مقدمه
کلیدهای فشار قوی تنها یک وسیله ارتباط بر قرار کردن بین مولد ها و ترانسفورماتورها و مصرف کننده ها و سیمهای انتقال انرژی و یا جدا کردن آنها از یکدیگر نیستند . بلکه حفاظت دستگاها و وسایل و سیستمهای الکتریکی را در مقابل جریان زیاد و بار زیاد و جریان اتصال زمین نیز بعهده دارند . بدین جهت با چشم پوشی از بعضی حالتهای استثنائی باید کلیدهای فشار قوی بتوانند هر نوع جریانی را اعم از جریان کوچم بار سیمها ( جریان خازنی خطوط ) و یا جریان مغناطیسی ترانسفورماتور بدون بار تا بزرگترین جریانی که ممکن است در شبکه بوجود آید ( جریان اتصال موتاه ) از خود عبور دهند بدون اینکه اثرات حرارتی و یا دینامیکی این جریانها خطراتی برای کلید فراهم سازد . در ضمن نوعی از کلیدها ، ( کلید قدرت ) باید قادر باشند هر نوع جریان با هر شدتی را ( جریانهای عادی و یا جریانهای اتصال کوتاه ) در کوتاه تذرین مدت قطع و وصل کنند و بالاخره کلیدهای فشار قوی باید قادر باشند در حالت قطع ( جدا بودن تیغه ها ) هر نوع ولتاژی که بین دو سرباز کلید ( دو تیغه باز کلید ) بر قرار می شود بدون کوچکترین احتمال ایجاد قوس الکتریکی تحمل کنند .
به طو کلی باید کلید های فشار قوی در حالت های مختلف دارای شرایط ومشخصاتی به شرح زیر باشند .
در حالت بسته : انواع کلیدهای فشار قوی باید اولاً در مقابل عبور جریان بار و یا حتی جریان شدید اتصال کوتاه از خود مقاومت قابل ملاحظه ای نشان ندهند و در ثانی در مقابل اثرات حرارتی و دینامیکی این جریانها در یک زمان گسترده و طولانی باید کلیدهای فشار قوی دارای پایداری و ثبات قابل ملاحظه ای باشند . به عبارت دیگر باید کلیدهای فشار قوی از یک استقامت حرارتی و دینامیکی تعیین شده و مورد اطمینانی برخوردار باشند .
انتخاب صحیحی مقاطع قسمتهای هدایت کننده جریان کلید در کم کردن مقاومت عبور بسیار موثر است .
در حالت بار (قطع مدار ): باید کلید قادر باشد اختلاف سطح الکتریکی موجود بین دو کنتاکت باز را به طور کاملاً مطمئن تحمل کند . مقدار و شدت این ولتاژ بستگی به وضعیت و کیفیت ومحل نصب کلید دارد ،مثلاً اگرکلیدی وسیله ارتباط دو شبکه ای را فراهم می سازد که ممکن است نسبت به هم آسنکرون نیز باشند در حالت قطع کلید هر دو طرف کلید زیر پتانسیل قرار دارد .
تمام قسمتهای کلید که در شرایطی هم پتانسیل فشار الکتریکی شبکه هستند باید در موقع قطع و یا در حالت وصل به طور کاملاً مطمئن نسبت به زمین و نسبت به قطبها و تیغه های دیگر کلید و یا گازهای و بخارات و مایعاتی که خود کلید متصاعد می شود نیز نباید باعث نقصان بیش از مجاز قدرت عایقی قسمتهای مختلف کلید گردد .
کلیدهای فشار قوی باید بتوانید مدار الکتریکی را از ولتاژ نامی نامی به بندید . البته در بعضی کلیدها (قطع کننده ها )این شرط بدون عبور جریان صادق است (بدون توجه به جریانهای کوچک بار سیمها) و در برخی دیگر (کلید قدرت) شرط محدودیت جریانی وجود ندارد و باید بتوان آنها را در زیر هر جریانی حتی جریان اتصال کوتاه موجود در شبکه نیز بست .
کلیدفشار قوی باید بتواند مدار الکتریکی رادر ضمن عبور جریان باز کند . این شرط فقط برای قطع کننده لازم نیست مراعات شود ( از جریان کوچک شارژ صرف نظر می شود).
نظر به اینکه شرایط 4و5 مشکلات اصلی کلیدهای قدرت فشارقوی را فراهم می کنند ، ساختمان و مکانیسم کلید و چگونگی قطع و وصل کلید با توجه با شرایطی که در بند 4و5 به آن اشاره شد طرج ریزی می گردد .
از نظر کار با شبکه کمال مطلوب است ، اگر هر یک از کلید ای فشار قوی شامل کلیه شرایطی که فوقاً به آن اشاره شد باشد . ولی چون از دیدگاه اقتصادی تجمع کلیه شرایط در یک کلید مقرون به صرفه نیست کلیدهای خاصی خاصی با شرایط به خصوص و محدودی طرح و ساخته می شود که عبارتند از :
الف - قطع کننده یا سکسیونر
قطع کننده وسیله ای است برای ارتباط دستگاهها و سیستمهای برقی و اصولاً در جائی بکار برده می شود که بدون ولتاژ کردن آن قسمت مورد نظر باشد . قطع و وصل این کلید در صورتیکه از جریان کوچک شارژها صرف نظر شود ، نباید باعث قطع جریان و یا برقراری جریان گردد . به عبارت دیگر قطع و وصل سکسیونر باید بدون ایجاد جرقه انجام گیرد و درحالت وصل بودن کلید و ارتباط بر قرار کردن بین دستگاهها نباید هیچ نوعی جریانی با هر شدتی (جریان بار ، جریان اتصال کوتاه ضربه ای و غیره ) به کلید آسیبی وارد کند و یا باعث گرم کردن ، ارتعاش کردن و یا باز شدن تیغه کلید شود و یا اثرات دینامیکی آن موقعیت کلید را به خطر بیاندازد .
در ضمن باید این کلید در حالت قطع دارای قدرت عایقی بسیار قوی در دو سر تیغه باز کلید باشد . زیرا سکسیونر باز در حقیقت حفاظت افرادی را که در شبکه بدون ولتاژ شده کار می کنند نیز به عهده دارد .
ب - کلید بار
کلید بار فشار قویست که می تواند جریانهای کم و جریانهای بار و حتی چند برابر کوچکی از جریانه نامی را نیز قطع کند و مورد استعمال آن در کلید موتوری و در انشعابهای کوچک و کم ارزش است .
این کلید به خصوص در انشهابهائی از شبکه بکار برده می شود که جریان قطع و وصل آن هیچگاه به شکل راکتیو کامل (اندوکتیو) نباشد ، بلکه مقاومت بار همواره ترکیبی از مقاومت اهمی و سلفی Ф باشد زیرا بار همی در مدار همانطور که بعداً مشاهده خواهد شد باعث تسریع در عمل قطع و خاموش شدن جرقه می گردد .
قدرت وصل کلید بار تقریباً ده برابر قدرت قطع آن است و نظر به اینکه این کلید فاقد وسیله ای برای قطع جریان اتصال کوتاه و خاموش کردن جرقه ناشی از آن می باشد ، لذا این کلید در ضمن عبور جریان اتصال کوتاه نباید باعث قطع مدار گردد و بدین جهت این کلیدها اغلب رد رابطه با فیوز فشارقوی مورد استعمال پیدا می کنند . اگر کلید بار که دارای شرایط فوق است خواص سکسیونر را نیز دارا باشد ، یعنی در حالت قطع دارای قدرت عایقی بسیار خوب نیز باشد و جریان خزنده و سطحی نیز با زمین نداشته باشد ، به آن کلید قطع بار یا سکسیونر قابل قطع زیر بار گفته می شود . این کلید در حقیقت یک کلید سکسیونر است که در ضمن دارای محافظه خاموش کننده جرقه برای جریان معینی نیز می باشد .
پ - کلید قدرت
این کلید قادر است مدار الکتریکی را در ضمن عبور هر نوع و هر شدت جریانی قطع و هر شبکه اتصالی شده را به مولد برق وصل کند ، به شرط اینکه جریانی که از کاید در لحظه قطع و وصل می گذرد ، از مقدار مجازی که برای کلید در نظر گرفته شده است تجاوز نکند . لذا می توان گفت که در حقیقت کلید قدرت محدودیت جریانی ندارد و برای بزرگترین جریانهای اتصال کوتاه ساخته می شود و باید بتواند در مدارهای کاملاً اندوکتیو نیز به خوبی عمل کند .
ت - کلید قطع قدرت
این کلید در ضمن اینکه دارای تمام مشخصات کلید قدرت است ،کلیه خصوصیات قطع کننده را نیز شامل می باشد . این کلید به دلایل خاصی فقط برای قدرت های کم ساخته می شود.
بررسی عوامل اصلی در قطع و وصل جریان های مختلف
قطع کامل جریان به خصوص توسط کلید قدرت، تنها بستگی به عوامل فیزیکی و مکانیکی کلید ندارد بلکه بیشتر بستگی به نوع و فرم جریان دارد . از این جهت لازم است بدون در نظر گرفتن مکانیسم کلید و اعمالی که توسط کلید بر جرقه و قوس الکتریکی تحمیل می شود، تغییراتی که برای جریان در موقع قطع و یا در لحظه وصل به وجود می آید و اثر این تغییرات بر جرقه را مورد بررسی دقیق قرار دهیم . برای اینکه بتوان این بررسی را به سادگی انجام داد و تاثیر نوع گذشت جریان I (t) را روی دوام جرقه بین دو تیغه یا دو قطب کلید مشخص کرد ، فرض می کنیم :
اختلاف بین دو قطب کلید در حال جرقه کوچکتر از اختلاف سطحی باشد که باعث عبور جریان می شود .