الدليل الكامل لقواطع الدائرة الهوائية (ACB): مبدأ العمل، الأنواع، التركيب والصيانة

ما هو قاطع الدائرة الهوائية (ACB)؟

أن قاطع دائرة هوائية هو قاطع دائرة ذو جهد منخفض مصمم لحماية أنظمة توزيع الطاقة ذات التيار العالي ضد الأحمال الزائدة والدوائر القصيرة والأعطال الكهربائية الأخرى. يُختصر عادةً إلى بنك الاتحاد الآسيوي, ، يستخدم هذا النوع من قواطع الدائرة الهواء عند الضغط الجوي كوسيط لإطفاء القوس الكهربائي - الآلية التي تقطع بأمان القوس الكهربائي المتشكل عندما يفتح القاطع في ظل ظروف العطل أو الحمل. نظرًا لقدرتها العالية على التيار، وإعدادات الحماية القابلة للتعديل، والبناء القوي، فإن قواطع الدائرة الهوائية هي الخيار القياسي للوحات التوزيع الرئيسية، ولوحات المفاتيح، ومراكز التحكم في المحركات، والتركيبات الأخرى ذات السعة العالية في الأنظمة الكهربائية التجارية والصناعية.

مرجع سريع: ACB في لمحة

المعلمة	المواصفات
تصنيف الجهد	جهد منخفض (عادةً ما يصل إلى 690 فولت تيار متردد وفقًا للمعيار IEC 60947-2)
النطاق الحالي	عادةً من 630 أمبير إلى 6300 أمبير (يختلف حسب الشركة المصنعة)
الدور النموذجي	المغذي الرئيسي، قارنة القضبان، قاطع المولد
نوع البناء	ثابت أو قابل للسحب
وحدة الرحلات	إلكتروني (يعتمد على معالج دقيق) مع حماية LSI/LSIG قابلة للتعديل
قوس متوسط	الهواء عند الضغط الجوي
المعيار الأساسي	IEC 60947-2 (أو ما يعادله إقليميًا)

ACB مقابل MCCB مقابل VCB: مقارنة سريعة

يتطلب فهم مكانة قواطع الدائرة الهوائية في التسلسل الهرمي للحماية مقارنتها بأنواع القواطع ذات الصلة. يوضح الجدول أدناه كيف تختلف قواطع ACB عن قواطع الدائرة ذات العلبة المقولبة وقواطع الدائرة الفراغية:

الميزة	بنك الاتحاد الآسيوي	MCCB	VCB
فئة الجهد	جهد منخفض (≤690 فولت)	جهد منخفض (≤690 فولت)	جهد متوسط (3.3-36 كيلو فولت)
النطاق الحالي	630-6300 أمبير	16-2500 أمبير	630-4000 أمبير
الدور النموذجي	حماية التوزيع الرئيسية	حماية المغذي	تبديل الجهد المتوسط
وحدة الرحلات	إلكتروني، قابل للتعديل	حراري مغناطيسي أو إلكتروني	يعتمد على المرحلات
الإنشاءات	ثابت أو قابل للسحب	ثابت (مثبت بمسامير/توصيل)	ثابت أو قابل للسحب
قوس متوسط	هواء	هواء	مكنسة
قابلية الخدمة	قابل للصيانة في الموقع	محكم الإغلاق، خدمة محدودة	قوارير فراغية محكمة الإغلاق

يخدم ACB عادةً على مستوى لوحة المفاتيح الرئيسية كمغذي رئيسي أو قارنة قضبان، بينما مركبات MCCBs تحمي المغذيات ودوائر التوزيع النهائية. تعمل VCBs في فئة جهد مختلفة تمامًا - جهد متوسط - وتقع في اتجاه المنبع من محول التوزيع.

من الناحية العملية، يتم تحديد ACB عندما يتجاوز تيار النظام ما يمكن أن تتعامل معه أجهزة دائرة الفرع الأصغر، أو عندما تحتاج إعدادات الحماية إلى تعديل دقيق لأغراض التنسيق، أو عندما يتطلب التثبيت قاطعًا يمكن فحصه واختباره وصيانته دون استبدال الجهاز بأكمله. هذا هو السبب في أن قواطع الدائرة الهوائية تتم مناقشتها بشكل شائع جنبًا إلى جنب مع مركبات MCCBs بدلا من مركبات MCBs - تقع ACBs في الجزء العلوي من التسلسل الهرمي للحماية ذات الجهد المنخفض، حيث تكون مستويات التيار هي الأعلى ومتطلبات التنسيق هي الأكثر تطلبًا.

تتم مناقشة اختيار وأداء ACB ذي الجهد المنخفض عادةً في إطار IEC 60947-2 أو ما يعادله إقليميًا (UL 1066 في أمريكا الشمالية، GB 14048.2 في الصين). إذا كنت تبحث عن شرح للاختصار فقط،, النموذج الكامل ACB في الكهرباء هي الصفحة المصاحبة الأقصر.

ما هو ACB

قاطع الدائرة الهوائية هو جهاز حماية مصمم لأنظمة الطاقة ذات الجهد المنخفض حيث تكون القدرة العالية للتيار والحماية الكهربائية القابلة للتعديل من الأعطال وقابلية الصيانة على المدى الطويل مهمة في وقت واحد. يتطلب فهم ما يميز ACB النظر إلى ما وراء وسيط إطفاء القوس الكهربائي - الاختلافات هيكلية ووظيفية وتشغيلية.

يوفر ACB عادةً أحجام إطارات وتيارات مقدرة أعلى من عائلات القواطع ذات الجهد المنخفض الأخرى. حيث قد يصل MCCB إلى 1600 أمبير إلى 2500 أمبير اعتمادًا على الشركة المصنعة، تغطي قواطع الدائرة الهوائية عادةً 630 أمبير إلى 6300 أمبير، مع امتداد بعض النماذج الصناعية إلى أعلى. تعتبر سعة التيار هذه ضرورية لتطبيقات لوحة المفاتيح الرئيسية حيث يتدفق حمل المبنى أو المنشأة بأكمله عبر جهاز واحد.

وحدة الفصل الإلكترونية في ACB الحديثة هي وحدة تحكم تعتمد على معالج دقيق يمكن برمجتها بمستويات التقاط قابلة للتعديل وتأخيرات زمنية ومنحنيات تنسيق عبر مناطق حماية متعددة - وقت طويل ووقت قصير ولحظي وعطل أرضي. يسمح هذا التعديل لـ ACB بالتنسيق بشكل صحيح مع اتجاه المصب مركبات MCCBs وأجهزة حماية المرافق في اتجاه المنبع، مما يضمن إزالة الأعطال الانتقائية بدلاً من التعثر على مستوى النظام بأكمله.

تم تصميم قواطع الدائرة الهوائية للاندماج في لوحات المفاتيح كجهاز الحماية المركزي، مع أنظمة حاضنة موحدة وآليات متشابكة وواجهات اتصال. تتوفر معظم عائلات ACB في كل من التكوينات الثابتة والقابلة للسحب، مما يمنح المهندسين المرونة لمطابقة نمط التثبيت بمتطلبات الصيانة - وهو خيار لا يظهر إلا مع ACBs، وليس قواطع الدائرة الأصغر.

أين يتم استخدام قواطع الدائرة الهوائية

تُستخدم قواطع الدائرة الهوائية أينما تتجاوز مستويات تيار توزيع الطاقة النطاق العملي لأجهزة حماية الفروع القياسية وحيثما تكون الحماية القابلة للتعديل والمنسقة ضرورية. في التسلسل الهرمي للجهد المنخفض، يقع ACB عادةً الأقرب إلى مصدر الإمداد - حيث يكون التيار هو الأعلى وسيكون لفشل الحماية أوسع العواقب.

التطبيق الأكثر شيوعًا هو قاطع المغذي الرئيسي على لوحة مفاتيح ذات جهد منخفض. عندما يقوم محول التوزيع بتخفيض الجهد إلى 400 فولت أو 415 فولت لتوزيع المباني، يكون القاطع الرئيسي على الجانب الثانوي دائمًا تقريبًا ACB، ويحمل تيار الحمل الكامل ويوفر حماية من التيار الزائد والدوائر القصيرة للحافلة بأكملها.

قواطع الربط بين أقسام القضبان تمثل تطبيقًا أساسيًا آخر. في تكوينات القضبان المنقسمة - الشائعة في المستشفيات ومراكز البيانات والتصنيع الحرج - يربط قاطع الربط بين قسمين من القضبان ويجب أن يتناسق مع كلا القاطعين القادمين في وقت واحد. مولدات ولوحات تحويل تعتمد على ACBs لأن وحدة الفصل الإلكترونية يمكن تهيئتها للخصائص المحددة لأعطال مصادر المولدات، والتي تختلف عن إمدادات المرافق.

مراكز التحكم في المحركات استخدم ACBs كجهاز الإدخال الرئيسي في البيئات الصناعية الثقيلة - مصانع الصلب ومصانع البتروكيماويات ومرافق معالجة المياه - حيث قد يحمل المغذي 2000 أمبير أو أكثر أثناء التنسيق مع عشرات دوائر المحركات في اتجاه المصب. المغذيات الصناعية الكبيرة و أنظمة التوزيع الرئيسية للمباني التجارية - تعتمد الأبراج المكتبية والمراكز التجارية والمطارات أيضًا على ACBs كقواطع إدخال وقواطع أقسام.

في معظم المشاريع، لا يتم تثبيت قاطع دائرة هوائية في كل دائرة نهائية. يتم استخدامه بالقرب من أصل نظام التوزيع ذي الجهد المنخفض، حيث تتركز التيارات الأكبر وواجبات التنسيق، مع مركبات MCCBs و مركبات MCBs حماية الدوائر النهائية.

المكونات الرئيسية للقواطع الهوائية

يحتوي كل قاطع دائرة هوائية حديث على نفس الأقسام الأساسية، بغض النظر عن الشركة المصنعة.

التلامسات الرئيسية هي عناصر حمل التيار الأساسية، وعادة ما تكون مصنوعة من النحاس المطلي بالفضة مع أسطح تلامس مصممة لمقاومة منخفضة تحت الحمل المستمر. يؤثر تصميمها بشكل مباشر على الأداء الحراري والموثوقية وعمر الخدمة.

ملامسات القوس وغرفة القوس إدارة القوس الكهربائي الذي يتشكل عند فتح القاطع. تنفصل ملامسات القوس أخيرًا، وتسحب القوس بعيدًا عن الملامسات الرئيسية. ثم يتم توجيه القوس إلى غرفة القوس (قناة القوس) - عادةً ما تكون عبارة عن مجموعة من الصفائح الفاصلة المعدنية المعزولة - حيث يتم تمديدها وتبريدها وتقسيمها إلى أقواس سلسلة أصغر وإخمادها. يسمح هذا التصميم للقاطع بقطع تيارات الأعطال العالية باستخدام الهواء الجوي فقط.

آلية التشغيل تخزين وإطلاق الطاقة الميكانيكية اللازمة لفتح وإغلاق القاطع. تستخدم معظم ACBs الحديثة آليات مشحونة بنابض، مع شحن نوابض الإغلاق يدويًا أو كهربائيًا. توفر الآلية واجهات تحكم يدوية وكهربائية للتشغيل المحلي أو عن بعد.

Trip unit هو العقل المدبر للحماية في القاطع. في قواطع التيار المتردد الحديثة، يكون هذا إلكترونيًا بشكل شبه كامل - وحدة تحكم تعتمد على معالج دقيق تستخدم محولات التيار لقياس تيارات الطور وتقييمها وفقًا لإعدادات الحماية القابلة للتعديل من قبل المستخدم. يوفر هذا تعديلًا دقيقًا لتيارات الالتقاط والتأخيرات الزمنية، مما يتيح التنسيق مع الأجهزة الموجودة في المنبع والمصب.

الملحقات والإطلاقات توسع الوظائف داخل أنظمة توزيع الطاقة الأكبر. تشتمل الملحقات الشائعة على إطلاق التحويلة (التعثر عن بعد)، وإطلاق الجهد المنخفض (حماية انخفاض الجهد)، وجهات الاتصال المساعدة (إشارات الحالة)، ومشغلات المحركات (الإغلاق عن بعد)، ووحدات الاتصال (Modbus، Profibus، تكامل Ethernet للمراقبة والتحكم).

قاطع التيار المتردد الثابت مقابل القابل للسحب

أحد أهم القرارات في اختيار قاطع التيار المتردد هو تحديد ما إذا كان سيتم تحديد تكوين ثابت أو قابل للسحب.

قاطع التيار المتردد الثابت يتم تركيبه بشكل دائم في هيكل لوحة المفاتيح. لا يمكن إزالة القاطع دون فصل وصلاته وفكها. تتميز قواطع التيار المتردد الثابتة بهيكل ميكانيكي أبسط وتكلفة تركيب أقل، مما يجعلها عملية للمشاريع التي لا يكون فيها السحب للاختبار أو الصيانة مطلبًا أساسيًا، أو حيث تكون الصيانة المجدولة القائمة على الإغلاق مقبولة.

قاطع التيار المتردد القابل للسحب يتم تركيبه في نظام حامل أو درج قياسي. يمكن نقل القاطع بين أوضاع الخدمة المحددة - متصل (التشغيل العادي)،, اختبار (الدائرة الرئيسية مفصولة، الدوائر المساعدة نشطة لاختبار التعثر)، و مفصول (مسحوب بالكامل للفحص أو الاستبدال) - بدون أدوات وبدون تفكيك لوحة المفاتيح.

تعمل الأنواع القابلة للسحب على تحسين مرونة الصيانة والسلامة التشغيلية بشكل كبير. يمكن اختبار القاطع أثناء بقاء الناقل نشطًا، واستبداله بسرعة بقطعة غيار لتقليل وقت التوقف، وفحصه بعيدًا عن قضبان التوصيل النشطة. تشتمل أوضاع التشغيل على أقفال ميكانيكية وكهربائية تمنع العمليات غير الآمنة. تعتبر قواطع التيار المتردد القابلة للسحب قياسية في الأنظمة الحيوية - مراكز البيانات والمستشفيات والتصنيع المستمر للعمليات - حيث تكون سرعة الاختبار والوصول إلى الصيانة وتقليل وقت التوقف عن العمل من الأولويات.

أساسيات وحدة التعثر

بالنسبة للعديد من المهندسين، تعتبر وحدة التعثر أهم مكون عملي لقاطع التيار المتردد. فهو يحدد كيفية استجابة القاطع لظروف الأعطال والتنسيق مع أجهزة الحماية الأخرى.

تراقب وحدة تعثر قاطع التيار المتردد الحديثة باستمرار التيار عبر القاطع باستخدام محولات التيار الداخلية. عندما يتجاوز التيار المقاس عتبة مبرمجة لمدة مبرمجة، تأمر وحدة التعثر القاطع بالفتح. الميزة الرئيسية هي القابلية للتعديل: يمكن تكوين كل وظيفة حماية بشكل مستقل بمستوى التقاط وتأخير زمني خاص بها.

يتم تنظيم وظائف الحماية القياسية في إطار عمل راسخ:

• حماية التيار الزائد لفترة طويلة (L) يعالج حالات التحميل الزائد المستمر. عادةً ما يكون الالتقاط قابلاً للتعديل من 0.4 × إلى 1.0 × التيار المقنن (وفقًا للمعيار IEC 60947-2)، مع تأخيرات زمنية من ثوانٍ إلى دقائق، مما يسمح للقاطع بتجاوز العابرين للحمل العادي مع إزالة الأحمال الزائدة المستمرة.
• حماية التيار الزائد لفترة قصيرة (S) يعالج تيارات الأعطال المعتدلة. يسمح الالتقاط والتأخير الزمني القابلان للتعديل لقاطع التيار المتردد بتأخير التعثر لفترة وجيزة لمعرفة ما إذا كان القاطع الموجود في اتجاه المصب يزيل العطل أولاً - جوهر الانتقائية المتدرجة زمنيًا.
• الحماية الفورية (I) يوفر تعثرًا فوريًا عند تيارات الأعطال العالية جدًا حيث لا يوجد وقت للانتقائية.
• حماية الأعطال الأرضية (G), ، حيثما يتم توفيرها، تكتشف التيار المتسرب إلى الأرض وتعثر القاطع للحد من خطر الحريق والصدمات.

يتم تجميع هذه الوظائف على النحو التالي LSI أو LSIG (إضافة خطأ أرضي). قد توفر وحدات التعثر المتقدمة أيضًا قياس الطاقة ومراقبة جودة الطاقة ومراقبة الطلب وتسجيل الأحداث وواجهات الاتصال لتكامل SCADA أو نظام إدارة المباني.

الأسئلة المتداولة

ما هو قاطع الدائرة الهوائية؟

قاطع الدائرة الهوائية هو قاطع دائرة كهربائية ذو جهد منخفض يستخدم الهواء عند الضغط الجوي لإطفاء القوس الكهربائي المتشكل عند فتح القاطع. تم تصميم قواطع الدائرة الهوائية لأنظمة توزيع الطاقة التجارية والصناعية ذات التيار العالي، وعادةً ما تعمل كمغذيات رئيسية للوحة التوزيع، ووصلات قضبان التوزيع، وقواطع الأقسام.

ما هو الفرق بين قاطع التيار الهوائي (ACB) وقاطع التيار المقولب (MCCB)؟

يُستخدم قاطع التيار المتردد عادةً في لوحة المفاتيح الرئيسية أو مستوى المغذي، مما يوفر قدرة تيار أعلى (عادةً 630-6300 أمبير)، وحماية قابلة للتعديل أكثر تقدمًا، وخيارات تركيب قابلة للسحب. أ MCCB يشيع استخدامه في المغذيات ودوائر التوزيع في اتجاه المصب (16-2500 أمبير)، مع عامل شكل أكثر إحكاما. في معظم الأنظمة، يعمل نوعا القواطع معًا على مستويات مختلفة من التسلسل الهرمي للحماية.

Where are air circuit breakers used?

تُستخدم قواطع التيار المتردد في لوحات المفاتيح الرئيسية ذات الجهد المنخفض، ولوحات مفاتيح المولدات والتحويل، وأقسام قارنة التوصيل، ومراكز التحكم في المحركات، وأنظمة التوزيع التجارية أو الصناعية الكبيرة. يتم تثبيتها في أي مكان يتجاوز فيه تيار النظام النطاق العملي لـ مركبات MCCBs وحيثما تكون الحماية القابلة للتعديل والمنسقة مطلوبة.

ما هو الفرق بين قاطع التيار المتردد (ACB) الثابت وقاطع التيار المتردد القابل للسحب؟

قاطع التيار المتردد الثابت مُثبَّت بشكل دائم في لوحة المفاتيح ولا يمكن إزالته دون فصل أطرافه. يمكن نقل قاطع التيار المتردد القابل للسحب بين أوضاع التوصيل والاختبار والفصل داخل قاعدة قياسية، مما يسمح بالاختبار والفحص والاستبدال دون تفكيك لوحة المفاتيح. تُفضل الأنواع القابلة للسحب في الأنظمة الحيوية حيث يكون الوصول إلى الصيانة وتقليل وقت التوقف عن العمل من الأولويات.

هل قاطع التيار الهوائي (ACB) هو قاطع جهد منخفض أم جهد متوسط؟

قاطع الدائرة الهوائية هو جهاز جهد منخفض، مصمم عادةً للأنظمة التي تصل إلى 690 فولت تيار متردد وفقًا للمعيار IEC 60947-2. يتم تلبية تطبيقات الجهد المتوسط (3.3 كيلو فولت وما فوق) بواسطة قواطع الدائرة الفراغية (VCBs) وقواطع الدائرة SF6 وأنواع أخرى من القواطع المصممة لفئة الجهد هذه.

لماذا تستخدم قواطع التيار المتردد (ACBs) وحدات فصل إلكترونية؟

توفر وحدات التعثر الإلكترونية حماية قابلة للتعديل وأكثر دقة مقارنة بالعناصر الحرارية المغناطيسية التقليدية. هذه القابلية للتعديل ضرورية للانتقائية والتنسيق في أنظمة توزيع الطاقة الأكبر، حيث يجب تكوين إعدادات تعثر قاطع التيار المتردد للعمل بالتنسيق مع اتجاه المصب مركبات MCCBs و مركبات MCBs. تتيح وحدات التعثر الإلكترونية أيضًا ميزات متقدمة مثل حماية الأعطال الأرضية وقياس الطاقة وتسجيل الأحداث والاتصال بأنظمة الإشراف.

ما هو نطاق التيار المقنن لقاطع الدائرة الهوائية؟

تغطي معظم عائلات قواطع التيار الهوائية تيارات مقننة من 630 أمبير إلى 6300 أمبير، على الرغم من أن النطاقات المحددة تختلف حسب الشركة المصنعة وسلسلة المنتج وفقًا للمعيار IEC 60947-2. يحدد حجم الإطار التيار المقنن الأقصى الذي يمكن للقاطع تحمله، بينما يحدد إعداد وحدة الفصل عتبة الحماية الفعلية داخل هذا الإطار.

ما هو العمر الافتراضي لقاطع الدائرة الهوائية؟

مع الصيانة المناسبة وفقًا لمواصفات الشركة المصنعة، يمكن أن يظل قاطع التيار الهوائي (ACB) في الخدمة لمدة 20 إلى 30 عامًا أو أكثر. يتراوح العمر الكهربائي - عدد العمليات تحت ظروف التحميل أو الأعطال - عادةً من 10,000 إلى 20,000 عملية اعتمادًا على التيار المقاطع وتصميم الشركة المصنعة. العمر الميكانيكي لعمليات عدم التحميل أعلى بكثير. يعد الفحص المنتظم للملامسات وغرف القوس وآليات التشغيل أمرًا ضروريًا لتحقيق العمر التشغيلي الكامل المتوقع.