امروزه استفاده از انرژی الکتریکی در تمامی زمینهها دیده میشود و این انرژی جزء لاینفک زندگیهای ماست. اما یکی از مسائل اصلی چگونگی تولید، انتقال و توزیع این انرژی با کمترین تلفات و در بهینهترین حالت ممکن است. این مسئله از زمان کشف الکتریسیته تا امروز وجود داشته و همچنان بر روی آن کار میشود. برهمین اساس، با گذشت زمان ادوات و تجهیزات مختلفی برای رساندن این انرژی مهم به دست کاربران ساخته شده که در دسته بندیهای مختلفی جای میگیرند. این تجهیزات دائما در حال بروز شدن، تجهیز شدن و جایگزین شدن هستند. یکی از تجهیزاتی که در این سه بخش مورد استفاده قرار میگیرد، تجهیزات برق صنعتی است. این تجهیزات عموماً از دو بخش مکانیکی یا الکتریکی ساخته شده است که در این مقاله به آن میپردازیم. با اما همراه باشید.
برق صنعتی چیست؟
امروزه از انرژی الکتریکی در تمامی زمینهها استفاده میشود. در نتیجه به منظور معرفی و تسهیل در روند استفاده از این انرژی سطح بندیهایی صورت گرفته است. از آنجایی که در سیستمهای مخابراتی و الکترونیکی عموماً از ولتاژ حد فاصل 5 الی 48 ولت آن هم به صورت جریان مستقیم استفاده میکنند، محدوده خارج از این ولتاژ که عموماً از 110 ولت به بالا را پوشش میدهد؛ در دسته برق صنعتی قرار میگیرد. برق صنعتی دارای توانی است که مناسب راه اندازی تجهیزات صنعتی و نیمه صنعتی میباشد. استفاده از برق فشار ضعیف به صورت تک فاز یا سه فاز، نیازمند تجهیزاتی است که تمامی آنها با هم، محتوای برق صنعتی را شکل میدهند. بهطور خلاصه استفاده از نوعی انرژی الکتریکی با استفاده از تجهیزات مناسب و به منظور انجام عملیاتهای صنعتی را میتوان برق صنعتی نامید. نگاه ما در این بخش به معرفی نوع برق ورودی است؛ برق صنعتی میتواند از نوع فشار ضعیف، فشار متوسط و فشار قوی باشد. این اصطلاح نیز اشاره به محدوده ولتاژی انرژی الکتریکی در صنعت دارد. برق فشارضعیف دارای محدوده ولتاژی کمتر از 1 کیلوولت است. برق فشار متوسط دارای محدوده ولتاژی 1 الی 63 کیلوولت است. برق فشار قوی دارای محدوده ولتاژی 63 کیلوولت به بالا میباشد.
تجهیزات برق صنعتی چیست؟
به منظور استفاده از شبکه برق فشارضعیف، متوسط و قوی نیاز است تا از ادوات و وسایلی استفاده کنیم تا بتوانیم به وسیله آنها چند کار را انجام دهیم:
1- با استفاده از آنها از شبکه برق مصرفی محافظت کنیم.
2- به وسیله آنها بر روی شبکه برق مصرفی کنترل و نظارت داشته باشیم.
3- با استفاده از آنها برق مصرفی را تقسیم کنیم.
4- با استفاده از آنها انرژی الکتریکی را برای مصارف مختلف ذخیره سازی کنیم.
5- با استفاده از آنها برق مصرفی را به حالتهای مختلف (تغییر در دامنه ولتاژ یا دامنه و نوع جریان) تبدیل نماییم.
بر اساس این موارد؛ به مرور زمان تجهیزات مختلفی ساخته شده است. این تجهیزات دارای انواع الکترومکانیکی، الکتریکی و الکترونیکی هستند که در ادامه به معرفی انواع آنها در بخش برق فشار ضعیف میپردازیم. برای خرید تجهیزات برق صنعتی کلیک نمایید.
انواع تجهیزات برق صنعتی
تجهیزات برق صنعتی در شاخه فشار ضعیف دارای تقسیم بندیهای مختلفی است. مهمترین و پایهای ترین این ادوات، تجهیزات کلید زنی یا اصطلاحاً (Breaker) ها هستند. بریکر ها دارای تنوع و گوناگونی بر اساس جریان نامی و قدرت قطع برای بارهای مختلف میباشند. پس از بریکرها؛ کنتاکتورها، بی متالها و کلیدهای حرارتی هستند که به منظور حفاظت از سیستمهای الکتروموتوری به کار میروند. دسته بعدی این تجهیزات خازنها و رگولاتورها هستند که به منظور تقویت توان شبکه مصرف مورد استفاده قرار میگیرند. پس از آن منابع تغذیه سوئیچینگ برای داشتن یک شبکه خالص و پایدار به همراه سیستم برق اضطراری وجود دارند و در نهایت سیستمهای حفاظت و کنترل شبکه فشار ضعیف به منظور رصد کامل شبکه مصرف و کنترل آن استفاده میشوند. در ادامه به معرفی انواع آنها میپردازیم:
کلید مینیاتوری یا کلید فیوز مینیاتوری
کلید مینیاتوری یا همان کلید فیوز که با نام Miniature Circuit Breaker (MCB) شناخته میشود؛ جزو پایهای ترین و پر مصرفترین تجهیزات برق صنعتی میباشد. حساسیت این کلید نسبت به عبور جریان برق از داخل کلید است. این کلید در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار از مدار پایین دستیاش محافظت میکند. رنج کلیدهای مینیاتوری از 1 تا 125 آمپر میباشد. نمونه مغناطیسی آن که در بازار فراوان است؛ حفاظت در برابر اتصال کوتاه و نمونه بی متالی آن حفاظت در برابر اضافه بار را انجام میدهد. همچنین باید در نظر داشت کلیدهای مینیاتوری دارای تیپ بندی هستند که هرکدام از آنها دارای کارکرد خاص به خود میباشند و طیف خاصی از مصرف کنندگان برق را تحت پوشش خود قرار میدهند. انواع کلیدهای مینیاتوری به صورت تک پل، دو پل، سه پل و چهار پل هستند. در بعضی برندها نمونههای تکفاز بعلاوه نول و سه فاز بعلاوه نول نیز وجود دارد که تفاوت آن با مدل دو پل در حفاظت از مدار نول است. قدرت قطع کلیدهای مینیاتوری از 4.5 تا 10 کیلوآمپر میباشد. جهت آشنایی بیشتر با این تجهیز مقاله کلید مینیاتوری چیست را مطالعه نمایید.
کلید محافظ جان یا کلید نشتی جریان
در کنار کلیدهای مینیاتوری همواره از تجهیزی نام برده میشود که وظیفه آن جلوگیری از نشتی جریان یا به نوعی حفاظت از انسان در مقابل نشتی جریان است. کلید نشتی جریان یا Residual Current Circuit Breaker (RCCB) نام این تجهیز است.این کلید وظیفه دارد با بررسی و مطابقت سنجی بین جریان ورودی و جریان خروجی از کلید، حفاظت از مدار را در مقابل نشتی جریان انجام دهد. شناسایی این نشتی وابسته به کامل بودن مدار شماست. این مسئله به این معناست که برای داشتن یک سیستم محافظ در برابر نشتی جریان نیازمند سیستم ارتینگ میباشید. بر همین اساس این تجهیز از یک کیت الکترونیکی نیز بهره میبرد. کلیدهای محافظ جان برای رنج جریان 10 تا 63 آمپر میباشند و در نمونههای دو پل (تک فاز به همراه نول) و چهار پل (سه فاز به همراه نول) تولید میشوند. قدرت قطع کلیدهای محافظ جان 6 کیلو آمپر بوده و مهمترین آیتم برای خرید یک کلید محافظ جان، میزان شناسایی جریان نشتی میباشد. برای آشنایی بیشتر با این تجهیز مقاله معرفی کلید محافظ جان را مطالعه نمایید.
کنتاکتور
یکی از مفیدترین و پایهای ترین لوازم برق صنعتی؛ کنتاکتورها هستند که در واقع یک تجهیز الکترومکانیکی به شمار میآیند. کنتاکتور متشکل از سه بخش بوبین، تیغه و محفظه است بدین صورت که با برق دار شدن بوبین، هسته آهنی کنتاکتور تغییر وضعیت میدهد و در نهایت وضعیت تیغههای قدرت و فرمان در کنتاکتور تغییر میکند. از کنتاکتور میتوان به عنوان کلید راه اندازی و توقف تجهیزات نیز استفاده کرد. کنتاکتورهای موجود در ایران عموماً از نوع سه فاز بوده و در رنج جریانی 6 تا 800 آمپر به فروش میرسند. تیغههای فرمان و تعداد آنها عامل مهمی برای فرمان پذیری و فرماندهی یک کنتاکتور در مدار برق صنعتی هستند.
بی متال
در کنار کنتاکتور و برای مدیریت مصرف کنندههای الکتروموتوری، تجهیزی استفاده میشود که بی متال یا Thermal Overload Relay نام دارد. بی متال دقیقاً در زیر کنتاکتور نصب میشود و وظیفه آن محافظت از موتور الکتریکی در مقابل جریان اضافه بار است. تیغههای داخلی بی متال متشکل از دو فلز با ضریب انبساطی متفاوت است که در مقابل عبور جریان برق حساس و همانند یک ترموستات عمل میکند. چنانچه جریان از حد مجاز تنظیم شده برای بی متال فراتر باشد؛ تیغهها تغییر شکل یافته و کنتاکت های فرمان موجود بر روی بی متال تغییر حالت میدهند. در اثر این تغییر حالت و بر اساس سیم بندیهای انجام شده بر روی مدار تابلو برق، برق مدار قطع میشود. بی متالها متناسب با کنتاکتورها و جریان نامی موتورها انتخاب میشوند و از 0.63 تا 800 آمپر در بازار موجود هستند.
کلید حرارتی
کلید حرارتی از جمله تجهیزاتی است که منحصراً برای راه اندازی و حفاظت از موتورها در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه ساخته شده است. مشابهت این تجهیز با بی متال در داشتن کارکرد جریان حرارتی است و تفاوت آن با بی متال در این است که بی متال برای ارسال فرمان قطع مدار از مدار فرمان استفاده میکند. این در حالی است که یک کلید حرارتی بر سر راه مدار قدرت نصب شده و مستقیماً مدار قدرت را قطع میکند. برای استفاده از کلید حرارتی هیچ نیازی به استفاده از کنتاکتور نیست. امنیت کار با کلید حرارتی بیش از کنتاکتور و بی متال است اما قیمت آن بالاتر است. کلیدهای حرارتی در رنج جریانی 0.4 الی 100 آمپر به فروش میرسند.
کلید اتوماتیک کمپکت
کلیدهای اتوماتیک کمپکت به عنوان یک تجهیز کلید زنی مهم در ابتدای تابلوهای برق صنعتی فشارضعیف استفاده میشوند و تفاوت آنها با کلید مینیاتوری در قدرت قطع بالا و نوع محافظت است. این کلیدها دارای محافظت در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه هستند و رلههای هوشمند مغناطیسی و حرارتی آنها قابلیت تنظیم دارد. کلیدهای اتوماتیک در دو دسته کلی کلیدهای اتوماتیک کمپکت قابل تنظیم و فیکس دسته بندی میشوند. اشاره از عنوان قابل تنظیم به معنای قابلیت تنظیم رله حرارتی و رله مغناطیسی این کلیدها میباشد. این کلیدها میتوانند به صورت مکانیکی یا الکترونیکی تنظیم شوند و مقدار تنظیم بین 80 تا 100 درصد جریان نامی میباشد. همچنین امکان تنظیم دیگر مؤلفه ها نیز فراهم است.کلیدهای اتوماتیک همانند کلیدهای مینیاتوری به صورت تک پل، دو پل، سه پل و چهار پل تولید میشوند اما رنج جریانی آنها از 16 تا 1600 آمپر را پوشش میدهد.
کلید دو طرفه برق شهر ژنراتور
وظیفه این کلیدها که با نام Changeover Switch نیز شناخته میشوند؛ ایجاد اتصال و ارتباط میان تابلوها و تجهیزات برق صنعتی موجود با انواع شبکههای برق موجود میباشد. در بسیاری از کارخانجات و مراکز تجاری و مسکونی از دیزل ژنراتورها برای تأمین برق در شرایط اضطراری یا در زمان قطع برق شبکه توسط تأمین کننده، استفاده میشود. کلید دو طرفه این قابلیت را به اپراتور میدهد که در صورت تأمین برق از ناحیه شبکه؛ بلافاصله شبکه برق مرکز تجاری یا کارخانه صنعتی را بر روی دیزل ژنراتور یا هر شبکه برق موازی با شبکه سراسری سوئیچ کند که البته فرآیند سوئیچینگ میتواند دستی یا اتوماتیک بوده و از راه دور کنترل شود. فرآیند سوئیچینگ به صورت اتوماتیک معمولاً چند دقیقه طول میکشد.کلیدهای دو طرفه بهصورت سه پل و چهار پل میباشند و رنج جریانی آنها از 125 تا 1600 آمپر میباشد.
کلید هوایی
این کلیدها به دلیل نوع کلید زنی و اطفای جرقه آنها که باید در فضای باز صورت بگیرد به کلیدهای هوایی معروفاند. کلیدهای هوایی متفاوت با کلیدهای وکیوم هستند و در رنجهای آمپری بالا با قدرت قطع بالا استفاده میشوند. وجود رله میکرولوجیک در کنار این تجهیز باعث میشود تا ما بتوانیم از تجهیزات پایین دستی کلید نسبت به اتصال کوتاه، نوسانات ولتاژ، کمبود فاز، نوسان فرکانس و… محافظت کنیم. محل نصب کلید هوایی در ابتدای شبکه و پیش از هر تجهیز دیگری است و در رنج 630 الی 6300 آمپر مورد استفاده قرار میگیرد. استفاده از کلید هوایی در ابتدای خط توزیع شبکه فشار ضعیف و در داخل پست شهری یا پست کارخانجات صنعتی بزرگ مرسوم است. این کلیدها دارای ابعادی بزرگتر از کلیدهای کمپکت هستند و پیش از این کلیدها وارد حیطه شبکه فشار متوسط (1 الی 63 کیلو ولت) میشویم که از تجهیزاتی مانند دژنکتورهای خلا در آنها استفاده میشود.
خازن و رگولاتور
گاهی در شبکه مشکل افت ضریب توان داریم و در بیشتر موارد بارهای مصرفی ما توان اکتیو و راکتیو را باهم مصرف میکنند که این مسئله بیشتر در مراکزی اتفاق می افتد که حجم بالایی از انرژی را موتورهای الکتریکی مصرف میکنند؛ در این حالت برای متضرر نشدن از نظر مالی و تأمین توان مورد نیاز و اصلاح ضریب توان برق شبکه مراکز صنعتی، تجاری و مسکونی، لازم است از خازن استفاده شود. با استفاده از خازنها و کنتاکتور ها میتوان یک تابلو بانک خازنی را تشکیل داد که به موجب آن، خازنها برای جبران توان راکتیو یکی پس از دیگری وارد مدار و یا از مدار خارج میشوند. یکی از مهمترین وظایف خازنهای صنعتی و تابلو بانکهای خازنی جبران توان راکتیو شبکه است. استفاده از توان راکتیو شبکه موجب افزایش سرسام آور بهای برق مصرفی میشود و استفاده از تابلوهای بانک خازنی در کارخانهها و محیطهای لازم سبب اصلاح ضریب قدرت و کاهش هزینههای برق شود.
جنس خازنهای صنعتی به سه صورت است؛ خشک، روغنی و گازی. خازنهای خشک نسبت به نوسانات از خود محافظت نشان داده و مانع آسیب تجهیزات پایین دستی، به خصوص تجهیزات ابزار دقیق و اتوماسیون میشوند. در حقیقت استفاده از خازنهای خشک سبب میشود که در زمانی که نوسانات شبکه برق در سیستم به وجود میآید و این نوسان میتواند موجب آسیب جدی به تجهیزات اتوماسیون صنعتی و ابزار دقیق شود؛ خازنهای خشک مانع از ورود این نوسانات شده و حتی برای جلوگیری از ورود این نوسانات از بین میروند. خازنهای روغنی انعطاف پذیری بیشتری دارند و بسیاری از نوسانات ذکر شده را از خود عبور میدهند و خازنهای گازی دارای خاصیت خود ترمیمی هستند. خازنهای خشک دقیقتر و دارای فناوری بروزتری هستند و بر خلاف خازنهای روغنی، فاقد ضرر برای محیط زیست هستند. برای مدیریت خازنهای یک تابلو بانک خازنی و به منظور حفاظت از آنها در مقابل مشکلات شبکه؛ از رگولاتور استفاده میشود. رگولاتور یک تجهیز الکترونیکی است که با استفاده از فناوری میکروپروسسوری مدیریت خازنها را بر اساس تنظیمات انجام شده توسط اپراتور، بر عهده میگیرد.
منبع تغذیه ها، مبدل ها، استابلایزر و UPS
به طور کلی در یک سیستم برقی، ممکن است تمامی ادوات با یک نوع جریان یا یک دامنه ولتاژ کار نکنند. ممکن است شبکه مصرفی شما دارای انواع هارمونیکها و اختلالات باشد؛ ممکن است به دلیل قطعیهای مکرر برق یا داشتن سیستمهای حیاتی نیازمند یک منبع جانبی تأمین برق باشیم. در این صورت پای ادوات دیگری در میان است که در سیستمهای برق صنعتی به آنها ادوات سوئیچینگ می گویند. این ادوات شامل تجهیزاتی با عنوان منبع تغذیه، مبدلها، استابلایزرها و UPS ها هستند. منابع تغذیه با تبدیل نوع جریان و ولتاژ، تغذیه دیگر ادوات به خصوص ادوات الکترونیکی را فراهم میکنند. مبدلها با دریافت برق شبکه و تغییر دامنه ولتاژ و جریان، برق مورد نیاز مصرف کنندههای متفاوت با برق شبکه را تأمین میکند. مبدلها را در بازار با نام آداپتور هم میشناسند و از نظر ابعاد و توان متفاوت با منابع تغذیه هستند. استابلایزر ها به منظور تثبیت ولتاژ و جریان و از بین بردن هارمونیکها موجود در شبکه، اختلالات شبکه و ارائه برقی با بالاترین کیفیت استفاده میشوند. در نهایت، برای داشتن یک برق اضطراری در مدتی مشخص برای مصرف کنندههایی مشخص از باتریها و UPS ها استفاده میکنیم.
رله ها و SSR ها
رلههای شیشهای به منظور عملیات کلید زنی در سرعتی بالاتر اما در جریانی پایینتر به کار میروند. تفاوت رلهها با کنتاکتورها به اندازه و وزن کوچکتر آنها بازمی گردد و مهمترین عیب آنها این است که تنها برای اتصال بارهای کوچک و سبک قابل استفاده هستند همچنین در صورت سوختگی بوبین، باید به طور کامل تعویض شوند. نوع جدیدتر آنها رلههای حالت جامد یا SSR ها هستند که از اداوت نیمه هادی الکترونیک برای انجام عملیات کنتاکت استفاده میکنند. رلهها دارای محدودیتهای مختلفی هستند که مهمترین آنها رنج جریان قابل پشتیبانی است.
حفاظت برق
در تجهیزات برق صنعتی به مجموعه ادواتی که شبکه را از نظر افت ولتاژ، افت جریان، نوسانات فرکانسی، ولتاژی، جریانی و… در حالت تکفاز و سه فاز محافظت میکنند، حفاظت برق گویند. وظیفه اصلی تجهیزات حفاظت برق نظارت دقیق بر روی برق ورودی به تابلو برق یا شبکه مصرف کننده و جلوگیری از ورود برق ناسالم است. چنانچه برق ورودی به تابلو برق یا تجهیزات مصرفی شما از نظر دامنه ولتاژ، فرکانس یا محدوده جریانی دچار مشکل باشد؛ در این صورت این سیستمها فرمان قطع برق را از طریق رلههای دستگاه به تجهیزات صنعتی نظیر کلیدهای اتوماتیک کمپکت، کنتاکتورها، کلید حرارتی و… اعمال میکنند. این محصولات شامل دستگاههای کنترل فاز، کنترل آمپر، کنترل فاز-بار، محافظ ولتاژ و کنتاکتور، محافظ فرکانس و… میباشند.
کاربرد تجهیزات برق صنعتی
در بخش آشنایی با تجهیزات برق صنعتی و معرفی این تجهیزات سعی کردیم تا به طور خلاصه شما را با آنها آشنا نماییم. بر همین اساس میتوانیم موارد زیر را به عنوان کاربرد این تجهیزات عنوان نماییم:
- انجام عملیات کلید زنی
- حفاظت در برابر نشتی جریان
- حفاظت در برابر نوسانات و هارمونیکها
- حفاظت در برابر اضافه بار
- حفاظت در برابر اتصال کوتاه
- تقسیم مناسب جریان بین مصرفکنندگان
- حفاظت در برابر تغییر دامنه ولتاژ یا محدوده جریان
- تشکیل مدار قدرت تابلو برق
- تشکیل مدار فرمان تابلو برق
- جبران سازی توان راکتیو و اصلاح ضریب توان شبکه برق مصرفی
- سوئیچینگ بین شبکههای مختلف برق
- تامین برق مناسب برای تجهیزات مختلف با دامنه ولتاژ و نوع جریان مختلف
و…
تابلو برق صنعتی چیست؟
تابلو برقهای صنعتی به منظور حفاظت و راه اندازی تمامی تجهیزاتی که با برق کار میکنند، ساخته میشوند. تابلو برقهای صنعتی دارای چهار دسته مختلف از محصولات برقی میباشند:
1- تجهیزات برق صنعتی شامل تجهیزاتی از قبیل کلید هوایی، کلید کمپکت، کلید حرارتی، کنتاکتور، بی متال، مینیاتوری، محافظ جان، انواع محافظ، سیستمهای تغذیه، سیستمهای سوئیچینگ، خازن و رگولاتور، رلهها و…
2- تجهیزات اتوماسیون صنعتی شامل PLC ها، درایوها، HMI، تجهیزات اتصال به شبکه، رلههای حفاظتی خاص و…
3- تجهیزات تابلویی شامل داکت، ریل، بست، پریز، گلند، ترمینال، فریم تابلو برق، برچسب، نمایشگرها، ترانسهای ولتاژ و جریان، کلید گردان، پوش باتن و سیگنال، مقره، شینه و…
4- سیمها و کابل به همراه اتصالات آنها شامل کابلشو و وایرشو، نمره سیم، پلاک کابل و اتصالات کابل و…
به تناسب کاربرد تابلو، محدوده جریانی و ولتاژی، ادوات مصرف کننده برق و محل نصب از این ادوات ذکر شده برای ساخت یک تابلو برق استاندارد فشار ضعیف استفاده میشود.
انواع تابلو برق های صنعتی
در قسمت قبل اشاره کردیم که تابلوهای برق صنعتی دارای تنوع بالایی هستند. حال در زیر به معرفی آنها از زوایای گوناگون میپردازیم:
تابلو برقها از نظر سطح ولتاژ به سه دسته تقسیم میشوند:
- تابلو برقهای فشار ضعیف (LV)
- تابلو برقهای فشار متوسط (MV)
- تابلو برقهای فشار قوی (HV)
تابلو برقها از نظر مکان نصب نیز به دو دسته تقسیم میشوند:
- تابلو برقهای بیرونی
- تابلو برقهای درونی
دسته بندی سوم تابلو برقها بر اساس کاربرد آنهاست که شامل موارد زیر است:
- تابلو برق توزیع
- تابلو برق کنترل
همچنین از نظر ساختار نیز میتوان تابلوها را دسته بندی کرد که به دو دسته تقسیم میشوند:
- تابلوهای Metal Enclosed
- تابلوهای Metal Clad
در نهایت میتوانیم تابلوها را از نظر نحوه نصب نیز تقسیمبندی نماییم که به دستههای زیر تقسیم میشوند:
- تابلو برق ایستاده
- تابلو برق دیواری یا تابلو برق توکار
- سایر تابلو برق ها
برای آشنایی بیشتر با انواع تابلو برق ها می توانید با خواندن مقاله “معرفی انواع تابلو برق های صنعتی” به اطلاعات کاملی در این زمینه دست یابید.