کلید هوایی چیست؟ در سیستمهای برقی صنعتی و توزیعی، نیاز به تجهیزی هست که در برابر خطاهای الکتریکی مثل اضافهبار، اتصال کوتاه (short circuit) یا خطای زمین (earth fault) بتواند سریعاً واکنش نشان دهد و جریان خطرناک را قطع کند، تا هم جان افراد و هم تجهیزات محافظت شوند. کلید هوایی (ACB) یکی از این تجهیزهاست.
کلید هوایی (Air Circuit Breaker)، دستگاهی است خودکار که با استفاده از «هوا» بهعنوان محیط خاموشکننده قوس الکتریکی (arc) عمل میکند. وقتی جریان بیش از حد مجاز یا اتصال کوتاه رخ دهد، این کلید مدار را باز کرده و جریان را قطع میکند تا سوء عملکرد ادامه پیدا نکند.
چرا هوا؟ مکانیزم کار و فلسفه خاموش کردن قوس
هنگام باز شدن کنتاکتها به دلیل خطا، بین آنها قوس الکتریکی (arc) ایجاد میشود. اگر این قوس خاموش نشود، میتواند به تخریب تجهیزات یا ایجاد خطر منجر شود.
ACB با استفاده از هوا (معمولاً تحت فشار یا در فشار اتمسفر بسته به نوع) قوس را خنک میکند، طول مسیر قوس را افزایش میدهد و گاهی قوس را در چند شاخه تقسیم میکند تا انرژی آن کاهش یابد و در نهایت خاموش شود.
این روش نسبت به کلیدهای قدیمی روغنی (oil circuit breaker) مزیت دارد: خطر آتشسوزی کاهش مییابد، نگهداری سادهتر است و محیط زیست و ایمنی بهتر تأمین میشود.
حوزه کاربرد: کجا و کی از کلید هوایی استفاده میشود؟
کلید هوایی معمولاً در سیستمهای فشار ضعیف (Low‑Voltage) و تابلوهای توزیع صنعتی، برای حفاظت در برابر جریان بالا به کار میرود.
بازه جریان نامی (Rated Current) برای ACB معمولاً از حدود 800 آمپر تا ۱۰.۰۰۰ آمپر یا بیشتر است، که بسته به مدل متفاوت است.
در صنایع، ساختمانهای بزرگ، تابلوهای ورودی (incomer) و تابلوهای تغذیه (distribution) برای حفاظت در برابر جریانهای زیاد و خطاهای بزرگ استفاده میشوند.
مزایا و محدودیتها
مزایا
قطع امن جریان در شرایط خطا: اضافهبار، اتصال کوتاه، خطای زمین.
خاموش کردن قوس با هوا ( بدون روغن) کاهش خطر آتش و آلودگی محیطی نسبت به کلیدهای روغنی.
مناسب برای جریانهای بالا و کاربرد صنعتی/تابلویی با نیاز به قطع سریع و مطمئن.
قابلیت تنظیم و حفاظت چندگانه (overload, short circuit, earth fault) بعضی مدلها دارای واحدهای حفاظت الکترونیکی یا میکروپروسسوری هستند.
محدودیتها / نکات قابل توجه
به دلیل ساختار و اجزای داخلی، ACB نسبت به کلیدهای سادهتر مثل مینیاتوری یا MCCB بزرگتر و گرانتر است برای جریانهای پایین منطقی نیست.
برای خاموش کردن قوس به فضای قوس خنککن (arc chute) نیاز دارد، یعنی در طراحی تابلو باید این فضا لحاظ شود.
نگهداری و بازرسی دورهای مهم است تا اطمینان حاصل شود که مکانیزم قطع و خاموش کردن قوس به درستی کار میکند.
معرفی به عنوان راهکار در پروژههای صنعتی
ACB میتواند در تابلوهای اصلی ورودی و تابلوهای تغذیه اصلی سرد خانه ها، گزینه بسیار مناسبی باشد. چرا؟
در سردخانهها و کشتارگاهها معمولاً جریانهای بالایی برای کمپرسورها، موتورهای قوی و بارهای صنعتی وجود دارد کلید هوایی مناسب خاموش کردن سریع این جریانها در صورت خطا است.
تابلوهای صنعتی نیاز به ایمنی بالا دارند، و کلید هوایی با خاموش کردن قوس و قطع سریع، ایمنی را تضمین میکند.
اگر تابلو توابع کنترل و مانیتورینگ دارد، میتوان از مدلهای کلید هوایی با قابلیت اتصال به سیستم کنترل (مثلاً trip unit الکترونیکی) استفاده کرد تا در سیستم کنترل / مانیتورینگ PLC /SCADA تو نیز قابل مدیریت باشد.
انواع کلید هوایی (ACB)
کلیدهای هوایی بر اساس مکانیزم خاموش کردن قوس و نوع کاربرد به چند دسته تقسیم میشوند:
۱- Air Magnetic (کلید هوایی مغناطیسی-هوایی)
مکانیزم:
از خاصیت مغناطیسی برای هدایت قوس به مسیر مخصوص (arc chute) و سپس خاموش کردن آن استفاده میکند.
قوس الکتریکی از بین صفحات فلزی یا کانالهای مخصوص عبور داده میشود و انرژی آن کاهش مییابد.
مزایا:
سرعت قطع بالاست؛ برای جریانهای لحظهای (short-circuit) عالی است.
قابل اعتماد و با نگهداری ساده.
مناسب برای جریانهای متوسط و بالا در تابلوهای صنعتی.
معایب:
فضای قوسخنککننده نسبتاً زیاد نیاز دارد.
در صورت اضافهبارهای طولانی، ممکن است محدودیت جریان داشته باشد.
قوس الکتریکی را به یک مسیر طولانی درون کانالهای فلزی هدایت میکند.
مسیر طولانی باعث کاهش انرژی قوس و خاموش شدن آن میشود.
مزایا:
طراحی ساده و موثر برای جریانهای زیاد.
برای قطع اضافهبار و اتصال کوتاه مطمئن است.
معایب:
حجم دستگاه بیشتر از انواع دیگر است.
نگهداری باید دقیق باشد، چون هر مانع کوچک میتواند مسیر قوس را مختل کند.
کاربرد:
تابلوهای صنعتی و پستهای توزیع شهری با جریان بالا.
-۳. Air Blast (ACB با دمش هوای فشرده)
۳- Air Blast (کلید هوایی با دمش هوای فشرده)
مکانیزم:
از هوای فشرده برای خاموش کردن قوس استفاده میکند.
هوای فشرده قوس را خنک و از مسیر قطع خارج میکند.
مزایا:
سرعت بسیار بالا در قطع جریان.
مناسب جریانهای لحظهای بسیار بالا.
حجم کمتر نسبت به Air Chute برای همان جریان.
معایب:
نیاز به سیستم هوای فشرده (کمپرسور) دارد.
هزینه اولیه بالاتر.
کاربرد:
صنایع سنگین، کارخانههای بزرگ فولاد، نیروگاهها.
۴- Vacuum Circuit Breaker vs ACB (مقایسه کوتاه)
VCB (کلید خلا) معمولاً برای جریانهای پایینتر و ولتاژ متوسط استفاده میشود.
ACB برای جریان بالا و حفاظت تابلوهای بزرگ بهتر است.
ACB قابلیت حفاظت چندگانه (overload، short-circuit، earth fault) را با واحدهای الکترونیکی دارد، در حالی که VCB محدودتر است.
جدول مقایسه انواع کلید هوایی
نوع ACB
مزایا
معایب
کاربرد
Air Magnetic
سرعت قطع بالا، نگهداری ساده
نیاز به فضای قوس
تابلوهای ورودی و صنعتی
Air Chute
مطمئن، طراحی ساده
حجم بیشتر، نیاز به نگهداری دقیق
تابلو صنعتی و توزیع شهری
Air Blast
سرعت بسیار بالا، حجم کمتر
نیاز به کمپرسور، هزینه بالا
صنایع سنگین، فولاد، نیروگاه
Vacuum (مقایسه)
جریان کمتر، حجم کوچک
محدودیت در جریان و حفاظت
سیستمهای ولتاژ متوسط
نکات انتخاب نوع کلید هوایی
جریان نامی تابلو و بار مصرفی
فضای تابلو و شرایط نصب
نیاز به حفاظت چندگانه
قابلیت اتصال به سیستم کنترل و مانیتورینگ (Trip Unit الکترونیکی)
بودجه و هزینه نگهداری
مقایسه بین ABB Emax، Siemens Sentron LV10 / 3WL و LS ACB
✅ ABB Emax
رِنج جریان: مدل E1 تا 1600 A. عمده مدلهای صنعتی (E2, E3 …) قابلیت جریان بسیار بالا دارند (بسته به کد).
ظرفیت قطع (breaking / short‑circuit breaking capacity): بسته به مدل، برای ولتاژ 480 V: تا 125 kA ذکر شده است.
ولتاژ کاری: ACBهای Emax برای سیستمهای ولتاژ پایین (Low Voltage) تا 690 ولت AC طراحی شدهاند.
تنوع فرم و ساختار: هم مدل «ثابت (Fixed)» و هم «کشویی / Draw‑out (Withdrawable)» موجود است یعنی میتوان کلید را داخل تابلو بهصورت کشویی قرار داد تا در مواقع نیاز (مانند سرویس یا تعویض) جدا شود.
واحد حفاظت (Trip Unit) پیشرفته: مدلهای Emax با تریپ یونیتهای نسل جدید عرضه میشوند؛ این واحدها امکانات محافظتی خوبی دارند اضافه بار، اتصال کوتاه، خطای زمین (اگر تریپ یونیت مناسب انتخاب شود)، و غالباً امکان تنظیم دقیق دارند.
انعطافپذیری و فضای کمتر: تولیدکننده خود را موظف کرده تا با همان ابعاد فریم، عملکرد بهتر ارائه دهد یعنی با صرفهجویی در فضا و هزینه در تابلو.
قابلیت سفارشیسازی و ارتقا: تریپ یونیتها به گونهای طراحی شدهاند که نیازی به تعویض کامل کلید نباشد؛ میتوان با افزودن ماژول مناسب، امکانات حفاظتی یا کنترلی را افزایش داد.
با توجه به اینکه در پروژههای سردخانه، کشتارگاه و تابلو برق صنعتی بارها و موتورها ممکن است جریان بالایی داشته باشند، Emax ظرفیت و انعطاف کافی دارد. اگر میخواهید تابلو کمحجمتر باشد ولی قدرت قطع و ایمنی بالا باقی بماند انتخاب منطقی است.
✅ Siemens Sentron LV10 / 3WL (کلید هوایی زیمنس)
رِنج جریان: ACB‑های Siemens در بازه تقریبی 630 A تا 6300 A طراحی میشوند.
ساختار: هم نوع ثابت (Fixed) و هم نوع کشویی (Withdrawable) موجود است.
پلها / تعداد فازها: عرضه به صورت ۳ پل (فازها) و ۴ پل (فاز + نول) بر اساس نیاز سیستم.
تنوع تریپ یونیتها: سری 3WL با Trip Unitهای مختلف (مثل ETU15B, ETU25B, ETU45B, ETU76B و …) عرضه میشود؛ بعضی شامل حفاظت Ground‑Fault هستند.
قدرت قطع: بسته به Trip‑unit و مدل، قدرت قطعهای بالا دارد (برای قطع اتصال کوتاه و خطا).
قابلیت نصب در تابلوهای صنعتی و سیستمهای فشار ضعیف با جریان بالا یعنی مناسب برای فشار ضعیف صنعتی / توزیعی (LV).
اگر سیستم شما بارهای سنگین خیلی بزرگ دارد (مثلاً تابلو خانگی کافی نیست) و نیاز به تنوع تریپ یونیت بر حسب محافظتهای خاص (مثلاً خطای زمین، نول، overload، short‑circuit) میبینید ACB زیمنس تنوع فنی خوبی برایت فراهم میکند. همچنین محدوده جریان تا 6300 A برای پروژههای بزرگ صنعتی مناسب است.
✅ LS Electric ACB
سری ACB‑های LS طراحی شدهاند برای پاسخ به نیاز بالا در قطع مدار مناسب برای تابلوهای توزیع فشرده و سیستمهای با تقاضای برق زیاد.
ظرفیت قطع بالا (High breaking capacity): LS در مستندات خود تأکید دارد که ACB هایش برای «نیازهای قطع قوی در شرایط بار بالا» طراحی شدهاند.
مناسب برای تابلوهای فشرده: وقتی فضا یا حجم تابلو محدود است اما قدرت قطع و ایمنی لازم است LS گزینهای جدی است.
کاربرد صنعتی و توزیعی: برای ورودی تابلو، خطوط با جریان بالا، محافظت از موتور و بارهای بزرگ آنطور که در کاتالوگ اشاره شده.
اگر بخواهی گزینهای با ظرفیت قطع بالا، ابعاد مناسب برای تابلوهای فشرده، و مناسب برای تابلوهای توزیع و ورودی انتخاب کنی ACB های LS میتوانند اقتصادیتر و جمعوجورتر باشند نسبت به بعضی مدلهای سنگین.
مقایسه کلیدی: چه زمانی کدام کلید هوایی انتخاب شود
شرط / نیاز در پروژه شما
مناسبترین انتخاب
جریان متوسط تا بالا، فضای تابلو محدود، نیاز به تریپ یونیت انعطافپذیر
نیاز به قطع با ظرفیت بالا در تابلوهای فشرده + هزینه/فضا معقول
LS Electric ACB — ظرفیت مناسب + حجم کمتر
نیاز به تعویض سریع کلید (عملیات maintenance / outage)
مدلهای کشویی (Draw‑out) در هر سه برند — ABB و Siemens و LS
نیاز به اتصال به سیستم کنترلی / مانیتورینگ / اتوماسیون
ABB Emax با تریپ یونیت الکترونیکی قابل پیکربندی + قابل افزودن ماژول
توصیه
استفاده از ABB Emax برای تابلوهای متوسط تا بزرگ بهویژه مدلهایی که قابلیت کشویی (draw‑out) دارند؛ مزیتش در انعطاف، فضای کمتر تابلو و قابلیت ارتقاست.
در پروژههای با بار خیلی سنگین یا موتورهای بزرگ و مصرف بالا، یا تابلوهای اصلی ورودی Siemens Sentron LV10 / 3WL انتخاب خوبی است.
اگر فضا و هزینه اهمیت دارد ولی باز هم ظرفیت قطع بالا میخواهید LS Electric ACB ارزش بررسی دارد.
عملکرد داخلی کلید هوایی (ACB)
کلید هوایی از چند بخش اصلی تشکیل شده که همه با هم کار میکنند تا جریان اضافه یا اتصال کوتاه را سریع و ایمن قطع کنند:
۱- کنتاکتها (Contacts)
وظیفه اصلی: عبور جریان در شرایط عادی و قطع جریان در شرایط خطا.
جنس: اغلب از فلزات مقاوم به خوردگی و حرارت مثل مس با روکش نقره یا آلیاژهای خاص.
عملکرد: وقتی خطا رخ دهد، کنتاکتها باز میشوند و جریان قطع میشود. در همان لحظه بین کنتاکتها قوس ایجاد میشود که باید خاموش شود.
۲- مسیر قوس (Arc Chute)
وقتی کنتاکتها باز میشوند، قوس الکتریکی بین آنها ایجاد میشود.
مسیر قوس، این قوس را به کانالهای فلزی یا صفحات هدایت میکند و انرژی آن را کاهش میدهد.
طول مسیر، تعداد صفحات و طراحی Arc Chute تعیینکننده کارایی خاموش کردن قوس است.
در مدلهای پیشرفته (مثل ABB Emax)، صفحات Arc Chute طوری طراحی شدهاند که قوس در چند مرحله شکسته شود و حرارت کاهش یابد.
۳- مکانیزم فنر و بازوی قطع (Operating Mechanism)
این مکانیزم مسئول باز و بسته کردن کنتاکتهاست.
انواع مکانیزم: مکانیکی ساده، مکانیکی با فنر ذخیره انرژی، یا موتور الکترونیکی
سرعت باز شدن کنتاکتها بسیار بالاست، چون هر تاخیر ممکن است به تخریب تجهیزات منجر شود.
در مدلهای کشویی، این مکانیزم هم به حالت «Fixed» و هم «Draw‑out» طراحی شده تا کلید جدا شود یا در تابلو نصب شود.
۴- واحد حفاظت یا Trip Unit
واحدی است که جریان را اندازهگیری و در صورت اضافه بار یا خطا تصمیم به قطع میگیرد.
انواع: Thermal-Magnetic (مکانیکی)، Electronic / Microprocessor (پیشرفته و قابل تنظیم).
مزیت نوع الکترونیکی: امکان تنظیم دقیق جریان اضافه بار، زمان قطع، حفاظت اتصال کوتاه و خطای زمین، و اتصال به سیستم مانیتورینگ (PLC (SCADA
در مدلهایی مثل ABB Emax یا Siemens LV10، Trip Unit میتواند دیتا و لاگ خطاها را ذخیره کند و به سیستم کنترل منتقل کند.
۵- اجزای کمکی
Indication / Auxiliary contacts: برای نمایش وضعیت کلید (باز/بسته) یا ارسال سیگنال به PLC.
Shunt release: امکان قطع کلید با ولتاژ کم از راه دور (مثلاً فرمان اتوماسیون).
Undervoltage release: کلید را وقتی ولتاژ تغذیه پایین است باز میکند تا از آسیب به سیستم جلوگیری شود.
۶- مسیر هوا و خاموشکننده قوس
هوا (در مدلهای معمولی یا فشرده) وظیفه دارد قوس را خنک کند و انرژی آن را کاهش دهد.
بعضی مدلها از ترکیب هوا و صفحات فلزی (Air Magnetic) استفاده میکنند.
هدف نهایی: قطع جریان بدون آسیب به کلید و تابلو و بدون آتشسوزی.
نکات کلیدی برای پروژههای صنعتی
عملکرد داخلی ACB باید با نیاز بار و شرایط محیطی مطابقت داشته باشد.
برای موتورهای بزرگ و بارهای لحظهای، Trip Unit پیشرفته و مکانیزم سریع ضروری است.
در تابلوهای فشرده، طراحی Arc Chute و مسیر هوا تعیینکننده طول عمر و ایمنی کلید است.
نحوه انتخاب کلید هوایی (ACB)
انتخاب کلید هوایی به سه فاکتور اصلی بستگی دارد:
جریان نامی (Rated Current, In)
ظرفیت قطع کوتاهمدت (Short-Circuit Breaking Capacity, Icu / Ics)
نوع بار و کاربرد صنعتی
۱- تعیین جریان نامی (Rated Current, In)
جریان نامی برابر جریان معمولی یا مصرفی بار است که کلید در شرایط عادی بدون مشکل عبور میدهد.
محاسبه: جمع جریان همه بارهای تابلو یا بخشی از سیستم که کلید حفاظت میکند.
مثال:
یک تابلو ورودی سردخانه با دو کمپرسور 55 kW، هر کمپرسور حدود 100 A مصرف دارد.
جریان نامی کلید = مجموع جریانها × ضریب ایمنی ≈ 220–250 A.
نکته: همیشه کمی بالاتر از جریان واقعی انتخاب میکنیم تا کلید در شرایط نرمال خطا ندهد.
۲- ظرفیت قطع کوتاهمدت (Breaking Capacity, Icu / Ics)
نشاندهنده توان کلید در قطع جریان اتصال کوتاه بدون آسیب است.
جریان اتصال کوتاه را در محل نصب محاسبه میکنیم (Short-Circuit Current at installation point).
انتخاب کلید: ظرفیت قطع ≥ جریان اتصال کوتاه احتمالی در نقطه نصب.
مثال:
اگر جریان اتصال کوتاه در تابلو ورودی 25 kA باشد، باید کلید حداقل با Icu ≥ 25 kA انتخاب شود.
توضیح مختصر Icu و Ics:
Icu (Ultimate Breaking Capacity): حداکثر جریان که کلید میتواند قطع کند بدون آسیب دائمی، حتی اگر بعد از آن تعمیر شود.
Ics (Service Breaking Capacity): جریان که کلید میتواند چند بار قطع کند بدون کاهش عملکرد.
۳- نوع بار و کاربرد صنعتی
موتورهای قوی (Inductive Load): نیاز به کلید با حفاظت موتور (Motor Protection) و جریان راهاندازی بالا دارند.
بارهای خطی یا resistive (مثل روشنایی و هیترها): نیاز به جریان نامی نزدیک مصرف واقعی دارند.
ترکیبی (مثل تابلو صنعتی): انتخاب کلید باید با بارهای متغیر و لحظهای هماهنگ باشد.
نکته: بعضی مدلها (مثل ABB Emax یا Siemens LV10) قابلیت تنظیم زمان قطع (Time-Current Curve) دارند تا برای موتور یا بارهای حساس دقیق تنظیم شود.
۴- نوع نصب و فضای تابلو
Fixed (ثابت): حجم کمتر، قیمت مناسب، مناسب تابلوهایی که نیاز به جابجایی کلید ندارند.
Draw‑out (کشویی / قابل جدا شدن): برای نگهداری و سرویس آسان، جابجایی کلید بدون قطع کامل تابلو.
۵- حفاظت اضافی و اتوماسیون
اگر قصد اتصال کلید به PLC یا SCADA داری، حتما Trip Unit الکترونیکی یا قابلیت Auxiliary Contact انتخاب شود.
امکان مانیتورینگ جریان، ثبت خطا، و فرمان قطع از راه دور، باعث امنیت و کنترل دقیق سیستم میشود.
۶- جدول نمونه انتخاب کلید هوایی برای پروژه صنعتی
مشخصه
مثال برای تابلو ورودی سردخانه
پیشنهاد ACB
جریان بار
2 کمپرسور × 55 kW ≈ 220 A
Rated Current ≈ 250 A
جریان اتصال کوتاه
25 kA
Icu ≥ 25 kA
نوع بار
موتورهای القایی + روشنایی
Trip Unit الکترونیکی با زمان قابل تنظیم
نصب
فضای متوسط تابلو
Draw‑out یا Fixed بسته به دسترسی و سرویس
قابلیت مانیتورینگ
نیاز به اتصال PLC
Trip Unit با Auxiliary Contacts و قابلیت دیتا
نگهداری و تست کلید هوایی (ACB)
۱- بازرسی بصری و تمیزکاری
بررسی وضعیت کنتاکتها: اطمینان از عدم سوختگی، خوردگی یا زنگ زدگی.
بررسی مسیر قوس (Arc Chute): مطمئن شو که صفحات و کانالها سالم و تمیز باشند، هیچ مانعی وجود ندارد.
بررسی بدنه و قطعات کمکی: عدم ترک خوردگی، نشتی یا آسیب مکانیکی.
تمیزکاری: گرد و غبار، چربی یا رطوبت میتواند عملکرد کلید را مختل کند.
نکته: حتی یک ذره گرد و غبار در مسیر قوس میتواند باعث ایجاد قوس غیرمنتظره شود.
۲- تست عملکرد مکانیکی
باز و بسته کردن کلید چند بار به صورت دستی یا با فرمان کنترل.
اطمینان از سرعت باز و بسته شدن کنتاکتها.
بررسی فنرها و مکانیزم ذخیره انرژی: اگر فنرها شل یا فرسوده باشند، سرعت قطع کاهش مییابد.
۳- تست حفاظت (Trip Unit)
تست عملکرد اضافه بار (Overload Test): شبیهسازی شرایط اضافه جریان و بررسی زمان قطع کلید.
تست اتصال کوتاه (Short-Circuit Test): شبیهسازی جریان لحظهای بالا برای اطمینان از عملکرد صحیح Icu / Ics.
تست خطای زمین (Earth Fault Test): اگر کلید دارای حفاظت زمین باشد، عملکرد آن بررسی شود.
توجه: تستهای واقعی اتصال کوتاه باید توسط متخصص با تجهیزات استاندارد انجام شود.
۴- بازرسی و نگهداری کنتاکتها
کنتاکتها ممکن است با گذشت زمان فرسوده یا دچار اکسیداسیون شوند.
کنتاکتها باید در صورت مشاهده سایش یا خوردگی تعویض شوند.
پوششهای محافظ (Silver Plating) اگر خراشیده شود، عملکرد قوس کاهش مییابد.
۵- بررسی اجزای کمکی و سیستم کنترل
Auxiliary Contacts: وضعیت باز/بسته، اتصال به PLC یا SCADA.
Shunt Release / Undervoltage Release: عملکرد صحیح و فرماندهی از راه دور.
اتصال سیمها و کابلها: محکم و بدون شل شدگی.
۶- دوره نگهداری پیشنهادی
نوع کار
دوره پیشنهادی
بازرسی بصری و تمیزکاری
هر ۶ ماه یکبار
تست مکانیکی باز/بسته شدن
هر ۶ ماه
تست Trip Unit (Overload / Short-Circuit)
سالانه
تعویض یا بررسی کنتاکتها
هر ۲–۳ سال یا پس از تعداد قطع مشخص شده
بررسی اجزای کمکی و اتصال کابلها
هر ۶ ماه
۷- نکات ایمنی
همیشه قبل از انجام بازرسی یا نگهداری، کلید از تابلو جدا شود یا برق قطع شود.
استفاده از ابزار عایق و تجهیزات حفاظت فردی الزامی است.
حتی کلیدهای ACB با ظرفیت قطع بالا، اگر برق متصل باشد، خطر مرگآور است.
رعایت استانداردهای IEC 60947-2 و NFPA 70E الزامی است.
مزایا و کاربردهای کلید هوایی در صنعت
۱- مزایای کلید هوایی
قطع جریان با ظرفیت بالا
ACBها میتوانند جریان اتصال کوتاه بسیار بالا را قطع کنند، بدون اینکه آسیب ببینند.
مثال: در تابلو ورودی سردخانه یا کشتارگاه، جریان لحظهای راهاندازی کمپرسورها و موتورها بسیار بالاست و کلیدهای معمولی نمیتوانند آن را تحمل کنند.
حفاظت کامل از بارها
قابلیت حفاظت اضافه بار (Overload)، اتصال کوتاه (Short-Circuit) و خطای زمین (Earth Fault).
با تریپ یونیتهای الکترونیکی، امکان تنظیم دقیق جریان و زمان قطع وجود دارد.
انعطافپذیری و قابلیت نصب در تابلوهای مختلف
نوع کشویی (Draw‑out) برای سرویس و نگهداری آسان.
نوع ثابت (Fixed) برای تابلوهای کوچک یا متوسط.
قابلیت مانیتورینگ و اتصال به سیستم اتوماسیون
ارسال وضعیت کلید به PLC یا SCADA برای کنترل و مانیتورینگ لحظهای.
ثبت خطاها و لاگ عملکرد برای نگهداری پیشگیرانه.
طول عمر طولانی و اطمینان بالا
طراحی Arc Chute و مکانیزم سریع قطع باعث افزایش عمر مفید کلید میشود.
امنیت و ایمنی بالا
جلوگیری از آتشسوزی و آسیب تجهیزات در شرایط اضافه بار یا اتصال کوتاه.
۲- کاربردهای صنعتی
۲-۱. تابلوهای ورودی و توزیع نیرو در سردخانهها
کمپرسورها و موتورها جریانهای لحظهای بالایی دارند.
ACBها با ظرفیت قطع بالا و Trip Unit قابل تنظیم، بهترین انتخاب برای حفاظت از تابلو هستند.
۲-۲. کشتارگاهها و صنایع غذایی
موتورهای بزرگ و بارهای متغیر نیاز به حفاظت دقیق دارند.
قابلیت مانیتورینگ کلید به مدیریت مصرف و نگهداری کمک میکند.
۲-۳. صنایع با بارهای بزرگ و متغیر
کارخانههای تولیدی با موتورهای القایی بزرگ، کمپرسورها، پمپها و ماشینآلات صنعتی.
قابلیت تنظیم تریپ یونیت برای بارهای مختلف بسیار مهم است.
۲-۴. پستهای توزیع و تابلوهای فشار ضعیف صنعتی
ACBها با قابلیت کشویی (Draw‑out) برای سرویس سریع در پستهای توزیع مناسباند.
کاهش زمان خاموشی و امکان نگهداری بدون قطع کامل تابلو.
۳- جدول خلاصه کاربرد و مزایا
کاربرد صنعتی
مزایای کلید هوایی
مثال پروژه واقعی
سردخانهها
قطع جریان بالا، حفاظت موتورها، مانیتورینگ
سردخانه ۵۰۰۰ تنی طائب عباسیان
کشتارگاهها
حفاظت بار متغیر، کنترل و اتصال به PLC
کشتارگاه صنعتی مرغ آباده
صنایع تولیدی بزرگ
قطع جریان لحظهای بالا، تنظیم دقیق تریپ یونیت
فرآوردههای دریایی شریفیان
پست توزیع
سرویس آسان، کاهش زمان خاموشی
تابلو توزیع صنعتی شیراز
نکات نصب و راهاندازی کلید هوایی
۱- محل نصب و تهویه
ACB باید در تابلو یا کابینتی نصب شود که تهویه مناسبی داشته باشد.
دمای محیط نباید از حد مجاز بالاتر رود (معمولاً 40°C برای اکثر ACBها).
رطوبت بالا میتواند باعث خوردگی کنتاکتها و مسیر قوس شود.
توصیه عملی: فضای کافی اطراف کلید برای دسترسی و سرویس در نظر گرفته شود.
۲- نحوه نصب فیزیکی
نوع Fixed: به صورت ثابت روی تابلو پیچ میشود.
نوع Draw‑out (کشویی): ریلها و سیستم کشویی باید روان و بدون گیر باشد.
تراز بودن کلید در تابلو اهمیت دارد، چون باز و بسته شدن کنتاکتها تحت زاویه اشتباه باعث آسیب میشود.
کابلها باید بدون فشار و با خم مناسب وصل شوند تا به ترمینالها آسیب نرسد.
۳- هماهنگی جریان و ظرفیت قطع
جریان نامی کلید باید با جریان بار و تابلو هماهنگ باشد.
جریان اتصال کوتاه تابلو نباید بیشتر از Icu کلید باشد.
اگر چند کلید سری باشند، هماهنگی زمان-جریان (Time-Current Coordination) رعایت شود تا کلید مناسبتر در شرایط خطا عمل کند.
۴- اتصال به سیستم کنترل و مانیتورینگ
اگر قصد اتصال ACB به PLC یا SCADA داری:
از Auxiliary Contacts و Trip Unit با قابلیت دیتا استفاده کن.
سیمکشی فرمان و سیگنال باید با استاندارد و با رنگبندی مشخص انجام شود.
تست عملکرد قبل از روشن شدن بار الزامی است.
۵- تست قبل از بهرهبرداری
قبل از وصل کردن کلید به بار اصلی:
تست مکانیکی (باز/بسته شدن دستی)
تست Trip Unit با جریان شبیهسازی شده
اطمینان از عملکرد رلهها و فرمانهای کمکی
پس از روشن کردن کلید و اتصال بار، باید اولین بار با جریان واقعی نظارت شود.
۶- نکات ایمنی نصب
همیشه قبل از نصب، کلید باید بدون برق و از تابلو جدا باشد.
از ابزارهای عایق و تجهیزات حفاظت فردی استفاده شود.
تابلو و کلید باید بر اساس استانداردهای IEC 60947-2 و NFPA 70E نصب شود.
جمعبندی و نکات کلیدی درباره کلید هوایی (ACB)
۱- تعریف و کاربرد
کلید هوایی (Air Circuit Breaker) یک کلید قدرت الکتریکی است که برای حفاظت از مدارهای صنعتی و توزیع برق با جریان و بار بالا طراحی شده است. کاربرد اصلی آن قطع جریان در شرایط اضافه بار، اتصال کوتاه و خطای زمین است.
۲- مزایا
قطع جریان با ظرفیت بالا – توانایی تحمل جریان اتصال کوتاه بالا بدون آسیب.
حفاظت کامل بارها – اضافه بار، اتصال کوتاه و خطای زمین.
انعطافپذیری نصب – مدلهای Fixed و Draw‑out برای شرایط مختلف.
مانیتورینگ و اتصال به اتوماسیون – مناسب برای PLC و SCADA.
طول عمر طولانی و امنیت بالا – طراحی Arc Chute و مکانیزم سریع قطع.
۳- اجزای اصلی کلید هوایی
کنتاکتها: عبور جریان و قطع در شرایط خطا.
مسیر قوس (Arc Chute): هدایت و خاموش کردن قوس.
مکانیزم فنر و بازوی قطع: باز و بسته کردن سریع کنتاکتها.
واحد حفاظت (Trip Unit): اندازهگیری جریان و تصمیمگیری برای قطع جریان.
جریان نامی: بالاتر از جریان واقعی بار، با ضریب ایمنی.
ظرفیت قطع کوتاهمدت (Icu / Ics): برابر یا بالاتر از جریان اتصال کوتاه احتمالی.
نوع بار و کاربرد صنعتی: بارهای موتور، روشنایی، ترکیبی و حساس.
نوع نصب: Fixed یا Draw‑out.
اتصال به اتوماسیون: Trip Unit الکترونیکی برای مانیتورینگ و کنترل دقیق.
۵- نگهداری و تست
بازرسی بصری و تمیزکاری: حداقل هر ۶ ماه.
تست مکانیکی: باز و بسته کردن کلید.
تست Trip Unit: سالانه، برای اضافه بار، اتصال کوتاه و خطای زمین.
تعویض کنتاکتها: هر ۲–۳ سال یا بعد از تعداد قطع مشخص.
ایمنی: قطع برق قبل از نگهداری و استفاده از ابزار عایق.
نصب در تابلو با تهویه مناسب و فضای کافی.
اطمینان از تراز بودن کلید و اتصال صحیح کابلها.
هماهنگی جریان و ظرفیت قطع با بار و تابلو.
تست مکانیکی و عملکرد Trip Unit قبل از بهرهبرداری.
رعایت استانداردهای IEC 60947-2 و NFPA 70E.
۶- نتیجه گیری
کلید هوایی یک جزء حیاتی برای ایمنی و عملکرد تابلوهای صنعتی است. با انتخاب درست، نصب مناسب، نگهداری منظم و اتصال به سیستمهای مانیتورینگ، میتوان طول عمر تجهیزات را افزایش داد و خطر خاموشی یا آسیب را به حداقل رساند.
سوالات متداول
تعریف کلید هوایی (ACB) چیست و تفاوت آن با سایر بریکرها در کجاست؟
کلید هوایی، نوعی قطعکننده مدار قدرت است که برای حفاظت از تجهیزات و شبکههای الکتریکی در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار در سطوح ولتاژ پایین و جریانهای بالا (معمولاً از ۸۰۰ آمپر به بالا) طراحی شده است و از هوا به عنوان واسطه خاموشسازی جرقه استفاده میکند.
کلیدهای هوایی در چه بخشهایی از شبکه برق صنعتی کاربرد اصلی دارند؟
ACBها معمولاً به عنوان بریکر اصلی (Main Breaker) در ورودی تابلوهای توزیع اصلی، مراکز کنترل موتور (MCC) و در ژنراتورهای اضطراری به کار میروند تا حفاظت کامل و قابل تنظیم جریانهای بالا را فراهم آورند.
منظور از خاصیت قابل تنظیم بودن کلیدهای هوایی چیست؟
برخلاف کلیدهای مینیاتوری یا کامپکت (MCCB)، تنظیمات جریان قطع، زمان تأخیر قطع (Trip Time) و حتی حفاظت اتصال زمین در ACBها به صورت دقیق و متناسب با نیاز شبکه قابل برنامهریزی و تنظیم مجدد است.
مکانیزم عملکردی قطع کلید هوایی در زمان اتصال کوتاه چگونه است؟
در زمان اتصال کوتاه، واحد تریپ الکترونیکی (Trip Unit) سیگنال قطع را صادر میکند و بریکر توسط مکانیزم مکانیکی ذخیره انرژی شده، مدار را باز میکند. جرقه قوسی (Arc) در داخل اتاقکهای جرقهگیر با استفاده از هوای محیط خاموش میشود.
کدامیک از بخشهای ACB وظیفه مدیریت زمانبندی و حساسیت قطع را بر عهده دارد؟
وظیفه مدیریت حساسیت و زمانبندی قطع بر عهده واحد تریپ الکترونیکی (Microprocessor-Based Trip Unit) است که پارامترهای مختلف حفاظتی (L, S, I, G) را به صورت دقیق پردازش و اجرا میکند.
آیا کلیدهای هوایی میتوانند به صورت کشویی (Draw-out) نصب شوند؟
بله، یکی از مزایای کلیدهای هوایی، امکان نصب کشویی آنها است که تعویض، سرویس و نگهداری کلید را بدون نیاز به قطع کامل برق تابلو، تسهیل مینماید.
اصول اولیه نگهداری از کلیدهای هوایی برای تضمین عملکرد کدامند؟
نگهداری شامل بازرسی دورهای کنتاکتها، تمیزکاری اتاقکهای جرقهگیر، روانکاری مکانیزم مکانیکی، و تست عملکرد واحد تریپ توسط تجهیزات تست تزریق اولیه است.
حفاظتهای اصلی که یک کلید هوایی میتواند پوشش دهد، کدامند؟
حفاظتهای اصلی عبارتند از: حفاظت در برابر اضافه بار طولانی مدت (Long Time – L)، حفاظت اتصال کوتاه تأخیری (Short Time – S)، حفاظت اتصال کوتاه لحظهای (Instantaneous – I) و حفاظت خطای زمین (Ground Fault – G).
