مبانی برق صنعتی: بهره برداری مطمئن و بی وقفه از تاسیسات الکتریکی و مراکز تولید نیرو، تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز تجهیزات برقی کارخانه جات صنعتی و مراکز اقتصادی تا حدود زیادی به خصوصیات و ویژگی طرز عمل کلیدها و وسایل کنترل مدارها بستگی دارد. در مدارهای الکتریکی وسایل مختلفی به کار میروند که مهمترین آنها کنتاکتور یا کلید مغناطیسی و PLC است. استفاد از کنتاکتور در مدارهای کنترل تنوع طراحی های مختلف را به وجود می آورد. برای طراحی مدارهای کنترل و کار با آنها باید وسایل تشکیل دهنده آن را به طور کامل شناخت و به اصول ساختمان و موارد استفاده این وسایل آشنا شد.مبانی برق صنعتی شایان ذکر است که مدارهای کنترل و راه اندازی به دو قسمت مدارهای قدرت و مدارهای فرمان تقسیم میشوند.

بسته آموزش نقشه خوانی تابلو برق صنعتی LV و MV

مدارهای قدرت: کلیه سیم هایی که باعث انتقال انرژی از شبکه به مصرف کننده میشوند را مدار قدرت میگوییم مانند یک کلید سه فاز که جریان سه فاز را به مصرف کننده میرساند. مدارهای فرمان: در واقع قسمتی از مدار که در قطع و وصل کنتاکتور و کنترل کار مصرف کننده ها نقش دارد را مدار فرمان می گویند این مدار هیچ رابطه ی با مدار قدرت ندارد و به وسیله آن بوبین کنتاکتور را تحریک میکنند تا کنتاکتور به حالت وصل یا قطع درآید. میتوان لیست وسایل کنترل و راه اندازی را به صورت زیر معرفی کرد که در ادامه این فصل به بررسی آنها خواهیم پرداخت:

• کنتاکتور
• شستی استوپ و استارت
• لامپ سیگنال
• رله حرارتی
• رله مغناطیسی
• تایمر(رله زمانی)
• کلیدهای تابع فشار
• لیمیت سوئیچ ی ا میکروسوئیچ( ها کلید ی محدود کننده )
• وسایل حفاظتی
• کلیدهای شناور
• کلیدهای تابع حرارت(ترموستات )
• کلیدهای تابع دور
• سنسورها
• رله کنترل فاز
• PLC

کلید در مبانی برق صنعتی

کلیدها وسایلی هستند که سبب کنترل مصرف کننده های الکتریکی میشوند به عبارت دیگر کار کلیدها، قطع وصل یا و تغییر وضعیت مدارات الکتریکی می باشد. کلیدها دارای مکانیزمی متفاوتی بوده و در انواع مختلف موجود می باشند اما در حالت کلی به دو دسته کلیدهای دستی و کلیدهای مغناطیسی(کنتاکتورها ) تقسیم میشوند که در زیر به توضیح هر یک از آنها میپردازیم.

دستی کلیدهای:

این کلیدها تنها با نیروی مکانیکی عمل میکنند و برای تغییر وضعیت آنها از نیروی دست انسان استفاده میشود و مستقیما توسط نیروی دست قطع و وصل میشوند. از عمده مشکلات مهم این کلیدها میتوان به سرعت عمل پایین در قطع و وصل مدار، خرابی زیاد و در نتیجه نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتر، خطرات جانی برای اپراتور، اتصال دائم مصرف کننده به برق، احتیاج به انرژی مصرفی زیاد برای قطع و وصل … و اشاره کرد. کلیدهای دستی نیز خود بر دو نوع کلیدهای دستی دائمی و کلیدهای دستی لحظه ای تقسیم میشوند.

۱- کلیدهای دستی لحظه ای در مبانی برق صنعتی: کار کلیدهایی هستند که در هر حالتی قرار بگیرند وضعیت ها آن تا زمانی که انرژی و نیروی دست بر روی کلید است ثابت باقی میماند، و مدار متصل است و به محض برداشتن دست از روی کلید کلید مجددا به حالت اولیه خود بازگشته و مدار قطع میگردد بدین معنی که برای عمل کردن کلیدهای لحظه ای نیروی مکانیکی دائمی لازم است. کلیدهای ساده لحظه ای کار نیز بر دو نوع میباشند.

الف- کلیدهای دستی لحظه ای که در برق ساختمانی کاربرد دارند مانند شستیها ی زنگ اخبار و …

ب- کلیدهای دستی لحظه ای ها که در برق صنعتی کاربرد دارند مانند شستی ی STOP و START

۲- کلیدهای دستی دائمی کلیدهایی هستند که در هر حالتی قرار بگیرند وضعیت آنها ثابت باقی می ماند و برای تغییر وضعیت مجددشان می بایست مجددا کلید زده شود درواقع این کلیدها برای هر تغییر حالت به یک نیروی لحظه ای نیاز دارند کلیدهای ساده دائم کار نیز بر اساس کاربرد بر دو نوع میباشند.

الف- کلیدهای دستی دائ میکه در برق ساختمانی کاربرد دارند مانند کلیدهای ت ک ، پل ، دو پل تبدیل صلیبی و …

ب- کلیدهای دستی دائمی که در برق صنعتی کاربرد دارند مانند کلیدهای اهرمی ، یا زبان غلطکی و … که در زیر به توضیح هریک از آنها خواهیم پرداخت.

انواع کلیدهای دستی دائمکار در مبانی برق صنعتی: کلیدهای تیغه ای (اهرمی) و یا چاقویی کلیدهای تیغه ای دارای ساختمان بسیار ساده ای هستند در این کلیدها از تیغه های کاردی شکل که بر روی محوری گردان نصب شده است استفاده می گردد و از نظر ساختمان به دو صورت کشویی و گردان ساخته میشوند. مقدارجریان قطع و وصل توسط این کلیدها بسیار محدود می باشد چرا که در جریان های بالا قوس بین دو نقطه ایجاد شده و حتی موجب ذوب تیغه ها میشود و در هنگام وصل یا قطع نیز جرقه شدیدی ایجاد می کند.

کلیدهای تیغهای معمولا در مدارهای کنترل و فرمان به کاربرده میشوند این کلیدها همچنین برای برق رسانی به الکتروموتورهای تکفاز کوچک و وسایل الکتریکی جریان دائم، بسیار مناسب هستند اما در موتورهای سه فاز بهتر است از کلید تیغه ای استفاده نشود از آنجا که موتور در اثر سوختن یکی از فیوزها دوفازه کارکرده و ممکن است بسوزد. شایان ذکر است که این کلیدها بیشتر همراه با فیوز مورد استفاده قرار میگیرند…

در موقع نصب کلید تیغه ای باید دقت شود تا آنجا که ممکن است همیشه جریان به کنتاکت ثابت وصل شود، بطوریکه در تیغه ها موقع قطع کلید بدون ولتاژ باشند این امر برای ایمنی بیشتر لازم است. ازکلیدهای تیغه ای میتوان به عنوان کلیدبار یا و کلید بدون بار استفاده کرد. درصورتی از که این کلید، فقط به عنوان کلید بدون بار استفاده شود، فاقد محفظه جرقه گیر خواهند بود. کلید بار معمولاً دارای دیوارههای عایقی جداکننده بین کنتاکت های جریان رسان و نیز محفظه جرقه گیر میباشد.

غلطکی کلید: ساختمان این کلیدها از یک یا چند غلطک عایق که بوسیله یک اهرم حول محوری میچرخند تشکیل شده است برروی غلطک نوارهای هادی در محلهای مناسب تعبیه شده اند. فرم غلطک و نحوه قرارگیری نوارهای هادی به گونه ای است که با حرکت غلطک کنتاکت های ثابت یک به دیگر وصل و یا از یکدیگر جدا میشوند بطوریکه اگر قسمت فرورفته غلطک در برابر کنتاکت های ثابت قرار گیرد، دوکنتاکت یک از دیگر قطع و اگر قسمت هادی در برابر کنتاکت های ثابت قرار گیرد، دو کنتاکت یک به دیگر متصل میشوند. این کلید نسبت به کلید تیغه ای یک مزیت بزرگ دارد و آن هم اینکه میتوان برای این کلید وظیفه مخصوصی را تعریف کرده و با یک حرکت چندین اتصال را به صورت هم زمان انجام داد.

کلید زبانه ای: در کلید غلطکی به علت تماس اصطحکاکی بین صفحات، استهلاک کلید بالا است. و به همین دلیل از کلید زبانهای که دارای خصوصیت طراحی است. و علاوه بر آنها کنتاکتی آن به صورت عمودی بر روی همدیگر قرار میگیرند بیشتر استفاده میشود. این کلید عمل اتصال را بدون ساییدگی انجام میدهد و همین امر، موجب دوام و مرغوبیت آن میشود. در شکل زیر با چرخاندن اهرم صفحه ی زبانه دار تغییر وضعیت میدهد چنان چه شیار صفحه ی زبانه دار در مقابل تکیه گاه ها کنتاکتی متحرک قرار گیرد، با فشار فنر پشت تکیه ها گاه کنتاکی متحرک کنتاک های ثابت را یک به دیگر وصل نکند و مدار کامل میشود. اگر زبانه در مقابل تکیه گاه ها کنتاکت های متحرک قرار گیرد فنر فشرده میشود. و کنتاکت های ثابت را یک از دیگر جدا کرده و مدار را قطع مینماید. این کلید عمل اتصال را بدون ساییدگی انجام میدهد و همین امر، موجب دوام و مرغوبیت آنها میشود. با تغییر تعداد و مکان زبانه در روی صفحه میتوان این کلید را در انواع مختلف ساخت. و در راه اندازی الکتروموتورها و نظایر آن به کار برد.

سلکتور سوئیچ (کلید گردان و یا پاکو) مبانی برق صنعتی: سلکتور سویچ ها کلیدهایی هستند که برای انتخاب حالتهای مختلف طراحی و ساخته میشوند. مانند کلید سه فاز گردان دو حالتی که برای راه اندازی موتورهای سه فاز به صورت چپگرد و راستگرد استفاده میشود. از سلکتور سویچ ولت برای اندازه گیری ولتاژ بین فازهای مختلف، همچنین ولتاژ هر فاز نسبت به سیم صفر استفاده میشود. نوع دیگر این کلیدها سلکتور سویچی است. که برروی آوومترها نصب شده و به وسیله ی آوومتر را میتوان آنها در حالت ی اندازه گیری ولت، آمپری اهم با رنجهای مختلف قرار داد. کلید سه فازگردان دوحالته ستاره و مثلث هم یک نوع سلکتور سویچ است. که به وسیله آن میتوان ابتدا موتور را در حالت ستاره راه اندازی کرد. سپس آن را در حالت مثلث قرار داد تا موتور به حالت مثلث کار کند. کلید فن کویل هم یک سلکتور سویچ است. که به وسیله آن میتوان موتور را در حالت دور کم، دور متوسط یا دور زیاد قرار داد یا آن را خاموش کرد.

کلیدهای گردان برای جریانهای الکتریکی کم و درحدود ۱۰۰ آمپر ساخته میشوند. و معمولا قابل قطع در زیر بار هستند این کلیدها قابل استفاده در جریان DC ,AC بوده و در کاربردهای مختلفی تولید و عرضه میشوند .

فیوز کلید: کلید فیوز نوعی کلید است که قطع آن باعث خارج شدن فیوزها از مدار میشود. قطع و وصل این کلیدها به صورت دستی صورت میگیرد. با قطع کلید، تعویض فیوزها به سادگی انجام میگردد. به دلیل آن که کلید فیوزها معمولاً بر روی تابلو نصب میگردند. (نه در داخل آن) برای تعویض فیوزها نیازی به باز کردن در تابلو نیست و به همین سبب برای تعویض فیوزها کوچک ترین خطری وجود ندارد. یک نمونه کلید فیوز در حالت در مدار بودن و در حالت خارج از مدار نشان داده شده است.

کاربرد این کلیدها بیشتر برای جلوگیری از خطرات احتمالی در موقع تعویض فیوزها در شبکه فشار ضعیف میباشد. این کلید نسبت به کلید خودکار ارزانتر و از نظر جایگیری و ابعاد کوچکتر است. به طور کلی میتوان گفت موارد استفاده این نوع کلید بیشتر در توزیع برق کارخانجات، روشنایی، پست های ترانسفوماتور و خطوط انتقال انرژی و همچنین در مواقعی که قدرت قطع بالایی احتیاج است به جای فیوز از این کلیدها استفاده میشود.

کاربرد این کلیدها بیشتر برای جلوگیری از خطرات احتمالی در موقع تعویض فیوزها در شبکه فشار ضعیف میباشد. این کلید نسبت به کلید خودکار ارزانتر و از نظر جایگیری و ابعاد کوچکتر است. به طور کلی میتوان گفت موارد استفاده این نوع کلید بیشتر در توزیع برق کارخانجات، روشنایی، پستهای ترانسفوماتور و خطوط انتقال انرژی و همچنین در مواقعی که قدرت قطع بالایی احتیاج است به جای فیوز از این کلیدها استفاده میشود.

برخی از اجزاء کلیدفیوز به شرح زیر است:

• پایه ثابت
• بخش متحرک و حمل کننده فیوز
• ترمینال وها سوراخهای لازم جهت نصب کلید روی باس بار
• ترمینالهای اتصال کابلهای ورودی و خروجی
• کنتاکتهای نصب فیوز

کلید ای ایمنی: کلیدها عموما به دو منظور استفاده میشوند.

• قطع کننده برق ورودی
• قطع کننده و حفاظت کننده خطای موتورها

کلیدهای ایمنی کلیدهایی هستند که در یک قاب جداگانه قرار دارند. این کار درجه ایمنی را برای پرسنل هنگام برخورد تصادفی با اتصالات الکتریکی برقدار بالا میبرد. و همچنین کلید را در برابر آلودگی ها و عوامل جوی محافظت میکند که درجه این حفاظت بستگی به قاب اختصاص داده شده دارد. بعضی کلیدهای ایمنی دارای فیوز میباشند. اما بعضی دیگر فاقد فیوز بوده و فقط شامل یک کلید و اتصالات مربوطه و حالت قفل داخلی(Interlock) باشند. همچنین خانواده های کلیدهای ایمنی در دونوع وظیفه عادی و وظیفه سنگین ساخته میشوند.

کلیدهای ایمنی امکاناتی را برای قطع و وصل بار از منبع برق الکتریکی فراهم میکنند. که درحالت راه اندازی موتور، مانند دستگاههای خراطی چوب طبق استاندارد NEC، نیاز به استفاده از کلید ایمنی میباشد. طبق این استاندارد قطعه کننده ها میبایست در سمت موتور و ماشین باشند. یعنی باید در جلوی چشم کاربر بوده و بیشتر از ۵۰ قدم فاصله نداشته باشد. توجه شود که جریان نامی این کلیدها از تا ۳۰ ۴۰۰۰ آمپر میباشد. با قطع کلید، برق ورودی قطع شده و اپراتور میتواند با اطمینان آن را سرویس کند.

خودکار کلیدهای: کلیدهای خودکار امکانات دستی را برای قطع و وصل برق فراهم میکنند. بعلاوه حفاظت جریان اضافی را برعهده دارند. نوع خانگی آنها جریان نامی تا ۱۵ ۱۲۵ آمپر دارند. در کاربردهای خانگی نوع تک پل حفاظت مدارهای ۲۳۰ ولتی و نوع دوپل حفاظت مدارهای ۳۸۰ ولتی را برعهده دارند.

نکته: در بسیاری از موارد از کلید تنها به عنوان وسیله قطع و وصل مدار استفاده نشده است. بلکه پارهای از وظایف حفاظتی را نیز به کلید محول میکنند .

در مواردی که حفاظت از تجهیزات مختلف نظیر تاسیسات روشنایی، سیم، کابل و ماشین آلات صنعتی دربرابر اضافه جریان، جریان اتصال کوتاه و غیره مدنظر باشد. از کلیدهای خودکار استفاده میشود. در کل میتوان گفت کلیدهای خودکار نسبت به فیوزها و کلیدهای دستی دارای مزایای زیر میباشد:

• کلید خودکار پس از قطع مدار در اثر جریان زیاد و یا هر عامل دیگری، بلافاصله مجددا آماده بهرهبرداری میباشد.
• با کمک کنتاکتهای فرعی که در آن تعبیه شده است. میتوان وضعیت کلید در هر حالت، یعنی حالتهای قطع، وصل یا وقوع خطا را توسط سیگنالهای مناسب تعیین و در اتاق فرمان منعکس نمود.
• ساختمان این نوع کلیدها به گونه ای است که اگر کلید را برروی یک مدار اتصال کوتاه شده ببندیم. پس از بسته شدن کلید، رله اضافه جریان سریعاً کلید را قطع میکند. مبانی برق صنعتی