آموزش طراحي تابلو برق يكي از اصلي ترين خواسته هاي افراد تازه وارد و حرفه اي در حوزه اتوماسيون صنعتي است. مبحثي كاملا عملي كه نيازمند سال ها مداومت و تلاش در آموزش طراحي تابلو برق مي باشد.
ما اين راه را براي شما كوتاه تر مي كنيم.
در اين نوشته با اصول طراحي تابلو برق هاي كوچك و بزرگ آشنا خواهيد شد.
به طور كلي، اگر به پروسه ي سيستم هاي برق رساني نگاهي اجمالي بياندازيم، نيروي برق از يك نقطه، توليد مي شود و در يك نقطه، مورد مصرف قرار مي گيرد.
تابلوهاي برق LV به نوعي، تامين كننده و توزيع كننده نهايي برق فشار ضعيف بين مصرف كننده ها مي باشد كه به شرح آنها مي پردازيم.
تعريف و نقش تابلوهاي برق در صنعت :
همانطور كه در مقاله انواع خطوط انتقال برق اشاره نموديم، در انتهاي پروسه توليد و انتقال نيروي برق، ترانسفورماتورهاي كاهنده مانند ۲۰KV-400V به نوعي نقش تغذيه تابلوهاي فشار ضعيف را ايفا مي كنند. تابلو برق، به نوعي واسطي است بين منبع و مصرف كننده كه بطور كلي چند وظيفه ي مهم دارد.
وظايف كلي تابلوهاي برق :
۱- توزيع نيروي برق و تغذيه مصرف كننده ها
۲-حفاظت از مصرف كننده ها و ايمني كاربران
۳-بهينه سازي و كنترل مصرف كننده ها و تجهيزات
شرح :
۱- تغذيه و توزيع نيروي برق :
در يك مجموعه صنعتي يا مسكوني، معمولا يك يا چند ورودي برق ( برق شهر، ژنراتور) وجود دارد كه مي تواند تعداد زيادي مصرف كننده را تغذيه نمايد. بديهي است كه ما بايد برق ورودي را بين تمامي مصرف كننده ها، پخش و توزيع كنيم. در واقع، يك تابلوبرق مي تواند يك ورودي و تعداد زيادي خروجي داشته باشد.
ورودي برق (INCOMING)، تغذيه كننده اصلي و ورودي تابلو برق محسوب مي شود.
ورودي مي تواند نسبت به مصرف با هر ولتاژ (۳۸۰، ۲۲۰، ۲۴ و…) يا با هر جرياني تعيين شود (البته مطابق با استانداردهاي نامي)
باسبار (BUSBAR)
رابطي است بين ورودي و مصرف كننده كه نقش توزيع و تقسيم كننده جريان برق را بر عهده دارد. مانند شينه هاي مسي و ترمينال هايي كه صرفا براي پخش بار بين لوازم مختلف استفاده مي شوند.
بار مصرفي (LOAD)
به مقدار جريان مصرفي و خروجي يك سيستم اطلاق مي شود. بطور كلي، در اين بخش، عمل توزيع يا پخش بار بين مصرف كننده ها انجام مي گيرد.
۲- حفاظت
مهم ترين نقش تابلو برق، حفاظت است. يك تابلو برق بايد در موارد زير موثر باشد:
حفاظت از جان انسان، حفاظت در مقابل خطر آتش سوزي، حفاظت از مصرف كننده ها در مقابل اختلالات الكتريكي اعم از كم و زياد بودن ولتاژ، بار اضافه، اتصال كوتاه و هر گونه عاملي كه چه از نظر الكتريكي و چه از نظر مكانيكي بخواهد به مصرف كننده صدمه بزند.
در مدارات، براي اينكه مقدار جريان خروجي سيستم، بيشتر از ورودي اعمال نشود و نيز، هر خط خروجي، بيش از حد مجاز، جريان مصرف نكند، در داخل تابلوهاي برق، از فيوزها و كليدهاي محافظ استفاده مي كنند كه اصولا آنها نسبت به مقدار جريان عبوري بيشتر از حد مجاز در مدار واكنش نشان داده و قطع مي شوند.
فيوزها به عبارتي محدود كننده جريان مصرفي مي باشند و مدار را در مقابل بار اضافه حفاظت مي نمايند.
بحث حفاظت، يكي از چالش برانگيز ترين مباحث در صنعت برق مي باشد و اكثر مهندسين تمام تلاش خود را به كار مي گيرند تا مناسب ترين نوع حفاظت را براي مصرف كننده ها طراحي نمايند.
يكي از مهم ترين مسايلي كه طراحان و مجريان سيستم هاي تابلو برق بايد از آن آگاه باشند نحوه حفاظت و نيز طريقه عملكرد لوازم حفاظتي مي باشد.
بنابراين، ما بايد ابتدا بدانيم كه هر مصرف كننده به چه تجهيزاتي نياز دارد و هر يك از اين لوازم حفاظتي چه خاصيتي دارند تا بتوانيم در امر طراحي صحيح تابلو برق نتيجه درست بگيريم.
اينكه مي گوييم نتيجه درست؛ به اين دليل است كه در برخي موارد، ما كليه لوازم حفاظتي مورد نياز يك مصرف كننده را پيش بيني مي كنيم، ولي باز هم شاهد صدمه ديدن و سوختن آن خواهيم بود. اين مسئله مي تواند بدليل انتخاب نابجا و محاسبه نادرست لوازم حفاظتي باشد.
(( هيچگاه و در هيچ شرايطي نبايد يك مصرف كننده بسوزد يا صدمه ببيند.))
شايد اين سوال برايتان پيش بيايد كه چون بسياري از عوامل از دست ما خارج هستند، آيا مي توان بطور كامل مصرف كننده را در مقابل صدمات و اختلالات مختلف، محافظت كرد، يا خير؟
در پاسخ به اين سوال، دو نكته مهم وجود دارد :
اولا اينكه يك سري عوامل مكانيكي وجود دارند كه مي توانند باعث صدمه رساندن به تجهيزات شوند.
اين عوامل به دلايل مختلف ايجاد مي شوند و ارتباطي با بخش الكتريكال ندارند، ولي مي توانند به كمك تمهيداتي كه در مدارات الكتريكي انجام مي شوند، حفاظت شوند. مانند خرابي گيربكس يك دستگاه كه باعث مي شود موتور بار اضافه تحمل كند و بسوزد. اين مسئله در صورت انتخاب و محاسبه صحيح فيوزها و كليدهاي حفاظتي، قابل پيشگيري است و مي تواند از سوختن موتور جلوگيري نمايد. به عبارت ديگر تاثيرات مخرب عوامل مكانيكي، در سيستم الكتريكال بروز مي نمايد بنابراين مي توان تا حدي اين بخش را كنترل كرد.
مسئله دوم اين است كه آيا هزينه ي مورد نياز براي تامين لوازم حفاظتي، مقرون به صرفه است يا خير.
به عنوان مثال، ما براي حفاظت يك لامپ از فيوز مينياتوري استفاده مي كنيم. يك مينياتوري به تنهايي نمي تواند جوابگوي تمام عوامل مخرب مانند نوسانات ولتاژ باشد، علاوه بر اينكه فيوز، تا حدي بالاتر از جريان نامي يك لامپ انتخاب مي شود.
براي حفاظت بيشتر لامپ و نيز جلوگيري از نوسانات مخرب ولتاژ مي توانيم از دستگاه استابيلايزرا تثبيت كننده Stabilizer استفاده كنيم. اين وسيله، ولتاژ را تثبيت كرده و نوسا تصحيح مي كند كه مزاياي ديگري هم دارد.
موضوع نيز قابل بحث است كه با توجه به هزينه بالاي اينگونه لوازم، آيا هرجايي ارزش اين كار را دارد يا خير؟ آيا خريد و تعويض
ساليانه ۲ عدد لامپ بهتر است يا خريد ميليوني استابيلايزر؟
و يا در مثالي ديگر؛ همانطور كه مي دانيد، براي راه اندازي موتور مي توان از درايوهاي كنترل دور موتور استفاده نمود زيرا مزاياي بسياري دارند مانند حفاظت موتور در مقابل دوفاز شدن، حفاظت در مقابل بار اضافه، كنترل سرعت موتور، استارت موتور بدون جريان اوليه، قابليت كنترل و فرمان پذيري و غيره. اما سوال اين است كه چرا از درايوهاي كنترل دور موتور، با توجه به مزايايي كه دارند. در هر سيستمي استفاده نمي شود ؟
پاسخ: به اين دليل كه استفاده از آن در هر مداري، از نظر اقتصادي مقرون به صرفه نمي باشد و همانطور كه مشاهده مي نماييد، در اغلب مدارات، براي راه اندازي موتور، همچنان از كنتاكتور استفاده مي شود
البته منظور ما از مثال هاي فوق، اين نيست كه از بكارگيري اينگونه لوازم، سودي حاصل نمي شود، زيرا بسياري از تمهيدات و هزينه هايي كه در امر حفاظت، ايمني و آينده نگري صورت مي گيرند، در مدت زمان طولاني، بازگشت سرمايه را به همراه دارند.
به طور خلاصه، منظور ما از اين مثال ها اين است كه ما عملا، در اغلب موارد، با بحث هزينه روبرو هستيم و تا حدود زيادي بايد نسبت به آن، طراحي را انجام دهيم.
نتيجه اي كه ميگيريم اين است كه در هر پروژه اي نسبت به كارايي، حساسيت و هزينه ي آن بايد لوازم حفاظتي را انتخاب نمود كه اين كار، خود يك هنر است.
مهم ترين مسئله اين است كه نسبت به هزينه، بهترين كيفيت و حفاظت را داشته باشيم. زيرا بارها شاهد اين موضوع بوده ايم كه برخي لوازم با اينكه هزينه ي زيادي را در برداشته اند، ولي حفاظت و كيفيت لازم را ندارند بنابراين، تا حد بسيار زيادي مي توان وسايل و تجهيزات الكتريكي را حفاظت نمود.
٣- كنترل :
از ديدگاه صنعت، بحث كنترل مي توان بسيار سنتي و قديمي، و يا بصورت هوشمند و مدرن باشد.مانند روشن كردن يك لامپ به كمك يك كليد معمولي و يا روشن كردن آن توسط كنترلرهايي مانند PLC در هر صورت، تابلو برق به نوعي، مركز كنترل و حفاظت وسايل و تجهيزات ما مي باشد.
بحث كنترل در تابلو برق، يكي از گسترده ترين مباحثي است كه مي توان در مورد آن صحبت كرد و هيچ گاه نمي شود بحث كنترل را در يك نگاه، خلاصه نمود، زيرا كنترل يك سيستم، بطور كلي به چند مورد بستگي دارد.
– نياز سيستم و حفاظت أن – هزينه هاي اقتصادي – پيش بيني نيازها و توسعه در آينده – نياز و خواسته ي كارفرمايان
ارتباط مولفه هاي الكتريكي
يكي ديگر از مقدماتي كه در امر طراحي تابلو برق بايد از آن آگاهي داشته باشيم، مباني و اساس سيستمهاي الكتريكي و بخصوص، ارتباط بين مولفه ها و پارامترهاي الكتريكي مانند توان، جريان و ولتاژ مي باشد، زيرا درك مسايل اوليه و پايه، ما را در امر يادگيري ياري مي دهد. البته ما در اين مقاله قصد نداريم بطور كامل و دقيق به بيان مباحث اساسي و مباني برق بپردازيم، ولي براي يادآوري نگاهي مختصر به اين موضوع مي اندازيم.
بطور كلي، ولتاژ يك انرژي آماده مصرف مي باشد كه به آن اختلاف پتانسيل مي گويند و با علامت اختصاري (V) يا (U) و واحد اندازه گيري ولت (V) مشخص مي شود. ولتاژ سه فاز ۳۸۰ در صنايع بيشترين كاربرد را دارد. اين مطلب به اين معني است كه اختلاف پتانسيل بين دو فاز نسبت به يكديگر ۳۸۰ ولت و نسبت به نول، ۲۲۰ ولت مي باشد.
ولتاژ به تنهايي كاري انجام نمي دهد، مگر اينكه به مصرف كننده اي متصل گردد و در اين ميان، جريان برقرار شود.
مولفه ي ديگر، جريان مي باشد كه با حرف (I) و واحد آمپر (A) شناخته شده، و به ميزان شدت جريان مصرفي هر مصرف كننده اطلاق مي شود. از اين مطلب مي توان نتيجه گرفت كه يك مصرف كننده، از چه مقدار توان (Power) يا قدرتي برخوردار مي باشد.
زيرا مولفه ى توان، با ولتاژ و جريان رابطه ي مستقيم دارد. رابطه ي P=I.V
يكي از مهم ترين فرمول هاي محاسباتي به شمار ميرود كه به طور كلي، توان يك مصرف كننده را نشان مي دهد.
حال، با ذكر يك مثال، به بررسي مفهوم اين بحث مي پردازيم.
فرض كنيد شخصي مي خواهد يك وزنه را بلند كند، شخص داراي يك پتانسيل يا نيروي آماده به مصرف (V) است كه ما آنرا ولتاژ، و وزنه را مصرف كننده در نظر ميگيريم. توجه داشته باشيد كه تا وقتي كه شخص وزنه را لمس نكرده است، كاري انجام نخواهد شد، يعني ولتاژ به تنهايي كاري انجام نمي دهد.
پس از لمس وزنه، دست شخص، نقش سيم يا كابل هاي ارتباطي را بازي ميكند.از اتصال و اعمال نيرو آزادسازي ولتاژ، شخص مي تواند وزنه را بلند كند. در اينجا، فشار يا و تحمل مي كنند، حكم جريان (۱) ، و وزن بار، نيز حكم توان (P) را دارد بنابراين، هرچه وزنه سنگين تر باشد، دست و ماهيچه هاي شخص نيز بايد قوي تر و بزرگتر باشد سطح مقطع سيم و كابل نيز افزايش مي يابد)
اين مطلب مي تواند تاحدي، ارتباط مولفه هاي ولتاژ، توان و جريان را با كابل هاي ارتباطي، سطح مقطع و حتي افت ولتاژ بيان نمايد.
هميشه توجه به مفهوم و درك مطالب پايه اي و بسيار ساده، ما را در امر يادگيري مسايل پيچيده تر كمك مي نمايد.
بيشترين بحث ما در مورد طراحي تابلو برق هاي فشار ضعيف، در مورد مولفه ي جريان مي باشد، زيرا كميت ولتاژ، تقريبا ثابت است و مولفه ي توان نيز، از ضرب اين دو پارامتر حاصل مي شود.
بنابراين، در سيستمهاي فشار ضعيف، مولفه ي جريان، بسيار مورد بحث قرار مي گيرد، از مباحث بيان شده مي توان نتيجه گرفت كه هميشه بايد هماهنگي و توازني بين جريان ورودي و جريان خروجي برقرار باشد، به عنوان مثال، از يك كنتور (ورودي) با توانايي عبور جريان ۱۰۰ آمپر، نبايد انتظار داشت كه يك مصرف كننده ۲۰۰ آمپر را تغذيه كند، زيرا باعث مي شود كه فيوز، سيمهايا كابلهاي ورودي بسوزند و يا به شبكه هاي اصلي آسيب برسانند.
در هرصنعتي، بخصوص در صنعت برق، يكي از مباحث مهم و تاثير گذار در امر طراحي، شناخت لوازم مورد استفاده در آن صنعت و ويژگي هر يك از آنها مي باشد. زيرا اگر شناخت كافي نسبت به هر يك از لوازم الكتريكي نداشته باشيم و آگاه نباشيم كه هر يك از اين لوازم، دقيقا براي چه كاري ساخته شده اند و خاصيت هر يك، چه ميباشد، نمي توانيم در طراحي و اجراي تابلو برق موفق باشيم.
برچسب:
،
ادامه مطلب
بازدید:
