آنچه یک مهندس قدرت باید بداند 3

I_cw : مقدار جریان اتصال کوتاهی که یک وسیله می‌تواند به مدت 1 ثانیه و بدون هیچگونه آسیبی تحمل کند.

Rated current  : مقدار جریانی است که اگر از وسیله مورد نظر عبور کند این وسیله می‌تواند بدون اختلال به کار خودش ادامه دهد. توجه شود که این جریان از جریان نامی وسیله مورد نظر بیشتر است.

Coordination Type 1 : در شرایط اتصال کوتاه هیچگونه خطری متوجه شخص یا تجهیزات نصب شده نمی‌باشد ولی تحت این شرایط به تجهیزات آسیب می‌رسد که نیازمند تعمیر یا تغییر این قطعات هستیم.

Coordination Type 2 : در شرایط اتصال کوتاه هیچگونه خطری متوجه شخص یا تجهیزات نصب شده نمی‌باشد. همچنین در این تیپ بدلیل اینکه رنج تجهیزات را یک رنج بالاتر از رنج مورد نیاز می‌گیرند، اتصال کوتاه به قطعه آسیب نمی‌رساند.

رله Buchholz : هنگامی که روغن ترانس مربوط به مشتری کاهش بیابد این رله عمل می‌کند.

رله  TCS : اگر مسیر قطع و وصل دژنکتور دچار مشکل شود این رله عمل کرده و آلارمی را روی تابلو نشان می‌دهد.

رله LookOut : هنگامی که یک فالت رخ بدهد این رله تغییر وضعیت داده و کلید را قطع می‌کند. توجه شود که رله در این حالت قفل می‌شود تا زمانی که از طریق کلید تعبیه شده روی درب آنرا به حالت اول بازگردانیم.

تجهیزات داخل دژنکتور:

1-     بوبین وصل : بصورت لحظه‌ای برق دار می‌شود و به منظور وصل کردن کلید استفاده می‌شود.

2-     بوبین قطع : بصورت لحظه‌ای برق دار می‌شود و به منظور قطع کردن کلید استفاده می‌شود.

3-     بوبین Under : هنگامی که برق مدار فرمان قطع شود بمنظور محافظت بیشتر این رله وارد عمل شده و کلید را قطع می‌کند

4-     کنتاکتور: بمنظور محافظت موتور و شنت وصل استفاده می‌شود.

5-     موتور : بمنظور شارژ فنر مورد استفاده قرار می‌گیرد

مشخصات فنی لوازم، وسایل و تجهیزات داخل تابلوهای فشار ضعیف

بررسی انواع کنتاکتورهای فشار ضعیف، رله ها ، فیوزها

مشخصات فنی لوازم، وسایل و تجهیزات داخل تابلوهای فشار ضعیف:

کنتاکتورهای فشار ضعیف:

یک کلید کنترل شونده به صورت الکتریکی است که برای کلیدزنی یک مدار قدرت یا کنترل مورد استفاده قرار می‌گیرد. کنتاکتور شباهت زیادی به رله دارد، با این تفاوت که کنتاکتور برای کاربردهای آمپر بالا به کار می‌رود.

کنتاکتور کمکی:

بعضی از کنتاکتور ها برای قطع و وصل کردن برق کلی یک دستگاه استفاده می شوند . کلید روشن و خاموش دستگاه های بزرگ فشاری هستند و یک اتصال را در زمانی که فشار روی ان است برقرار می کند و هنگامی که انگشتتان را از روی آن  می‌دارید این اتصال قطع می شود این اتصال در واقع برق را در یک لحظه به کنتاکتور می رساند بوبین عمل می‌کند و برق دستگاه وصل می‌شود اما زمانی که انگشتتان را از روی دستگاه بر می‌دارید دیگر برقی به بوبین نمی‌رسد و اتصال قطع می‌شود و دستگاه دوباره خاموش می شود!

پس این دستگاه باید چگونه روشن بماند؟

در این موارد از یک نوع کنتاکتور که دارای یک کنتاکت جدا به نام کنتاکت کمکی است استفاده می‌شود این کنتاکت را با کلید موازی می‌کنند و زمانی که کلید متصل شد این کنتاکت عمل کرده و برق را به بوبین  می‌رساند و برق دستگاه وصل می شود.

حال باید چگونه این دستگاه را خاموش کرد؟اگر یک لحظه برق دستگاه قطع شود این کنتاکت کمکی قطع می‌شود و دستگاه خاموش می شود

ساختمان کنتاکتور:

    این کلید از دو هسته به شکل e یا u که یکی ثابت و دیگری متحرک است و در میان هسته ثابت یک بوبین یا سیم پیچ قرار دارد، تشکیل شده است. وقتی بوبین به برق وصل می‌شود با استفاده از خاصیت مغناطیسی، نیروی کششی فنر را خنثی می‌کند و هسته فوقانی را به هسته تحتانی متصل کرده باعث می‌شود که تعدادی کنتاکت عایق شده از یکدیگر به ترمینال‌های ورودی و خروجی کلید متصل ‌شود و یا باعث باز شدن کنتاکت‌های بسته کنتاکتور گردد. در صورتی که مدار تغذیه بوبین کنتاکتور قطع شود، در اثر نیروی فنری که داخل کلید قرار دارد هسته متحرک دوباره به حالت اول باز میگردد.

کنتاکتورها نیز مانند هر وسیله دیگری مشخصاتی دارد که شرایط کار بردن آن را تعیین می‌کند. این مشخصات عبارتنداز:

1-     ولتاژ نامی

2-     توان یا جریان نامی

3-     عمر مکانیکی

4-     انرژی مصرفی پیچک

5-     زمان عمل

6-      درجه حرارت کار با ولتاژ نامی

7-     ظرفیت ترمینال

8-     جریان حرارتی

9-     تعداد کنتاکت‌ها

ولتاژ نامی: کنتاکت‌های استفاده شده در شبکه برق ایران باید با ولتاژ 380 ولتی هماهنگ باشند.

جریان نامی: کنتاکتور یک کلید می‌باشد. بدیهی است نسبت به جریانی که هدف قطع و وصل است، حجم و شکل کنتاکتور فرق می‌کند. یک کنتاکتور بسته به اینکه چه نوع باری را بخواهد قطع و وصل کند دارای جریان‌های نامی مختلفی خواهد بود. کنتاکت‌های ورودی با اعداد 1,3و5 و کنتاکت‌های خروجی با اعداد 2,4و6 مشخص می‌شوند. کنتاکت‌های کمکی با یک عدد 2 رقمی مشخص می‌شوند.

ظرفیت ترمینال : منطور از  ظرفیت ترمینال، ظرفیت کنتاکت‌ها برای برای بستن تعدادی سیم با سطح مقطع معین می‌باشد.

جریان حرارتی : حداکثر جریانی است که در اثر عبور آن کنتاکتور صدمه می‌بیند.

رله

رله نوعی کلید الکتریکی سریع یا بی‌درنگ است که با هدایت یک مدار الکتریکی دیگر باز و بسته می‌شود. روش کنترل باز و بسته شدن این کلید الکتریکی به صورت‌های مختلف مکانیکی، حرارتی، مغناطیسی، الکترو استاتیک و... می‌باشد. اصول کار رله‌ها همانند کنتاکتورها است. تیغه‌های مدار قدرت با شماره‌های یک رقمی از 1 تا 6 و ترمینال‌های تیغه‌های فرمان که به صورت دوبل (باز و بسته) می‌باشند را با شماره‌های 95 تا98 مشخص می‌شوند.

رله‌ کنترل فاز

رله‌های کنترل فاز دارای یک بوبین می‌باشند که در صورت صحت کلیه شرایط عمل نموده و تیغه باز خود را می‌بندد، در نتیجه این تیغه باید در مسیر مدار فرمان قرار گیرد. برای تشخیص رله از وضعیت برق شبکه باید هر سه فاز و سیم نول وارد رله کنترل فاز گردد، در نتیجه به یک رله کنترل فاز حداقل 5 سیم متصل است.

.

رله اضافه بار(حرارتی یا بیمتال)

دستگاه‌های الکتریکی را باید در مقابل خطرات و خطاهای احتمالی حفاظت کرد. یکی از راه‌های حفاظت موتورهای الکتریکی، استفاده از رله حرارتی و رله مغناطیسی است رله حرارتی موتور را در مقابل اضافه بار حفاظت می‌کند. رله اضافه بار جهت کنترل جریان موتورهای الکتریکی بکار می‌رود و یک نوع رله حفاظتی است. این رله از دو فلز مختلف الجنس به هم چسبیده که ضرایب انبساط طولی مختلفی دارند تشکیل شده است. بر اثر عبور جریان از بی‌متال، دو فلز گرم می‌شوند و طول آنها افزایش می‌یابد. از آن جایی که ضریب انبساط طولی یکی از فلزات بیشتر از دیگری است. دو فلز با هم به سمت فلزی که ضریب انبساط طولی کمتری دارد خم  می‌شود. در نتیجه  مسیر عبور جریان کنتاکتها باز و مدار قطع می‌شود. در رله‌های حرارتی‌، سه تیغه تعبیه شده که سیم حامل جریان چند حلقه به دور آن پیچیده  می‌شود. در اثر عبور جریان  اضافه بار، هادی‌ها گرم و حرارت به بی‌متال منتقل می‌شود و باعث خم شدن تیغه می‌شود. حرکت هر یک از بی‌متالها به اهرمی فشار می‌آورد و با جابه‌جا شدن اهرم، یک میکروسوئچ که دارای کنتاکت تبدیل باز و بسته است تغییر وضعیت می‌دهد و مدار فرمان را قطع می‌کند. این رله‌ها تنظیم‌پذیر هستند. در نمونه سه فاز این رله‌ها، رله حرارتی از سه پل قدرت برای عبور جریان اصلی مصرف کننده تشکیل شده و دو کنتاکت فرمان دارد. یکی کنتاکت بسته جهت قطع مدار تغذیه کنتاکتور و دیگری کنتاکت باز که پس از عمل بی‌متال بسته می‌شود و برای اطلاع دادن از خطای حاصل در مدار است. بعضی از این رله‌ها دارای کلیدی هستند که برای دو حالت دستی و اتوماتیک طراحی شده‌اند، بدین مفهوم که در حالت دستی پس از قطع بی متال باید دکمه RESET را فشار داد تا رله به حالت اول بازگردد. در حالت اتوماتیک رله پس از مدت زمان معینی به حالت اول باز می‌گردد.

فیوزها

این وسایل باید طوری انتخاب شوند که در اثر اضافه بار یا اتصال کوتاه در کوتاهترین زمان ممکن و قبل از اینکه صدمه‌ای به سیم‌ها و شبکه الکتریکی شبکه برسد، مدار قسمت معیوب را قطع کنند. فیوز در انواع فشنگی، اتوماتیک(آلفا)، مینیاتوری، بکٌس، کاردی (تیغه‌ای)، شیشه‌ای یا کارتریج و فیوز‌های فشار قوی ساخته می شوند.

معمولا فیوزهایی که در مدار قدرت به کار می‌روند، مدار کنتاکتور را در مقابل اتصال کوتاه محافظت می‌کنند؛ یعنی در واقع حفاظت سیم‌های رابط مدار را نیز بر عهده دارد. بنابراین در مداری که مثلا فیوز 25 آمپری به کار می رود، ممکن است در مدار فرمان آنها از سیم یک یا یکو نیم استفاده شود. پس لازم است مدار فرمان با فیوز جداگانه‌ای حفاظت شود.

فیوزهای اتوماتیک یا آلفا نوعی فیوز خودکار است که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن باعث قطع مدار می‌شود؛ اما دوباره می‌توان شستی آن را به داخل فشار داد تا ارتباط برقرار شود. بعضی از فیوزهای خودکار دو عمل جریان زیاد و بار زیاد در مدار کنترل می‌کنند؛ اما پس از قطع شدن، باید پس از مدت کمی دوباره شستی مربوطه را فشار داد تا مدار وصل شود. در فیوز‌های اتوماتیک دو عنصر مغناطیسی و حرارتی وجود دارد که قسمت مغناطیسی آن اتصال کوتاه یا جریان زیاد و قسمت حرارتی آن (بیمتال) بار زیاد (افزایش جریان تدریجی) را قطع می‌کند.

فیوزمینیاتوری :

این فیوز پرکاربردترین نوع فیوزها بوده و از سه قسمت رله مغناطیسی ( رله جریان زیاد زمان سریع )، رله حرارتی یا بی متال ( رله جریان زیاد تاخیری)  و کلید تشکیل شده است. این مجموعه را کلید موتور نیز می‌نامند. این کلیدها در دو نوع L و G ساخته می‌شوند. نوع L در مصارف روشنایی بکار می‌رود و تند کار است و نوع G در راه‌اندازی وسایل موتوری مورد استفاده قرار می‌گیرد و کند کار است.

انتخاب وسایل حفاظتی مناسب:

برای استفاده موتورهایی که به صورت یک ضرب (مستقیم) به شبکه متصل می‌شوند

این جدول از 9 ستون تشکیل شده است. در ستون‌های اول و دوم قدرت موتورها برحسب کیلووات و اسب بخار برای ولتاژ 220 تا 240 ولت نشان داده شده است. ستون سوم و چهارم مربوط به قدرت موتورها برای ولتاژ خطی 380 ولت است و ستون پنجم و ششم قدرت موتورها برای ولتاژ خطی 415 تا 440 ولت را نشان می‌دهد. ستون هفتم مربوط به جریان کنتاکتور برای قدرت‌های مورد نظر است و در ستون هشتم جریان بی متال لازم برای موتور مورد نظر مشخص گردیده و سر انجام در ستون نهم فیوز مورد نیاز مشخص شده است. این جدول برای موتور‌هایی استفاده می‌شود که به صورت مستقیم به شبکه برق متصل شوند.

برای مثال موتور 22kW  یا 30HP  مورد نظر است. برای انتخاب وسایل مورد نیاز در ستونی که بالای آن ولتاژ 380 ولت مشخص شده عدد 22kW  و 30HP  را پیدا می‌کنیم. سپس رو به روی آن، عدد 63 را برای جریان کنتاکتور و عدد 50-38 را برای جریان بی متال و عدد 50-63 را برای جریان فیوز پیدا می‌کنیم.

جریان فیوز	جریان بی متال	جریان کنتاکتور	ولتاژ 415 – 440 V		ولتاژ 380 V		ولتاژ  220 – 240 V
A	A	A	HP	kW	HP	kW	HP	kW
2	1-1.6	9			0.5	0.37
2-4	1.6-2.5	9			0.75	0.55	0.5	0.37
2-4	1.6-2.5	9	1	0.75	1	0.75
4-6	2.5-4	9	1.5	1.1	1.5	1.1	0.75	0.55
4-6	2.5-4	9	2	1.5	2	1.5	1	0.75
6-8	4-6	9	3	2.2	3	2.2	1.5	1.1
8-12	4-6	9	4	3	4	3	2	1.5
8-12	5.5-8	9	5	3.7
10-12	7-10	16			5.5	4	3	2.2
12-16	10-13	16	7.5	5.5	7.5	5.5	4	3
16-20	13-15	16	10	7.5	10	7.5	5.5	4
16-20	13-18	16	12.5	9
20-25	18-25	25			13.5	10	7.5	5.5
25	18-25	25	15	11	15	11
32-40	23-32	40	20	15	20	15	10	7.5
40	30-40	40	25	18.5	25	18.5	13.5	10
40	30-40	40	30	22			15	11
50-63	38-50	63	35	25	30	22
63	48-57	63	40	30			20	15
63	48-57	63	45	33	40	30	25	18.5
63	57-66	63	50	37
80	66-80	80	60	45	50	37	30	22
100	75-105	125	70	50	60	45
125	95-125	125	80	59	75	55	40	30
125	95-125	125	90	65
160	120-160	200	100	75	100	75	50	37
160	120-160	200					60	45
200	150-200	200	125	90	125	90	75	55
250	160-250	260	150	110	150	110
250	160-250	260	175	132
250	200-315	260	200	150	175	132	100	75
315	250-400	450	225	165	220	160	125	90
400	250-400	450	250	185			150	110
400	315-500	450	300	220	270	200
500	315-500	450	350	250	300	220	175	132
630	400-630	630	400	290	350	250	220	160
630	500-800	630			430	315

برای استفاده موتورهایی که به صورت ستاره – مثلث راه اندازی می شوند

این جدول مانند جدول قبلی دارای 9 ستون و مشخصات هر ستون همانند مشخصات ستون‌های جدول قبل است؛ با این تفاوت که این جدول برای موتورهای آسنکرون روتور قفسی استفاده می‌شود که راه اندازی آن به صورت ستاره مثلث باشد. برای مثال موتور 23kW  و 30HP  را در نظر میگیرم. بر اساس روش قبل، کنتاکتور مورد نیاز 40 آمپر و بی متال آن 23-32 آمپر و فیوز مورد نیاز 50-63 آمپر خواهد بود. علت اینکه آمپر کنتاکتور و بی‌متال کاهش یافته این است که در اتصال مثلث که اتصال دایم کار موتور است جریان مصرفی موتور از دو کنتاکتور به صورت موازی عبور می‌کند. باید توجه داشت که برای راه اندازی موتورهای آسنکرون با روتور قفس سنجابی از کنتاکتوری با علامت طبقه بندیAC3  استفاده می‌شود، اما اگر روتور آن سیم پیچی شده باشد از کنتاکتورAC2  استفاده می‌کنیم.

جریان فیوز	جریان بی متال	جریان کنتاکتور	ولتاژ 415 – 440 V		ولتاژ 380 V		ولتاژ  220 – 240 V
A	A	A	HP	kW	HP	kW	HP	kW
16	7-10	12	10	7.5	10	7.5	5.5	4
20	7-10	12	12.5	9
20	10-13	12			13.5	10	7.5	5.5
25	13-18	16	15	11	15	11
32	13-18	16	20	15	20	15	10	7.5
40	18.5-25	25	25	18.5	25	18.5	13.5	10
40	18-5	25					15	11
50	18.25	25	30	22
50-63	23-32	40			30	22
63	23-32	40	35	25			20	15
63	30-40	40	40	30	40	30	25	18.5
80	30-40	40	45	33
80	30-40	40	50	37
80	38-50	63			50	37	30	22
100	38-50	63	60	45
100	48-57	63	70	50	60	45
125	57-66	63	80	58	75	55	40	30
125	60-80	80	90	65			50	37
160	75-105	125	100	75	100	75	60	45
200	75-105	125	125	90
200	95-125	125			125	90	75	5

تعیین سطح مقطع مناسب کابل با استفاده از جریان مجاز - افت ولتاژ و مسافت:

الف) انتخاب کابل با توجه به جریان مجاز آن

جریان مجاز کابل های برق و کابل های مخصوص روشنایی و سیم کشی به ترتیب در جدول ۱ تا ۴ داده شده است. لازم به یادآوری است که اگر از کابل های برق (جدول ۱) بخواهیم بطور دایم بارگیری کنیم بسته به نوع خاک باید خشک شدن آن و بالا رفتن مقاومت حرارتی آن را در نظر گرفته و محاسبات دقیق را انجام دهیم.

تعیین سطح مقطع کابل

برای پیدا کردن سطح مقطع کابل مورد نظر ابتدا بایستی جریان گذرنده (مقدار آمپر) از این کابل را مشخص نموده و در این مورد می توان روابط زیر را بکار برد:

که در آن:

P:توان واقعی برداشتی به وات

V: ولتاژ خط به ولت

I: جریان عبوری به آمپر

Pf: ضریب توان

در این حال پیش از پیدا کردن سطح مقطع کابل باید با توجه به شرایطی که کابل در آن قرار می گیرد، ضرایب مربوطه را از جداول ۲ و ۳ بدست آوریم و از رابطه زیر جریان مجاز کابل را محاسبه کنیم:

سپس از روی این جریان و با توجه به جریان مجاز کابل های برق (جدول ۱) و کابل های مخصوص روشنایی و سیم کشی (جدول ۴) سطح مقطع کابل مورد نظر بدست می آید.

نحوه بدست آوردن مقدار جریان برای تنظیم رنج بی‌متال و نیز نحوه بدست آوردن پایه فیوز فشنگی و سطح مقطح کابل تغذیه و نیز انتخاب کنتاکتور:

نحوه انتخاب کنتکتور: برای آن دسته از مداراتی که نیاز به ترمز الکتریکی ندارند معمولا از کنتاکتورهای نوع AC3 استفاده می‌شود ولی برای آن دسته از مداراتی که نیاز به ترمز دارند معمولا از کنتاکتورهای مدل AC4 استفاده می‌شود.

نحوه بدست آمدن رنج بی‌متال: رنج بی متال را معمولا از روی توان موتور که بر روی پلاک موتور وجود دارد محاسبه می‌شود.

راه حل تجربی به این صورت است که معمولا هر کیلو وات را 2 آمپر در نظر می‌گیرند و در نهایت رنج بی متال محاشبه می‌شود.

نحوه محاسبه فیوز و پایه فیوز فشنگی : مقدار جریان فیوز و پایه فیوز فشنگی را از جدول زیر می‌توان بدست آورد:

نحوه بدست آوردن سطح مقطع کابل تغذیه:

سطح مقطع سیم را معمولا از رابطه زیر بدست می‌آورند:

اتصال ستاره مثلث:

دو نوع اتصال ستاره یا مثلث برای راه‌اندازی این‌گونه موتورها وجود دارد. در اتصال ستاره موتور به طور سبک راه‌اندازی می‌شود. در واقع این اتصال مفیدترین راه برای راه‌اندازی موتورهای سه‌فاز با توان بالاست؛ چون در این اتصال موتور جریان کمتری از شبکه دریافت می‌کند و به هر کلاف داخلی موتور 220 ولت برق وارد می‌شود، اما مشکل اتصال ستاره این است که تنها می‌توان آن را برای راه‌اندازی موتور به کار برد؛ زیرا از این موتورها برای کارهای سنگین استفاده می‌کنند و با این اتصال موتور زیربار قفل می‌کند، پس باید با اتصال مثلث کار کنند. در اتصال مثلث به هر کلاف موتور۳۸۰ ولت برق وارد می‌شود. مسلما این اتصال برای راه‌اندازی موتورهای سه‌فاز مناسب نیست؛ زیرا در حین راه‌اندازی جریان زیادی از شبکه می‌کشد که این امر سبب صدمه‌زدن به خود موتور و کلاف‌های داخل و همچنین موجب افت فشار شدید در شبکه می‌شود که به دیگر مصرف‌کننده‌های مجاور نیز آسیب‌ جدی وارد می‌کند.

- مدار قدرت راه اندازی موتور سه فاز آسنکرون روتور قفسی به صورت ستاره- مثلث اتوماتیک:

برای دانلود فایل روی لینک زیر کلیک کنید

لینک دانلود