مقاله بررسی كليدهاي فشار قوي

دسته بندي : فنی و مهندسی » برق، الکترونیک، مخابرات
مقاله بررسي كليدهاي فشار قوي در 20 صفحه ورد قابل ويرايش

مقدمه

كليدهاي فشار قوي تنها يك وسيلة ارتباط بر قرار كردن بين مولد ها و ترانسفورماتورها و مصرف كننده ها و سيمهاي انتقال انرژي و يا جدا كردن آنها از يكديگر نيستند . بلكه حفاظت دستگاها و وسايل و سيستمهاي الكتريكي را در مقابل جريان زياد و بار زياد و جريان اتصال زمين نيز بعهده دارند . بدين جهت با چشم پوشي از بعضي حالتهاي استثنائي بايد كليدهاي فشار قوي بتوانند هر نوع جرياني را اعم از جريان كوچم بار سيمها ( جريان خازني خطوط ) و يا جريان مغناطيسي ترانسفورماتور بدون بار تا بزرگترين جرياني كه ممكن است در شبكه بوجود آيد ( جريان اتصال موتاه ) از خود عبور دهند بدون اينكه اثرات حرارتي و يا ديناميكي اين جريانها خطراتي براي كليد فراهم سازد . در ضمن نوعي از كليدها ، ( كليد قدرت ) بايد قادر باشند هر نوع جريان با هر شدتي را ( جريانهاي عادي و يا جريانهاي اتصال كوتاه ) در كوتاه تذرين مدت قطع و وصل كنند و بالاخره كليدهاي فشار قوي بايد قادر باشند در حالت قطع ( جدا بودن تيغه ها ) هر نوع ولتاژي كه بين دو سرباز كليد ( دو تيغه باز كليد ) بر قرار مي شود بدون كوچكترين احتمال ايجاد قوس الكتريكي تحمل كنند .

به طو كلي بايد كليد هاي فشار قوي در حالت هاي مختلف داراي شرايط ومشخصاتي به شرح زير باشند .

1- در حالت بسته : انواع كليدهاي فشار قوي بايد اولاً در مقابل عبور جريان بار و يا حتي جريان شديد اتصال كوتاه از خود مقاومت قابل ملاحظه اي نشان ندهند و در ثاني در مقابل اثرات حرارتي و ديناميكي اين جريانها در يك زمان گسترده و طولاني بايد كليدهاي فشار قوي داراي پايداري و ثبات قابل ملاحظه اي باشند . به عبارت ديگر بايد كليدهاي فشار قوي از يك استقامت حرارتي و ديناميكي تعيين شده و مورد اطميناني برخوردار باشند .

انتخاب صحيحي مقاطع قسمتهاي هدايت كننده جريان كليد در كم كردن مقاومت عبور بسيار موثر است .

2- در حالت بار (قطع مدار ): بايد كليد قادر باشد اختلاف سطح الكتريكي موجود بين دو كنتاكت باز را به طور كاملاً مطمئن تحمل كند . مقدار و شدت اين ولتاژ بستگي به وضعيت و كيفيت ومحل نصب كليد دارد ،مثلاً اگركليدي وسيله ارتباط دو شبكه اي را فراهم مي سازد كه ممكن است نسبت به هم آسنكرون نيز باشند در حالت قطع كليد هر دو طرف كليد زير پتانسيل قرار دارد .

3- تمام قسمتهاي كليد كه در شرايطي هم پتانسيل فشار الكتريكي شبكه هستند بايد در موقع قطع و يا در حالت وصل به طور كاملاً مطمئن نسبت به زمين و نسبت به قطبها و تيغه هاي ديگر كليد و يا گازهاي و بخارات و مايعاتي كه خود كليد متصاعد مي شود نيز نبايد باعث نقصان بيش از مجاز قدرت عايقي قسمتهاي مختلف كليد گردد .

4- كليدهاي فشار قوي بايد بتوانيد مدار الكتريكي را از ولتاژ نامي نامي به بنديد . البته در بعضي كليدها (قطع كننده ها )اين شرط بدون عبور جريان صادق است (بدون توجه به جريانهاي كوچك بار سيمها) و در برخي ديگر (كليد قدرت) شرط محدوديت جرياني وجود ندارد و بايد بتوان آنها را در زير هر جرياني حتي جريان اتصال كوتاه موجود در شبكه نيز بست .

5- كليدفشار قوي بايد بتواند مدار الكتريكي رادر ضمن عبور جريان باز كند . اين شرط فقط براي قطع كننده لازم نيست مراعات شود ( از جريان كوچك شارژ صرف نظر مي شود).

نظر به اينكه شرايط 4و5 مشكلات اصلي كليدهاي قدرت فشارقوي را فراهم مي كنند ، ساختمان و مكانيسم كليد و چگونگي قطع و وصل كليد با توجه با شرايطي كه در بند 4و5 به آن اشاره شد طرج ريزي مي گردد .

از نظر كار با شبكه كمال مطلوب است ، اگر هر يك از كليد اي فشار قوي شامل كليه شرايطي كه فوقاً به آن اشاره شد باشد . ولي چون از ديدگاه اقتصادي تجمع كليه شرايط در يك كليد مقرون به صرفه نيست كليدهاي خاصي خاصي با شرايط به خصوص و محدودي طرح و ساخته مي شود كه عبارتند از :

الف - قطع كننده يا سكسيونر

قطع كننده وسيله اي است براي ارتباط دستگاهها و سيستمهاي برقي و اصولاً در جائي بكار برده مي شود كه بدون ولتاژ كردن آن قسمت مورد نظر باشد . قطع و وصل اين كليد در صورتيكه از جريان كوچك شارژها صرف نظر شود ، نبايد باعث قطع جريان و يا برقراري جريان گردد . به عبارت ديگر قطع و وصل سكسيونر بايد بدون ايجاد جرقه انجام گيرد و درحالت وصل بودن كليد و ارتباط بر قرار كردن بين دستگاهها نبايد هيچ نوعي جرياني با هر شدتي (جريان بار ، جريان اتصال كوتاه ضربه اي و غيره ) به كليد آسيبي وارد كند و يا باعث گرم كردن ، ارتعاش كردن و يا باز شدن تيغه كليد شود و يا اثرات ديناميكي آن موقعيت كليد را به خطر بياندازد .

در ضمن بايد اين كليد در حالت قطع داراي قدرت عايقي بسيار قوي در دو سر تيغه باز كليد باشد . زيرا سكسيونر باز در حقيقت حفاظت افرادي را كه در شبكه بدون ولتاژ شده كار مي كنند نيز به عهده دارد .



2-قطع جريان مداري كه از مقاومت اهمي و سلفي موازي تشكيل شده است .

در چنين مداري در شكل زير در لحظه عبور جريان از صفر و خاموش شدن قوس الكتريكي جريان در شاخه سلفي و شاخه اهمي با هم برابر هستند ولي صفر نيستند . لذا در لحظه اي بعداز خاموش شدن جرقه در مدار L-R ولتاژي ايجاد مي شود كه برابر ولتاژ مولد در همين لحظه است .

اين ولتاژ به علت وجود مقاومت اهمي R كه اينك با مقاومت انوكتيوL به صورت سري در مي آيد با ثابت زماني به شكل يك تابع اكسپوننسيال به طرف صفر ميل مي كند . در نتيجه باعث مي شود كه شبيه مدار كاپاسيتيو دو طرف كليد پتانسيل بگيرد كه يكي مربوط به مولد و ديگري مربوط به اندوكتيويته يعني مصرف كننده است . تفاوت اين دو پتانسيل ولتاژ برگشت در كليد مي باشد . چنانچه ديده مي شود اين ولتاژ در لحظه قطع جرقه از صفر شروع مي شود و آهسته بالا مي رود (سطح هاشور خورده در شكل ) و راه را براي برگشت جرقه مشكل مي كند .




اين پديده بسيار مهم در صنعت كليد سازي مورد توجه خاص قرار مي گيرد و باعث ساختن و بوجود آمدن كليد باز شده است . زيرا كليد بار نيز در موقعي قطع مي شود كه در طرف مصرف كننده هنوز بارهاييي به صورت اندوكتيو و مقاومت اهمي موازي وجود دارد و از اين جهت بهتر است جزو مشخصات كليد بار ضريب بار ضريب توان مصرف كننده نيز ذكر گردد .