کنترل فاز چیست؟ چگونه کار می‌کند و چه بخش‌هایی دارد؟
کنترل فاز به عنوان یکی از عناصر حیاتی در سیستم‌های سه فاز از اهمیت بسیاری برخوردار است. این تجهیزات در جهت محافظت از سیستم در برابر هرگونه خطاهای ولتاژ اقدام می‌نمایند. نحوه عملکرد کنترل فاز به این صورت است که ولتاژ را به طور هم‌زمان در سیستم‌های سه فاز کاهش یا افزایش می‌دهند. این وظیفه اساسی از نظر حفاظتی مهم است، زیرا این عمل باعث جلوگیری از خسارت به الکتروموتورها و در نتیجه، حفاظت از ماشین‌آلات و سلامت پرسنل می‌شود.
در دستگاه‌های کنترل فاز، اجزاء مختلفی مانند رله‌ها، سنسورها و ترانس‌ها وجود دارند که هرکدام وظایف خاص خود را انجام می‌دهند. این تجهیزات با همکاری و هماهنگی دقیق با سیستم‌های برق، امکان مداخله و کنترل درست و به موقع را فراهم می‌کنند. آشنایی با اجزاء و نقش هر یک از این عناصر، امکان درک عمیق‌تری از عملکرد کلی کنترل فاز را فراهم می‌سازد. بنابراین، این مقاله با رویکرد آموزشی و ساده به بررسی جزئیات و عملکرد این اجزاء می‌پردازد تا شما را با دانش لازم در این زمینه تسلیح کند. با ما همراه باشید تا در این سفر به دنیای کنترل فاز همراه شوید.
بیشتر بخوانید: صفر تا صد رله کنترل فاز پارس فانال
کنترل فاز چیست؟
تدابیر کنترل فاز برای حفاظت از افراد و تجهیزات الکتریکی از اهمیت بسزایی برخوردارند. در مواجهه با نقص در مدیریت انرژی الکتریکی، احتمال خسارت و مشکلات جدی در بارها و دستگاه‌ها بالا می‌رود. با افزایش استفاده از برق در صنایع و خانه‌ها، ضرورت حفاظت کامل از تجهیزات و وسایل الکتریکی نیز به افزایش می‌پیوندد.
یکی از چالش‌های رایج در صنایع گرمایی، افزایش دما به میزان زیاد و آسیب به بارهای ناشی از خرابی فاز است. حتی با وجود دستگاه‌هایی مانند رله اضافه بار یا قطع کننده مدار برای حفاظت، بارهای الکتریکی به تجهیزات سریع و الکترونیکی نیاز دارند.
کنترل فاز به عنوان یک نوع رله کنترل و نظارت طراحی شده است تا مشکلات را در منابع تغذیه سه فاز شناسایی کند، اما می‌تواند برای کاربردهای تک فاز نیز مورد استفاده قرار گیرد.
رله کنترل فاز در شرایطی مانند افت کامل فاز، ولتاژ زیر ولتاژ، ولتاژ بیش از حد، توالی فاز، عدم تقارن فاز، و تلفات خنثی نظارت دارد. این رله‌ها می‌توانند بر روی منابع سه فاز با یا بدون خنثی نصب شده و در بازار برق به آن‌ها رله حفاظت فاز، رله کنترل فاز، رله مانیتورینگ خط یا رله نظارت فاز نیز گفته می‌شود.
مزایای بهره‌گیری از رله کنترل فاز در صنعت الکتریکی چیست؟
با افزایش تعداد دورهای سیم‌پیچ‌های موتور، دمای اضافی تولید می‌شود که ممکن است منجر به خرابی موتور شود. این خسارت به صورت برگشت‌ناپذیر اتفاق می‌افتد و نهایتاً منجر به کوتاه شدن سیم‌پیچ‌ها و خرابی موتور می‌شود.
زمان واکنش واحدهای اضافه بار حرارتی ممکن است زمان‌بر باشد. رله کنترل فاز با محافظت مؤثر در برابر گرمای اضافی ناشی از جریان بالا سر و کار دارد. این عمل با محدود کردن جریان اضافی انجام می‌شود و رله کنترل فاز در واقع به موارد زیر کمک می‌کند:
- افزایش عمر موتور:
با کنترل دقیق جریان و دما، عمر موتور افزایش می‌یابد و نیاز به تعمیر یا تعویض کمتری پیش می‌آید.
- کاهش هزینه‌های تعمیر:
استفاده از رله کنترل فاز باعث کاهش هزینه‌های تعمیر و تعویض موتورها می‌شود.
- کاهش زمان خرابی:
با محدود کردن خطرات مرتبط با مشکلات موتوری، زمان خرابی به حداقل ممکن می‌رسد.
- افزایش ایمنی:
رله کنترل فاز با کاهش خطرات برق گرفتگی یا آتش‌سوزی ناشی از کوتاه شدن سیم‌پیچ‌های موتور، ایمنی مدار الکتریکی را بهبود می‌بخشد.
استفاده هوشمندانه از این تجهیزات می‌تواند علاوه بر حفاظت از تجهیزات، به بهبود کارایی و کاهش هزینه‌های نگهداری کمک کند.
نحوه عملکرد رله کنترل فاز
کارکرد رله کنترل فاز را به زبان ساده و قابل درک توضیح دهیم. این تجهیزات با مأخذی از سیگنال‌های ورودی عهده‌دار تعیین و پردازش می‌کنند. پس از مدتی، این سیگنال به یک مقدار مشخص و ثابت می‌رسد. در این زمان، خروجی تغییر موقعیت خود را اعلام می‌کند. این خروجی به وسایلی از قبیل کنتاکتور و کلیدها که می‌توانند مدار را باز یا بسته کنند، متصل می‌شود یا یک اعلان به سیستم PLC ارسال می‌شود.
رله کنترل فاز دارای یک یا چند خروجی رله است که معمولاً در تنظیمات ایمنی خرابی قرار دارند. این رله‌ها هنگامی که شرایط تغذیه در محدوده تلورانس قابل قبول باشد، مدار را فعال یا غیرفعال می‌کنند. در صورت وقوع یکی از خطاهای فوق، خروجی‌ها باز می‌شوند و مدار را قطع می‌کنند. این اقدام به منظور محافظت از سیستم کنترل یا ماشین‌آلات در مواجهه با شرایط نامطلوب تغذیه انجام می‌شود و جلوی هرگونه آسیب احتمالی را می‌گیرد.
کنترل فاز چه بخش‌هایی دارد؟
شناخت کامل از بخش‌های کنترل فاز یک اصلیت در علم الکتریک است. هر رله کنترل فاز دارای چندین ترمینال و چراغ LED است که با توجه به طراحی شرکت سازنده، ممکن است کمی متفاوت باشند. اما به طور کلی، این تجهیزات دارای چند بخش اصلی هستند که در زیر هرکدام را بررسی خواهیم کرد:
- ترمینال‌های چندگانه (R , S , T) یا (L1 , L2 , L3):
این ترمینال‌ها برای اتصال سه فاز ورودی برق شبکه به کنترل فاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. این ترمینال‌ها بی‌نیاز از اتصال به نول بهره‌مند هستند، که با صحیح وصل شدن سیم‌ها، نشانگر تغذیه روشن می‌شود.
- Sensitivity یا (sen):
این پیچ برای تنظیم حساسیت در تشخیص عدم تقارن فازها استفاده می‌شود و می‌تواند مقدار حساسیت را بهینه کند.
- On Delay:
این پیچ برای تنظیم مدت زمان انتظار در مواقع خطا یا روشن شدن اولین بار مدار استفاده می‌شود.
- ترمینال شماره 15 کنترل فاز (ورودی فرمان):
این ترمینال ورودی فرمان را دریافت کرده و می‌تواند خروجی آن را در ترمینال‌های 18 و 16 منتقل کند. این ورودی به عنوان پایه COM رله داخلی عمل می‌کند.
- ترمینال شماره 16 (نرمال بسته یا خروجی):
این ترمینال در حالت عدم وجود خطا در ولتاژ سه فاز متصل شده و نشانگر فعال را روشن می‌کند. کنتاکتور به این ترمینال متصل می‌شود.
- ترمینال شماره 18 خروجی یا همان نرمال باز:
این ترمینال در حالت‌های غیرفعال یا در صورت بروز خطا و قطع رله داخلی، بسته میباشد. وظیفه این ترمینال، مانیتورینگ و اتصال به PLC است.
- نشانگر خطا:
در حالت نرمال، دو الی سه نشانگر خطا روی هر کنترل نمایش داده می‌شود. در شرایط خاصی مانند جابجایی دو فاز از سه فاز یا ولتاژ خارج از محدوده مجاز، نشانگر خطا روشن می‌شود.
تسلط بر این بخش‌ها به بهبود عملکرد و ایمنی سیستم‌های کنترل فاز کمک می‌کند.
بیشتر بخوانید: همه چیز در مورد کنترل فاز اشنایدر الکتریک
کاربرد رله کنترل فاز چیست؟
استفاده از رله کنترل فاز در انواع مختلف برنامه‌های کاربردی، مزایای بی‌شماری را به ارمغان می‌آورد. این تجهیزات با انعطاف و کارایی بالا، در زمینه‌های متنوعی مورد استفاده قرار می‌گیرند:
- کنترل اتصال تجهیزات متحرک:
از جمله کاربردهای اصلی رله کنترل فاز، کنترل اتصال تجهیزات متحرک مانند کمپرسورهای تهویه مطبوع، کامیون‌ها و کانتینرهای یخچال دار، و جرثقیل میباشد.
- محافظت در برابر عملکرد موتور معکوس:
در برنامه‌هایی که موتورها به صورت معکوس عمل می‌کنند، مانند بالابر، جابجایی، آسانسور، پله برقی و غیره، رله کنترل فاز به عنوان یک سیستم محافظتی عالی عمل می‌کند.
- حفظ منابع حساس سه فاز:
این تجهیزات به عنوان نگهبان حساسیت سیستم‌های سه فازی عمل کرده و از حفظ وضعیت صحیح آن‌ها اطمینان حاصل می‌کنند.
- گرم شدن بیش از حد موتور به دلیل ولتاژ نامتقارن:
رله کنترل فاز به طور مداوم ولتاژ فازها را نظارت کرده و در صورت نامتناسب بودن، از گرم شدن بیش از حد موتورها جلوگیری می‌کند.
- حفاظت از نیروگاه در برابر تخریب ناشی از اضافه ولتاژ:
در نیروگاه‌ها، رله کنترل فاز برای جلوگیری از تخریب ناشی از افزایش ناگهانی ولتاژ به کار می‌رود.
- جهت چرخش درایو:
در انواع درایوها و سیستم‌های چرخش، رله کنترل فاز به عنوان یک عنصر اساسی برای کنترل صحیح ولتاژ و فازها به کار می‌رود.
استفاده هوشمندانه از رله کنترل فاز، کارایی سیستم‌ها را بهبود می‌بخشد و از خطرات ناشی از ناهماهنگی ولتاژ و فازها جلوگیری می‌کند.
راهنمای انتخاب رله کنترل فاز
در انتخاب رله کنترل فاز، اهمیت پارامترهای صحیح را در نظر گرفتن از اهمیت بالایی برخوردار است. ابتدا باید مطمئن شوید که چه منابعی در اختیار دارید و چه تعداد رله خروجی برای سیستم خود نیاز دارید. خروجی‌های تغییر قطبی تک یا دوقطبی به صورت معمول مشاهده می‌شوند، اما در صورت نیاز به تعداد بیشتر، رله‌های حفاظتی نیز در دسترس هستند.
در مرحله بعد، ارزیابی کنید که سیستم شما به چه عملکردهای نظارتی نیاز دارد. هرچند که از دست دادن فاز به صورت استاندارد در نظر گرفته می‌شود، اما عملکردهای اضافی نظیر کم ولتاژ، توالی فاز و خرابی فاز نیز ممکن است مد نظر شما باشد.
پارامترهای زیر را در هنگام انتخاب رله کنترل فاز مد نظر داشته باشید:
- کنترل ولتاژ:
ارزیابی کنید که رله قادر به کنترل ولتاژهای مختلف باشد و تطابق با نیازهای سیستم داشته باشد.
- کارکرد:
نوع عملکرد رله مانند کم ولتاژ، توالی فاز و خرابی فاز بر اساس نیازهای خاص سیستم شما انتخاب شود.
- تعداد و نوع مخاطبین خروجی:
اندازه و نوع خروجی‌های رله، بسته به نیازهای اتصالات خاص سیستم شما مشخص شود.
- محدوده تنظیم حداکثر و حداقل مقادیر آستانه ولتاژ:
اطمینان حاصل کنید که رله قابلیت تنظیم محدوده ولتاژها را داشته باشد و با شرایط محیطی هماهنگ باشد.
- تنظیم محدوده برای تأخیر پاسخ:
تعیین کنید که رله در چه محدوده زمانی باید به خطاها و نقص‌ها پاسخ دهد تا عملکرد سیستم بهینه باشد.
با رعایت این پارامترها، انتخاب و استفاده از رله کنترل فاز به بهبود عملکرد و ایمنی سیستم‌های الکتریکی کمک می‌کند.
خرابی فاز در چه شرایطی رخ می‌دهد؟
مواجهه با شرایط خطای خرابی فاز می‌تواند به سرعت به خسارات جدی در سیستم‌های الکتریکی منجر شود. در ادامه، به تفصیل به انواع این خطاها و اثرات آن‌ها می‌پردازیم:
- از دست دادن فاز:
زمانی که یک یا چند فاز از دست می‌رود، موتورها ممکن است از راه‌اندازی خود باز مانده یا عملکرد صحیح خود را از دست بدهند. این موضوع باعث افزایش جریان تا 600٪ و گرم شدن بیش از حد موتور می‌شود.
- تحت ولتاژ:
ولتاژ کمتر از حداقل مقدار تعیین شده موتور، جریان بیشتری را ایجاد می‌کند که ممکن است به موتور آسیب برساند.
- ولتاژ بیش از حد:
ولتاژ بیش از حد موجب آسیب به موتور می‌شود و می‌تواند منجر به خرابی آن گردد.
- توالی فاز:
اگر فازها به ترتیب صحیح به هم متصل نشوند، راه‌اندازی موتور با توالی فاز نادرست می‌تواند آن را خراب کند.
- عدم تقارن فاز:
عدم تقارن فاز زمانی رخ می‌دهد که بار در سه فاز به درستی متعادل نباشد و می‌تواند تنش حرارتی و آسیب به موتورها و پمپ‌ها ایجاد کند.
- اتلاف خنثی:
از دست دادن نول باعث افزایش ولتاژ در دستگاه‌های تک فاز پایین جریان متصل بین یک فاز و نول می‌شود. این موضوع می‌تواند باعث خطرناک شدن ولتاژ در سیستم شود.
جمع بندی
عدم توازن فاز یکی از مشکلات رایج در سیستم‌های برق صنعتی است که ممکن است از عوامل متنوعی نظیر سوختن فیوز، افزایش بار حرارتی، شکستگی سیم، تماس فرسوده یا خرابی مکانیکی ناشی شود. تشخیص به موقع این افت فاز از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا می‌تواند به سرعت منجر به شرایط ناامنی و خسارت جدی در تجهیزات شود.
راهکاری که به طور عملی و اقتصادی این مشکل را حل می‌کند، استفاده از رله کنترل فاز است. نصب و راه‌اندازی این دستگاه بسیار ساده است و به عنوان یک سرمایه‌گذاری اقتصادی در امان نگه‌داشتن تجهیزات الکتریکی تلقی می‌شود. مدل‌های متعدد کنترل فاز در بازار موجود هستند و ارائه‌دهندگان انواع مختلفی از حفاظت را فراهم می‌کنند. این دستگاه‌ها با محدوده ولتاژهای گسترده‌ای کار می‌کنند و قابلیت سازگاری با اکثر کاربردهای سه فاز را دارند.
