آشنایی با تجهیزات حفاظتی الکتروموتور
در این بخش قصد داریم به معرفی اصلی ترین تجهیزات حفاظتی الکتروموتور که وظیفه حفاظت الکتروموتور در برابر اتصال کوتاه، اضافه بار و اضافه جریان را دارند ، بپردازیم. الکتروموتور ها درواقع ماشین های الکتریکی هستند که وظیفه تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی را دارند. از نظر تغذیه به چند دسته تک فاز، سه فاز و موتور هایDC تقسیم می شوند. الکتروموتور ها دارای انواع مختلفی از نظر نحوه عملکرد و سیستم مکانیکی دارند. پیش تر در مقاله موتور الکتریکی چیست؟ و چه کاربردی دارد؟ صحبت کرده ایم. به طور کامل مباحث آموزشی مربوط به الکتروموتور ها را در این مطلب بیان کرده ایم. اما در این بخش می خواهیم به تجهیزاتی که وظیفه حفاظت موتور ها را دارند، بپردازیم.
جهت آشنایی با تجهیزات برق صنعتی کلیک کنید.
انواع فیوز
فیوز وسیله ای است که در تمام تاسیسات بریقی به منظور جلوگیری از صدمه دیدن و یا معیوب شدن یا سوختن دستگاه ها و مصرف کننده ها مثل موتور الکتریکی، سیم های رابط و کابل ها مورد استفاده قرار می گیرد.فیوز ها را به صورت سری در مسیر فاز قرار می دهند. فیوز ها مدارات را در مقابل اتصال کوتاه و جریان اضافی حفاظت می کنند و دارای انواع مختلفی می باشند.
فیوز فشنگی
این فیوز ها از یک سیم حرارتی تشکیل شده اند زمانی که جریان از حد مجاز بیشتر شود ذوب شده و موجب قطع کامل مدار می شوند. معمولا از فیوز های فشنگی برای حفاظت مدار در برابر اتصال کوتاه استفاده می شود. فیوز فشنگی از دو قسمت اصلی به نام پایه و کلاهک تشکیل شده است. جنس قسمت عایق آن از چینی یا سرامیک بوده و پایه فیوز دارای دو پیچ ورودی و خروجی جریان است که کلاهک و فشنگ درون کلاهک روی پایه بسته می شوند. همچنین سیم حرارتی فیوز از داخل سوراخ وسط آن عبور می کند.معمولا اطراف سیم حرارتی را از پودر کوارتز یا ماسه ریز پر می کنند.
خاصیت این پودر این است که در هنگام قطع فیوز، ذوب شدن سیم حرارتی باعث خاموش شدن جرقه تولید شده در داخل فشنگ و در واقع خنک کاری آن می باشد. جنس کلاهک فیوز قشنگی عاشق است و قسمت هادی که روی آن نصب می شود، از فلز برنج می باشد معمولا روی فشنگ پولک رنگی نصب می شود که این پولک نشان دهنده جریان نامی فیوز فشنگی می باشد. همچنین در هنگام سوختن فیوز، پولک از محل خود خارج شده و می توانیم تشخیص دهیم که فیوز سوخته است رنگ پولک ها و جریان نامی آن ها را در تصویر زیر مشاهده می کنید.
کاربرد فیوز های فشنگی
در مبحث تجهیزات حفاظتی الکتروموتور باید بدانیم، چون فیوز های فشنگی در زمان جریان غیر مجاز مقداری با تاخیر عمل می کنند در نتیجه از این فیوز ها برای حفاظت موتور های سه فاز و تک فاز آسنکرون در مقابل اتصال کوتاه استفاده می شوند. چنان که میدانیم جریان راه اندازی این موتور ها حدود 3 تا 7 برابر جریان نامی موتور می باشد. به همین دلیل چون این فیوز ها دارای زمان قطع طولانی هستند در نتیجه تحمل جریان راه اندازی را داشته و زود نمیسوزد. نحوه انتخاب فیوز های فشنگی برای موتور های القایی به این صورت است که جریان فیوز را دو برابر جریان نامی موتور انتخاب می کنیم. مثلا اگر یک موتور سه فاز بر روی پلاک آن جریان 12 آمپر نوشته شده باشد، برای هر فاز آن از یک فیوز فشنگی 25 امپر استفاده می کنیم.
نکته مهم هیچگاه برای حفاظت سیستم برق منزل، از این فیوز فشنگی به تنهایی استفاده نکنید زیرا اولا یک بار مصرف بوده دوما در صورت بروز اضافه بار و برق گرفتگی سریع عمل نمی کنند. و موجب صدمات جبران ناپذیر می شود. هیچگاه فیوز سوخته فشنگی را با گذاشتن تیکه سیم در داخل فشنگ استفاده نکنیم چون ممکن است جریان سیم جایگزین شده بالاتر از جریان فیوز باشد و باعث صدمه زدن و سوختن دستگاه ها و مدارات مربوطه شود.نتیجه اینکه بیشترین کاربرد فیوز های فشنگی برای حفاظت موتور های القایی آسنکرون در مقابل اتصال کوتاه می باشد.
فیوز اتوماتیک آلفا
نوع دیگری از فیوز اتوماتیک می باشد که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن موجب قطع مدار می شود. می توان دوباره شستی ریست روی فیوز را به داخل فشار داد تا ارتباط برقرار شود. اغلب فیوز های اتوماتیک در دو حالت اتصال کوتاه و اضافه بار مدار را کنترل می کنند. پس از قطع این فیوز ها، باید کمی صبر کرد تا فیوز سرد شود و دوباره شستی ریست را فشار داد تا مدار را وصل کند. در فیوز های الفا از دو عنصر حرارتی و مغناطیسی، استفاده شده که قسمت مغناطیسی را مقابل اتصال کوتاه و قسمت حرارتی مدار را در مقابل اضافه بار(افزایش تدریجی جریان) حفاظت می کند.کاربرد این فیوز ها بیشتر در حفاطت سیستم برق منازل مسکونی می باشد.
کلید مینیاتوری
نوعی دیگری از فیوز ها، فیوز اتوماتیک است که به عنوان کلید از آن استفاده می شود. به این دلیل به آن کلید مینیاتوری گفته میشود. ساختمان داخل آن شبیه فیوز اتوماتیک است. از دو قسمت رله حرارتی، رله مغناطیسی تشکیل شده است.چون روی کلید مینیاتوری یک کلید قرار گرفته که با استفاده از آن می توان مانند یک کلید، مدار را قطع و وصل نمود. در اصل این کلید شبیه شستی روی فیوز اتوماتیک آلفا عمل می کند. این کلید نیز مدار را در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار حفاظت می کند. با توجه به مرغوبیت سرعت عمل بهتر، حجم کمتر و ارزان تر بودن قیمت آن و نیز خاصیت کلیدی، امروزه جایگزین فیوز های آلفا شده اند. در بیشتر منازل و مکان ها از آن ها استفاده می شود. فیوز های مینیاتوری در دو نوع سه فاز و تک فاز ساخته می شوند.
تجهیزات حفاظتی الکتروموتور
انواع رله های حفاظتی
رله های حفاظتی تجهیزاتی هستند که مانند فیوز ها و سایر تجهیزات حفاظتی، وظیفه حفاظت مصرف کننده مانند موتور الکتریکی را در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه، عدم تقارن جریان و مشکلات دیگر دارند.
رله حرارتی بی متال
وسیله ای است جهت حفاظت الکتروموتور سه فاز و تک فاز در برابر اضافه بار. ساختمان رله های حرارتی بسیار ساده بوده به این صورت که این رله از دو تیغه فلزی غیر هم جنس که دارای ضریب انبساط طولی متفاوت می باشند. که به وسیله یک نورد گرم روی یک دیگر پرس شده اند.
تغییر درجه حرارت در اثر اضافه بار در این دو فلز باعث می شود یکی از تیغه ها تغغیر شکل داده و منحنی ایجاد کند. که باعث جدا شدن دو کنتاکت شده و مدار سه فاز خروجی از رله را قطع خواهد کرد.
مدت زمانی که طول می کشد تا اثر اضافه بار رله حرارتی مدار را قطع کند بستگی به مقدار اضافه بار تنظیمی و شرایط راه اندازی مصرف کننده در لحظه اول دارد. که باید طبق استاندارد مشخصی تنظیم گردد تا با عملکرد الکتروموتور هماهنگ باشد.
1)در بار نامی و نرمال مدار را قطع نکند.
2) اگر جریان عبوری به اندازه 5% بیشتر از جریان تنظیم شده روی رله باشد، باید در مدت زمان حدود دو ساعت مدار را قطع کند.
3) اگر جریان عبوری از رله به اندازه 20% بیشتر از جریان تنظیم شده باشد باید کمتر از 1 ساعت مدار را قطع کند.
4) اگر جریان عبوری از رله 50% بیشتر از جریان تنظیم شده روی رله باشد، باید در زمان کمتر از دو دقیقه مدار قطع شود.
5) اگر جریان عبوری از رله حرارتی 6 برابر جریان تنظیمی باشد(در هنگام راه اندازی اولیه الکتروموتور) باید مدار را در 2 ثانیه نگهداشته شود. و پس از آن اگر به حالت نرمال خود باز نگشت، مدار را قطع کند.
چگونه تنظیم رله حرارتی (بی متال)
در ادامه مباحث تجهیزات حفاظتی الکتروموتور باید بدانیم، رله حرارتی برای جریان های مختلف ساخته شده است. و دارای یک پیچ تنظیم می باشد که به وسیله پیچ، تنظیم جریان آن را با توجه به جریان نامی موتور الکتریکی تنظیم می کنند. به منظور حفاظت موتور در برابر اضافه بار در موتور هایی که به صورت مستقیم به شبکه متصل شده اند. جریان رله حرارتی باید برابر با جریان نامی موتور تنظیم گردد.
به عنوان مثال اگر جریان نامی الکتروموتوری 9 آمپر باشد، باید رله حرارتی را 6 تا 10 آمپر انتخاب و تهیه نموده کرد و آن را روی 9 آمپر تنظیم کنیم.
کنتاکت های رله حرارتی بی متال
رله حرارتی بی متال از 3 کنتاکت قدرت برای ورودی و خروجی سه فاز(شامل شش پیچ) و از 2 کنتاکت فرمان باز و بسته(چهار پیچ) تشکیل می شوند. کنتاکت های قدرت وظیفه قطع و وصل مدار قدرت سه فاز در برابر اضافه بار را دارند و کنتاکت فرمان وظیفه قطع و وصل مدار فرمان را بر عهده دارند. تیغه بسته فرمان با شماره های 95 و 96 جهت قطع کردن مدار فرمان و تیغه باز با شماره 97 و 98 برای ارسال سیگنال آلارم صوتی به اپراتور یا روشن کردن لامپ سیگنال جهت اعلام وضعیت قطع رله حرارتی در مدار می باشد.
رله کنترل بار
رله کنترل بار تجهیز حفاظتی است که بهترین جایگزین برای رله حرارتی بی متا می باشد. این رله کنترل بار دارای دو نوع ساده و دارای صفحه نمایش دیجیتال می باشند. روی این رله چراغ های تعبیه شده است که نشانگر اعلام خطا در مسیر مدار و یا شبکه است. عملکرد رله کنترل بار تا حدی شبیه به رله حرارتی بی متال می باشد ولی تفاوت هایی دارد که در ادامه به بررسی آن می پردازیم.
یکی از اصلی ترین تفاوت هایی که میان کلید حرارتی بی متال و رله کنترل بار وجود دارد این است که بی متال بر اثر تغییر دما و حالت تیغه بر اثر گرما واکنش نشان می دهد ولی کنترل بار با استفاده از ترانس های جریانی که در داخل رله بر روی هر فاز ورودی قرار می گیرد و جریان را اندازه گیری می کند و همچنین بر اساس عملکرد القایی مدار را با سرعت بالاتری قطع خواهد کرد.
کاربرد رله کنترل بار
1)جلو گیری از سوختن موتور در برابر اضافه بار
2)جلوگیری از دو فاز شدن موتور
3)جلوگیری از ترانس و مصرف کننده ها در برابر اتصال کوتاه و اضافه جریان
4)قابل استفاده برای موتور های تک فاز
5)دارای تایمر تاخیر در قطع هنگام بروز خطا
6)نحوه سیم بندی رله کنترل بار(وایرینگ)
در ادامه مباحث تجهیزات حفاظتی الکتروموتور بهتر است بدانیم ،سیم های حامل جریان سه فاز قدرت از طریق کنتاکت های قدرت رله کنترل بار مانند بی متال به صورت ورودی و خروجی متصل می شوند. در قسمت فرمان رله کنترل بار سه پیچ به شماره های 15،16،18 وجود دارد که پیچ شماره 15 درواقع کنتاکت COM یا مشترک می باشد. که یک فاز فرمان باید به آن متصل گردد.
سیم بندی فرمان رله کنترل بار به این صورت است که باید از پیچ 16 برای تیغه بسته(جهت قطع مدار در اثر خطا) و از پیچ 18 برای تیغه باز(متصل به چراغ سیگنال یا دستگاه آلارم) استفاده نمود. در شکل زیر نحوه اتصال سیم بندی کنترل بار و همچنین نشانگر های بروز خطا در رله را مشاهده می کنید.
