اجزای تابلو برق

یکی از اجزای مهم هر یک از قطعات مکانیکی، تابلو برق آن میباشد. تابلو برق وظیفه کنترل و فرمان تجهیزات مکانیکی را بر عهده دارد. در تعمیر تجهیزات مکانیکی و برقی.  باید دانش لازم جهت بررسی تجهیزات تابلو برق و نقشه خوانی آن را داشته باشیم لذا در این مقابله بررسی انواع تابلو برق ها و تجهیزات آن می پردازیم.

پستهای برق از نظر ولتاژ به شکل زیر دسته بندی می شوند:

.1 سیستمهای فشار ضعیف: کمتر از LV(Low Voltage) 1000v

.2 سیستمهای فشار متوسط: بین 1000V ~ 63KV MV(Medium Voltage)

.3 سیستمهای فشار قوی: بین 63KV~ 230KV HV(High Voltage)

.4 سیستمهای فوق فشار قوی: بالاتر از 230KV EHV(Extra High Voltage

وظایف تابلو برق

در ادامه وظایف اصلی تابلو برق را بررسی می کنیم:

توزیع نیروی برق و تغذیه مصرف کننده ها

در یک مجموعه صنعتی یا مسکونی، معمولا یک یا چند ورودی برق وجود دارد که می تواند تعداد زیادی مصرف کننده را تغذیه نماید. برق ورودی را بوسیله تابلو برق بین تمامی مصرف کننده ها پخش و توزیع میکنیم.

Incoming: تغذیه کننده اصلی و ورودی تابلو برق محسوب می شود.

Busbar: رابط بین ورودی و مصرف کننده که نقش توزیع و تقسیم کننده جریان برق را بر عهده دارد. (مانند شینه مسی و ترمینالها)

load: به مقدار جریان مصرفی و خروجی یک سیستم اطلاق می شود.

حفاظت از مصرف کننده و ایمنی کاربران

مهمترین نقش تابلو برق حفاظت است. حفاظت از جان انسان در مقابل خطر آتش سوزی، حفاظت از مصرف کننده ها در مقابل کم و زیاد بودن ولتاژ، باراضافه، اتصال کوتاه و هرگونه عامل که چه از نظر الکتریکی و چه از نظر مکانیکی بخواهد به مصرف کننده صدمه بزند. در مدارات برای اینکه مقدار جریان خروجی سیستم بیشتر از ورودی اعمال نشود و نیز هر خط خروجی بیش از حد مجاز جریان مصرف نکند، در داخل تابلوهای برق از فیوزها و کلیدهای محافظ استفاده می کنند که اصولا آنها نسبت به مقدار جریان عبوری بیش از حد مجاز در مدار واکنش نشان داده و قطع می شوند. در این خصوص ما ابتدا باید بدانیم که هر مصرف کننده به چه تجهیزات حفاظتی نیاز دارد و هر یک از این تجهیزات چه خاصیتی دارند. هیچ گاه و در هیچ شرایطی نباید یک مصرف کننده بسوزد یا صدمه ببیند. در خصوص مطلب بالا دو نکته مهم وجود دارد:

اول: اینکه یک سری عوامل مکانیکی وجود دارند که می توانند باعث صدمه رساندن به تجهیزات شوند این عوامل به دلایل مختلف ایجاد می شوند و ربطی به بخش الکتریکال ندارد، ولی می توانند به کمک تمهیداتی که در مدارات الکتریکی انجام می شوند، حفاظت شوند. (مانند خرابی گیربکس یک دستگاه که باعث می شود موتور بار اضافه تحمل کند و بسوزد)

دوم: آیا هزینه ی مورد نیاز برای تامین لوازم حفاظتی مقرون به صرف است یا خیر؟ مثلا برای راه اندازی موتور می توان از درایوهای کنترل دور موتور استفاده نمود زیرا مزایای بسیاری دارند. (مانند حفاظت موتور در مقابل دو فاز شدن، حفاظت در مقابل اضافه بار، کنترل سرعت موتور، استارت موتور بدون جریان اولیه، قابلیت کنترل و فرمان پذیری و …) اما به این دلیل که از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشند استفاده آن در هر مداری انجام نمیپذیرد. بنابراین در هر پروژه ای باید نسبت به کارایی، حساسیت و هزینه آن لوازم حفاظتی را انتخاب نمود.

بهینه سازی و کنترل مصرف کننده ها و تجهیزات

از دیدگاه صنعت، بحث کنترل می توان به صورت سنتی و قدیمی، یا به صورت هوشمند و مدرن باشد مانند روشن کردن یک دستگاه به صورت دستی یا روشن کردن آن توسط کنترلرهایی مانند PLC . در هر صورت، تابلو برق به نوعی مرکز کنترل و حافظت وسایل و تجهیزات می باشد.

ارتباط بین مولفه ها و پارامترهای الکتریکی

ولتاژ : یک انرژی آماده ی مصرف می باشد که به آن اختلاف پتانسیل می گویند و با علامت اختصار یا U و واحد اندازه گیری ولت V مشخص می شود. ولتاژ سه فاز382 ولت در صنایع کاربرد بیشتری دارد بدین معنی که اختلاف پتانسیل بین دو فاز نسبت به یکدیگر 382 ولت و نسبت به نول 222 ولت می باشد. ولتاژ به تنهایی کاری انجام نمی دهد مگر این که به مصرف کننده وصل گردد و در این میان جریان برقرار گردد.

جریان : که با حرف I و واحد آمپر A مشخص می شود و به میزان شدت جریان مصرفی هر مصرف کننده اطلاق می شود.

P=I.V می توان توان مصرف کننده را محاسبه کرد.

شناخت لوازم و تجهیزات الکتریکی تابلو برق

در ادامه اجزای اصلی تابلو های برق را بررسی کرده و وظیفه و عملکرد آن را مورد بررسی قرار می دهیم:

فیوز

محافظت از مصرف کننده های الکتریکی و سیمهای حامل جریان در مقابل بار یا اضافه جریان، و نیز محافظت در مقابل اتصال کوتاه (short circuit) توسط فیوز انجام میشود. جریان لوازم الکتریکی از دو جنبه بررسی میشود.

• جریان مغناطیسی: جریان ناشی از اتصال کوتاه که با این علامت نشان میدهند.
• جریان حرارتی: حرارت ناشی از عبور جریان در مصرف کننده های سلفی که از سیم پیچهای موتور تولید میشود و با این علامت مشخص میشود.

به عنوان مثال لامپها باید فیوز مغناطیسی داشته باشند ولی الکتروموتورها باید هم مغناطیسی و هم حرارتی داشته باشند.

انواع فیوز :

الف) تند کار

ب) کند کار

فیوز تند کار : فیوزهایی هستند که در مقابل جریان اضافه حساس میباشند و به سرعت مدار را قطع میکنند. به عبارتی این فیوزها نسبت به عمل جریان اولیه و بار اضافه سریعا عکس العمل نشان می دهند و در ضمن محافظ جریان مغناطیسی مدار میباشند

مینیاتوری Miniature Circuit Breaker) MCB) : جز دسته فیوزهای تندکار میباشند که داراری تیپ B , C , D , K , Z می باشند.

تیپ B: تیپ روشنایی میباشد که به سرعت در مقابل جریان اضافه عکس العمل نشان میدهد. (تحمل جریان مغناطیسی 3 الی 5 برابر جریان نامی)

تیپ C: تیپ موتوری میباشد و برای موتورهایی که توان کم داشته و جریان راه اندازی بالایی ندارند استفاده میشود. (تحمل جریان لحظه ای 5 الی 12 برابر جریان نامی)

تیپ : D از این تیپ برای ترانسفورماتورها و موتورها با جریان هجومی بالا استفاده میشود. این کلیدها زمان قطع بالایی دارند که البته کمیاب است. (تحمل جریان لحظهای 12 الی 14 برابر جریان نامی)

تیپ : K برای حفاظت در مدارات قدرت، ترانسفورماتورها و موتورها استفاده میشود. در این نوع از کلیدهای مینیاتوری حد جریان برای قطع در موارد اضافه بار کمتر از سایر کلیدهاست و هنگام بوجود آمدن اضافه بار مدار را سریعتر قطع میکند.

تیپ : Z این نوع کلید هنگامی که جریان عبوری از جریان نامی بیشتر شود، در یک مدت زمان خاص (که از تمامی تیپها کمتراست) فرمان قطع را صادر میکند. حساسیت این نوع کلیدها در موارد اتصال کوتاه و اضافه بار از سایر کلیدها بیشتر است. (تحمل جریان لحظهای 2 الی 3 برابر جریان نامی)

فیوزکند کار : این فیوزها برای حفاظت مصرف کننده های موتوری با جریان راه اندازی استفاده میشوند. به عبارت دیگر این فیوزها طوری طراحی شده اند که میتوانند در لحظه استارت موتور در یک بازه زمانی تعیین شده، تا چندین برابر جریان نامی (جریان راه اندازی) مقاومت کنند تا موتور به دور نامی خود برسد. بعد از گذشت این زمان، فیوز در مقابل جریان اضافه نسبت به جریان نامی عمل میکند.

کلید کمپکت (Moulded Case Circuit Breaker) MCCB

کلیدهای کمپکت که با نام کلید اتوماتیک نیز شناخته میشوند، محافظ جریان مغناطیسی و حرارتی میباشند. یعنی مدار را در مقابل اضافه بار و نیز اتصال کوتاه حفاظت نموده و به طور خودکار قطع میکنند.

 انواع کلید کمپکت:

الف) کلیدهای کمپکت MCCB

ب) کلیدهای کمپکت MPCB

الف) کلیدهای کمپکت MCCB 

این نوع کلیدها کاربرد عمومی دارند، قابلیت قدرت قطع بالایی داشته و کندکار هستند که میتوانند در مقابل جریانهای بالا و لحظه ای اتصال کوتاه دوام بیاورند. از این رو برای قطع و وصل کردن تابلو برق (کلید اصلی یا ورودی) و یا در تابلوهای توزیع و فیدرهای قدرت بسیار مورد استفاده قرار میگیرند. این کلیدها دارای مدل ثابت (Fixed) و قابل تنظیم (Adjustable) هستند که در قابل تنظیم به صورت یک رنج آمپر ارائه میشوند

ب )کلیدهای کمپکت MPCB (Motor Protection Circuit Breaker)

این نوع کلید از تکنولوژی بالاتری برخوردار است تا بتواند از الکتروموتورهای بسیار قوی نیز محافظت نماید و تمام مولفههای الکتریکی موتور را با دقت بالا کنترل کند. مورد استفاده آن فقط برای الکتروموتورها میباشد.این نوع کلیدها ظاهری کاملا شبیه MCCB دارند. در نوع الکترونیکی آن قابلیت تنظیم مواردی مانند جریان نامی، بار اضافه، ضریب جریان راه انداز، ضریب جریان اتصال کوتاه، اثرات گرمایی جریان اتصال کوتاه، زمان تحمل جریان راهاندازی، جریان اتصال کوتاه و دیگر مولفه ها را دارد.

لوازم جانبی کلیدهای کمپکت :

– کنتاکتهای باز و بسته (NC-NO) که در داخل این کلیدها جاسازی میشوند را میتوان برای مدارات فرمان استفاده کرد.

-دارای کنتاکت تریپ (trip) میباشد. به این معنی که وقتی کلید به دلیل عبور جریان اضافه overload تریپ میدهد این کنتاکت عمل میکند. میتوان از این کنتاکت برای آلارم استفاده کرد تا کاربر متوجه شود که کلید به صورت دستی قطع شده یا اضافه بار داشته است.

– کلید کمپکت موتوردار وجود دارد تا بتوان از طریق مدار فرمان آن را وصل کرد. بوبین آندر ولتاژ که برای ایمنی بیشتر در مدارات فرمان استفاده میشود و  با قطع مدار فرمان این بوبین، کلید نیز قطع میشود.

– رله شانت هم برای وصل و هم برای قطع کلید مورد استفاده قرار میگیردکه باید به طور جداگانه در کلید جاسازی شود.

کنتاکتور Contactor

کلیدهای مغناطیسی میباشند که قطع و وصل کننده مدارات قدرت می باشند. برای تحریک و انجام کار از نیروی الکتریکی و مغناطیسی Electromagnetic یا خاصیت آهنربایی بهره میبرد. در واقع کنتاکتور واسطی بین مدار قدرت و فرمان میباشد و برای راه اندازی تجهیزات صنعتی و کنترل سیستم های اتوماسیون استفاده میشود. کنتاکتورها به تنهایی هیچ نوع حفاظتی در مقابل جریان اضافه و اتصال کوتاه ندارند.

بیمتال یا رله اضافه بار حرارتی Thermal Overload Relay

این قطعه برای حفاظت جریان حرارتی الکتروموتورها در مدارات قدرت طراحی شده است و همیشه با کنتاکتور نصب میشود. (بیمتال در صورت ایجاد اضافه بار فرمان قطع به کنتاکتور میدهد، یعنی مستقیما مدار را قطع نمیکند.) در صورت قرار داشتن بیمتال در مدار، حتما باید فیوز دیگری مانند مینیاتوری در مدار نصب شود تا آن را در مقابل جریان مغناطیسی محافظت کند، زیرا بیمتال فقط محافظ جریان حرارتی است.

کلید حافظ موتور یا کلید حرارتی MPCB

یک نوع کلید قطع زیر بار میباشد که برای حفاظت جریان الکتروموتور استفاده میشود و مدار قدرت را مستقیما قطع مینماید. (هم محافظ جریان مغناطیسی و هم محافظ جریان حرارتی میباشد، همچنین دارای محرك تست Test برای بازدید و سلامت کلید میباشد) این نوع کلید بهترین محافظت کننده برای موتور است ولی از آنجایی که رنجهای بالای 125 آمپر موجود نمیباشد، در جریانهای بالاتر میتوان ازکلید کمپکت الکترونیکی و موتوری استفاده کرد.

رله اضافه جریان یا کنترل بار Overload Relay

این وسیله وظیفه حفاظت موتورهای الکتریکی را در مقابل جریان اضافه برعهده دارد، یعنی در صورت ایجاد اضافه بار مدار را قطع میکند. همچنین دارای تنظیمات on delay و off delay برای ایجاد تایم در هنگام قطع و وصل مدار میباشد.

بیمتال الکترونیکی

شبیه بیمتال است ولی ویژگی خاص آن در این است که قابلیت تنظیم تایم راه اندازی دارد. دارای درجه ای با واحد زمان است که class نامیده میشود و میتوان زمان راه اندازی موتور را برای آن تعریف کرد. (الکتروموتورهایی هستند که در هنگام راه اندازی به دلیل توان بالایی که دارند زمان بیش از حد معمول نیاز دارند تا به دور نامی خود برسند، لذا در این خصوص بیمتال و کنترل بار نمیتوانند جوابگو باشند)

رله کنترل فاز

اختلاف ولتاژ یکی از عوامل مهم در سوختن و صدمه زدن به تجهیزات الکتریکی است. دو فاز شدن، نوسانهای بیش از حد، و کم و زیاد شدن ولتاژ از مشکلاتی هستند که بسیار اتفاق میافتند. کنترل فاز فقط برای مصرف کننده های سه فاز، بخصوص الکتروموتورها مورد استفاده قرار میگیرد.

در این مقاله اجزای عمومی تابلو برق را بررسی کردیم در مقاله های بعدی تجهیزات تخصصی اجزای تابلو برق چیلر و روش های راه اندازی انواع موتورهای کمپرسورها بررسی میکنیم.

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس

برداشت از مطالب سایت تنها با ذکر منبع و لینک سایت مجاز می باشد