همانطور که میدانید ،در رابطه با تابلوهای برق و اتوماسیون صنعت کتابها،مقالات،سایتها و منابع زیادی وجود دارند که همه آنها بسیار مفید می باشند.
از آنجا که این رشته ، ترکیبی از چند زیر شاخه برق صنعتی است ، مطالب کاملی که شامل تمام جزئیات لازم در مورد تابلو های برق باشد، وجود ندارد، بلکه در هر
یک از منابع مربوط به برق صنعتی ، قسمتی از آن بصورت پراکنده ارائه شده است.
برای راه اندازی، حفاظت و کنترل از تجهیزات ودستگاههای مختلف صنعتی واقسام ماشین آلات که نیاز به انرژی الکتریکی برای راه اندازی وکار دارند از تابلو برق استفاده می شود
در راه اندازی انواع الکتروموتورها برای مصارف مختلف و راه اندازی دیزل ژنراتورها وسیستمهای روشنایی و… از انواع تابلوهای راه اندازی استفاده می شود. وسایلی که در تابلو برق عمل راه اندازی را انجام عبارت است از کنتاکتورها،فیوزهای مینیاتوری ، کلید های اتوماتیک ، شاسی ها ،کلیدهای فرمان و … که در بخشهای بعد به طور مفصل توضیح داده می شود.
حفاظت
– حفاظت اتصال کوتاه
برای جلوگیری از خطرات ناشی از اتصال کوتاه در دستگاهها و نیز حفاظت از خود دستگاه، از لوازم وتجهیزات حفاظتی مثل فیوزهای مینیاتوری ،کلیدهای کاردی و انواع فیوزهای تندکار استفاده می شود. این نوع اتصالی که به دلیل جریان لحظه ای بسیار بالا وتقریبا بین ۲۰ تا ۱۰۰۰ برابر جریان نامی دستگاه ممکن است صدمات شدیدی به دستگاه وارد کند.
ـ حفاظت اضافه بار
در بعضی مواقع جریان مصرفی دستگاه،به خاطرنشتی از حد مجاز خود فراتر رفته که نسبت به مقدار و زمان افزایش ،به تجهیزات ودستگاهها آسیب می رساند.در تابلوهای برق برای جلوگیری از اضافه بار از کلیدهای اتوماتیک ،رله های حرارتی،بی متالهاو …. استفاده می شود.
ـ حفاظت افت ولتاژوتوالی فاز
در برخی از دستگاهها افت ولتاژ باعث آسیب به دستگاه شده و همچنین توالی فاز نامناسب هم باعث کارکرد نادرست دستگاه شده که برای جلوگیری از افت ولتاژ وتوالی نادرست می بایست از یک سری تجهبزات حفاظتی مانند کنترل فاز،رگولاتور ولتاژ،کنترل کننده های ولتاژ و… استفاده کرد.
ـ حفاظت دربرابر اشخاص
در بسیاری از مواقع که کار با تابلو توسط اپراتور انجام می شود،می بایست کل تابلو برق ودستگاه دارای کلید محافظ جان باشد. محافظ جان به نحوی عمل می کند که به محض اتصالی عمل کرده ومدار را قطع می کند.
کنترل
برای سهولت کار توسط کاربر به منظور استفاده از ماشینهای الکتریکی از مدارها واجزاءهای کنترلی در تابلوهای برق استفاده می شود.برای مثال جهت کنترل دور الکتروموتورها ، کنترل توان راکتیو(اصلاح ضریب قدرت)، کنترل دیزل ژنراتورها و نمونه های دیگر که توضیح داده می شود.
انواع تابلوها
راه اندازی دستی و اتوماتیک کنترل دیزل ژنراتور
راه اندازی الکتروموتورها والکتروپمپها
اصلاح ضریب قدرت وکاهش مصرف انرژی(بانک خازن)
توزیع قدرت و برق رسانی
اتوماسیون وابزار دقیق
ساختمان وروشنایی
راه اندازی دستی و اتوماتیک کنترل دیزل ژنراتور
سیستم نمای تابلو وطراحی آن به صورت ایستاده ودرب از جلو می باشد.واز باکس تابلویی با رنگ آمیزی الکترواستاتیک کوره ای با سیستم تهویه می باشد.با توجه به قدرت ژنراتور ونحوه کنترل با ابعاد مختلف به صورت تک سلولی یا دو سلولی و…. ساخته می شود.
کار این تابلو کنترل ونظارت بر تغذیه بار مصرفی توسط شبکه برق شهری یا ژنراتور است.به این صورت که به محض بروز اختلال یا قطعی در شبکه برق شهری مراحل زیر توسط این تابلو انجام می شود:
۱ـ فیدر اصلی برق شهر قطع شده.
۲ـ عمل استارت دیزل ژنراتور به صورت اتوماتیک وبا تاخیر واز پیش تعیین شده انجام می شود.در صورتی که دیزل روشن نشد ،این عمل سه مرحله تکرار می شود.
پس از روشن شدن موتور تابلو وظیفه کنترل مقادیری از جمله آب ،روغن،دینام،شارژر،ولتاٰژ خروجی ٰ ژنراتور را دارد.پس ازاینکه ولتاٰژ وفرکانس دیزل ژنراتور از طرف تابلو تایید شد ،فیدر اصلی ژنراتور وصل می شود.
۳ـ زمانی که دیزل ژنراتوردر حال کار می باشد(نبودن برق شهر)،در این زمان پس ازوصل مجدد شبکه برق شهر فیدر ژنراتور قطع شده و فیدر شهر وصل می شود.
در این لحظه دیزل تا زمان از پیش تایین شده روشن می ماند .این عمل که حالت کاری بدون بار ژنراتور می باشد باعث خنک شدنموتور شده وهمچنین در قطعی های لحظه ای نیاز به استارت موتور می شود.
این سه عمل انجام شده توسط تابلو را چنج اوریا امرجنسی می گویند.در این تابلوها از انواع بردهای الکترونیکی با برندهای مختلف استفاده می شود.
لوازم وقطعاتی که در تابلوهای امرجنسی استفاده می شود عبارت است از :
فیدرهای اصلی که می تواند کنتاکتوریا کلیدهای اتوماتیک موتوردار باشد(شهر،ژنراتور،مصرف)
رله های صنعتی که در مدار فرمان چنج استفاده می شود(استارت،خاموش کن و…)
برد الکترونیکی که چنج واستارت وکنترل دیزل را انجام می دهد.
شارژر که در لحظه خاموش بودن موتور عمل شارژرباطری را انجام می دهد.
راه اندازی الکتروموتورها والکتروپمپها
اولین مسئله ای که ما باید در مورد الکترو موتورها بفهمیم ،اطلاعاتی مانند:
توان موتور ، جریان نامی ، ولتاژ ،نحوه ی اتصال)ستاره- مثلث-مستقیم) ، تعداد دور در دقیقه
، که تمامی این اطلاعات روی پلاک حک شده است.
مهمترین مورد برای الکترو موتور توان موتور (P) که به KW میباشد،که با داشتن این مطلب
میتوانیم تمامی لوازم مورد نیاز برای راه اندازی موتور را محاسبه کنیم
*نکته:
در طراحی تابلو برق ما به روشهای مختلف میتوانیم قطعات لازم راانتخاب کنیم که ما
در کل این مجموعه حداقل را در نظر میگیریم چون به هر روش که انجام دهیم، طراحی به
چند چیز وابسته است
اصول و عوامل مهم در طراحی:
-۱ ایمنی :در انتخاب لوازم و طراحی مدارات فرمان و نحوه ی عملکرد سیستم باید ایمنی
رعایت شود.
-۲ کارکرد عملی:یعنی در هر روشی باید یک خروجی مساوی داشته باشیم و تمامی خواسته
هایمان برآورده شود.(نتیجه تغییر نکند)
-۳ صرفه ی اقتصادی: هر سیستمی نسبت به حساسیت آن مجموعه با قیمتهای متفاوت
طراحی میشوند.
مثلا کنتاکتوری که برای دستگاهCNC استفاده میشود،چون دستگاه بسیار حساس و گران
قیمت می باشد باید از جنسهای مرغوب ومارکهای معتبر باشد.
*نکته:
مهمترین نکته در مورد لوازمی مثل کنتاکتور ، عمر کنتاکت آن است که به تعداد قطع و وصل
شدن زیر بار میگویند.مثلا “یک میلیون بار قطع و وصل”
-۴ خطاهای انسانی:در هر سیستمی باید سعی کنیم ، کوچکترین احتمال خطا و سهل انگاری
که از کاربر ویا اپراتور سرمی زند را درنظر بگیرم.
تابلوهای راه اندازی الکتروموتورها والکترو پمپها را به سه دسته تقسیم می کنیم:
۱ـ راه اندازی تک ضرب
متداولترین نوع راه اندازی است وبرای الکتروموتورهای تکفازوسه فاز با توان کمتر از ۱۱ کیلووات مورد استفاده قرار می گیرد.
-قطعات لازم برای موتورهای تک فاز
فیوز محافظ (میتواند فیوز کاردی،مینیاتوری،کلید حرارتی و…باشد)
کنتاکتور
بی متال (در مواردی که کلید حرارتی وجود دارد،نیازی به بی متال نیست)
برای موتورهای تک فاز سه مورد بالاوبرای موتورهای سه فاز کنترل فاز هم استفاده میشود.
قطعات لازم برای موتورهای سه فاز تک ضرب :
-۱ فیوز محافظ(میتواند فیوز کاردی،مینیاتوری،کلید حرارتی و…باشد)
-۲ کنتاکتور
-۳ بی متال
-۴ کنترل فاز
**فرمول کاربردی: محاسبه ی جریان برای موتور
برای تعیین توان،آمپر،ولتاژ:
بیمتال-کنتاکتور- کلیدمحافظ
P = I * V * 1.73 * cosφ
Pتوان موتور به KW
Iجریان مصرفی بهA
V ولتاژ موتور به V
Cosφ حدودا بین۰.۷ – ۱ میباشد
نکته:
-۱ کلید محافظ بسته به نوع و کارکرد موتور ،معمولا از ۱.۵ تا ۲برابر جریان موتور ،بالاتر
گرفته میشود.
-در استاندارد امریکا (AWG):
فیوز تندکار (مانند مینیاتوری) ۳ برابر جریان نامی موتور
فیوز کندکار(ذوب شونده) ۱.۷ برابر جریان نامی موتور
-۲ به طور کلی اگر به روشهای فرمولی ،محاسبه میکنید احتمال کمی تفاوت با جدول وجود
دارد که میتواند خاطر دلایل زیر میباشد:
– کسینوس فی -جریان اولیه و راه انداز موتورها(درمصارف مختلف جریانها فرق میکنند)-
نوسان ولتاژ- دورموتور – ولتاژی که در جدول محاسبه شده( ۴۰۰ یا ۳۸۰) و…
-۳ کنتاکتور را به علت کارکرد بالا(قطع و وصل زیاد) باید حتی المقدور ۱.۵ تا ۲ رنج(نسبت
به نوع کارکرد و تعداد ضربات آن) بالاتر در نظر گرفت.
۲ـ راه اندازی دو ضرب(ستاره مثلث)
همانطور که میدانید این روش، برای کم کردن جریان راه انداز موتورهای با قدرت بالا
استفاده میشود.که ابتدا موتور به حالت ستاره شروع بکار میکند وپس از رسیدن به دور نامی
خود رسید ، به حالت مثلث در می آید.
-برای مشخص شدن این نوع اتصال باید به پلاک موتور توجه کرد.
~۳۸۰/۶۶۰ ۳ بصورت ستاره-مثلث
~۳۸۰ ۳ بصورت ستاره-مثلث
~۶۶۰ ۳ بصورت ستاره- مثلث
-قطعات لازم برای موتورهای ستاره-مثلث(کنتاکتوری) :
-۱ فیوز محافظ(میتواند فیوز کاردی،مینیاتوری،کلید حرارتی و…باشد)
-۲ کنتاکتور ۳ عدد
-۳ بی متال
-۴ کنترل فاز
-۵ تایمر
** نکات مورد توجه در ستاره مثلث:
-۱ بهتر است برای محافظت ، از کلید حرارتی(برای حفاظت کل مدار )، و هم بیمتال ،(برای
حفاظت خط اصلی ) استفاده شود.
-۲ در مدارات ستاره مثلث،جریان کل موتور،روی دو خط :” اصلی و مثلث “، تقسیم میشود
یعنی هر خط ۰.۵۸ آمپر کل جریان موتور را تحمل میکند.
-۳ کلید محافظ (فیوز) حدودا ، ۲.۲ برابر توان kw)) موتور باشد
-۴ رنج بیمتال را از طریق فرمول زیر محاسبه میکنیم.
رنج بیمتال(ستاره مثلث) = Inm * 0.58
جریان نامی موتور Inm
۳ـ راه اندازی نرم (کنترل دور)
در برخی از موارد ضربه ناشی از استارت اولیه ممکن است به سیستم صدمه بزند ،یا نیاز به کنترل دور موتور باشد،به همین خاطر از راه اندازی نرم استفاده می شود.این نوع راه اندازی توسط درایو های وسافت استارتر انجام می شود. اصول کاری کنترل دوربر اساس کنترل همزمان ولتاژ و acوdc
فرکانس می باشد.
در سیستمهای کنترل حلقه بسته مانند آبرسانی تحت فشارثابت،کنترل فرایند دما،تهویه وعملا در جاهایی نیاز به کنترل دور باشد مورد استفاده قرار می گیرد.
۴ـ راه اندازی چپگرد راستگرد
در بعضی مواقع مصرف کننده های الکتروموتورها نیاز دارند که موتور آنها در دو جهت چپ وراست بچرخد.به عنوان مثال بالابرها ،آسانسورها،تسمه نقاله هاو…
