرگ را بدون تولید گازها یا بخارات مضر قطع می کند.
  • عملکرد سریع دارد و می تواند خطا را به سرعت تشخیص داده و مدار را قطع کند
  • کنترل انرژی قوس و کاهش آسیب کنتاکت ها در اثر قطع و وصل جریان
  • طراحی ساده و جمع و جور و عدم نیاز به نگهداری و تعویض روغن
  • قابلیت اطمینان بالا
انواع مختلفی از ACB ها بر اساس ساخت و عملکرد آنها وجود دارد، مانند ACB ساده، ACB هوای متقابل، ACB هوای مغناطیسی و غیره. هر کدام از این کلیدها ویژگی ها و کاربردهای خاص خود را دارد که در انتخاب کلید هوایی باید مورد توجه قرار بگیرد.

اطلاعات بیشتر در مورد ساختار و عملکرد این کلیدها را می توانید در مقاله

کلید هوایی چیست و چه کاربردهایی دارد؟” ببینید.

پارامترهای مهم در انتخاب کلید هوایی

برای انتخاب ACB مناسب از بین گزینه های موجود، عوامل متعددی از جمله الزامات سیستم الکتریکی، نوع بار، میزان جریان اتصال کوتاه و دمای محیط را باید در نظر بگیرید. برخی از مهمترین پارامترهایی که در مرحله انتخاب باید مورد توجه قرار دهید عبارتند از:

وظیفه کلید هوایی در مدار

ابدتا باید تعیین کنید کلید هوایی به چه منظور مورد استفاده قرار می گیرد. براساس انتظاری که از کلید هوایی دارید، ممکن است تغییراتی در تریپ یونیت کلید ایجاد شود. برای مثال، اگر نیاز به محافظت از سیم‌های رابط در برابر اضافه بار و جریان اتصال کوتاه دارید، یک ACB با تریپ حرارتی مغناطیسی که دارای ویژگی محافظ کابل باشد نیاز شما را برآورده می کند. اگر نیاز به محافظت از موتور در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه و جریان های قطع فاز دارید، کلید هوایی که انتخاب می کنید باید قابلیت حفاظت از موتور را داشته باشد. با توجه به تفاوت نوع بار و نوع حفاظتی که از کلید انتظار دارید، توجه به وظیفه کلید در مدار از جمله پارامترهای کلیدی در انتخاب کلید هوایی است. نوع کاربری و روش نصب کلید هوایی

نوع کاربری و روش نصب

در اینجا منظور از نوع کاربری، صنعتی است که قرار است در آن از کلید هوایی برای حفاظت از مدار استفاده شود. کلیدهای هوایی کاربردهای مختلفی دارند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
  • حفاظت از نیروگاه ها و ماشین های الکتریکی مانند ترانسفورماتورها، خازن ها و ژنراتورها
  • حفاظت از تابلوهای توزیع و شبکه های فشار ضعیف
  • سیستم اشتراک برق و دستگاه زمین خنثی (NGD) تا 15 کیلو ولت
  • خدمات موبایل بانک و بانکداری دیجیتال
کلید هوایی به دو صورت ثابت (فیکس) یا کشویی نصب می شود. روش نصب از جمله پارامترهای مهم در انتخاب کلید هوایی است. برای صنایع حساس که در آن ها قطع مدار به دلیل اشکال در کلید هوایی سبب بروز خسارت های سنگین می شود، از نوع کشویی استفاده می شود. به عنوان نمونه در صنایع نفت و گاز، توقف هرچند کوتاه عملکرد مدار می تواند چالش های جدی به وجود بیاورد. کلیدهای هوایی که نصب کشویی دارند، به راحتی ظرف چند دقیقه قابل تعویض با نمونه سالم هستند. در صورتی که کلیدهای ثابت به زمان زیادی برای جایگزینی نیاز دارند. علاوه بر روش نصب، توجه به ابعاد کلید در نظر گرفته شده داخل تابلو برق از اهمیت بالای برخوردار است.

جریان نامی

مانند همه بریکرها، جریان نامی ACB نیز باید با جریان نامی بار یا مدار مطابقت داشته باشد. به بیان دیگر، محدوده جریان کلید هوایی باید جریان مورد نیاز برای بار یا مدار را پوشش دهد. به عنوان مثال، اگر باری دارید که به طور معمول 800 آمپر و در هنگام راه اندازی 1200 آمپر جریان می کشد، می توانید از یک کلید هوایی با جریان نامی 1000 آمپر و محدوده تنظیم 800 تا 1200 آمپر استفاده کنید. اندازه و رتبه ACB همچنین بر لوازم جانبی، نحوه نصب و نحوه عملکرد ACB تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، ACB های بزرگتر ممکن است انواع و تعداد کنتاکت کمکی بیشتری داشته باشند.

ظرفیت شکست و ولتاژ عملیاتی نامی

ظرفیت شکست ACB، حداکثر جریان اتصال کوتاهی است که ACB می تواند بدون آسیب دیدن و به صورت ایمن قطع کند. ولتاژ عملیاتی نامی، حداکثر ولتاژی است که کلید هوایی می تواند بدون کاهش ظرفیت شکست در آن کار کند. در زمان انتخاب کلید هوایی باید نمونه ای را انتخاب کنید که دارای ظرفیت شکست برابر یا بالاتر از جریان اتصال کوتاه احتمالی در نقطه نصب است. همچنین باید ACB را انتخاب کنید که ولتاژ عملیاتی نامی آن برابر یا بالاتر از ولتاژ نامی مدار باشد. نکته مهم دیگری که در مورد این پارامتر قابل بررسی است، تاثیر وسایل حفاظتی بالادستی بر ظرفیت شکست کلید هوایی است. به عنوان مثال، اگر یک مدار 400 ولت با حداکثر جریان اتصال کوتاه 10 کیلو آمپر دارید، می توانید از یک کلید هوایی با ظرفیت قطع 10 کیلو آمپر در 400 ولت استفاده کنید. اما اگر یک مدار 440 ولت با همان جریان اتصال کوتاه دارید، بهتر است از یک کلید هوایی با ظرفیت شکست بالاتر مانند 12 کیلو آمپر در 440 ولت استفاده کنید. ذکر این نکته ضروری است که ظرفیت قطع در ولتاژهای بالاتر کاهش می یابد. همچنین اگر یک دستگاه محافظ بالادستی دارید که جریان اتصال کوتاه را به 5 کیلو آمپر محدود می کند، می توانید از یک کلید هوایی با ظرفیت شکست کمتر، مانند 6 کیلو آمپر در 400 ولت استفاده کنید. هدف از بیان این مثال ها، نشان دادن اهمیت شرایط مدار در انتخاب کلید هوایی است. الزامات ویژه کلید هوایی

الزامات ویژه

قبل از انتخاب کلید هوایی، ویژگی ها و عملکردهای اضافی که ممکن است در یک پروژه مورد نیاز باشد تعیین کنید. به عنوان مثال، اگر نیاز به نظارت و کنترل از راه دور دارید، یک ACB که قابلیت ارتباط داشته یا بتواند با یک دستگاه ارتباطی خارجی ادغام شود انتخاب کنید. اگر نیاز به اندازه گیری و نمایش پارامترهای الکتریکی مدار مانند جریان، ولتاژ، توان، انرژی و غیره دارید، یک ACB که قابلیت اندازه گیری داشته باشد یا بتوان آن را با یک دستگاه اندازه گیری خارجی ادغام کرد انتخاب کنید.

تعیین نوع ETU

ACB ها در کنار قطع و وصل مسیر جریان، قادرند مدار را در برابر برخی از خطاهای الکتریکی نیز محافظت کنند. وظیفه تشخیص خطاهای مدار بر عهده تریپ یونیت است. عموما کلیدهای هوایی از تریپ یونیت الکترونیکی استفاده می کنند. واحدهای تریپ الکترونیکی در کنار سرعت عمل بالاتر، امکان تشخیص خطاهای بیشتری را فراهم می کنند. همچنین برخی از تریپ یونیت ها دارای صفحه نمایش و کلیدهای تنظیمات دیجیتال هستند. در صورتی که برخی دیگر از تریپ یونیت ها از چند ولوم آنالوگ برای تنظیم جریان های خطا استفاده می کنند. در زمان انتخاب کلید هوایی به خطاهای پوشش داده شده توسط تریپ یونیت توجه کنید. به عنوان نمونه اگر نیاز به حفاظت از مدار در برابر خطای زمین دارید، تریپ یونیت کلید هوایی انتخاب شده باید این قابلیت را داشته باشد. خطاهای مختلف با حروف مشخصه برای تریپ یونیت مشخص می شوند. جدول زیر انواع خطاهای پوشش داده شده توسط ETU ها را نشان می دهد:
مشخصع عملکرد مفهوم توضیح
L Overload protection محافظت در برابر خطای اضافه بار
S Short-circuit protection (short-time delayed) حفاظت از اتصال کوتاه با تاخیر زمانی کوتاه
I Short-circuit protection (instantaneous) محافظت از اتصال کوتاه آنی
N Neutral conductor protection محافظت نول
G Ground-fault protection حفاظت در برابرخطای زمین

انتخاب کلید هوایی زیمنس

شرکت زیمنس طیف گسترده ای از کلیدهای هوایی را به بازار عرضه کرده است. کلید هوایی زیمنس عملکرد پایدار و قابلیت اطمینان بالایی را برای توزیع و حفاظت از شبکه ارائه می دهد. تنوع این کلیدها در جریان نامی، ظرفیت شکست، سایز فریم، تریپ یونیت و لوازم جانبی آن هاست. کلید هوایی زیمنس از تریپ یونیت الکترونیکی استفاده می کنند که با نام ETU شناخته می شود. انتخاب کلید هوایی زیمنس در ادامه یک نمای کلی از مدل‌های ACB زیمنس و کاربردهای آنها ارائه می کنم. کلید هوایی زیمنس بر اساس اندازه فریم و جریان نامی به چهار گروه اصلی تقسیم می شود.

کلید هوایی زیمنس سری 3WL10

محدوده جریان نامی این کلیدها 630 تا 1250 آمپر است. این سری برای توزیع برق ولتاژ پایین و کاربردهای حفاظتی که نیاز به ظرفیت شکست و گزینش پذیری بالایی دارند مناسب است. از این کلیدها می توان به عنوان یک فیدر ورودی، توزیع، یا فیدر خروجی در تاسیسات الکتریکی استفاده کرد. همچنین می‌تواند موتورها، خازن‌ها، ژنراتورها، ترانسفورماتورها، شینه‌ها و کابل‌ها را سوئیچ و محافظت کند. این سری از کلید هوایی زیمنس برای ولتاژ های تا 690 ولت قابل استفاده است.

سری 3WL11 زیمنس

محدوده جریان نامی این سری از محصولات زیمنس 1000 تا 2000 آمپر است. کاربردها و عملکرد این سری مشابه دسته قبلی است. تنها تفاوت این دو دسته در ابعاد فریم و محدوده جریان نامی آن هاست. این کلیدها در دو ولتاژ 690 و 1000 ولت به بازار عرضه شده اند.

کلید هوایی 3WL12

این سری از کلیدهای هوایی زیمنس محدوده جریانی بسیار گسترده ای دارند. این کلیدها محدوده جریان 800 تا 4000 آمپر را پوشش می دهند. کاربرد گسترده در توزیع برق ولتاژ پایین و حفاظت از مدارهای با ظرفیت شکست بالا از جمله کاربردهای این سری از محصولات زیمنس است.

کلید هوایی 3WL13

اگر نیاز به انتخاب کلید هوایی برای جریان های بسیار بزرگ بین 4000 تا 6300 آمپر دارید، گزینه مطلوب را  باید در این سری زیمنس جستجو کنید. برای انتخاب کلید هوایی زیمنس از بین گزینه های موجود، با در نظر گرفتن پارامترهای کلیدی مدار و فضای موجود در تابلو برق انتخاب مناسبی خواهید داشت.

کلام پایانی

حفاظت از مدارهای الکتریکی یکی از الزامات جدانشدنی آن هاست.  هر چقدر ظرفیت مدار و جریان عبوری از آن بیشتر باشد، عملکرد بریکر ها مهم تر می شود. کلید هوایی از جمله بریکرهای مورد استفاده در جریان های خیلی بالاست. برای انتخاب کلید هوایی لازم است به برخی پارامترهای کلید مدار و همچنین فضایی که کلید قرار است در آن نصب شود توجه کنید. توجه به روش نصب و ظرفیت شکست کلید نیز می تواند به شما در انتخاب درست کمک کند.