کلید هوایی یا Air Circuit Breaker که با اختصار ACB شناخته می‌شود، یکی از تجهیزات اصلی حفاظت و قطع مدار در شبکه‌های توزیع فشار ضعیف پرجریان است. این تجهیز معمولاً در ورودی تابلوهای اصلی، فیدرهای مهم، ژنراتورها، Bus Coupler و نقاطی استفاده می‌شود که علاوه بر جریان بالا، قدرت قطع مناسب، Selectivity و تنظیم دقیق حفاظت اهمیت دارند.
در ACB، هوا محیط اصلی خاموش کردن Arc در مکانیزم قطع است. این موضوع به معنی استفاده از هوای فشرده برای ایجاد نیروی مکانیکی قطع نیست. مکانیزم ذخیره انرژی کلید معمولاً توسط Spring Mechanism کار می‌کند و در مدل‌های موتوردار، Motor Mechanism فنر را شارژ می‌کند. هنگام خرید کلید هوایی باید مشخصات الکتریکی، Trip Unit، نوع نصب، Accessories و Coordination با سایر کلیدهای شبکه به‌صورت یک مجموعه بررسی شوند.
کلید هوایی ACB چیست؟
ACB یک Circuit Breaker فشار ضعیف است که برای قطع و وصل مدار و حفاظت در برابر Overcurrent استفاده می‌شود. Trip Unit الکترونیکی جریان مدار را مانیتور می‌کند و اگر شرایط خطا از Settingهای تعریف‌شده عبور کند، فرمان Trip به مکانیزم کلید داده می‌شود.
خانواده‌های امروزی ACB معمولاً برای جریان‌های بالاتر از محدوده رایج MCB و بخش زیادی از MCCBها استفاده می‌شوند. برای نمونه Siemens در سری فعلی SENTRON 3WA محدوده 630 تا 6300A را برای کاربردهای AC اعلام می‌کند و Schneider در MasterPact MTZ نیز خانواده‌هایی تا 6300A دارد. این محدوده‌ها ویژگی یک سازنده یا Series هستند و نباید به تمام ACBهای بازار تعمیم داده شوند.
کلید هوایی از چه خطاهایی حفاظت می‌کند؟
Protection Functionهای ACB به Trip Unit بستگی دارند. در بسیاری از مدل‌های صنعتی، حفاظت Long Time، Short Time و Instantaneous قابل استفاده است و در Trip Unitهای مربوطه Ground-Fault Protection نیز اضافه می‌شود.
L - Long Time
برای حفاظت در برابر اضافه‌بار با عملکرد زمانی استفاده می‌شود.
S - Short Time
برای حفاظت اتصال کوتاه با Delay قابل تنظیم در Trip Unitهای مربوطه استفاده می‌شود.
I - Instantaneous
برای قطع بسیار سریع در جریان‌های اتصال کوتاه بالا کاربرد دارد.
G - Ground Fault
در Trip Unitهای مربوطه برای حفاظت خطای زمین ارائه می‌شود.
به همین دلیل عباراتی مانند LSI و LSIG روی Trip Unit اهمیت دارند. یک ACB دارای LSI الزاماً Ground-Fault Protection داخلی ندارد، در حالی که در LSIG این Function نیز در ساختار حفاظتی مربوطه در نظر گرفته شده است. جزئیات Setting و Sensor باید از مشخصات همان Trip Unit استخراج شوند.
Icu، Ics و Icw در کلید هوایی
یکی از مهم‌ترین بخش‌های انتخاب ACB، بررسی مشخصات اتصال کوتاه است. عدد آمپر نامی کلید نشان‌دهنده توانایی آن برای قطع یک Fault بزرگ نیست. برای این موضوع باید Breaking Capacity و Short-Time Withstand Rating بررسی شوند.
| پارامتر |
مفهوم کلی |
اهمیت در انتخاب |
| Icu |
Ultimate Short-Circuit Breaking Capacity |
توانایی نهایی قطع اتصال کوتاه در Voltage مشخص |
| Ics |
Service Short-Circuit Breaking Capacity |
قابلیت عملکرد سرویس پس از سیکل آزمون تعریف‌شده |
| Icw |
Short-Time Withstand Current |
تحمل جریان اتصال کوتاه برای زمان کوتاه تعیین‌شده و ایجاد Selectivity |
Icw در ACB اهمیت ویژه‌ای دارد، زیرا در شبکه‌های دارای چند سطح حفاظت ممکن است کلید بالادست برای مدت کوتاهی Trip خود را به تأخیر بیندازد تا کلید پایین‌دست خطا را قطع کند. در این فاصله ACB باید جریان خطا را در محدوده Rating تعریف‌شده تحمل کند.
نکته مهم:
قدرت قطع ACB با Voltage تغییر می‌کند. یک کلید ممکن است در 415V یا 500V مقدار Icu متفاوتی نسبت به 690V داشته باشد؛ بنابراین عدد kA باید همیشه همراه با ولتاژ مربوطه بررسی شود.
Trip Unit الکترونیکی کلید هوایی
در ACBهای مدرن، Electronic Trip Unit قلب سیستم حفاظتی است. این بخش جریان را اندازه‌گیری می‌کند، Settingهای حفاظتی را پردازش می‌کند و در صورت تشخیص خطا فرمان Trip صادر می‌کند.
بسته به مدل، Trip Unit می‌تواند Display، Measurement، Event Log، Alarm، Communication و قابلیت Upgrade داشته باشد. برای نمونه Siemens در سری 3WA از ETU600 استفاده می‌کند و Schneider در MasterPact MTZ از خانواده MicroLogic بهره می‌گیرد. قابلیت‌های دقیق هر نسخه یکسان نیستند.
کلید هوایی Fixed و Drawout
ACBها معمولاً در دو ساختار Fixed و Drawout عرضه می‌شوند. در مدل Fixed، بدنه کلید به‌صورت ثابت در تابلو نصب و اتصالات قدرت مستقیماً به آن متصل می‌شوند.
در نسخه Drawout یا کشویی، Circuit Breaker داخل Cradle یا Guide Frame قرار می‌گیرد و امکان جابه‌جایی آن بین وضعیت‌های مختلف طبق طراحی سازنده وجود دارد. این ساختار برای Maintenance، Test و تعویض تجهیز در تابلوهای اصلی مزیت مهمی ایجاد می‌کند.
| ویژگی |
Fixed |
Drawout |
| نصب |
بدنه ثابت داخل تابلو |
کلید داخل Cradle یا Guide Frame |
| تعویض |
نیازمند باز کردن اتصالات مربوطه |
سرویس و خارج کردن Breaker ساده‌تر است |
| ابعاد و قیمت |
ساختار ساده‌تر |
Cradle و مکانیزم اضافی دارد |
سه پل و چهار پل بودن ACB
کلیدهای هوایی در مدل‌های 3P و 4P ارائه می‌شوند. در مدل چهار پل، Neutral نیز در ساختار Switching کلید قرار می‌گیرد. با این حال نوع حفاظت Neutral می‌تواند به Trip Unit، Sensor و Configuration بستگی داشته باشد.
انتخاب بین 3P و 4P باید بر اساس Earthing System، نحوه توزیع Neutral، نوع بارها و الزامات طراحی انجام شود. صرف سه‌فاز بودن شبکه برای تعیین تعداد پل کافی نیست.
تفاوت کلید هوایی ACB و کلید اتوماتیک MCCB
ACB و MCCB هر دو Circuit Breaker هستند و می‌توانند حفاظت Overcurrent ایجاد کنند، اما معماری و کاربرد آن‌ها متفاوت است. ACB معمولاً در فیدرهای اصلی و جریان‌های بالاتر استفاده می‌شود و قابلیت Short-Time Withstand و تنظیمات پیشرفته Selectivity از نقاط مهم آن است.
MCCB ساختار Molded Case جمع‌وجورتری دارد و در محدوده بزرگی از فیدرهای توزیع و صنعتی استفاده می‌شود. انتخاب ACB به‌جای MCCB فقط به دلیل «قوی‌تر بودن» صحیح نیست و باید جریان، Fault Level، Selectivity، فضای تابلو و معماری شبکه بررسی شوند.
Selectivity در کلید هوایی
Selectivity به این معنی است که در صورت وقوع Fault در یک فیدر، نزدیک‌ترین تجهیز حفاظتی به خطا عمل کند و کل شبکه بدون ضرورت خاموش نشود. ACBهای مجهز به Trip Unit قابل تنظیم امکان تنظیم Long Time و Short Time را برای Coordination دقیق‌تر فراهم می‌کنند.
Selectivity را نمی‌توان صرفاً با انتخاب آمپر بزرگ‌تر برای کلید بالادست ایجاد کرد. Time-Current Curve، Icw، Settingها، Breaker پایین‌دست و جداول Coordination سازنده باید بررسی شوند.
موتور کلید هوایی چه کاری انجام می‌دهد؟
Motor Mechanism یا Spring Charging Motor برای شارژ کردن فنر مکانیزم ذخیره انرژی استفاده می‌شود. پس از شارژ فنر و در صورت فراهم بودن شرایط لازم، فرمان Closing می‌تواند کلید را وصل کند.
وجود Motor به‌تنهایی به معنی Remote Closing کامل نیست. Closing Coil، مدار فرمان، Ready-to-Close Condition، Interlockها و Auxiliary Contactهای موردنیاز نیز باید در Configuration بررسی شوند.
Shunt Trip و Closing Coil
Shunt Trip برای باز کردن ACB با فرمان الکتریکی استفاده می‌شود. این فرمان می‌تواند از PLC، Relay حفاظتی، Emergency Circuit یا سیستم کنترل ارسال شود. Voltage Coil باید دقیقاً با Voltage مدار فرمان هماهنگ باشد.
Closing Coil یا Shunt Close برای وصل کردن کلید از طریق فرمان الکتریکی استفاده می‌شود. در ACBهای موتوردار، Motor فنر را شارژ می‌کند و Closing Coil فرمان آزاد شدن مکانیزم برای Close را صادر می‌کند.
Undervoltage Release چیست؟
Undervoltage Release یا UVR به وضعیت Voltage تغذیه خود حساس است. در شرایط تعریف‌شده، افت یا قطع این Voltage می‌تواند باعث باز شدن کلید شود و تا زمانی که Voltage مناسب برنگشته باشد امکان Closing محدود شود.
UVR با Shunt Trip یکسان نیست. Shunt Trip با دریافت فرمان Voltage عمل می‌کند، در حالی که UVR به حفظ Voltage تغذیه خود وابسته است. بنابراین این دو Accessory نباید به جای یکدیگر سفارش داده شوند.
Auxiliary Contact و Alarm Contact
Auxiliary Contact برای ارسال وضعیت Open یا Closed کلید به PLC، چراغ سیگنال یا مدار Interlock استفاده می‌شود. Trip Alarm Contact نیز می‌تواند وضعیت Trip حفاظتی را از قطع دستی تفکیک کند.
در نسخه Drawout، Position Contactهای Cradle نیز می‌توانند وضعیت Connected، Test یا Disconnected را به سیستم کنترل گزارش دهند. تعداد و نوع این Contactها به سازنده و Configuration بستگی دارد.
Communication و مانیتورینگ در ACBهای جدید
ACBهای جدید می‌توانند علاوه بر Protection، اطلاعات Measurement، وضعیت و Eventها را برای سیستم بالادست ارسال کنند. برای نمونه Siemens در SENTRON 3WA امکان Communicationهایی مانند PROFINET IO و Modbus TCP را با Moduleهای مربوطه ارائه می‌کند.
وجود Communication عمومی نیست و به Trip Unit، Module و Configuration بستگی دارد. در Replacement، داشتن عبارت «ACB دیجیتال» به معنی سازگاری مستقیم با شبکه قبلی نیست و Protocol، Module، Addressing و Mapping باید بررسی شوند.
کاربرد کلید هوایی در تابلو برق
ACB بیشتر در بخش‌هایی استفاده می‌شود که جریان بالا و اهمیت تداوم سرویس زیاد است. محل دقیق استفاده به طراحی شبکه و Selectivity موردنیاز بستگی دارد.
- ورودی اصلی Main LV Switchboard
- فیدرهای پرجریان
- Bus Coupler و Bus Tie
- ورودی یا خروجی ژنراتور در طراحی‌های مربوطه
- تابلوهای صنعتی و زیرساختی مهم
- Data Center و سیستم‌های نیازمند Selectivity بالا
- شبکه‌های دارای سیستم Monitoring و Energy Management در مدل‌های سازگار
راهنمای انتخاب کلید هوایی
انتخاب ACB باید با Single Line Diagram، جریان طراحی و محاسبات Short Circuit انجام شود. انتخاب صرفاً بر اساس آمپر نامی می‌تواند باعث کاهش Selectivity یا انتخاب قدرت قطع نامناسب شود.
| معیار انتخاب |
چه چیزی بررسی شود؟ |
اهمیت |
| Rated Current |
In و Frame Size |
تطابق با بار و Busbar |
| Voltage |
Rated Operational Voltage |
Breaking Capacity با Voltage تغییر می‌کند |
| Breaking Capacity |
Icu و Ics |
تطابق با Fault Level محل نصب |
| Short-Time Withstand |
Icw و زمان مربوطه |
Selectivity و تحمل Short-Time Fault |
| Trip Unit |
LSI، LSIG و Functionهای Measurement |
تعیین عملکرد حفاظتی |
| Mounting |
Fixed یا Drawout |
Maintenance و ساختار تابلو |
| Poles |
3P یا 4P |
هماهنگی با Neutral و شبکه |
| Accessories |
Motor، Closing Coil، Shunt Trip، UVR و Contactها |
Remote Control و Interlock |
Replacement کلید هوایی قدیمی
جایگزینی ACB یکی از حساس‌ترین پروژه‌های Replacement در تابلو برق است. حتی اگر جریان نامی دو کلید یکسان باشد، ابعاد، Busbar Connection، Cradle، Frame Size، Icu، Icw و Trip Unit می‌توانند متفاوت باشند.
در مدل Drawout باید Cradle نیز بررسی شود. Breaker جدید الزاماً داخل Guide Frame کلید قدیمی قرار نمی‌گیرد. برخی سازندگان Retrofit Solution رسمی برای نسل قبلی خود ارائه می‌کنند؛ برای مثال Siemens سری 3WA را با راهکارهایی برای Retrofit برخی 3WLهای قبلی معرفی کرده است.
Voltage تمام Coilها و Motor Mechanism نیز باید تطبیق داده شود. یک ACB ممکن است از نظر قدرت مناسب باشد اما Shunt Trip یا Closing Coil آن با مدار 110V یا 220V موجود سازگار نباشد.
چکلیست Replacement ACB:
کد کامل محصول، Frame Size، In، Voltage، Icu، Ics، Icw، تعداد Pole، Fixed/Drawout، Cradle، Trip Unit، LSI/LSIG، Sensor، Busbar Connection، ابعاد، Motor Mechanism، Closing Coil، Shunt Trip، UVR، Auxiliary Contact، Alarm Contact، Communication، Wiring و Settingهای حفاظتی بررسی شوند.
قیمت کلید هوایی به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت کلید هوایی به جریان و Frame Size، قدرت قطع، Trip Unit، تعداد پل و Fixed یا Drawout بودن وابسته است. معمولاً نسخه Drawout به دلیل Cradle و مکانیزم مربوطه مجموعه پیچیده‌تری نسبت به Fixed دارد.
Accessories نیز اثر قابل توجهی بر قیمت دارند. Motor Mechanism، Shunt Trip، Closing Coil، Undervoltage Release، Auxiliary Contact، Communication Module و تجهیزات Interlocking باید در استعلام دقیق مشخص شوند. دو ACB با جریان 1600A ممکن است به دلیل تفاوت Trip Unit و Accessories قیمت کاملاً متفاوتی داشته باشند.
برای خرید کلید هوایی چه اطلاعاتی لازم است؟
- جریان نامی موردنیاز
- ولتاژ شبکه
- Fault Level محل نصب
- Icu و Ics موردنیاز
- Icw و Selectivity موردنیاز
- 3P یا 4P بودن
- Fixed یا Drawout بودن
- Trip Unit از نوع LSI یا LSIG
- نیاز به Motor Mechanism
- Voltage مربوط به Closing Coil و Shunt Trip
- نیاز به Undervoltage Release
- Auxiliary و Alarm Contact
- نیاز به Communication و Monitoring
- نوع Busbar Connection و ابعاد تابلو
- کد کامل ACB قبلی در پروژه‌های Replacement
سوالات متداول کلید هوایی
کلید هوایی ACB چه کاربردی دارد؟
ACB برای حفاظت و Switching فیدرهای اصلی و مدارهای پرجریان فشار ضعیف استفاده می‌شود و می‌تواند حفاظت Overload، Short Circuit و در Trip Unitهای مربوطه Ground Fault را انجام دهد.
تفاوت ACB و MCCB چیست؟
ACB معمولاً برای جریان‌های بالاتر، تابلوهای اصلی و پروژه‌های دارای نیاز بیشتر به Icw و Selectivity استفاده می‌شود. MCCB ساختار Compactتری دارد و در محدوده وسیعی از فیدرهای صنعتی کاربرد دارد.
LSIG روی کلید هوایی یعنی چه؟
L به Long Time، S به Short Time، I به Instantaneous و G به Ground Fault اشاره دارد. Setting و محدوده هر Function به Trip Unit بستگی دارد.
Icw در کلید هوایی چیست؟
Icw جریان اتصال کوتاهی است که کلید می‌تواند برای زمان کوتاه تعریف‌شده تحمل کند. این پارامتر در طراحی Selectivity و Short-Time Delay اهمیت زیادی دارد.
تفاوت کلید هوایی Fixed و Drawout چیست؟
Fixed به‌صورت ثابت داخل تابلو نصب می‌شود. در Drawout، Breaker داخل Cradle قرار دارد و برای Test، Maintenance یا Replacement قابلیت خارج شدن از Frame را دارد.
موتور کلید هوایی چه کاری انجام می‌دهد؟
Motor Mechanism فنر مکانیزم ذخیره انرژی را شارژ می‌کند. برای Closing از راه دور، Closing Coil و شرایط Ready-to-Close نیز باید وجود داشته باشند.
Shunt Trip کلید هوایی چیست؟
Shunt Trip با دریافت فرمان الکتریکی باعث باز شدن ACB می‌شود. Voltage Coil باید با مدار فرمان پروژه هماهنگ باشد.
آیا کلید هوایی قابلیت اتصال به شبکه صنعتی دارد؟
در مدل‌های جدید و مجهز به Trip Unit و Communication Module سازگار بله. Protocol و Module باید برای Series دقیق بررسی شوند.
برای جایگزینی ACB قدیمی چه مشخصاتی لازم است؟
In، Voltage، Icu، Ics، Icw، Frame، Pole، Fixed/Drawout، Cradle، Trip Unit، Accessories، ابعاد، Connection و Settingهای حفاظتی باید بررسی شوند.
برای راهنمای خرید و دریافت قیمت کلید هوایی با شماره 03191091031 تماس بگیرید.
هنوز نظری ثبت نشده است. اولین نفر باشید!