یکی از بزرگ‌ترین دغدغه برای مصرف‌کنندگان انرژی الکتریکی، حفاظت از تجهیزات الکتریکی در موارد مختلف محیطی و برقی است. حفاظت از جمله دلایل ساخت تابلو برق‌های صنعتی است. راه اندازی و کنترل در رتبه‌های بعدی ساخت تابلوها قرار می‌گیرد. در انرژی مگ، تجهیزات حفاظتی مختلفی را معرفی کرده‌ایم. در مقاله مربوط به رله کنترل فاز به معرفی تجهیزی پرداختیم که تخصص آن حفاظت از تجهیز پایین دستی در مقابل مشکلات ولتاژی بود. در این مقاله به بررسی تجهیزی می‌پردازیم که تمرکز آن بر روی جریان مصرفی تجهیز پایین دستی است. معمولاً در تابلو برق‌هایی که تجهیز پایین دستی نیازمند حفاظت اساسی و مهم است؛ این دو تجهیز باهم استفاده می‌شوند. با ما همراه باشید.
کنترل بار چیست؟
منظور از بار در مهندسی برق، میزان جریان مصرفی توسط مصرف کننده انرژی الکتریکی است. هر مصرف کننده انرژی الکتریکی دارای یک جریان مصرفی نامی، ولتاژ نامی و توان نامی است. این اعداد نشانگر این هستند که تجهیز شما با در نظر گرفتن این موارد، بیشترین بازدهی یا کار مفید را دارد. حال این تجهیز می‌تواند یک الکتروموتور، پمپ، هواکش، لباسشویی، جارو برقی، کولر، کمپرسور و… باشد. تغییر در هرکدام از این المان‌ها می‌تواند باعث کاهش بازدهی یا حتی آسیب به تجهیز شود. برای مثال در یک الکتروموتور چنانچه جریان وارده به الکتروموتور بیش از جریان نامی یادداشت شده بر روی پلاک آن باشد؛ الکتروموتور به مرور زمان و به نسبت افزایش جریان بیش از حدی که داشته شروع به داغ شدن می‌کند. داغ شدن بیش از حد موتور سبب داغ شدن پوسته استاتور می شود که موجب سوختن عایق و در نهایت از بین رفتن عایق لاک سیم مسی شده که این امر موجب اتصال کوتاه بین سیم پیچ و بدنه شده و الکتروموتور می‌سوزد. وجود اتصال کوتاه در مدار می‌تواند موجب آب شدن روکش عایق سیم‌ها و از بین رفتن تجهیزات شده و در صورت نبود تجهیز حفاظتی بالا دستی موجب خطر برق گرفتگی و آتش سوزی برای مصرف کننده می‌شود. یکی از تجهیزاتی که می‌تواند از بروز چنین حوادثی جلوگیری نماید؛ رله کنترل بار است. رله کنترل بار وظیفه شناسایی اضافه بار را بر عهده دارد تا به وسیله آن مدار فرمان را قطع کرده و از بروز حوادث احتمالی جلوگیری نماید. در خصوص رله‌های کنترل بار ذکر چند نکته ضروری است:
- رله کنترل بار عموماً برای رنج زیر 100 آمپر استفاده می شود.
- رله کنترل بار عموماً برای جریان متناوب استفاده شده و برای جریان های مستقیم کاربرد ندارد.
- رله کنترل بار در مدار فرمان نصب می شود و نباید در مدار قدرت به کار رود و همچنین فاقد ترمینال های قدرت بوده و رله های آن تنها فقط می تواند مدار فرمان را پوشش دهند.
- رله کنترل بار باید به همراه یک تجهیز مکمل در مدار قدرت ( مانند کنتاکتور یا بریکر ها) به کار برود و نصب آن به تنهایی در مدار برای حفاظت کافی نیست.
کاربرد کنترل بار
همانگونه که در قسمت قبل گفتیم، محافظت در برابر اضافه بار وظیفه اصلی کنترل بار می‌باشد. رله‌های کنترل بار عملکرد یکسانی همانند بی متال‌ها دارند و تفاوت اصلی آنها در شناسایی مقدار جریان و عملیاتی کردن آنهاست. رله کنترل بار با استفاده از ظرفیت مغناطیسی شکل گرفته در دور هادی دارای جریان، موفق به کشف جریان در لحظه می‌شود. در رله‌های بیمتال کشف جریان بر اساس تغییرات حرارتی تیغه‌ها می‌باشد. عملکرد کنترل بار به این صورت است که در پشت دستگاه سه سوراخ تعبیه شده که نمونه‌ای از هرکدام از فازهای تابلو را از داخل آن رد می‌کنیم. در ادامه به رله تغذیه می‌دهیم. در زمان اضافه بار، رله‌های داخلی موجود عمل کرده و تغییر وضعیت می‌دهند.
تفاوت کنترل بار و بیمتال
یکی از سوالاتی که ذهن کاربران را مشغول می‌کند این است که کدام یک از این دو تجهیز کاربردی‌تر بوده و عملکرد بهتری دارند یا اینکه تفاوت این دو تجهیز در چیست و در کجا به کار می‌روند؟
در قسمت قبل اشاره‌ی کوتاهی به تفاوت این دو تجهیز کردیم. اما به طور کل می‌توانیم بگوییم که برای حفاظت جریانی در تابلوهای الکتروموتوری، توصیه اکید ما استفاده از رله بیمتال است. در ادامه اشاره‌ای به تفاوت‌های این دو تجهیز داریم:
- چون رله بی متال برای تشخیص از عنصر حرارتی استفاده می کند؛ گس به نسبت کنترل بار دارای تلفات می باشد.
- بی متال برای قطع کردن تابع میزان جریان، دمای محیط و گرم بودن فلز است و این در حالیست که کنترل بار با حس کردن جریان لحظه ای عملیات خود را انجام می دهد.
- کنترل بار ها پس از قطع شدن، برای راه اندازی دوباره مانند بی متال ها نیاز به ریست شدن دارند و این ریست شدن با زدن دکمه و به صورت آنی انجام می شود. این در حالیست که رله بی متال اگرچه مشابه کنترل بار است اما برای ریست شدن لازم است تا تیغه ها سرد شوند.
- رله های بی متال نیاز به تغذیه ندارند اما کنترل بار برای تغذیه مدار الکترونیکی نیازمند ولتاژ تغذیه می باشد.
- در مدل های پیشرفته کنترل بار ها قابلیت رویت و کنترل از راه دور دارند اما در بی متال ها این مورد دیده نمی شود.
- کنترل بار های دیجیتال قابلیت نمایش جریان لحظه ای را دارند و این امر در خصوص رله های بی متال صدق نمی کند.
- مدل های پیشرفته‌ای از کنترل بار ها به دلیل استفاده از مدارات الکترونیکی مبتنی بر میکروکنترلر ها ساخته شده که از نظر امکانات قابل مقایسه با بی متال های نسل جدید نیست و دارای امکانات بسیاری هستند. از جمله این امکانات می توان به فانکشن اتصال کوتاه، شناسایی توالی بدون ولتاژ، قابلیت اتصال سنسور دما، فانکشن اتصال به زمین و… اشاره کرد.
انواع کنترل بار
کنترل بارها بر اساس امکانات و کاربرد می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند. به طور کلی کنترل بارهای موجود در بازار برای سیستم‌های تکفاز و سه فاز ساخته‌شده و دارای محدودیت جریانی هستند. پس در هنگام خرید یا استفاده باید به این دو مورد به عنوان آیتم‌های پایه توجه کرد. در ادامه با توجه به ساختار و امکانات می‌توان آنها را به 5 دسته تقسیم کرد:
کنترل بار آنالوگ ساده
نمونه‌های آنالوگ ساده تنها به منظور شناسایی خطای اضافه‌بار به کار می‌روند. این مدل دارای دو سلکتور میزان جریان و میزان زمان تأخیر برای تغییر حالت رله‌های خروجی هستند. چنانچه جریان عبوری از سیم بیشتر از میزان تنظیم شده باشد؛ پس از چند ثانیه (بر اساس زمان تنظیم شده) رله خروجی فعال می‌شود. در این نمونه ترمینال‌های رله، دارای پایه‌های تغذیه رله، کنتاکت باز و کنتاکت بسته و احتمالاً پایه‌های ریست هستند.
کنترل بار آنالوگ پیشرفته
این نمونه علاوه بر عملیات‌های بالا می‌تواند دارای توابع حفاظتی دیگر نیز باشد. در نمونه‌های پیشرفته ما شناسایی خطای عدم تعادل جریان، قطع فاز و خطای زمین را نیز مشاهده می‌کنیم. تنظیم هرکدام از این حفاظت‌ها با استفاده از فعال سازی آن توسط دیپ سوئیچ موجود بر روی رله اتفاق می افتد. در نمونه آنالوگ پیشرفته، کلاس حفاظتی روی اعداد بالاتری تنظیم می‌شود که این عدد تعیین کننده‌ی زمان بین رخ دادن اضافه بار و صدور فرمان تریپ می‌باشد. سیستم این رله‌ها به صورت زمان معکوس است. به این ترتیب هرچه جریان عبوری از رله بالاتر باشد؛ سرعت عمل آن بالاتر است.
کنترل بار الکترونیک پیشرفته
این مدل اگرچه آنالوگ است اما آیتم‌های بیشتری برای تنظیم داشته و به صورت عقربه‌ای تنظیم می‌شود. این کنترل بار قابلیت تشخیص و کنترل خطاهای اضافه بار، قطع فاز، خطاهای مکانیکی و قفل شدن رتور الکتروموتور را دارد. سه عقربه سلکتوری موجود بر روی این رله عبارت‌اند از: پیچ تنظیم جریان، عدم تشخیص خطا در زمان راه اندازی و زمان تأخیر در قطع.
کنترل بار دیجیتال
این مدل نمونه‌ای از کنترل بار الکترونیکی با صفحه نمایش سون سگمنتی است. دارای سه عقربه سلکتوری پیچ تنظیم جریان، عدم تشخیص خطا در زمان راه‌اندازی و زمان تأخیر در قطع بوده و به وسیله صفحه نمایش آن می‌توان مقادیر را با دقت بالاتر تنظیم کرد. این مدل قابلیت نمایش جریان برگشتی از موتور را نیز دارد.
کنترل بار پیشرفته یا رله اضافه بار پیشرفته
این رله دارای کاربری فوق العاده و قدرتمند بوده و تمامی پارامترها در آن به صورت الکترونیکی و با استفاده از دکمه‌های قرارگرفته بر روی رله نصب می‌شوند. این رله‌ها دارای مجموعه حفاظت‌های گوناگون از شبکه تابلو برق بوده و از قابلیت شبکه‌های صنعتی مانند مدباس و پروفی بأس برای مشاهده و کنترل شبکه از راه دور نیز برخوردارند.
طریقه نصب کنترل بار
در قسمت پایانی مقاله به نحوه نصب کنترل بارها اشاره می‌کنیم. برای نصب کنترل بار آنچه دارای اهمیت است تک فاز یا سه فاز بودن آن است و تفاوت آن چنانی بین برندها از نظر نصب نیست. باید دقت شود که از خروجی رله‌های کنترل بار به خوبی در مدار فرمان استفاده کرده و متغیرهای آنها (به خصوص متغیر جریان) را بر اساس تجهیزات مصرفی پایین دستی به خوبی تنظیم کرده باشید.
طریقه نصب کنترل بار تکفاز
از آنجایی که عموم کنترل بار های موجود در بازار به صورت سه فاز ساخته می شوند؛ ما نحوه استفاده از آنها در مدار تکفاز را آموزش می دهیم. برای استفاده از این تجهیز در مدار تکفاز اینگونه عمل می کنیم:
با فرض اینکه مصرف کننده ما جریان کمی را مصرف می‌کند (ماکزیمم 5 آمپر) ابتدا سیم نول را از داخل سوراخ اول کنترل بار سه فاز عبور داده و به مصرف کننده می‌دهیم. در ادامه به سراغ سیم فاز رفته و آن را به ترمینال مشترک رله کنترل بار می‌دهیم. در ادامه از سر ترمینال مربوط به کنتاکت بسته کنترل بار یک سیم خارج کرده و آن را وارد سوراخ دوم کنترل بار می‌کنیم. سیم خارج شده از سوراخ دوم را وارد سوراخ سوم کنترل بار سه فاز کرده و در نهایت سیم خارج شده از سوراخ سوم کنترل بار را به تجهیز مصرف کننده متصل می‌کنیم. حال اگر اضافه باری بیش از 5 آمپر داشته باشیم؛ رله کنترل بار بر اساس زمان تنظیم شده عمل کرده و کنتاکت بسته ما را به کنتاکت باز تغییر می‌دهد و مدار ما باز می‌شود. برای بازگشت به حالت قبل، از کلید ریست استفاده می‌کنیم. با استفاده از همان فاز و نول مصرفی، تغذیه رله را نیز برقرار می‌کنیم. چنانچه جریان مصرف کننده ما بیش از حد مجاز رله کنترل بار می‌باشد (بیش از 5 آمپر)؛ توصیه می‌شود از کنتاکتور یا رله برای مدار استفاده کنید که در ادامه به آن می‌پردازیم.
طریقه نصب کنترل بار سه فاز
استفاده از کنترل بار سه فاز به تنهایی نیز بسیار ساده می‌باشد. کافیست سه سیم خروجی از کلید بریکر را از سه سوراخ آن عبور دهیم. در ادامه دو فاز را به تجهیزات مصرف کننده و یک فاز را به پایه ترمینال مشترک می‌دهیم. از پایه کنتاکت بسته ترمینال آن سیمی به فاز سوم مصرف کننده می‌دهیم. در نهایت کنترل بار را تنظیم و برق را وصل می‌کنیم. همچنین از یک فاز به همراه نول به تغذیه رله کنترل بار می‌دهیم. اگرچه مدار صحیح است؛ اما این روش برای مصرف کنندگان سه فاز نظیر الکتروموتورها اصلاً توصیه نمی‌گردد. زیرا الکتروموتورها در حالت دو فازی آسیب می‌بینند و این روش تنها برای مصرف‌کنندگان تکفازی که با برق 380 ولت کار می‌کنند مناسب است. پس لازم است در شرایط اضافه بار برای مصرف کنندگان سه فاز؛ ما قطع هر سه فاز را داشته باشیم. بر همین اساس به سراغ نصب کنترل بار با استفاده از کنتاکتور می‌رویم.
طریقه نصب کنترل بار با کنتاکتور
بهترین روش نصب و استفاده از کنترل بار نصب به همراه کنتاکتور یا رله است. در این حالت دو مدار قدرت و فرمان داریم. در بخش قدرت، سه فاز خروجی از بریکر به ترمینال‌های قدرت کنتاکتور متصل شده و در نهایت از ترمینال‌های قدرت خروجی کنتاکتور برای تجهیز سه فاز پایین دستی استفاده می‌شود. در بین اتصال کنتاکتور و مصرف کننده، رله کنترل بار قرار می‌گیرد به این صورت که سیم‌های سه فاز از داخل قسمت CT یا همان سه سوراخ کنترل بار عبور می‌کنند. در ادامه یک سیم فاز از یکی از فازهای سه فاز و یک سیم نول را برای تغذیه کنترل بار به کار می‌گیریم. حال به سراغ مدار فرمان می‌رویم. از سیمی که برای تغذیه کنترل بار استفاده کردیم، کمک می‌گیریم. آن را به ترمینال مشترک رله کنترل بار متصل کرده و یک سیم از کنتاکت بسته خروجی رله به ترمینال مربوط به بوبین کنتاکتور می‌دهیم. در نهایت سیم نول مربوط به بوبین کنتاکتور را به آن وصل می‌کنیم. حال مدار تکمیل و آماده بهره برداری است. در صورت بروز خطای اضافه بار، رله کنترل بار عمل کرده و بوبین کنتاکتور بدون برق می‌شود. وقتی کنتاکتور به حالت قطع برود؛ هر سه فاز قطع می‌شوند.
در این مقاله به معرفی تجیهز مهم و حفاظتی کنترل بار اشاره کردیم و مدل‌های مختلف و طریقه نصب آن را بیان کردیم. به یاد داشته باشید که برای محافظت از الکتروموتورهای سه فاز، اگر از درایوهای کنترل دور استفاده نکرده و مدار معمولی بکار می‌برید؛ حتماً از بی متال در مدار قدرت استفاده کنید. مجموعه برق و انرژی با ارائه محصولات شیوا امواج که از بهترین برندهای ایرانی معتبر در بازار ایران است توانسته است تا محصولات حفاظتی نظیر کنترل فاز، کنترل بار و کنترل فاز بار را در اختیار مشتریان عزیز قرار دهد. شما می‌توانید از طریق لینک زیر نگاهی به محصولات کنترل و حفاظت برق موجود در وب‌سایت ما بیاندازید. مجموعه برق و انرژی آماده پاسخگویی و مشاوره به شما کاربران و مهندسان محترم می‌باشد. انرزی در دستان تو!
