آشنایی با تابلوهای فشار ضعیف
در ادامه بحث لوازم حفاظتی تابلوها به رله های حفاظتی می پردازیم.
الف) بی متال: به آن رله حرارتی هم می گویند. این وسیله از دو فلز غیر همجنس با ضریب طولی متفاوت تشکیل شده است که در اثر عبور جریان بیش از اندازه، گرم شده و طول آنها بیشتر میشود. فلزی که ضریب انبساط بیشتری دارد، طول بیشتری پیدا کرده و سبب قطع کنتاکت آن می گردد.
هر گاه مقدار جریان عبوری از یکی از فازها بیشتر از میزان ستینگ آن شود، کنتاکت معمولا بسته (NO) 95-96 که در سر راه مدار فرمان بوبین کار گذاشته شده، باز می شود و کنتاکتور از حالت مغناطیس خارج شده، مدار قدرت موتور قطع می گردد. همزمان با باز شدن کنتاکت 95-96، کنتاکت معمولا باز (NO) 97-98 بسته شده و لامپی را که برای اخطار در نظر گرفته شده روشن می کند.تیغه های مدار قدرت با شماره های یک رقمی از 1 تا 6 و ترمینال های تیغه های فرمان که به صورت دوبل (باز و بسته ) می باشند را با شماره های 95 تا98 مشخص می کنند.
شرایط قطع کنندگی رله بی متال 1- در بار نامی نباید باعث قطع مدار شود. 2- اگر جریان عبوری 5% بیشتر از مقدار جریان تنظیم شده باشد، معمولاً بیش از 2 ساعت اجازه کار نمی دهد. 3- اگر جریان عبوری، 20% بیشتر از جریان تنظیم شده باشد، قبل از 2 ساعت مدار قطع خواهد کرد. 4- اگر جریان بیش از 50% مقدار تنطیم شده باشد،کمتر از 2 دقیقه مدار را قطع خواهد کرد.
ب) کلید محافظ موتور MPCB (Motor Protection C.B.) یک نوع بخصوص از کلید اتوماتیک و قطع کننده جریان زیاد است. جریان راه اندازی را تحمل می کند و موتور را در مقابل اتصال کوتاه و اضافه بار حفاظت کند و معمولاً بین 1/5 تا 1/8 برابر جریان نامی تنظیم می گردد. وقتی جریان از حد نامی بیشتر شود، عضو حرارتی رله عمل کرده و مدار را قطع می کند. مدت زمان عملکرد این وسیله کم است و می توان بجای فیوز و بی متال در مدار بکار گرفته شود.
ج) رله زمانی (تایمر): از جمله لوازم مورد استفاده در برخی تابلوهای صنعتی می باشد. این وسیله درواقع یک رله اضافه جریان است که می تواند برای حفاظت موتورها نیز بکار رود. روی این وسیله تنظیماتی (Setting) برای زمان و جریان عملکری وجود دارد. (یا ممکن است فقط یکی از آن ها باشد. در این حالت با توجه به منحنی معکوس زمانی رله، جریان یا زمان آن تعیین می شود)
د) کلیدهای اتوماتیک کمپکت MCCB (Molded Case Circuit Breaker)
به منظور حفاظت تاسیسات روشنائی، برق صنعتی، سیم و کابل و ماشین آلات در برابر اضافه بار و جریان اتصال کوتاه از فیوز، کلید- فیوز و کلیدهای اتوماتیک استفاده میگردد. لیکن به لحاظ اینکه اولا فیوزها همیشه نمی توانند عمل حفاظت موضعی را در انواع مختلف شبکه ها بطور کامل و بدون خطا انجام دهند و در ثانی بعلت اینکه در شبکه سه فاز در موقع ازدیاد جریان اغلب قطع سه فاز بطور همزمان لازم و ضروری است لذا نمی توان همیشه از فیوز و کلید- فیوز استفاده کرد. در ضمن در بعضی از شبکه های توزیع می بایست به محض برگشت جریان (ولتاژ) یا افت بیش از حد مجاز ولتاژ، مدار بطور خودکار قطع و آلارمهای لازم ایجاد گردد. همچنین در بعضی موارد ورود اتوماتیک یا دستی ژنراتور اضطراری یا ترانسفورماتور در شبکه توزیع جهت تداوم کار شبکه یا انجام تعمیرات دوره ای شبکه اجتناب ناپذیر می باشد. در چنین حالاتی فقط از کلید اتوماتیک می توان استفاده کرد.
کلیدهای اتوماتیک علاوه بر موارد فوق نسبت به فیوزها و کلید- فیوزها دارای مزایای زیر می باشند : 1- کلید خودکار پس از قطع مدار در اثر جریان زیاد و یا هر عامل دیگری بلافاصله مجددا آماده بهره برداری می باشد. 2- با کمک کنتاکتهای فرعی که در آن تعبیه شده می توان وضعیت کلید را در هر حالت (قطع، وصل یا وقوع خطا) توسط سیگنال تعیین و در اطاق فرمان منعکس کرد. 3- ساختمان این کلیدها بگونه ای است که اگر کلید را بر روی یک مدار اتصال کوتاه شده ببندیم، در ضمن عمل بسته شدن، رله اضافه جریان کلید بسرعت وارد عمل شده و مدار را قطع می کند.
دو مشخصه در کلیدهای اتوماتیک: Icu: جریان اتصال کوتاهی که کلید تنها یکبار بدون آنکه آسیبی ببیند قادر به قطع آن می باشد و برای دفعات بعدی نیاز به تعمیر و سرویس و یا تعویض دارد. Ics : جریان اتصال کوتاهی که کلید به دفعات قادر به قطع آن می باشد بدون اینکه آسیبی ببیند و یا نیاز به تعمیر و یا تعویض پیدا کند. با توجه به اینکه کلیدهای مینیاتوری نیز می توانند دو وظیفه سوئچینگ و حفاظت مدار را انجام دهند این سوال برای بسیاری از طراحان مطرح خواهد بود که چرا و چه زمانی باید از یک کلید اتوماتیک در مدار استفاده کرد. باید توجه داشت که با توجه به بالاتر بودن بهای کلیدهای اتوماتیک (بیشتر از ده برابر بهای کلید مینیاتوری) استفاده درست و به موقع از آنها می تواند تاثیر زیادی بر روی بهای تمام شده یک سامانه الکتریکی داشته باشد.
برخی تفاوت های کلید های MCCB و MCB : 1- رنج جریانی: رنج جریانی یکی از خصوصیات مهم هر المان الکتریکی است. این خصوصیت تا حدودی بین برند های مختلف متفاوت است اما رنج رایج برای کلیدهای مینیاتوری بین 0/5 تا 63 آمپر در حالی که رنج جریانی کلیدهای اتوماتیک از 25 آمپر شروع شده و معمولا تا 1600آمپر ادامه پیدا می کند. 2- قدرت قطع کنندگی: به طور کلی کلیدهای مینیاتوری با قدرت قطع بالای KA 15 به ندرت ساخته می شوند یا مورد استفاده قرار می گیرند، در حالی که قدرت قطع کلیدهای اتوماتیک در تمامی رنج ها (معمولا) بالای 25 کیلو آمپر است و برای رنج تا 630 آمپر تا 70 الی 100 کیلو آمپر نیز می رسد. از این سو محدودیت قدرت قطع در کلیدهای میناتوری استفاده از آنها را برای بارهایی که نیاز به قدرت قطع بالا دارند (بارهای غیر اهمی) محدود خواهد کرد.
3- عملکرد آن بعد از خطا: یکی از قابلیت های مهم کلیدهای اتوماتیک سه حالته بودن سوئیچ آنهاست، به این صورت که در صورت بروز خطا در یک کلید اتوماتیک، کلید به جای قرار گرفتن در حالت قطع در حالت خطا قرار خواهد گرفت و این خصوصیت امکان مشاهده بروز قطعی مدار و بازشناختن علت آن (قطع دستی یا بروز خطا) را به ما خواهد داد. این درحالیست که کلیدهای میناتوری تنها دارای دو حالت عملکرد باز و بسته می باشند. 4- کنترل از راه دور یا Remote Control: با اضافه کردن یک مکانیزم موتوری به کلید اتوماتیک می توان این قابلیت را برای آن به وجود آورد که از راه دور یا به وسیله یک سامانه الکتریکی باز یا بسته شود. گرچه بهای بالای آن، استفاده از آن را به شدت محدود کرده اما کلیدهای میناتوری به هیچ عنوان دارای چنین قابلیتی نیستند و برای قطع و وصل از راه دور باید از کنتاکتور در مدار آنها استفاده کرد.
ه) کلیدهای هوایی ACB (Air Circuit Breaker)
این کلیدها از انواع دیگری از کلیدهای اتوماتیک فشار ضعیف هستند که در آن آمپراژ بالا مورد استفاده قرارمی گیرند. مورد مصرف این کلیدها عمدتا در ورودی تابلوها می باشد که جریان بالایی دارد. این کلیدها دارای رله های مغناطیسی و حرارتی می باشد که رله مغناطیسی عمل قطع مدار در زمان اضافه جریان و رله حرارتی، قطع مدار در زمان اضافه بار را بر عهده دارد و دارای جریان نامی 8000تا 4000آمپر می باشد. بدلیل وجود سیستم اطفاء جرقه توسط هوای آزاد به این نوع کلیدها، کلید اتوماتیک هوایی گفته می شود. از مزایای این نوع کلیدها می توان به موارد زیر اشاره کرد: 1- قابلیت نصب کنتاکتهای کمکی 2- قابل تجهیز به رله Under Voltage 3- ظرفیت اتصال کوتاه (قدرت قطع ) تا 100KA 4- کنترل کلید از راه دور 5- امکان کنترل و مانیتورینگ رله توسط کامپیوتر توسط نرم افزار
و) کلید محافظ جان RCCB (Residual Current Circuit Breaker)
اساس کار کلیدهای حفاظت جان، مقایسه جریان ورودی با جریان خروجی کلید می باشد به طوری که اگر جریان نشتی در مداری که کلید در آن واقع شده است بیشتر از حساسیت کلید باشد کلید عمل کرده و جریان ورودی و در نتیجه مدار را قطع می نماید.
وجود اختلاف بین جریانهای رفت و برگشت ممکن است بر اثر اتصال بدنه ی یکی از دستگاه های الکتریکی باشد که در آن جریان الکتریکی به جای برگشتن از راه سیم نول از راه زمین به منبع برمی گردد که اصطلاحاً می گویند جریان نشت پیدا کرده است. از دیگر مزایای این نوع حفاظت، جلوگیری از خطر آتش سوزی است. این کلید با تشخیص جریان نشتی و قطع آن مانع از این کار می شود. نکته مهم: کلید حفاظت جان، به تنهایی نمی تواند دربرابر اضافه جریان و خطا عمل کند.
گونهٔ دیگری از این کلیدها که افزون بر جریان نشتی به اضافه بار هم واکنش نشان می دهند RCBO (Residual-current circuit breaker with overload protection) نامیده می شوند. به این وسیله، RCD (Residual Current Device) نیز می گویند. در برخی کشورها مانند USA و کانادا به این نوع کلید GFI یا FI گفته می شود. (Ground Fault Interrupter) نحوه عملکرد این وسیله بر مبنای صفر بودن (حداکثر 30 میلی آمپر) جریانهای رفت و برگشت مدار است. (ایده یک رله دیفرانسیل)
Principle of operation: 1. Electromagnet with help electronics 2. Current transformer secondary winding 3. Transformer core 4. Test switch L live conductor
N neutral conductor
ص) رله کنترل بار (OLM)
اصول کار: جهت محافظت دستگاههای سه فاز در برابر اضافه جریان و اضافه بار طراحی شده است و جایگزین بسیار مطمئن برای بی متال می باشد. این رله با داشتن سه عدد ترانس جریان داخلی، جریان هر یک از کانال های جریان را مانند آمپرمترهای انبری اندازه گیری کرده و باجریان تنظیم شده مقایسه می کند و در صورت اضافه شدن جریان هر خط از مقدار تنظیم شده مصرف کننده رااز مدار خارج می کند . برای پوشش دادن زمان استارت در موتورهایی که اضافه بار زیادی دارند پیچ تنظیمی بر روی رله برای تنظیم زمان تاخیر پیش بینی شده است.
* مدار الکترونیکی با عمر بسیار زیاد * دقیق و مطمئن در تمامی شرایط * عدم وابستگی به دمای محیط (بی متال ها بر اساس درجه حرارت کار می کنند فلذا دمای محیط بر آنها موثر است-برتری نسبت به بی متال) * بدون استهلاک مکانیکی * تنظیم تاخیر در قطع * قابلیت تنظیم جریان * دارای دو سیگنال نمایشگر حالت خطا (Fault) و وصل خروجی (Out)