کلید قدرت چیست؟

کلیدهای قدرت برای قطع و وصل انواع بار و یا ایجاد تغییر در مسیر اصلی مدارها استفاده می شوند. کلیدها را می توان بر اساس سطح ولتاژ، توانایی قطع و وصل جریان، نوع و میزان بار متصل شده به آن، عملکرد، شرایط نصب و … دسته بندی کرد. در نظر داشته باشید که عبارت کلید، به تجهیزاتی گفته می شود که فاقد سیستم حفاظتی مانند اتصال کوتاه یا اضافه بار هستند. با توجه به تنوع مدارها و کلیدها، هنگام طراحی تاسیسات الکتریکی دو سوال بسیار مهم مطرح می شود:

  • چگونه یک کلید مناسب انتخاب کنیم؟
  • در صورت انتخاب اشتباه کلید، ممکن است چه پیامدهایی ایجاد شود؟

با توجه به حساسیت و قدرت مدار، انتخاب اشتباه کلید یا هر تجهیز دیگری می تواند باعث افزایش هزینه های تعویض، سرویس و نگه داری های بعدی و بروز حوادثی مانند انفجار، آتش سوزی و یا برق گرفتگی در حین بهره برداری شود. برای رفع این مشکلات و انتخاب یک کلید مناسب، باید اطلاعات کافی در چهار زمینه های زیر داشته باشیم:

  • شرایط مدار: در اولین مرحله باید شرایط الکتریکی مدار را مشخص کنیم. سطح ولتاژ، نوع بار و میزان جریان عبوری از المان های مهم در انتخاب کلیدها هستند. باید دقیقا مشخص کنیم که کلید در چه قسمتی از مدار قرار خواهد گرفت و وظیفه ای اصلی و فرعی آن چیست. کلید ممکن است به عنوان قطع و وصل کننده ی بار، کلید اصلی، اضطراری و یا ترکیبی از تمام موارد باشد.
  • شرایط محیط: بعد از مشخص کردن کمیت های الکتریکی باید کمیت های محیطی را بررسی کنیم. کلید در چه محلی، با چه روشی و در چه شرایطی نصب خواهد شد. نوع نصب کلید، سیم بندی ها، درجه حرارت، آلودگی ها، نوع بهره برداری، تعداد عملکرد کلید و … در انتخاب مدل کلید بسیار مهم هستند.
  • نیازهای متقاضی: کلید باید به گونه ای انتخاب شود تا بعد از قرار گیری در محل خود، تمام نیازهای فعلی و احتمال توسعه های بعدی را برآورده کند. در انتخاب کلید، نوع بهره برداری، شخص بهره بردار، نوع نصب، سادگی، ایمنی و … را حتما در نظر داشته باشید.
  • استانداردها: در انتها با توجه به محل جغرافیایی، نظر متقاضی و سیستم نظارت بر پروژه، نوع استاندارد مرجع را مشخص کنید. در استانداردهای متفاوت، المان های مختلفی برای انتخاب کلیدها در نظر گرفته شده است. قابل ذکر است که استانداردها در قوانین اصلی و ایمنی اختلاف زیادی با هم ندارند و فقط نوع تست ها و برخی کمیت ها در آن ها متفاوت است.

در ادامه موارد مهم در انتخاب کلید قدرت فشار ضعیف مانند نوع بار، توانایی قطع و وصل جریان و مدل کلیدها به صورت کامل بررسی شده است.

مشخصه ی الکتریکی بار (Load Characteristics):

ممکن است در یک مدار، مصرف کننده های مختلف با مشخصه های الکتریکی متفاوتی وجود داشته باشد. علاوه بر ولتاژ و اندازه ی بارها، مشخصه های الکتریکی آن ها نیز در انتخاب صحیح کلید بسیار مهم است. به عنوان مثال یک بار کاملا اهمی، مشخصه های ولتاژی و جریانی متفاوتی نسبت به یک بار سلفی دارد. این تفاوت باعث بروز حالت های مختلفی در پلاتین های کلید هنگام قطع و وصل و یا کنترل بار می شود. با توجه به موارد ذکر شده، نمی توان از هر نوع کلیدی برای کنترل هر نوع باری استفاده کرد. باید قبل از تهیه ی کلید، نوع ولتاژ (ولتاژ مستقیم یا متناوب)، سطح ولتاژ، میزان جریان، و نوع بار را مشخص کنیم.

استانداردهای مختلف از جمله IEC در جهت ساده تر کردن انتخاب کلیدها، انواع بار را دسته بندی کرده اند. دسته بندی بارها بر اساس نوع ولتاژ و مشخصه های الکتریکی بوده و جهت انتخاب تجهیزات فشار ضعیف مانند انواع کلیدهای قدرت مانند ایزولاتور، قطع کننده ی بار، بریکرها و کنتاکتورها استفاده می شود. اطلاعات مربوط به این دسته بندی ها را می توانید در بخش جداول و علائم الکتریکی مطالعه کنید.

توانایی قطع و وصل جریان:

تجهیزات زیادی برای کلید زنی در مدارهای قدرت وجود دارد که تحت استانداردهای مختلف طراحی و تست شده اند. یکی از مهم ترین گروه بندی ها در کلیدهای قدرت، توانایی قطع و وصل جریان در آن ها می باشد. کلیدهای قدرت در استاندارد IEC از نظر توانایی قطع و وصل جریان به چهار گروه دیسکانکتور، سوئیچ ، سوئیچ-دیسکانکتور و بریکر تقسیم می شوند. در تصویر زیر علامت مداری چهار گروه ذکر شده را به ترتیب از چپ به راست مشاهده می کنید.

دیسکانکتور، سوئیچ

دیسکانکتور یا ایزولاتور:

دیسکانکتور (Isolator, Disconnector) یک کلید مکانیکی بوده که جهت ایزوله کردن تمام یا قسمتی از تجهیزات از منبع اصلی استفاده می شود. استفاده از این کلید فقط جنبه ی ایمنی داشته و نکته ی اصلی در آن، فاصله ی بین کنتاکت ها می باشد. هنگامی که این کلید در وضعیت باز یا قطع قرار می گیرد، فاصله ی ایجاد شده بین کنتاکت ها، باید عایقی کامل بین ورودی و خروجی را تضمین کند.

قطع کامل دیسکانکتور با دو روش، مشاهده ی فاصله ی ایجاد شده بین کنتاکت ها به صورت مستقیم و یا مشاهده ی نشانگر مکانیکی وضعیت کلید مشخص می شود. قابل ذکر است که نشانگر مکانیکی باید با یک مکانیزم قابل اعتماد به پلاتین های متحرک کلید متصل شده باشد. نشانگر باید تضمین کند که تنها هنگامی حالت قطع را نشان می دهد که تمام پلاتین های متحرک باز شده باشند. دیسکانکتور از گروه کلیدهای غیرقابل قطع و وصل تحت بار بوده و طبق استاندارد فقط در حالتی می تواند قطع و وصل شود که جریان عبوری بسیار ناچیز و یا صفر باشد. این کلید وقتی در حالت بسته است می تواند طبق مشخصه های خاصی، جریان های اضافه بار و اتصال کوتاه را نیز از خود عبور دهد.

دیسکانکتور

دیسکانکتور در مدل های مختلفی مانند دیسکانکتور معمولی، فیوز-دیسکانکتور، سوئیچ-دیسکانکتور، فیوز-سوئیچ دیسکانکتور و بریکر با قابلیت جدا سازی عایقی وجود دارد.

کلید قطع و وصل بار یا سوئیچ:

کلید قطع بار یا سوئیچ (LBS: load Break Switch, Switch, Load Switch)، یک کلید مکانیکی بوده که می تواند جریان نرمال مدار را وصل کرده، از خود عبور داده و قطع کند. این کلید وقتی در حالت بسته است می تواند طبق مشخصه های خاصی، جریان های اضافه بار و اتصال کوتاه را نیز از خود عبور دهد. قابل ذکر است که میزان جریان ها و زمان مجاز عبور آن ها از کلید، در کاتالوگ و یا پلاک آن مشخص شده است.  برخی از سوئیچ ها علاوه بر قطع و صل در حالت نرمال، به خاصیت وصل جریان اتصال کوتاه نیز مجهز شده اند. این کلیدها را می توان تحت جریان اتصال کوتاه بست اما نمی توان آن ها را تحت همین شرایط قطع کرد. کلید قطع بار در دو مدل سوئیچ معمولی و فیوز-سوئیچ ساخته می شود.

سوئیچ

سوئیچ دیسکانکتور:

این کلید مکانیکی حاصل از ترکیب تمام خصوصیات دیسکانکتورها و سوئیچ ها شامل: قابل مشاهده بودن وضعیت پلاتین ها یا وجود نمایشگر مکانیکی متصل شده به پلاتین های متحرک، قابلت قطع و وصل جریان نرمال و عبور جریان اضافه بار و اتصال کوتاه در حالت بسته بودن می باشد.

سوئیچ دیسکانکتورها (Switch-Disconnector) در دو مدل سوئیچ دیسکانکتور معمولی و فیوز-سوئیچ دیسکانکتور ساخته می شوند. قابل ذکر است که استفاده از فیوز-سوئیچ دیسکانکتور در تمام کشور ها مجاز نبوده و قبل از نصب آن، حتما باید مقرارت محلی را مد نظر قرار داد.

سوئیچ دیسکانکتور

در تصویر زیر یک نمونه فیوز-سوئیچ-دیسکانکتور را مشاهده می کنید.

کلید فیوز سوئیچ دیسکانکتور

بریکر:

بریکر یک کلید مکانیکی بوده که می تواند جریان نرمال، اضافه بار و اتصال کوتاه با مشخصه های خاصی را، وصل کرده، از خود عبور داده و قطع کند. بریکر بر خلاف دیگر کلیدها (دیسکانکتور، سوئیچ و سوئیچ-دیسکانکتور) مجهز به سیستم های حفاظتی (رله های حفاظتی اتصال کوتاه و اضافه بار) بوده و می تواند جریان خطا را تشخیص داده و بلافاصله آن را قطع کند. پلاتین های بریکر باید برای قطع و وصل جریان های بسیار بزرگ مقاوم باشند.

در بریکرها علاوه بر مقاومت پلاتین ها، از مکانیزم های خاصی برای قطع و وصل بسیار سریع و پایداری در برابر صدمات نیز استفاده می شود. بریکر را می توان به عنوان سیستم حفاظتی و کلید قطع و وصل بار استفاده کرد.

بریکر قدرت

انواع کلیدهای قدرت از نظر عملکرد:

کلیدهای قدرت از نظر عملکرد در دو گروه قطع و وصل کننده و کنترل کننده دسته بندی می شوند. کلیدهای قطع و وصل تنها دارای دو حالت بوده و می توانند مسیر اصلی جریان را باز یا بسته کنند. این کلیدها در مدارهای جریان مستقیم، متناوب تک فاز و سه فاز با تعداد پل های متفاوت استفاده می شوند. کلیدهای قطع و وصل در مدل های متنوعی مانند ایزولاتور، قطع بار، اضطراری و … ساخته می شوند. هر مدل از کلیدها دارای خصوصیات متفاوتی بوده و نوع آن با توجه به محل قرار گیری در مدار مشخص می شود.

کلیدهای کنترل کننده ی بار نیز در مسیر اصلی جریان قرار می گیرند اما کار آن ها تنها یک قطع و وصل ساده نیست. این کلیدها ممکن است از چند کلید قطع و وصل با مکانیزم های پیچیده تری تشکیل شده باشند. از انواع کلیدهای کنترل بار می توان به چنج آورهای گردان؛ چنج آور قدرت دستی؛ چنج آور قدرت موتوردار؛ چنج آور خودکار و بای پس ها اشاره کرد.

دوره ی تصویری کلیدهای فشار ضعیف