برق صنعتی یکی از مهمترین چالش های یک واحد صنعتی و تاسیسات برقی است که شامل نحوه ایجاد و توزیع برق و همچنین تکنیک ها و روش هایی جهت کترل و استفاده از برق صنعتی در ارتباط با فرآیند تولید و ابزارآلات و تجهیزات مکانیکی و الکتریکی مرتبط با آن میشود.
این یک دانش و مهارت صنعتی و اموزشی و همینطور آکادمیک است و در کلاس های این دوره ها، شما مطالبی در ارتباط با طرح و برنامه های صنعتی یاد میگیرید. برای مثال افراد شرکت کننده در این دوره های آموزشی، کار با وسایل و تجهیزاتی را می آموزند که در کارخانه ها، کارگاه ها و به طور کلی در سطوح صنعتی و تجاری کاربرد دارند.
عمده سرفصل هایی که در هر دوره برق صنعتی تدریس میشود شامل شناخت و نحوه کار با انواع ترانسفورماتورها، آشنایی با الکتروموتورهای تک فاز و سه فاز، انواع کلیدها و کنتاکتورها، طراحی مدار فرمان و همچنین تابلو های برق میشود.
ما در ادامه به شرح مختصری از هر یک از این سرفصل ها میپردازیم:
تابلوهای کنترل برق صنعتی
تابلوهای برق یکی از اجزا اساسی در سیستم سیم کشی برق صنعتی محسوب می شود که وظیفه کنترل عملکرد تجهیزات برقی، محافظت مدارها و فرمان و مدیریت توزیع برق در واحدهای فرآیند صنعتی را به عهده دارد.
ظاهر تابلوهای برق شبیه به یک کابین فلزی است که قطعات و تجهیزات مختلفی همچون فیوزها، کلیدهای قطع و وصل، چراغ های نمایشگر، کنتاکتورها، بی متال ها و سایر ادوات الکتریکی در آن جای گرفته اند تا نظارت، کنترل و حفاظت از دستگاه های برق را انجام دهند.
تابلو برق صنعتی در صنایع تولیدی و کارخانجات نقش بسیار مهم و حیاتی را ایفا میکند و باعث نظم و ارتباط صحیح میان اجزای یک سیستم برقی میشود. ضمن اینکه باعث ایجاد ایمنی در حفظ سلامت و تجهیزات برقی و حتی جان کارکنان محیط کار نیز میشود.
تابلو برق صنعتی در مکان‌هایی همچون ایستگاه‌های توزیع، ایستگاه‌های مبدل، ایستگاه‌های برق، ساختمان‌های تجاری و سازمانی، کارخانه‌های صنعتی، پالایشگاه‌ها و… مورد استفاده قرار می‌گیرند. با درنظر داشتن کاربرد و استفاده از تابلو برق در صنعت، لازم است که مدیران و مهندسین برق فعال در عرصه‌ی صنعت آشنایی کافی با تابلوهای MV/LV را داشته باشند
تابلو برقها ساختارهای متفاوت و گوناگونی دارند که میتوان آنها را از این نظر دسته بندی نمود:
تابلو برق Metal Enclosed: این نوع از تابلو برقها دارای یک محفظه فلزی هستند که تمامی تجهیزات تابلو برق شامل کليدها، لوازم اندازه گيري، ترانس‌هاي جريان و ولتاژ، شينه‌ها و … داخل آن قرار می‌گیرند.
تابلو برق کشویی یا Withdrawable: این تابلو برق از ایمنی بیشتر و سرویس راحت‌تری برخوردار است. به همین دلیل است که از تابلو برق کشویی جهت کنترل الکتروموتورها استفاده میشود.
تابلو برق رک (Rack): این تابلوهای برقی صنعتی به صورت قفسه ساخته میشوند و انواع محفظه‌های کنترل، مخابراتی، اندازه گیری و الکترونیکی بر روی تابلو برق رک قرار می‌گیرند.
تابلو برق Swing: تابلو برق Swing تقریبا مانند مدل رک میباشد و به همین دلیل آن را در دسته ی رک تقسیم میکنند. این نوع از تابلو برق دارای درب شیشه‌ای متحرک می‌باشند که دلیل قیمت بالای آن است. در تابلو برق Swing میتوان پشت تمامی تجهیزات را مشاهده نمود و این دلیلی برای راحتی استفاده از آنها است.
تابلو برق Metal Clad: این نوع از تابلو برق، زیر مجموعه ای از تابلو برق Metal Enclosedقرار می‌گیرند. ساختار این نوع از تابلو برق به این صورت است که دارای محفظه‌های مختلف به صورت جداگانه است و قطعات مختلف مجزا از هم قرار می‌گیرند. این امر به این دلیل انجام میشود که در صورت بروز خطا در یکی از قطعات و محفظه‌ها، سایر قطعات دچار آسیب نشوند.
تابلو برق Compartment Type: این نوع از تابلو برق نیز زیر مجموعه ای از تابلو برق Metal Enclosed است. ساختار این نوع تابلو برق، مخالف مدل قبلی است و به این صورت است که در آنها محفظه‌های قطعات به یکدیگر متصل میشوند و از هم جدا ساخته نمی‌شوند.
شناخت انواع ترانسفورماتورها
یکی از تجهیزات کاربردی در زمینه طراحی تابلوهای برق ترانس جریان یا ترانسفورماتور جریان است که برای تبدیل جریان و ولتاژ الکتریکی به یک جریان متناسب استفاده می شود و هر مهندس و تکنیسنی در این حوزه با آن رو به رو شده است.
جریان ها الکتریکی در خطوط تولید، انتقال، توزیع و مصرف برق می توانند از چند آمپر تا ده ها هزار آمپر متغیر باشند و به منظور تسهیل اندازه گیری، حفاظت و کنترل، باید به یک جریان یکنواخت تبدیل شوند.
علاوه بر این مورد، ولتاژ روی خط نیز به طور کلی نسبتاً زیاد است که برای اندازه گیری مستقیم بسیار خطرناک است برای حل این مشکل از ترانسفورماتور جریان برای تبدیل جریان و جداسازی الکتریکی استفاده میشود
اساس کار ترانسفورماتور جریان مزابق القای الکترومغناطیسی است که جریان ولتاژ بالا را به جریان ولتاژ پایین تبدیل می کند و باعث جاری شدن شدید جریان از طریق خطوط انتقال می شود که در آمپرمتر کنترل می شوند.
ترانسفورماتورهای جریان می توانند برای عملکرد عادی، میزان جریان را از هزاران آمپر به یک خروجی آمپراژ استاندارد با نسبت معلوم کاهش دهند. بنابراین انواع مختلفی از آنان در برق صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد که ذر ادامه به آن اشاره میکنیم:
ترانس جريان ابزار دقيق
ترانس جریان ابزار دقیق که تحت عنوان ترانس جریان اندازه‌گیری نیز خوانده می شود برای اندازه گیری ولتاژ جریان سیستم و ولتاژ های 750 کیلوولت و بیش تر از آن استفاده می شود. مدارهای الکتریکی ممکن است در مقابل شک الکتریکی قرار بگیرند و وجود ترانس جریان ابزار دقیق نقش حفاظتی را خواهد داشت. ترانس جریان دارای دو هسته است و از دو سیم پیچ اولیه و ثانویه تشکیل شده است. مدلی دیگر از ترانس جریان ابزار دقیق به صورت ترانسفورماتور جریان نوری است؛ این ترانس طبق اثر فارادی کار میکند
ترانس جریان حفاظتی
این نوع از ترانس ها برای حفاظت از رله و تجهیزات الکتریکی دستگاه‌ها و محافظت از سیستم منبع تغذیه استفاده میشود. اساس کار انها به این شکل است که زمانی فعال می شوند که جریان عبوری از مدار ده برابر جریان اسمی باشد. این ترانس با توجه به اشکال مختلف هسته هایشان دارای انواع مختلفی است.
هر ترانسفورماتور جریان حفاظتی باید به طور دقیق و قابل اطمینان برای مدت زمان طولانی کار کند.
ترانس جریان مداخله گر
یک ترانس جریان مداخله گر برای کاهش اندازه گیری جریان و برای اهداف اندازه گیری و محافظت از مدار استفاده می شود. به عنوان مثال می توانند در یک منبع سه فاز برای اندازه گیری جریان جاری برای اهداف صورتحساب استفاده شوند، یا نشتی زمین را جستجو کنند
ترانسفورماتور جریان مداخله گر که تحت عنوان انگلیسی Interposing current transformers خوانده می شود؛ دستگاهی است که در خروجی خود یک جریان متناوب تولید می کند که متناسب با جریان متناوب اولیه خود است. ترانسفورماتور جریان مداخله گر در جایی استفاده می شود که جریان برای اندازه گیری مستقیم بسیار بالا باشد یا ولتاژ در مدار اولیه بسیار زیاد باشد، بنابراین جداسازی گالوانیکی بین جریان اولیه و ثانویه به دلایل ایمنی یا فنی مهم است.
ترانسفورماتور جریان wound
ترانسفورماتورهای wound و یا سیم پیچی شده دارای سیم پیچ مخصوص به خود است و اندازه جریان ثانویه به تعداد دورهای سیم پیچی شده ترانسفورماتور بستگی دارد.
از این ترانس در پلایشگاه‌ها، صنعت پتروشیمی صنعت بسته بندی ، نیروگاه ها ، صنعت فولاد ، صنعت آزمایشگاه و لاستیک و پلاستیک و ماشین آلات دستگاه‌های برقی استفاده میشود. یک ترانسفورماتور ساده دارای دو سیم پیچ است که هر سیم پیچ در یک ا هسته آهن جداگانه است که مدار مغناطیسی لازم را ایجاد میکند.
ترانسفورماتور جریان Toroidal
ترانسفورماتور جریان Toroidal در طیف گسترده‌ای از مدارهای الکترونیکی استفاده میشوند: منابع تغذیه، اینورتر و تقویت کننده‌ها که به نوبه خود در اکثر قریب به اتفاق تجهیزات الکتریکی: تلویزیون، رادیو، رایانه و سیستم‌های صوتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. سلف حلقوی و ترانسفورماتور می‌سلف و ترانسفورماتورهای دارای هسته‌های مغناطیسی اجزای الکترونیکی منفعلی هستند که از یک حلقه دایره‌ای یا هسته مغناطیسی مانند آهن ورقه شده و یا پودر آهن تشکیل شده‌اند که در اطراف آنها سیم پیچ میشود. این ترانفورماتور‌ها دارای سیم پیچ نیستند.
ترانسفورماتور جریان Bar
جریان Bar اغلب به عنوان ترانسفورماتور سری نیز شناخته شده و دارای هادی حامل جریان است. در این ترانسفورماتور از کابل مدار اصلی به عنوان سیم پیچ استفاده شده به همین دلیل دارای سیم پیچ نیست. در اصطلاح به آن ترانسفورماتور تیغه‌ای نیز گفته میشود.
انواع الکتروموتورهای تکفاز وسه فاز
الکتروموتور ماشینی است که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند. اساس کار به این شگل است که وقتی یک هادی حامل جریان الکتریسیته تحت اثر یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد نیرویی بر روی آن هادی حامل جریان از سوی میدان مغناطیسی اعمال می شود و حرکت مکانیکی ایجاد میکند اغلب موتورهای الکتریکی دوار هستند اما موتور خطی نیز وجود دارند.
هر موتور الکتریکی دوارازدو بخش متحرک و محرک تشکیل شده که به بخش متحرک روتور و به بخش ثابت که درون موتور قرار دارد استاتور می گویند .در یک الکترو موتور ، روتور به علت گشتاور ناشی از نیروی میدان مغناطیسی در استاتور به حول محور خود می چرخد. هر الکترو موتور بر اساس ساختارش توسط برق جریان مستقیم DC و یا جریان متناوب AC تغذیه می شود الکتروموتورهای سه فاز دارای توان بالاتری نسبت به الکتروموتورهای تک فاز می باشند و عامل ایجاد چرخش در آنها ایجاد میدان دوار در داخل استاتور میباشد.در یک دسته بندی کلی الکتروموتورهای سه فاز به دو دسته ی الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی و الکتروموتور القایی سه فاز قفس سنجابی با روتور سیم پیچی شده ( اسلیپ رینگ) تقسیم میشوند.
از مزایای الکتروموتور های القایی سه فاز میتوان به قیمت مناسب، کاربرد آسان، هزینه بهره وری مناسب و طراحی مستحکم آنها اشاره کرد.
شناخت انواع کلیدهای ساده ومرکب
برای کنترل تجهیزات الکتریکی مصرف کننده ها از وسایل مختلفی استفاده می کنند یکی از ساده ترین راه های کنترل وسایل برقی استفاده از انواع کلیدهای صنعتی میباشد به طور کلی کلید وسیله ای است که باعث قطع و یا وصل و همچنین تغییر وضعیت مدار الکتریکی می شود.
کلیدهای ساده
کلیدهای ساده برای تغییر حالت نیاز به انرژی مکانیکی دارند. این کلیدها به شکل‌های یک پل، دو پل، سه پل و… طراحی و تولید میشوند. همچنین کلیدهای ساده به دو دسته لحظه‌ای و دائمی نیز تقسیم‌بندی میشوند.
کلید اهرمی
کلید اهرمی جز ساده‌ترین انواع کلیدهای صنعتی به شمار می‌آید. در صنعت به این دسته از کلیدها، کلید چاقویی یا کلید کاردی نیز می‌گویند. در کلید اهرمی، تیغه‌های کاردی شکل بر روی محور گردانی وصل میشود وبه منظور جدا کردن مدارهایی با جریان پایین استفاده میشود و
کلید غلطکی
کلید غلطکی نوع دیگری از انواع کلیدهای صنعتی ساده به شمار می رود. این کلیدها در عمل یک استوانه عایق اند که حول محوری به شکل دایره حرکت میکنند.
کلید زبانه‌ای
یکی دیگر از انواع کلیدهای صنعتی ساده کلیدهای زبانه‌ای هستند. فرآیند قطع و وصل کنتاکت‌ها در این دسته از کلیدها بدون اصطکاک مکانیکی انجام میشود و به همین دلیل طول عمر و مرغوبیت این دسته از کلیدها بیشتر است.
کلید سلکتور سوئیچ
کلید سلکتور سوئیچ یک تجهیز الکترومکانی است. این دسته از محصولات می‌توانند جریان الکتریکی در مدار را به‌صورت دستی قطع و وصل کنند به همین دلیل در بخش‌های مختلفی از کلید سلکتور سوئیچ استفاده میشود.
کلید گردان
این کلید یک سوئیچ است که با گردش عملکرد مدار را کنترل میکند. این کلید دارای یک محور با بازوهای کنتاکت است و از طریق چرخش محور کلید در جهت عقربه‌های ساعت یا برعکس، می‌تواند کنتاکت‌ها را تغییر وضعیت دهد.
کلیدهای مرکب
کلیدهای مرکب نیز دسته دیگری از کلیدهای صنعتی هستند که جهت تغییر حالت از نیروی مکانیکی دریافتی استفاده میکنند.
همینطور اینم کلیدها نیز بسته به مصرف آن انواع مختلفی دارد
کنتاکتور
کنتاکتور یک کلید مغناطیسی است. که برای قطع و وصل و کنترل و فرمان مدارهای الکتریکی استفاده میشود. این کلیدها دارای دو هسته به شکل‌های E و U هستند که یکی از آنها ثابت و دیگری متحرک است.
بی متال
بی متال یا رله بی متال دسته دیگری از کلیدهای برق صنعتی است که از آن به منظور حفاظت از موتور الکتریکی در مقابل تحمیل اضافه بار استفاده میشود و به کنتاکتور وصل میشوند. عملکرد بی متال بدین طریق است که درصورتی‌که جریانی بیش‌ازحد جریان تنظیم‌شده از آن عبور کند، اقدام به قطع کردن مسیر جریان میکند.
کلید اتوماتیک
کلید اتوماتیک یکی دیگر از انواع کلیدهای برق صنعتی است که امکانات دستی را به‌منظور قطع و وصل برق ایجاد میکند. در نتیجه این کلید وظیفه حفاظت جریان اضافی و اتصال کوتاه را بر عهده دارد.
طراحی انواع نقشه های مدارفرمان وقدرت
نقشه های الکتریکی مدار فرمان و قدرت، نقشه های ایزومتری هستند که در آنها وسایل و تجهیزات الکتریکی با علامت های اختصاری نمایش داده می شود. هر دستگاهی در مدار فرمان با یک حرف لاتین مورد استفاده قرار می گیرد و به وسیلۀ همین حرف در تمامی نقشه ها نشان داده می شود.
یکی از مهم ترین نقشه هایی که در مدارهای فرمان استفاده میشود، شمای مسیر جریان است. این نقشه علاوه بر استفاده در مونتاژ، در عیب یابی مدار نیز بسیار مفید است. نقشۀ مسیر جریان عمدتا به دو قسمت مدار قدرت و مدار فرمان تقسیم می شود.
از نقشه سیم ها یا نقشه خارجی برای مشخص کردن دستگاه های الکتریکی مانند موتور، میکروسوئیچ و … که خارج از تابلوی فرمان قرار دارند و برای اتصال آنها به تابلوی فرمان استفاده می شود. این نقشه مهم ترین نقشه برای مونتاژ تأسیسات الکتریکی است و در آن، وسایلی که باید به ترمینال های تابلوی فرمان اتصال شوند و در خارج از تابلوی فرمان هستند ترسیم می شود. معمولاً در این نقشه تک تک سیم های اتصال را رسم نمی کنند، بلکه آنها را به صورت یک دسته رسم کرده و روی آن، تعداد سیم ها را در داخل یک پرانتز می نویسند. همچنین در ابتدا و انتهای آن نیز تک تک سیم ها را با شمارۀ ترمینال مشخص می کنند.
هنگام مونتاژ نیز سیم های اتصال در دسته های جدا از هم و به وسیله کابل ایجاد میشود. دستگاه های الکتریکی خارج از تابلوی فرمان، به ترمینال های تابلوی فرمان اتصال می یابد.
فلذا در نقشۀ خارجی باید سیم های ورودی و خروجی هر ترمینال مشخص باشد.
