شینه ها در داخل یک تابلو برق به منزله اسکلت یا به عبارت بهتر ستون فقرات یک بدن هستند. از آنها در تابلوها استفاده می‌کنیم تا علاوه بر زیبایی، موجب افزایش ایمنی کار، کاهش خطاهای مربوط به سیم کشی و در نهایت محصولی با ساخت استاندارد و اقتصادی داشته باشیم. استفاده از شینه در تابلو برق‌های 125 الی 160 آمپر به بالا مرسوم است و علت اصلی این کار استفاده از فضای مناسب و اقتصادی در ساخت و اجرای تابلو برق‌ها میباشد. همچنین استفاده از کابل برق به جای شینه برای جریان‌های بالا دو مشکل اساسی را برای ما به وجود می‌آورند؛ یکی هزینه بالاتر تهیه کابل نسبت به شینه مسی و دیگری اشغال فضای بیشتر در تابلو به علت خم‌های مورد نیاز کابل و نبود انعطاف کافی در کابل‌هایی با قطرهای بالا است. برای معرفی و آشنایی هرچه بیشتر با شینه های مسی و روش‌های استفاده و محاسبات مربوط به شینه بندی تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.
شینه بندی در تابلو برق چیست؟
همانگونه که در مقدمه گفتیم؛ در جریان و ولتاژهای سطح بالا استفاده از کابل‌ها با قطرهای مختلف در درون تابلو به منظور ارتباط تجهیزات با یکدیگر، مقرون به صرفه نبوده و اشکالاتی را در روند ساخت تابلو از نظر فضاسازی و خم کاری کابل‌ها ایجاد می‌کنند. شینه مسی در تابلو برق این ارتباط را برای ما برقرار می‌کند و به جای کابل کشی از شینه کشی یا شینه بندی استفاده می‌کنیم. شینه بندی دارای استاندارد و چارچوب مشخصی است که بر اساس محدوده جریان، ولتاژ کاری، تعداد فازها و نوع ترمینال تجهیزات مورد استفاده در تابلو، انجام می‌گردد.
علت اصلی شینه کشی در تابلو برق
در تابلوهایی با جریان بالا استفاده از شینه کشی گزینه مناسب‌تری نسبت به کابل کشی است. کنترل و مدیریت جریان در حالت شینه کشی آسان‌تر است. فرض کنید تابلو شما از برق 250 آمپری استفاده نموده و می‌خواهید اتصالی را میان یک کلید اتوماتیک کمپکت 250 آمپری با تجهیز دیگر برقرار کنید. فاصله بین این دو تجهیز در تابلو 15 سانتی متر است. بر اساس استاندارد کابل کشی، برای جریان 250 آمپر، مجاز به استفاده از کابل 70 الی 95 میلی متر مربع هستیم. مطمئناً به دلیل فضای کم و انعطاف کم این کابل نمی‌توان به راحتی ارتباط را برقرار کرد. پس یا باید به جای کابل از رابط اتصال دیگری استفاده کرد و یا ابعاد تابلو و فاصله تجهیزات را تغییر داد. همچنین با شمار افزایش سیم‌ها و کابل‌ها در مدار تابلو، مجبور به استفاده از داکت ها یا سینی کابل‌های سایز بزرگتر هستیم. پس استفاده از یک تسمه مسی استاندارد فرم گرفته ثابت، قطعاً گزینه مناسب‌تری خواهد بود. در نهایت، اصلی‌ترین عوامل مؤثر در آرایش شینه ها و شینه کشی تابلوها به شرح زیر است:
الف) منعطف بودن شینه برای اتصال ارتباطی سخت (فاقد جابجایی و ثابت بودن اتصال)
ب) اهمیت بار و شرایط محیطی محل نصب
ج) صرفه اقتصادی و کارایی مطلوب
د)سادگی طراحی و نصب
ه) تامین ایمنی برای کارکنان
و) امکان توسعه (در صورت پیش بینی قبلی برای سوراخ زنی و برش)
آموزش شینه بندی تابلو برق
شینه بندی در تابلو برق شامل اصول و استانداردهایی است که به ترتیب به آنها اشاره خواهیم کرد. با به خاطر داشتن این اصول و با استفاده از جدول ابعاد استاندارد شینه کشی می‌توانید به راحتی و به صورت کاملاً استاندارد و اصولی یک تابلو را شینه بندی کنید:
1) اتصال دو شمش به یکدیگر
به خاطر داشته باشید با توجه با اینکه حرکت جریان یا بار از روی سطح شینه بیش از سایر نقاط آن است؛ بنابراین، شینه ای که سطح تماس بیشتری داشته باشد؛ جریان بیشتری را از خود عبور می‌دهد. برای مثال فرض کنید یک شینه به ابعاد 10*30 و شینه دیگری به ابعاد 5*60 داریم. برای هر کدام کافیست میزان سطح مؤثر را محاسبه کنیم. سطح شینه اول برابر 80= 2*(30+10) و سطح شینه دوم برابر 130= 2*(60+5) میباشد. پس شینه دوم جریان بیشتری را عبور خواهد داد.
با توجه به این اصل، قانون اتصال دو شمش به یکدیگر شکل می‌گیرد:
“برای اتصال دو شمش به یکدیگر، شمش فرعی (شمشی با جریان کمتر یا سطح مؤثر کوچک‌تر)، حداقل به اندازه‌ی مربعی به عرض همان شمش، به بأس بار متصل باشد.”
تصویر زیر نحوه اتصال شمش 50 میلی متر به شمش 80 میلی متر را نشان می‌دهد:
2) جریان های مجاز شینه ها
جریان مجاز در شینه اصلی که به واسطه او به دیگر شینه ها جریان برق القا می‌شود؛ باید حدود 1.5 برابر جریان کلید اصلی ما باشد. پس انتخاب ابعاد شینه اصلی بر مبنای جریان 1.5 برابری کلید اصلی است. علت این انتخاب به دلیل این است که شینه اصلی یا باسبار اصلی ما دارای سوراخ‌های متعدد برای اتصال دیگر شینه ها به آن میباشد و سوراخ کاری عامل کاهش سطح مقطع شینه می‌شود.
3) تعداد سوراخ و پیچ به همراه نحوه اتصال دو شینه به یکدیگر ( شینه اصلی 80 میلی متر)
همانگونه که در تصویر مشاهده می‌کنید از سایز 20 تا سایز 50 میلی متر، یک سوراخ و پیچ کافیست. برای سایز 60 میلی متر از 2 سوراخ اریب به همراه پیچ و برای سایز 80 میلی متر از 4 سوراخ به همراه پیچ استفاده می‌کنیم.
4) فاصله بین دو فاز غیرهمنام
فاصله بین شینه ها در دو فاز غیر همنام متناسب با ولتاژ هرکدام از فازها است. عدم رعایت این فاصله می‌تواند منجر به پدیده قوس یا آرک الکتریکی بین دو فاز شود که بسیار خطر آفرین است. البته این موضوع در ولتاژهای بالاتر از اهمیت بیشتری برخوردار است. بر اساس استاندارد؛ به ازای هر یک کیلوولت، فاصله بین دو شینه باید 1 سانتی متر باشد.
برای تابلوهای سه فاز 380 ولت، اگرچه فاصله از لحاظ قوس الکتریکی بسیار کم است؛ اما به منظور حفاظت در برابر آرک و اتصال کوتاه فاصله بین فازها را حداقل 30 میلی متر در نظر می‌گیرند.
5) فاصله بین دو فاز همنام
براساس مواردی که در بالا به منظور ایمنی در کار عنوان شد؛ فاصله بین دو شینه با فاز همنام باید برابر با قطر شینه ها باشد. مثلاً اگر قطر شینه ها 10 میلی متر است؛ فاصله بین دو شینه نیز باید 10 میلی متر باشد. این مورد در خصوص تأثیر دمایی بین دو فاز اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که در مورد بعدی به آن می‌پردازیم.
6) محاسبه اثر حرارت بر روی شینه ها و رعایت فاصله بین شینه ها
جدول استانداردی که در آن سایز شینه را مطابق با جریان مجاز عنوان کرده است؛ بر مبنای دمای 30 تا حداکثر 35 درجه سانتی گراد است. اگر دما بیش از این مقدار بود، برای به دست آوردن مقدار جریان به سراغ فرمول زیر می‌رویم:
در فرمول فوق θ برابر است با دما محیط بر حسب سانتی گراد، I30 برابر است با جریان مجاز در دمای 30 درجه سانتی گراد
7) فاصله استاندارد بین شینه های سه فاز
مطابق با مورد قبلی، گفتیم که حرارت هریک از شینه‌های سه فاز می‌تواند بر روی شینه‌های مجاور اثر بگذارد. میانگین افزایش حرارت در جداول برابر 30 درجه سانتی گراد میباشد؛ مشروط بر اینکه فاصله بین مجموع شینه‌های دو فاز (D)، از 10 برابر قطر مجموع شینه‌های یکی از فازها کمتر نباشد. به عبارت دیگر: D ≥ 10C
یعنی بر اساس شکل زیر، فاصله بین فازها (D)، برای شینه دوبل به قطر 10 میلی‌متر، برابر است با : D≥10*30=300mm
پس به نتیجه‌ای می‌رسیم که در پایان بند چهارم برای تابلو های سه فاز 380 ولت عنوان کردیم.
در صورتی که فاصله (D) کمتر از مقدار فوق باشد؛ مقادیر ظرفیت بار طبق ضرایب جدول زیر کاهش می‌یابد:
8) سایز شینه برای فرکانس های غیر 50 هرتز
برق کشور ما با فرکانس 50 هرتز در مدار قرار دارد. اما به هر حال برای تابلوهایی با فرکانس‌های غیر 50 هرتز، ابتدا با استفاده از فرمول زیر جریان را به‌دست می‌آوریم و در نهایت با استفاده از جدول استاندارد، سایز شینه را به دست می‌آوریم:
9) خم شینه ها
پس از اینکه سایز شینه ها معلوم شد، نوبت به اندازه گیری و خم کردن شینه ها برای ایجاد اتصال بین شینه ها و تجهیزات می‌رسد. در مبحث خم کاری باید توجه داشت که خم شینه نباید از زاویه 90 درجه کمتر شود. علت این امر، گسستگی مولکول‌های مس در قسمت‌های خم شده است که موجب کاهش جریان مجاز در آن نقطه می‌شود. پس بهتر است از زاویه‌های بیش از 90 درجه استفاده کنیم. در قسمت‌های خم شده همواره تراکم بار و حرارت را خواهیم داشت.
چگونگی تعیین ابعاد شینه کشی در تابلو برق
مطابق با مواردی که در بالا به آن اشاره کردیم؛ اگر شما جریان مجاز برای اتصال هر بخش با یکدیگر را داشته باشید (با در نظر گرفتن موارد بالا)؛ اکنون می‌توانید برای به دست آوردن ابعاد شینه خود به جدول استاندارد آن مراجعه نمایید. جدول شینه ها به دو صورت است، یکی بر مبنای کلیدهای انتخابی شما و دیگری بر مبنای جریان که هر دو جدول در زیر آورده شده است:
یک نکته حائز اهمیت در جدول بالا، موضوع رنگ اعلام شده در جدول است. منظور از این رنگ، رنگ‌های مخصوص است که باعث عبور بیشتر جریان می‌شود و با دیگر رنگ‌ها تفاوت دارد.
محاسبه وزن شینه ها
پس از آنکه ابعاد شینه ها مشخص گردید، حال به منظور تهیه شینه ها باید وزن آنها را محاسبه کرده و سپس سفارش دهید. برای محاسبه وزن ابتدا باید جانمایی ادوات، تجهیزات و شینه ها را در تابلو مشخص کنید. معمولاً انجام این عملیات از طریق نرم افزارهای حوزه مهندسی و طراحی تابلوهای برق نظیر EPlan میسر است. در آخر متراژ مورد نیاز از هر سایز شینه مشخص شده و با استفاده از جدول بالا، وزن مورد نیاز برای هرکدام را به‌دست می‌آوریم.
نکات مهم و استاندارد شینه در تابلو برق
اگرچه که می‌توان نکات مهم دیگری را نیز در بخش ساخت و اجرای شینه کشی عنوان کرد؛ اما در پایان و به منظور حسن ختام مقاله می‌توان این نکات پایانی را به عنوان مهم‌ترین نکات درباره شینه کشی در تابلو برق بر شمرد:
- از آنجایی که اتصال بین دو شینه به وسیله پیچ و مهره انجام می‌شود و محل اتصال را سوراخ کاری می‌کنیم؛ بهتر است محل اتصال بین دو شمش را عاری از هرگونه گرد و غبار، براده مس و چربی کنیم. برای این می‌توانیم از حلال‌های صنعتی نظیر تینر استفاده کنیم. در ادامه محل سوراخ‌ها را به گریس مخصوص آغشته کنیم و سپس اتصال را بر قرار کنیم. در این صورت هم از سولفاته شدن مس در ناحیه اتصال جلوگیری کرده‌ایم و هم به مرور زمان مجدداً چربی در آن ناحیه ایجاد نخواهد شد.
- تا حد ممکن مانع از ایجاد بریدگی‌های سطحی، خط و خش بر روی تسمه‌های مسی یا شینه های تابلو بشوید و تا حد ممکن اگر موردی را مشاهده کردید، سعی کنید با ابزار مناسب مانع را رفع کنید. از آنجایی که شار جریان بر روی سطح شینه اتفاق می افتد؛ وجود پستی و بلندی بر روی سطح شینه موجب اختلال در روند جریان شده به طوری که جریان به خوبی عبور نکرده و ایجاد حرارت و گرما در آن نقاط می‌کند.
- با توجه به اینکه برش شینه ها به ابعاد مناسب با استفاده از اره یا سنگ فرز و از این قبیل صورت می‌گیرد؛ لازم است گوشه‌های تیز شینه ها تمیز و پرداخت کاری شوند. می‌توان این عمل را با یک سوهان به آسانی انجام داد. گوشه‌های تیز شینه همان نقاطی هستند که می‌توانند قوس یا آرک الکتریکی را برای ما ایجاد کنند و منجر به بروز حادثه در تابلو برق شوند.
در پایان عنوان می‌شود که شینه کشی از اصلی‌ترین بخش‌های طراحی و ساخت تابلوهای برق صنعتی به شمار می‌رود که لازم است تا تمامی مهندسان برق علاقه‌مند به حوزه ساخت تابلوهای برق باید با محاسبات و استفاده از آن آشنا باشند. ما در این مقاله سعی کردیم تا بخش بسیاری از مطالب را در این حوزه پوشش دهیم. شما می‌توانید برای مطالعه موارد بیشتر از کتب موجود در بازار مانند کتاب طراحی و اجرای تابلوهای برق نوشته مهندس احسان پرهیزگار استفاده نمایید. شما می‌توانید سؤالات و نظرات خود را در زیر همین پست و یا با تماس با کارشناسان ما با ما در میان بگذارید. انرژی در دستان تو!
