میان‌برق قطع‌کننده مدار

در شیرکناری هوا، قوس الکتریکی در هوا ثابت ایجاد و خاموش می‌شود. این شیرها برای ولتاژهای پایین، معمولاً تا ۱۵ کیلوولت، با ظرفیت قطع ۵۰۰ مگاوات استفاده می‌شوند. به عنوان مedium قطع قوس، شیرهای هوا چندین مزیت نسبت به روغن دارند:

• حذف ریسک‌ها و نگهداری مرتبط با استفاده از روغن.

• نداشتن تنش مکانیکی ناشی از فشار گاز و حرکت روغن.

• حذف هزینه‌های مربوط به جایگزینی منظم روغن ناشی از تخریب روغن از عملیات قطع متوالی.

در شیرکناری‌های هوا، جداسازی تماس و خاموش شدن قوس در هوا با فشار اتمسفری انجام می‌شود و از اصل مقاومت بالا استفاده می‌کند. قوس از طریق مسیرهای قوس و شیبرهای قوس گسترش می‌یابد، در حالی که مقاومت قوس از طریق تقسیم، خنک سازی و طولانی کردن افزایش می‌یابد.

مقاومت قوس تا زمانی که فروپاشی ولتاژ در قوس بیش از ولتاژ سیستم شود افزایش می‌یابد و قوس در نقطه صفر جریان موج متناوب خاموش می‌شود.

شیرکناری‌های هوا در مدارهای مستقیم و متناوب تا ۱۲۰۰۰ ولت استفاده می‌شوند. معمولاً انواع داخلی هستند و روی پانل‌های عمودی یا تجهیزات کشیدنی داخلی نصب می‌شوند و در تجهیزات کم و متوسط ولتاژ داخلی برای سیستم‌های متناوب گسترده استفاده می‌شوند.

شیرکناری هوا نوع ساده

ساده‌ترین نوع شامل دو تماس شاخه‌ای است. ابتدا قوس بین کوتاه‌ترین فاصله بین شاخه‌ها ایجاد می‌شود و به تدریج توسط جریان‌های کانوکشن ناشی از گرم شدن هوا توسط قوس و تعامل میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی به بالا هدایت می‌شود. با کامل شدن جداسازی شاخه‌ها، قوس از نوک به نوک گسترش می‌یابد و طولانی و خنک می‌شود.

آرام بودن این فرآیند و خطر گسترش قوس به قطعات فلزی مجاور آن را به حدود ۵۰۰ ولت و مدارهای کم توان محدود می‌کند.

شیرکناری هوا نوع پرانش مغناطیسی

در مدارهای با ولتاژ تا ۱۱ کیلوولت، خاموش شدن قوس در برخی شیرکناری‌های هوا از طریق میدان مغناطیسی از سیم‌پیچ‌های پرانش که به سری با مدار قطع شده متصل شده‌اند انجام می‌شود. این سیم‌پیچ‌ها قوس را به شیبرهای قوس می‌برند—خود قوس را خاموش نمی‌کنند. در شیبرهای قوس، قوس طولانی، خنک و خاموش می‌شود. محافظ‌های قوس از گسترش قوس به شبکه‌های مجاور جلوگیری می‌کنند.

قطبیت، شیبرهای قوس و جزئیات عملیاتی شیرکناری‌های هوا
اهمیت قطبیت سیم‌پیچ

قطبیت صحیح سیم‌پیچ برای هدایت قوس به بالا ضروری است، با استفاده از نیروهای الکترومغناطیسی برای افزایش حرکت قوس. این اصل با جریان‌های خطای بالاتر مؤثرتر می‌شود و به این شیرها اجازه می‌دهد تا ظرفیت‌های قطع بالاتری داشته باشند.

عملکرد شیبرهای قوس

شیبر قوس یک دستگاه کلیدی برای خاموش کردن قوس در هوا است که سه نقش مرتبط ایفا می‌کند:

• محدود کردن قوس: قوس را به فضای تعریف شده محدود می‌کند و از گسترش غیرقابل کنترل جلوگیری می‌کند.

• کنترل مغناطیسی: حرکت قوس را از طریق میدان‌های مغناطیسی هدایت می‌کند تا خاموش شدن درون شیبر اتفاق بیفتد.

• خنک سازی سریع: گازهای قوس را از طریق خنک سازی شدید دی‌ایونیزه می‌کند و خاموش شدن قوس را تضمین می‌کند.

طراحی شیرکناری هوا با شیبر هوا

برای مدارهای کم و متوسط ولتاژ، این شیر دارای ویژگی‌های زیر است:

• مجموعه‌های تماس دوگانه:

• تماس‌های اصلی: مبتنی بر مس، با پوشش نقره‌ای برای مقاومت کم، جریان عادی را در حالت بسته رسانی می‌کنند.

• تماس‌های قوس (کمکی): آلیاژ مس مقاوم در برابر گرما، طراحی شده برای تحمل قوس در هنگام قطع خطا. آنها قبل از تماس‌های اصلی بسته و بعد از آنها باز می‌شوند تا تماس‌های اصلی را از خسارت محافظت کنند.

• مکانیسم پرانش: واردات فولادی در شیبرهای قوس میدان‌های مغناطیسی ایجاد می‌کنند که حرکت قوس به بالا را تسهیل می‌کنند. این صفحات قوس را به یک سری قوس‌های کوتاه تقسیم می‌کنند و مجموع فروپاشی ولتاژ (فروپاشی آند + کاتد) را در قوس‌ها افزایش می‌دهند. اگر این مجموع بیش از ولتاژ سیستم باشد، قوس به سرعت خاموش می‌شود.

• عملکرد خنک‌سازی: تماس قوس با صفحات فولادی خنک، قوس را به سرعت خنک و دی‌ایونیزه می‌کند که توسط نیروهای پرانش طبیعی یا مغناطیسی کمک می‌شود.

اصول کار

• روی دادن خطا: ابتدا تماس‌های اصلی جدا می‌شوند و جریان به تماس‌های قوس منتقل می‌شود.

• تشکیل قوس: با جداسازی تماس‌های قوس، قوس بین آنها ایجاد می‌شود.

• حرکت قوس: نیروهای الکترومغناطیسی و گرمایی قوس را به طول مسیرهای قوس هدایت می‌کنند.

• تقسیم و خاموش شدن قوس: قوس توسط صفحات تقسیم‌کننده تقسیم، طولانی، خنک و دی‌ایونیزه می‌شود که منجر به خاموش شدن می‌شود.

کاربردها

• وسایل کمکی ایستگاه‌های تولید برق و کارخانه‌های صنعتی: برای محیط‌هایی مناسب است که نیاز به کاهش خطر آتش‌سوزی و انفجار دارند.

• سیستم‌های مستقیم: از طولانی کردن قوس، مسیرهای قوس و پرانش مغناطیسی برای شیرکناری‌های تا ۱۵ کیلوولت استفاده می‌کنند.

محدودیت‌ها

• کارایی پایین در جریان‌های کم: شیبرهای قوس در جریان‌های کم به دلیل میدان‌های مغناطیسی ضعیف‌تر کمتر موثر هستند که باعث حرکت آهسته‌تر قوس به شیبر و ممکن است تأخیر در قطع شود.

این طراحی تعادلی بین سادگی و قابلیت اطمینان برای کاربردهای متوسط و کم ولتاژ دارد، اگرچه عملکرد آن با مقدار جریان متفاوت است.