کنترل بار چیست؟ یکی از بزرگ‌ترین دغدغه برای مصرف‌کنندگان انرژی الکتریکی، حفاظت از تجهیزات الکتریکی در موارد مختلف محیطی و برقی است. حفاظت از جمله دلایل ساخت تابلو برق‌های صنعتی است. راه اندازی و کنترل در رتبه‌های بعدی ساخت تابلوها قرار می‌گیرد. در این مقاله به بررسی تجهیزی می‌پردازیم که تمرکز آن بر روی جریان مصرفی تجهیز پایین دستی است. معمولاً در تابلو برق‌هایی که تجهیز پایین دستی نیازمند حفاظت اساسی و مهم است؛ این دو تجهیز باهم استفاده می‌شوند. با فرنام الکتریک همراه باشید.
کنترل بار چیست؟
منظور از بار در مهندسی برق، میزان جریان مصرفی توسط مصرف کننده انرژی الکتریکی است. هر مصرف کننده انرژی الکتریکی دارای یک جریان مصرفی نامی، ولتاژ نامی و توان نامی است. این اعداد نشانگر این هستند که تجهیز شما با در نظر گرفتن این موارد، بیشترین بازدهی یا کار مفید را دارد. حال این تجهیز می‌تواند یک الکتروموتور، پمپ، هواکش، لباسشویی، جارو برقی، کولر، کمپرسور و… باشد. تغییر در هرکدام از این المان‌ها می‌تواند باعث کاهش بازدهی یا حتی آسیب به تجهیز شود.
برای مثال در یک الکتروموتور چنانچه جریان وارده به الکتروموتور بیش از جریان نامی یادداشت شده بر روی پلاک آن باشد؛ الکتروموتور به مرور زمان و به نسبت افزایش جریان بیش از حدی که داشته شروع به داغ شدن میکند. داغ شدن بیش از حد موتور سبب داغ شدن پوسته استاتور می شود که موجب سوختن عایق و در نهایت از بین رفتن عایق لاک سیم مسی شده که این امر موجب اتصال کوتاه بین سیم پیچ و بدنه شده و الکتروموتور می‌سوزد.
وجود اتصال کوتاه در مدار می‌تواند موجب آب شدن روکش عایق سیم‌ها و از بین رفتن تجهیزات شده و در صورت نبود تجهیز حفاظتی بالا دستی موجب خطر برق گرفتگی و آتش سوزی برای مصرف کننده می‌شود. یکی از تجهیزاتی که می‌تواند از بروز چنین حوادثی جلوگیری نماید؛ رله کنترل بار است. رله کنترل بار وظیفه شناسایی اضافه بار را بر عهده دارد تا به وسیله آن مدار فرمان را قطع کرده و از بروز حوادث احتمالی جلوگیری نماید. در خصوص رله‌های کنترل بار ذکر چند نکته ضروری است:
- رله کنترل بار عموماً برای رنج زیر 100 آمپر استفاده می شود.
- رله کنترل بار عموماً برای جریان متناوب استفاده شده و برای جریان های مستقیم کاربرد ندارد.
- رله کنترل بار در مدار فرمان نصب می شود و نباید در مدار قدرت به کار رود و همچنین فاقد ترمینال های قدرت بوده و رله های آن تنها فقط می تواند مدار فرمان را پوشش دهند.
- رله کنترل بار باید به همراه یک تجهیز مکمل در مدار قدرت ( مانند کنتاکتور یا بریکر ها) به کار برود و نصب آن به تنهایی در مدار برای حفاظت کافی نیست.
کاربرد کنترل بار
همانگونه که در قسمت قبل گفتیم، محافظت در برابر اضافه بار وظیفه اصلی کنترل بار می‌باشد. رله‌های کنترل بار عملکرد یکسانی همانند بی متال‌ها دارند و تفاوت اصلی آنها در شناسایی مقدار جریان و عملیاتی کردن آنهاست. رله کنترل بار با استفاده از ظرفیت مغناطیسی شکل گرفته در دور هادی دارای جریان، موفق به کشف جریان در لحظه می‌شود. در رله‌های بیمتال کشف جریان بر اساس تغییرات حرارتی تیغه‌ها می‌باشد. عملکرد کنترل بار به این صورت است که در پشت دستگاه سه سوراخ تعبیه شده که نمونه‌ای از هرکدام از فازهای تابلو را از داخل آن رد میکنیم. در ادامه به رله تغذیه می‌دهیم. در زمان اضافه بار، رله‌های داخلی موجود عمل کرده و تغییر وضعیت می‌دهند.
مشخصات و ویژگی‌های رله کنترل بار
- جایگزین مناسب و مطمئن بیمتال
- عملکرد الکترونیکی با عمر بسیار زیاد و بدون استھلاک مکانیکی ( برخلاف بی متال)
- دقیق و مطمئن در تمامی شرایط و عدم وابستگی به دمای محیط ( برخلاف بی متال)
- قابلیت تنظیم جریان
- دارای تایمر تاخیر در وصل
- قابلیت تنظیم تاخیر در قطع
- دارای دو حالت عملکرد قفل شونده و اتوماتیک
- نمایش دھنده ی حالت خط قبل از قطع خروجی
- نوع دیجیتال آن دارای نمایشگر جریان ، نشانگر خطا و نشانگر اضافه‌بار است
نحوه کارکرد این وسیله حفاظتی
در کنترل بار از 3 ترانس جریان یا CT استفاده شده است که جریان هر سه فاز را اندازه گیری کرده و با جریان ست شده توسط ما(جریان را برابر با جریان نامی تا 1.2 برابر آن جریان تنظیم میکنیم) مقایسه میکند و در صورت بالاتر بودن این جریان نسبت به جریان ما دستور قطع را صادر میکند.
سلکتور وسط برای تنظیم رنج جریان نامی است و سلکتور پایین هم برای تنظیم رنج زمان تشخیص فالت تا قطع مدار است که بسته به مدل های مختلف این رنج ها متفاوت است.
حال ما برای جلوگیری از بروز این سوانح از کنترل بار استفاده می کنیم، اما مطمئنا سوالی که در ذهن شما ایجاد شده است این است که تفاوت کنترل بار با بی متال در چیست؟
تفاوت کنترل بار و بی متال
عمده تفاوت کنترل بار و بی متال در زیر شرح داده شده است هر چند کنترل بارهای دیجیتال عملکردهای بیشتری دارند و قابلیت های بیشتری برای ما به همراه دارند.
- عکس العمل سریع
- قابلیت استفاده در دماهای بالا
- دارای نمایشگر خطا
- قابلیت تنظیم زمانی و…
انواع کنترل بار
کنترل بارها بر اساس امکانات و کاربرد می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند. به طور کلی کنترل بارهای موجود در بازار برای سیستم‌های تکفاز و سه فاز ساخته‌شده و دارای محدودیت جریانی هستند. پس در هنگام خرید یا استفاده باید به این دو مورد به عنوان آیتم‌های پایه توجه کرد. در ادامه با توجه به ساختار و امکانات می‌توان آنها را به 5 دسته تقسیم کرد:
کنترل بار آنالوگ ساده
نمونه‌های آنالوگ ساده تنها به منظور شناسایی خطای اضافه‌بار به کار می‌روند. این مدل دارای دو سلکتور میزان جریان و میزان زمان تأخیر برای تغییر حالت رله‌های خروجی هستند. چنانچه جریان عبوری از سیم بیشتر از میزان تنظیم شده باشد؛ پس از چند ثانیه (بر اساس زمان تنظیم شده) رله خروجی فعال می‌شود. در این نمونه ترمینال‌های رله، دارای پایه‌های تغذیه رله، کنتاکت باز و کنتاکت بسته و احتمالاً پایه‌های ریست هستند.
کنترل بار آنالوگ پیشرفته
این نمونه علاوه بر عملیات‌های بالا می‌تواند دارای توابع حفاظتی دیگر نیز باشد. در نمونه‌های پیشرفته ما شناسایی خطای عدم تعادل جریان، قطع فاز و خطای زمین را نیز مشاهده میکنیم. تنظیم هرکدام از این حفاظت‌ها با استفاده از فعال سازی آن توسط دیپ سوئیچ موجود بر روی رله اتفاق می افتد. در نمونه آنالوگ پیشرفته، کلاس حفاظتی روی اعداد بالاتری تنظیم می‌شود که این عدد تعیین کننده‌ی زمان بین رخ دادن اضافه بار و صدور فرمان تریپ می‌باشد. سیستم این رله‌ها به صورت زمان معکوس است. به این ترتیب هرچه جریان عبوری از رله بالاتر باشد؛ سرعت عمل آن بالاتر است.
کنترل بار الکترونیک پیشرفته
این مدل اگرچه آنالوگ است اما آیتم‌های بیشتری برای تنظیم داشته و به صورت عقربه‌ای تنظیم می‌شود. این کنترل بار قابلیت تشخیص و کنترل خطاهای اضافه بار، قطع فاز، خطاهای مکانیکی و قفل شدن رتور الکتروموتور را دارد. سه عقربه سلکتوری موجود بر روی این رله عبارت‌اند از: پیچ تنظیم جریان، عدم تشخیص خطا در زمان راه اندازی و زمان تأخیر در قطع.
کنترل بار دیجیتال
این مدل نمونه‌ای از کنترل بار الکترونیکی با صفحه نمایش سون سگمنتی است. دارای سه عقربه سلکتوری پیچ تنظیم جریان، عدم تشخیص خطا در زمان راه‌اندازی و زمان تأخیر در قطع بوده و به وسیله صفحه نمایش آن می‌توان مقادیر را با دقت بالاتر تنظیم کرد. این مدل قابلیت نمایش جریان برگشتی از موتور را نیز دارد.
کنترل بار پیشرفته یا رله اضافه بار پیشرفته
این رله دارای کاربری فوق العاده و قدرتمند بوده و تمامی پارامترها در آن به صورت الکترونیکی و با استفاده از دکمه‌های قرارگرفته بر روی رله نصب می‌شوند. این رله‌ها دارای مجموعه حفاظت‌های گوناگون از شبکه تابلو برق بوده و از قابلیت شبکه‌های صنعتی مانند مدباس و پروفی بأس برای مشاهده و کنترل شبکه از راه دور نیز برخوردارند.
خطاهای کنترل بار و نحوه عیب‌یابی آن
مدل دیجیتال به‌علت وجود نمایشگر، پارامترهای بیشتری برای نمایش خطا دارند و در این بخش کنترل بار شیوا امواج را برای شرح بهتر انتخاب کرده ایم. لذا موارد مطرح شده زیر مربوط به محصول این شرکت است.
در زمان وجود خطا و قطع رله ، روی نمایشگر پیغام خطا نمایش داده می‌شود و چراغ چشمک‌زن ( یا ثابت) مربوط به خطا روشن می‌شود.
- در صورت قطع رله در اثر افزایش جریان روی نمایشگر پیغام Lod نمایش داده می‌شود و چراغ چشمک‌زن OL روشن می‌گردد.
- در صورت قطع رله در اثر کاهش جریان روی نمایشگر پیغام Unc نمایش داده می‌شود و چراغ چشمک‌زن UL روشن می‌گردد
- در صورت قطع رله در اثر عدم تقارن جریان‌ها روی نمایشگر پیغام Ubc نمایش داده می‌شود و چراغ چشمک‌زن %A روشن می‌گردد.
در صورت وقوع هر یک از حالت‌های بالا، با فشار هم‌زمان کلیدهای + و – یا یک‌بار قطع و وصل تغذیه، دستگاه ریست می‌شود.