اصول حفاظت الکتریکی و انواع تجهیزات حفاظتی
حفاظت الکتریکی به عنوان یک سری اقدامات و تدابیر ایمنی تعریف می‌شود که در تاسیسات الکتریکی به‌کار گرفته می‌شوند تا از وقوع خطرات ناشی از جریان الکتریکی جلوگیری و از آسیب به افراد، تجهیزات، مصرف‌کنندگان، و سیم‌های حامل جریان الکتریکی جلوگیری شود. این اصول حفاظت الکتریکی از طریق معرفی تجهیزات حفاظتی مختلف و اجرای استانداردهای ایمنی، اطمینان از اجرای صحیح تاسیسات الکتریکی را فراهم می‌کند.
تجهیزات حفاظتی مختلف در این راستا به کنترل و مدیریت جریان‌های الکتریکی پرداخته و از عدم تعادل و وقوع اتفاقات ناخواسته جلوگیری می‌کنند. این تجهیزات شامل رله‌های حفاظتی، فیوزها، سوئیچ‌های خودکار و ترمزهای حرارتی می‌شوند. رله‌های حفاظتی بر اساس نظریه‌های مختلفی مانند زمان، جریان یا ترکیبی از آنها عمل می‌کنند و در مواقع خطرناک، سیستم را از جریان برخوردار از خطرات جدا می‌کنند.
برای پیشگیری از این خطرات، استفاده از انواع حفاظت الکتریکی ضروری است. در این مقاله، انواع مختلف حفاظت الکتریکی معرفی شده و به بررسی ابزارها و تجهیزات حفاظتی پرداخته می‌شود که نه تنها سلامت انسان و دستگاه‌ها را تضمین می‌کنند، بلکه کاربردهای فراوانی نیز دارند.
دسته‌بندی انواع حفاظت الکتریکی
در عرصه حفاظت الکتریکی، سه دسته اصلی به شرح زیر تعریف می‌شوند:
- حفاظت انسان در برابر برق گرفتگی
این نوع حفاظت متمرکز بر ایمنی افراد در معرض جریان الکتریکی است. استفاده از دستگاه‌های حفاظتی، نظیر قاطع‌های RCD و دستگاه‌های حفاظت اضافی، می‌تواند خطرات برق گرفتگی را به حداقل برساند و از سلامت افراد جلوگیری نماید.
- حفاظت مصرف کنندگان و تجهیزات الکتریکی
در این زمینه، اقداماتی گرفته می‌شود تا تجهیزات و دستگاه‌های الکتریکی از خطرات جریان برق محافظت شوند. استفاده از سیستم‌های حفاظتی مانند مدارهای حفاظت اضافی و تجهیزات ایمنی، این هدف را تضمین می‌کند.
- حفاظت سیم و کابل
در این حوزه، توجه به حفاظت از سیم‌ها و کابل‌ها در برابر خطرات مختلف الکتریکی حائز اهمیت است. استفاده از عایق‌های مناسب، نصب لوله‌ها و حفاظت‌های فیزیکی بر روی سیم‌ها به جلوگیری از خسارت به سیستم‌های الکتریکی کمک می‌کند.
تکنیک‌های حفاظت الکتریکی
در ایجاد حفاظت الکتریکی، دو روش اساسی برای جلوگیری از برق گرفتگی به‌کار می‌روند. اولین روش، حفاظت غیر مستقیم است که از طریق اتصال به بدنه تجهیزات الکتریکی و اجرای یک سیستم ارت انجام می‌شود.
در حالت دیگر، حفاظت مستقیم نیز وجود دارد که با استفاده از کلیدهای حفاظت جان مانند RCD و RCCB و همچنین کلید آشکار ساز جرقه AFFD اجرا می‌شود. این اقدامات جلوی خطرات برق گرفتگی را می‌گیرند و امنیت افراد و تجهیزات الکتریکی را تضمین می‌کنند.
حفاظت از اضافه جریان و اتصال کوتاه در سیستم‌های الکتریکی
اضافه جریان در یک مدار الکتریکی به معنای جریان اضافی است که فراتر از جریان نامی مدار می‌رود و موجب آسیب به سیستم نمی‌شود. در عین حال، اتصال کوتاه به افتراق از اضافه جریان، نتیجه بروز اتصالی با امپدانس بسیار کم بین هادی‌های برق دار مانند فازها یا نول با ارت است.
برای حفاظت از افراد و تجهیزات الکتریکی در برابر اثرات ناشی از اضافه جریان و اتصال کوتاه، اقدامات مختلفی انجام می‌شود. از جمله این اقدامات می‌توان به استفاده از قطع خودکار تغذیه یا محدود کردن حداکثر اضافه جریان اشاره کرد. این روش‌ها به عنوان ابزارهای حیاتی در جلوگیری از خطرات الکتریکی و حفظ امنیت سیستم‌های برق اشاره می‌شوند.
تجهیزات حفاظتی در دامنه الکتریکی
در عرصه تولید، انتقال، و مصرف نیروی برق، تجهیزات الکتریکی یا برقی نقش کلیدی ایفا می‌کنند. این تجهیزات شامل ژنراتورها، ترانسفورماتورها، و ابزارهای حفاظتی همچون فیوزها، کلیدهای مینیاتوری، کلیدهای حفاظت جان (RCD)، رله‌های کنترلی اعم از رله ارت فالت، رله کنترل فاز و دیگر اجزا مهم می‌باشند. این تجهیزات شامل همچنین وسایل سیم‌کشی، دستگاه‌ها و وسایل مصرف کننده نیروی برق می‌شوند. استفاده از تجهیزات حفاظتی این امکان را فراهم می‌کند که سیستم‌های الکتریکی به صورت امن و با کارایی بالا عمل کنند.
استفاده از راهکارهای حفاظتی برای تجهیزات و مصرف‌کننده‌های الکتریکی
حفاظت از تجهیزات و مصرف‌کننده‌های الکتریکی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا این تجهیزات در معرض خطراتی نظیر اتصال کوتاه و اضافه جریان قرار می‌گیرند. برای اطمینان از ایمنی تجهیزات، اقدامات حفاظتی از پیش بر روی دستگاه‌ها و مصرف‌کننده‌ها اجرا می‌شود.
در اکثر مواقع، تجهیزات حفاظتی نظیر فیوزها، رله‌های حرارتی، و کلیدهای محافظ موتوری در مدارات قرار می‌گیرند تا تجهیزات را از خطرات محافظت کنند. این اقدامات عمدتاً قبل از دستگاه و مصرف‌کننده قرار می‌گیرند.
در مورد دستگاه‌ها و مصرف‌کننده‌های الکتریکی خانگی، از کلیدهای مینیاتوری استفاده می‌شود که به‌طور همزمان از تجهیزات در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه محافظت می‌کنند.
حفاظت از اضافه جریان و اتصال کوتاه از طریق استفاده از بی‌متال، کلید حرارتی مغناطیسی، فیوز، کلید مینیاتوری، کلید اتوماتیک و کلید هوایی صورت می‌پذیرد. این ابزارهای حفاظتی باعث افزایش امنیت سیستم‌های الکتریکی می‌شوند و از وقوع حوادث جلوگیری می‌کنند.
شناخت یکپارچه از سیستم حفاظتی
سیستم حفاظتی یک ساختار گسترده است که همه اجزای آن از اهمیت بسزایی برخوردارند. این اجزا شامل سیم زمین یا هادی حفاظتی (ارت)، هادی اتصال زمین، الکترود زمین، ترمینال اصلی اتصال زمین، تابلوهای توزیع، هادی‌های هم‌بندی اصلی و اضافی، تجهیزات حفاظتی و کلیدهای حفاظتی و سایر اجزا مرتبط می‌شوند.
این سیستم به طور کلی طیف گسترده‌ای از اقدامات و اجزا را در بر می‌گیرد تا از هرگونه خطرات الکتریکی و خسارات احتمالی جلوگیری نماید. از اهمیت خاصی برخوردار است که تمام اجزا به هماهنگی و به یکپارچگی عمل کنند تا سیستم به بهترین نحو عمل کرده و ایمنی سیستم‌های الکتریکی را تضمین نمایند.
اجزای حفاظتی زمین در سیستم‌های الکتریکی
هادی حفاظتی یا ارت در یک سیستم الکتریکی نقش حیاتی در اتصال بدنه دستگاه‌های الکتریکی به زمین ایفا می‌کند. این اتصال از طریق شینه یا ترمینال اتصال زمین حفاظتی در تابلوهای توزیع فرعی و اتصال دو شینه ارت در تابلوهای توزیع فرعی و اصلی صورت می‌پذیرد. همچنین، اتصال شینه ارت تابلو توزیع اصلی به ترمینال اصلی اتصال زمین استفاده می‌شود.
هادی اتصال زمین به قسمتی از سیم زمین اشاره دارد که الکترود زمین را به ترمینال اصلی اتصال زمین وصل می‌کند. الکترود زمین نیز به یک یا چند قطعه هادی اشاره دارد که با زمین به صورت مستقیم در تماس هستند و اتصال الکتریکی با آن را دارند.
الکترود زمین بر اساس شکل و نحوه قرارگیری در زمین به سه دسته الکترود صفحه‌ای، الکترود قائم و الکترود افقی تقسیم می‌شود. همچنین، الکترودها از جنس‌ها و اشکال مختلفی ساخته می‌شوند.
– میله‌های مسی: میله‌های مسی با چکش در زمین کوبیده می‌شوند و دارای نوک تیز فولادی هستند که فرو رفتن در زمین را آسان می‌کند.
– صفحه‌های مسی یا الکترودهای صفحه‌ای: در مناطق مرطوب، حداقل پوشش خاک از لبه بالایی صفحه باید ۱/۵ متر باشد.
– غلاف یا زره فلزی کابل‌های زیرزمینی: غلاف و زره کابل‌ها در پست به نوترال متصل هستند و به عنوان الکترود زمین و سیم زمین استفاده می‌شوند.
برای کاهش مقاومت زمین، در بسیاری از موارد از مجموعه میله‌ها به عنوان الکترودهای واحد استفاده می‌شود. باید توجه داشت که مقاومت بین الکترود و زمین به مقاومت ویژه زمین بستگی دارد که بر اساس جنس زمین و میزان رطوبت آن متغیر است.
حفاظت الکتریکی با استفاده از سیم زمین
در روش حفاظت الکتریکی توسط سیم زمین، قسمت‌های هادی دستگاه‌هایی که ارتباط الکتریکی با شبکه تغذیه را ندارند، توسط سیم به زمین متصل می‌شوند. وقتی بدنه در دستگاه الکتریکی اتصالی ندارد، قسمت‌های حفاظت شده از دستگاه با زمین هم‌پتانسیل هستند. هنگامی که قسمت‌های الکتریکی به بدنه متصل شوند، جریانی از بدنه دستگاه به نقطه صفر ستاره ترانسفورماتور شبکه – از طریق سیم متصل به زمین و زمین – جاری می‌شود.
در مواردی که روپوش سیم معیوب شده و اتصال به بدنه دستگاه جریان خطرناک ایجاد می‌شود، اتصال به زمین جلوگیری مؤثری از این حوادث می‌شود. اگر بدن فرد با این دستگاه معیوب تماس برقرار کند، جریان به زمین مسیر پیدا کرده و مقدار شدت جریانی که از بدن عبور می‌کند، قسمتی از جریان خطرناک اصلی محسوب می‌شود. با نصب سیم اتصال به زمین با مقاومت کم، این جریان به میزان خطرناک ۰/۰۳۰ آمپر نخواهد رسید.
مقدار جریان قطع باید به اندازه‌ای باشد که فیوز سریعاً قطع شود و ولتاژ تماس قطع گردد. این جریان را جریان قطع می‌گویند و مقدار آن به جریان مجاز فیوز که در سر راه دستگاه قرار گرفته است بستگی دارد.
شکل زیر نحوه استفاده از سیستم حفاظت زمین برای مصرف‌کننده را به تصویر می‌کشد.
حفاظت الکتریکی با سیم زمین
در این روش حفاظت الکتریکی، ارتباط سیم زمین با بدنۀ هادی تجهیزات الکتریکی، تدابیری جهت جلوگیری از خطرات احتمالی ناشی از اتصال کوتاه و تخلیه جریان فراهم می‌کند. همچنین، سیم زمین باعث متصل شدن بخش‌های ایمنی در تجهیزات، همچون شیلد، میله‌ها، و سطوح فلزی به زمین می‌شود. این ارتباط مستقیم با زمین، جریان را به سمت زمین هدایت کرده و احتمال ایجاد زیان به کاربر یا تجهیزات را کاهش می‌دهد.
جریان اتصال زمین توسط دو مسیر مختلف انجام می‌شود. یکی از مسیرها به سمت بدنه دستگاه الکتریکی و دیگری به زمین جاری می‌شود. این دو مسیر باعث افزایش ایمنی در برابر اتصال کوتاه و حفاظت از افراد و تجهیزات می‌شود.
برای اجرای این سیستم، الکترودهای زمین با انواع مختلفی مانند الکترودهای صفحه‌ای، قائم، و افقی استفاده می‌شوند. همچنین، سیم زمین با مقطع مناسب انتخاب می‌شود تا بتواند جریان اتصال کوتاه را بدون ایجاد ولتاژ قابل توجهی تحمل کند.
در این سیستم، تأسیسات الکتریکی از نقاط مختلف به سیم زمین متصل می‌شوند. این ارتباطات باعث کاهش مقاومت زمین شده و اثربخشی سیستم حفاظت زمین را افزایش می‌دهند. همچنین، سیم زمین باید به نحوی کشیده شود که قابل رؤیت باشد و در صورت نیاز به اقدامات اصلاحی قابلیت دسترسی داشته باشد.
این سیستم حفاظت الکتریکی با استفاده از سیم زمین، افراد و تجهیزات را در برابر خطرات الکتریکی محافظت می‌کند و از ایجاد ولتاژهای قابل توجه جلوگیری می‌نماید. در تصویر زیر، دیاگرام سیستم اتصال زمین در شبکه‌های الکتریکی TT و TN قابل مشاهده است.
حفاظت با استفاده از سیم نول در سیستم TN
در سیستم حفاظت نول، برخلاف استفاده از سیم زمین، از سیم نول شبکه (MP) که به بدنۀ دستگاه متصل است، استفاده می‌شود. در این سیستم نیز، همانند حالت سیستم حفاظت زمین، تدابیری اتخاذ می‌شود تا در صورت اتصال بدنۀ وسیله حفاظتی به سرعت قطع گردد، به عنوان مثال از طریق فیوز. در این سیستم، حتی اگر سیم صفر به دلایلی قطع شود و مصرف‌کننده هم اتصال بدنه نداشته باشد، اختلاف پتانسیل تماس (ولتاژ تماس) ایجاد می‌شود. این اختلاف پتانسیل برابر با اختلاف پتانسیل بین فاز و زمین در دستگاه است؛ به طوری که اگر شخص در هنگام لمس دستگاه، به همراه لمس هادی دیگری که به زمین متصل است، جریان خطرناکی از بدن او عبور می‌یابد. این سیستم باعث حفاظت از افراد در مواجهه با خطرات الکتریکی شده و احتمال ایجاد جریان خطرناک در صورت قطع سیم صفر را کاهش می‌دهد.
در این سناریو، هادی مشترک حفاظتی – خنثی (PEN) به‌طور همزمان به بدنۀ دستگاه و ترمینال نول متصل می‌شود.
برای حفاظت بهتر در شبکه های برق، مناسب است که حفاظت نول توسط سیم نول جداگانه از سیم زمین اصلی انجام شود. برای کاهش احتمال قطع سیم حفاظت نول، می‌توان از سیم‌های خاصی با مقاطع کمتر از ۱۰ میلی‌متر مربع که دارای استانداردهای مخصوص حفاظت الکتریکی هستند، استفاده نمود.
در یک شبکه که یک یا چند مصرف‌کننده توسط سیم زمین و سایر مصرف‌کنندگان توسط سیم نول حفاظت می‌شوند، هنگامی که در یک مصرف‌کننده (که توسط سیم زمین حفاظت می‌شود) اتصال به بدنۀ دستگاه رخ دهد، در همان لحظه اختلاف پتانسیل بین بدنه و زمین در مصرف‌کننده‌هایی که توسط سیم نول حفاظت می‌شوند، ایجاد می‌شود که ممکن است خطرناک باشد.
حفاظت از دستگاه‌ها از طریق ولتاژ پایین از تکنولوژی‌هایی استفاده می‌کند که از ولتاژهای کمتر از ۲۴ ولت جهت حفاظت از ایمنی دستگاه‌ها استفاده می‌کند. این ولتاژ از طریق یک ترانسفورماتور با دو سیم پیچ مجزا فراهم می‌شود.
لازم به ذکر است که دستگاه‌هایی که از این سیستم حفاظت می‌شوند، نیازی به ترمینال برای سیم حفاظتی ندارند و مدار جریان آنها باید به هیچ عنوان به زمین یا سیم نول و حتی به دستگاه‌های دیگری که با ولتاژ بالا کار می‌کنند، وصل نشود.
همچنین، در دستگاه‌های کم ولتاژ، اطمینان حاصل شود که دارای دو شاخه‌های معمولی (۲۲۰ ولت) باشند تا نتوان آنها را به پریزهای با ولتاژ بالا وصل کرد.
روش حفاظت توسط ترانسفورماتور ایزوله نیز از یک ترانسفورماتور برای تامین ولتاژ مصرف‌کننده استفاده می‌کند. با این تفاوت که در این روش، ولتاژ مصرف‌کننده از ۶۰ ولت بیشتر است و حتی ممکن است برابر با ولتاژ شبکه باشد.
در نهایت، حفاظت توسط کلید محافظ جان از طریق یک محفظه به وجود می‌آید که دارای یک کلید مغناطیسی و یک مبدل جریان است. این سیستم با استفاده از جریان رله مغناطیسی از مبدل جریان جهت حفاظت از دستگاه‌ها استفاده می‌کند.
در صورت عدم اتصال بدنه یا خطر برق گرفتگی شخص در مصرف‌کننده، جریان ورودی و خروجی مصرف‌کننده به یکدیگر برابر و در جهات مخالف قرار دارند. این تضاد جریان‌ها باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی متقابل می‌شود و هیچ فوران مغناطیسی از هسته مبدل عبور نمی‌کند. این وضعیت باعث عدم القاء هیچ ولتاژی در سیم پیچ ثانویه مبدل نمی‌شود و رله مغناطیسی همچنین عمل نمی‌کند.
اما، در صورت وقوع اتصال بدنه در مصرف‌کننده یا خطر برق گرفتگی شخص، جریانی از زمین به سمت نقطه صفر ترانسفورماتور شبکه عبور می‌کند. این باعث افزایش جریانی می‌شود که از داخل حلقه به سمت مصرف‌کننده جاری می‌شود و این اختلاف جریان با جریانی که به شبکه باز می‌گردد، باعث ایجاد جریان در هسته می‌شود. اگر این تفاوت جریان به مقدار نامعنی باشد، رله فعال می‌شود و کلید اصلی را قطع می‌کند.
حفاظت در تابلوهای برق
به منظور حفاظت موثر در تابلوهای برق، ایجاد یک سیستم مبتنی بر استانداردهای ایمنی و مهندسی ضروری است:
– ابتدا، تمام تابلوها باید به یک کلید اصلی قطع و وصل قابل تنظیم و یا یک کلیدخودکار به عنوان منبع جداکننده مجهز شوند.
– وسیله حفاظتی هر تابلو، مانند فیوز یا کلیدهای مینیاتوری، باید به صورت مجزا و متناسب با نیازهای خود تابلو انتخاب شود. جریان نامی این وسایل حفاظتی باید با جریان مصرفی کل تابلو همخوانی داشته باشد.
– اگر کلید اصلی تابلو کلید اصلی جداکننده زیر بار باشد، فیوز باید در سمت مصرف کلید (پس از کلید) قرار گیرد تا در حالت بی بار، امکان تعویض فیوز وجود داشته باشد.
– مدار تغذیه وسایل کنترلی و اندازه‌گیری مانند لامپ‌های سیگنال، آمپرمتر، وات‌متر یا پاورمتر نیز باید از وسایل حفاظتی مخصوص بهره‌مند شوند.
– در صورت استفاده از کلیدهای مینیاتوری، حتماً یک سری فیوز یا کلید محدود کننده جریان اتصال کوتاه در تابلو یا تابلوی بالادست نصب شود. این فیوزها به عنوان فیوز پشتیبان شناخته می‌شوند و انتخاب آنها بستگی به جریان نامی قطع اتصال کلید یا کلیدهای مینیاتوری دارد.
– اگر جریان نامی قطع اتصال کوتاه کلید یا کلیدهای مینیاتوری برابر یا کمتر از ۱/۵ کیلوآمپر باشد، جریان نامی فیوز پشتیبان را کمتر یا برابر ۶۳ آمپر در نظر بگیرید. اگر جریان نامی قطع اتصال کوتاه کلید یا کلیدهای مینیاتوری برابر یا کمتر از ۱۰ کیلوآمپر باشد، جریان نامی فیوز پشتیبان را کمتر یا برابر ۱۰۰ آمپر در نظر بگیرید.
حفاظت الکتریکی از طریق فیوزها
فیوزها به عنوان وسیله‌ای موثر در حفاظت از مدارهای الکتریکی عمل می‌کنند. این وسیله‌ها به صورت سری در ابتدای مسیر جریان فازهای مختلف یک مدار الکتریکی قرار می‌گیرند. وظیفه اصلی فیوز، حفاظت از سیم‌ها، کابل‌ها، دستگاه‌های اندازه‌گیری، ترانسفورماتورها، ماشین‌های الکتریکی و سایر مصرف‌کننده‌ها در برابر افزایش شدید جریان و اتصال‌های کوتاه است.
تنوع فیوزها
فیوزها بر اساس مقدار ولتاژ و نوع عملکردشان به دسته‌های مختلفی تقسیم می‌شوند:
– فیوز حرارتی ذوب‌شونده یا فشنگی
– فیوز آلفا یا اتوماتیک
– فیوز مینیاتوری
– فیوز کاردی یا چاقویی
نکات مهم در نصب فیوز در مدارها:
۱- مکان قرارگیری فیوز در ابتدای یا انتهای خط می‌تواند تأثیرات مختلفی داشته باشد. در صورت نصب در ابتدای خط، هم مصرف‌کننده و هم خط در برابر اتصال کوتاه و افزایش جریان محافظت می‌شوند. در حالی که نصب فیوز در انتهای خط و نزدیک مصرف‌کننده، فقط مصرف‌کننده را محافظت می‌کند.
۲- در نصب فیوزها، به خصوص در تابلوهای توزیع، فیوزهای ابتدای خط باید جریان نامی بیشتری نسبت به فیوزهای انتهای خط داشته باشند. همچنین، فیوزهای کندکار باید جلوتر از فیوزهای تندکار نصب شوند.
۳- برای حالات اتصال کوتاه در یک دستگاه، فیوز باید در نزدیک‌ترین فاصله به آن دستگاه عمل کند.
۴- فیوزهای مورد استفاده بر اساس جریان راه‌اندازی موتور باید به اندازه ۱/۵ تا ۲/۵ برابر جریان نامی موتور انتخاب شوند. برای موتورهای آسنکرون رتور قفسی که به صورت مستقیم به شبکه وصل می‌شوند، می‌توان از فیوز کندکار با جریان نامی به اندازه ۱/۵ تا ۲/۵ برابر جریان نامی موتور استفاده کرد.
۵- در موتورهای آسنکرون با رتور سیم‌پیچی که به صورت ستاره یا مثلث به راه‌انداز وصل می‌شوند، می‌توان از فیوز کندکار برای حفاظت استفاده کرد.
۶- در لحظه وصل ترانسفورماتور به شبکه، به دلیل اشباع هسته، جریان زیادی از سیم‌بندی اولیه عبور می‌کند. بنابراین، می‌توان از فیوز کندکار با جریانی برابر با دو برابر جریان نامی اولیه و در ثانویه از فیوز کندکار با جریان نامی استفاده کرد.
۷- هنگام وصل خازن‌ها به بار یا شبکه، جریان زیادی در لحظه وصل از مدار عبور می‌کند. بنابراین، می‌توان از فیوز کندکار با جریانی برابر با ۱/۵ برابر جریان نامی خازن‌ها برای حفاظت مدار استفاده کرد.
کلید مینیاتوری: یک نگاه به ویژگی‌ها و کاربردها
کلید مینیاتوری یک دستگاه الکتریکی مهم است که در ساختارش به فیوز آلفا نزدیک است. این کلید از سه بخش اصلی تشکیل شده است:
١- رله مغناطیسی: برای قطع مدار در مواقع اتصال کوتاه، این بخش از کلید مینیاتوری استفاده می‌شود. ویژگی‌های مغناطیسی این رله از جمله عملکرد قابل اعتماد و جلوگیری از خطرات احتمالی، این کلید را به یک گزینه محافظتی برتر تبدیل کرده است.
۲- رله حرارتی یا بی متال: برای جلوگیری از خطرات مربوط به اضافه بار، این بخش از کلید مینیاتوری مسئول است. رله حرارتی با کنترل دما و جلوگیری از افزایش گرمای ناشی از اضافه بار، مدار را به طور ایمن قطع می‌کند. بی متال بودن این رله نیز از جلوه‌های منحصربه‌فرد آن به شمار می‌رود.
٣- کلید: بخش سوم که کلید به حساب می‌آید، در اتصال و قطع مدارهای الکتریکی نقش دارد. ساختار کلید مینیاتوری بسیار کوچک و سبک است، که این امر از آن یک انتخاب ایده‌آل برای فضاهای محدود و کاربردهایی که نیاز به دسترسی آسان به کلید دارند، می‌سازد.
از کلیدهای مینیاتوری به عنوان یک راهکار کارآمد در سیستم‌های الکتریکی برای حفاظت و مدیریت جریان استفاده می‌شود. این کلیدها با ترکیب قابلیت‌های مغناطیسی و حرارتی، اطمینان از عملکرد بهینه و ایمنی مداوم فراهم می‌کنند.
کلیدهای اتوماتیک کمپکت MCCB: تضمین ایمنی و عملکرد بی نقص
کلیدهای اتوماتیک کمپکت یا MCCB، به عنوان یکی از اجزای اساسی در سیستم‌های برق و الکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کلیدها طراحی شده‌اند تا مدارها و دستگاه‌ها را در برابر خطرات جریان اتصال کوتاه و اضافه بار محافظت کنند. حفاظت اضافه بار در این کلیدها به معنای قابلیت تنظیم رله حرارتی برای مدیریت افزایش جریان در مدار است.
از کلیدهای اتوماتیک به منظور پیشگیری از برق‌گرفتگی در مواجهه با اتصال کوتاه بین فاز و بدنه هادی یا ارت (PE) و یا هادی حفاظتی – خنثی (PEN) استفاده می‌شود.
کلیدهای مغناطیسی (کنتاکتورها): کنترل و حفاظت یکپارچه
کنتاکتورها یا کلیدهای مغناطیسی جزء ابزارهای حیاتی در انتقال و توزیع برق محسوب می‌شوند. این اجزاء کلیدی برای عملیات قطع و وصل، کنترل، و فرمان مدارها به وفور استفاده می‌شوند. هرکدام از این کلیدها بر اساس نیازهای مصرف‌کننده و خصوصیات مدار، به کار گرفته می‌شوند.
برای حفاظت در برابر اضافه بار، معمولاً از کنتاکتور به همراه رله حرارتی استفاده می‌شود. همچنین، برای مقابله با خطرات اتصال کوتاه، باید از فیوز یا کلیدهای خودکار در طرف ورودی (تغذیه) کنتاکتور استفاده نمود.
همراه کنتاکتور، می‌توان از انواع رله‌ها نیز بهره گرفت، از جمله رله‌های کنترل ولتاژ (Overvoltage یا Undervoltage)، رله کنترل فاز، و سایر رله‌های کمکی جهت بهبود کارایی و کنترل دقیق‌تر سیستم.
مدار حفاظت موتورهای الکتریکی: اطمینان از عملکرد بهینه
حفاظت از موتورهای الکتریکی امری حیاتی در سیستم‌های برق محسوب می‌شود و برای این منظور از تجهیزات مختلف استفاده می‌شود تا عملکرد بهینه و بی‌نقص این موتورها تضمین گردد.
۱- کلید جدا کننده زیر بار: ابتدایی‌ترین مرحله در حفاظت از موتورها، استفاده از کلیدهای جدا کننده زیر بار مثل کلید گردان است. این کلیدها امکان قطع و وصل موتور را به سادگی و با قابلیت تنظیم جریان را فراهم می‌کنند.
۲- حفاظت اتصال کوتاه با فیوز: برای مقابله با خطرات اتصال کوتاه، از فیوزهایی با توان مشخص وابسته به جریان نامی موتور استفاده می‌شود. این فیوزها اطمینان از حفاظت موثر در تمام راه‌اندازی‌های موتور فراهم می‌کنند.
۳- کنتاکتور: جهت قطع و وصل موتور و همچنین کنترل عملکرد آن از کنتاکتورها استفاده می‌شود. این اجزاء کلیدی توانایی کنترل دقیق و قابلیت اتصال به سیستم‌های کنترلی را دارند.
۴- رله حرارتی: به منظور حفاظت در برابر اضافه بار، رله حرارتی به کنتاکتور وصل می‌شود. این رله با نظارت بر دمای موتور و قطع خودکار در صورت افزایش غیرطبیعی دما، موتور را از خطرات محافظت می‌کند.
۵- رله کنترل فاز: از رله کنترل فاز نیز جهت مانیتورینگ و کنترل فازهای مختلف موتور استفاده می‌شود. این رله به دقت بالا و تنظیمات قابل تنظیم امکان ایمنی و کارایی بیشتر را فراهم می‌کند.
کلید محافظ موتوری: حفاظت قوی تر با ترکیب رله حرارتی و مغناطیسی
کلید محافظ موتوری به عنوان جایگزینی هوشمندانه برای کلید جدا کننده زیر بار، فیوز، و رله حرارتی برخوردار است و با قابلیت تنظیم، تمام ویژگی‌های مورد نیاز را فراهم می‌کند.
این کلید ترکیبی از دو اجزا بسیار مهم، رله حرارتی و مغناطیسی است که به موتور حفاظت جامعی را ارائه می‌دهد. با تنظیم رله بر روی یک جریان مشخص (حدود ۱.۵ تا ۱.۸ برابر جریان نامی)، در صورت افزایش جریان به فراتر از این حد، عضو حرارتی فوراً فعال شده و مدار را قطع می‌کند. همچنین، در مواجهه با اتصال کوتاه، پخش مغناطیسی این کلید به سرعت عمل نموده و موتور را از خطرات احتمالی محافظت می‌کند.
کلید محافظ موتوری به دو صورت اصلی از موتور در برابر دو نوع جریان مختلف محافظت می‌کند:
۱. جریان حرارتی: این نوع جریان در شرایط اضافه بار به وجود می‌آید، زمانی که موتور جریان بیشتری را تحمل می‌کند و دمای آن افزایش می‌یابد.
۲. جریان مغناطیسی: این نوع جریان در شرایط اتصال کوتاه بین دو فاز یا اتصال بدنه به فاز و یا اتصال فاز به نول به وجود می‌آید. این جریان نیز منجر به افزایش دما در موتور می‌شود.
رله حرارتی بی متال: حلقه محافظتی برای موتورهای الکتریکی
رله حرارتی یا بی متال به عنوان یک ابزار حیاتی در حفاظت مدارها، به ویژه موتورها، عمل می‌کند. این ابزار با ترکیب دو فلز غیرهمجنس که در برابر حرارت اضافی شکل تغییر دهند، مدار را لحظه‌ای قطع می‌کند.
رله حرارتی سه فاز، دارای سه کنتاکت برای جریان اصلی به مصرف‌کننده و دو کنتاکت فرمان است. کنتاکت فرمان بسته با اعداد ۹۶-۹۵، درگیر قطع مدار فرمان در اضافه بار می‌شود، در حالی که کنتاکت فرمان باز با اعداد ۹۸-۹۷، به صدور هشدار و اطلاع‌رسانی به اپراتور درباره قطع شدن بی متال می‌پردازد.
بی متالها توانمندی کار در جریان‌های مختلف را دارند و می‌توان با تنظیم جریان مجاز آنها با پیچ تنظیمی، عملکرد آنها را تغییر داد. در موارد استفاده از بی متال به عنوان حفاظت موتور، جریان آن با جریان نامی موتور تنظیم می‌شود و این ابزار توانایی حفاظت موتور را در برابر اضافه بار فراهم می‌آورد.
نکات مهم:
- در بار نامی، رله نباید مدار را قطع کند.
- اگر جریان عبوری از بی متال ۵% بیشتر از جریان تنظیم شده باشد، بی متال مدار را در زمان بیشتر از ۲ ساعت قطع می‌کند.
- اگر جریان عبوری ۲۰% بیشتر از جریان تنظیم شده باشد، بی متال در کمتر از ۲ ساعت مدار را قطع می‌کند.
- اگر جریان عبوری از بیش از ۵۰% جریان تنظیم شده باشد، بی متال باید در کمتر از ۲ دقیقه مدار را قطع کند.
رله مغناطیسی: حاره‌های مغناطیسی برای حفاظت از ماشین‌های الکتریکی
رله مغناطیسی، یک ابزار قدرتمند است که برای حفاظت از ماشین‌های الکتریکی در مقابل اتصال کوتاه به کار می‌رود. این رله با داشتن یک هسته آهنی ثابت و یک هسته متحرک و یک بوبین ساخته شده است.
هنگامی که اتصال کوتاه در مدار رخ می‌دهد، جریان عبوری از بوبین افزایش می‌یابد و هسته متحرک به هسته ثابت متصل می‌شود، که منجر به باز شدن کنتاکت‌های رله می‌شود و مدار به سرعت قطع می‌شود.
سخن نهایی
این مقاله به بررسی اهمیت و کاربرد ابزارهای حفاظتی الکتریکی مانند فیوزها، کلیدهای اتوماتیک، رله‌های حرارتی و مغناطیسی پرداخت. ما به دقت نکات کلیدی مربوط به نصب و استفاده این ابزارها را مورد بررسی قرار دادیم. همچنین، تأکید بر اهمیت تنظیم صحیح این ابزارها و نکات فنی مربوط به آنها برای حفاظت موثر از مدارهای الکتریکی و موتورها داشتیم.
