قطع کننده مدار

قطع کننده مدار به وسیله ای سوئیچینگ اطلاق می شود که می تواند در شرایط عادی مدار، جریان را قطع، وصل و قطع کند و در شرایط غیرعادی مدار، جریان را در مدت زمان مشخصی قطع، وصل و قطع کند. قطع کننده های مدار با توجه به دامنه استفاده به قطع کننده های مدار ولتاژ بالا و قطع کننده های مدار ولتاژ پایین تقسیم می شوند.

از قطع کننده‌های مدار می‌توان برای توزیع انرژی الکتریکی، راه‌اندازی موتورهای آسنکرون به ندرت و محافظت از خطوط و موتورهای منبع تغذیه استفاده کرد. هنگامی که آنها دارای خطاهای جدی اضافه بار یا اتصال کوتاه و افت ولتاژ هستند، می‌توانند به طور خودکار مدار را قطع کنند. عملکرد آن معادل یک کلید فیوز است. ترکیب با رله‌های بیش از حد گرم شدن و کم شدن گرم شدن و غیره. علاوه بر این، معمولاً پس از قطع جریان خطا نیازی به تغییر قطعات نیست. این روش به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است.

توزیع برق یک حلقه بسیار مهم در تولید، انتقال و استفاده از برق است. سیستم توزیع برق شامل ترانسفورماتورها و تجهیزات الکتریکی مختلف ولتاژ بالا و پایین است و قطع کننده مدار ولتاژ پایین یک وسیله الکتریکی پرکاربرد است.

اصل کار:

یک مدارشکن معمولاً از یک سیستم تماس، یک سیستم خاموش کننده قوس، یک مکانیزم عملکرد، یک رهاساز و یک محفظه تشکیل شده است.

وقتی اتصال کوتاه رخ می‌دهد، میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان زیاد (معمولاً ۱۰ تا ۱۲ برابر) بر فنر نیروی واکنش غلبه می‌کند، اهرم مکانیزم عمل را به حرکت در می‌آورد و سوئیچ فوراً قطع می‌شود. وقتی بیش از حد بارگذاری می‌شود، جریان بیشتر می‌شود، تولید گرما افزایش می‌یابد و ورق دو فلزی تا حدی تغییر شکل می‌دهد تا عملکرد مکانیزم را ارتقا دهد (هرچه جریان بیشتر باشد، زمان عمل کوتاه‌تر است).

یک نوع الکترونیکی وجود دارد که از ترانسفورماتور برای جمع‌آوری جریان هر فاز و مقایسه آن با مقدار تنظیم‌شده استفاده می‌کند. هنگامی که جریان غیرطبیعی است، ریزپردازنده سیگنالی ارسال می‌کند تا رهاساز الکترونیکی، مکانیزم عملیاتی را به کار بیندازد.

وظیفه کلید قدرت قطع و وصل مدار بار و همچنین قطع مدار خطا، جلوگیری از گسترش حادثه و تضمین عملکرد ایمن است. کلید قدرت ولتاژ بالا باید قوس‌های ۱۵۰۰ ولتی با جریان ۱۵۰۰-۲۰۰۰ آمپر را قطع کند. این قوس‌ها می‌توانند تا ۲ متر کشیده شوند و بدون خاموش شدن به سوختن ادامه دهند. بنابراین، خاموش کردن قوس مشکلی است که کلید قدرت ولتاژ بالا باید آن را حل کند.

اصل دمیدن قوس و خاموش کردن قوس عمدتاً خنک کردن قوس برای کاهش تفکیک حرارتی است. از سوی دیگر، افزایش طول قوس با دمیدن قوس برای تقویت نوترکیبی و انتشار ذرات باردار و در عین حال، ذرات باردار در شکاف قوس از بین می‌روند و قدرت دی‌الکتریک محیط به سرعت بازیابی می‌شود.

قطع کننده‌های مدار ولتاژ پایین، که به عنوان کلیدهای هوایی خودکار نیز شناخته می‌شوند، می‌توانند برای روشن و خاموش کردن مدارهای بار استفاده شوند و همچنین می‌توانند برای کنترل موتورهایی که به ندرت روشن می‌شوند، مورد استفاده قرار گیرند. عملکرد آن معادل مجموع برخی یا همه عملکردهای لوازم الکتریکی مانند کلید چاقویی، رله اضافه جریان، رله افت ولتاژ، رله حرارتی و محافظ نشتی است. این یک وسیله الکتریکی محافظ مهم در شبکه توزیع ولتاژ پایین است.

کلیدهای قطع ولتاژ پایین مزایایی مانند عملکردهای حفاظتی چندگانه (حفاظت در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه، افت ولتاژ و غیره)، مقدار عملکرد قابل تنظیم، ظرفیت قطع بالا، عملکرد راحت و ایمنی را دارند، بنابراین به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند. ساختار و اصول کار کلید قطع ولتاژ پایین از مکانیزم عملکرد، کنتاکت‌ها، دستگاه‌های حفاظتی (قطعات رهاسازی مختلف) و سیستم خاموش کننده قوس الکتریکی تشکیل شده است.

کنتاکت‌های اصلی کلیدهای فشار ضعیف به صورت دستی یا الکتریکی بسته می‌شوند. پس از بسته شدن کنتاکت اصلی، مکانیزم قطع آزاد، کنتاکت اصلی را در حالت بسته قفل می‌کند. سیم‌پیچ رله اضافه جریان و المنت حرارتی رله حرارتی به صورت سری با مدار اصلی متصل شده‌اند و سیم‌پیچ رله افت ولتاژ به صورت موازی با منبع تغذیه متصل است. هنگامی که مدار اتصال کوتاه یا بیش از حد بارگذاری می‌شود، آرمیچر رله اضافه جریان به داخل کشیده می‌شود تا مکانیزم قطع آزاد عمل کند و کنتاکت اصلی مدار اصلی را قطع می‌کند. هنگامی که مدار بیش از حد بارگذاری می‌شود، المنت حرارتی رله حرارتی گرم می‌شود و دو فلزی را خم می‌کند و مکانیزم قطع آزاد را به کار می‌اندازد. هنگامی که مدار افت ولتاژ دارد، آرمیچر رله افت ولتاژ آزاد می‌شود. همچنین مکانیزم قطع آزاد را فعال کنید. رله شنت برای کنترل از راه دور استفاده می‌شود. در طول عملکرد عادی، سیم‌پیچ آن خاموش می‌شود. هنگامی که کنترل فاصله مورد نیاز است، دکمه شروع را فشار دهید تا سیم‌پیچ فعال شود.

ویژگی‌های اصلی:

ویژگی‌های کلید قدرت عمدتاً شامل موارد زیر است: ولتاژ نامی Ue؛ جریان نامی In؛ حفاظت در برابر اضافه بار (Ir یا Irth) و حفاظت در برابر اتصال کوتاه (Im)؛ محدوده تنظیم جریان قطع؛ جریان نامی قطع اتصال کوتاه (کلید قدرت صنعتی Icu؛ کلید قدرت خانگی Icn).

ولتاژ عملیاتی نامی (Ue): این ولتاژی است که در آن قطع کننده مدار در شرایط عادی (بدون وقفه) کار می‌کند.

جریان نامی (In): این حداکثر مقدار جریانی است که یک کلید قدرت مجهز به رله قطع اضافه جریان ویژه می‌تواند در دمای محیط مشخص شده توسط سازنده، به طور نامحدود تحمل کند و از حد دمایی مشخص شده توسط قطعه یاتاقان جریان تجاوز نکند.

مقدار تنظیم جریان قطع رله اتصال کوتاه (Im): رله قطع اتصال کوتاه (آنی یا تأخیر کوتاه) برای قطع سریع مدارشکن هنگام وقوع مقدار جریان خطای بالا استفاده می‌شود و حد قطع آن Im است.

ظرفیت نامی قطع اتصال کوتاه (Icu یا Icn): جریان نامی قطع اتصال کوتاه یک مدارشکن، بالاترین مقدار جریان (مورد انتظار) است که مدارشکن می‌تواند بدون آسیب دیدن قطع کند. مقادیر جریان ارائه شده در استاندارد، مقدار rms مؤلفه AC جریان خطا هستند و مؤلفه گذرای DC (که همیشه در بدترین حالت اتصال کوتاه رخ می‌دهد) هنگام محاسبه مقدار استاندارد صفر فرض می‌شود. ظرفیت نامی مدارشکن صنعتی (Icu) و مدارشکن خانگی (Icn) معمولاً بر حسب kA rms ارائه می‌شوند.

ظرفیت قطع اتصال کوتاه (Ics): ظرفیت قطع نامی کلید قدرت به دو نوع تقسیم می‌شود: ظرفیت قطع اتصال کوتاه نهایی نامی و ظرفیت قطع اتصال کوتاه عملیاتی نامی.