ما هي أنواع وأنواع قواطع التيار في الشبكات الكهربائية

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين أجهزة التبديل هذه من جميع الأجهزة المماثلة الأخرى في المجموعة المعقدة من الإمكانات:

1. للحفاظ على الحمل الاسمي في النظام لفترة طويلة بسبب النقل الموثوق للتيارات القوية للكهرباء من خلال ملامساتها ؛

2. لحماية المعدات التشغيلية من التلف العرضي في الدائرة الكهربائية عن طريق فصل مصدر الطاقة عنها بسرعة.

في ظل ظروف تشغيل المعدات العادية ، يمكن للمشغل تبديل الحمل يدويًا باستخدام قواطع الدائرة ، مما يوفر:

• مخططات طاقة مختلفة

• تغيير تكوين الشبكة ؛

• سحب المعدات من التشغيل.

تحدث حالات الطوارئ في الأنظمة الكهربائية على الفور وبشكل عفوي. لا يستطيع الشخص الرد بسرعة على مظهره واتخاذ الإجراءات للقضاء عليها. يتم تعيين هذه الوظيفة للأجهزة الأوتوماتيكية المدمجة في قاطع الدائرة.

في الكهرباء ، يُقبل تقسيم الأنظمة الكهربائية حسب نوع التيار:

• دائم؛

• بالتناوب الجيبية.

بالإضافة إلى ذلك ، يوجد تصنيف للمعدات وفقًا لحجم الجهد لكل من:

• الجهد المنخفض - أقل من ألف فولت ؛

• الجهد العالي - كل شيء آخر.

لجميع أنواع هذه الأنظمة ، تم إنشاء قواطع الدائرة الخاصة بها المصممة للتشغيل المتكرر.

دارات التيار المتردد

تحتوي هذه الفئة من المفاتيح على مجموعة كبيرة من النماذج التي تنتجها الشركات المصنعة الحديثة. يتم تصنيفها حسب الجهد الكهربائي والحمل الحالي.

المعدات الكهربائية حتى 1000 فولت

وفقًا لقوة الكهرباء المرسلة ، تنقسم المفاتيح التلقائية في دوائر التيار المتردد تقليديًا إلى:

1. وحدات.

2. في حالة مصبوب.

3. قوة الهواء.

تصاميم معيارية

يحدد التصميم المحدد على شكل وحدات قياسية صغيرة ذات عرض مضاعف 17.5 مم اسمها وتصميمها مع إمكانية التركيب على سكة Din-rail.

يظهر الهيكل الداخلي لأحد قواطع الدائرة هذه في الصورة. جسمها مصنوع بالكامل من مادة عازلة متينة تقضي على ذلك صدمة كهربائية للإنسان.

يتم توصيل أسلاك الإمداد والإخراج بالكتلة الطرفية العلوية والسفلية على التوالي. للتحكم اليدوي في حالة التبديل ، يتم تثبيت رافعة ذات وضعين ثابتين:

• الجزء العلوي مصمم لتزويد التيار من خلال جهة اتصال مغلقة لإمداد الطاقة ؛

• أدناه - يوفر انقطاعًا في دائرة الطاقة.

تم تصميم كل من هذه الآلات للتشغيل المستمر بقيمة معينة التصنيف الحالي (يين). إذا أصبح الحمل أكبر ، يتم قطع اتصال الطاقة. لهذا الغرض ، يتم وضع نوعين من الحماية داخل الصندوق:

1. الإصدار الحراري.

2. المقاطعة الحالية.

يتيح مبدأ تشغيلهم شرح خاصية الوقت الحالي ، والتي تعبر عن اعتماد وقت عملية الحماية على الحمل أو تيار العطل الذي يمر عبره.

الرسم البياني الموضح في الصورة مُعطى لقاطع دائرة معين عندما يتم تحديد منطقة التشغيل المحددة عند 5 10 أضعاف التيار المقدر.

في حالة الحمل الزائد الأولي ، يتم الإطلاق الحراري من لوحة ثنائية المعدن، التي تسخن تدريجياً مع زيادة التيار ، وتنحني وتعمل على آلية الإغلاق ليس على الفور ، ولكن مع بعض التأخير الزمني.

وبالتالي ، فإنه يسمح للأحمال الزائدة الصغيرة المرتبطة باتصال قصير المدى للمستخدمين بالإزالة الذاتية والتخلص من عمليات الإغلاق غير الضرورية. إذا كان الحمل يوفر تسخينًا حرجًا للأسلاك والعزل ، فسيتم قطع اتصال الطاقة.

عندما يحدث تيار طارئ في الدائرة المحمية ، القادرة على حرق المعدات بطاقتها ، يبدأ تشغيل الملف الكهرومغناطيسي. مع اندفاع ، بسبب الزيادة في الحمل الذي حدث ، فإنه يرمي القلب على آلية الرحلة لإيقاف وضع الخروج من الحدود على الفور.

يوضح الرسم البياني أنه كلما زادت تيارات الدائرة القصيرة ، زادت سرعة تعثرها بواسطة الإطلاق الكهرومغناطيسي.

يعمل واقي البخار الأوتوماتيكي المنزلي على نفس المبادئ.

عندما تنقطع التيارات الكبيرة ، يتم إنشاء قوس كهربائي ، يمكن أن تحرق طاقته جهات الاتصال. للقضاء على تأثيره ، يتم استخدام غرفة إطفاء القوس في قواطع الدائرة ، والتي تقسم تفريغ القوس إلى تيارات صغيرة وتطفئها بسبب التبريد.

القواطع المتعددة للهياكل المعيارية

يتم ضبط الرحلات المغناطيسية ومطابقتها للعمل مع أحمال معينة لأنها تخلق عابرات مختلفة عند بدئها. على سبيل المثال ، عند تشغيل تركيبات الإضاءة المختلفة ، يمكن أن يقترب تيار التدفق قصير المدى بسبب المقاومة المتغيرة للفتيل ثلاثة أضعاف القيمة الاسمية.

لذلك ، بالنسبة لمجموعة مآخذ الشقق ودوائر الإضاءة ، من المعتاد اختيار مفاتيح تلقائية بخاصية الوقت الحالي من النوع «B». هذا 3 5 بوصات.

تسبب المحركات الحثية ، عند تدوير دوار مدفوع ، تيارات تحميل زائدة أكبر. بالنسبة لهم ، اختر آلات ذات خاصية «C» أو - 5 10 In. نظرًا للاحتياطي الذي تم إنشاؤه في الوقت والتيار ، فإنها تسمح للمحرك بالدوران وتضمن الدخول في وضع التشغيل دون الحاجة إلى عمليات إيقاف التشغيل غير الضرورية.

في الإنتاج الصناعي ، في آلات وآليات قطع المعادن ، توجد محركات محملة متصلة بمحركات تؤدي إلى زيادة الأحمال الزائدة. لهذه الأغراض ، يتم استخدام مفاتيح تلقائية ذات خاصية «D» بتصنيف 10 ÷ 20 In. لقد أثبتوا أنفسهم جيدًا عند العمل في دوائر ذات أحمال حثية نشطة.

بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الآلات على ثلاثة أنواع أخرى من الخصائص القياسية للوقت الحالي والتي تُستخدم لأغراض خاصة:

1. "A" - للأسلاك الطويلة مع حمولة نشطة أو حماية لأجهزة أشباه الموصلات بقيمة 2 ÷ 3 In ؛

2. "K" - للأحمال الاستقرائية المعبر عنها ؛

3. «Z» - للأجهزة الإلكترونية.

في الوثائق الفنية لمختلف الشركات المصنعة ، قد تختلف القيمة القصوى للنوعين الأخيرين قليلاً.

قواطع دوائر صندوقية مصبوبة

يمكن لهذه الفئة من الأجهزة تبديل التيارات الأعلى من التصميمات المعيارية. يمكن أن تصل حمولتها إلى قيم تصل إلى 3.2 كيلو أمبير.

يتم إنتاجها وفقًا لنفس مبادئ الهياكل المعيارية ، ولكن مع مراعاة المتطلبات المتزايدة لنقل الحمل الزائد ، فإنها تحاول منحها أبعادًا صغيرة نسبيًا وجودة تقنية عالية.

تم تصميم هذه الآلات للتشغيل الآمن في المنشآت الصناعية. وفقًا لقيمة التيار الاسمي ، يتم تقسيمها بشكل مشروط إلى ثلاث مجموعات مع القدرة على تبديل الأحمال حتى 250 و 1000 و 3200 أمبير.

التصميم الإنشائي لجسمهم: نماذج ثلاثية أو أربعة أقطاب.

مفاتيح الهواء السلطة

تعمل في المنشآت الصناعية وتتحمل التيارات الشديدة جدًا حتى 6.3 كيلو أمبير.

هذه هي أكثر الأجهزة تعقيدًا لتبديل الأجهزة ذات الجهد المنخفض ، وهي تستخدم في تشغيل الأنظمة الكهربائية وحمايتها كأجهزة إدخال وإخراج لأنظمة توزيع الطاقة العالية وتوصيل المولدات والمحولات والمكثفات أو المحركات الكهربائية القوية.

يظهر تمثيل تخطيطي لبنيتها الداخلية في الصورة.

هنا يتم استخدام فصل مزدوج لجهة اتصال الإمداد ويتم تثبيت غرف إطفاء القوس مع الشبكات على كل جانب من جوانب الفصل.

تتضمن خوارزمية التشغيل ملف الإغلاق ونابض الإغلاق ومحرك شحنة الزنبرك وعناصر الأتمتة. تم دمج محول التيار مع ملف الحماية والقياس لمراقبة الأحمال الحالية.

المعدات الكهربائية التي تزيد عن 1000 فولت

تعد قواطع الدائرة للمعدات عالية الجهد من الأجهزة التقنية المعقدة للغاية ويتم تصنيعها بشكل فردي لكل فئة من فئات الجهد. يشيع استخدامها من المحولات الفرعية.

يتم فرض المتطلبات عليهم:

• موثوقية عالية

• حماية؛

• إنتاجية؛

• سهولة الاستعمال؛

• صمت نسبي أثناء العملية

• السعر الأمثل.

الأحمال التي تنكسر قواطع دوائر الجهد العالي في حالة التوقف الطارئ مصحوبًا بقوس قوي جدًا. يتم استخدام طرق مختلفة لإخمادها ، بما في ذلك كسر الدائرة في بيئة خاصة.

يتضمن هذا التبديل:

• نظام الاتصال

• جهاز إطفاء القوس

• أجزاء حية؛

• سكن معزول

• آلية بالسيارة.

يظهر أحد أجهزة التحويل هذه في الصورة.

لتشغيل الدائرة بجودة عالية في مثل هذه الهياكل ، بالإضافة إلى جهد التشغيل ، ضع في اعتبارك:

• القيمة الاسمية لتيار الحمل لنقله الموثوق به في حالة التشغيل ؛

• أقصى تيار ماس كهربائى عند إف. القيمة التي يمكن أن تتحملها آلية الإغلاق ؛

• المكون المسموح به للتيار غير الدوري في وقت فشل الدائرة ؛

• قدرات إعادة الإغلاق التلقائي ودورتين للواقع المعزز.

وفقًا لطرق إطفاء القوس أثناء التعثر ، يتم تصنيف المفاتيح إلى:

• سمنة؛

• مكنسة؛

• هواء؛

• غاز SF6

• غاز أوتوجاز.

• الكهرومغناطيسي؛

• تعمل بالهواء المضغوط.

للتشغيل الموثوق والمريح ، فهي مجهزة بآلية محرك يمكنها استخدام نوع واحد أو عدة أنواع من الطاقة أو مجموعاتها:

• رفع الربيع

• حمولة مرفوعة

• ضغط الهواء المضغوط

• النبض الكهرومغناطيسي من الملف اللولبي.

اعتمادًا على ظروف الاستخدام ، يمكن إنشاؤها مع القدرة على العمل بجهد كهربائي شامل من واحد إلى 750 كيلوفولت. بطبيعة الحال ، لديهم تصميم مختلف. الأبعاد ، وقدرات التحكم الآلي والتحكم عن بعد ، وإعدادات الحماية للتشغيل الآمن.

يمكن أن يكون للأنظمة المساعدة لمثل هذه القواطع بنية متفرعة معقدة للغاية ويمكن وضعها على ألواح إضافية في مبانٍ تقنية خاصة.

دارات التيار المستمر

تحتوي هذه الشبكات أيضًا على عدد كبير من المفاتيح ذات القدرات المختلفة.

المعدات الكهربائية حتى 1000 فولت

يتم عرض الأجهزة المعيارية الحديثة القابلة للتركيب على قضبان DIN بشكل كبير هنا.

إنهم يكملون بنجاح فئات الآلات القديمة من هذا النوع AP-50، AE وما شابه ، والتي تم تثبيتها على جدران الألواح بوصلات لولبية.

التصميمات المعيارية للتيار المستمر لها نفس الهيكل ومبدأ التشغيل مثل نظيراتها من التيار المتردد. يمكن إجراؤها بواسطة وحدة واحدة أو عدة وحدات ويتم اختيارها وفقًا للحمل.

المعدات الكهربائية التي تزيد عن 1000 فولت

تُستخدم قواطع التيار المستمر ذات الجهد العالي في محطات التحليل الكهربائي ، والمنشآت الصناعية المعدنية ، والسكك الحديدية ، ومحطات النقل المكهربة الحضرية ، ومحطات الطاقة.

تتوافق المتطلبات الفنية الرئيسية لتشغيل هذه الأجهزة مع نظيراتها الحالية المتناوبة.

قاطع الدائرة الهجين

تمكن علماء من شركة ABB السويدية السويسرية من تطوير قاطع تيار مستمر عالي الجهد يجمع بين هيكلين للطاقة في الجهاز:

1.SF6 غاز ؛

2. فراغ.

يطلق عليه الهجين (HVDC) ويستخدم تقنية إطفاء القوس المتسلسل في وسيطين في نفس الوقت: سداسي فلوريد الكبريت والفراغ. لهذا الغرض ، يتم تجميع الجهاز التالي.

يتم تطبيق الجهد على الناقل العلوي لقاطع دائرة الفراغ الهجين وإزالته من الحافلة السفلية لقاطع الدائرة SF6.

يتم توصيل مصادر الطاقة الخاصة بجهازي التبديل في سلسلة ويتم التحكم فيها بواسطة محركات الأقراص المنفصلة. لكي يعملوا في وقت واحد ، تم إنشاء جهاز تحكم في عملية الإحداثيات المتزامنة ، والذي ينقل الأوامر إلى آلية تحكم تعمل بالطاقة بشكل مستقل عبر قناة بصرية.

بفضل استخدام التقنيات عالية الدقة ، تمكن المصممون من تحقيق التنسيق بين إجراءات محركي المحركين ، والتي تتناسب مع فاصل زمني أقل من ميكروثانية واحدة.

يتم التحكم في قاطع الدائرة بواسطة وحدة حماية مرحل مدمجة في خط الطاقة من خلال مكرر.

مكّن قاطع الدائرة الهجينة من زيادة كفاءة مركبات SF6 والهياكل الفراغية بشكل كبير من خلال استغلال خصائصها المدمجة. في الوقت نفسه ، كان من الممكن إدراك مزايا نظائرها الأخرى:

1. القدرة على إيقاف تيارات ماس ​​كهربائى عند الجهد العالي بشكل موثوق ؛

2. إمكانية بذل جهود صغيرة لإجراء تبديل عناصر الطاقة ، مما جعل من الممكن تقليل الأبعاد بشكل كبير ، وبالتالي سعر المعدات ؛

3. توافر تلبية المعايير المختلفة لإنشاء الهياكل التي تعمل كجزء من قاطع الدائرة المنفصل أو الأجهزة المدمجة لمحطة فرعية واحدة ؛

4.القدرة على القضاء على آثار التوتر المتزايد بسرعة أثناء التعافي ؛

5. القدرة على تكوين وحدة أساسية للعمل بجهد حتى 145 كيلو فولت وأكثر.

السمة المميزة للتصميم هي القدرة على كسر دائرة كهربائية في 5 مللي ثانية ، وهو ما يكاد يكون من المستحيل القيام به بأجهزة الطاقة ذات التصميم الآخر.

تم تصنيف قاطع الدائرة الهجينة من بين أفضل عشرة تطورات لهذا العام من قبل MIT (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) Technology Review.

يشارك مصنعو المعدات الكهربائية الأخرى في بحث مماثل. كما حققوا نتائج معينة. لكن ABB متقدم عليهم في هذا الأمر. تعتقد إدارتها أن نقل التيار المتردد يتسبب في خسائر فادحة. يمكن تقليلها بشكل كبير باستخدام دوائر الجهد العالي المباشر.