مبانی برق صنعتی

مبانی برق صنعتی: بهره برداري مطمئن و بي وقفه از تاسيسات الكتريكي و مراكز توليد نيرو، تامين انرژي الكتريكي مورد نياز تجهيزات برقي كارخانه جات صنعتي و مراكز اقتصادي تا حدود زيادي به خصوصيات و ويژگي طرز عمل كليدها و وسايل كنترل مدارها بستگي دارد. در مدارهاي الكتريكي وسايل مختلفي به كار ميروند که مهمترين آنها كنتاكتور يا كليد مغناطيسي و PLC است. استفاد از كنتاكتور در مدارهاي كنترل تنوع طراحي هاي مختلف را به وجود مي آورد. براي طراحي مدارهاي كنترل و كار با آنها بايد وسايل تشكيل دهنده آن را به طور كامل شناخت و به اصول ساختمان و موارد استفاده اين وسايل آشنا شد.مبانی برق صنعتی شايان ذكر است كه مدارهاي كنترل و راه اندازي به دو قسمت مدارهاي قدرت و مدارهاي فرمان تقسيم ميشوند.

مدارهاي قدرت: كليه سيم هايي كه باعث انتقال انرژي از شبكه به مصرف كننده ميشوند را مدار قدرت ميگوييم مانند يك كليد سه فاز كه جريان سه فاز را به مصرف كننده ميرساند. مدارهاي فرمان: در واقع قسمتي از مدار كه در قطع و وصل كنتاكتور و كنترل كار مصرف كننده ها نقش دارد را مدار فرمان مي گويند اين مدار هيچ رابطه ي با مدار قدرت ندارد و به وسيله آن بوبين كنتاكتور را تحريك ميكنند تا كنتاكتور به حالت وصل يا قطع درآيد. ميتوان ليست وسايل كنترل و راه اندازي را به صورت زير معرفي كرد كه در ادامه اين فصل به بررسي آنها خواهيم پرداخت:

• كنتاكتور
• شستي استوپ و استارت
• لامپ سيگنال
• رله حرارتي
• رله مغناطيسي
• تايمر(رله زماني)
• كليدهاي تابع فشار
• ليميت سوئيچ ي ا ميكروسوئيچ( ها كليد ي محدود كننده )
• وسايل حفاظتي
• كليدهاي شناور
• كليدهاي تابع حرارت(ترموستات )
• كليدهاي تابع دور
• سنسورها
• رله كنترل فاز
• PLC

كليد در مبانی برق صنعتی

كليدها وسايلي هستند كه سبب كنترل مصرف كننده هاي الكتريكي ميشوند به عبارت ديگر كار كليدها، قطع وصل يا و تغيير وضعيت مدارات الكتريكي مي باشد. كليدها داراي مكانيزمي متفاوتي بوده و در انواع مختلف موجود مي باشند اما در حالت كلي به دو دسته كليدهاي دستي و كليدهاي مغناطيسي(كنتاكتورها ) تقسيم ميشوند كه در زير به توضيح هر يك از آنها ميپردازيم.

دستي كليدهاي:

اين كليدها تنها با نيروي مكانيكي عمل ميكنند و براي تغيير وضعيت آنها از نيروي دست انسان استفاده ميشود و مستقيما توسط نيروي دست قطع و وصل ميشوند. از عمده مشكلات مهم اين کليدها ميتوان به سرعت عمل پايين در قطع و وصل مدار، خرابي زياد و در نتيجه نياز به تعمير و نگهداري بيشتر، خطرات جاني براي اپراتور، اتصال دائم مصرف كننده به برق، احتياج به انرژي مصرفي زياد براي قطع و وصل … و اشاره كرد. كليدهاي دستي نيز خود بر دو نوع كليدهاي دستي دائمي و كليدهاي دستي لحظه اي تقسيم ميشوند.

1- كليدهاي دستي لحظه اي در مبانی برق صنعتی: كار كليدهايي هستند كه در هر حالتي قرار بگيرند وضعيت ها آن تا زماني كه انرژي و نيروي دست بر روي كليد است ثابت باقي ميماند، و مدار متصل است و به محض برداشتن دست از روي كليد كليد مجددا به حالت اوليه خود بازگشته و مدار قطع ميگردد بدين معني كه براي عمل كردن كليدهاي لحظه اي نيروي مكانيكي دائمي لازم است. كليدهاي ساده لحظه اي كار نيز بر دو نوع ميباشند.

الف- كليدهاي دستي لحظه اي كه در برق ساختماني كاربرد دارند مانند شستيها ي زنگ اخبار و …

ب- كليدهاي دستي لحظه اي ها كه در برق صنعتي كاربرد دارند مانند شستي ي STOP و START

2- كليدهاي دستي دائمي كليدهايي هستند كه در هر حالتي قرار بگيرند وضعيت آنها ثابت باقي مي ماند و براي تغيير وضعيت مجددشان مي بايست مجددا كليد زده شود درواقع اين كليدها براي هر تغيير حالت به يك نيروي لحظه اي نياز دارند كليدهاي ساده دائم كار نيز بر اساس كاربرد بر دو نوع ميباشند.

الف- كليدهاي دستي دائ ميكه در برق ساختماني كاربرد دارند مانند كليدهاي ت ك ، پل ، دو پل تبديل صليبي و …

ب- كليدهاي دستي دائمي كه در برق صنعتي كاربرد دارند مانند كليدهاي اهرمي ، يا زبان غلطكي و … كه در زير به توضيح هريك از آنها خواهيم پرداخت.

انواع كليدهاي دستي دائمكار در مبانی برق صنعتی: كليدهاي تيغه اي (اهرمي) و يا چاقويي كليدهاي تيغه اي داراي ساختمان بسيار ساده اي هستند در اين كليدها از تيغه هاي كاردي شكل كه بر روي محوري گردان نصب شده است استفاده مي گردد و از نظر ساختمان به دو صورت كشويي و گردان ساخته ميشوند. مقدارجريان قطع و وصل توسط اين كليدها بسيار محدود مي باشد چرا كه در جريان هاي بالا قوس بين دو نقطه ايجاد شده و حتي موجب ذوب تيغه ها ميشود و در هنگام وصل يا قطع نيز جرقه شديدي ايجاد مي كند.

كليدهاي تيغهاي معمولا در مدارهاي كنترل و فرمان به كاربرده ميشوند اين كليدها همچنين براي برق رساني به الكتروموتورهاي تكفاز كوچك و وسايل الكتريكي جريان دائم، بسيار مناسب هستند اما در موتورهاي سه فاز بهتر است از كليد تيغه اي استفاده نشود از آنجا كه موتور در اثر سوختن يكي از فيوزها دوفازه كاركرده و ممكن است بسوزد. شايان ذكر است كه اين كليدها بيشتر همراه با فيوز مورد استفاده قرار ميگيرند…

در موقع نصب كليد تيغه اي بايد دقت شود تا آنجا كه ممكن است هميشه جريان به كنتاكت ثابت وصل شود، بطوريكه در تيغه ها موقع قطع كليد بدون ولتاژ باشند اين امر براي ايمني بيشتر لازم است. ازكليدهاي تيغه اي ميتوان به عنوان كليدبار يا و كليد بدون بار استفاده كرد. درصورتي از كه اين كليد، فقط به عنوان كليد بدون بار استفاده شود، فاقد محفظه جرقه گير خواهند بود. كليد بار معمولاً داراي ديوارههاي عايقي جداكننده بين كنتاكت هاي جريان رسان و نيز محفظه جرقه گير ميباشد.

غلطكي كليد: ساختمان اين كليدها از يك يا چند غلطك عايق كه بوسيله يك اهرم حول محوري ميچرخند تشكيل شده است برروي غلطك نوارهاي هادي در محلهاي مناسب تعبيه شده اند. فرم غلطك و نحوه قرارگيري نوارهاي هادي به گونه اي است كه با حركت غلطك كنتاكت هاي ثابت يك به ديگر وصل و يا از يكديگر جدا ميشوند بطوريكه اگر قسمت فرورفته غلطك در برابر كنتاكت هاي ثابت قرار گيرد، دوكنتاكت يك از ديگر قطع و اگر قسمت هادي در برابر كنتاكت هاي ثابت قرار گيرد، دو كنتاكت يك به ديگر متصل ميشوند. اين كليد نسبت به كليد تيغه ای يك مزيت بزرگ دارد و آن هم اينكه ميتوان براي اين كليد وظيفه مخصوصي را تعريف كرده و با يك حركت چندين اتصال را به صورت هم زمان انجام داد.

كليد زبانه ای: در كليد غلطكي به علت تماس اصطحكاكي بين صفحات، استهلاك كليد بالا است. و به همين دليل از كليد زبانهاي كه داراي خصوصيت طراحي است. و علاوه بر آنها كنتاكتی آن به صورت عمودي بر روي همديگر قرار ميگيرند بيشتر استفاده ميشود. اين كليد عمل اتصال را بدون ساييدگي انجام ميدهد و همين امر، موجب دوام و مرغوبيت آن ميشود. در شكل زیر با چرخاندن اهرم صفحه ي زبانه دار تغيير وضعيت ميدهد چنان چه شيار صفحه ي زبانه دار در مقابل تكيه گاه ها كنتاكتی متحرك قرار گيرد، با فشار فنر پشت تكيه ها گاه كنتاكي متحرك كنتاك هاي ثابت را يك به ديگر وصل نكند و مدار كامل ميشود. اگر زبانه در مقابل تكيه گاه ها كنتاكت هاي متحرك قرار گيرد فنر فشرده ميشود. و كنتاكت هاي ثابت را يك از ديگر جدا كرده و مدار را قطع مينمايد. اين كليد عمل اتصال را بدون ساييدگي انجام ميدهد و همين امر، موجب دوام و مرغوبيت آنها ميشود. با تغيير تعداد و مكان زبانه در روي صفحه ميتوان اين كليد را در انواع مختلف ساخت. و در راه اندازي الكتروموتورها و نظاير آن به كار برد.

سلكتور سوئيچ (كليد گردان و يا پاكو) مبانی برق صنعتی: سلكتور سويچ ها كليدهايي هستند كه براي انتخاب حالتهاي مختلف طراحي و ساخته ميشوند. مانند كليد سه فاز گردان دو حالتي كه براي راه اندازي موتورهاي سه فاز به صورت چپگرد و راستگرد استفاده ميشود. از سلكتور سويچ ولت براي اندازه گيري ولتاژ بين فازهاي مختلف، همچنين ولتاژ هر فاز نسبت به سيم صفر استفاده ميشود. نوع ديگر اين كليدها سلكتور سويچي است. كه برروي آوومترها نصب شده و به وسيله ي آوومتر را ميتوان آنها در حالت ي اندازه گيري ولت، آمپري اهم با رنجهای مختلف قرار داد. كليد سه فازگردان دوحالته ستاره و مثلث هم يك نوع سلكتور سويچ است. كه به وسيله آن ميتوان ابتدا موتور را در حالت ستاره راه اندازي كرد. سپس آن را در حالت مثلث قرار داد تا موتور به حالت مثلث كار كند. كليد فن كويل هم يك سلكتور سويچ است. كه به وسيله آن ميتوان موتور را در حالت دور كم، دور متوسط یا دور زياد قرار داد یا آن را خاموش كرد.

كليدهاي گردان براي جريانهاي الكتريكي كم و درحدود 100 آمپر ساخته ميشوند. و معمولا قابل قطع در زير بار هستند اين كليدها قابل استفاده در جريان DC ,AC بوده و در كاربردهاي مختلفي توليد و عرضه ميشوند .

فيوز كليد: كليد فيوز نوعي كليد است كه قطع آن باعث خارج شدن فيوزها از مدار ميشود. قطع و وصل اين كليدها به صورت دستي صورت ميگيرد. با قطع كليد، تعويض فيوزها به سادگي انجام ميگردد. به دليل آن كه كليد فيوزها معمولاً بر روي تابلو نصب ميگردند. (نه در داخل آن) براي تعويض فيوزها نيازي به باز كردن در تابلو نيست و به همين سبب براي تعويض فيوزها كوچك ترين خطري وجود ندارد. يك نمونه كليد فيوز در حالت در مدار بودن و در حالت خارج از مدار نشان داده شده است.

كاربرد اين كليدها بيشتر براي جلوگيري از خطرات احتمالي در موقع تعويض فيوزها در شبكه فشار ضعيف ميباشد. اين كليد نسبت به كليد خودكار ارزانتر و از نظر جايگيري و ابعاد كوچكتر است. به طور كلي ميتوان گفت موارد استفاده اين نوع كليد بيشتر در توزيع برق كارخانجات، روشنايي، پست هاي ترانسفوماتور و خطوط انتقال انرژي و همچنين در مواقعي كه قدرت قطع بالايي احتياج است به جاي فيوز از اين كليدها استفاده ميشود.

كاربرد اين كليدها بيشتر براي جلوگيري از خطرات احتمالي در موقع تعويض فيوزها در شبكه فشار ضعيف ميباشد. اين كليد نسبت به كليد خودكار ارزانتر و از نظر جايگيري و ابعاد كوچكتر است. به طور كلي ميتوان گفت موارد استفاده اين نوع كليد بيشتر در توزيع برق كارخانجات، روشنايي، پستهاي ترانسفوماتور و خطوط انتقال انرژي و همچنين در مواقعي كه قدرت قطع بالايي احتياج است به جاي فيوز از اين كليدها استفاده ميشود.

برخي از اجزاء كليدفيوز به شرح زير است:

• پايه ثابت
• بخش متحرك و حمل كننده فيوز
• ترمينال وها سوراخهاي لازم جهت نصب كليد روي باس بار
• ترمينالهاي اتصال كابلهاي ورودي و خروجي
• كنتاكتهاي نصب فيوز

كليد اي ايمني: كليدها عموما به دو منظور استفاده ميشوند.

• قطع كننده برق ورودي
• قطع كننده و حفاظت كننده خطاي موتورها

كليدهاي ايمني كليدهايي هستند كه در يك قاب جداگانه قرار دارند. اين كار درجه ايمني را براي پرسنل هنگام برخورد تصادفي با اتصالات الكتريكي برقدار بالا ميبرد. و همچنين كليد را در برابر آلودگي ها و عوامل جوي محافظت ميكند كه درجه اين حفاظت بستگي به قاب اختصاص داده شده دارد. بعضي كليدهاي ايمني داراي فيوز ميباشند. اما بعضي ديگر فاقد فيوز بوده و فقط شامل يك كليد و اتصالات مربوطه و حالت قفل داخلي(Interlock) باشند. همچنين خانواده هاي كليدهاي ايمني در دونوع وظيفه عادي و وظيفه سنگين ساخته ميشوند.

كليدهاي ايمني امكاناتي را براي قطع و وصل بار از منبع برق الكتريكي فراهم ميکنند. که درحالت راه اندازي موتور، مانند دستگاههاي خراطي چوب طبق استاندارد NEC، نياز به استفاده از كليد ايمني ميباشد. طبق اين استاندارد قطعه كننده ها ميبايست در سمت موتور و ماشين باشند. يعني بايد در جلوي چشم كاربر بوده و بيشتر از 50 قدم فاصله نداشته باشد. توجه شود كه جريان نامي اين كليدها از تا 30 4000 آمپر ميباشد. با قطع كليد، برق ورودي قطع شده و اپراتور ميتواند با اطمينان آن را سرويس كند.

خودكار كليدهاي: كليدهاي خودكار امكانات دستي را براي قطع و وصل برق فراهم ميكنند. بعلاوه حفاظت جريان اضافي را برعهده دارند. نوع خانگي آنها جريان نامي تا 15 125 آمپر دارند. در كاربردهاي خانگي نوع تك پل حفاظت مدارهاي 230 ولتي و نوع دوپل حفاظت مدارهاي 380 ولتي را برعهده دارند.

نكته: در بسياري از موارد از كليد تنها به عنوان وسيله قطع و وصل مدار استفاده نشده است. بلكه پارهاي از وظايف حفاظتي را نيز به كليد محول ميكنند .

در مواردي كه حفاظت از تجهيزات مختلف نظير تاسيسات روشنايي، سيم، كابل و ماشين آلات صنعتي دربرابر اضافه جريان، جريان اتصال كوتاه و غيره مدنظر باشد. از كليدهاي خودكار استفاده ميشود. در كل ميتوان گفت كليدهاي خودكار نسبت به فيوزها و كليدهاي دستي داراي مزاياي زير ميباشد:

• كليد خودكار پس از قطع مدار در اثر جريان زياد و يا هر عامل ديگري، بلافاصله مجددا آماده بهرهبرداري ميباشد.
• با كمك كنتاكتهاي فرعي كه در آن تعبيه شده است. ميتوان وضعيت كليد در هر حالت، يعني حالتهاي قطع، وصل يا وقوع خطا را توسط سيگنالهاي مناسب تعيين و در اتاق فرمان منعكس نمود.
• ساختمان اين نوع كليدها به گونه اي است كه اگر كليد را برروي يك مدار اتصال كوتاه شده ببنديم. پس از بسته شدن كليد، رله اضافه جريان سريعاً كليد را قطع ميكند. مبانی برق صنعتی