همانطور که می دانیم در اتصال ستاره اختلاف سطح هر فاز با سیم نول ولتاژ فازی (UP) و اختلاف سطح هر فاز با فازی دیگر ولتاژ (Ul) را تشکیل می دهند. مقدار ولتاژ خط از مجموع دو ولتاژ فازی بدست می آید. به همین جهت برای بدست آوردن مقدار Ul باید برآیند دو ولتاژ فازی را رسم و مقدار آن را محاسبه نماییم. بدین ترتیب که یکی از بردارها را در امتداد و به اندازه خودش رسم کرده و سپس بردار را با بردار پهلویش رسم می کنیم. رابطه روبرو برقرار است :
اما جریانی که از هر کلاف عبور می کند همان جریان خط می باشد. یعنی در اتصال ستاره جریان خط مساوی جریان فاز است . IL=IP
-محاسبه جریان و ولتاژ در اتصال مثلث
در این روش کلافهای مصرف کننده یا مولد به شکل مثلث قرار می گیرند. همانطور که می دانیم ولتاژ خط UL در اتصال مثلث همان ولتاژی است که در دو سر کلاف قرار دارد یعنی در اتصال مثلث ولتاژ خط برابر با ولتاژ فاز است : UL = UP
اما جریانی که از هر خط می گذرد مجموع برداری جریان دو کلاف بعدی است. پس جریان هر خط ۷۳/۱ برابر جریان هر فاز است :
-اتصال مختلط ترکیبی از اتصالهای ستاره و مثلث می باشد.
توان در مدارهای سه فاز
در یک اتصال سه فاز توان کل از مجموع توانهای هر فاز بدست می آید : P = P1+P2+P3
اگر بار متعادل باشد داریم : P1 = P2 = P3 = Pph
پس توان کل می تواند سه برابر توان هر فاز باشد : P = 3Pph
P = Up.lp.COS (j)
در اتصال ستاره توان بصورت زیر بدست می آید :
و ip=iL
در اتصال مثلث هم رابطه بالا صادق می باشد.
روشهای اندازه گیری توان
معمولاً برای اندازه گیری در سیستم سه فاز از دو روش زیر استفاده می کنند :
الف- روش چهار سیم (۳ واتمتری)
ب- روش سه سیم (۲ واتمتری)
الف- روش چهار سیم :
در این روش با استفاده از ۳ واتمتر که سر راه هر فاز قرار می گیرد و سیم نول توان هر فاز جداگانه اندازه گیری شده و مجموع این سه واتمتر توان کل می باشد. اگر بار کاملاً متعادل باشد هر سه واتمتر دارای مقادیر مساوی می شوند. پس در یک بار متعادل فقط از یک واتمتر هم می توان استفاده کرد.
ب- روش سه سیم :
در این روش بدون سیم نول عمل می شود. دو واتمتر که هر کدام بین دو فاز قرار می گیرد البته فاز وسط برای فازهای اول و سوم مشترک است توان کل از مجموع دو واتمتر بدست می آید.
مزایای سیستم سه فاز
۱- در جریان تکفاز مقدار قدرت لحظه ای در قسمتهایی به صفر می رسد اما در جریان سه فاز هیچگاه توان لحظه ای صفر نمی شود چون اگر یکی از فازها مقدارش به صفر برسد فازهای دیگر دارای مقادیر هستند.
۲- راه اندازی موتورهای آسنکرون : می دانیم که برای گردش موتورهای آسنکرون احتیاج به میدان دوار است که این میدان با جریان تکفاز ساخته نمی شود.
۳- تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم : دامنه یکسو در تبدیل سیستم سه فاز به جریان مستقیم دارای ضربان کمتری نسبت به جریان یکسو شده توسط جریان متناوب تکفاز بوده و ضریب بهره آن زیاد است.
عایق کابلها
برای پوشش عایقی سیم ها از پلاستیک / لاستیک و یا از کاغذ استفاده می شود. امروز کابل با عایق پلی وینل pvc بیشتر از کابلهای دیگر بکار می رود. عایق دیگری بنام پلی اتیلن نیز وجود دارد. عایق اکثر کابلهای جریان قوی از کاغذ آغشته به روغن تهیه می شود.
از عایق لاستیکی در جاهایی که احتیاج به چرخش زیاد باشد نیز استفاده می کنند.
ساختمان کابلهای فشار قوی و حفاظت آنها :
قسمت اصلی ساختمان کابلها هادی و عایق آن است. ضمناً کابل را باید در مقابل پدیده های زیر حفاظت نمود :
الف- حفاظت در مقابل فشار و ضربه های مکانیکی
ب- حفاظت در مقابل زنگ زدگی و اکسید شدن هادی
پ- حفاظت در مقابل اثرات شیمیایی و پوسیدگی
ت- حفاظت در مقابل اثرات میدان الکتریکی و اتصال کوتاه شدن و میدان های خارجی و جریان زیاد
علایم اختصاری کابلها
علایم اختصاری کابلهای لاستیکی و پلاستیکی به شرح زیر است :
بعد از حروف اختصاری تعداد سیم های داخل کابل و مقطع آنها با عدد مشخص و نوع مقطع با حروف زیر تعیین می شود :
r : مقطع گرد s : مقطع مثلثی e : هادی یک رشته ای m : هادی چند رشته ای
معمولاً ولتاژ نامی فازی را با Vo و ولتاژ خطی را با حرف V بعد از علامات اختصاری ذکر می کنند.
مثال : مشخصات کابل زیر را بخوانید. NYY 3*50+ 25 sm
(۰/۶ / ۱kv)
کابل سه فاز با هادی مسی به مقطع ۵۰ میلی متر مربع و سیم نول به مقطع ۲۵ میلی متر مربع با مقطع مثلثی چند رشته ای با عایق و غلاف پروتودور (pvc) برای ولتاژ ۶/۰ کیلو وات فازی و ۱ کیلو ولت خطی بدون محافظ. چون این کابل دارای نوار محافظ نیست در جایی مصرف می شود که هیچگونه فشار مکانیکی به آن وارد نشود.
فیوز
از فیوز برای محافظت سیم و کابل ودستگاههای اندازه گیری؛ ترانسفورماتور؛ ماشینهای الکتریکی و دیگر مصرف کننده ها در مقابل جریانهای اضافی و اتصال کوتاه استفاده می شود. البته فیوز در جایی بکار می رود که ارزش نصب یک رله و یا یک کلید جریان را نداشته باشد.
فیوزها براساس مقدار ولتاژ و نوع ساختمان قطع کننده شان به انواع زیر تقسیم می شوند :
الف- فیوز حرارتی ذوب شونده
ب- فیوز حرارتی (بی متال)
پ- فیوز مغناطیسی
ت- فیوز توان بالا NH
ث- فیوز فشار قوی HH
الف- فیوزهای حرارتی ذوب شونده :
در فیوز ذوب شونده یک سیم حرارتی وجود دارد که سر راه جریان بسته می شود و در اثر عبور جریان زیاد گرم شده و در درجه حرارت معینی ذوب می شود و مدار را قطع می کنند جرقه ای که در زمان قطع ایجاد می شود باعث سوختن وسیاه شدن کنتاکت و عایق های اطراف می شود که بایستی برطرف گردد.
برای برطرف نمودن اثر جرقه سیستم حرارتی را در داخل یک فشنگ چینی یا سفالی عبور می دهند و اطراف سیم را با ذرات کوارتز پر می کنند جرقه ایجاد شده در اثر قطع توسط براده کواتز خنک شده و از بین می رود.
برای تشخیص فیوز ساخته از پولک نشانه استفاده می کنند. این پولک توسط سیم نازکی محکم شده است.
این سیم نازل در هنگام ذوب شدن سیم داخل فیوز پاره شده و پولک توسط نیروی فنر کوچک که در زیر آن قرار گرفته قدری به خارج پرتاب می شود و نشان می دهد که فیوز سوخته است. ضمناً رنگ پولک فیوز نشان دهنده جریان اسمی فیوز است. (جدول۱-۱)
ب-فیوز حرارتی بی متال
فیوز حرارتی بی متال برای حفاظت در مقابل بار اضافی مدار را قطع می کند. بی متال در مقابل حرارت ناشی از بار اضافی لحظه ای تغییر شکل داده و باعث قطع مدار می شود.
پ-فیوز مغناطیسی
فیوزهای مغناطیسی نیز تابع شدت جریان هستند. در اثر بروز اضافه بار میدان مغناطیسی سیم پیچی فیوز قوی شده و براساس خاصیت جذب یک هسته آهنی مدار را قطع می کند. در این فیوزها زمان قطع خط را می توان بوسیله فنر تنظیم کرد. در بین فیوزهای مغناطیسی فیوز سریع نیز وجود دارد که قطع مدار در زمان معینی تنظیم نمی شود بلکه فیوز با عبور جریان بیشتر از نامی خط فوراً قطع می گردد.
ت- فیوز توان بالا
در شبکه های فشار ضعیف با توان زیاد از فیوزهای NH استفاده می شود. این فیوزها دارای دسته ای می باشند که توسط آن فیوزها در جای خود می اندازند و یا خارج می کنند و به آن فیوزکش گویند.
ث- فیوز فشار قوی
فیوزهای H.H برای فشار قوی مورد استفاده قرار می گیرند و خیلی بلندتر از فیوزهای معمولی تا ۵۰۰ ولت است. برای حفاظت ترانسفورماتورهای توزیع و اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرند.
فیوز H.H فقط در جایی بکار برده می شود که قدرت اتصال کوتاه از MVA400 تجاوز نکند. ساختمان فیوز H.H شبیه فیوز فشار ضعیف است. در داخل یک لوله چینی یا فیبری بزرگ سیم فیوز بصورت مارپیچ قرار گرفته و در دو انتها به دو کلاهک فلزی محکم شده است. سیم فیوز بطور آزاد در داخل براده کوارتز قرار گرفته یا مدار در داخل لوله دندانه است و سیم از داخل دندانه ها عبور کرده است. فیوزهای فشار قوی دارای یک سیم فرعی اند که با قطع شدن آن دکمه ای به خارج پرتاب می شود و نشان می دهد که فیوز سوخته است. می توان از حرکت این دکمه برای مدار فرعی استفاده کرد که از قطع فیوز در داخل اطاق فرمان اطلاع حاصل کرد.
انتخاب نوع فیوز
برای خطوط ساده فیوزهای ذوب شونده جهت حفاظت کافی است. اما در شبکه های گسترش یافته با مصرف کنندگان صنعتی تنها فیوزهای ذوب شونده کافی نیست. زیرا در صورت سوختن یکی از سه فیوز قبل از دو فیوز دیگر موتور تحت ولتاژ دو فاز باقی مانده و خطر سوختن آن در بین است. باید از فیوز بی متال و مغناطیسی استفاده کرد مقدار فیوز برای کابل یا سیم معلوم با توجه به شدت جریان مجاز عبوری از سیم و جریان نامی فیوز انتخاب می شود.
جداول زیر جریان مجاز سیم و فیوز را مشخص می کنند.
تعیین افت ولتاژ مجاز و انتخاب سطح مقطع هادی
خطوط هادی الکتریسیته در حقیقت مقاومتهای الکتریکی هستند که از آنها جریان عبور می کند. با اتصال مصرف کننده به چنین خطوطی و عبور جریان از آنها در خط افت ولتاژ پدید می آید.
با توجه به قانون اهم : مقاومت خط × جریان مصرفی = افت ولتاژ
DU = l.R
در انتهای خط ولتاژ به اندازه DU2 کمتر از ولتاژ ابتدای خط است. آنچه که برای مصرف کننده مهم است تامین توان نامی آن است.
برای رسیدن به انی امر باید نکات زیر را درگرفت :
الف- سطح مقطع کابل و در نتیجه مقاومت آن را باید طوری انتخاب کرد که افت توان از حد معینی تجاوز نکند و در ضمن حرارت ایجاد شده در اثر عبور جریان از حد معینی تجاوز نکند.
ب- هادیها باید استحکام مکانیکی کهفی داشته باشند. حداکثر افت ولتاژ به درصد در شبکه های گوناگون مطابق جدول زیر می باشد :
افت ولتاژ قابل در فشار ضعیف برای مصرف کننده های مختلف چنین است :
۱- افت ولتاژ در مورد مصرف کننده های روشنایی ۵/۱ درصد
۲- افت ولتاژ در مورد مصرف کننده های الکترومغناطیسی مانند موتور و غیره ۳ درصد
موازی بستن آلترناتورها :
اتصال یک آلترناتور با آلترناتور دیگر بطور موازی و یا اتصال آلترناتوری به یک شبکه جریان متناوب را عمل سنکرونیزاسیون می نامند. و برای سنکرونیزاسیون مناسب شرایط زیر لازم است :
الف- تساوی ولتاژ موثر آلترناتورها
ب- متناسب بودن سرعت به طوری که فرکانسها باهم برابر باشند.
پ- تساوی فازها
بخش دوم : وسایل کنترل ساده
کلیدها
جهت کنترل وسایل الکتریکی و مصرف کننده ها از وسایل مختلفی استفاده می شود که ساده ترین این وسایل کلیدها هستند. بطور کلی کلید وسیله ای است که با تغییر حالتی که در این وسیله ایجاد می شود. باعث قطع یا وصل مدار می شود. عمل تغییر حالت کلید از نیروی مکانیکی ناشی می شود و نیز اینکه این نیروی مکانیکی مستقیماً به کلید اعمال شود و یا توسط انرژی دیگر مثل الکتریسیته.
می توان کلیدها را کلاً به دو دسته تقسیم نمود :
الف- کلیدهای ساده :
برای تغییر حالت احتیاج به انرژی مکانیکی دارند که بصورتهای یک پل و دو پل و سه پل و … ساخته می شوند که از نظر ساختمان خود نیز به چند دسته تقسیم می گردند.
ب- کلیدهای مرکب :
این کلیدهای نیروی مکانیکی را جهت تغییر حالت از انرژی واسطه ای دریافت می کنند مثل رله ها و کنتاکتورها.
انواع کلیدهای ساده :
کلیدهای ساده بطور کلی به دو دسته تقسیم بندی می شوند :
کلیدهای لحظه ای (شستی ها)
کلیدهای دائمی که معمولاً از نظر ساختمان بصورتهای اهرمی و غلطکی و زبانه ای ساخته می شوند که در مورد هرکدام توضیحاتی داده می شود.
۱-کلید اهرمی ساده
کلید اهرمی ساده از جمله ساده ترین کلیدها بوده و بوسیله اهرمی که به تیغه های کلید نیرو وارد می کند ارتباط برقرار می نماید. تیغه های کلید به صورت یکنواخت به کنتاکتهای ثابت وصل می شوند. معمولاً از کلیدها بیشتر برای جداکردن مدارهای کم جریان استفاده می کنند. در صنعت اغلب به این «کلید چاقویی» و یا «کلید کاردی» می گویند. در کلیدهای جریان کمتر با استفاده از دو کنتاکت که با فاصله قرار دارند با بستن رشته سیم نازکی عمل فیوز را برای هر تیغه انجام می دهند و در کلیدهای قدرت بالاتر از فیوزهای کاردی (NH) در زیر تیغه استفاده می کنند.
۲-کلیدغلطکی
ساختمان این کلیدها از یک استوانه عایق که حول محوری بصورت غلطک حرکت می کند تشکیل شده در روی استوانه در قسمتهای لازم قطعات هادی بصورت نوار قرار داده شده فرم استوانه و قطعات هادی بصورتی است که با حرکت استوانه در حول محورش می تواند کنتاکتهای ثابتی را به هم وصل و یا از هم جدا نماید.
۳-کلید زبانه ای
در کلید غلطکی به خاطر تماس و سائیدگی که بین نوار هادی و کنتاکتهای ثابت بوجود می آید از عمر کلید کاسته می شود. به همین خاطر از کلید غلطکی کمتر استفاده می شود و بجای آن از کلید زبانه ای استفاده می شود.
در این کلید بجای قراردادن نوار هادی روی استوانه استوانه را طوری طراحی می کنند که دارای برجستگی و فرورفتگی هایی می باشد که این استوانه حول محور خود حرکت کرده و زبانه هایی را بالا و پائین می برد. زبانه مزبور کنتاکتهای متحرک را به کنتاکتهای ثابت وصل و یا‌آنها را از هم جدا می کند. این کلید بصورتهای روکار و توکار بکار می رود.
راه اندازی الکتروموتور با استفاده از کلیدهای ساده :
مصرف کننده های سه فاز و الکتروموتورهای با قدرت کم را می توان بطور مستقیم به شبکه وصل کرد. در راه اندازی به طور مستقیم از انواع کلیدهای ساده استفاده می کنند. معمولاً این گونه کلیدها ۶ کنتاکت دارند که سه کنتاکت ورودی با حرفهای R,S,T و سه کنتاکت خروجی به حرفهای U,V,W مشخص و دارای دو حالت قطع و وصل می باشند که با علامتهای (O) برای قطع و (I) برای وصل. در نقشه های الکتریکی کلیدها را در حالت قطع نشان می دهند.
راه اندازی موتورها با استفاده از کلید ستاره – مثلث :
همانطوریکه گفته شد موتورهای قدرت پائین را می توان بطور مستقیم به شبکه وصل کرد.
اما الکتروموتور با قدرتهای بالاتر را به علت جریان نسبتاً زیاد در راه اندازی نباید مستقیماً به شبکه وصل کرد بلکه بطور تدریجی، که روشهای مختلفی برای این کار وجود دارد که ساده ترین آنها راه اندازی به روش ستاره مثلت است که هم با کلیدهای ساده و هم مرکب قابل اجرا می باشد.
کلیدهای ستاره- مثلث ساده نیز معمولاً بصورت غلطکی و زبانه ای ساخته می شدند.
این کلید ابتدا سیم پیچهای موتور را بصورت ستاره به شبکه وصل می کند. پس از اینکه موتور به سرعت نرمال خود رسید، با تغییر حالت کلید سیم پیچهای موتور را به حالت مثلث در شبکه قرار می دهد.
پس کلید دارای سه حالت قطع – ستاره و مثلث می باشد.
بخش سوم : کلیدهای مرکب
کلیدهای مرکب
همانطور که گفته شد کلیدهای مرکب نیروهای مکانیکی جهت قطع و وصل را از انرژی واسطه ای مانند الکتریسیته دریافت می کنند مانند رله و کنتاکتور.
تعریف رله :
بطور کلی رله به دستگاهی گفته می شود که در اثر تغییر کمیت الکتریکی و یا کمیت فیزیکی مشخص تحریک شده و موجب بکار افتادن دستگاه یا ماشینی بشود.
تعریف کنتاکتور :
کنتاکتور نیز یک رله است (کلید بوبین دار) که مانند کلید ساده سه فاز دارای سه کنتاکت برای وصل مدار قدرت و کنتاکتهای کمکی جهت مدار فرمان می باشد و اساس کارش بر مبنای بوبین سیم پیچی شده با هسته آهنی است.
-سیم پیچ کنتاکتور ممکن است با جریان مستقیم یا متناوب و یا ولتاژ های ۳۳۰، ۲۲۰، ۱۲۷، ۱۱۰ و … و با جریان کم تحریک شود. هسته آهنی از دو قسمت که یکی ثابت و دیگری متحرک است ساخته شده.
قسمتی که در زیر قرار گرفته ، ثابت و قسمت بالائی متحرک است و توسط فنر از قسمت ثابت فاصله می گیرد. سیم پیچ کنتاکتور روی قرقره پیچیده در وسط هسته جای می گیرد. زمانی که این بوبین تحریک شود بخش ثابت هسته بخش متحرک را به سمت خود می کشد و هنگامی که بوبین از منبع انرژی قطع شود.
فنرها قسمت متحرک را مجدداً به جای خود برمی گردانند.
بر روی قسمت متحرک، کنتاکتهای کنتاکتور نصب شده است که با حرکت هسته بالا و پائین می روند.
و با کنتاکتهای ثابتی که در اطراف کنتاکتور قرار دارد تماس برقرار می کنند. بدین ترتیب که کنتاکتهایی که از نظر الکتریکی باز بودند، در اثر جذب هسته بالایی بسته و کنتاکتهای بسته باز می شوند.
کنتاکتهای یک کنتاکتور به دو دسته اصلی و فرعی تقسیم می شوند :
کنتاکتهای اصلی برای ورود جریان سه فاز از شبکه به مصرف کننده و کنتاکتهای فرعی به عنوان کنترل در مدار فرمان عمل می کنند. معمولاً جریانی که کنتاکتهای فرعی می توانند از خود عبور دهند کمتر از جریانی است که کنتاکتهای اصلی از خود عبور می دهند.
ساختمان داخلی کنتاکتور بصورت زیر می باشد :
قاب نگهدارنده کنتاکتهای بالایی
تیغه اصلی
بوبین
هسته
حلقه اتصال کوتاه
کنتاکت اصلی
کنتاکت فرعی
بست نگهدارنده
فنر
قاب نگهدارنده کنتاکتهای پایین
کانال جداکننده
پین نگهدارنده
کنتاکت اصلی
کنتاکت فرعی
بست نگهدارنده
مشخصات کنتاکتور :
مشخصات الکتریکی و حرارتی و مکانیکی هر کنتاکتور بصورت زیر می باشد :
الف- ولتاژ نامی :
هر کنتاکتور ممکن است در شبکه های مختلفی از ولتاژ و فرکانس کار کند لذا باید قطعات آن از نظر عایق تحمل ولتاژ و فرکانس شبکه مزبور را داشته باشد.
ب- جریان نامی :
حجم و شکل هر کنتاکتور مانند هر کلید دیگر باید متناسب باشد با جریانی که آن را قطع و وصل می کند و نیز نوع بار مهم است. به عنوان مثال کنتاکتور ۶۳ آمپری برای یک بار القایی می تواند جریان بیشتری را برای یک بار اهمی مثلاً روشنایی تحمل کند. به همین دلیل شرایط کار در ۴ حالت زیر استاندارد شده است : RC1 , RC2 , RC3 , RC4
RC1 :
این نوع شامل کلیه دستگاههای غیرالقایی می باشد.
نوع RC2 :
این حالت برای راه اندازی الکتروموتور با رتور سیم پیچی می باشد. جریان راه اندازی تقریباً دو برابر جریان نامی موتور است البته مقدار دقیق جریان بستگی به مقاومت مدار رتور دارد.
در حالت بازشدن تیغه ها جریان نامی موتور را قطع می کنند. ولتاژی که در دو سرآنها بوجود می آید تابعی است از نیروی ضدمحرکه موتور و حالت قطع به اسانی انجام می پذیرد.
نوع RC3 :
این حالت برای راه اندازی الکتروموتورهای القایی رتور قفسی است. در حالت بسته شدن کنتاکتور جریان راه اندازی الکتروموتور را تحمل می کند و در زمان بازشدن جریان نامی که توسط موتور از شبکه کشیده می شود را قطع می کند.
نوع RC4 :
این حالت شامل راه اندازی، ترمز، تغییر جهت جریان در الکتروموتورهای رتور قفسی است. در این حالت نیز جریان در زمان بسته شدن کنتاکتور جریان راه اندازی ۵ تا ۷ برابر جریان موتور است. قطع در این نوع تقریباً مشکل است.
الف- انرژی مصرفی :
ب- انرژی مصرفی :
سیم پیچ بوبین هر کنتاکتور را می توان برای کار با ولتاژهای مختلف طراحی نمود از ۱۲ ولت جریان مستقیم تا ۵۰۰ ولت جریان متناوب. البته اگر جریان مستقیم به سیم پیچ داده شود، بهتر است.
به همین علت در بعضی از کنتاکتورها با استفاده از یکسوکننده ها جریان متناوب شبکه را برای مصرف سیم پیچ کنتاکتور یکسو می کنند.
به علت عبور جریان از سیم پیچ بوبین، کنتاکتور بصورت یک مصرف کننده، مقداری توان مصرف کرده و گرم می شود. یک کنتاکتور خوب باید دارای مصرف داخلی کم باشد. برای کم کردن مصرف کنتاکتور می توان از یک مقاومت که بعد از عمل کردن کنتاکتور با سیم پیچ بوبین سری می شود استفاده کرد.
پ- درجه حرارت کار :
کنتاکتور نیز مانند دیگر وسایل، در درجه حرارت معینی از محیط باید قابل کارکردن باشد. معمولاً درجه حرارت کار کنتاکتور از ۲۰- تا ۶۰+ سانتی گراد است.
ت- جریان حرارتی :
حداکثر جریانی که در اثر عبور آن کنتاکتور خراب می شود را جریان حرارتی کنتاکتور می نامند.
و این جریان غیر از جریان نامی کنتاکتور است. جریان مزبور نیز روی کنتاکتورها نوشته می شود.
ث- تعداد تیغه ها :
همانطور که گفته شد هر کنتاکتور دارای دو قسمت تیغه است. تیغه های اصلی که معمولاً سه تیغه باز برای قطع و وصل مدار قدرت و تعدادی تیغه های فرعی باز و بسته که در اصطلاح به آن تیغه های کمکی گویند.
ج- زمان قطع و وصل.
عمر مکانیکی :
هر کنتاکتور پس از زمان معینی فرسوده و غیرقابل استفاده می گردد. این زمان را عمر مکانیکی کنتاکتور می نامند.
د- نرم (استاندارد) کنتاکتور :
کنتاکتورها با استاندارهای مشخصی ساخته می شوند که استانداردها بصورت زیر با علامتهای اختصاری آمده است :
آشنایی با قطع کننده های ولتاژ (سکسیونرها) و کلیدهای قدرت (دیژنکتورها).
به طور کلی کلیدها وسیله ارتباط سیستمهای مختلف هستند و باعث عبور و یا قطع جریان می شود. کلید در حالت بسته یعنی عبور جریان و یا در حالت باز یعنی قطع جریان دارای مشخصاتی به شرح زیر می باشد :
۱-در حالت قطع دارای استقامت الکتریکی کافی و مطمئن در کل قطع شدگی است.
۲-در حال وصل باید کلید در مقابل کلیه جریانهایی که امکان عبور آن در مدار هست حتی جریان اتصال کوتاه مقاوم و پایدار باشد و این جریانها و اثرات ناشی از آن نباید کوچکترین اختلالی در وضع کلید و هدایت صحیح جریان به وجود آورد. بدین ترتیب باید کلید فاز قوی در مقابل اثرات دینامیکی و حرارتی جریانها مقاومت باشد. البته برای اینکه ساختمان کلید ساده تر و از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد. اغلب استقامت الکتریکی و دینامیکی و حرارتی کلید را توسط دستگاههای حفاظتی تا حدودی محدود می کنند کلیدهای فشار قوی را می توان برحسب وظایفی که به عهده دارند به انواع مختلف زیر تقسیم نمود :
۱- کلید بدون بار یا سکسیونر
۲- کلید قابل قطع زیر بار یا سکسیونر قابل قطع زیر بار
۳- کلید قدرت یا دیژنکتور
۱-سکسیونر ساده :
سکسیونر وسیله قطع و وصل سیستمهایی است که تقریباً بدون جریان هستند به عبارتی دیگر سکسیونر قطعات و وسایلی را که فقط زیر ولتاژ هستند از شبکه جدا می سازد. برحسب این تعریف در صورتی که اختلاف پتانسیای بین دو کنتاکت سکسیونر ظاهر نشود قطع آن بلامانع است. همینطور وصل سکسیونر که بین دو کنتاکت آن تفاوت پتانسیلی موجود نباشد مجاز خواهد بود از آنچه گفته شد چنین نتیجه می شود که در واقع سکسیونر یک ارتباط دهنده یا قطع کننده مکانیکی بین سیستمها است. سکسیونر باید در حالت بسته یک ارتباط مکانیکی محکم و مطمئن در کنتاکت هر قطب برقرار سازد و مانع افت ولتاژ گردد لذا باید مقاومت عبور جریان در محدوده سکسیونر کوچک باشد تا حرارتی که در اثر کار مداوم در کلید ایجاد می شود از حد مجاز تجاوز نکند.
این حرارت توسط ضخیم کردن تیغه و بزرگ کردن سطح تماس در کنتاکت و فشار تیغه در کنتاکت دهنده کوچک نگه داشته می شود در ضمن باید سکسیونر طوری ساخته شود که در اثر جرم و وزن تیغه یا فشار باد و برف و غیره خود به خود بسته نشود.
موارد استعمال سکسیونرها :
به منظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق زدگی بکار برده می شود به این جهت طوری ساخته می شوند که در حالت قطع شدگی یا چسبندگی به طور واضح وآشکار قابل رویت باشند. یعنی در هوای آزاد انجام گیرند. از آنجایی که سکسیونر باعث بستن یا بازکردن مدار الکتریکی نمی شود (برای بازکردن و بستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احتیاج به یک کلید دیگری خواهیم داشت به نام) کلید قدرت که قادر است مدار را تحت هر شرایطی باز کند سکسیونر وسیله ای است برای ارتباط کلید قدرت به شین و یا هر قسمت دیگری از شبکه که دارای پتانسیل است. سکسیونر را می توان از نظر ساختمانی به انواع مختلف زیر تقسیم نمود :
۱- تیغه ای ۲- کشویی ۳-دورانی ۴-قیچی ای.
برای جلوگیری از قطع و وصل بی موقع و در زیر بار سکسیونر معمولاً بین سکسیونر و کلید قدرت چفت و بست مکانیکی یا الکتریکی به نحوی برقرار می شود که هنگام وصل بودن کلید قدرت سکسیونر را به هیچ وجه نتوان قطع یا وصل کرد.
مشخصات مهم یک سکسیونر که گویای مشخصات فنی و استقامت الکتریکی و دینامیکی است.
ولتاژ نامی Vn
جریان نامی In
جریان اتصال کوتاه ضربه ای Is
جریان اتصال کوتاه کوتاه مدت (معمولاً ۱ تا ۳ ثانیه) Ith
سکسیونرهای قابل قطع زیربار :
به علت اینکه در بیشتر شبکه ها و پستهای کوچک کلید قدرت و سکسیونر و وسایل اضافی مربوط به چفت و بست آنها مبالغ زیادی از مخارج و هزینه کل تاسیسات را شامل می گردد و به علت اینکه در اغلب موارد نصب کلید قدرت با مزایای قطع و وصل سریع آن حتماً لازم و ضروری نیست کلید سکسیونر قابل قطع زیر بار طرح و ساخته شد سکسیونر قابل قطع زیر بار در ضمن اینکه باید وظیفه یک سکسیونر را انجام دهد یعنی در ضمن برداشتن ولتاژ یا قطع شدگی قابل رویت و مطمئن در مدار شبکه فشار قوی بوجود آورد باید قادر باشد مانند یک دیژنکتور نیز قدرتها و جریانهای کوچک الکتریکی را نیز قطع کند لذا هر سکسیونر قابل قطع زیر بار باید دارای وسیله ای برای قطع فوری جرقه باشد. سکسیونر قابل قطع زیربار اصولاً دارای قدرت وصل بسیار زیاد است و می تواند شدت جریانهایی با شدت ۲۵ تا ۷۵ کیلوآمپر را به خوبی وصل کند.
ولی قدرت قطع آن کم واز ۴۰۰ تا ۱۵۰۰ آمپر تجاوز نمی کند لذا نتیجه می شود که این کلیدها برای قطع جریان اتصال کوتاه ساخته نشده و مناسب هم نمی باشند. در صورتی می توان از سکسیونر قابل قطع زیربار در شبکه های فشار قوی استفاده کرد که مجهز به فیوزهای فشارقوی باشند فیوزهای فشار قوی در ولتاژ ۲۰ کیلو ولت دارای قدرت قطعی در حدود ۴۰۰ مگاولت آمپر می باشند که جریان اتصال را در همان مراحل ابتدایی قطع می کنند از آنچه گفته شد نتیجه می شود که سکسیونر قابل قطع زیربار فقط برای قطع جریان نامی شبکه مناسب است و جریان اتصال کوتاه را فیوز قطع می کند نه کلید البته باید متذکر شد که پس از قطع جریان اتصال کوتاه توسط سوختن فیوز ساچمه فیوز به طور خودکار باعث قطع سکسیونر به صورت سه فازه خواهد شد چون سکسیونر قابل قطع زیربار باید مدارهای حاصل جریان را قطع و وصل بکند. بنابراین بایستی مجهز به محفظه احتراق بوده که در داخل آن محفظه احتراق جرقه و قوس الکتریکی حاصل از قطع و وصل جریان را خاموش کند.
به محض فرمان قطع کلید تیغه اصلی از کنتاکت تیغه اصلی از کنتاکت ثابت کلید جدا می شود و قوس الکتریکی که ایجاد می گردد در اثر دو عامل زیر خاموش می گردد :
۱- در اثر حرارت قوس الکتریکی مقداری گاز از سطح داخلی عایق متصاعد شده که باعث خنک شدن جرقه شده و عمل خاموش شدن جرقه را سهل تر می سازد.
۲- فاصله بین دو کنتاکت دارای جرقه در اثر بازشدن فنر در داخل محفظه احتراق به سرعت زیاد شده این اضافه فاصله باعث قطع جرقه می گردد.
کلید قدرت یا دیژنکتور :
دیژنکتور کلیدی است که می تواند در موقع لزوم جریان عادی شبکه و در موقع بروز خطا جریان اتصال کوتاه و یا جریان اتصال زمین و یا هر نوع جریانی با هر اختلاف فازی را سریعاً قطع کند در اتصال سه فاز که یک حالت خاصی از بار متعادل است با اینکه فرمان قطع به هر سه قطب کلید یکجا و در یک زمان داده می شود ولی قطع هر سه فاز تقریباً در فاصله یک چهارم پریود که معمولاً از نظر زمانی بسیار کوتاه است انجام می گیرد. در انتخاب دیژنکتور باید به نکات زیر توجه شود :
۱- ولتاژ نامی کلید که معمولاً برابر ولتاژ شبکه ای است که کلید در آن نصب می شود و می تواند حدود ۱۵% هم از ولتاژ شبکه کوچکتر باشد.
۲- جریان نامی کلید که مساوی با بزرگترین جریان کار معمولی شبکه است.
۳- قدرت نامی قطع دیژنکتور که باید با قدرت اتصال کوتاه در محل کلید مطابقت کند در ضمن با همین قدرت قطع قدرت وصل نامی دیژنکتور نیز عملاً مشخص می شود زیرا برحسب تعریف VDE باید قدرت وصل کلید در حدود ۵/۲ برابر قدرت قطع آن باشد.
انواع دیژنکتورها :
۱- روغنی ۲-کم روغن ۳-هوایی (هوای فشرده) ۴-گازی(گاز SF6)
کلیدهای با قطع و وصل خودکار :
در وسایل خانگی، صنعتی و تجاری کلیدهای بسیاری یافت می شوند که فرمان قطع خود را از سیستم یا وسیله دیگری دریافت می کنند و در نتیجه وسایل متصل به مداری را بطور اتوماتیک کنترل می کنند برخی از انواع مهم این کلیدها را در ذیل تشریح می کنیم :
۱-کلیدهای ساعتی : این کلیدها برای قطع و وصل اتوماتیک مدارها در ساعت معین بکار گرفته می شوند. برخی از این مدارها نظیر چراغهای ویترینها و چراغ خیابانها می باشند. در انتخاب این نوع کلیدها لازم است به جریان مدار وظرفیت کلیدها که برحسب آمپر داده می شود توجه شود.
این کلیدها ساختمانهای مختلف دارند. در یک نوع آن از موتور کوچکی که از نوع سنکرون انتخاب می شود استفاده می شود که البته در صورت قطع برق از کار می ایستد. در نوع دیگر ساعت مجهز به فنر است که توسط موتور برقی کوک می شود و در صورت قطع برق بکار خود ادامه می دهد و دچار اختلال نمی گردد. در وصل کلیدهای ساعتی حتماً باید فیوزی برای حفاظت موتور و فیوز دیگری برای حفاظت مدار بکار برد.
۲-کلید فشاری : این کلیدها از تغییرات فشار فرمان می گیرند و برای کنترل موتورهایی که تلمبه و یا کمپرسورها را می گردانند یا برای قطع توربین های بزرگ در صورت کم شدن فشار روغن یاتاقانها مورد استفاده قرار می گیرند.
۳-کلید حدی (محدود کننده مامیکر و سوئیچ) : این کلیدها از حرکت و برخورد ماشین با وسایل متحرک به نقطه ثابتی فرمان می گیرد و حرکت آنها را کنترل می کند. این کلیدها در جرثقیل ها و آسانسورها در مکانی که حداکثر تغییر مکان مجاز دستگاه را معین می کند نصب می شود و دستگاه در برخورد به دسته آن مدار را قطع می کند و سبب توقف می گردد. از این کلید در مدارهای فرمان برای کنترل و محدود کردن حرکت قسمتهای مکانیکی، تغییر جهت حرکت و در تایمرها و شناورها و … بعنوان کلید قطع یا وصل استفاده می شود. ساختمان این کلید مانند شستی بوده و توسط سیستم متحرک به آن نیروی فشار وارد شده و یا کشیده می شود. به همین دلیل سر اهرم متحرک آن بفرمهای مختلف ساده، قرقره ای، گلوله ای و … می باشد. در میکروسوئیچ نیز مانند شستی، یا برطرف شدن نیروی مکانیکی وارده به اهرم آن مجدداً انرژی ذخیره در فنر میکروسوئیچ آن را به حالت اول برمی گرداند.
۴-کلیدهای حرارتی : این کلیدها از تغییرات درجه حرارت فرمان قطع و وصل می گیرند و در وسایل مثل سیستم حرارتی مرکزی و یا یخچال و اتوبرقی مورد استفاده قرار می گیرند.
بی متال (رله حرارتی) :
جهت حفاظت موتور در برابر اضافه بار از قطع کننده حرارتی (بی متال) استفاده می شود اساس کار رله حرارتی مانند فیوز حرارتی بی متال می باشد. رله حرارتی دارای سه کنتاکت ورودی و سه کنتاکت خروجی می باشد که در مدارات قدرت و بین کنتاکتور و موتور قرار می گیرد دور هر بی متال چند دور سیم مقاومت دار پیچیده شده که از آن جریان عبور می کند. در اثر عبور جریان از سیم بی متالها گرم شده و خم می شوند. مقدار خم شدن بی متال بستگی به درجه حرارت و همچنین مقدار جریان عبوری از موتور دارد. گرمای حاصل بیش از حد مجاز بی متال را خم کرده و روی کنتاکت کناری که در مدار فرمان قرار می گیرد اثر گذاشته و تیغه وصل را قطع نموده و می تواند تیغه به کنتاکت دیگری وصل شده و لامپ خبر را روشن و آژیری را به صدا درآورد. روی هر بی متال پیچ تنظیم جریان نیز وجود دارد که توسط آن می توان جریان را به اندازه لازم تنظیم نمود (با توجه به جریان نامی موتور). پس از عمل کردن بی متال کنتاکتور قطع شده و بی متال مجدداً سرد و به حالت اول خود بازمی گردد، در اغلب بی متالها کنتاکت باز شده و پس از سردشدن بی متال به حالت اول خود باز نمی گردد و بسته نمی شود و بایستی با فشار دادن دکمه ای که روی بی متال قرار دارد مجدداً به حالت وصل درآورد.
در بعضی رله های حرارتی حالت MAN و AUTO وجود دارد که با قراردادن اهرم روی AUTO پس از عمل کردن رله، مجدداً بعد از مدتی به حالت اولیه درمی آید.
تایمر(کلید زمانی) :
تایمر کلیدی است مرکب که مانند شستی یا میکروسوئیچ به مدار کنتاکتور فرمان می دهد. فرق تایمر با شستی یا میکروسوئیچ در نوع فرمان دادن آن می باشد شستی بوسیله دست فرمان می گیرد، اما تایمر پس از گذشت مدت زمانی که روی آن تنظیم می شود بطور خودکار فرمان می دهد. بنابراین می توان گفت که تایمر یک شستی اتوماتیک است. تایمر جزء کلیدهای مرکب است، چون از انرژی واسطه ای برای قطع و وصل استفاده می کند. تایمر موارد استعمال زیادی در صنعت دارد، یکی از مهمترین مورد استعمال تایمر در راه اندازی موتورهای سه فازه بصورت ستاره و مثلث می باشد.
تایمرها در انواع مختلف ساخته می شوند که به شرح چند نوع آن می پردازیم :
۱-تایمر موتوری (رله زمانی موتوری) : این تایمر دارای یک موتور کوچک جریان متناوب یک فاز می باشد که با عبور جریان به حرکت درآمده و سرعت آن توسط چرخ دنده هایی کم شده و صفحه دیسک مانندی که روی آن یک زایده قرار دارد را به حرکت در می آورد. (این صفحه در روی محور موتور قرار دارد) با رسیدن این زایده به میکروسوئیچ داخل تایمر باعث فشار به اهرمی شده و کنتاکتهای دیگر را قطع می نماید. زمان عمل تایمر بستگی به محل صفحه و در حقیقت بستگی به فاصله زایده روی صفحه تا اهرم میکروسوئیچ دارد. لذا برای تنظیم زمان تایمر می توان پیچی که روی تایمر می باشد و مدرج است را برای زمان دلخواه تنظیم نمود.
۲-تایمر الکترونیکی : از این تایمر برای تنظیم زمانهای کمتر از ثانیه تا چند ثانیه استفاده می شود. ساختمان این تایمر از مدارات و اجزاء الکترونیکی استفاده شده و با شارژ یا شارژ شدن یک خازن، بوبین رله تحریک می شود. در ساده ترین نوع تایمر الکترونیکی یعنی در تایمر نوع خازنی رله هنگامی وصل می شود که خازن شارژ شده و ولتاژ دو سر آن برابر ولتاژ وصل رله شود (پس از وصل رله بار ذخیره شده در خازن روی مقاومتی که توسط کنتاکت باز رله به دو سر خازن وصل می شود) تخلیه می گردد. در این مدار با تغییر ظرفیت خازن می توان تایمر را تنظیم نمود.
۳-تایمر پنیوماتیک : این تایمر دارای یک کپسول هوا و یک بوبین (سیم پیچ) با هسته آهنی می باشد. وقتی که بوبین تحریک شود، هسته متحرک را جذب می نماید، در اثر جذب هسته متحرک اهرم بالای آن قطعه ای را که بشکل دم آهنگری است فشار خواهد داد و هوای داخل دم از طریق سوپاپ خارج می شود. وقتی که بوبین از تحریک خارج شود. فنر دم را منبسط می کند. دم از طریق سوپاپ تنظیم از هوا پر می شود. انبساط دم در رابطه با پیچ تنظیم فرق می کند. کار این تایمر شبیه تایمر موتوری می باشد با این تفاوت که تایمر موتوری پس از وصل موتور آن به ولتاژ شروع بکار کرده و بعد از زمان تعیین شده برای آن عمل می کند ولی تایمر پنیوماتیک پس از قطع بوبین آن از ولتاژ شروع به کار کرده و بعد از زمان تعیین شده برای آن عمل می کند.
۴-تایمر حرارتی (رله زمانی حرارتی) : این تایمر دارای بی متال می باشد و زمانیکه جریان وارد آن می شود گرم شده و پس از مدتی عمل قطع یا وصل را انجام می دهد. دقت این تایمر زیاد نیست (سرما و گرمای محیط روی آن اثر می گذارد) به همین جهت از آن در برق صنعتی استفاده نمی کنند، ولی بصورت رله زمانی و راه پله در سیم کشی ساختمان مور داستفاده قرار می گیرد.
تایمرها بطور کلی به دو نوع تقسیم بندی می شوند :
الف- تایمر با تاخیر در وصل (ON – DELAY) به این نوع تایمر باید انرژی داده شود و سپس رله عمل کرده و کنتاکتی را باز یا بسته نماید. مانند رله زمانی موتوری.
ب- تایمر با تاخیر در قطع (OFF – DELAY) این تایمر بعد از قطع انرژی عمل کرده و کنتاکتی را باز یا بسته می نماید. مانند رله زمانی پنیوماتیکی.
زمان تعیین شده در تایمرها خیلی دقیق بوده و حدود دهم ثانیه می باشد.
تایمرها را همواره بایستی همراه کنتاکتور بکار برد و هیچ وقت نباید از آن بجای کلید استفاده نمود.
آشنایی با مدارهای فرمان
بهره برداری مطمئن و بی وقفه از تاسیسات الکتریکی و مراکز تولید نیرو و تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز تجهیزات برقی کارخانه جات صنعتی و مراکز اقتصادی تا حدود زیادی به خصوصیات و ویژگی ها و طرز عمل کلیدها و وسایل کنترل مدارها بستگی دارد.
در مدارهای الکتریکی وسایل مختلفی به کار میرود که از مهمترین انها کنتاکتور یا کلید مغناطیسی است .استفاده از این کنتاکتور در مدارهای کنترل تنوع طراحی های مختلف را به وجود می آورد.
برای طراحی مدارهای کنترل و کار با آنها باید وسایل تشکیل دهنده آن را به طور کامل شناخت و به اصول ساختمان و مورد استفاده این وسایل آشنا شد.
وسایلی که در مدارهای فرمان به کار میروند به این قرار است:
۱_کنتاکتور(کلید مغناطیسی)۲_شستی استاپ استارت۳_رله الکتریکی۴_رله مغناطیسی۵_لامپ های سیگنال ۶-فیوزها ۷_لیمیت سویچ۸_کلیدهای تابع فشار ۹_کلیدهای شناور۱۰_چشم های الکتریکی(سنسورها)۱۱_تایمر و انواع آن۱۲_ترموستات۱۳_کلیدهای تابع دور
در مورد کنتاکتور میتوان گفت که یک کلید مغناطیس است که وقتی ولتاژ مورد نظر به آن اعمال میشود یک سری کنتاکت(یا کلید)باز را بسته و یک سری کنتاکت بسته را باز میکند.که با استفاده از این خاصیت مدارهای مختلفی میتوان مدارهای زیادی رو طراحی کرد.
ساختمان کنتاکتور:
این کلید از دو هسته به شکل E یا U که یکی ثابت و دیگری متحرک است و در میان هسته ثابت یک بوبین یا سیم پیچ قرار دارد،تشکیل شده است. وقتی بوبین به برق وصل میشود با استفاده از خاصیت مغناطیسی ،نیروی کششی فنر را خنثی میکند و هسته فوقانی را به هسته تحتانی متصل کرده باعث میشود که تعدادی کنتاکت عایق شده از یکدیگر به ترمینال های ورودی و خروجی کلید متصل میشود و یا باعث باز شدن کنتاکت های بسته کنتاکتور بسته کنتاکتور گردد.
در صورتی که مدار تغذیه بوبین کنتاکتور قطع شود ،در اثر نیروی فنری که داخل کلید قرار دارد هسته متحرک دباره به حالت اول باز میگردد.
مزایای استفاده از کنتاکتورکنتاکتورها نسبت به کلیدهای دستی صنعتی مزایایی به شرح زیر دارند:
۱_مصرف کننده می تواند از راه دور کنترل می شود.
۲_مصرف کننده میتواند از چند محل کنترل شود.
۳_امکان طراحی مدار فرمان اتوماتیک برای مراحل مختلف کار مصرف کننده وجود دارد.
۴_سرعت قطع و وصل کلید زیاد و استهلاک آن کم است.
۵_از نظر حفاظتی مطمئن ترند و حفاظت مطمئن تر و کامل تری دارند.
۶_عمر موثرشان بیشتر است.
۷_هنگام قطع برق،مدار مصرف کننده نیز قطع می شود و به استارت مجدد پیدا میکند؛در نتیجه از خطرات وصل ناگهانی دستگاه جلو گیری می کند.
کنتاکتور برای جریان های AC وDC ساخته میشود.تفاوت این دو کنتاکتور در این است که در کنتاکتور های AC از یک حلقه اتصال کوتاه برای جلوگیری از لرزش حاصل از فرکانس برق استفاده می شود. نیروی کششی یک مغناطیس الکتریکی جریان متناوب،متناسب با مجذور جریان عبوری از آن و در نتیجه متناسب با مجذور اندکسیون مغناطیسی است.چون مقدار جریان لحظه ای با توجه به رابطه i=ImaxSIN wt تعقیر میکند،نیروی کششی مغناطیسی نیز برابر با
F=Fmax sin wt (سینوس توان ۲ دارد که نمیشد تایپ کنی)
خواهد شد و تعداد دفعاتی که این نیرو ماکزیمم و صفر می شود، به اندازه دو برابر فرکانس شبکه خواهد گردید.در نتیجه ،در لحظاتی که مقدار نیروی کششی بیشتر از نیروی مقاوم فنر های کنتاکتور باشد ،هسته کنتاکتور جذب می شود و در لحظاتی که مقدار نیروی کششی کمتر از مقدار نیروی فنر ها شود،هسته متحرک هسته نیز آزاد شده و به محل اول خود باز می گردد.بدین ترتیب در هسته متحرک لرزش و صدا ایجاد خواهد شد این نوسانات را می توان به وسیله یک حلقه بسته در سطح قطب ها جا سازی شده و حدود نصف تا ۳/۲ سطح هر قطب را پوشانده است از بین برد و لرزش آن را برطرف کرد. عمل این حلقه آن است که مانند سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتوری که در حالت اتصال کوتاه قرار گرفته است،از آن جریان القایی عبور میکند و باعث ایجاد فوران مغناطیسی فرعی در مدار هسته می شود. این فوران فرعی با فوران اطلی اختلاف فاز دارد و در زمانی که نیروی کششی حاطل از فوران اطلی صفر باشد ،نیروی کششی حاصل از فوران اطلی ماکزیمم خواهد بود و در حالتی که نیروی حاصل از فوران ماکزییم باشد ،این نیرو صفر خواهد بود و چون جمع این دو نیرو به هسته متحرک اثر میکند،نیروی کششی در هر لحظه از نیروی مقاومت فنر بیشتر خواهد بود.
ولتاژ تغذیه بوبین متفاوت است و از ۲۴ تا ۳۸۰ولت ساخته می شود. در اکثر کشورهای صنعتی برای حفاظت بیشتر ،تغذیه بوبین کنتاکتور را زیر ولتاژ حفاظت شده (۶۵ولت)انتخاب میکنند. و یا برای تغذیه مدار فرمان ،ترانسفورماتور مجزا کننده به کار می برند.
شناخت مشخصات کنتاکتور
نوع کنتاکتور
با توجه به نوع مصرف کننده و شرایط کار ،کنتاکتورها دارای قدرت و جریان عبوری مشخصی برای ولتاژهای مختلف هستنند. بنابراین باید به جدول و مشخصات کنتاکتور توجه کافی مبذول کرد و انخاب کنتاکتو.را منطبق بر مشخصات مورد نیاز قرار داد.
برای اتصال مصرف کننده به شبکه باید از کلید یا کنتاکتوری با مشخصات مناسب استفاده کرد که کنتاکت های آن تحمل جریان راه اندازی و جریان دائمی را داشته باشد و همچنین در صورت اتصال کوتاه،جریان لحظه ای زیادی که از مدار عبور می کند. و یا جرقه ای که هنگام اتصال مدار ایجاد می شود ،صدمه ای به کلید نزند.
بدین منظور و برای این که بتوانیم پس از طراحی مدار ،کنتاکتور مناسب را برای اتصال مصرف کننده به شبکه انتخاب کنیم،باید با مقادیر نامی مربوط به کنتاکتور آشنا شویم.
برای انتخاب کنتاکتور در قدرت های مختلف می توان از جدول هایی استفاده کرد.
شستی استاپ استارت و سلکتور سوئیچ های فرمان
شستی ها از جمله وسایل فرمان هستنند که تحریک آنها به وسیله دست انجام میگیرد و در انواع مختلف و برای کاربردهای متفاوت طراحی می شوند.
شستی که پس از تحریک،دو کنتاکت وصل را قطع میکنند استاپ(قطع) و شستی هایی که پس از تحریک دو کنتاکت،قطع را وصل می کنند شستی استارت (وصل) نامیده می شوند. شستی های که هر دو عمل را در یک زمان انجام می دهند،به شستی استارت استاپ یا دوبل معروف هستنند یعنی با فشار کلید دو کنتاکت باز بسته و دو کنتاکت بسته باز می شود.
تصویر چند کلید استاپ استارت و در یکی از عکس ها یک کاربرد اونو به نمایش گذاشته شده در ضمن در عکسی که سه کلید دارد کلید وسطی دوبل می باشد.
رله اضافه بار(حرارتی یا بیمتال)
دستگاه های الکتریکی را باید در مقابل خطرات و خطاهای احتمالی حفاظت کرد.یکی از راه های حفاظت موتورهای الکتریکی ،استفاده از رله حرارتی و رله مغناطیسی است رله حرارتی موتور را در مقابل اضافه بار حفاظت میکند.
رله اضافه باری جهت کنترل جریان موتورهای الکتریکی بکار میرود و یک نوع رله حفاظتی است.
این رله از دو فلز مختلف الجنس که ضرایب انبساط طولی مختلفی دارند تشکیل شده است. به اطراف این دو فلز به هم چسبیده ،یک رشته سیم حامل جریان الکتریکی پیچیده شده را طوری تنظیم کرد که در اثر افزایش کم جریان ،دستگاه مربوطه بدون دلیل و به سرعت قطع نشود با استفاده از این منحنی ها همچنین می توان آنرا طوری تنظیم کرد که زمان قطع زیاد شده و عبور جریان اضافی موجب صدومه به دستگاه نشود.
شرایط کار این رله ها از(۲۰-)درجه تا (۶۰+)درجه سانتی گراد متغیر است .
رله مغناطیسی
رله مغناطیسی نیز برای کنترل جریان به کار می رود . اصول کار این رله بر اساس پدیده مغناطیس پایه گذاری شده است .
از این رله برای قطع جریان های اتصال کوتاه استفاده می شود.می دانیم که یک اتصال کوتاه باید سریع قطع شود بنابر این در چنین موقعیتی نمی توان از رله اضافه باری(حرارتی)استفاده نمودچون گرم شدن بیمتال رله به یک زمان نسبتا طولانی نیاز دارد.
این رله از یک هسته مغناطیسی که اطراف آن چند دور سیم پیچیده شده تشکیل گردیده است.عبور جریان اتصال کوتاه باعث مغناطیس شدن و جذب اهرم قطع می شود.این رله را به طور مجرا به ندرت مورد استفاده قرار می دهند و در کلیدهای اتوماتیک از آنها بهمراه رله های حرارتی بهره می گیرند.
لامپ های سیگنال
لامپ های علامت دهنده یا لامپ های سیگنال در کلیه دستگاه های صنعتی و تابلو های توزیع و تابلو فرمان به کار میروند. نوع استفاده از این لامپ متفاوت است .این لامپ به عنوان لامپ خبر استفاده می شود و میتوان روشن بودن،خاموش بودن و یا عیب دستگاه و…را نشان دهد.
چراغ های مورد استفاده در مدار فرمان ،یک چراغ کم قدرت (۲/۱تا۵وات)است که با ولتاژهای مختلف از ۲۴تا ۲۲۰ولت کار میکند.این چراغ ها معمولا در سه رنگ استاندارد قرمز،سبزو نارنجی ساخته می شوند.
برای مثال در کارخانه ای که تعداد زیادی موتور در آن واحد مشغول به کار بوده و فواصل آنها تا تابلوی کنترل نسبتا زیاد باشد،از چراغ قرمزی که توسط کنتاکت بازی از کنتاکتور اصلی موتور روشن می شود استفاده می کنند.با استفاده از کنتاکتهای باز کنتاکتور می توان چراغ سبزی را که نمایشگر حالت خاموشی مدار است روشن نمود.در نقشه ها برای نمایش چراغ سیگنال از حرف h استفاده می شود.
تصویر چند لامپ سگنال از جلو و ساختمان آن
فیوزها
در کلیه تاسیسات الکتریکی برای جلوگیری از صدمه دیدن و معیوب شدن وسایل و نیز برای قطع کردن دستگاه های معیوب از شبکه که بر اثر عئامل مختلف از قبیل نقصان عایق بندی،ضعف استقامت الکتریکی یا مکانیکی و ازدیاد بیش از حد جریان مجاز(اتصال کوتاه)وسایل حفاظتی مختلف به کار می رود.این وسایل باید طوری انتخاب شوند که در اثر اضافه بار یا اتصال کوتاه در کوتاهترین زمان ممکن و قبل از اینکه صدمه ای به سیم ها و شبکه الکتریکی شبکه برسد،مدار قسمت معیوب را قطع کنند.یکی از این وسایل حفاظتی فیوز است فیوزها از نظر زمان قطع بر حسب منحنی ذوب سیم حرارتی داخل انها به دو نوع کند کار و تند کار تقسیم میشوند.
فیوز های تند کار زمان قطع کمتری نسبت به فیوزهای کند کار دارندو به همین دلیل در مصارف روشنایی استفاده می شوند.فیوز های کند کار دارای زمان قطع طولانی تری هستنند و در نتیجه برای راه اندازی موتورهای الکتریکی به کار میروند.تحمل جریان راه اندازی موتور در حدود ۳تا ۷ برابر جریان نامی است که بر روی کلیه فیوزها جریان نامی انها نوشته شده میشود.این جریان کمتر از جریان ماکزیمیم تحمل فیوز است.
فیوز در انواع فشنگی ،اتوماتیک(آلفا)،مینیاتوری،بکٌس،کاردی (تیغه ای)،شیشه ای یا کارتریج و فیوز های فشار قوی ساخته می شوند.
معمولا فیوزهای که در مدار قدرت به کار میروند،مدار کنتاکتور را در مقابل اتصال کوتاه محافظت میکند؛یعنی در واقع حفاظت سیم های رابط مدار را نیز بر عهده دارد.بنابراین در مدارهایی که مثلا فیوز ۲۵ آمپری به کار می رود،ممکن است در مدار فرمان آنها از سیم یک یا یکو نیم استفاده شود.پس لازم است مدار فرمان با فیوز جداگانه ای حفاظت شود.
فیوزهای اتوماتیک یا آلفا نوعی فیوز خودکار است که عبور جریان بیش از حد مجاز از آن باعث قطع مدار می شود؛اما دوباره می توان شستی آن را به داخل فشار داد تا ارتباط برقرار شود.بعضی از فیوزهای خودکار دو عمل جریان زیاد و بار زیاد در مدار کنترل می کنند؛اما پس از قطع شدن ،باید پس از مدت کمی دباره شستی مربوطه را فشار داد تا مدار وصل شود.
در فیوز های اتوماتیک دو عنصر مغناطیسی و حرارتی وجود دارد که قسمت مغناطیسی آن اتصال کوتاه یا جریان زیاد و قسمت حرارتی آن (بیمتال) بار زیاد (افزایش جریان تدریجی) را قطع می کند.
کلید مینیاتوری نوعی فیوز اوتوماتیک است که از نظر ساختمان داخلی با فیوز آلفا شباهت دارد و از سه قسمت رله مغناطیسی (رله جریان زیاد زمان سریع)،رله حرارتی یا رله بیمتال (رله جریان زیاد تاخیری)و کلید تشکیل شده است.این مجموعه را نیز کلید موتور مینامند.این کلیدها در دو نوع L و G ساخته شده است.نوع Lدر مصارف روشنایی به کار می رود و تند کار است(LIGHT) و نوع G در راه اندازی وسایل موتوری مورد استفاده قرار می گیرد و کند کار است. این کلید ها در انواع تک فاز دو فاز و سه فاز ساخته می شوند.
کلید های محدود کننده
کلید محدود کننده(LIMIT SWITCH) که گاهی میکرو سویچ نیز نامیده می شوند،کلیدی است که برای قطع و وصل یک حرکت خطی یا دورانی و یا تعویض جهت دوران یک متحرک به کار می رود.
این کلید اهرمی دارد که وقتی دسته متحرک به آن برخورد می کند کنتاکتی را قطع می نماید. کنتاکت مذبور خود عامل فرمانی است برای ماشینی که هدف کنترل آنست.چنانچه از اسم این کلید بر می اید کلید یاد شده برای محدود کردن حرکت متحرک ها به کار می رود.مثلا در یک چرثقیل سقفی که در چند جهت حرکت می کند وقتی متحرک به انتهای هر قسمت از مسیر خود میرسد،یک کلید محدود کننده مدار رفت را از کار انداخته و مدار برگشت را مهیا میسازد.
مطلب مهمی که باید در کاربرد این کلید ها در نظر گرفت وضعیت کنتاکت ها در موقع وارد آمدن نیرو به اهرم آنها است.کارخانه های سازنده این وضعیت را بر حسب تعغیر طولی یا زاویه ای اهرمشخص می نمایند.
انواع لیمیت سویچ ساده
۱-کلید محدود کننده فشار انتهایی
۲-کلید محدود کننده ای قرقرهای
۳-کلی محدود کننده قرقره اییک طرفه از چپ
۴-کلید محدود کننده قرقرهای یک طرفه از راست
۵-کلید محدود کننده قرقر ه ای دو طرفه
۶-کلید محدود کننده آنتنی دو طرفه
کلید تابع فشار(کلید های گازی)
این کلید ها برای کنترل سطح گاز داخل مخازن و کمپرسورها،تنظیم فشار آب داخل لوله ها و روشن و خاموش کردن اتوماتیک این دستگاه ها مورد استفاده قرار م گیرد.عامل فرمان این کلید ،فشار گاز یا مایع داخل مخزن است.
عامل قطع و وصل این کلید گاز می باشد اصول کار آن بدین صورت است که که فشار گاز موثر بر هر صفحه نیرویی معادل F=P.A ایجاد می نماید(P فشار و A سطح مقطع صفحه است).در رله ها F باعث جابه جایی صفحه می شود.این جابه جایی از طریق یک اهرم منتقل شده و کنتاکتی را قطع و وصل می نماید.نیروی برگردان را فنر زیر صفحه ایجاد می کند.پس با انتخاب فنر های مختلف می توان فشار های کم یا زیاد را بر روی صفحه اثر داده و قطع و وصل کنتاکت را بطور دلخواه تنظیم نمود.
کلید های شناور
کلید های شناور برای کنترل سطح آب یا مایهات داخل منبع ها،استخر ها و مخازن مورد استفاده قرار می گیرد.ساختمان این کلید از وزنه تعادل ،یک قسمت شناور و یک میکرو سویچ تشکیل شده است.هنگامی که قسمت شناور را تنظیم می کنند با تغیر سطح مایع داخل مخزن شناور تغیر مکان داده به میکرو سویچ داخل کلید فرمان می دهد و باعث قطع و وصل مدار می شود.
چشم های الکتریکی(سنسورها)
این کلید نوعی کلید فرمان دهنده است که بدون برخورد فیزیکی با دست یا هر وسیله دیگری توسط سیستم چشم الکتریکی از فاصله حداقل یک میلی متر و حداکثر۸متر واکنش نشان میدهد و فرمان صادر می کند همچنین به وسیله رله ای که در داخل آن به کار رفته ،کنتاکت های را باز می کند یا می بندد و در نتیجه به دستگا ه های مورد نظر فرمان میدهد.از این کلید در دستگاه های صنعتی و خطوط تولید استفاده فراوان می شود.
رله زمانی (تایمر)و انواع آن
یکی از وسایل فرمان دهنده مدار های کنترل اتوماتیک ،تایمر ها یا رله های زمانی هستنند که وظیفه کنترل مدار را برای مدت زمان معینی بر عهده دارند.
اصول کار رله ها همانند کنتاکتور ها است با این تفاوت که در رله ها:
۱-تمام کنتاکت ها از لحاظ فرم ظاهری شبیه هم هستنند و در مدار های فرمان شرکت می کنند .
۲-کنتاکت ها بنا به مقتضیات کار ممکن است به طور لحظه ای یا با تاخیر زمانی قطع و وصل شوند . در این صورت نام رله ،رله لحظه ای یا رله با تاخیر زمانی خواهد بود.
۳-رله ها همچنین ممکن است دارای کنتاکت های لحظه ای یا با تاخیر زمانی باشند.البته منظور از تاخیر زمانی فاصله زمانی است که بین عمل کنتاکت (اعم از باز شدن یا بسته شدن) از لحظه اتصال سیم پیچ رله به ولتاژ به وجود می آید.
تا کنون در صنعت برق رله های زیادی ساخته شده اند که مشخصات مختلفی داشته و هر یک برای کار بخصوصی مورد استفاده قرار می گیرند.برای مثال در انتقال انرژی و حفاظت خطوط ،از یک رله خاص استفاده می کنند.یک جور رله دیگر که مشخصات بخصوص دیگری دارد در صنعت نساجی و رله دیگر در جای دیگر….
من چند رله را برای دوستان معرفی می کنم که از مشهورترین و پر کاربد ترین رله ها هستنند البته اگر دوستان می توانند رله های دیگری را معرفی کنند خیلی خوب میشه
۱-رله زمانی موتوری یا الکترو مکانیکی
این رله بر اساس ساعتی کار میکند که محرک چرخ دنده های آن موتور آسنکرو سنکرو و بیشتر موتور با قطب چاکدار است می باشد.اصول کار آن به این صورت است که دور موتور توسط یک سیستم چرخ دنده کاهش می یابد بطوری که در نهایت ،آخرین چرخ دنده کنتاکت را خیلی به آرامی با یا بسته می کند. زمان شروع رله از لحظه راه اندازی موتور محسوب می شود.
توسط این رله می توان زمان هایی از حدود ثانیه تا حدود ساعت ،و حتی روز و هفته تنظیم نمود.
محل دیسک در لحظه شروع به کار ،قابل تنظیم است و پس از تنظیم زمان آن (توسط زایده خارجی) و تغذیه تایمر ،موتور با دور ثابت به حرکت در می آید و با گردش موتور ،زمان تایمر شروع می شود. پس از گردش ،به علت برخورد با زایده دیسک ،متوقف می شود و به میکرو سویچ داخلی فرمان می دهد و کنتاکت های تایمر عمل می کنند و به طور اتوماتیک قطع می شوند و موتور یا هر وسیلهء دیگر از کار می افتد.البته رله های جدیدی است که هنگام عمل کنتاکت بازی را بسته و کنتاکت بسته ای را باز می کند و می توان موتوری را خاموش یا روشن کرد یا نیرو را از مو توری به موتور دیگر انتقال داد .
۲-رله زمانی الکترونیکی
از تایمر های الکترونیکی برای تنظیم زمان های کمتر از ثانیه تا چندین ثانیه استفاده می شود. در ساختمان این تایمر ها ،از مدار ها و اجزای الکترونیکی استفاده می شود.
در در نوعی از این تایمر ها با شارژ و دشارژ شدن یک خازن بوبین یک رله کوچک تحریک می شود. اصول ساختمان رله الکترونیکی بر مبنای مدار RC (خازن و مقاومت)و بر حسب تاخیر زمانی استوار است .تنظیم این نوع تایمر ها بستگی به مقاومت سر راه خازن دارد.
در ساده ترین نوع تایمر الکترونیکی در تایمر نوع خازنی ،رله هنگامی وصل می شود که خازن شارژ بشود و ولتاژ دوسر آن برابر ولتاژ وصل رله گردد.پس از وصل رله ،با ذخیره شدن در خازن روی مقاومتی که توسط کنتاکت باز رله به دو سر خازن وصل می شود تخلیه می گردد.در این نوع با تعغیر ظرفیت خازن می توان زمان تایمر را تنظیم کرد.
۳-رله زمانی نیو ماتیکی
در این رله ا خاصیت ذخیره سازی و فشردگی هوا استفاده می شود .به این ترتیب که رله هنگام رها شدن،خیلی راحت رها می شود.
وقتی که بوبین تحریک قسمت متحرک را جذب می کند ،اهرم،قطعه ای را که به شکل دم آهنگری است فشار خواهد داد .هوای دم از طیق سوپاپ یک طرفه خارج می شود. وقتی که بوبین از تحریک خارج می شود ،فنر دم را منبسط می کند .دم از طریق سوپاپ تنظیم ،از هوا پر می شود.سرعت انبساط دم در رابطه با پیچ تنظیم تفاوت می کند وقتی که دم به حالت عادی برگشت ،کنتاکت ها عمل می کنند.بنابراین به وسیله تنظیم کردن پیچ تنظیم ،عمل کردن کنتاکت ها را می توان تعقیر داد.کار این زمان سنج شبیه تایمر موتوری است ؛با این تفاوت که زمان سنج موتوری پس از تنظیم و وصل بوبین آن به ولتاژ شروع به کار می کند،ولی زمان سنج نیو ماتیکی پس از قطع بوبین آن از ولتاژ شروع به کار می کند.
۴-رله زمانی بی متال یا حرارتی (تایمر حرارتی)
این نوع تایمر با استفاده از خاصیت بی متال کار می کند و در انواع رله ذوب شونده ،رله حرارتی بی متال و رله حرارتی منعکس کننده میله ای ساخته می شوند.زمانی که جریان از بی متال عبور می کند گرم میشود و پس از مدتی در اثر تعقیر شکل عمل کرد مدار را قطع یا وصل میکند.دقت این نوع تایمر زیاد نیست و آب و هوای محیط بر روی آن اثر می گذارد به طور کلی می توان رله های زمانی را به دو دسته تقسیم کرد:
الف-رله های تاخیر در وصل(ON-DELAY) :به رله ای گفته می شود که باید به رله انرژی داده شود و سپس رله عمل کرده کنتاکتی را باز یا بسته کند؛مثل رله زمانی موتوری.
ب-رله تاخیر در قطع(OFF-DELAY) :به رله ای گفته می شود که بعد از قطع شدن انرژی عمل کرده کنتاکتی را باز یا بسته کند؛مثل رله نیو ماتیکی.
۵-رله زمانی هیدرو لیکی
در این رله ها از سیستم هیدرو لیکی جهت تاخیر در مدار استفاده می شود. طرز کار آن طوری است که وقتی جریان برق به رله وصل می شود ،مقداری روغن در داخل آن جابهجا می شود.
برای بازگشت روغن به مکان اولیه زمانی لازم است که این زمان را به عنوان زمان تایمر در نظر میگیرند.این رله ها را در مدارهای مختلف به کار می برند.اگر کسی از دوستان توضیح بیشتری در ارتباط با این رله دارد لطفا ارائه بده تا مطالب کامل تر شود.
ترموستات
ترموستات نوعی رله حرارتی است که در مقابل حرارت محیط حساس بوده و عمل میکند.این وسیله در دستگاه های مختلف صنعتی کاربرد فراوان دارد و وظیفه تعادل حرارتی دستگاه را بر عهده دارد.در صورتی که درجه حرارت از حد تنظیمی فراتر رود ،کلید عمل کرده یک کنتاکت باز را می بندد و یا کنتاکت بسته ای را باز می کند.از ترموستات بیشتر در وسایل حرارتی و برودتی مانند شوفاژ،یخچال،و چیلر استفاده می شود.
کلیدهای تابع دور(گریز از مرکز)
کلید های تابع دور در بعضی الکترو موتورهای یک فاز جهت خارج کردن سیم پیچ کمکی از مدار و در موارد دیگر مانند ترمز جریان مخالف به کار می رود.ساختمان آنها از یک محور و دو وزنه تشکیل شده که به وسیله یک طوق و یک فنر حول محور حرکت می کند و با زیاد و کم شدن سرعت موتور یا وسیله چرخنده ،وزنه های دو طرف به محور نزدیک یا دور می شود ؛به این ترتیب طوق روی محور حرکت می کند و باعث قطع و وصل کلید می شود
