دانشگاه آزاد اسلامى واحد ابهر
موضوع کارورزی:
تابلوهای برق
استاد:
جناب آقای دکتر شایسته فر
تهیه کننده:
محسن محبی فر
تابستان 88
تقدیر و تشکر :
حمد و سپاس خداوند منان، که آموختن را به ما آموخت و توفیق تحصیل علم و قدم نهادن در وادى معرفت را به ما عطا کرد.
بدین وسیله مراتب تشکر و قدردانى را از استاد محترم جناب دکتر شایسته فربه عمل مى آورم.
فهرست مطالب
عنوان صفحه
مقدمه 1
تعاریف اولیه تابلو 2
تابلوهای برق 2
تابلوی فرعی 3
انواع تابلوها 6
خصوصیات تابلوها 7
حفاظت الکتریکی تابلو 10
طریقه ساخت 11
نقشه کشی تابلوها 12
ساخت تابلوها 13
انواع مدارات فرمان 15
حفاظت تجهیزات و نفرات در تاسیسات الکتریکی تابلو 16
فیوزها 17
تقسیم بندی فیوزها 18
اندازه استاندارد فیوزها 22
محافظت سیم ها و کابل های انشعاب معمولی 23
کنتاکتور (کلید مغناطیسی) 28
جریانهای نامی کنتاکتور 31
قطع کننده حرارتی (رله حرارتی یا بی متال) 36
کلید محافظ 37
شستی 40
لیمت سوئیچ یا میکروسوئیچ 40
رله های زمانی (تایمرها) 42
لامپ سیگنال 46
کلیدهای تابع فشار (کلیدهای گازی) 47
کلیدهای شناور 48
چشمهای الکتریکی (سنسورها) 48
نقشه های مدار کنترل 52
حروف شناسایی 52
شماره گذاری و نمایش تعداد کنتاکتهای کنتاکتور 55
شمای فنی یا نقشه تک خطی 57
اصول کلی طراحی مدارهای فرمان 66
تحلیل انواع مدارات فرمان 71
راهنمای انتخاب درجات حفاظتی برای تابلوهای بکار رفته در شبکه های توزیع 73
شینه های بکار رفته در تابلو 76
مقدمه
رشته تابلوسازی رشته ای ترکیبی می باشد. تابلوی برق در حقیقت یک محفظه می باشد که تجهیزات الکتریکی را در بر می گیرد و البته تابلو ها می توانند در بر گیرنده تجهیزات پنیوماتیک نیز باشند مانند شیر های برقی ، کمپرسور و …. به طور کلی لازم به ذکر است که جهت فراگیری فنون مربوط به تابلوهای برق نیاز به فراگیری چندین آیتم اصلی می باشد که در ذیل به اختصار عنوان می کنم :
1- اصول کلی و استانداردهای مربوط به تابلو های برق و محفظه های الکتریکی مانند درجه حفاظتی IP و درجه بندی جداسازی محفظه ها Segregation و مقابله با عوامل جوی و …
2- اصول تخصصی در مورد تابلو های برق ، مقادیر نامی مانند ولتاژ و جریان نامی و..
3- آشنایی با تجهیزات الکتریکی و عملکرد آنها و نحوه انتخاب صحیح آنها
4- آشنایی با تاسیسات الکتریکی وآُشنا با محاسبات مربوطه
5-آشنایی با دروسی مانند رله و حفاظت سیستم ها – طرح پست الکتریکی
و …
6- آشنایی با طراحی مدارات فرمان و کنترل و لاجیک
جهت فراگیری هر یک از فنون یاد شده لازم است به صورت جداگانه اقدام به فراگیری نمود. البته وقتی تنها در مورد تابلو های برق صحبت به میان می آید آیتم های یک و دو فوق الذکر بسیار پررنگ تر می باشند. البته در حرفه تابلو سازی علوم مهم دیگری نیز نقش دارد که از نام بردن کلیه آنها صرف نظر می کنم مانند علم ارگونومی و ….. به صورت کلی در مورد تابلو های برق اصول کلی و استاندارد و همچنین تعاریف کلی وجود دارد و بسیار حائز اهمیت است مثلا نوع تابلو از نظر ساختمان آنها به عنوان مثال تابلوهای ایستاده – دیواری – میزی – رک و … و هر یک از آنها ساختمان منحصر به فردی دارند و کاربرد آنها نیز متفاوت است.
تعاریف اولیه تابلو
تابلوهای برق
انواع تابلوها :تابلوی ایستاده قابل دسترسی از جلو- سلولی-تمام بسته دیواری که خود این تابلو ها می توانند اصلی- نیمه اصلی و فرعی باشند.
تابلوی اصلی: در پست برق و بطرف فشار ضعیف ترانس متصل است.
تابلوی نیمه اصلی : این گونه تابلو ها ی برق بلوک ساختمانی یا قسمت مستقلی از مجموعه را توزیع و ازتابلوی اصلی تغذیه می شود .
تابلوی فرعی:
برای توزیع و کنترل سیستم برق خاصی مانند موتور خانه- روشنایی و غیره به کار می رود و از تابلوی اصلی تغذیه می شود.
معمولاً تابلو های موتور خانه از نوع ایستاده و بقیه تابلوها از نوع توکار تمام بسته می باشد (در این ساختمان تماماً به این شکل می باشد)در این ساختمان لیستی تهیه شده که شامل قطعات مکانیکی و الکتریکی داخلی تابلو می باشد. این لیست شامل ضخامت ورق – فریم تابلو – روبند- نوع رنگ کاری – جانقشه ای- یرق آلات- نوع تابلو(یک درب- دو درب – نرمال – اضطراری) اسم شرکت سازنده تابلو – اسم تابلو – چراغ سیگنال (رنگ- تعداد- وات – نوع لامپ – فیوز) مشخصات فیوزهای داخل تابلو به علاوه پایه فیوز – کلید مینیاتوری (تکفاز – سه فاز- ولتاژ قابل تحمل )رله- کنتاکتور -کلید گردان (با مشخصات کامل ) مشخصات ترمینال – مشخصات شین فاز – نول- مقره های پشت شین – نوع سیم کشی داخلی تابلو- نوع سیم کشی خط به تابلو – طریقه انتقال سیم در تابلو(ترانکینگ-استفاده از کمربند) استفاده از سیم یک تکه در تابلو – شماره گذاری خطوط روی ترمینال -استفاده از کابلشو . تمام این عناوین با مشخصات کامل می باشد .وجود این مشخصات باعث عمر بیشتر تابلو- خطر کمتر و تعویض آسانتر می شود.
* وجود سیم ارت در تابلوی برق ضروری و با رنگ سبز می باشد .
* خطوط R -S – T به تر تیب با رنگ زرد- قرمز- آبی – سیم نول با رنگ سیاه می باشد.
* در بعضی از تابلو ها روی درب تابلو ها یک سری کلید وجود دارد START- STOP یا یک کلید گردان که برای روشن و خاموش کردن روشنایی و یا موتور به کار می رود.
* برای تابلو ها دو نوع نقشه می کشند :
1 – رایزر دیاگرام که مکان تابلو در آن قید شده است .
2- نقشه داخل تابلو (که خطوط – فیوز و کلیدها در آن کشیده شده است)
نکات مربوط به رعایت مسائل ایمنی بر اساس نشریه سازمان برنامه و بودجه و یا 110می باشد.
* شین ها با رنگ نسوز رنگ آمیزی می شود.
* کلید ورودی باید خودکار باشد. در مواردی که از کلید و فیوز جداگانه استفاده شود کلید باید قبل از فیوز نصب شود . بطوریکه با خاموش کردن کلید , فیوز نیز قطع شود. کلید اصلی حتی الامکان گردان باشد و از فیوز فشنگی استفاده شود.
* سیم کشی داخلی تابلو با سیم مسی تک لا با عایق حداقل 1000ولت با مقطع مناسب انجام شود.
* ارتفاع بالاترین دسته کلید تابلو175 سانتیمتر بیشتر نباشد و همچنین قسمت میانی از سطح زمین 160 سانتیمتر باشد.
* استفاده از سیم 5/1 برای روشنایی با کلید مینیاتوری10 آمپر و سیم 5/ 2 برای پریزبا کلید مینیاتوری 16 آمپر می باشد.
* محاسبه کابل از طریق سطع مقطع انجام می گیرد.
بقیه تابلوها از نوع توکار تمام بسته می باشد.
در قسمت زیر لیستی تهیه شده که شامل قطعات مکانیکی و الکتریکی داخلی تابلو می باشد.این لیست شامل:
ضخامت ورق – فریم تابلو – روبند- نوع رنگ کاری – جانقشه ای- یرق آلات- نوع تابلو(یک درب- دو درب – نرمال – اضطراری) اسم شرکت سازنده تابلو – اسم تابلو – چراغ سیگنال (رنگ – تعداد- وات – نوع لامپ – فیوز ) مشخصات فیوزهای داخل تابلو بعلاوه پایه فیوز – کلید مینیاتوری (تکفاز – سه فاز- ولتاژ قابل تحمل )رله- کنتاکتور -کلید گردان (با مشخصات کامل ) مشخصات ترمینال – مشخصات شین فاز – نول- مقره های پشت شین – نوع سیم کشی داخلی تابلو- نوع سیم کشی خط به تابلو – طریقه انتقال سیم در تابلو(ترانکینگ-استفاده از کمربند) استفاده از سیم یک تکه در تابلو – شماره گذاری خطوط روی ترمینال -استفاده از کابلشومی باشد. تمام این عناوین کامل می باشد .وجود این مشخصات باعث عمر بیشتر تابلو، خطر کمتر و تعویض آسانترآن می شود.
انواع تابلوها :
تقسیم بندی نوع اول :
الف) تابلوی ایستاده قابل دسترسی از جلو
ب) سلولی
پ) تمام بسته دیواری که خود این تابلو ها می توانند اصلی- نیمه اصلی و فرعی باشند.
تقسیم بندی نوع دوم :
تابلوی اصلی: در پست برق و بطرف فشار ضعیف ترانس متصل است.
تابلوی نیمه اصلی: اینگونه تابلو ها ی برق بلوک ساختمانی یا قسمت مستقلی از مجموعه را توزیع و ازتابلوی اصلی تغذیه می شود.
تابلوی فرعی: برای توزیع و کنترل سیستم برق خاصی مانند موتور خانه- روشنایی و غیره به کار می رود و از تابلوی اصلی تغذیه می شود.
معمولاً تابلو های موتور خانه از نوع ایستاده و ….
خصوصیات تابلوها
1. رنج ولتاژ تابلوها :
380و400و660و1000و2500و3300و36000و7500و12000و175000و24000و52000و72000و100000و132000و145000و420000و765000 ولت می باشد .
2- ولتاژ سطح عایقی UL :
الف: ولتاژ قابل تحمل ضربه ای برای صاعقه
ب: ولتاژ قابل تحمل به مدت یک دقیقه
3- فرکانس نامی
4- جریان نامی :
جریان موثری که از آن وسیله میتواند در دما و فشار معین عبور کند بطودائمی و صدمه ای به آن نرسد و مقادیر استاندارد جریان نامی عبارتند از:
16-25-32-40-50-63-80-100-125-160-200-250-350-400-500-630-800-1000-1250-1600-200-2500-3150-4000-5000 6300
5- افزایش درجه حرارت :
دمای محیط نباید از 40 درجه بالاتر رود
6-جریان قابل تحمل کوتاه مدت ICW) )
جریانی که از یک کلید عبور کند برای مدت معین بدون اینکه آن دستگاه و کلید صدمه ای ببیند.
7- جریان نامی قطع اتصال کوتاه ( Icu )
8- جریان نامی وصل اتصال کوتاه :
معمولاً 5/2 برابر جریان نامی می باشد .
9-ولتاژ تغذیه نامی کنتاکتها و مدارات کمکی:
24و48و60و110و125 و220و250
10- درجه حرارت مکانیکی Ip
عدد اول حفاظت در مقابل اجسام و عدد دوم حفاظت در مقابل مایعات.
*+*+*+*+*+*+*+*+*+*
1. برای ساخت تابلو ابتدا باید قسمت های فیزیکی تابلو را آماده کرد و سپس به مراحل بعدی نظیر مدارات فرمان پرداخت:
ابتدا قاب تابلو را درست کرد که در کارگاه های کوچک قاب را به صورت آماده تهیه کرده در کارگاه الکتروصنعت قاب تابلو توسط خود تکنسین های کارگاه ساخته می شود. عموماً برای تابلوهای دیماند در ابعاد 80/1 تا 2 متر طول و عرض متغیر بین 50 سانتیمتر و بالاتر بر حسب شرایط متغیر می شود.
بعد از تهیه قاب عملیات رنگ زدن توسط پمپ سیستوله انجام می شود. در تابلوی دیماند برق بر روی 2 شین نسبتاً حجیم می آید و از آن شین ها انشعاب می گیریم. باید توجه شود که شین ها توسط 2 مقره از سطح بدنه فلزی تابلو جدا ی باشد و سپس 3 انشعاب RوTوS می گیریم.
پس انتقال برق به وسیله شین های R و S عملاً قطع و وصل برق به وسیله کلیدهای اتوماتیک انجام می گیرد. 3 خازن در زیر تابلو جاسازی شده است و عمدتاً 2 دلیل یکی به دلیل بهبود ضریب قدرت و دیگر به دلیل کاهش سطح بار – ولتاژ برای هر خازن فیوزی جداگانه در نظر می گیریم علت این کار به این دلیل است که خازن در نقطه اول اتصال کوتاه است همین سبب می شود در بار زیادی از شبکه گرفته شود پس با فیوز جلوی این کار را می گیریم و در قسمت خارجی تابلو نمایش دهنده های بار خازن و نیاز ولتاژ قرار دارد و نیز کلید اتوماتیک که با توجه به اطلاعاتی که از CT دریافت می کند خازن ها را وارد مدار و یا از مدار خارج می کند. نکته ای که باید توجه شود در این مرحله عدم تماس شین اصلی به تابلو و لحاظ نکات ایمنی از دید عایقی در برابر برق نیز در مرحله به کاربر بهره بردار از تماس اشیاء و یا به جا گذاشتن وسایل نظیر آچار و یا پیچ گوشتی در داخل تابلو جلوگیری شود.
2. ساخت تابلو توزیع برق برای ککارخانجات
اصولاً ادوات نصب شده بر روی تابلو توزیع برق بر اساس سفارش مشتری صورت می گیرد. نکته قابل توجه برای یک تابلو ساز این است که همیشه برای توسعه تابلو جای لازم در نظر بگیرد ، مثلاً برای ترمینال های خروجی برق و یا نصب مدارات جدید عمدتاً این کار بیشتر برای صرفه جویی و اغلب در کارخانجات کوچک که قسمتی از عمده سال خاموش می باشد است.
حفاظت الکتریکی تابلو
اصولاً حفاظت تابلوها توسط 2 رله انجام می گیرد. رله کنترل فاز که قبل از کنتاکتورِ تابلو نصب می شود و دارای مشخصات زیر است :
رله بی متال که اصولاً بر روی خود کنتاکتور نصب می شود و وظیفه آن قطع مدار در صورت مصرف زیاد بار است.
تجربیات کاری نشان می دهد که بی متال را با توجه به قدرت نامی موتور استفاده شود و از نوع های نامرغوب نیاید استفاده شود. زیرا در مواقع غیر ضرور به دلیل عدم کفایت الکتریکی مدار قطع می شود و اصولاً اثر حفاظتی خود را از دست داده و مدار توزیع برق را نامطمئن می کند.
تابلو تشکیل شده است از :
1. فیوز و پایه فیوز 2. کلید مرکزی برای قطع و وصل مدار 3. رله کنترل فاز 4. کنتاکتور 5. تایمر – در صورت استفاده از مدار ستاره-مثلث
6. بی متال – ترمینال های خروجی که جریان خروجی از مدار قدرت به این ترمینال ها نصب می شود.
طریقه ساخت
ابتدا قاب تابلو آماده می شود که البته متناسب با فضای نصب و تجهیزات نصب شده بر روی مدار است. در ابتدا کلید مرکزی بر روی تابلو نصب می شود. رنج کلید بر حسب آمپر و حتماً باید بر اساس مشخصات نامی موتورهای برقی تعیین شود. کابل اصلی به ترمینال ورودی برق کلید وارد می شود و از بیرون خارج می شود. سپس پایه فیوزها نصب و پس از آن بر روی پایه فیوز ، فیوزها نصب می شوند. هر فیوز برای یک کنتاکتور است. بعد از فیوز یک رله کنترل فاز نصب می شود که از فیوز برق دار به کنترل فاز وصل می شود سپس کنتاکتورها نصب می شوند. در صورت پیچیده بودن مدار از کنتاکت های کمکی نیز استفاده می شود. در صورت استفاده از مدار ستاره مثلث ، تایمر حتماً باید روی کنتاکتور نصب شود تا زمان تاخیر مدار از مثلث به ستاره داده شود. اصولاً یک تابلو ساز باید برای راه اندازی موتورها با گشتاور راه اندازی زیاد از مدار ستاره مثلث استفاده کند. به دو دلیل اول این که موتور در موقع نیاز و به وقت وارد مدار شود و به حد گشتاور نامی خود در آید. دوم این که از یطغان زدن موتور جلوگیری شود.
سیم های به کار رفته شده در مدار فرمان آبی رنگ – نول با سیاه و R و S و T مدار قدرت به ترتیب با رنگ های قرمز – سبز – زرد علامت گذاری شده باشد.
جهت جلوگیری از بد نمایی تابلوهای اتصال سیم های صاف و بدون اعوجاج در نظر گرفته شود. شستی های STOP – START بر روی درب تابلو نصب می شوند و با رنگ های قرمز و سبز مشخص می شوند.
نقشه کشی تابلوها
تابلوهای توزیع را برای سهولت کار در شمای فنی رسم می نمایند که با علائم و ارقامی که در کنار هر عنصر مدار نوشته می شود اطلاعات نقشه را تکمیل می نمایند. در یک تابلو ، یک یا چند خط به عنوان رزرو همیشه باید در نظر گرفته شود تا در هنگام خرابی یکی از خطوط یا نیاز به مصرف کننده جدید از آن استفاده کرد.
سیم اتصال زمین با مقطع زیاد برای حفاظت در تابلوها نباید فراموش شود که این ارتباط توسط سیم بافته شده نرم بین قسمت های متحرک و ثابت تابلو بر قرار می شود. نمونه زیر ، شمای یک تابلو است :
ساخت تابلوها
در یک تابلوی توزیع قبل از آنکه وسایل الکتریکی در آن نصب شوند باید اسکلت فلزی یا پلاستیکی یا کائوچوبی آن منتاژ شود و با نصب ریل ها و سوراخ هایی مناسب آماده گردد. وسایل الکتریکی داخل آن منتاژ شود.
پس از نصب وسایل الکتریکی ( مانند کلید و فیوزها ) ترمینال های تابلو را سیم کشی می کنند این سیم کشی باید با سیم های تک لا و با فرم خاصی صورت گیرد.
نکته :
می توان سیم کشی داخل تابلو را با سیم های افشان که در داخل کانال های پلاستیکی قرار می گیرند را انجام داد.
انواع مدارات فرمان
در جدول زیر حروف مشخص کننده اجزای مدار را می بینیم :
اجزاء مدار
حروف مشخصه
مثال
کلید اصلی
a
جدا کننده-کلید بار-کلید مغناطیسی موتور-کلید قدرت
شستی (کلید کمکی)
b
قسمتی-کلید فرمان-کلید انتخاب کننده-کلید فشاری
کلید مغناطیسی(کنتاکتور)
c
کلید مغناطیسی
کلید مغناطیسی کمکی
d
کنتاکتور کمکی-رله زمانی-رله کمکی از راه دور
حفاظت به طور کلی
e
فیوز-بیمتال-رله محافظ
مبدل اندازه گیری
f
مبدل اندازه گیری-مقاومت پیشوند و موازی
وسائل اندازه گیری
g
ولتمتر-آمپر متر-واتمتر-کسین.س فی متر
خبر کننده
h
صوتی-روشنایی-زنگ اخبار-بوق-لاامپ خبر-عقربه خطر
خازن و بوبین
k
همه نوع خازن و بوبین در مدار
ماشین های الکتریکی
M
ژنراتور-موتور-ترانسفورماتور
یک سو کننده و باطری
n
همه نوع یکسو کننده و باطری (اکولاموتور)
لامپ های تقویت کننده
P
لامپ خلاء-لامپ گازی-لامپ های تقویتی
مقاومت و تنظیم کننده سریع
r
مقاومت سری-مقاومت های محافظ-مقاومت ترمز-بار تحریک
وسایل مکانیکی متفرقه
s
مغناطیسی-موتوری-شیر مغناطیسی (الکتریکی)
چند عضو با هم
n
مخلوط کردن عضوهای مدار از a تا s
حفاظت تجهیزات و نفرات در تاسیسات الکتریکی تابلو
افراد ، دستگاه ها ، مصرف کننده ها ، مواد ها ، سیم ها و کابل ها در سیستم ها و تاسیسات الکتریکی باید در برابر خطرات ناشی از جریان برق محافظت شوند. به عنوان مثال سیم ها و کابل ها بسته به اندازه و نحوه نصب آن ها و درجه حرارت محیط ، قادرند جریان مشخصی را بدون ایجاد حرارت اضافی ، از خود عبور دهند که این جریان همان جریان نامی آن ها می باشد. در صورتی که جریانی بیشتر از جریان نامی و به مدت قابل ملاحضه ای از آن ها عبور کند ، حرارت اضافی تولید شده ، درجه حرارت سیم یا کابل را از حد مجاز بالاتر برده امکان خرابی عایق ، اتصال کوتاه و ایجاد حریق را افزایش می دهد.
عمده ترین خطراتی که سیم ها ، کابل ها و دستگاه های الکتریکی با آن ها مواجه می شوند عبارتند از :
1. اتصال بدنه که عبارت است از اتصال یکی از سیم های جریان برق به بدنه دستگاه.
2. اتصال کوتاه بین فازها (اتصال کوتاه سه فاز و دو فاز) و اتصال کوتاه فاز به زمین که باعث افزایش جریان تا چند برابر مقدار نامی می شود.
3. اضافه بار که عبارت است از افزایش جریان از مقدار نامی.
با توجه به موارد فوق وجود تجهیزاتی به منظور حفاظت از سیم ها ، کابل ها و دستگاه های الکتریکی در مدارات الزامی می باشد.
فیوزها
ساده ترین و متداول ترین وسایل حفاظتی مدارات در برابر اضافه جریان های پیش آمده ، فیوزها می باشند. جریان اضافی کم و کوتاه مدت که اضافه بار نام دارد معمولاً صدمه ای به مدار و وسایل تشکیل دهنده آن وارد نمی کند و لزومی به قطع مدار توسط فیوز نمی باشد ، اما در موارد اتصال کوتاه ، فیوز باید به سرعت عمل کرده و مدار را قطع کند. فیوزهای معمولی ، دو سر مدار را به وسیله سیمی که در درون آن ها قرار دارد به هم وسل می کنند. این سیم جریان نامی مدار را به راحتی تحمل می کند. هنگامی که جریان مدار از حدی بالاتر رود ، حرارت ایجاد شده ، سیم فیوز را پس از مدتی ذوب کرده مدار قطع خواهد شد.
تقسیم بندی فیوزها
فیوزها بر اساس سرعت قطع مدار به دو دسته تقسیم می شوند. دسته اول را فیوزهای تند کار می گویند که بیشتر در مصارف روشنایی به کار می روند. این فیوزها دارای زمان عملکرد کوچک می باشند.
دسته دوم فیوزهای کند کار یا تاخیری می باشند که زمان قطع مدار در آن ها طولانی تر خواهد بود. این فیوزها در مداراتی به کار می روند که در آن ها قع مدار باید با تاخیر بیشتری صورت گیرد. یکی از این موارد فیوز محافظ مدار موتورهای برقی است که این فیوز در طول مدت راه اندازی موتور که جریان به طور موقت به سه تا هفت برابر جریان نامی می رسد نباید مدار را قطع کند. فیوزهایی که برای ترانسفورماتورها و خازن ها به کار می روند نیز از نوع کند کار خواهند بود.
علاوه بر این فیوزها از لحاظ ساختار نیز در انواع فشنگی ، اتوماتیک یا آلفا ، مینیاتوری ، بکس ، کاردی(چاقویی) ، شیشه ای یا کارتریج فشار قوی ساخته می شوند.
نکته 1 : فیوزهای تاخیری که با علامت بر روی بدنه مشخص می شوند و همچنین ولتاژ و جریان نامی فیوز بر روی بدنه نوشته می شود. علامت فیوز تند کار F است. فیوزهای تند کار 2.5 برابر جریان نامی را در یک ثانیه قطع می نمایند و فیوزهای کند کار 4 برابر شدت جریان نامی را تقریباً در مدت یک ثانیه قطع می کنند.
فیوزهای فشنگی از سه بخش پایه فیوز ، بدنه استوانه ای یا فشنگ و کلاهک تشکیل می شوند. نوار فلزی ذوب شونده از جنس آلیاژ مخصوص و گاهی نقره در داخل بدنه استوانه ای یا فشنگ قرار می گیرد. همچنین اطراف نوار از پودر فشرده کواتز پُر می شود و این نوار به دو سر فلزی در دو انتهای فشنگ وصل می شود. در انتهای فشنگ فیوز پولکی قرار می گیرد که بسته به جریان نامی فیوز رنگ های مختلفی به خود می گیرد . در جدول زیر رنگ های پولک فیوز و جریان نامی مربوط به آن ها آورده شده است و همچنین جدول بعد از آن بزرگترین سطح مقطع سیم برای اتصال به پایه فیوزهای مختلف را نشان می دهد.
رنگ پولک
جریان نامی فیوز برحسب آمپر
صورتی
2
قهوه ای
4
سبز
6
قرمز روشن
10
خاکستری
16
آبی
20
زرد روشن
25
سیاه
35
سفید
50
مسی روشن
63
نقره ای
80
قرمز تیره
100
زرد تیره
125
مسی
160
آبی
200
جدول رنگ های پولک در جریان های مختلف
سطح مقطع سیم مسی MM2
سطح مقطع سیم آلومینیومی
جریان نامی فیوز بر حسب آمپر
جریان نانی پایه فیوز بر حسب آمپر
6
10
2 تا 25
25
16
25
10 تا 63
63
35
50
35 تا 100
100
95
120
80 تا 200
200
جدول بزرگترین مقطع سیم ها برای اتصال به پایه فیوزهای مختلف
فیوزهای اتوماتیک یا آلفا نوعی فیوز خودکار است که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن باعث قطع مدار می شود. اما می توان دوباره شستی آن را به داخل فشار داد تا دوباره مدار وصل شود.
نکته 2 : در فیوزهای اتوماتیک دو بخش مغناطیسی و حرارتی وجود دارد که بخش مغناطیسی مانند یک رله اضافه جریان با وقوع اتصال کوتاه با جریان زیاد و بخش حرارتی در شرایط اظافه بار (افزایش جریان تدریجی) مدار را قطع خواهند کرد.
کلید مینیاتوری نوعی فیوز اتوماتیک است که مانند فیوز آلفا از سه قسمت رله مغناطیسی (رله اضافه جریان با زمان عملکرد سریع) ، رله حرارتی یا رله بی متال (رله جریان زیاد تاخیری) و کلید تشکیل می شود. این مجموعه کلید موتور نیز نامیده می شود. این کلیدها در انواع تک فاز ، دو فاز و سه فاز ساخته می شوند.
نکته 3 : کلیدهای مینیاتوری (کلید موتورها) در دو نوع L و G ساخته می شوند. نوع L در مصارف روشنایی به کار می رود و از نوع تند کار است و نوع G در راه اندازی وسایل موتوری استفاده می شود و از نوع کند کار است.
اندازه استاندارد فیوزها
فیوزهای استاندارد از 2 آمپر تا 1000 آمپر ساخته می شوند. اندازه استاندارد فیوزها در اروپا که در ایران نیز معمول می باشد به شرح صفحه بعد است :
50
35
25
20
15یا16
10
6
4
2
350
300
260
225
200
160
125
100
80
400
63
1000
800
630
500
430
جدول اندازه های استاندارد فیوز
محافظت سیم ها و کابل های انشعاب معمولی
برای حفاظت سیم ها و کابل های معمولی که موتورهای برقی را تغذیه نمی کنند و در لحظه شروع ، جریان های زیادی برای مدت قابل ملاحظه ای از مدار دریافت نمی کنند ، از فیوزهای استانداردی که اندازه جریان نامی آن ها برابر جریان مجاز سیم یا کابل است و یا کمی با آن اختلاف دارد ، استفاده می شود.
نکته 4 : در صورتی که بخواهیم در یک انشعاب ، سیم یا کابل ، تنها در برابر اتصال کوتاه محافظت شود ، می توان به توجه به جداول 1-1 از فیوزی استفاده کرد که سه شماره از فیوز اولیه که برای جریان نامی سیم انتخاب شده است ، بزرگتر باشد.
فیوزهای مناسب برای سیم های عایق دار مسی با عایق پلاستیکی (PVC) برای شرایط مختلف نصب که بر اساس جریان های مجاز جدول 2-1 و ضرایب تصحیح جدول زیر تعیین شده است در جدول 4-1 آمده است.
سیم های تک لا در فضای آزاد ، حداقل فاصله سیم ها به اندازه قطر سیم ها
سیم های رشته ای کابل مانند خارج از لوله روکار و سیم های زیر گچی
سیم های عایق دار تا حداکثر سه سیم در هر لوله
سطح مقطع سیسم مسی بر حسب MM2
16
13
–
75/0
20
16
12
1
25
20
16
5/1
34
27
21
5/2
45
36
27
4
57
47
35
6
78
65
48
10
104
87
65
16
137
115
88
25
168
143
110
35
210
178
140
50
260
220
175
70
310
265
210
95
365
310
250
120
415
355
–
150
475
405
–
185
560
480
–
240
645
555
–
300
770
–
–
400
880
–
–
500
جدول 2-1 جریان مجاز سیم های عایق دار
درجه حرارت محیط
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
ضریب تصحیح
2/1
15/1
10/1
05/1
1
94/0
88/0
82/0
75/0
67/0
جدول 3-1 ضریب تصحیح جریان مجاز سیم های عایق دار
گروه 1- چند سیم در لوله
گروه 2- سیم چند لا در هوا (سیم زیر گچی)
گروه 3- چند سیم در هوا (سیم هوایی)
سطح مقطع بر حسب MM2
25 درجه
45 درجه
25 درجه
45 درجه
25 درجه
45 درجه
75/0
–
–
10
6
16
10
1
10
6
15
10
20
16
5/1
15
10
20
15
25
20
5/2
20
15
25
20
35
25
4
25
20
35
25
50
35
6
35
25
50
35
63
35
10
50
35
63
50
80
50
16
63
50
80
63
100
63
25
80
63
100
80
125
100
35
100
80
125
100
160
125
50
125
100
160
125
200
160
70
160
125
225
160
260
200
95
200
160
260
200
300
225
120
225
200
300
225
350
260
150
–
–
350
260
400
300
185
–
–
400
300
430
350
240
–
–
430
350
500
430
300
–
–
500
400
630
500
400
–
–
–
–
800
500
500
–
–
–
–
1000
630
جدول 4-1
نکته 5 : معمولاً در محل های مسکونی برای حفاظت انشعاب های روشنایی از فیوز 10 آمپر و برای حفاظت سیم انشعاب پریزها از فیوز 16 آمپر استفاده می شود. در کارگاه های صنعتی سیم های روشایی را با فیوز 25 آمپر حفاظت می کنند. در سیم کشی داخل کانال که سیم ها و کابل ها به صورت گروهی کنار یکدیگر قرار می گیرند به دلیل گرمای ایجاد شدخ ناشی از عبور جریان از کابل ها ، جریان مجاز آن ها نسبت به حالت عادی کاهش می یابد.
نکته 6 : مطابق استاندارد اگر 3 کابل داخل یک کانال در کنار یکدیگر قرار گیرند. جریان مجاز آن ها 8/0 و اگر 6 کابل در یک کانال باشند ، جریان مجازشان 75/0 جریان مجاز اولیه خواهد شد و جریان اخیر باید مبنای محاسبه فیوز قرار گیرد.
نکته 7 : نصب فیوز بر روی سیم نوترال زمین شده طبق مقررات مجاز نمی باشد. اندازه فیوزهای مناسب برای کابل ها و سیم های هوایی با توجه به جریان های مجاز و ضرایب تصحیح مربوط به آن ها مشخص می شود.
کنتاکتور (کلید مغناطیسی)
کنتاکتور وسیله ای است که در آن با استفاده از خاصیت الکترومفناطیس تعدادی کنتاکت به یکدیگر وصل یا از یکدیگر جدا می شوند. از این خاصیت جهت قطع و وصل و یا تغییر اتصال مدار استفاده می شود. هر کنتاکتور معمولاً دارای سه کنتاکت اصلی برای مدارمی باشد.
کنتاکتور از دو هسته E شکل که یکی ثابت و دیگری متحرک است، تشکیل می شود. در میان هسته ثابت یک سیم پیچ قرار دارد که با عبور جریان از آن نیرویی ایجاد می شود که هسته متحرک را به هسته ثابت متصل می کند. با حرکت هسته متحرک، تعدادی کنتاکت باز، بسته و تعدادی کنتاکت بسته ؛ باز خواهند شد. رابطه نیروی کششی مغناطیسی کنتاکتورها عبارت است از :
t ω F = Fm sin2
نکته 1: در هسته کنتاکتورهای AC برای جلوگیری از لرزش ناشی از فرکانس از یک حلقه اتصال کوتاه شده مانند آنچه که در موتورهای با قطب چاکدار وجود دارد، استفاده می شود. با القای ولتاژ در حلقه اتصال کوتاه، جریانی از آن خواهد گذشت و این جریان شاری را تولید می کند که با شار اصلی 90 درجه اختلاف فاز دارد و باعث می شود در هسته دائماً شار وجود داشته باشد و نیروی دائمی دو بخش ثابت و متحرک هسته را به هم متصل نگه دارد.
مزایای استفاده از کنتاکتورها نسبت به کلیدهای دستی صنعتنی عبارتند از :
1- امکان کنترلی مصرف کننده از راه دور.
2- کنترل مصرف کننده از چند محل .
3- امکان طراحی مدار فرمان اتوماتیک برای مراحل مختلف کار مصرف کننده.
4- سرعت قطع و وصل زیاد و کم بودن استهلاک کلید .
5- از آنجا که در کنتاکتورها در هنگام قطع و وصل کنتاکتها بر روی هم ساییدگی مکانیکی ندارند لذا عمر مکانیکی آنها نسبت به سایر کلیدها بیشتر است.
6- هنگام قطع برق، مدار مصرف کننده به وسیله کنتاکتور قطع می شود و شروع به کار دستگاه نیاز به استارت مجدد دارد. در نتیجه از خطرات وصل ناگهانی دستگاه جلوگیری به عمل می آید.
7- از نظر حفاظتی نیز کنتاکتورها مطمئن تر بوده، دارای حفاظت مناسبتر و کامل تر هستند.
در شکل 1-7 نمای ظاهری یک کنتاکتور و اجزای تشکیل دهنده آن نشان داده شده است.
اجزای نشان داده شده در شکل 1-7 عبارتند از :
1- حامل کنتاکت های ثابت (این قسمت باید دارای درجه عایقی مناسبی باشد)
2- ترمینال.
3- صفحه فلزی انتهایی برای نصب قسمت های ثابت روی آن .
4- کنتاکت های ثابت و متحرک (این کنتاکت ها باید در یک خط قرار گرفته و از پوشش اکسید نقره به منظور بالا بردن ضریب اطمینان در مقابل کار زیاد، در روی آنها استفاده شود.)
5- بوربین کنتاکتور (در این کنتاکتور بوبین طوری ساخته شده که در مقابل عوامل جوی و نیروهای مکانیکی، مقام باشد.)
6- ترمینال های ورودی و خروجی (این ترمینال ها طوری طراحی می شوند که به راحتی قابل دسترسی باشند.)
7- سیستم هسته آهنی ثابت و متحرک.
8- قسمت کنترل جرقه (این قسمت باید دارای مقاومت زیاد در برابر گرمای حاصل از جرقه ایجاد شده در هنگام قطع کنتاکتور باشد)
9- حامل کنتاکت های متحرک (این قسمت باید دارای درجه عایقی مناسبی باشد)
جریانهای نامی کنتاکتور
در هر کنتاکتور، جریانهای نامی مختلفی تعریف می شود. این جریانها عبارتند از:
جریان دائمی: این جریان با I th2 نشان داده می شود و جریانی است که در شرایط کار عادی، در زمانی نا محدود و بدون قطع شدن از کنتاکتها عبور نموده، حرارت غیر مجاز تولید نکند و لزومی به تعمیر و سرویس کنتاکتور نیز احساس نشود.
جریان هفتگی: این جریان با I th1 نشان داده می شنود و جریانی است که در شرایط نرمال و با هفته ای یکبار اتصال از کنتاکتها عبور کرده و تغییری در خصوصیات کنتاکتور به وجود نیاورد.
جریان شیفتی (هشت ساعتی) : این جریان با I th نشان داده می شود و جریانی است که در شرایط کار نرمال و با یکبار اتصال در هر هشت ساعت (یک شیفت کاری) از کنتاکتها می گذرد و تغییری در خصوصیات کنتاکتور به وجو نیاورد.
جریان کار نامی: این جریان با Ie نشان داده می شود و جریانی است که شرط استفاده از کنتاکتور را در رابطه با نوع و مقدار ولتاژ بار بیان می کند. مثلاً اگر این جریان به طور دائم از کنتاکتور عبور نماید. مقدار Ie برابر با I th2 خواهد بود (Ie = I th2).
جریان اتصال کوتاه: مقدار ماکزیمم جریان در لحظه اتصال کوتاه که ممکن است باعث آسیب در کنتاکتور شود به جریان اتصال کوتاه ضربه ای معروف است (Is). همچنین مقدار موثر جریان اتصال کوتاه که کلید برای مدت یک ثانیه قادر به تحمل آن است، جریان یک ثانیه ای یا جریان نامی زمان کم نامیده می شود و با I th (1s) مشخص می گردد.
ولتاژهای نامی کنتاکتور
ولتاژهای نامی تعریف برای هر کنتاکتور عبارتند از :
ولتاژ کار نامی: این ولتاژ که با Ue نشان داده می شود مربوط به کنتاکتها بوده و مقدار ولتاژی است که کنتاکتها با جریان نامی Ie در آن به کار گرفته می شوند. این ولتاژ، توانایی قطع و وصل، نوع و محل استفاده کنتاکتور را مشخص می کند.
ولتاژ عایقی نامی: این ولتاژ که با Ui نشان داده می شود، ولتاژی است که استحکام عایقی بین کنتاکتها را نشان می دهد.
ولتاژها نامی تغذیه بوبین: این ولتاژ که با Ue نشان داده می شود ولتاژی است که باید به بوبین کنتاکتور اتصال یابد تا کنتاکتور عملکرد داشته باشد.
نکته 2 : ولتاژ کنتاکتورهای صنعتی از 220 ولت تا 660 ولت و کنتاکتهای اصلی آنها برای جریان 9A تا 2750A (مجهز به رادیاتورهای خفه کننده جرقه در موقع قطع و وصل) ساخته می شوند.
نکته 3 : ولتاژ تغذیه بوبین کنتاکتورها متفاوت بوده و از 24 تا 380 ولت ساخته می شوند. در اکثر کشورهای صنعتی برای حفاظت بیشتر، تغذیه بوبین کنتاکتورها را زیر ولتاژ حفاظت شده (65 ولت) انتخاب می کنند و یا برای تغذیه مدار فرمان از ترانسفورماتور جدا کننده استفاده می کنند.
قابلیت قطع و وصل و طول عمر کنتاکتور
سرعت قطع و وصل کنتاکتورها در زیر بار را می توان بدون آنکه آسیبی به آنها برسد با طراحی و انتخاب مناسب با 3000 بار در مدت افزایش داد.
تعداد دفعات قطع و وصل کنتاکتور (هر قطع و وصل یک بار) عمر مکانیکی نامیده می شود. طول عمر مکانیکی با حروف از A تا F که اصطلاحاً کلاس کلید نامیده می شود مشخص می شود حرف A تعداد 103 بار قطع و وصل، حرف B تعداد 104 بار، C تعداد 105 بار، D تعداد 106 بار، E تعداد 107 بار وF تعداد 108 بار قطع و وصل را نشان می دهد.
نکته 4 : بعد از حروف کلاس کلید ممکن است عددی به عنوان ضریب قرار گیرد مثلاً E3 برای طول عمر 3 × 107 بار قطع و وصل به کار می رود.
قدرت قطع کنتاکتور
به منظور انتخاب کنتاکتور مناسب برای مصرف کننده های مورد نظر باید به مشخصات توان، ولتاژ، جریان و ضریب قدرت باری که کنتاکتور مجاز است به آن وصل شود، توجه کرد. همچنین کنتاکتهای کنتاکتور باید تحمل جریان راه اندازی، جریان دائمی و جریانهای اتصال کوتاه لحظه ای پیش آمده را نیز داشته باشند. قدرت کنتاکتهای کنتاکتور در تحمل قوس الکتریکی ناشی از قطع کنتاکتها را قدرت فزع کنتاکتور می نامند. مشخصات بیان شده در بسیاری از موارد بر روی بدنه کنتاکتور یا در کاتالوگ آن نوشته می شوند.
برای راحتی کار انتخاب کنتاکتور، طبقه بندی خاصی را برای کنتاکتورها در نظر می گیرند، این طبقه بندی بر اساس نوع جریان و موارد کاربرد انجام می شود. جدول 1-7 طبقه بندی را نشان می دهد.
نوع جریان
استاندارد و طبقه بندی کنتاکتور
مورد استفاده
AC
AC1
باراهمی-بار غیر سلفی یا باخاصیت سلفی ضعیف-گرم کن برقی توان حدود COSΦ=0/95
AC2
برای راه اندازی موتورهای آسنکرون روتور سیم پیچی، بدون ترمز جریان مخالف،جریان راه اندازی بستگی به مقاومت مدار روتور دارد
AC2´
برای راه اندازی موتور آسنکرون روتور سیم پیچی با ترمز جریان مخالف
AC3
برای راه اندازی موتور آسنکرون روتور قفسه ای-هنگام قطع جریان نامی از تیغه های کنتاکتور عبور می کند-تحمل جریان راه اندازی 5 تا 7 برابر جریان نامی
AC4
برای راه اندازی موتور آسنکرون روتور قفسه ای-به کار بردن ترمز جریان مخالف-تغییر جهت گردش الکترو موتور روتور قفسه ای-تعداد دفعات قطع و وصل در فواصل زمانی اندک
AC11
کنتاکتور کمکی-کنتاکتور فرمان بدون داشتن کنتاکت قدرت کوپل مغناطیسی-استفاده فقط در مدار فرمان
DC
DC1
بار اهمی-بار غیر سلفی یا با خاصیت سلفی ضعیف-گرم کن برقی
DC2
راه اندازی موتور شنت-قطع کردن موتور هنگام کار
DC3
برای راه اندازی موتور شنت با تعداد دفعات قطع و وصل زیاد در فواصل زمانی اندک-مدار ترنر
DC4
راه اندازی موتور سری – قطع موتور هنگام کار
DC5
راه اندازی موتور سری با تعداد دفعات قطع و وصل زیاد ، در فواصل زمانی اندک-تغییر جهت گردش موتور-مدار ترنر
DC11
کنتاکتور کمکی – کنتاکتور فرمان – کوپل مغناطیسی
قطع کننده حرارتی (رله حرارتی یا بی متال)
رله حرارتی یا بی متال حفاظت مدارها در برابر اضافه بار (به ویژه در موتورها) به کار می رود. بی متال معمولاً از دو تیغه فلزی غیر هم جنس و با ضریب انبساط طولی مختلف ساخته می شود. چنانچه جریان عبوری از بی متال از حدی بالاتر رود، اینجاد شده از عبور جریان، دو فلز را گرم کرده طول آنها را افزایش می دهد و از آنجا که طول یکی بیشتر از دیگری افزایش می یابد، دو فلز خم شده و از طریق اهرم هایی کنتاکت بی متال را باز می کنند و به این ترتیب مدار قطع می شود.
هر رله حرارتی سه فاز از سه کنتاکت قدرت برای عبور جریان اصلی مصرف کننده و دو کنتاکت فرمان بهره می گیرد. از دو کنتاکت فرمان یک کنتاکت بسته است و جهت قطعت مدار تغذیه بوبین کنتاکتور به کار می رود و کنتاکت دیگر باز است که پس از عمل بی متال، بسته می شود و برای اطلاع یا وصل مدارهای اضطراری به کار می رود.
نکته 5 : جریان بی متال برابر جریان نامی موتور تنظیم می شود و در مقابل اضافه بار از 05/1 تا 10 برابر جریان نامی، می تواند موتور را قطع می کند. در صورتی که جریان عبوری از بی متال به آندازه 5% بیشتر از جریان تنظیم شده باشد، معمولاً مدار در مدتت زمانی بیشتر از 2 ساعت قطع خواهد شد و اگر جریان عبوری از بی متال به اندازه 20% بیشتر از جریان تنظیم شده باشد، مدار در مدت زمانی کمتر از 2 ساعت قطع خواهد شد و چنانچه جریان عبوری از بی متال بیشتر از 50% جریان تنظیم شده باشد، مدار در مدت زمانی کمتر از 2 دقیقه قطع خواهد شد.
شکل 3-7 نمونه ای از یک رله حرارتی (بی متال)
کلید محافظ
کلید محافظ می تواند موتور را در مقابل اتصال کوتاه و اضافه بار حفاظت کند برای عمل رله، معمولاً آن را روی جریان معینی تنظیم می کنند (5/1 تا 8/1 برابر جریان نامی) وقتی که جریان از حد تنظیم شده بیشتر شود عضو حرارتی رله عمل کرده و مدار را قطع می کند. بخش مغناطیسی این رله نیز از یک هسته آهنی ثابت و یک هسته آهنی ثابت و یک هسته متحرک و یک بوبین تشکیل می شود. در صورتی که اتصال کوتاهی در مدار رخ دهد، جریان عبوری از بوبین، هسته متحرک را به هسته ثابت متصل کرده باعث قطع کنتاکتهای متصل به هسته متحرک می شود و به این ترتیب مدار در زمان بسیار کوتاهی به وسیله رله قطع خواهد شد.
برای انتخاب کنتاکتور، بی متال و فیوز مورد نیاز برای موتورها جداولی تنظیم شده است که جداول 3-7 و 4-7 از آن جمله اند. در این جداول کنتاکتور، جریان بی متال و جریان فیوز با توجه به مقادیر قدرت و ولتاژ موتورهایی که به طور مستقیم و یا به صورت ستاره- مثلث راه اندازی می شوند، داده شده است.
شستی
در مدارهای دارای کنتاکتور، اغلب برای دادن فرمان لحظه ای شروع به کار و یا قطع و همچنین تغییر حالت مدار از شستی استفاده می شود. اغلب شستی ها دارای چهار کنتاکت می باشند که در حالت عادی دو تای آنها باز و دوتای دیگر بسته خواهند بود با وارد کردن فشار به شستی تمام کنتاکتها تغییر وضعیت می دهند و با حذف فشار وارد شده به شستی دوباره به حالت اول بر می گردند. معمولاً از شستی های به رنگ قرمز به عنوان قطع کننده و از شستیهای مشکی یا سبز به عنوان وصل کننده مدار استفاده می شود.
شکل 6-7 یک نمونه از شستی های قطع و وصل (استپ و استات)
لیمت سوئیچ یا میکروسوئیچ
از لیست سوئیچ در مدارهای فرمان برای کنترل و محدود کردن حرکت قسمتهای مکانیکی، تغییر جهت حرکت و در تایمرها و شناورها و . . . به عنوان کلید برای قطع یا وصل استفاده می شود.
ساختمان این کلید مانند شستی بوده و توسط سیستم متحرک به آن نیروی فشاری وارد شده یا کشیده می شود. در میکروسوئیچ نیز مانند شستی با بر طرف شدن نیروی مکانیکی وارد به اهرم آن، مجدداً انرژی ذخیره شده در فنر میکروسوئیچ، آن را به حالت اول بر می گرداند.
1- کلید محدود کننده فشاری انتهایی
2- کلید محدود کننده قرقره ای
3- کلید محدود کننده قرقره ای از راست
4- کلید محدود کننده قرقره ای یک طرفه از چپ
5- کلید محدود کننده قرقره ای دو طرفه
6- کلید محدود کننده آنتنی دو طرفه
شکل 7-7 چند نمونه لیمیت سوئیچ ساده
رله های زمانی (تایمرها)
تایمر دستگاهی است که می تواند در یک زمان مشخص که بر روی آن تنظیم می شود، توسط یک میکروسوئیچ، مدارهایی را قطع یا وصل نماید. رله های زمانی در انواع مختلف ساخته می شوند.
رله زمانی یا تایمر موتوری یا الکترومکانیکی
این تایمر از یک موتور کوچک با قطب چاکدار تشکیل می شود که از طریق چرخ دنده یک دیسک را می چرخاند، بر روی دیسک زائده ای تعبیه شده است که با حرکت دیسک و پس از مدت زمانی کنتاکتهایی از یک میکروسوئیچ را باز و تعداد دیگری را می بندد. در شکل زیر نمونه ای از این تایمر نشان داده شده است.
شکل 9-7 شکل ظاهری نمودار تک خطی و علائم یک رله زمانی موتوری
رله زمانی یا تایمر الکترونیکی
از تایمرهای الکترونیکی برای تنظیم زمانهای کمتر از ثانیه تا چندین ثانیه استفاده می شود. در ساختمان این تایمرها از مدارات و اجزا الکترونیکی استفاده می شود. در نوعی از این تایمرها با شارژ و دشارژ شدن خازن بوبین یک رله کوچک تحریک می شود. به عبارت رله هنگامی وصل می شود که خازن شارژ شده، ولتاژ دو سر آن برابر ولتاژ مورد نیاز برای وصل رله شود پس از وصل رله بار ذخیره شده در خازن روی مقاومتی که توسط کنتاکت باز رله به دو سر خازن وصل می شود تخلیه می گردد.
نکته 6 : در تایمر نوع خازنی می توان با تغییر ظرفیت خازن زمان تایمر را تنظیم نمود.
رله زمانی هیدرولیکی
در این رله که از سیستم هیدرولیکی بهره می گیرد، وقتی جریان برق به رله وصل می شود مقداری روغن در داخل رله جا به جا می شود. برای بازگشت روغن به محل اولیه زمانی لازم است که این زمان را به عنوان زمان تایمر مورد استفاده قرار می دهند.
رله زمانی یا تایمر نیوماتیکی (پنوماتیکی)
در این تایمر از خاصیت ذخیره سازی و فشردگی هوا استفاده می شود. هنگامی که بوبین تحریک، قسمت متحرک را جذب می کند قطعه ای که شبیه به دم آهنگری است فشرده شده هوای آن از طریق سوپاپ یک طرفه خارج می شود. هنگامی که جریان بوبین قطع می شود، دم از طریق فنر به حالت اولیه خود بر می گردد و از طریق سوپاپ تنظیم از هوا پر می شود وقتی که دم به حالت عادی برگشت کنتاکتها تغییر وضعیت می دهند.
نکته 7 : تفاوت تایمر موتوری با تایمر نیوماتیکی در این است که تایمر موتوری پس از تنظیم و وصل بوبین آن به ولتاژ، شروع به کار می کند در حالی که تایمر نیوماتیکی پس از قطع ولتاژ از بوبین آن، شروع به کار می کند. در بسیاری موارد، تایمر نیوماتیکی بر روی کنتاکتورهای مدار وصل می شود تا پس از وصل کنتاکتور، دم رله فشرده شود.
رله زمانی بی متال یا حرارتی (تایمرحرارتی)
این نوع تایمر با استفاده از خاصیت بی متال کار می کند و بر دو نوع است. رله حرارتی ذوب شونده و رله حرارتی منعکس کننده میله ای هنگامی که جریان از بی متال عبور می کند، گرم می شود و پس از مدتی در اثر تغییر شکل عمل کرده، مدار را قطع یا وصل می کند. دقت این نوع تایمر زیاد نیست و آب و هوای محیط بر روی آن اثر می گذارد.
شکل 12-7 چگونگی قطع و وصل یک رله حرارتی در دستگاه گرم کن
به طور کلی رله های زمانی یا تایمرها را به دو دسته کلی تقسیم می کنند :
1- رله های تاخیر در وصل (ON- DELAY) : به رله ای گفته می شود که در آن باید به رله انرژی داده شود و سپس رله عمل کرده کنتاکتی را باز یا بسته کند مانند تایمر موتوری.
2- رله های تاخیر در قطع (OFF- DELAY) : به رله ای گفته می شود که بعد از قطع شدن انرژی، عمل کرده کنتاکتی را باز یا بسته می کند مانند تایمر نیوماتیکی.
لامپ سیگنال
برای نشان داده حالت وصل یا قطع یک مدار از لامپ سیگنال استفاده می شود برای افزایش عمر لامپ می توان لامپی را انتخاب نمود که ولتاژ نامی آن بیشتر از ولتاژ تغذیه لامپ باشد. مثلاً برای شبکه 220 ولتی از لامپ 260 ولت استفاده شود. گاهی از لامپهای با ولتاژ و قدرت کم مانند لامپهای رشته ای 6، 12، 24 ولت و 2 تا 4 وات نیز در مدارهای فرمان استفاده می شود که در این صورت به یک ترانسفورماتور نیز احتیاج می باشد که معمولاً بر روی پایه خود لامپ مونتاژ می شود.
شکل 13-7 یک لامپ شستی همراه با کلیدقطع و وصل
کلیدهای تابع فشار (کلیدهای گازی)
این کلیدها برای کنترل سطح گاز داخل مخازن و کمپرسورها، تنظیم فشار آب داخل لوله ها و روشن و خاموش کردن اتوماتیک این دستگاه مورد استفاده قرار می گیرد. عامل فرمان این کلید، فشار گاز یا مایع داخل مخزن است. فشار گاز موثر، بر صفحه داخلی کلید، نیرویی وارد می کند که باعث تحریک کلید شده یک کنتاکت باز را بسته و یا کنتاکت باز را بسته و یا کنتاکت بسته ای را باز می کند حرکت برگشت را می توان به وسیله فنر تامین کرد.
شکل 14-7 چند نمونه از کلیدهای تابع فشار
کلیدهای شناور
کلیدهای شناور برای کنترل سطح آب و یا مایعات داخل منبع ها و استخرها و مخازن مورد استفاده قرار می گیرد. ساختمان این کلید از وزنه تعادل و یک قسمت شناور و یک میکروسوئچ تشکیل می شود. با تغییر سطح مایع داخل مخزن، شناور تغییر مکان داده و به میکروسوئیچ داخل کلید فرمان می دهد و باعث قطع و وصل مدار می شود.
شکل 15-7 دو نمونه از کلیدهای شناور
چشمهای الکتریکی (سنسورها)
نوعی کلید فرمان دهنده است که بدون برخورد فیزیکی با دست یا هر وسیله دیگری توسط سیستم چشم الکتریکی از فاصله حدقل یک میلیمتر و حداکثر هشت متر عکس العمل نشان داده و فرمان صادر می کند و توسط رله ای که در داخل آن به کار رفته، کنتاکتهایی را باز می کند یا می بندد و در نتیجه دستگاه های مورد نظر را فرمان می دهد. از این کلید در دستگاه های صنعتی و خطوط تولید استفاده فراوان می شود.
شکل 16-7 نمونه ای از چشم الکتریکی (سنسورها)
کلیدهای تابع دور (گریز از مرکز)
کلیدهای تابع دور در الکتروموتور جهت خارجی کردن سیم پیچ کمکی از مدار استفاده می شوند. با کم و زیاد شدن سرعت گردش محور موتور وزنه های دو طرف به محور نزدیک و یا دور می شوند و به این ترتیب طوق روی محور مانند آنچه در شکل 17- 7 نشان داده شده است در امتداد مسیر S حرکت کرده باعث قطع و وصل یک کلید می شود.
شکل 17-7 نمونه ای از یک کلید گریز از مرکز
کلیدهای تابع درجه حرارت
این کلیدها به سه نوع میله ای ، گازی و بی متالی موجود می باشند. در نوع میله ای آن یک میله داخل لوله قرار گرفته است. و یک طرف آن میله آزاد می باشد و چون ضریب انبساط حرارتی میله و لوله با یکدیگر متفوت بوده و در نتیجه با تغییر درجه حرارت باعث تغییر مکان سر آزاد میله خواهد شد که این تغییر مکان می تواند یک کلید را قطع و وصل نماید.
لوله
میله
NC
NC
NO
Com COM NO حالت دوم حالت اول
در نوع گازی این کلید از تغییر حجم و فشار گاز در اثر تغییر درجه حرارت برای قطع و وصل کلید استفاده می شود.
در نوع بی متالی این کلیدها از دو تیغه فلزی غیر همجنس که بر روی یکدیگر پرس شده اند استفاده شده است این دو فلز دارای ضریب اتبساط حرارتی یکسان نبوده و در نتیجه تغییر درجه حرارت باعث خم شدن آن ها به سمت فلزی که ضریب انبساط کمتری دارد می گردد.
ضریب انبساط خطی کمتر
ضریب انساط خطی بیشتر ورودی
حالت اول
خروجی
شستی ها : در مدارهای با کنتاکتور اغلب برای دادن فرمان روشن و خاموش از شستی استفاده توسط دست فرمان گرفته و در صورتی که برای وصل مدار به کار رود دارای دو کنتاکت باز و وقتی برای قطع مدار مورد استفاده قرار گیرد دارای دو کنتاکت بسته می باشد. که حالت باز آن را Start و حالت بسته آن را Stop می گویند.
نقشه های مدار کنترل
در نقشه یک سیستم الکتریکی وسایل و تجهیزات الکتریکی با علامتهای اختصاری نشان داده می شوند و ربط این علامتها به یکدیگر و همچنین طرز کار سیستم الکتریکی، از نقشه اتصال درک خواهد شد. این علائم اختصاری و همچنین طریقه کشیدن نقشه مدارهای فرمان در بعضی از کشورها با یکدیگر متفاوت است.
حروف شناسایی
هر دستگاهی که در مدار فرمان مورد استفاده قرار می گیرد. با یک حرف لاتین شناسایی و به وسیله همین حرف در تمامی نقشه ها و لیست وسایل نشان داده می شود. حروف شناسایی استاندارد قدیم در جدول و حروف شناسایی استاندارد جدید در جدول نشان داده شده اند. اگر تعداد دستگاه های مشابه در یک نقشه بیشتر از یکی باشد، در این صورت به دنبال حرف مشخص کننده دستگاه عدد نیز آورده می شود، مانند: Q1 و Q2 و K1M و K2M در استاندارد جدید یا c1 و c2 و a1 و a2 در استاندارد قدیم.
دستگاه
حروف شناسایی
مثال
کلید
a
جدا کننده ، کلید موتوری،کلید قدرت،کلید خودکار،کلید حفاظت موتور
کلید کمکی
b
کلید فرمان ، کلید برنامه ، کلید فشاری ، کلید اصلی
کنتاکتور
c
کنتاکتورهای قدرت
کنتاکتور کمکی
d
کنتاکتور کمکی ، رله های زمانی ، کلید فرمان از دور کمکی
حفاظت کننده ها
e
فیوزها ، قطع کننده های اتوماتیک ، رله های حفاظتی ،رله بوخهلتس ، کلید گریز از مرکز ، قطع کننده ولتاژ اضافی
مبدل اندازه گیری
f
مبدل اندازه گیری،مقاومت شنت برای اندازه گیری و برای رله، ترموالمنت، المنت مقاومتی برای اندازه گیری درجه حرارت
وسایل خبری نوری و صوتی
h
لامپ سیگنال – دستگاه نشان دهنده – زنگ – بوق
خازن – سلف
k
خازن از هر نوع – سلف
ماشین – ترانسفورماتور
m
ژنراتور ، موتور ، مبدل ، ترانسفورماتور
یکسو کننده – باطری
n
یکسو کننده ، باطری
لامپ ها و تقویت کننده ها
p
لامپ خلاء ، لامپ گازی ، تقویت کننده لامپی ، تقویت کننده مغناطیسی
مقاومت و تنظیم کننده سریع
r
مقاومت پیش گذار ، مقاومت محافظ ، مقاومت راه انداز ، مقاومت ترمز
هر نوع دیگر از دستگاه مکانیکی با محرک الکتریکی
S
شیر مغناطیسی یا موتوری ، جرثقیل مغناطیسی – ترمز
مجموعه ترکیبی
u
ترکیبی از وسایل a تا s و همچنین وسایل اندازه گیری ،شارژ ، آژیر و همچنین وسایل دیگری که با حروف شناسایی ذکر شده مشخص نشده اند.
جدول 5-7 حروف شناسایی دستگاه های مدار فرمان در استاندارد قدیم
دستگاه
حرف شناسایی
مثال
کلید
Q
جدا کننده ، کلید باز ، کلید قدرت
کلید کمکی
I , II
کلید فرمان ، کلید فشاری
کنتاکتور
Km
کنتاکتورهای قدرت
کنتاکتور کمکی
K
–
رله های فرمان
KT
–
حفاظت کننده ها
F
فیوزها و رله های حفاظتی ، قطع کننده
وسایل خبری
H
لامپ سیگنال ، دستگاه نشان دهنده
جدول 6-7 حروف شناسایی دستگاه های مدار فرمان در استاندارد جدید
شماره گذاری و نمایش تعداد کنتاکتهای کنتاکتور
کنتاکتهای اصلی (قدرت) هر کنتاکتور را با یک عدد یک رقمی مشخص می کنند به این ترتیب که ورودی تیغه ها با اعداد 1، 3،5 و خروجی آنها با اعداد 2، 4، 6، نمایش داده می شوند. کنتاکتهای فرعی (فرمان) کنتاکتور به دو روش مشخص می شوند. در هر دو روش کنتاکتهای فرمان با اعداد دو رقمی مشخص می شوند. در روش اول عدد سمت چپ معرف موقعیت و ترتیب کنتاکتها در کنتاکتور می باشند. به عبارت دیگر عدد سمت چپ معرف چندمین کنتاکت کنتاکتور است و رقم سمت راست اگر 1 و 2 باشد به معنی بسته بودن و اگر 3 و 4 باشد به معنی باز بودن کنتاکت است.
در روش دوم کنتاکتهای باز و بسته بندی می شوند و جداگانه شماره می گیرند. لازم به ذکر است که کنتاکتهای قدرت بی متال مانند کنتاکتورها با اعداد تک رقمی مشخص می شوند.
در قدیم تعداد کنتاکتهای بسته و باز یک کنتاکتور را بر روی پلاک با استفاده از حروف Ö و S مشخص می نمودند. مثلاً اگر بر روی کنتاکتور نوشته می شد 1S+3Ö به این معنی بود که کنتاکتور دارای یک کنتاکت باز و سه کنتاکت بسته می باشد.
امروزه برای نشان دادن تعداد کنتاکتهای فرمان از یک عدد دو رقمی که به همراه شماره تیپ کنتاکتور نوشته می شود استفاده می کنند مثلاً برای کنتاکتور ذکر شده به جای 1S+3Ö عدد 13 نوشته می شود که رقم سمت راست تعداد کنتاکتهای فرمان بسته و رقم سمت چپ تعداد کنتاکتهای باز را مشخص می نماید. اگر کنتاکتور مثلاً فقط دارای 2 کنتاکت باز باشد با عدد 20 و اگر دارای تنها دو کنتاکت تنها دو کنتاکت بسته باشد با عدد 02 مشخص می شود. در شکل چهار کنتاکتور کمکی که فاقد کنتاکتهای اصلی می باشند نشان داده شده است.
لازم به ذکر است که کلیه وسایلی که با دست فرمان می گیرند مانند شستی های استپ و استارت و یا به طور مکانیکی فرمان می گیرند، مانند میکروسوئیچ ها با اعداد تک رقمی مشخص می شوند برای کنتاکتهای بسته این وسایل از اعداد 1 و 2 و برای کنتاکتهای باز آنها از اعداد 3 و4 استفاده می شود هرگاه از یک نوع وسیله به تعداد زیاد استفاده شود به حروف مشخص کننده وسیله، اندیس عددی داده می شود.
شمای فنی یا نقشه تک خطی
شمای فنی یک دید کلی درباره تاسیسات مورد نظر را بیننده می دهد. در این نقشه جزئیات مربوط به تاسیات داده نشده و تنها به کمک علائم اختصاری دستگاه ها و مصرف کننده های الکتریکی یک نقشه ساده به صورت تک خطی و بدون سیمهای فرعی و کمکی داده می شود. از روی این نقشه تنها می توان محل مناسب قرار گرفتن دستگاه ها، تجهیزات و حفاظتهای لازم و بهای طرح را پیش بینی نمود.
نقشه مسیر جریان
یکی از مهمترین نقشه هایی که در مدارهای کنتاکتوردار به کار می رود، نقشه مسیر جریان می باشد. این نقشه مشخص کننده تمام اتصالات الکتریکی بین دستگاه های موجود در طرح بوده و به کمک آن می توان به راحتی اصول کار و ترتیب مدار فرمان را درک کرد.
نقشه مسیر جریان علاوه بر استفاده برای مونتاژ کاری در عیب یابی مدار نیز بسیار مفید است. برای سادگی کار مخصوصاً در تاسیسات بزرگ، نقشه مسیر جریان به دو قسمت مدار قدرت و مدار فرمان تقسیم می شود.
همانگونه که پیش از این نیز بیان شد، مدار قدرت قسمتی از مدار است که جراین مصرف کننده از آن عبور کرده و اتصالات لازم بین شبکه و مصرف کننده از طریق کنتاکتهای اصلی کنتاکتور برقرار می گردد و وسایل حفاظتی نیز در این مدار قرار می گیرد.
در نقشه مدار فرمان اتصالات مربوط به سیستمهای فرمان دهنده و ربط آنها به یکدیگر نشان داده می شود.
در نقشه مسیر جریان، خطوط مشخص کننده مسیر جریان و اتصالات الکتریکی را با خطوط مستقیم و بدون تقاطع و به صورت عمودی رسم می کنند و برای آنکه در هنگام سیم کشی و مونتاژ و همچنین در هنگام تعمیر، موقعیت تمام سیمها و کنتاکتها و دستگاه های به کار رفته در مدار قابل شناسایی باشند از حروف و اعداد استاندارد شده ای در مدار قدرت و فرمان استفاده می شود. برای این منظور تمام مسیرهای عمودی جریان را به ترتیب و پشت سر هم و از چپ به راست در مدار قدرت و فرمان، شماره گذاری می کنند. در ارتباط با نقشه مسیر جریان ذکر چند نکته ضروری به نظر می رسد:
1- در ترسیم یک نقشه معمولاً تمام دستگاه ها را در حالتی که خاموش بوده و جریان از آنها عبور نمی کند به طریقی ترسیم می کنند که اتصال آنها از چپ به راست باشد. همچنین در سمت چپ علائم اختصاری دستگاه ها، حروف شناسایی مربوط به آن علائم نوشته شده و شماره کنتاکتها نیز در مدار فرمان در سمت راست هر کنتاکت نوشته می شود.
2- در مدار فرمان در زیر هر کنتاکتور یا تایمر، جدولی داده می شود تا به وسیله آن بتوان کنتاکتهای اصلی و فرعی مروبوط را که به کنتاکتور یا تایمر متعلق می باشند مشخص نمود. همچنین از روی این جدول نوع کنتاکتور و تعداد کنتاکتور و تعداد کنتاکتهای اصلی و کنتاکتهای فرعی باز یا بسته آن و همچنین کنتاکتهای تغییر حالت دهنده و یا پالس دهنده آنرا می توان تشخیص داد.
نکته 8 : در این جدول، کنتاکتها با حروف W و S و Ö و H کنتاکتهای اصلی در مدار قدرت و Ö کنتاکتهای بسته و S کنتاکتهای باز و W کنتاکتهای تغییر حالت دهنده یا پالس دهنده ( ) را مشخص می کند.
3- موقعیت و محل کنتاکتور یا رله مربوط به هر یک از کنتاکتهای مدار فرمان را نیز می توان با یک عدد که در داخل یک پرانتز و در زیر حرف لاتین مشخص کننده کنتاکت نوشته می شود مشخص نمود. این عدد شماره مسیر جریانی را که کنتاکتور یا دستگاه مربوط به آن کنتاکت در آن واقع می باشد نشان میدهد. در شکل 29-7 کنتاکتور C1 دارای دو کنتاکت باز در مسیرهای 2 و 4 و یک کنتاکت بسته در مسیر 3 می باشد که در جدولی که در زیر آن رسم شده است مشخص می شود. همچنین کنتاکتور C2 دارای یک کنتاکت باز در مسیر 1 و یک کنتاکت بسته در مسیر 2 می باشد.
شکل 29-7 نحوه مشخص کردن کنتاکت های هر کنتاکتور به کمک جدول
در شکل 30-7 نقشه مسیر جریان برای راه اندازی دو موتور یکی پس از دیگری با استفاده از علائم قدیم نشان داده شده است. مسیرهای جریان از سمت چپ و از مدار قدرت شماره گذاری می شوند. در مدار قدرت حفاظت اتصال بدنه از طریق بدنه به سیم نول (حفاظت نول) انجام شده است.
در مدار فرمان شکل 30-7 و در زیر کنتاکتور C1 جدولی رسم شده است که در آن و در زیر حرف H سه بار عدد 2 آمده است و این به معنای وجود سه کنتاکت قدرت در مسیر 2 می باشد. در زیر حرف S اعداد 5 و 8 وجود دو کنتاکت باز از کنتاکتور C1 در مسیرهای 5 و 8 را نشان می دهند. همچنین از کنتاکتهای بسته این کنتاکتور استفاده ای نشده است. به همین ترتیب موقعیت کنتاکتهای مربوط به کنتاکتور C2 نیز به وسیله جدولی مشخص شده است.
شکل 30-7 نقشه مسیر جریان برای مدار قدرت و مدار فرمان راه اندازی دو موتور یکی پس از دیگری.
در مسیر 5 و در زیر حرف مشخص کننده کنتاکت C1 عدد 4 در پرانتز نوشته شده است این عدد شماره مسیری را که بوبین کنتاکتور C1 در آن قرار گرفته است، نشان می دهد. این عدد در مسیر 8 و در زیر کنتاکت دیگری از کنتاکتهای C1 تکرار شده است.
4- به جای استفاده از جدول برای مشخص نمودن تعداد کنتاکتهای باز و بسته و محل قرار گرفتن آنها در نقشه مسیر جریان، می توان از علامت اختصاری کنتاکتور یا تایمر استفاده نمود. برای این منظور علامت اختصاری کنتاکتها در زیر کنتاکتور در زیر کنتاکتور رسم می شوند و شماره مسیری را که هر یک از کنتاکتها در آن قرار گرفته اند در کنار هر کنتاکت در پرانتز نوشته می شود.
در شکل نقشه مسیر جریان شکل با استفاده از علائم جدید رسم شده است. در این شکل و در زیر کنتاکتور K1M علامت اختصاری کنتاکتهای آن رسم شده است سه کنتاکت اول که با اعداد یک رقمی نشان داده شده اند، کنتاکتهای اصلی یا قدرت می باشند. شماره مسیری که این کنتاکتها در آن قرار گرفته اند در پرانتز کنار آنها نوشته شده است. کنتاکت چهارم که با اعداد 13 و 14 شماره گذاری شده است یک کنتاکت فرعی (فرمان) باز است که در مسیر 5 قرار گرفته است و کنتاکت پنجم که با حروف 21 و 22 نشان داده شده است یک کنتاکت بسته بوده، در مسیر 8 قرار گرفته است.
شکل 32-7 نقشه مسیر جریان برای مدار قدرت و مدار فرمان موتور چپ گرد – راست گرد
5- سیم ها یا هادی هایی که برای اتصال بین ترمینال دستگاه های موجود در مدار فرمان به کار برده می شوند با عددی به نام عدد مکان یا عدد پتانسیل مشخص می شوند. این عدد از شماره مسیر جریان و یک عدد دیگر که از پایین به بالا به ترتیب شماره گذاری می شود ، تشکیل شده است. برای سادگی کار ، سیم ها یا انشعاب های رابط بین ترمینال هایی را که در محل های جدا از هم واقع می شوند ، شماره گذاری می نمایند. مثلاً عدد 52 یعنی انشعاب دوم از مسیر جریان پنجم یا عدد 23012 یعنی انشعاب 12 از مسیر جریان 23 .
در شکل 31-7 در مسیر 6 اولین هادی اتصالی با عدد 61 و دومین هادی که بین شماره های 11 و 96 قرار داردبا عدد 62 شماره گذاری می شود.
6- همزان با شماره گذاری سیم ها می توان نقشه سیم ها یا نقشه خارجی را نیز ترسیم و تکمیل نمود. بدین منظور باید ابتدا ترمینال ها را به ترتیب شماره گذاری نمود و همچنین شماره سیم ها را در روی ترمینال های مربوطه نوشت. به این ترتیب در روی ترمینال دو عدد نوشته می شود که یکی مشخص کننده شماره ترمینال و دیگری مشخص کننده شماره سیم (موقعیت هادی در نقشه مسیر جریان) می باشد. در شکل 33-7 و در مسیر جریان 6 در کنار عدد 62 ، عدد 121 نوشته شده است که نشان دهنده کنتاکت بسته ی C2 از داخل تابلو فرمان برای اتصال به میکرو سوئیچ b5 در خارج از تابلو فرمان به ترمینال 12 وصل می شود.
نکته 9 : معمولاً در نقشه مسیر جریان و در هر مسیر تنها هادی هایی شماره گذاری می شوند که از داخل تابلو مدار فرمان خارج شوند. مثلاً در شکل 33-7 در مسیر 6 از داخل تابلو فرمان خارج نمی شود ، شماره گذاری نشده است.
شکل 33-7 نقشه مسیر جریان بخشی از یک مدار فرمان (علائم جدید)
اصول کلی طراحی مدارهای فرمان
در هنگام طراحی مدارهای فرمان باید به چند نکته توجه داشت :
1. معمولاًص در تمامی مدارهای فرمان ابتدا تجهیزات حفاظتی وصل می شوند. این وسایل حفاظتی عبارتند از : فیوز برای حفاظت در برابر اضافه جریان ، بی متال برای حفاظت در برابر اضافه بار و شستی قطع یا استپ برای قطع مدار. در مدار فرمان 34- این وسایل حفاظتی در ابتدای مدار قرار گرفته اند.
2. از آنجا که شستی وصل ، بوبین کنتاکتور را به طور موقت قطع و وصل می کند و قطع فشار از روی آن باعث قطع برق از بوبین کنتاکتور می شود ، باید یک کنتاکت باز از کنتاکتور را به صورت موازی با شستی وصل قرار داد تا پس از عملکرد کنتاکتور و بسته شدن این کنتاکت باز ، کنتاکتور به طور دائم در حالت وصل باقی بماند. این مسئله در شکل 34-7 نشان داده شده است.
3. هر مدار فرمان را می توان از چند محل وصل یا قطع نمود. برای این کار معمولاً چند شستی وصل با یکدیگر موازی و چند شستی قطع نیز با یکدیگر سری می شوند.
4. در مدارهای فرمان اتوماتیک ، پالس فرمان می تواند توسط وسیله ای غیر از شستی مانند تایمر فرستاده شود. زمان این پالس باید آنقدر باشد تا کنتاکتور جذب کرده و کنتاکت باز آن بسته شود. این زمان باید حداقل برابر با تاخیر در وصل کنتاکتور باشد.
کنتاکت های کنتاکتور پس از شروع فرمان معمولاً با تاخیر 10 تا 50 میلی ثانیه وصل می شوند. زمان تاخیر در وصل آن می باشد. زمان های تاخیر در وصل و تاخیر در قطع کنتاکتور در طراحی مدارهایفرمان باید مورد توجه قرار گیرند. در بعضی موارد باید یک حالت تاخیر زمانی علاوه بر تاخیر در وصل خود کنتاکتور ایجاد نمود.
5. توانی که بوبین کنتاکتورهای جریان متناوب در لحظه وصل دریافت می کند به علت وجود فاصله هوایی و کم بودن نیروی ضد محرکه در دو سر آن ، تقریباً 10 برابر بیشتر از حالتی است که مدار هسته کنتاکتور کاملاً بسته شده است.
نکته 10 : اگر به علت کثثیف شدن و یا به دلایل دیگر ، مدار هسته کنتاکتور کاملاً بسته نشود و بین هسته متحرک و هسته ثابت ، فاصله هوایی وجود داشته باشد، جریان حالت کار بوبین افزایش یافته و باعث داغ شدن و سوختن سیم پیچ خواهد شد.
کنتاکتورهایی که بوبین آن ها توسط جریان مستقیم تغذیه می شوند، نیز در هنگاه وصل ، احتیاج به توان زیادی دارند و می توان جریان بوبین آن ها را پس از وصل شدن کنتاکتور با قرار دادن یک مقاومت در مدار آن را کاهش داده و تنظیم نمود. در این کنتاکتورها چون در هنگام بسته بودن مدار هسته نیروی ضد محرکه در بوبین وجود ندارد لذا برای کاهش جریان آن باید یک مقاومت اهمی را پس از بسته شدن مدار هسته یا بوبین به صورت سری قرار داد.
7. ولتاژ تغذیه بوبین کنتاکتورها به ندرت بیشتر از 220 ولت انتخاب می شود ، ولتاژ تماسی شده و در مواردی که طول هادی زیاد باشد احتمال وصل خودبخودی کنتاکتور و یا قطع نشدن آن در اثر وجود ظرفیت خازنی بین هادی های فرمان و زمین وجود خواهد داشت. می توان برای خنثی کردن اثر خازنی سیم از یک سلف استفاده نمود. اگر از ولتاژ خیلی کم برای تغذیه بوبین کنتاکتور استفاده شود ، جریان زیادی از شبکه برای عملکرد کنتاکتور کشیده می شود در نتیجه باید سطح مقطع سیم های فرمان را بزرگ تر انتخاب کرد به همین دلیل ولتاژ تغذیه بوبین معمولاً از 42 ولت کمتر انتخاب نمی شود.
8. ولتاژ نامی تغذیه بوبین کنتاکتور را با UC بر روی کنتاکتور نشان می دهند. بر اساس استاندارد ، کنتاکتورهای معمولی تنها اگر با ولتاژی مابین 8/0 تا 1/1 برابر ولتاژ نامی بوبین خود تغذیه می شوند بدون اشکال کار خواهند نمود.
ولتاژ کمتر از UC8/0 باعث وصل نشدن کنتاکتور (اگر بوبین کنتاکتور گرم باشد)و ولتاژ بیشتر از UC1/1 باعث سوختن بوبین کنتاکتور خواهد شد.
اگر بوبین کنتاکتور سرد باشد ، با ولتاژی که حدود 0.6UC نیز باشد می توان آن را متصل نمود. در هنگام راه اندازی موتورها ، به دلیل بالا بودن جریان راه اندازی ، افت ولتاژ در خط افزایش می یابد. به همین دلیل در این حالت باید توجه داشت که ولتاژ تغذیه بوبین کنتاکتور از حد مجاز 0.8UC کمتر نشود.
9. در دستگاه های صنعتی که کلیدهای قطع و وصل و لیمیت سوئیچ ها بر روی بدنه دستگاه نصب می شوند و احتمال اتصال سیم های فرمان به بدنه دستگاه وجود دارد ، باید از ترانسفورماتورهای حفاظتی یک به یک و یا ولتاژ کم استفاده شود.
تحلیل انواع مدارات فرمان
مدار شماره 15- تحلیل فرمان اتصال مستقیم یک موتور سه فاز القایی با روتور قفس سنجابی به شبکه.
مدار قدرت و فرمان مورد نیاز در شکل 41-7 نشان داده شده است. در مدار قدرت ، موتور از طریق کنتاکتور C1 به شبکه وصل می شود. همچنین برای حفاظت موتور در برابر اتصال کوتاه از فیوز برای حفاظت آن در برابر اضافه بار از بی متال استفاده می شود.
شکل 41-7 مدار قدرت و مدار فرمان برای اتصال یک موتور سه فاز قفس سنجابی به شبکه.
در کدار فرمان این موتور ابتدا این تجهیزات حفاظتی قرار می گیرند. (فیوز، تیغه بسته بی متال و شستی قطع یا استپ) پس از تجهیزات حفاظتی ، شستی وصل یا استارت همراه با یک تیغه باز از کنتاکتور به عنوان تیغه خود نگهدار و در نهایت بوبین کنتاکتور قرار می گیرند در شکل 42-7 مدار قدرت و مدار فرمان موتور فوق با استفاده از علائم جدید رسم شده اند.
راهنمای انتخاب درجات حفاظتی برای تابلوهای بکار رفته در شبکه های توزیع
هدف از انتخاب درجه حفاظتی برای تابلو در فصل اول بیان شده است. در این پیوست به بررسی تعیین حداقل درجات حفاظتی لازم پرداخته شده است. از آنجایی که تعیین درجه حفاظتی برای یک تابلو، با قیمت تمام شده آن ارتباط مستقیم دارد، تعین یک درجه حفاظتی و اجباری کردن آن، در نظر نگرفتن مسائل اقتصادی را در تهیه تابلو سبب می شود. مقادیر ارائه شده در این پیوست حداقل مقادیر لازم در هر مورد می باشد و در صورتیکه منطقه مورد نظر برای نصب تابلو دارای شرایط خاصی باشد، این مقادیر بایستی افزایش یابند.
برای تعیین درجات حفاظتی بایستی به نکات زیادی توجه نمود که می توان به موارد زیر اشاره کرد :
1- نحوه دسترسی افراد به تابلو (افراد مجاز، غیر مجاز، توجه به شرایط فرهنگی منطقه و . . . )
2- میزان آلودگی منطقه نصب تابلو از لحاظ گرد و خاک و قدرت نفوذ آن به تابلو.
3- میزان بارندگی و چگونگی ریزش آن.
از آنجاییکه هر منطقه از ایران دارای شرایط متنوع فرهنگی و آب و هوایی می باشد، تقسیم بندی جغرافیایی در تعیین درجات حفاظتی کارا نمی باشد (برای مثال ریزش شدید باران هم در مناطق کویری و گرمسیر و هم در نقاط مرطوبی امکان پذیر است)، لذا در بررسی به عمل آمده در این پیوست با توجه به شرایط کلی موجود در اکثر مناطق مقادیر حداقل درجه حفاظتی برای تابلوهای نصب شده در پستهای سرپوشیده و تابلوهای نصب شده در محوطه های باز ارائه شده است.
1- تابلوها نصب شده در داخل پستهای سرپوشیده
با توجه به محل نصب این تابلوها، افرادی که به این تابلوها دسترسی دارند، عموماً از افراد مجاز صلاحیت دار می باشند (افرادی که با تابلوهای برق آشنایی داشته و معمولاً برای تعمیر و نگهداری و قرائت مقادیر به پستها مراجعه می کنند) لذا، رقم اول درجه حفاظتی باید طوری انتخاب شود تا این اشخاص در برابر تماس با قسمتهای برقدار داخل تابلو و یاقسمتهای متحرک آن دارای ایمنی کافی باشند، با توجه به جدول (1-1) حداقل درجه حفاظتی لازم بدین منظور عدد 2 می باشد که نشان دهنده اینست که انگشتان یا اجسام مشابه به طول کمتر از 80 میلیمتر و به قطر کمتر از 12 میلیمتر در برابر تماس با قسمتهای برقدار و متحرک داخل تابلو محافظت شده اند. در صورتیکه افراد غیرمجاز به این تابلو دسترسی داشته باشند درجه حفاظتی بزرگتری باید انتخاب گردد. در صورتیکه وضعیت تابلو قرار گرفته در پست به صورتی باشد که امکان ورود گرد و خاک مضر به آن وجود داشته باشد و شرایط خاص منطقه این مسئله را تشدید نماید، می توان درجه حفاظتی 5 را انتخاب نمود، که عموماً در ایران این مسئله وجود ندارد.
برای انتخاب رقم دوم درجه حفاظتی که نشان دهنده نفوذ مایع به داخل تابلو می باشد، شرایط تابلو نصب شده در پست در نظر گرفته می شود، با توجه به اینکه تابلو در پست قرار دارد، نیاز به درجه حفاظت خاصی نمی باشد و می توان درجه حفاظت حداقل صفر را انتخاب نمود.
توجه :
در صورتیکه احتمال ریزش قطرات آب به هر دلیلی وجود داشته باشد IP باید تصحیح گردد. با توجه به موارد فوق الذکر حداقل درجه حفاظت مورد نیاز برای تابلوهای نصب شده در داخل پست IP20 می باشد.
2- تابلوهای نصب شده در خارج از پست و در محوطه باز
با در نظر گرفتن این موضوع که جداره های بیرونی این تابلوها در دسترس افراد عادی و غیرمجاز نیز می باشد لذا حداقل درجه حفاظتی لازم برای اولین رقم مشخصه عدد 4 می باشد. یعنی از تماس سیمها و مفتولها به ضخامت یک میلیمتر با قسمتهای برقدار و متحرک داخل تابلو جلوگیری گردد.
با توجه به خصوصیات آب و هوایی مناطق مختلف، در مناطقی که گرد و غبار بیش از حد می باشد و احتمال اختلال در عملکرد وسایل داخل تابلو به این علت می باشد، باید تابلو از گرد و غبار مضر محافظت گردد. در این حالت اولین رقم مشخصه را می توان عدد 5 انتخاب کرد.
شینه های بکار رفته در تابلو
شینه های مورد استفاده در تابلو عموماً از جنس مس یا آلومینیوم با قابلیت هدایت الکتریکی و خواص مکانیکی خوب می باشند. برای شینه های مسی از استاندارد VDE0201 و برای شینه های آلومینیومی از استاندارد VDE0202 استفاده شده است.
مشخصه های استاندارد مس و آلومینیوم مورد استفاده در شینه ها مطابق جدول زیر می باشد.
جدول 1
نوع ماده
چگالی
Kg/dm2
رسانایی در 20̊
m/Ω.mm2
رسانایی در 60̊
m/Ω.mm2
نسبت رسانایی بر چگالی
مقاومت ویژه در 20̊
غلظت جریان در حد دما
A/mm2
مس
9/8
56
35
3/6
0178/0
154
آلومینویم
7/2
48
30
13
0286/0
102
جدول 2
1- حداکثر دمای پیوسته
برای شینه هایی که اتصالات آن با پیچ بوده و اکسید نشده یا روغن کاری نشده باشند حدوداً 120º c و در صورتیکه آبکاری نقره و یا شبیه به آن شده باشد این دما را می توان تا 160º c در نظر گرفت.
با افزایش دما استحکام مواد هادی کاهش پیدا می کند، این اثر برای آلومینیوم سریعتر از مس می باشد، در حالت اتصال کوتاه دمای هادی آلومینیوم از 180º c و دمای هادی مس از 200º c نباید تجاوز کند.
2- انتخاب شکل سطح مقطع شینه
شکل سطح مقطع هادی نه تنها بر روی استقامت پیچشی شینه موثر است بلکه روی ظرفیت باردهی شینه نیز اثر گذار می باشد. به هنگام استفاده از شینه در جریان مستقیم، به علت عدم وجود اثر پوستی، عامل مهم در انتخاب شکل سطح مقطع شینه، فقط تحمل حرارتی شینه در آن جریان می باشد.
در جریان متناوب، اثر پوستی عامل مهمی در افزایش مقاومت هادی می باشد، این اثر را می توان با انتخاب سطح مقطع مناسب کاهش داد، در جریانهای پایین شینه تکی یا دوبل تخت با توجه به سهولت در نصب و فواصل مجاز کم، ترجیح داده می شود، و در این حالت استفاده از شینه دوبل تلفات را پایین می آورد.
در جریانهای بالاتر از شینه های بالاتر از شینه های گرد (لوله ای) و ناودانی می توان استفاده نمود.
در شکل زیر درصد باردهی شینه های مختلف که دارای سطح مقطع مجموع یکسان هستند با هم مقایسه شده اند.
شکل 1
3- جداول ظرفیت باردهی شینه های مختلف مسی و آلومینیومی
در جداول 3 تا 8 ظرفیت جریان پیوسته ای که هادیهای مسی و آلومینیومی می توانند از خود عبور دهند با توجه به فرضیات زیر بدست آمده است :
الف- هوای محیط آرام و بدون حرکت است.
ب- قسمتهای اکسیده شده هادی های لخت، دارای ضریب تشعشع 4% برای مس و 35% برای آلومینیوم هستند.
پ- هادیهای رنگ شده دارای ضریب تشعشع تقریبی 9% می باشند.
جداول مربوط به هادیهای مسی طبق استاندارد DIN 43671 و برای هادیهای آلومینیومی طبق DIN 43670 می باشد.
در جدول3 مشخصات باردهی شینه های مسی با سطح مقطع مستطیلی آمده است، در محاسبه مقادیر این جدول دمای محیط 35º c و دمای هادی 65º c در نظر گرفته شده است. فاصله بین دو شینه که بطور عمودی و از پهنا کنار هم قرار گرفته اند برابر ضخامت شینه می باشد.
جدول 3
مشخصات باردهی شین مسی از پروفیل U برای جریان متناوب در جدول (5) آمده است که در این جدول محاسبات بر اساس دمای محیط 35º و دمای هادی 65º c در نظر گرفته شده است.
جدول 4
محیط 35º c و دمای هادی 65º c در نظر گرفته شد است و فاصله بین خط مرکزی دو فاز مجاور بزرگتر یا برابر با 2 برابر قطر خارجی شینه می باشد.