اجزاء تشکیل دهنده مدارهای کنترل
برای طراحی و کار کردن بامدار های کنترل باید اجزای تشکیل دهنده آن ها را شناسایی کنیم. از آنجایی که تجهیزات و اجزای زیادی در یک مدار کنترل بکار برده می شود. در این بخش قصد داریم با پر کاربرد ترین و اصلی ترین اجزاء تشکیل دهنده مدارهای کنترل آشنا شده و به بررسی عملکرد آن ها بپردازیم. می دانیم که یک مدار الکتریکی به طور کلی شامل سه قسمت مهم منبع تغذیه، هادی رسانا و مقاومت(مصرف کننده) الکتریکی می باشد. اما در صورت پرداختن به مدار های پیچیده تر و یا کاربردی تر این سه قسمت نیز به اجزاء زیادی تقسیم می شوند که این مطلب به بررسی برخی از آن ها می پردازیم.
کنتاکتور(کلید مغناطیسی) چیست؟
کنتاکتور یک نوع کلید الکترومغناطیس می باشد و از اجزاء تشکیل دهنده مدارهای کنترل است. که بر اساس جذب کنتاکت های فرمان و قدرت خود با استفاده از تحریک سیم پیچ بوبین درون هسته کاربرد فراوان دارد. در مطالب مربوط به نحوه عملکرد بوبین کنتاکتور به طور کامل طرز کار کنتاکتور و اساس عملکرد آن را توضیح داده ایم. در این بخش قصد داریم توجه شما کار آموزان را به هدف از جذب تیغه های کنتاکتور و عبور جریان الکتریکی جلب کرده و مطالب را در این راستا به ذهن فنی شما انتقال دهیم.
اساس کار کنتاکتور چیست؟
همانطور که گفته شد کنتاکتور با استفاده از برق دار شدن سیم پیچ بوبین و ایجاد نیروی مغناطیسی تیغه های خود را از حالت باز به بسته تغییر داده و باعث ایجاد محل عبور جریان می شود. تیغه ها یا کنتاکت های قدرت کنتاکتور جهت عبور جریان سه فاز همزمان با حروف اختصاری L1،L2،L3 (1،3،5) در قسمت ورودی، و حروف T1،T2،T3 (2،4،6) در قسمت خروجی کنتاکتور می باشد. این کنتاکت ها وظیفه عبور جریان سه فاز در صورت تحریک سیم پیچ پوبین و جذب کنتاکتور را دارند. کنتاکت های فرمان جهت عبور جریان تک فاز به دو صورت تیغه باز و تیغه بسته مورد استفاده قرار می گیرد. قبل از پرداختن به تیغه های باز و بسته و اساس عملکرد آن ها باید بدانیم بوبین کنتاکتور یا همان سیم پیچ درون هسته، برای تحریک شدن و ایجاد نیروی مغناطیسی، نیاز به جریان تک فاز با ولتاژ های 220 ولت، 110 ولت و یا حتی 24 ولت از نوع DC یا AC دارد.
یعنی یک سیم به عنوان سیم نول باید به یک سر سیم پیچ بوبین و یک سیم حامل جریان(فاز) به سر دیگر سیم پیچ بوبین باید متصل گردد. محل اتصال سیم پیچ بوبین کنتاکتور را با حروف اختصاری A1 و A2 مشخص می کنن. پس اگر در یک کنتاکتور این حروف را مشاهده کردید، بدانید محل اتصال سیم پیچ بوبین کنتاکتور می باشد و باید متناسب با ولتاژ کاری کنتاکتور مقدار ولتاژ آن تعیین شود. بپردازیم به ادامه مطلب اجزاء تشکیل دهنده مدارهای کنترل که در بخش معرفی تیغه های فرمان کنتاکتور به آن اشاره داشتیم.
معرفی کنتاکت فرمان کنتاکتور
همانطور که گفته شد کنتاکتور ها دارای تیغه یا کنتاکت های باز و بسته ای هستند و از اجزاء تشکیل دهنده مدارهای کنترل است. که با جذب بوبین و تحریک آن (برق دار شدن) ، این تیغه ها تغییر حالت داده و مدار فرمان را تحت کنترل در می آورد. یعنی تیغه های باز کنتاکتور در صورت برق دار شدن بوبین به حالت تیغه بسته و تیغه های بسته به حالت باز تغییر وضعیت می دهند. از آنجایی که ممکن است در چند خط یا قسمت مدار فرمان از هر دو تیغه ها استفاده شود. باید توانایی شناسایی این تیغه ها را داشته باشیم. تیغه هایی که با حروف اختصاری 13،14 یا 23، 24 در کنتاکتور مشاهده می کنید تیغه های باز هستند که با تحریک بوبین به حالت بسته تغییر وضعیت خواهند داد. تیغه های با حروف 11،12 یا 21،22 مشاهده می کنید، کنتاکت های بسته ای هستند که با تحریک بوبین به حالت باز تغییر وضعیت خواهند داد .
شناسایی کنتاکت های کنتاکتور
اولویت شناسایی کنتاکت های بسته و باز رقم اول این اعداد دقت کنید. به عنوان مثال در شماره های 13،14 رقم 3 و 4 نشان دهنده تیغه باز هستند و در شماره های 11،12 نیر ارقام 1 و 2 نشانگر تیغه بسته هستند. به این نکته توجه داشته باشید که ممکن است در یک کنتاکتور مجموعه تیغه های باز و بسته ای که روی کنتاکتور نصب شده است مواجه شوید. که به این تجهیز، تیغه کمکی کنتاکتور می گویند که در صورت تحریک بوبین، بعلاوه تغییر حالت تیغه های خود کنتاکتور، تیغه های کمکی نصب شده روی آن نیز تغییر وضعیت می دهند. تیغه کمکی کنتاکتور زمانی استفاده می شود که مدار فرمان ما بیش از دو تیغه باز و دو تیغه بسته لازم داشته باشد. در تصویر زیر یک نوع تیغه کمکی کنتاکتور را مشاهده می کنید.
شستی و کلید های صنعتی
جهت راه اندازی یک مدار و درواقع استارت مدار ما نیاز به یک فرمان استارت داریم که این فرمان توسط شستی های پوش باتن فشاری که در سه مدل استارت،استپ و امرجنسی، یا توسط کلید های صنعتی در انواع مختلف مثل کلید های دو حالته یا سه حالته سلکتوری، کلید های غلطکی، کلید زبانه ای، کلید های اهرمی و … انجام می شود. هر کدام از این کلید ها مزایا و معایب خاص خود را دارند که در ادامه به بررسی این کلید ها می پردازیم.
کلید های سه فاز در چند حالت ساخته میشوند. کلید های دو حالته،کلید های سه حالته و چهار حالته از جمله مدل های این کلید ها می باشد. در ادامه این بخش می خواهیم انواع کلید های صنعت برق در مدارات قدرت را بررسی کنیم.
کلید زبانه ای
کلید زبانه ای دارای یک اهرم جهت قطع و وصل مدار و دارای کنتاکت های ثابت و متحرک می باشد. از مزیت این کلید می توان به طول عمر بالاتر نسبت به سایر کلید ها به دلیل عدم وجود ساییدگی پلاتین کنتاکت ها و عدم اصطکاک مکانیکی اشاره نمود.
اجزا کلید زبانه ای شامل: اهرم ،کنتاکت ثابت،کنتاکت متحرک، صفحه زبانه دار، فنر و بدنه کلید می باشد.
کلید غلطکی
کلید غلطکی دارای چند غلطک که توسط یک اهرم محوری چرخانده می شود؛ می باشد. روی غلطک ها نوار های هادی(رسانا) تعبیه شده است. با تحریک اهرم و چرخیدن این غلطک ها به سمت کنتاکت های ثابت؛ عمل وصل مدار و برگشت اهرم به حالت قبل عمل قطع مدار صورت می گیرد. کلید غلطکی بر خلاف کلید زبانه ای به دلیل وجود ساییدگی بین کنتاکت و غلطک دارای طول عمر مناسبی نمی باشد.
کلید اهرمی
کلید های اهرمی در دو مدل جریان بالا و جریان پایین ساخته می شوند. اگر بخواهیم ساختار کلید اهرمی را بررسی کنیم باید بگوییم با تحریک دستی اهرم این کلید می توان کنتاکت آن را متصل به کنتاکت ثابت کرد و با تغییر وضعیت اهرم آن میتوان مدار را قطع نمود. نوعی کوچک از این کلید ها در بازار وجود دارد که در مدارات 24 ولت DC مورد استفاده قرار می گیرد که به کلید برنامه یا دو حالته معروف است.
انواع شستی و کاربرد آن
شستی استارت(start) تیغه باز
شستی استارت تیغه باز شناخته شده با رنگ های سبز و مشکی؛ طوری طراحی شده است که با فشردن این شستی قسمت مدار مربوطه متصل خواهد شد و با رها کردن شستی مدار به حالت قطع تغییر وضعیت می دهد. به همین دلیل به این نوع شستی استارت می گویند که وظیفه استارت مدار را دارد. در نقشه های مدار فرمان برق صنعتی این شستی با اعداد وجود خروج 13 و 14 نام گذاری می شوند.
قابل ذکر است اعداد 3 و 4 ثابت نشانگر تیغه باز شستی می باشند و میتوان به جای 13 و 14 اعداد 23 و 24 نمایش داده شود. شاید با خود بگویید چطور می توان تمام مدت این شستی را فشرده نگهداشت تا مدار وصل بماند. در بخش پایانی معرفی شستی ها به پاسخ این سوال اشاره خواهیم کرد
شستی استپ(stop) تیغه بسته
شستی استپ طرز کار عکس شستی استارت را دارد. به این صورت که در حالت فشرده شستی استاپ مدار قطع خواهد شد و با رها کردن آن مدار مجددا وصل می شود.این شستی ها با اعداد 1 و 2 مثل 11-12 یا 21-22 نام گذاری می شوند. شستی استپ با رنگ قرمز شناسایی می شود. نوعی دیگر از این شستی ها وجود دارد که به شستی امرجنسی یا اضطراری معروف هستند که در ادامه طرز کار این شستی ها را توضیح خواهیم داد.
شستی امر جنسی(اضطراری)چیست؟
شستی امرجنسی همیشه در ابتدای خط مدار قرار می گیرد و برای قطع اضطراری کل مدار مربوطه مورد استفاده قرار می گیرد. این شستی نوعی شستی استپ(stop) بوده با این تفاوت که با فشردن آن مدار قطع شده و با رها کردن شستی مدار در حالت قطع باقی می ماند و باز نمیگردد. برای استارت دوباره مدار ابتدا باید شستی امرجنسی را از حالت قفل خارج کرده و سپس مدار را استارت کنیم.
شستی دوبل
شستی دوبل ترکیبی از شستی های استپ و استارت می باشند. با فشردن شستی استارت شستی استپ نیز تیغه خود را تغییر وضعیت می دهد و همینطور با فشردن شستی استپ تیغه استارت تغییر خواهد کرد. این شستی در مدار هایی کاربرد دارد که بخواهیم دو عمل قطع و وصل را در دو قسمت از مدار همزمان داشته باشیم.
کنترل کننده سیستم PID
یکی از سیستم هایی که در صنعت بسیار دیده می شود و اساس کنترل یک مجموعه را در بر می گیرد، سیستم های کنترل PID می باشند. در این قسمت ابتدا به این نکته می پردازیم که کنترل سیستم PID چیست؟ چه کاربردی دارد و تفاوت آن با یک سیستم منوال( دستی) چیست؟ سیستم کنترل PID جهت کنترل یک پروژه یا سیستم صنعتی به صورت اتوماتیک بدون نیاز به اپراتور مورد استفاده قرار می گیرد. به عنوان مثال در گذشته جهت کنترل سرعت، دما، فشار و سایر پارامتر های آنالوگی در یک سیستم، حضور یک یا چندین اپراتور برای آن سیستم الزامی بود. این اپراتور بر اساس تجربه کاری خود و با استفاده از دستگاه های اندازه گیری مخصوص پارامتر سیستم، می بایست خروجی سیستم را مطابق با شرایط متغییری که برای سیستم پیش می آید، تغییر داده و کنترل کند.
امروزه با وجود انواع کنترلر ها و وجود کنترل کننده سیستم PID، دیگر از اپراتور های زیادی در سیستم ها جهت کنترل آن پارامتر ها استفاده نمی شود. حال دیگر با اتوماسیون صنعتی در بسیاری از کارخانه جات سرو کار داریم. در ادامه به بررسی بیشتر سیستم های اتوماسیون صنعتی و کنترل کننده هایpid می پردازیم. جهت مطالعه کامل و مشاهده یک شبیه ساز سیستم PID کلیک کنید.
دستگاه های اندازه گیری الکتریکی
در صنعت برق مهم ترین وسایلی که برای مشخص کردن انواع پارامترهای برقی مانند جریان، ولتاژ، مقدار مقاومت و میزان توان مصرفی، وجود دارند. که عبارتند از: آمپرمتر، ولت متر، اهم متر، وات متر و فرکانس متر. با قرار دادن تمام این وسایل اندازه گیری درکنار هم و یا به عبارتی دیگر مجموعه ای از وسایل اندازه گیری در کنار هم را مولتی متر می نامند. در ادامه این مطالب به معرفی دستگاه اندازه گیری برق و انوتع آن اشاره می کنیم.
آمپرمتر(َAmpere meter)
این وسیله برای سنجش میزان جریانی که در یک مدار وجود دارد می باشد، البته که از نام این وسیله کاملا مشخص است که برای چه پارامتری کاربرد دارد. جریان برق را به مقدار انرژی یا بار الکتریکی می گویند که از یک سیم در حال عبور می باشد که واحد آن را آمپر می گویند و با حرف I نشان می دهند. برای مشخص کردن میزان جریان از آمپر متر استفاده می کنند که حتمی باید به صورت سری در مدار قرار بگیرد.
معرفی دستگاه اندازه گیری برق ولت متر(Volt meter)
در ادامه مباحث معرفی دستگاه اندازه گیری برق؛ وسیله ای که با کمک آن می توان ولتاژ را در مدارارت الکتریکی اندازه گرفت را ولت متر می نامند. این وسیله باید به صورت موازی در مدار قرار گیرد تا بتواند مقدار نیرویی که باعث جاری شدن جریان الکتریکی در سیم را می شود اندازه گیری کند. همانطور که بیان شده ولتاژ به مقدار نیرویی گفته می شود که باعث جاری شدن جریان در یک سیم یا یک مدار می شود. واحد آن ولت بوده و با حرف V آن را نشان می دهند. بنابراین برای اندازه گیری و مشخص کردن ولتاژ یک مدار الکتریکی از ولت متر به صورت موازی در مدار استفاده می شود.
اهم متر(Ohm meter)
وسیله اندازه گیری دیگر که در برق بسیار پر کاربرد است اهم متر می باشد که برای سنجش میزان مقاومت یک المان در مدارات برقی می باشد. عبارت اهم که همان مقاومت دیگر تجهیزات برقی و یا قطعات کوچک الکترونیکی می باشد یعنی مقدار مقاومتی که یک المان برقی می تواند داشته باشد و همچنین واحد آن اهم بوده و با نماد یونانی (Ω) نشان داده می شود. پس در نتیجه اهم متر وسیله ای برای اندازه گیری مقدار مقاومت تجهیزات و قطعات برقی دیگر می باشد و به صورت موازی در مدار قرار می گیرد.
وات متر(Watt meter)
در تجهزات برقی داخل تابلوهای برق و یا دیگر موارد مقدار انرژی وجود دارد که به آن توان گفته می شود، عبارت توان همانطور که از نامش پیداست یعنی انرژی که یک وسیله می تواند در ورودی خود آن را دریافت کند و یا در خروجی خود تحویل دهد که میزان این انرژی مهم را با وسیله ای به نام وات متر اندازه گیری می کنند. به عبارتی دیگر توان مقدار انرژی موجود در تجهیزات برقی است که واحد آن وات بوده و آن را با حرف P نشان می دهند. وات متر وسیله ای برای اندازه گیری توان تجهیزات الکتریکی می باشد و به صورت سری موازی در مدار قرار می گیرد.
دستگاه اندازه گیری برق فرکانس متر(Frequency meter)
این وسیله برای اندازه گیری تعداد امواج الکترومغناطیسی در یک ثانیه است. در واقع فرکانس یعنی امواج الکترومغناطیسی و یا سیگنال های الکتریکی به صورت تناوبی که واحد آن هرتز بوده و با حرف F مشخص می شود. پس بنابراین فرکانس متر وسیله ای برای اندازه گیری تعداد امواج الکترومغناطیسی در یک ثانیه به صورت تناوبی می باشد.
مولتی متر(Multi meter)
در بخش آخر معرفی دستگاه اندازه گیری برق مولتی متر را خدمت شما معرفی خواهیم کرد. این وسیله برای اندازه گیری تمام کمیت های الکتریکی از جمله آمپر، ولتاژ، اهم و حتی فرکانس، به کار می رود/ که یک اهرم کوچک بر روی آن تعبیه شده و با چرخش آن می توان کیمت مورد نظر را انتخاب کنید. و بر روی مقدار مورد نظر آن را تنظیم نمود. در واقع این وسیله می تواند کارایی چندین دستگاه اندازه گیری دیگر را نیز داشته باشد.
