تبلیغات
شبیه سازی و انجام پروژه ها و مقالات مهندسی برق ، کامپیوتر و مکانیک ، ترجمه کلیه متون تمامی گرایش های مهندسی برق،کامپیوتر،ریاضیات،فیزیک و آمار در اسرع وقت و با نازلترین قیمت قدرت الکترونیک کنترل مخابرات مهندسی پزشکی نرم افزار سخت افزار هوش مصنوعی IT فناوری - كلیدهای قدرت

كلیدهای قدرت

جمعه 7 مرداد 1390 08:32 ب.ظنویسنده : هادی

 

خاموش کردن جرقه در کلیدها

یکی از مسائل مهم ومورد توجه در کلیدهای فشار ضعیف بعد از موضوع کنتاکتها،مسئله خاموش کردن جرقه می باشد.در حال حاضر وسائل خاموش کننده جرقه از نظر نوع بطور قابل ملاحظه ای تغییر کرده وهمواره طرحهای جدیدی نیز بمنظور اصلاح شرایط کار انها ارائه میگردد.در این بخش به طور اختصار اساس کار وسائل خاموش کننده بویژه آنهایی که بیش از سایرین مورد مصرف دارند وهمچنین جنبه های اقتصادی وفنی انها مورد مطالعه وبررسی قرار میگیرد.

در جریان مستقیم،وظیفه خاموش کننده جرقه این است که همزمان با قطع مدار سریعا ولتاژ زیادی را در محل تماس کنتاکتها وتشکیل جرقه ایجاد نماید.معهذا بدلیل القاء ولتاژ اضافی در مدار ولتاژ جرقه نباید بیش از دو برابرولتاژ سیستم باشد. در جریان متناوب نیز خاموش کننده جرقه همین وظیفه را برعهده دارد با این تفاوت که بعد از صفرشدن مقدار جریان در سیکل خود،از بازگشت ولتاژی که سبب تجدید جرقه میشود جلوگیری وعلاوه بر این بخش عمده ای از این انرژی جرقه راکه در لحظه قطع جریان حاصل می گردد جذب می نماید.

1-بزرگ کردن طول جرقه

 

همانطور که میدانیم یکی از ویژگیهای قوس الکتریکی این است که هواره کوشش دارد تا از محل تشکیل منحرف وبه اطراف پراکنده شود.در مواردی که قوس به صورت افقی در فاصله شینه های عمودی جریان دار ایجاد می شود جابجائی حرارت حاصله باعث حرکت قوس در طول شینه میگردد. بطورکلی ولااقل در جریانهای زیاد،شدت نیروهای مغناطیسی بیش از جابجائی حرارت در حرکت دادن ومنحرف ساختن قوس موثر است. تاثیر متقابل میدان مغناطیسی کنتاکتها ومیدانی که توسط قوس الکتریکی ایجاد گردیده نشان داده شده است. بطوری که ملاحظه میگردد جریان الکتریکی ضمن عبور از مسیر خمیده کنتاکت ثابت،قوس وکنتاکت متحرک در اطراف هر یک از قسمت های مذکور میدان مغناطیسی ایجاد می نماید که جهت ان برحسب جهت جریان تعیین می گردد.درفضاهای پشت میدان های مغناطیسی حاصل از عبور جریان در کنتاکت ودر قوس بایکدیگر جمع ودر منطقه مقابل قوس میدانهای مذکور یکدیگر را خنثی می نمایند بنحوی که قوس ایجاد شده تحت تاثیر میدان منتجه در جهت فلش حرکت نموده وحلقه قوس رفته رفته وسیع تر میگردد.با عبور جریان از نوعی سیم پیچ می توان نیروی وارده به قوس را به منظور پراکنده ساختن ان افزایش داد.

 

 

 

2-خنک کردن شدید قوس

     به هنگام قطع مدار و تشکیل قوس اگر چنانچه هوا بشدت به طرف قوس دمیده شود،حتی در محفظه های نوع بازنیز قوس از محل خود بطرف هوای سرد واقع در انتهای محفظه رانده وبه مقدار قابل ملاحظه ای سردمیشود.صفحات جدا کننده وموانعی که در مسیر حرکت جرقه قرار دارند خود باعث تشدید خنک شدن قوس میگردند.

3-تقسیم قوس به چند قسمت

همانطور که می دانیم بر حسب مقدار جریان مدار ،افت ولتی در محل پایه های هر قوس (مانند حالت آند وکاتد)بوجود می آید که مقدار آن تقریبا بین 10تا20 ولت می باشد.این مقدار افت ولت به افت ولت حاصل ازطول مسیر جرقه اضافه میگردد. در جریان متناوب نیز مانند حالت آند وکاتد جریان مستقیم ،افت ولتی در محل پایه های قوس به وجود می آید،معهذا پس از هر نیم سیکل که جهت جریان عوض می  شود جای آند وکاتد نیز تغییر می کند.بواسطه این تغییر ودر نتیجه تغییر جهت تخلیه فضای الکترونی وملتهب،افت ولتی در حدود 250 ولت ایجاد می شود. این مقدارافت ولت در کلیدهائی بوجود می آیدکه کنتاکتهای آن با یک فاصله هوایی از یکدیگر باز می شوند.چنانچه بتوانیم در این مورد قوس ایجاد شده را به چند واحد قسمت کنیم به مقدار افت ولت نیز به نسبت تقسیمات قوس به چند برابر افزایش می یابد. با استفاده از کلیدهایی که کنتاکتهای آن به صورت پل بوده وو بادو فاصله هوایی مدار را قطع می کنندویا با تعبیه صفحات جداکننده در محفظه جرقه گیر آنها قوس ایجاد شده را می توان به چند قسمت تقسیم نمود. روش عملی وبا صرفه که بخصوص در خاموش کردن قوس در مدارات جریان متناوب بکار می رود استفاده ازکنتاکتور با کنتاکت های دوبله مجهز به صفحات جداکننده قوس می باشد.در این مورد تعداد صفحات تقسیم کننده تابع سطح ولتاژ موردنیاز قوس می باشد. در قطع مدارات جریا ن متناوب،حتی در صورت تشکیل ولتاژ گذاری شدید در مدار نیز درمدار نیز اثر الکترود در نیم سیکل اول باعث خاموش شدن جرقه می گردد معهذا باید از تجدید وتشکیل جرقه در نیم سیکل بعدی جلو گیری به عمل می آید.در بسیاری از موارد دو ویا چند روش مشترک وهمزمان به کار می برند. مثلا در برخی از از کلیدها علاوه بر سود جستن از اثر الکترود ،از روش ازدیاد طول قوس و سرد کردن شدید آن نیز استفاده می شود.

 

 

 

 

 

 

 

4-خاموش کردن جرقه در لحظه صفر شدن جریان   

تا کنون اقدامات زیادی انجام گرفته که با جلوگیری از تشکیل قوس و در نتیجه حذف وسائل اضافی تجهیزات خاموش کننده در هزینه تهیه کلیدها صرفه جوئی گردد.در این رابطه اگر چه در قطع مدارات جریان مستقیم (بجز چند مورد استثنائی)قطع مدار بدون تشکیل جرقه تقریبا غیر ممکن می باشدولی در جریان متناوب اگر چنانچه کنتاکتها دقیقا در لحظه ای که جریان مدار صفر می شود به سرعت باز شده واز هم دور شوند این امر امکان پذیر خواهد بود. 

5-اتصال موازی خازن با کنتاکت

با اتصال خازن به صورت موازی با کنتاکتهای کلید،می توان جریانهای مستقیم کم را بدون استفاده از وسیله خاموش کننده قطع نمود. همان طور که در شکل زیر مشان داده شده بهنگام قطع مدار،خازن به شکل یک انباره الکتریکی عمل نموده وانرژی مغناطیسی مدار را که می بایست درقوس الکتریکی به مصرف برسد جذب می نماید. در مدتی که مجددا خازن تا مرز حداکثر ولتاژ خود شارژ می شود،کنتاکتها انقدر از هم فاصله میگیرند که ولتاژ خازن قادر به تخلیه در فاصله هوایی بین دو کنتاکت نمی گردد.

 

6-خاموش کردن قوس در خلاء

 

بطوری که میدانیم در یک میدان یکنواخت  ولتاژ شکست برابر است با:

 

UD = E.d

که Eوd به ترتیب مقاومت شکست میدان و فاصله الکترودها می باشد. در یک گاز معیین با الکترودهایی از جنس مشخص،ولتاژ شکست به فشار گاز وفاصله شعله ور شدن قوس بستگی دارد.در فشار Torr 760 برابر با1013 میلی باروفاصله d =1 سانتی متر،ولتاژ شکست در هوا در حدود 3500 ولت می اشد که این مقدار با بالارفتن فشار گاز یاهوا افزایش یافته و با پاین آمدن آن کاهش مییابد.در فشاری برابر Torr 5/0 یا6666/0 میلی بار مقدار ولتاژ شکست UD به حداقل مقدار خود می رسد که با کاهش بیشتر فشار گاز این مقداردوباره به سختی افزایش می یابد.

رابطه بین فشار گاز و ولتاژشکست UD در فاصله d =1 سانتی متر از روی منحنی پاشن paschen تعیین میگردد.

در مدارات جریان متناوب از کلیدهای خلاء با ولتاژشکست زیاد وفشار کم استفاده می شود.

 

در ساخت کنتاکت کنتاکتورهای خلاء از فلزات با مقدار بسیار جزئی گاز با درجه ناخالصی کمتر از 1% استفاده می شود تا جوش خوردن کنتاکتها بهنگام قطع ووصل جلوگیری شده و ضمنا دوام بیشتری نیز پیدا نماید. با تکنیکهای خاصی که درحال حاضر در ساخت کنتاکتها به کار گرفته می شود،کلیدهای خلاءراقادر میسازد تا در حدود تقریبا یک میلیون عمل قطع ووصل رادرکلاس AC3  انجام دهند(یعنی وصل مدار در6برابر جریان نامی وقطع مدار در جریان نامی). از آنجا که مجهز کردن سایر قستهای جانبی محفظه جرقه گیر به شرایط خلاء هزینه ساخت کلیدهای خلاء را بالا می برد ازنظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد.لذادر کنتاکتورهای جدید از انجام این کار صرفه نظر شده است.بااین وجود این گونه کنتاکتورها از نظر حجم واندازه در مقایه با کنتاکتورهای معمولی که در شرایط عادی هوا کار می کنند به مقدار قابل توجهی کوچکترند.

7-استفاده ازمایع در خاموش کردن جرقه

روغن نیز به عنوان نوعی ماده خاموش کننده در کلیدهای فشار ضعیفو از جمله کنتاکتورهای روغنی مورد استفاده قرار می گیرد.دراین کاربرد روغن تحت فشار بواسطه وجود نیروی دینامیکی حاصل از جریان مدار اطراف قوس ایجاد شده را به صورت دیواره ای احاطه می نماید که در نتیجه تجزیه روغن وتشکیل حبابهای گازدر فاصله میان قوس ودیواره روغن،قوس تشکیل شده بشدت سرد می شود. در این جا فشار حبابهای گاز وهیدروژن حاصل به نوبه خود در بالاربردن سریع ولتاژقوس کمک می نماید.چون ولتاژبرگشت در محیط روغن در مقایسه با هوا می تواند به چندین برابر افزایش می یابد،لذا،پ کلید های روغنی مناسبترین وسیله برای قطع جریان های متناوب می باشند.برتری دیگر اینگونه کلیدها نسبت به سایرین عدم وجود جریان شارژ می باشد بطوری که در جریان قطع مدار حتی قوس های بسیر شدید نیز فرصت گسترش پیدا نمی کنندو به این طریق می توان انرژی حاصله از قطع مداررا به مقدار زیادی کاهش داد. انجام این کار بسیار ضروریست زیرا درغیر این صورت علاوه بر سوختن شدید کنتاکتها،توزیع وگسترش حرارت حاصله از قوس باعث تجزیه روغن وکربنی شدن آن می شود.بواسطه پایین بودن انرژی قطع،تجهیزات خاموش کننده در کلیدهای روغنی در مقایسه با وسائل خاموش کننده در کلیدهای هوایی ابعاد بسیار کوچکی دارند.

به خاطر کربنی شدن روغن،در مدارات جریان مستقیم منحصرا از کلیدهای هوایی استفاده می شود.یکی دیگر از مقاصد اصلی در پر کردن کلید به وسیله روغن،محافظت قسمت های فلزی کلید در برابر اثر خنک کنندگی گازها بود که امروزه این مشکل به روشهای گوناگون واز جمله نصب تجهیزات با درجه حفاظت بالا یا استفاده از مخازن پر شده گاز مرتفع گردیده است.

 

8-استفاده از پودر در خاموش کردن جرقه

پودر مواد به منظور خاموش کردن قوس الکتریکی فقط در فیوزها مورد استفاده قرار میگیرد به این ترتیب که اطراف سیم فیوز را با پودر سنگ کوارتز پر کرده و آنرا متراکم می نمایند.در هنگام سوختن فیوز، سیم فیوز ذوب شده وضمن تجزیه وتبخیر در مسیر طولی سیم فیوز ودر فاصله دو سر فیوز ایجاد قوس می کند. قوس بوجود آمده در ابتدا بوسیکه بخار فلز یونیزه شده ومی سوزد.در این حالت حرارت آن توسط پودر کوارتز که اطراف آنرا احاطه کرده جذب می شود،پس از آن قوس در هوا به سوختن خود ادامه می دهد و چون در داخل پودر کوارتز بشدت سرد شده سریعا واتاژ جرقه زیادی تولید می کند که باعث کاهش جریان قوس می گردد.

 

بطور کلی  در طبقه بندی کلید می توان سه عامل مختلف را در نظر گرفت که عبارتند از :

الف – مدت اثر                ب- عامل موثر                پ- تهیه عامل موثر

الف- مدت اثر

در برخی از کلیدها خاموش کنندۀ جرقه در زمانی که جریان از صفر  و یا حوالی آن می گذرد وارد عمل می شود و در برخی دیگر عامل خاموش کنندۀ جرقه به محض صدور فرمان قطع به کلید و جدا شدن تیغه ها از هم وارد عمل می شود و در تمام مدتی که جریان از قوس عبور می کند در قطع جرقه موثر است . این اثر مداوم برای خنک کردن و خارج کردن الکترونها و حاملهای بار در ضمن این که باعث انجام کار بیشتر و صرف انرژی بیشتری می شود ، باعث می شود که استقامت مکانیکی و حرارتی کلید نیز به مقدار قابل ملاحظه ای بالا برده شود. ولی در عوض بخاطر موثر بودن عامل قطع جرقه در ضمن عبور جریان و تاثیر مداوم آن به روی قوس الکتریکی(از نظر قطر ،شکل و فرم و محل و پایۀ جرقه) باعث می شود که قطع جرقه به محض عبور جریان از صفر  راحت تر و مطمئن تر صورت گیرد. زیرا خنک کردن و خارج کردن حاملهای بار هرچه ستون جرقه لاغرتر باشد سریعتر انجام می گیرد. در ضمن بعضی از کلیدها انرژی لازم برای خاموش کردن جرقه را خود بوجود می آورند. در این نوع کلیدها که بنام کلید خودکار معروفند ، قسمتی ار انرژی حرارتی قوس صرف خاموش کردن قوس می گردد.

ب- عامل موثر

بطور کلی در تمام کلیدهای قدرت به استثنای کلیدهائی که در خلاء کار می کنند برای خنک کردن و خارج کردن حاملهای بار از یک مادۀ اولیه مناسبی استفاده می شود که ممکن است جامد ، مایع و یا گاز باشد.در کلیدهائی که در خلاء کار می کنند  جرقه در یک محفظه کاملا خلاء ایجاد می شود. و عامل جرقه یون هایی هستند که در اثر بخار شدن فلز الکترودها بوجود می آیند و سپس این یون ها با الکترون های آزاد جدار محفظة کلید مجددا ترکیب شده و از بین می روند. در تمام کلیدهای دیگر مواد موجود در اطراف جرقه در اثر حرارت بسیار زیاد قوس (50000-10000 درجه سانتی گراد) تجزیه می شود . زیرا هیچ عنصر جامد یا مایعی وجود ندارد که بدون تجزیه شدن این شدت گرما را تحمل کند. لذا همیشه   اطراف جرقه بدون توجه به نوع ماده ای که قبل از جرقه الکترودها را احاطه کرده بود گاز جمع می شود و چون قابلیت هدایت حرارتی گازها بسیار خوب است لذا وجود این گازها در اطراف قوس الکتریکی برای خنک کردن قوس بسیار با ارزش است. ولی چون ماده اولیه اطراف کنتاکتها قبل از جرقه در ساختمان کلید مهم است لذا کلیدها را می توان از لحاظ نوع عایق نیز به شرح زیر دسته بندی کرد.

الف – خاموش کننده جامد

خاموش کننده جامد سه نوع است:

1)خاموش کننده ای که در اثر حرارت می سوزد

این خاموش کننده ها به خاموش کننده دانه ای معروف هستند مثل خاک کوارتز که اغلب در فیوزهای فشار قوی با قدرت قطع زیاد بکار برده می شود.

2)خاموش کننده ای که حرارت را جذب می کند بدون اینکه تغییر شکل دهد

این وسیله ها در تماس مستقیم با جرقه قرار می گیرند و ظرفیت حرارتی زیاد آن به عنوان یک خنک کننده موثر واقع می شود. در این نوع کلیدها(کلیدهای پر قدرت فشار ضعیف) بخصوص از سرامیک و سوفال استفاده می شود و برای تسریع در خنک کردن جرقه ، قوس بوسیله نیروی الکترودینامیکی قوسی که توسط یک حوزه مغناطیسی شدید بوجود می آید به دیوارهای این عنصر خاموش کننده فشرده می شود و برای جلوگیری از حرارت موضعی و محلی جرقه، قوس را خیلی سریع در روی سطح دیواره سرامیک می دوانند.

3)خاموش کننده ای که در اثر حرارت تبخیر می شود

دراین نوع کلید قشر بسیار نازکی از سطح عایق که در تماس با جرقه الکتریکی می باشد در اثر حرارت شدید قوس تبخیر می شود و گازها متصاعد شده اطراف قوس را می پوشاند و باعث خاموش شدن جرقه می شود.  به این کلیدها بخاطر اینکه گاز از جسم جامد و سختی متصاعد می شود. کلید با گاز جامد نیز گفته شده است.

ب-خاموش کننده مایع

مایعاتی که در قطع جرقه موثر هستند عبارتند از روغن وآب .

1)روغن: اولین مایعی که در ساختمان کلیدهای فشار قوی بکار برده شد روغن معدنی بود .در ابتدا فکر می کردند که بمحض عبور جریان از صفر، زوغن جانشین ستون قوس بین دو کنتاکت می شود و بعلت اینکه استقامت الکتریکی روغن خیلی زیاد است(120-80kv/cm) قوس نمی تواند برگردد و برای همیشه خاموش می ماند. در بررسی هائی که انجام شد معلوم شد که این نظریه کاملا بی اساس است و علت خاموش شدن جرقه فقط تجزیه و تبخیر شدن روغن بخصوص ایجاد هیدروژن می باشد که اطراف جرقه را می پوشاند. نظر به اینکه گازها بخصوص هیدروژن دارای هدایت حرارتی بسیار خوبی هستند در خنک کردن جرقه بسیار موثر واقع می شوند . یکی از معایب  روغن معدنی قابل اشتعال بودن آن است. البته تا موقعی که کلید قادر به قطع جرقه باشد بعبارت دیگر تا موقعی که قدرت قطع کلید متناسب با قدرت جزقه باشد قابل اشتعال بودن روغن مشکلاتی برای کلید فراهم نمی کند و تاثیری در قطع جرقه ندارد ولی دراین 20 سال اخیر به علت بالا رفتن جریان اتصال کوتاه وبزرگ شدن قدرت الکتریکی شبکه ها کلیدهای روغنی قادر به قطع جریان و یا تحمل قدرت اتصال کوتاه شبکه نبودند، لذا اغلب کلیدهای روغنی فشار قوی در شبکه ها و تاسیسات برقی با انفجار و آتش سوزی مواجه گردیدند.

2) آب : در سال 1930 کارخانجات زیمنس موفق به ساختن نوعی کلید آبی بنام کلید اکسیانزیون شدند.در این کلید آب در اطراف قوس یا بهتر بگوئیم در تماس با قوس که دارای حرارت فوق العاده ایست به هیدروژن  و اکسیژن تجزیه می شود و سپس در موقع عبور از آب قسمت اعظم آن مجددا به بخار تبدیل و تقطیر می گردد.یکی از معایب آب تبخیر سریع آن در محل های خشک و گرم و نقطه انجماد  آن در درجه حرارت صفر است و بدین جهت نمی توان از آن بطور خالص در هوای آزاد و در مناطقی که درجه برودت هوا از صفر می گذرد استفاده کرد. برای پائین بردن نقطه انجماد آب از محلول ضدیخ استفاده می شود. با اضافه کردن20 درصد ماده ضد یخ نقطه انجماد بقدری پائین می آید که می توان از کلید آبی به راحتی در مناطق سردسیر در تاسیسات سرپوشیده استفاده کرد و با اضافه کردن 70درصد ماده ضدیخ درجه انجماد از 70- درجه نیز کمتر می شود در صورتیکه ضدیخ آب از 70درصد تجاوز کند ، محلول قابل اشتعال می شود. مخلوط آب و ضدیخ بر خلاف روغن در کلید ایجاد دوده نمی کند و بدین جهت  در کلید های با قطع و وصل زیاد بسیار مناسب است. همانطور که گفته شد بعلت اینکه آب خاصیت عایقی ندارد ، دو کنتاکت کلید در حالت قطع نمی تواند در داخل آب قرار گیرد بلکه باید پس از قطع جرقه یک فاصله هوائی نیز برای کلید در نظر گرفت.

پ- خاموش کننده گازی

1)ازت

ساختمان کلیدهای فشار قوی اصولا در ابتدا با کلیدهای هوائی شروع شد در این کلیدها ماده خاموش کننده جرقه در همان هوائی است که اطراف کنتاکتها ی کلید را پوشانده و موثرترین آنها گاز ازت است که در هوا وجود دارد. البته چون گاز ازت دارای قابلیت هدایت دمای چندان خوبی نیست اثر خنک کننده آن نیز کم است و بدین جهت استفاده ساده آن در کلیدهای فشار قوی قدرت  زیاد ممکن نیست . لذا در کلیدهای فشار قوی قدرت زیاد از هوای فشرده و یا از گاز دیگری که دارای اثر خنک کنندگی بیشتریست استفاده می شود. ولی در کلیدهای با قدرت کم هوا یک عامل موثر بسیار عالی است زیرا علاوه بر ارزانی همه جا نیز در دسترس می باشد.

2)هیدروژن

اثر خاموش کننده گاز هیدروژن نسبت به گاز ازت خیلی بیشتر است زیرا هیدروژ؟ن دارای قابلیت هدایت حرارت بهتری از گازهای دیگر است. ولی بعلت گرانی تهیه آن در کلیدهای فشار قوی تا به امروز از این گاز بعنوان ماده اولیه مثلا کلید با گاز هیدروژن فشرده استفاده نشده است. بلکه معمولا کلیدها را با عایقی پر می کنند که در موقع جرقه زدن بین کنتاکتها گاز هیدرو؟ژن بخودی خود بوجود می آید.

همانطور که قبلا نیز اشاره شد در کلیدهای با مایع، حرارت جرقه باعث تجزیه قسمتی از مایع و متصاعد شدن گاز هیدروژن می گردد و در کلیدهای با گاز جامد در اثر حرارت شدید جرقه از دیواره های عایقی محفظه جرقه خاموش کن گاز هیدروژن متصاعد شده و این گازها باعث خاموش کردن جرقه می شوند.

3)گازSF6

در این اواخر کلیدهای فشار قوی با گازSF6 که دارای قابلیت هدایت حرارتی بسیار عالی است ساخته شد. خواص عایقی بسیار خوب این گاز از زمانهای نسبتا دور معلوم بود ولی بعلت گرانی قیمت آن می بایست ساختمان کلید طوری باشد که گازSF6 درضمن کار مصرف نشده واز بین نرود. از این جهت کلیدهای SF6 دارای یک مدار بسته برای گاز SF6 می باشند.

3- تهیه عامل موثر                                 

کلیدهای فشار قوی را می توان از لحاظ نوع تهیه عامل موثر در خاموش کردن جرقه به دو دسته خاموش کننده خارجی و خاموش کننده خودی تقسیم کرد.

در کلیدهائی که ماده خاموش کننده مستقل از شدت جریان و حرارت قوس می باشد باید این ماده از خارج تهیه شود . این کلیدها کلیدهای با خاموش کننده خارجی می باشند(کلید هوای فشرده).

در کلیدهای دیگر که شدت اثر ماده خاموش کننده تابع شدت جریان است باید ماده خاموش کننده توسط خود جرقه وقوس الکتریکی ایجاد شود. لذا این کلیدها را کلید با خاموش کننده خودی می نامیم(کلید روغنی).

ساختمان بعضی کلیدها طوریست که در جریان های کم و متوسط نوع اول ودر جریان زیاد نوع دوم موثر واقع می شود. در نتیجه این کلیدها جریانهای کم را نیز به خوبی و سرعت جریانهای زیاد قطع می کنند. و از این جهت دارای مزیت فوق العاده ای نسبت به کلیدهائی هستند که فقط از یک نوع تولید ماده خاموش کننده بهره می گیرند . کلیدهائی که ماده خاموش کننه جرقه را متناسب با شدت جریان قوس ایجاد می کنند قادر هستند تا آنجا که نیرو و استقامت دینامیکی و مکانیکی دستگاه اجازه دهد جریان های زیاد را بسیار سریع قطع و جرقه را به راحتی خاموش کنند. ولی برعکس در جریانهای کم بخاطر این که اثر ماده حنک کننده و خاموش کننده نیز کم است عمل قطع جرقه طولانی تر می شود. بدین جهت این کلیدها دارای یک حد پائین جریان می باشند.مثلا در کلید روغنی هر چه شدت جریان بیشتر باشد گاز بیشتری متصاعد شده و فشار داخل منبع کلید نیز بیشتر می شود. واگر جداره خارجی منبع کلید بتواند این فشار را تحمل کند جرقه زودتر سرد وخاموش می شود. ولی در جریانهای کم به علت ایجاد گاز هیدروژن کم ، جرقه ممکن است مدتی ادامه یابد. در کلیدهائی که ماده خاموش کننده از خارج در اختیار کلید قرار می گیرد چون جرقه جریانهای کم نیز براحتی و با اطمینان کامل خاموش می شود ، لذا این کلیدها فاقد حد پائین جریان هستند ولی مسلما جریانهای زیاد در این کلید مشکلتر از کلیدهائی است که ماده خاموش کننده جرقه را خود متناسب با شدت جریان تهیه می کنند.

 

کلیدهای فشار ضعیف برای جریان های متناوب

در تاسیسات برق فشار ضعیف برای قطع و وصل مدارهای مختلف الکتریکی و همچنین برای حفاظت سیم ها، تاسیسات و مصرف کننده های بزرگ از کلیدهای فشارضعیف مختلفی استفاده می شود که به چهار دسته مهم تقسیم می شوند.

1)کلید دستی که عبارتند از :

الف- کلید تیغه ای (چاقوئی)

ب- کلید پاکو(کلید گردان )

پ – کلید فیوز

2)کلید خودکار

3)کلید محافظ موتور

4)کلید مغناطیسی (کنتاکتور)

کلید دستی:

الف- کلید تیغه ای: کلید تیغه ای در تاسیسات رو باز برای جریانهای از100 تا 200 آمپر و تا یک کیلو ولت بکار برده می شود و دارای این مزیت است که اولا قطع کنتاکتهای کلید حتی از فاصله نسبتا زیاد نیز به آسانی آشکار می شود . در ضمن رساندن برق از یک شین به شین دیگر را میسر و ممکن می سازد(کلید تیغه ای دو طرفه یا تبدیل.

این کلیدها بخصوص برای برق رسانی به موتورهای یکفاز و وسائل برقی جریان دایم بسیار مناسب است.

در موتورهای سه فاز بهتر است از کلید تیغه ای استفاده نشود زیرا موتور در اثر سوختن یکی از فیوزها یکفاز کار می کند و ممکن است بسوزد. کلید تیغه ای مخصوص جریان دایم علاوه بر تیغه اصلی جریان رسان دارای یک تیغه اتصال لحظه ای نیز می باشد که عمل آن قطع و بریدن جرقه در موقع قطع کلید است.

ب- کلید پاکو (کلید گردان): این کلید که برای آمپرهای کم (تا 100آمپر ) ساخته می شود یک کلید قابل قطع زیر بار است و به همین جهت هر یک از کنتاکتهای جریان رسان مربوط به یک قطب در یک محفظه عایقی مخصوص بخود ،بطور انفرادی نصب شده است. بطوریکه هر محفظه جزقه گیر با کنتاکتهای خود یک عنصز مستقل(یک کنتاکتور )را تشکیل می دهد. و می توان با نصب تعداد زیادی از این کنتاکت دهنده ها روی یک محور ، انواع اتصالی ها و برق رسانی های ممکن را بوجود آورد و در مدارهای پیچیده فرمان از آن به راحتی استفاده کرد.

پ-کلید فیوز: بیشتر حوادث در شبکه فشار ضعیف که منجر به برق گرفتگی می شود مربوط به قوس الکتریکی است که در موقع تعویض فیوز بوجود می آید . لذا برای جلوگیری از خطراتی که در موقع تعویض فیوزها در شبکه فشار ضعیف پیش می آید بهتر و مناسب است بجای کلید و فیوز از کلید فیوز استفاده شود.

در ضمن در موقعی که جریان اتصال کوتاه شبکه یا مصرف کننده پشت فیوز خیلی زیاد باشد(تا  100 کیلوآمپر) اجبارا باید بجای کلید و فیوز از کلید فیوز استفاده شود.

کلید فیوز نسبت به کلید خودکار ارزانتر و از نظر جایگیری و ابعاد کوچکر است . لذا مورد استعمال آن در تاسیسات برق فشار ضعیف و توزیع برق در کارخانجات روشنائی و پستهای ترانسفورماتور و خطوط انتقال انرژی شعاعی و باز بسیار زیاد است.

2)کلید خودکار

در بعضی از شبکه های برق رسانی باید بمحض برگشت جریان و یا کم شدن و افت بیش از مجاز ولتاژ، مدار جریان بطور خودکار قطع گردد در چنین حالاتی فقط می توان از کلید خودکار استفاده کرد.

مزایای کلید خودکار:

1-کلید خودکار پس از قطع مدار در اثر جریان زیاد و یا بار زیاد و یا هر عامل دیگری بلافاصله مجددا آماده برای بهره برداری می باشد.

2-با کمک کنتاکتهای فرعی که درآن تعبیه شده می توان وضعیت کلید را در هر حالت توسط سینل تعیین کرد و در اطاق فرمان منعکس نمود.

3)ساختمان این کلید طوری است که اگر کلید را به روی یک مدار اتصال کوتاه شده ای به بندیم در ضمن بسته شدن نیز رلۀ جریان زیاد کلید بسرعت و بدون درنگ مدار را قطع می کند.

الف- کلید خودکار با رله جریان زیاد و بار زیاد

این کلیدها در تاسیسات روشنائی و برق صنعتی بخصوص برای حفاظت کابل وسیم و ماشین آلات صنعتی در مقابل بار زیاد وجریان اتصال کوتاه و همچنین در طرف فشار ضعیف ترانسفورماتور های محلی برای حفاظت ترانسفورماتور در مقبل خطرات خارجی بکار برده می شود. رله بار زیاد در این کلید یک رله حرارتی است که ممکن است بطور مستقیم با جریان اصلی و یا بطور غیر مستقیم توسط جریان زکوندر ترانسفورماتور جریان تغذیه شود این رله در اثر تغییر شکل پیدا کردن به کمک یک ارتباط مکانیکی باعث قطع کلید می شود نقطه کار این رله بین 05/1 تا2/1 برابر جریان نامی است.

ب-کلید خودکار با رله ولتاژ کم

مورد استعمال این کلید در محلی است که افت ولتاژ بیش از مجاز برای مصرف کننده الکتریکی خطرناک باشد و یا اصولا در موقع قطع ولتاژ شبکه ،ارتباط مصرف کننده ها با شبکه قطع گردد، تا در موقع برگشت مجدد و غیر مترقبه ولتاژ موتورهای الکتریکی موجود در شبکه خود سرانه و بطور ناگهانی بکار نیافتند. زیرا همانطور که می دانیم اغلب موتورها بخصوص موتورهای آسنکرون با روتور سیم پیچی شده احتیاج به یک راه اندازی صحیح دارند تا از سوختن آنها در موقع راه اندازی جلوگیری شود . برای جلوگیری از قطع بی موقع کلید در اثر تغییرات کوچک ولتاژ و تغییرات آنی و زودگذر اولا نقطه کار رله ولتاژکم در حود 70- 60درصد ولتاژ نامی انتخاب می شود در ثانی کلید مجهز به یک رله تاخیری نیز می باشد.

پ-کلید خودکار با قطع کننده برگشت جریان

این کلید بهترین وسیله برای اتصال موازی ژنراتورهای جریان دایم و یا یک سری باطری است که بطور موازی روی شبکه واحد کار می کنند و باعث می شود که در اثر افت اختلاف سطح در یکی از ژنراتورها یا افت ولتاژ در یک ردیف از باطری ها جریان به جهت عکس کشیده نشود وبه اصطلاح ژنراتور موتور کار نکند. در این کلیدها علاوه بر رله جریان زیاد و بار زیاد یک مغناطیسی دیگری نیز نصب شده که با جهت جریان متاثر می شود. این قطع کننده دارای دو پیچک مختلف است که یکی با جریان اصلی و دیگری با ولتاژ ثابت تغذیه می شود و بر حسب جهت جریان ، حوزه مغناطیسی این دستگاه با هم جمع و یا از هم کم می شود و در یکی از حالتها باعث قطع کلید بطور خودکار می گردد.

ت-کلید خودکار با رله جریان کم

این کلیدها برای شارژ باطری بکار برده می شوند.

دراین کلید از یک بوبین مغناطیسی استفاده شده که جریان شارژ باطری از آن می گذرد و باعث نگهداشتن کلید می شود و بمحض اینکه جریان شارژ باطری بعلت پر شدن باطری قطع شد، مغناطیس نگهدارنده زبانه مخصوص را آزاد می کند   که وسیله قطع کلید را بطور خودکار فراهم می سازد.

3)کلید محافظ موتور

کلید محافظ موتور یک نوع بخصوص از کلید خودکار با قطع کننده جریان زیاد است و می تواند جریان راه اندازی موتور طبقVDE065 در زمان راه اندازی تحمل کند بدون اینکه باعث قطع کلید شود.

کلید محافظ موتور برای دو جریان راه اندازی  مختلف ساخته می شود.

1)کلید محافظ موتور برای راه اندازی سبک :

این کلید جریان راه اندازی موتور را در صورتیکه از 5 برابر جریان نامی تجاوز نکند تا 20 ثانیه نگه می دارد.

2)کلید محافظ موتور برای راه اندازی سنگین:

این کلید جریان راه اندازی موتور را در صورتیکه از 10 برابر جریان نامی تجاوز نکند.

همانگونه که از اسم این کلیدها معلوم است این کلیدها برای حفاظت موتورها بسیار کاربرد دارند،این کلیدها معمولا" تا100آمپر و 100KA ساخته میشوند و برای موتورهای تا 55KW مناسب هستند.

 

 

 

4)کلید مغناطیسی یا کنتاکتور

کلید مغناطیسی عبارت است از کلید با فرمان از دور و بدون نگهدارنده مکانیکی . این کلید فقط تا موقعی که از الکترومغناطیس نگهدارنده آن جریان عبور می کند بسته است و بمحض قطع جریان یا ولتاژ کلید خود بخود مدار را قطع میکند و باز می شود. کلیدهای مغناطیسی دو نوع هستند ، هوائی و روغنی ودر هر دو حالت  میتوان کلید را با قطع کننده بی متال حرارتی مجهز کرد و بعنوان کلید محافظ موتور از آن  استفاده نمود . بی متال در موقع عبور جریان زیاد باعث قطع برق الکترومغناطیس نگهدارنده می شود و در نتیجه کنتاکتها از هم رها می شوند. چون کنتاکتورها بر خلاف کلید محافظ موتور فاقد قطع کننده جریان زیاد می باشند باید برای حفاظت در مقابل جریان زیاد اتصال کوتاه با فیوز مجهز و تکمیل شوند. کنتاکتورها بر اساس قطع و وصل زیاد و متوالی ساخته شده اند و بدین جهت دارای قدرت زیاد نیستند لذا قطع جریان اتصال کوتاه و زیاد بعهده فیوز گذاشته می شود کلید مغناطیسی برای بکار انداختن موتورها و دستگاههای الکتریکی و گرمکن ها و شبکه روشنائی و غیره از راه دور بسیار مناسب است.

 

 

مشخصات کلیدهای حفاظت از خطر برق گرفتگی ( جریان نشتی )

-دمای کاری کلیدها جهت قطع جریان نشتی متناوب   از 25- تا 40- درجه سیلسیوس و با قدرت اتصال کوتاه 6 تا 25 کیلو آمپر می باشد .

- جهت حفاظت کـلـیـدهـا و مـدار مصرفی در مـقـابـل اتصال کوتاه و اضافه بار بایستی فیوز پشتیبان (Back-Up Fuse) با توجه به جریان نامی کلید و مشخصات ارائه شده در کاتالوگ نصب گردد .

-کلیدها با جریان نامی 125-16 آمپر تولید می شوند .

-کلیدها جهت استفاده مشترکین تکفاز ( خـانـگی ) بـه صورت دو پـل ( فـاز + نـول ) و مشترکین سه فـاز ( صنعتی ) به صورت چهار پل ، که می تواند همراه با نول و یا بدون نول ( در سیستم های سه سیمه ) بکار رود .

-میزان جریان قطع خودکار کلیدها ( حساسیت ) از 10 میلی آمپر تا 5/1 آمپر ، و مدت زمان قطع حداکثر 200 میلی ثانیه است .

 -باتوجه به موقعیت نصب ، سیم های ورودی و خروجی می توانند از بالا و یا پائین به کلید متصل شوند که این امر در کارکرد کلید اثری نخواهد داشت .

- درجه حفاظت کلیدها برای جلوگیری از ورود اجسام خارجی برابر با IP 40 می باشد.

- کلید عملیات نصب و رفع نقص بایستی توسط فرد متخصص انجام شود .

-ترمینال های ورودی و خروجی کلیدها باتوجه به آمپر کلید برای بالاترین قطر کابل یا سیم در نظر گرفته شده و از این نظر مشکلی وجود نخواهد داشت .

- همراه با کلید امکان استفاده از کنتاکت کمکی نیز وجود دارد .

 

 

 

کلیدهای فشار قوی

كلیدها: همان طوركه درمبحث كلیدهای فشارضعیف گفته شد وسیله ارتباط سیستم های مختلف هستند و باعث عبور و قطع جریان می شوند.

·         كلید درحالت بسته (عبورجریان ) و در حالت باز (قطع جریان) دارای مشخصاتی به شرح زیر می باشند:

1- درحالت قطع دارای استقامت الكتریكی كافی و مطمئن در محل قطع شدگی است.

 2- درحالت وصل باید كلید در مقابل كلیه جریان هایی كه امكان عبور آن در مدار است حتی جریان اتصال كوتاه مقاوم و پایدار باشد و این جریان ها و اثرات ناشی از آن نباید كوچكترین اختلالی در وضع كلید و هدایت صحیح جریان به وجود آورد .

·         بدین ترتیب باید كلید فشارقوی در مقابل اثرات دینامیكی و حرارتی جریان ها مقاوم باشد البته برای اینكه ساختمان كلید ساده تر و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد اغلب استقامت الكتریكی و دینامیكی و حرارتی كلید را توسط دستگاههای حفاظتی تاحدودی محدود می كنند.كلیدهای فشار قوی را میتوان برحسب وظایفی كه به عهده دارند به انواع مختلف زیر تقسیم نمود:

1-كلید بدون بار یا سكسیونر

2-كلید قابل قطع زیر بار یا سكسیونر قابل قطع زیر بار

3-كلیدقدرت یا دیژنكتور

الف-  كلیدبدون بار (سكسیونر(

سكسیونر وسیله قطع و وصل سیستم هایی است كه تقریبا بدون جریان هستند به عبارت دیگر:

 سكسیونر قطعات وسایلی را كه فقط زیر ولتاژ هستند ازشبكه جدامی سازد.(تقریبابدون بار) بدان معنی است كه می توان به كمك سكسیونر جریان های كاپاستیو مقره، ماشین ها و تأسیسات برقی و كابل های كوتاه و همین طورجریان ترانسفورماتور ولتاژ را نیز قطع نمود و یاحتی ترانسفورماتور ولتاژ را نیز قطع نمایید و یا حتی ترانسفورماتور كم قدرت را با سكسیونر قطع كرد . درصورتی كه از سكسیونر جریان عبور كند ولی در موقع قطع اختلاف پتانسیلی بین دو كنتاكت آن ظاهر نشود قطع سكسیونر بلامانع است. همین طور وصل سكسیونری كه بین دو كنتاكت آن تفاوت پتانسیلی موجود نباشدگرچه به محض وصل باعث عبور جریان گردد نیز مجاز خواهد بود.   سكسیونر یك كلید نیست بلكه یك ارتباط دهنده یا قطع كننده مكانیكی بین سیستم ها است بدون اینكه مداری بسته شود. سكسیونر باید در حالت بسته یك ارتباط گالوانیكی محكم و مطمئن دركنتاكت هر قطب برقرار سازد و مانع افت ولتاژ گردد. لذا باید مقاومت عبور جریان در محدوده سكسیونر كوچك باشد تا حرارتی كه در اثر كار مداوم در كلید ایجاد می شود از حد مجاز تفاوت نكند. این حرارت توسط ضخیم كردن تیغه و بزرگ كردن سطح تماس دركنتاكت و فشار تیغه دركنتاكت دهنده كوچك نگه داشته می شود.

  همین طور مقره هایی كه پایه سكسیونر راتشكیل می دهند در اثر نیروی كشش الكترومغناطیسی دو فاز مجاور و مربوط به یك فاز در زمان عبور جریان كوتاه باشند.

 سكسیونرها وسایل ارتباط دهنده الكتریكی و گالوانیكی قطعات و سیستم های مختلف می باشند و در درجه اول به منظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق زدگی به كاربرده میشوند بدین جهت طوری ساخته می شوند كه درحالت قطع یا وصل محل قطع شدگی یا چسبندگی به طور آشكار قابل رؤیت باشد یعنی درهوای آزاد انجام گیرد.  ازآنجا كه سكسیونر باعث بستن یا باز كردن مدار الكتریكی نمیشودبرای بازكردن و بستن هر مدار الكتریكی فشار قوی احتیاج به یك كلید دیگری خواهیم داشت به نام كلید قدرت كه قادر است مدار را تحت هر شراطی باز كند و سكسیونر وسیله ای است برای ارتباط كلید قدرت به شین و یا هر قسمت دیگری از شبكه كه دارای پتانسیل است .

 

 انواع مختلف سكسیونر  از نظر ساختمانی:

الف - سكسیونر تیغه ای

ب - سكسیونر كشویی

پ - سكسیونر دورانی

ت - سكسیونر قیچی ای

 

الف – سکسیونر تیغه ای :  این سكسیونرها كه برای ولتاژهای تا 30کیلوولت به صورت یک پل و سه پل ساخته می شوند دارای تیغه هایی هستند كه ضمن قطع كلید عمود بر سطح افقی ( درسطح محورپایه ها) حركت می كنند و در بالای ایزولاتور (پایه) قرارمی گیرند .تیغه ها در جریان کم بصورت تسمه و در جریان های زیاد بصورت پروفیل و از مس ساخته می شوند و در هر حال تیغه ها بخاطر جلوگیری از ارتعاشات کلید در موقع عبور جریان اتصال کوتاه بطور دوتایی و موازی نصب می شوند . قطع و وصل کلی ممکن است دستی توسط اهرم یا موتوری یا کمپرسوری با هوای فشرده بانجام می شود. سکسیونر تیغه ای برای فشار قوی بصورت یک پل ساخته می شود و فرمان قطع و وصل آنها عموما کمپرسی با هوای فشرده انجام می گیرد.

 

 

ب – سکسیونر کشویی

سكسیونركشویی برای كیوسك یا قفسه هایی كه دارای عمق كم هستند بسیار مناسب است. دراین سكسیونر تیغه متحرك در موقع قطع در امتداد خود(درامتداد سطح افقی یا عمود بر سطح محور پایه ها) حركت می كند و بدین جهت فضای اضافی برای تیغه در حالت قطع از بین میرود. برای جریان های  خیلی زیاد که هر قطب از چندین تیغه موازی تشکیل می شود سکسیونر کشویی دارای این مزیت است که می توان تیغه ها را بصورت لوله ساخت و در داخل هم جای داد . این طریقه باعث می شود که جریان در لوله ها که داخل هم قرار دارند بهتر از تیغه های پهلوی هم تقسیم شود..           

 

 

پ – سکسیونر دورانی

سكسیونر دورانی كه برای ولتاژهای زیاد به خصوص60و110 کیلوولت ساخته می شود به جای یك تیغه بلند و یك كنتاكت ثابت دارای دو تیغه متحرك و دورانی میباشد كه با برخورد آنها به هم ارتباط الكتریكی برقرارمی شود.  در این نوع كلید حركت به موازات سطح افقی و یا عمود بر سطح محور پایه ها انجام می گیرد و دارای این وضعیت است كه با كوچك بودن طول بازوی تیغه فاصله هوایی لازم بین دوتیغه به وجود می آید و چون تیغه ها با گردش پایه ها باز و بسته میشوند عوامل خارجی مثل فشار باد و برف و غیره نمی تواند باعث وصل بی موقع آن گردد یا به علت یخ زدگی كنتاكت ها در زمستان احتیاج به نیروی اضافی برای بازكردن آنها نیست .

سکسیونر دورانی بصورت یک فاز ساخته می شود وبسته به نوع شین بندی شبکه سه تای آن بصورت متوالی در کنارهم یا بطور سری پشت سرهم در شبکه سه فاز نصب می گردد. تمام قطبها توسط اهرم و میله بطور مکانیکی بهم متصل و مرتیط می شوند و دارای فرمان واحد می باشند که معمولا کمپرسی و در حالت اظطراری دستی است . هر یک از سکسونرهای یک فاز دارای دو پایه عایقی قابل گردش می باشند که تیغه ها در روی آنها نصب شده است بطوریکه در موقع قطع و یا وصل سکسیونر پایه ها حول محور خود در جهت خلاف یکدیگر به اندازه 90 درجه می چرخند و باعث قطع و یا وصل کنتاکتها می شوند.

ت – سکسونر قیچی ای

 سكسیونر قیچی ای برای فشارهای زیاد و خیلی زیاد بسیار مناسب است. زیرا به علت اینكه كنتاكت آن را شین هوایی تشكیل می دهد احتیاج به دو پایه عایقی مجزا از یكدیگركه در فشار قوی باعث بزرگی ابعاد و سنگینی وزن آن می شوند ندارد و فقط شامل یك پایه عایقی است كه چنگك یا تیغه قیچی ای مانندكنتاكت دهنده روی آن نصب می شود و باحركت قیچی مانندی با شین یا سیم هوایی ارتباط پیدامی كنند.

مورداستعمال سكسیونر قیچی ای كه به آن سكسیونر یك ستونی نیز گفته میشود در شبكه ای است كه دارای دو شین به ازای هر فاز در سطح و ارتفاع مختلف نسبت به زمین و بالای هم باشد و سكسیونر ارتباط عمودی بین این دو شین را فراهم میسازد.

 

انتخاب سكسیونر از نظر نوع و مشخصات

انتخاب سكسیونرازنظرنوع فقط بستگی به شكل وطرز قرار گرفتن شین ها شمش بندی شبكه و محلی كه باید سكسیونر در آنج نصب شود دارد .

مشخصات سكسیونر بستگی به مشخصات فنی و الكتریكی دارد.

همان طور كه گفته شد سكسیونرها باید در مقابل حرارت ناشی از عبور جریان عادی و اسمی و جریان اتصال كوتاه و نیروی دینامیكی جریان اتصال كوتاه و به خصوص جریان ضربه ای استقامت كافی داشته باشد .

سكسیونر در حالت باز باید عایق خوب و مطمئنی برای پتانسیل بین تیغه و كنتاكت ثابت هر فاز و با زمین باشد

لذا مشخصات مهم یك سكسیونر كه گویای مشخصات فنی و استقامت الكتریكی و دینامیكی آن میباشد عبارتند از:

ولتاژنامیun

جریان نامی in

جریان اتصال كوتاه ضربه ای مجاز Is

جریان اتصال كوتاهIth( معمولا به مدت 1 تا 3 ثانیه)

2- کلید قابل قطع زیر بار

كلید فشار قوی قابل قطع زیر بار در ضمن این كه باید وظیفه یك سكسیونر را انجام دهد یعنی در ضمن داشتن ولتاژ، یك قطع شدگی قابل روئیت و مطمئن در مدار شبكه فشار قوی به وجود آورد، باید قادر باشد مانند یك دیژنكتور قدرت های كوچك الكتریكی را نیز قطع كند .لذا هر سكسیونر قابل قطع زیر باری باید دارای وسیله ای برای قطع فوری جرقه باشد.سكسیونر قابل قطع زیر بار اصولا دارای قدرت وصل بسیار زیاد است و می تواند جریان های با شدت 25-75 كیلو آمپر (ماكسیمم مؤثر ) را به خوبی وصل كند ولی قدرت قطع آن كم و از 1500-400 آمپر یعنی در حدود جریان نامی آن تجاوز نمی كند. لذا نتیجه می شود كه این كلید ها برای قطع جریان اتصال كوتاه ساخته نشده و مناسب هم نمی باشد  .

به همین دلیل در صورتی می تواند سکسیونر قابل قطع زیر بار در شبکه فشار قوی مورد استفاده قرار گیرد که این کلید مجهز به قطع کننده جریان اتصال کوتاه گردد و یا اینکه جریان اتصال کوتاه شبکه از قدرت قطع کلید تجاوز نکند. برای اینکه بتوان از این کلید در شبکه هائی که جریان اتصال کوتاه احتمالی آن بیش از قدرت قطع کلید است استفاده شود باید جریان قطع کلید توسط فیوز محدود و مهار شود لذا در اینگونه مواقع به همراه کلید از فیوز فشار قوی قدرت زیاد که در 6 تا 20 هزارولت دارای قدرت  قطعی در حدود 400 مگا ولت آمپر می باشند و جریان اتصال کوتاه را درهمان مراحل ابتدائی قطع می کنند

سكسیونر قابل قطع زیر بار برای فشار نامی20کیلو ولت ساخته میشود مورد استعمال آن فقط در تأسیسات قشار متوسط است .

كلید قابل قطع زیر بار به خاطر این كه كار سكسیونر را نیز انجام میدهد بدون این كه برای قطع آن احتیاج به برداشت بار باشد برای صرفه جویی در وسایل چفت و بست بین سكسیونر و دیژنكتور و جلوگیری از فرمان های غلط و رعایت نوبت فرمان از آن به جای سكسیونر در خطوط خروجی نیز استفاده می شود. در ضمن سكسیونر قابل قطع زیر بار برای وصل سیم های انتقال انرژی كابلهای خروجی ترانسفورماتورهای كم قدرت و همین طور قطع و وصل این كلیدها اغلب دستی است .البته فرمان موتوری و كمپرسی آن نیز طبق سفارش امكان پذیر است.

3- کلید قدرت یا دژنکتور

دژنكتور كلیدیست كه میتواند در موقع لزوم جریان عادی شبكه و در موقع خطا جریان اتصال كوتاه و جریان اتصال زمین و یا هر نوع جریانی با هر اختلاف فازی را سریع قطع كند .

 

 

 

برای انتخاب كلید قدرت باید به نكات زیر توجه كرد :

1- ولتاژ نامی كلید كه معمولا برابر ولتاژ شبكه ایست كه كلید در آن نصب میشود و می تواند در حدود 15درصد. هم از ولتاژ شبكه كوچكتر باشد .اغلب بخاطر به وجود آوردن اطمینان بیشتر در استحكام شبكه از كلیدی استفاده میشود که ولتاژ نامی آن از ولتاژ شبكه قدری بزرگتر باشد . مثلا در شبكه 13 هزار ولت از سریkv20 به جای 10کیلو ولت استفاده میشود.
2. جریان نامی كه مساوی با بزرگترین جریان كار معمولی شبكه است .

3. قدرت نامی قطع كلید كه باید با قدرت اتصال كوتاه در محل كلید مطابقت كند .

برای محاسبه قدرت قطع كلید و جریان اتصال كوتاه شبكه می توان از كتاب محاسبه اتصال كوتاه در شبكه از انتشارات دانشگاه تهران كمك گرفت

درضمن با همین قدرت قطع قدرت وصل نامی كلید نیز عملا مشخص میشود زیرا بر حسب تعریف V D E باید قدرت وصل كلید در حدود 5/2 برابر قدرت قطع آن باشد.

4- نوع فرمان وصل كلید :دستی-الكتریكی ویا كمپرسی توسط هوای فشرده

5- طریقه نسب كلید :كشویی-ثابت.

6-نوع قطع كننده اتوماتیك : قطع كننده پریمر یا زكوندر

7- برای نصب در شبكه آزاد یا شبكه سرپوشیده

یكی دیگر از مشخصات مهم كلید زمان تأخیر در قطع كلید است . این زمان بر حسب تعریف عبارت است از:

حد فاصل زمانی بین لحظه فرمان قطع توسط رله مربوط و آزاد كردن ضامن قطع كلید تا خاموش شدن كامل جرقه . این زمان در كالیدهای مدرن امروزی به0.05 ثانیه می رسد كه تقریبا 0.02 ثانیه آن برای قطع جرقه مصرف میشود . كلیدهای قدرت امروزی برای در حدود25000قطع و وصل ساخته مشوند و باید سالیانه یك بار یا پس از هر 3000بار قطع و وصل یك بار سرویس و مورد بازدید اساسی قرار گیرند .

انواع کلیدهای قدرت

الف – کلید روغنی : در کلید روغنی در درجه اول از روغن بعنوان عایق استفاده می شود و بدین جهت هر چه فشار الکتریکی شبکه بیشتر باشد حجم روغن داخل کلید نیز زیادتر می گردد بطوریکه وزن روغن در کلید روغنی 220 کیلوولت نزدیک به 20 تن می رسد و همین حجم زیاد روغن یکی از بزرگتریت معایب این نوع کلید بخصوص در موقع آتش سوزی است.

ب- کلید کم روغن

پ-کلید اکسپانزیون: کلید اکسپانزیون کلیدیست که در آن از آب به عنوان ماده خاموش کننده جرقه استفاده شده است و بهمین جهت اغلب کلید آبی نیز نامیده می شود. یکی از بهترین خواص ای کلید این است که چون آب داخل محفظه احتراق قابل اشتعال نیست هیچگونه انفجاری کلید را تهدید نمی کند و مانند کلیدهای روغنی باعث آتش سوزی نمی شود.

ت-کلید هوائی

ث-کلید گاز سخت(جامد) : در پستها و شبکه های برق کوچک که دارای تاسیسات محدود و فاقد دستگاه کمپرسور و تهیه هوای فشرده می باشند نصب کلیدهائی مقرون به صرفه نیست و بدین جهت اغلب از کلید اکسپانزیون و یا از کلید دیگری به اسم کلید گاز جامد استفاده می شود. در کلید گاز جامد نیز مانند کلیدهای روغنی و کم  روغن ، گازی که باعث خاموش کردن و بر نگشتن جرقه می شود توسط خود جرقه بوجود می آید. لذا قدرت قطع این کلید نیز تابع شدت جریان قطع است.

ج-کلیدSF6 : در این نوع کلید از گاز  SF6  بعنوان ماده خاموش کننده جرقه و عایق بین دو کنتاکت و نگهدارندۀ ولتاژ استفاده شده است. گاز SF6 الکترونهای آزاد را جذب می کند و ایجاد یون منفی بدون تحرک می کند در نتیجه مانع ایجاد ابر بهمنی الکترونها که باعث شکست عایق و ایجاد جرقه می شود می گردد.

چ-کلید خلاء : نظر به اینکه اصولا حاملهای باردار باعث هدایت جریان در فلزات و ایجاد قوس الکتریکی در عایق ها می شوند لذا در خلاء کامل چون هیچ عنصری  وجود ندارد که حامل الکترونها باشد باید جدا شدن دو کنتاکت فلزی جریان دار به احتمال قوی بدون ایجاد جرقه انجام گیرد.

با توجه به این اصل مهم کلیدهای فشار قوی که کنتاکتهای آن در خلاء از هم جدا می شوند ساخته شده است:

کلید خلاء بطور کلی از سه قسمت اصلی تشکیل شده است:

کپسول خلاء از فولاد کرم نیکل با کنتاکتورها

نگهدارنده کنتاکتور ها و ایزولاتورها

وسایل مکانیکی رسانای فرمان قطع و وصل

مقره های  فشار قوی

برای اتصال هادی های خطوط اتقال به دکل ها که دارای ولتاژهای زیادی نسبت به بدنه دکل و نسبت به یکدیگرند از مقره های فشار قوی استفاده می شود . مقره ها بر حسب ولتاژ مورد استفاده و شرایط محیطی شکل خاصی به خود می گیرند و عمدتا دارای دو وظیفه مهم می باشند:

الف-وظیفه مکانیکی

ب- وظیفه الکتریکی

بطور کلی مقره ها باید دارای ویژگی های زیر باشند:

استقامت الکتریکی بالا

استقامت مکانیکی بالا

عاری از ناخالصی و حفره های داخلی

استقامت در برابر تغییرات درجه حرارت و عدم تغییر شکل در اثر تغییر دما

ضریب اطمینان بالا

ضریب تلفات عایقی کم

در برابر نفوذ آب و آلودگی ها مقاوم باشد

جنس مقره ها

الف –مقره های چینی : از سه ماده مختلف تشکیل شده است : 1- کائولین (خاک چینی)  2- سیلیکات آلومینیوم پتاسیم(فلداسپات)  3- پودر کوارتز

هر چه فلداسپات بیشتر باشد استقامت الکتریکی آن زیادتر است و هر چه مقدار کوارتز بیشتر شود استقامت مکانیکی آن بیشتر شده و با افزایش کائولین استقامت حرارتی آن بیشتر می شود. از خواص بسیار مهم چینی می تان به آسان شکل گرفتن و استقامت در برابر مواد شیمیایی و تغییرات جوی اشاره کرد.

ب- مقره های شیشه ای : مقره شیشه ای با استقامت مکانیکی خیلی زیاد به دست می آید که در مقابل لب پریدگی از چینی مقاوم تر است ، استقامت مکانیکی فشاری آن حدود 5/1 برابر چینی و استقامت مکانیکی کششی آن تقریبا 2 برایر چینی است ، مزیت دیگر شیشه آن است که ضریب انبساط حرارتی آن کوچک است و در نتیجه تغییر شکل نسبی آن در اثر تغییر درجه حرارت خیلی کم می باشد  . همچنین در مقره های شیشه ای قبل از بروز ترک ، کاملا خرد می شوند و از این رو از روی زمین به راحتی می توان مقره معیوب را تشخیص داد به علاوه به علت شفافیت و امکان عبور نور خورشید از آن مقاومت آن در برابر نور خورشید بیشتر است. معایب شیشه عبارت از:

رطوبت به راحتی در سطح آن تقطیر می شود

به علت تغییر شکل نسبی داخلی پس از سرد شدن نمی توان مقره های بزرگی از آنها ساخت

گرد و خاک را بیشتر به خود جذب می کند

پ-مقره های کامپوزیت : مقره های کامپوزیت که از مواد ترکیبی پلیمرها با خاصیت مقاوم بودن در برابر اشعه ماوراءبنفش خورشید ساخته می شوند. مهمترین مزایای این نوع مقره ها عبارتند از:

1)بسیار سبک می باشند بنابراین حمل و نقل و نصب ساده تر انجام می شود

2)بر خلاف چینی و شیشه قابل شکستن نیستند از این رو استحکام مکانیکی آنها بیشتر است

3)به دلیل بالاتر بودن جریان نشتی در مناطق آلوده برای این مناطق بسیار مناسب بوده ونیازی به شستشو و تمیز کردن نیستند

دو نوع ماده معروف کامپوزیت که برای ساختن این نوع مقره ها تا کنون استفاده شده اند ، سیلیکون رابر و EPDM  است .   سیلیکون رابر  یک نوع لاستیک با ترکیبات مختلف و با مقاومت حرارتی بالا و انعطاف پذیری عالی و مقاوم در برابر شرایط مختلف جوی و آلودگی است..

ت-مقره های رزینی: مقره های رزینی بطور عمده از ترکیبات بی سفنل آ واپی کلر و هیدرین ساخته می شوند . این نوع مقره ها به دلیل نداشتن مقاومت در برابر اشعه ماوراءبنفش خورشید قابل استفاده در فضای آزاد نیستند و فقط در فضاهای داخلی و داخل تابلوها استفاده می شوند.

بر حسب کاربرد مقره ها را به سه دسته تقسیم می کنند:

1-مقره های خطوط هوایی

2-مقره های اتکایی

3-مقره های عبوری یا بوشینگ

مقره های خطوط هوایی:

الف-مقره های سوزنی : همانطور که از نام این مقره ها بر می آید مقره توسط یک سوزن یا میخ فولادی گالوانیزه به پایه بسته می شود معمولا این نوع مقره ها از جنس چینی می باشند نحوه استفاده از این مقره طوری است که معمولا تحت تاثیر نیروی فشاری قرار می گیرد این مقره ها را می توان با افزایش طبقات عایق برای ولتاژهای بالاتر بکار برد اما معمولا برای ولتاژهای توزیع ساخته می شوند کاربرد این نوع مقره ها معمولا به ولتاژهای زیر 50 کیلوولت محدود می شود .

ب-مقره های آویزان بشقابی : در ولتاژهای بالاتر از 50کیلو ولت که در سیستم های انتقال و فوق توزیع بکار می رود استفاده از مقره های سوزنی به علت نیاز به ضخامت زیادتر و پیچیده شدن ساختمان یک پارچۀ مقره و گران تر بودن و غیر اقتصادی شدن آنها امکانپذیر نیست.

مزایای مقره های بشقابی  :

-چون هر واحد مقرهۀ بشقابی برای یک ولتاژ نامی پایینی در حدود 11کیلو ولت طراحی می شود از این رو متناسب با ولتاژ خط می توان به تعداد دلخواه از این بشقابها را به هم متصل کرد تا یک زنجیره آن بتواند ولتاژ خط را تحمل کند

-اقتصادی بودن مقره

-تنش های مکانیکی کم تری به مقره وارد می شود

-قابلیت انعطاف در افزایش ولتاژ خط

-اگر بار مکانیکی زیاد شود می توان از دو یا چند زنجیره مقره آویزی موازی یا بیشتر استفاده کرد.

پ-مقره های کششی : مقره ای کششی در جاهایی که نیروی کششی افقی زیادی به مقره وارد می شود استفاده می گردد از این مقره ها در پایه های ابتدایی و انتهایی خطوط اتقال و توزیع و در پایه هایی که مسیر خط از حالت مستقیم خارج شده و یا نسبت به افق زاویه پیدا می کنند استفاده می شود .استقامت مکانیکی آنها نسبت به مقره های آویزان بیشتر است.

ت-مقره های مهار : در خطوط توزیع برای پایه های واقع در ابتدا و انتهای خط و یا برای پایه های قرار گرفته در زاویه و به منظور خنثی کردن نیروی کششی که از یک طرف به پایه وارد می شود از سیم فولادی مهار استفاده می شود.

ج-مقره های آویزان استوانه ای : این مقره ها بصورت یک زنجیره استوانه ای و به شکل یکپارچه از جنس چینی یا از مواد ترکیبی  ساخته می شوند . این مقره ها در مقایسه با مقره های آویزان بشقابی از وزن بسیار کم تری بر خوردارند از این رو از نظر اقتصادی ارزان ترند.

ح-مقره های چرخی: از این نوع مقره ها در خطوط توزیع فشار ضعیف 400 ولت استفاده می شود این مقره ها توسط یک تسمه فلزی U شکل به نام "اتریه" به پایۀ خطوط توزیع هوایی بسته می شوند و سیم هوایی شبکه روی شیار چرخی مانند مقره قرار می گیرد و از آن به عنوان مقرۀ کششی نیز استفاده می شود . مقره های چرخی در دو نوع یک شیاری و دو شیاری استفاده می شود.

خ-مقره های مخصوص: در شرایط خاص محیط مثلا هنگامی که آلودگی ناشی از دود ،مواد شیمیایی و یا نمک روی سطح مقره ها بیش از حد معمول باشد ، ممکن است استفاده از مقره هایی با مشخصات ویژه الزامی است . بعلاوه، چنانچه مثلا در محیطی رعد و برق زیاد باشد ، برای جلوگیری از سوراخ شدن مقره ها در مقابل ازدیاد ولتاژهای ناشی از رعد و برق باید از مقره هایی با ضخامت بیشتر استفاده شود . همچنین در محیط های با آب و هوای مدیترانه ای که از طرفی دارای رطوبت نسبی زیاداند و از طرفی به دلیل تراکم نسبتا زیاد مردم ، دارای آلودگی های ناشی از تاسیسات صنعتی می باشند بهتر است از مقره های مقاوم در مقابل مه و یا آلودگی ها استفاده شود . این مقره ها باید دارای مسیر سطحی طولانی تری بوده ، شیب چترهای مقره آن چنان باشند که در اثر باران سطح مقره به خوبی تمیز شود.  

2-مقره های اتکایی(مقره های نوع ایستگاه)

این مقره ها به صورت استوانه ای بلند می باشند که دارای فرورفتگی ها و برآمدگی هایی روی سطح استوانه هستند و از نظر ساخت می توانند به دو صورت تو خالی و  پر ساخته شوند. نوع پر آن دارای استقامت مکانیکی و نیز استقامت الکتریکی بیشتری در مقابل سوراخ شدن است. امروزه مقره های نوع ایستگاه  بیشتر بصورت پر ساخته می شوند . مقره های نوع ایستگاه مانند مقره های سوزنی می توانند در خطوط انتقال مورد استفاده قرار گیرند و یا برای ایستگاه های برق فشار قوی بکار روند.

3-مقره های عبوری(بوشینگ ها)

کاربرد این نوع مقره ها برای سرهای خروجی و ورودی دستگاه های فشار قوی و برای جلوگیری از ایجاد جرقه بین خط عبوری و بدنه دستگاه است (مانند بوشینگ ترانسفورماتورها) . این مقره ها بصورت لایه های استوانه ای  بکار می روند با توجه به محیط مورد استفاده شکل مقره های عبوری متفاوت است.به منظور جلوگیری از ازدیاد حرارت در بوشینگ ها از فیبرهای عایقی در سر بوشینگ ها استفاده می شود ، زیرا فیبر هدایت حرارتی بهتری نسبت به چینی دارد.

 

ترانسفورماتورهای اندازه گیری

ترانسفورماتورهای کاهنده ای هستند که بواسطه بین شبکه فشار قوی و تجهیزات اندازه گیری و کنترل می باشند این ترانسفورماتورها به دو دسته زیر تقسیم می شوند:

1)ترانس های  جریان (CT)                               

2) ترانس های ولتاژ(PT)

ترانسفورماتورهای جریان:

این ترانس ها دارای سیم پیچ اولیه ضخیم با تعداد دور کم (معمولا یک دور) و ثانویه با سیم نازک و دور زیاد می باشند . سیم پیچ اولیه به صورت سری با بار و سیم پیچ ثانویه توسط یک آمپرمتر اتصال کوتاه می شود .طبق استاندارد جریان ثانویه CTها می تواند 1 آمپر یا 5 آمپر باشد. چنانچه ثانویه CT مدار باز شود و یا به یک ولتمتر وصل شود به علت بالا رفتن ولتاژ ثانویه ترانس حتما می سوزد .

ترانسفورماتور های ولتاژ:

در این ترانسفورماتورها سیم پیچ اولیه که یک سیم پیچی پردور کم قطر است با شبکه موازی می شود و سیم پیچ ثانویه که کم دور است به ولتمتر وصل می شود .

در اندازه گیری ولتاژهای سه فاز باید سه تا PT استفاده کرد یا می توان از دو PT که بصورت V-V متصل شده اند استفاده کرد.

در شبکه های فشار قوی نمی توان مستقیما از یک ترانس PT استفاده کرد لذا ابتدا  توسط  چند  خازن سری (مقسم خازنی) ولتاژ را کاهش داده و سپس به یک PT متصل می شود به این سیستم اندازه گیری اصطلاحا CVT  می گویند.


آخرین ویرایش: - -

 
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر