مفتاح قاطع الهواء
في مفتاح الدائرة القاطع الهوائي، يتم بدء وانقراض القوس الكهربائي في الهواء الثابت تقريباً أثناء حركة القوس. تستخدم هذه المفاتيح للجهود المنخفضة عادة حتى 15 كيلوفولت، مع قدرات انقطاع تبلغ 500 ميغا فولت أمبير. كوسيلة لإخماد القوس الكهربائي، توفر المفاتيح القاطعة الهوائية العديد من المزايا مقارنة بالزيت، بما في ذلك:
في المفاتيح القاطعة الهوائية، يحدث الانفصال بين الأطراف وإخماد القوس في الهواء عند الضغط الجوي، مستخدماً مبدأ مقاومة عالية. يتم توسيع القوس عبر قنوات القوس وأحواضه، بينما تزداد مقاومة القوس من خلال التقسيم والتبريد والتطويل.
يزداد مقاومة القوس حتى يتجاوز الانخفاض الجهد عبر القوس جهد النظام، مما يؤدي إلى إخماد القوس عند نقطة الصفر الحالية للموجة المتناوبة.
تُستخدم المفاتيح القاطعة الهوائية في الدوائر المستمرة والمتناوبة حتى 12000 فولت. عادة ما تكون من النوع الداخلي، وتُثبت على اللوحات الرأسية أو داخل معدات التوزيع القابلة للسحب، وهي تُستخدم بشكل واسع في معدات التوزيع المتوسطة والمنخفضة الجهد للأنظمة المتناوبة.
نوع المفتاح القاطع الهوائي البسيط
يتميز أبسط نوع بوجود اتصالين على شكل قرون. يحدث القوس الكهربائي في البداية عبر أقل مسافة بين القرون ويتم دفعه تدريجياً لأعلى بواسطة تيارات الحمل الناتجة عن تسخين الهواء بالقوس وتفاعل المجالات المغناطيسية والكهربائية. عندما تنفصل القرون تماماً، يمتد القوس من طرف إلى آخر، مما يؤدي إلى تطويله وتبريده.
يحد البطء النسبي لهذه العملية ومخاطر انتشار القوس إلى المكونات المعدنية المجاورة من استخدامه في الدوائر التي لا تتجاوز جهدها 500 فولت وفي الدوائر ذات الطاقة المنخفضة.
نوع المفتاح القاطع الهوائي ذو النفخ المغناطيسي
يُستخدم في الدوائر ذات الجهود حتى 11 كيلوفولت، يتم إخماد القوس الكهربائي في بعض المفاتيح القاطعة الهوائية من خلال مجال مغناطيسي من ملفات النفخ المتصلة بالدائرة المقطعة. تقوم هذه الملفات بنقل القوس إلى أحواض القوس ولا تقوم بإخماد القوس بنفسها. في الأحواض، يتم تطويل القوس وتبريده وإخماده. تعمل دروع القوس على منع انتشار القوس إلى الشبكات المجاورة.
قطبية الأحواض القوسية وتفاصيل التشغيل للمفاتيح القاطعة الهوائية
أهمية قطبية الملف
تعتبر القطبية الصحيحة للملف مهمة لتوجيه القوس لأعلى، مستخدمة القوى الكهرومغناطيسية لتعزيز حركة القوس. يصبح هذا المبدأ أكثر فعالية مع زيادة تيار العطل، مما يسمح لهذه المفاتيح بتحقيق قدرات انقطاع أعلى.
وظيفة أحواض القوس
تعتبر أحواض القوس جهازاً أساسياً لإخماد القوس في الهواء، حيث تقوم بثلاث وظائف مترابطة:
حصر القوس: يقييد القوس في مساحة محددة، مما يمنع انتشاره بشكل غير متحكم فيه.
التحكم المغناطيسي: يوجه حركة القوس عبر المجالات المغناطيسية لتسهيل إخماده داخل الحوض.
التبريد السريع: يقوم بتنقية غازات القوس من خلال التبريد الشديد، مما يضمن إخماد القوس.
تصميم مفتاح الدائرة القاطع الهوائي بأحواض الهواء
لمفاتيح الدائرة ذات الجهود المنخفضة والمتوسطة، يتميز هذا المفتاح بوجود:
مبدأ العمل
التطبيقات
القيود
يحقق هذا التصميم توازنًا بين البساطة والموثوقية للتطبيقات المتوسطة والمنخفضة الجهد، رغم أن أدائه يختلف باختلاف حجم التيار.
