کاربرد کنترل فاز در تابلو برق

کاربرد کنترل فاز در تابلو برق: کنترل فاز یکی از تجهیزات مورد استفاده در تابلو برق بوده که از آسیب دیدن تجهیزات برقی و حفاظت از جان افراد مورد استفاده قرار می گیرد. تغییر ولتاژ باعث بالا رفتن دمای تجهیز، سوختن فیوز، داشتن اضافه بار و به وجود آمدن شرایط حساس می شود.

رله کنترل فاز به عنوان یک تجهیز کنترلی ساده در انواع مختلفی طراحی و روانه بازار شده است و به دلیل نصب ساده و منطبق بودن با کاربرد های سه فاز به عنوان یک جز اصلی در تابلو برق محسوب می شود. در این مقاله ضمن آشنایی با رله کنترل فاز و انواع آن، کاربرد کنترل فاز در تابلو برق و نحوه عملکرد آن را مورد بررسی قرار داده و سپس نحوه اتصال رله کنترل فاز به تابلو برق را توضیح می دهیم با فرنام الکتریک همراه باشید.

کنترل فاز چیست؟

رله کنترل فاز برای حفاظت از جان افراد و سایر تجهیزات مرتبط برق بسیار مهم است. اگر انرژی الکتریکی توسط مصرف‌ کننده نهایی به خوبی مدیریت نشود، ممکن است تلفات و مشکلات جدی برای بارها و کاربر ایجاد شود. با افزایش استفاده از برق در خانه‌ها و صنایع، نیاز به حفاظت کافی از تجهیزات، صنایع و هر وسیله دیگری که از برق استفاده می‌کند وجود دارد.

یکی از عیب‌های رایج در کارخانه‌های صنعتی گرم شدن بیش از حد و آسیب به بارهای ناشی از خرابی فاز است. حتی اگر دستگاه‌هایی مانند رله اضافه بار یا قطع کننده مدار برای محافظت استفاده می‌شود، بارهای الکتریکی به چیزی سریع و الکترونیکی نیاز دارند.
کنترل فاز نوعی رله کنترل و نظارت است که برای تشخیص مشکلات با یک منبع تغذیه سه فاز طراحی می‌شود، اما برخی از آن‌ها می‌توانند برای کاربردهای تک فاز نیز استفاده شوند.

 شرایطی که توسط رله کنترل فاز تحت نظارت قرار می‌گیرند عبارت‌اند از: 

• افت کامل فاز
• ولتاژ تحت ولتاژ
• ولتاژ بیش از حد
• توالی فاز
• عدم تقارن فاز
• تلفات خنثی

رله‌های کنترل فاز را می‌توان بر روی منابع سه فاز با یا بدون خنثی استفاده کرد.
در بازار برق به آن‌ها رله حفاظت فاز، رله کنترل فاز، رله مانیتورینگ خط یا رله نظارت فاز نیز می‌گویند.

انواع رله کنترل فاز

رله کنترل فاز وظایف مختلفی بر عهده داشته و به همین دلیل در انواع متعددی طراحی و تولید شده اند. هم چنین با تنوع تابلو برق ها لازم است از انواع رله کنترل فاز برای به دست آوردن هدف مورد نظر استفاده شود.

انواع رله کنترل فاز عبارتند از:

1. رله عدم تعادل فاز

یکی از مشکلات سیستم های سه فاز، عدم تعادل منبع تغذیه به دلیل توزیع نا مساوی بار می باشد که با تبدیل قسمتی از انرژی به انرژی راکتیو، موجب از بین رفتن انرژی می شود. عدم تعادل فاز در موتور ها و تجهیزات الکترونیکی، موجب بالا رفتن دما و به وجود آمدن اختلال در موتور های AC می شود. به دلیل افزایش طول عمر موتور و جلوگیری از پرداخت هزینه بالا برای تعمیرات ان، می توان از رله عدم تعادل فاز به منظور متوقف کردن آسیب های موتور به طور خودکار استفاده کرد.

1. رله توالی فاز

یکی از مشکلات عمده در موتور های الکتریکی، چرخش معکوس بوده که به دلیل تغییر در دنباله فاز یا توال فاز اشتباه رخ داده و باعث خرابی اجزای موتور مانند پمپ، کمپرسور، فن و غیره می شود. در این حالت قطعات شل شده و می تواند خطرات سهمگینی به وجود آورد. به منظور جلوگیری از این امر لازم است از یک رله توالی فاز، دستگاه پایش و کنتاکتور استفاده شود.

1. رله خرابی فاز

خرابی فاز در موتور های سه فاز ممکن است بر اثر عوامل مختلفی از جمله سوختن فیوز، معیوب بودن سیم پیچی ترانسفورماتور و خرابی تجهیزات اتفاق افتاده و موجب توقف کار موتور های سه فاز تحت بار می شود. در نتیجه مقاومت الکتریکی به طور قابل توجهی کم شده و طبق قانون اهم، جریان تا 600 برابر جریان نامی موتور افزایش خواهد یافت. این امر باعث از بین رفتن سیم پیچ موتور در عرض زمان کوتاه در حد چند ثانیه می شود. به همین دلیل لازم است از رله خرابی فاز برای جلوگیری از این اتفاق در تابلو برق استفاده شود و از روشن کردن موتور ها هنگام از دست دادن و خراب شدن فاز بپرهیزید و اتصال برق از دستگاه را قطع کنید.

1. رله پایش ولتاژ

کار کردن تجهیزات برقی در سطوح ولتاژ مختلف می تواند آسیب دیدن اجزای تابلو برق شده و عایق قطعات الکترونیکی از بین می رود. سطح پایین ولتاژ می تواند باعث متوقف شدن کارکرد عادی موتور و کنتاکتور شده و بالا رفتن دمای تجهیز موجب آسیب دیدن آن خواهد شد. به همین دلیل لازم است از رله پایش ولتاژ برای کنترل عملکرد ولتاژ تجهیزات در میزان حداقل و حداکثر آستانه ولتاژ استفاده کرد.

 مزایای استفاده از رله کنترل فاز چیست؟

با افزایش دور سیم‌پیچ‌های موتور، درجه حرارت اضافی تولید می‌شود. بالارفتن دما باعث خراب شدن موتور می‌شود. این خرابی برگشت‌ناپذیر است و در نهایت، سیم‌پیچ‌ها کوتاه می‌شوند و محفظه موتور، باعث خرابی موتور می‌شود.
واکنش زمان واحدهای اضافه بار حرارتی ممکن است خیلی کند باشد. وظیفه رله کنترل فاز محافظت مؤثر در برابر گرمای بیش از حد توسط جریان بالا است. این کار با محدود کردن جریان اضافی انجام می شود. به این ترتیب رله کنترل فاز به موارد زیر کمک کند:

• افزایش عمر موتور
• تعمیر یا تعویض بسیار پرهزینه موتورها را کاهش می‌دهد
• زمان خرابی را به دلیل مشکلات موتوری به حداقل می‌رساند
• کاهش خطر برق گرفتگی یا آتش‌سوزی ناشی از کوتاه شدن سیم‌پیچ‌های موتور
• ایمنی مدار الکتریکی را افزایش می‌دهد.

 کاربرد رله کنترل فاز

می‌توان از رله کنترل فاز در برنامه‌های کاربردی زیر استفاده کرد.

• کنترل اتصال تجهیزات متحرک مانند کمپرسورهای تهویه مطبوع، کامیون‌ها و کانتینرهای یخچال دار و جرثقیل
• محافظت در برابر عملکرد موتور معکوس (بالابر، جابجایی، آسانسور، پله برقی و غیره)
• حفظ منابع حساس سه فاز
• گرم شدن بیش از حد موتور به دلیل ولتاژ نامتقارن
• حفاظت از نیروگاه در برابر تخریب ناشی از اضافه ولتاژ
• جهت چرخش درایو

 پارامترهای انتخاب رله کنترل فاز

قبل از هر چیز باید بدانید چه منابعی در دسترس دارید.
در مرحله بعد باید بدانید که به چه تعداد رله خروجی نیاز دارید. معمولاً خروجی‌های تغییر قطبی تک یا دوقطبی را خواهید یافت. اگر بیشتر نیاز دارید، می‌توانید از رله‌های حفاظتی استفاده کنید.
درنهایت باید بدانید که به چه عملکردهای نظارتی نیاز دارید. قطعا شما به صورت استاندارد از دست دادن فاز خواهید داشت. اما بقیه را معمولاً می‌توانید به صورت اختیاری پیدا کنید.
هنگام انتخاب رله کنترل فاز باید پارامترهای زیر در نظر گرفته شود:

• کنترل ولتاژ
• کارکرد. (کم ولتاژ، توالی فاز، خرابی فاز و …)
• تعداد و نوع مخاطبین خروجی
• محدوده تنظیم حداکثر و حداقل مقادیر آستانه ولتاژ.
• تنظیم محدوده برای تأخیر پاسخ

شرایط خطای خرابی فاز

•  از دست دادن فاز

زمانی است که یک یا چند فاز دیگر وجود ندارند. یک افت فاز می‌تواند موتور را از راه‌اندازی یا عملکرد صحیح متوقف کند. اگر موتور از کار نیفتد، باعث عدم تعادل شدید در منبع می‌شود و می‌تواند منجر به افزایش جریان تا 600٪ در مراحل کار شود که با گرم شدن بیش از حد، به موتور آسیب برساند.

• تحت ولتاژ

این اتفاق زمانی خواهد افتاد که ولتاژ یک یا چند فاز کمتر از میزان حداقل از پیش تعیین شده باشد. ولتاژ پایین باعث می‌شود که موتور شما جریان بیشتری داشته باشد که ممکن است در طول زمان باعث آسیب شود.

•  ولتاژ بیش از حد

این خطا زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ یک یا چند فاز بیش از حد حداکثر از پیش تعیین شده باشد. ولتاژ بیش از حد خود می‌تواند باعث آسیب به موتور شود.

• توالی فاز

این خطا زمانی است که سه فاز به ترتیب صحیح به هم متصل نشده باشند. اگر موتور با توالی فاز نادرست راه‌اندازی شود، باعث می‌شود که آن‌ها به صورت معکوس روشن شوند که ممکن است باعث آسیب شود.

• عدم تقارن فاز

زمانی که بار در هر سه فاز به درستی متعادل نیست، عدم تقارن فاز حاصل می‌شود. می‌تواند باعث آسیب به موتورهای AC و پمپ‌ها از طریق تنش حرارتی شود.

• اتلاف خنثی

از دست دادن نول می‌تواند باعث افزایش ولتاژ تا 2 برابر در دستگاه‌های تک فاز پایین جریان متصل بین 1 فاز و نول شود.

نحوه اتصال رله کنترل فاز به تابلو برق

نحوه اتصال رله کنترل فاز به تابلو برق به این صورت است که از خط اصلی، سه فاز گرفته و به ترتیب به ترمینال های L1،L2 و L3 وصل می کنیم و از آن ها برای اندازه گیری ولتاژ استفاده می شود. هم چنین دارای کنتاکت های با شماره 15 و 16 و 18   می باشد که به نام های کنتاکت های باز، بسته و مشترک شناخته می شوند.

در ادامه لازم است برق مدار فرمان را به کنتاکت 15 وصل نموده و طبق مدار فرمان، کنتاکت 18 را به بوبین کنتاکتور ها سری می کنیم. هم چنین برای ایمنی بیشتر، در صورت عدم وجود خطا دستگاه در هنگام اتصال کنتاکت باز به سه فاز بسته خواهد شد. کنتاکت شماره 16 نقش یک زنگ هشدار را برای اطلاع کاربر از ایجاد خطا در کنترل فاز دارد. هم چنین پس از بسته شدن کنتاکت شماره 18، کنترل فاز در مدار شروع به کار کرده و کنتاکت 16 باز می شود.