ما هو قواطع الهواء: العمل وتطبيقاته

قاطع الدائرة هو نوع واحد من الأجهزة الكهربائية ، يستخدم لكسر أي دائرة كهربائية يدويًا عن بعد في ظل الظروف العادية. تتمثل الوظيفة الرئيسية لقاطع الدائرة أو CB في كسر الدائرة في بعض حالات الأعطال مثل ماس كهربائى أو تيار زائد وما إلى ذلك. بشكل عام ، يقوم قاطع الدائرة بتبديل أو حماية النظام. ترتبط بعض الأجهزة بقواطع دوائر مثل مفاتيح المرحلات والصمامات وما إلى ذلك وتستخدم أيضًا لنفس الغرض. تشمل تطبيقات قواطع الدائرة بشكل أساسي أنظمة الطاقة والصناعات للحماية وكذلك التحكم في الأجزاء المختلفة في الدائرة مثل المحولات وتروس التبديل والمحركات والمولدات والمولدات ، وما إلى ذلك. هناك أنواع مختلفة من قواطع الدائرة المستخدمة في الصناعات التي تكون فيها الدائرة الهوائية الكسارة نوع واحد. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على قاطع دائرة الهواء.

ما هو قواطع الهواء؟

قاطع دارة الهواء (ACB) هو جهاز كهربائي يستخدم لتوفير حماية من التيار الزائد والدائرة القصيرة للدوائر الكهربائية التي تزيد عن 800 أمبير إلى 10 كيلو أمبير. تستخدم هذه عادة في تطبيقات الجهد المنخفض أقل من 450 فولت. يمكننا العثور على هذه الأنظمة في لوحات التوزيع (أقل من 450 فولت). هنا في هذه المقالة سوف نناقش عمل الهواء قاطع دائرة .

قاطع دارة الهواء

قاطع دارة الهواء هو قاطع تشغيل يعمل في الهواء كوسيط إطفاء القوس ، عند ضغط جوي معين. هناك عدة أنواع من قواطع دوائر الهواء و تبديل التروس متوفر في السوق اليوم وهو دائم وعالي الأداء وسهل التركيب والصيانة. استبدلت قواطع دارة الهواء تمامًا قواطع دارة الزيت.

بناء قواطع الهواء

يمكن عمل قاطع الدائرة الهوائية باستخدام أجزاء داخلية وخارجية مختلفة مثل ما يلي.

تشتمل الأجزاء الخارجية لـ ACB بشكل أساسي على زر التشغيل والإيقاف ، ومؤشر لموضع جهة الاتصال الرئيسية ، ومؤشر لآلية تخزين الطاقة ، ومؤشرات LED ، وزر RST ، ووحدة التحكم ، ولوحة الاسم المقدرة ، ومقبض تخزين الطاقة ، والشاشات ، اهتزاز ، زر راحة الرحلة الخطأ ، مستودع الروك ، إلخ.

بناء ACB

تشتمل الأجزاء الداخلية لـ ACB بشكل أساسي على هيكل داعم بصفائح فولاذية ، ومحول التيار المستخدم لحماية وحدة الرحلة ، وصندوق عزل مجموعة القطب ، والمحطات الأفقية ، وغرفة الانحناء ، ووحدة الرحلة للحماية ، وصندوق المحطة ، ونوابض الإغلاق ، والتحكم في فتح وإغلاق CB ، لوحات لتحريك الأقواس والتلامسات الرئيسية ، لوحات للتلامسات الرئيسية والقوسية الثابتة.

مبدأ العمل

• ال مبدأ عمل قاطع دارة الهواء يختلف عن الأنواع الأخرى من CBs. نحن نعلم أن الوظيفة الأساسية لـ CB هي إيقاف استعادة الانحناء حيث تقاوم الفجوة بين جهات الاتصال جهد الاسترداد للنظام.
• يعمل قاطع دارة الهواء أيضًا بنفس الطريقة ولكن بطريقة مختلفة. أثناء مقاطعة القوس ، فإنه يصنع جهدًا قوسيًا بدلاً من مصدر الجهد. يمكن تعريف هذا الجهد على أنه أقل جهد ضروري للحفاظ على القوس. يمكن زيادة إمداد الجهد بثلاث طرق مختلفة بواسطة قاطع الدائرة.
• يمكن تحسين جهد القوس من خلال بلازما قوس التبريد.
• بمجرد تقليل درجة حرارة بلازما القوس وحركة الجسيمات ، سيكون من الضروري أن يكون هناك تدرج جهد إضافي للحفاظ على القوس. يمكن زيادة جهد القوس عن طريق تقسيم القوس إلى عدة سلاسل
• بمجرد زيادة مسار القوس ، يمكن أيضًا زيادة جهد القوس. بمجرد تحسين طول مسار القوس ، سيزيد مسار المقاومة أيضًا من جهد القوس المستخدم عبر مسار القوس وبالتالي يمكن زيادة جهد القوس.
• نطاق جهد التشغيل يصل إلى 1 كيلو فولت. يتضمن مجموعتين من الاتصال حيث يستخدم الزوج الرئيسي التيار بالإضافة إلى جهة الاتصال المصنوعة من النحاس. يمكن عمل زوج آخر من الاتصال بالكربون. بمجرد فتح قاطع الدائرة ، يتم فتح أول جهة اتصال رئيسية.
• أثناء فتح جهة الاتصال الرئيسية ، تظل جهة الاتصال القوسية متصلة. عندما يتم تقسيم ملامسات القوس ، يبدأ الانحناء. قاطع الدائرة عفا عليه الزمن بالنسبة لمتوسط ​​الجهد.

قاطع دارة الهواء يعمل

تعمل قواطع دوائر الهواء مع جهات الاتصال الخاصة بهم في الهواء الحر. تختلف طريقتهم في التحكم في تبريد القوس تمامًا عن طريقة قواطع الزيت. يتم استخدامها دائمًا لمقاطعة الجهد المنخفض وتميل الآن إلى استبدال قواطع الزيت عالية الجهد. يوضح الشكل الموضح أدناه مبدأ تشغيل دائرة قاطع الهواء.

تحتوي قواطع الدائرة الهوائية عمومًا على زوجين من جهات الاتصال. الزوج الرئيسي من جهات الاتصال (1) يحمل التيار عند الحمل الطبيعي وهذه التلامسات مصنوعة من معدن نحاسي. الزوج الثاني هو التلامس القوسي (2) وهو مصنوع من الكربون. عندما يتم فتح قاطع الدائرة ، يتم فتح جهات الاتصال الرئيسية أولاً. عند فتح جهات الاتصال الرئيسية ، لا تزال جهات الاتصال القوسية على اتصال مع بعضها البعض.

حيث يحصل التيار على مسار موازٍ منخفض المقاومة من خلال التلامس القوسي. أثناء فتح جهات الاتصال الرئيسية ، لن يكون هناك أي انحناء في جهة الاتصال الرئيسية. لا يبدأ الانحناء إلا عندما يتم فصل جهات اتصال القوس في النهاية. تم تجهيز كل من ملامسات القوس مع عداء قوس مما يساعد.

يتحرك تفريغ القوس لأعلى بسبب التأثيرات الحرارية والكهرومغناطيسية كما هو موضح في الشكل. عندما يتم دفع القوس لأعلى فإنه يدخل في مجرى القوس ، ويتكون من رشاشات. سيصبح القوس في المزلق أكثر برودة ، وإطالة ، وانقسامًا ، وبالتالي يصبح جهد القوس أكبر بكثير من جهد النظام في وقت تشغيل قاطع دارة الهواء ، وبالتالي ينطفئ القوس أخيرًا خلال الصفر الحالي.

صندوق دائرة فرامل الهواء مصنوع من مادة عازلة ومقاومة للحريق وينقسم إلى أقسام مختلفة بواسطة حواجز من نفس المادة. يوجد في الجزء السفلي من كل حاجز عنصر معدني صغير موصل بين جانب واحد من الحاجز والآخر. عندما يدخل القوس ، المدفوع لأعلى بواسطة القوى الكهرومغناطيسية ، إلى أسفل المزلق ، يتم تقسيمه إلى عدة أقسام بواسطة الحواجز ، لكن كل قطعة معدنية تضمن الاستمرارية الكهربائية بين الأقواس في كل قسم ، وبالتالي فإن الأقواس المتعددة تكون في السلسلة .

تتسبب القوى الكهرومغناطيسية داخل كل قسم من المزالق في أن يبدأ القوس في هذا القسم بشكل اللولب ، كما هو موضح أعلاه ، الشكل (ب). كل هذه الحلزونات متسلسلة بحيث يتم تمديد الطول الإجمالي للقوس بشكل كبير ، ومقاومته تزداد بشكل كبير. سيؤثر هذا على الانخفاض الحالي في الدائرة.

يوضح الشكل (أ) تطور القوس من الوقت الذي يغادر فيه جهات الاتصال الرئيسية حتى يكون داخل شلال القوس. عندما يتوقف التيار التالي عند الصفر الحالي ، فإن الهواء المتأين في مسار المكان الذي كان فيه القوس موازيًا للجهات المفتوحة ويعمل كمقاومة تحويلية عبر كل من جهات الاتصال والسعة الذاتية C ، كما هو موضح أدناه الرقم باللون الأحمر كمقاومة عالية R.

عندما يبدأ التذبذب بين C و L كما هو موصوف قاطع الدائرة المثالي كما هو موضح في الشكل أدناه ، تخفف هذه المقاومة التذبذب بشدة. بالتأكيد ، عادةً ما يكون ثقيلًا جدًا لدرجة أن التخميد أمر بالغ الأهمية ، ولا يمكن أن يحدث التذبذب بعد ذلك على الإطلاق ، والجهد المضاد ، بدلاً من الظهور كتذبذب عالي التردد ، يرتفع بسرعة إلى القيمة النهائية لجهد مولد الذروة. يظهر هذا أسفل شكل الموجة السفلي.

نموذج CB مع أشكال موجية

أنواع قواطع الهواء

دائرة الهواء قواطع هي في الغالب من أربعة أنواع وتستخدم على نطاق واسع للحفاظ على الجهد المتوسط ​​الداخلي وتروس التبديل في المنزل.

• عادي كسر نوع ACB أو Cross-Blast ACB
• نوع الانفجار المغناطيسي ACB
• قواطع دوائر الهواء المزلق
• قواطع الهواء

قاطع دائرة فاصل هواء عادي من النوع الفاصل

تعد قواطع هواء الفرامل العادية هي أبسط أشكال قواطع الهواء. يتم إجراء نقاط الاتصال الرئيسية على شكل قرنين. يمتد قوس قواطع الدائرة هذه من طرف إلى آخر. يُعرف هذا النوع من قواطع الدائرة أيضًا باسم ACB المتقاطع. يمكن ترتيب ذلك من خلال غرفة (شلال مقوس) تحيط بها جهة الاتصال.

تساعد الحجرة أو شلال القوس في تحقيق التبريد وهي مصنوعة من مادة مقاومة للحرارة. يحتوي مجرى القوس على جدران بالداخل ويتم فصله إلى حجرات صغيرة باستخدام ألواح الفصل المعدنية. هذه الألواح عبارة عن مقسمات قوسية حيث ستعمل كل حجرة كمزلق قوس صغير.

سينقسم القوس الأول إلى سلسلة من الأقواس بحيث تصبح جميع الفولتية القوسية أعلى مقارنة بجهد النظام. هذه تستخدم في تطبيقات الجهد المنخفض.

قواطع دوائر الهواء المغناطيسي نوع الانفجار

تستخدم قواطع دارة الهواء ذات التفجير المغناطيسي بجهد يصل إلى 11KV. يمكن الحصول على امتداد القوس بواسطة المجال المغناطيسي الذي يوفره التيار في ملفات الانفجار.

يوفر هذا النوع من قواطع الدائرة تحكمًا مغناطيسيًا في لحظة القوس لإنشاء انقراض القوس في الأجهزة. لذلك ، يمكن التحكم في هذا الانقراض من خلال مجال مغناطيسي يتم توفيره من خلال تدفق التيار داخل ملفات الانفجار. يمكن توصيل ملفات التفجير بالتسلسل من خلال تعطل الدائرة.

كما يوحي الاسم ، تسمى هذه الملفات 'تفجير الملف'. لا يدير المجال المغناطيسي القوس المصنوع في قاطع الدائرة ، ومع ذلك ، فإنه ينقل القوس إلى ممرات قوس حيث يتم تبريد القوس وتمديده وفقًا لذلك. هذه الأنواع من CBs تستخدم حتى 11 كيلو فولت.

قواطع دوائر الهواء المزلق

في قاطع دائرة فاصل الهواء في الهواء ، عادة ما تكون جهات الاتصال الرئيسية مصنوعة من النحاس وتجري التيار في المواضع المغلقة. قواطع دارة فصل الهواء ذات مقاومة التلامس المنخفضة ومطلية بالفضة. ملامسات القوس صلبة ومقاومة للحرارة وهي مصنوعة من سبائك النحاس.

يشتمل قاطع الدائرة هذا على نوعين من جهات الاتصال مثل الرئيسي والقوس أو المساعد. يمكن تصميم الملامسات الرئيسية باستخدام الألواح النحاسية والفضية ذات المقاومة الأقل وتوصيل التيار داخل الموقع المغلق. تم تصميم الأنواع الأخرى مثل الانحناء أو المساعد مع سبائك النحاس لأنها مقاومة للحرارة.

تستخدم هذه لتجنب الإضرار بجهات الاتصال الرئيسية بسبب الانحناء ويمكن تغييرها بمجرد الحاجة. أثناء تشغيل قاطع الدائرة هذا ، يتم فتح جهات الاتصال بعد وقبل إغلاق جهات الاتصال الرئيسية في قاطع الدائرة.

قواطع الهواء

تستخدم هذه الأنواع من قواطع الدائرة لجهد نظام 245 KV و 420 KV وأكثر من ذلك ، خاصة عندما يكون تشغيل القاطع السريع ضروريًا. فيما يلي مزايا قاطع الدائرة الكهربائية مقارنة بنوع الزيت.

• لا يمكن أن يسبب خطر الحريق
• سرعة الانكسار عالية طوال تشغيل قاطع الدائرة هذا.
• تسقية القوس تكون أسرع خلال تشغيل هذا القاطع.
• مدة القوس مماثلة لجميع قيم اضطرابات التيارات.
• بمجرد أن تكون مدة القوس أقل ، يمكن تحقيق قدر أقل من الحرارة من القوس إلى جهات الاتصال ، وبالتالي يصبح عمر خدمة جهة الاتصال أطول.
• يتم الحفاظ على استقرار النظام بشكل جيد لأنه يعتمد على سرعة تشغيل قاطع الدائرة.
• يحتاج إلى صيانة أقل مقارنة بقاطع الدائرة من نوع الزيت.
• أنواع قواطع الهواء هي ثلاثة أنواع مثل الانفجار المحوري والانفجار المحوري مع اتصال متحرك منزلق وانفجار عرضي.

صيانة قواطع الهواء

تعمل ACBs مثل أجهزة حماية الدوائر لمجموعة واسعة من تطبيقات الجهد المنخفض حتى 600 فولت تيار متردد مثل UPS والمولدات ومحطات الطاقة الصغيرة ولوحات توزيع MCCB وما إلى ذلك وتتراوح أحجامها من 400A إلى 6300A أكبر.

في قاطع الدائرة هذا ، يحدث ما يقرب من 20٪ من حالات الفشل في نظام توزيع الطاقة بسبب قلة الصيانة والشحوم القاسية والغبار والتآكل والأجزاء المجمدة. لذا فإن صيانة قاطع الدائرة هو الخيار المثالي لضمان التشغيل المتسق بالإضافة إلى إطالة العمر الافتراضي.

صيانة قاطع الدائرة الهوائية مهمة جدًا. لذلك يجب إيقاف تشغيله أولاً ، ثم فصله عن كلا الوجهين بفتح المعزل الكهربائي المطلوب. يجب أن يعمل قاطع الدائرة في هذه الحالة غير المعزولة للمناطق المحظورة والبعيدة في كل عام. يجب أن يعمل قاطع الدائرة كهربائيا من مقيد ومعزول بعد ذلك ميكانيكيا من مقيد. هذا النوع من العمليات سيجعل الكسارة أكثر اتساقًا عن طريق فصل أي طبقة خارجية تم تطويرها بين الوجوه المنزلقة.

إجراء اختبار قواطع الهواء

يستخدم اختبار قواطع الدائرة بشكل أساسي للتحقق من كل عملية تشغيل لنظام التبديل بالإضافة إلى برمجة بناء التعثر الكامل. لذلك ، يعد الاختبار ضروريًا جدًا لأي نوع من قواطع الدائرة لضمان الأداء الآمن والمتسق. بالمقارنة مع الأجهزة الأخرى ، يعد إجراء الاختبار أكثر صعوبة.

عند حدوث عطل في قاطع الدائرة ، يمكن أن يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي داخل الملفات ، أو سلوك غير صحيح ، أو إتلاف الوصلات الميكانيكية ، وما إلى ذلك ، وبالتالي ، تحتاج قواطع الدائرة إلى الاختبار بانتظام للتغلب على كل هذه الأخطاء.

تشمل الأنواع المختلفة من الاختبارات التي يتم إجراؤها في قاطع الدائرة بشكل أساسي الميكانيكية ، والحرارية ، والعزل الكهربائي ، والدائرة القصيرة ، وما إلى ذلك. الاختبارات الروتينية لقاطع الدائرة هي اختبار الرحلة ، ومقاومة العزل ، والاتصال ، ومقاومة التلامس ، وتعثر الحمل الزائد ، والتعثر المغناطيسي الفوري ، إلخ

كيف يمكن إجراء الاختبار؟

لاختبار قاطع الدائرة ، يتم استخدام أنواع مختلفة من معدات الاختبار للتحقق من حالة قاطع الدائرة في أي نظام طاقة. يمكن إجراء هذا الاختبار من خلال طرق اختبار مختلفة بالإضافة إلى أنواع معدات الاختبار. أجهزة الاختبار عبارة عن محلل ، مقياس أومتر صغير ، جهاز اختبار الحقن الأولي بتيار عال ، إلخ. هناك بعض الفوائد لاختبار قاطع الدائرة مثل ما يلي.

• يمكن تحسين أداء قاطع الدائرة.
• يمكن فحص الدائرة عند التحميل أو التفريغ.
• يدرك متطلبات الصيانة
• يمكن تجنب القضايا
• يمكن تحديد المؤشرات المبكرة للعيوب

مزايا

ال مزايا قاطع دارة الهواء تشمل ما يلي.

• منشأة إعادة الإغلاق عالية السرعة
• تستخدم للتشغيل المتكرر
• تحتاج إلى صيانة أقل
• عملية عالية السرعة
• يمكن القضاء على مخاطر الحريق ليس كما هو الحال في قواطع دارة الزيت
• وقت تقوس ثابت وقصير ، لذلك يكون حرق العدسات اللاصقة أقل

عيوب

تشمل عيوب قاطع دارة الهواء ما يلي.

• عيب مبدأ شلال القوس هو عدم كفاءته في التيارات المنخفضة حيث تكون المجالات الكهرومغناطيسية ضعيفة.
• لا يكون المزلق نفسه بالضرورة أقل كفاءة في عملية الإطالة وإزالة التأين مقارنة بالتيارات العالية ، ولكن حركة القوس في المزلق تميل إلى أن تصبح أبطأ ، ولا يتم الحصول على الانقطاع عالي السرعة بالضرورة.

تطبيقات قواطع الهواء

تستخدم قواطع دوائر الهواء للتحكم في الأجهزة المساعدة لمحطة الطاقة والمنشآت الصناعية. أنها توفر الحماية للمنشآت الصناعية ، الآلات الكهربائية مثل المحولات والمكثفات والمولدات.

• وهي تستخدم بشكل أساسي لحماية النباتات ، حيث توجد احتمالات نشوب حريق أو مخاطر انفجار.
• يتم استخدام مبدأ فرملة الهواء لقوس دائرة قاطع الهواء في دوائر التيار المستمر ودوائر التيار المتردد تصل إلى 12 كيلو فولت.
• الهواء القواطع تتمتع بقوة مقاومة عالية تساعد في زيادة مقاومة القوس عن طريق الانقسام والتبريد والإطالة.
• يستخدم قاطع دارة الهواء أيضًا في نظام مشاركة الكهرباء و NGD بحوالي 15 كيلو فولت

وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بقواطع الهواء (ACB) وعملها وتطبيقاتها. نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لهذا المفهوم. علاوة على ذلك ، فإن أي شكوك بخصوص هذا المفهوم أو لتنفيذ أي مشاريع كهربائية وإلكترونية ، يرجى إبداء ملاحظاتك عن طريق التعليق في قسم التعليقات أدناه. إليك سؤال لك ، ما هي وظيفة ACB؟