نکته های مهم در طراحی مدار:

پس از شناخت تجهیزات و آشنایی با نقشه‌های الکتریکی می‌توانیم طراحی مدار را آغاز کنیم. برای این کار باید خواسته‌های کارفرما، نیازهای ماشین‌آلات، شرایط محیطی، ایمنی و … را در نظر گرفته و با صرف هزینه‌ای قابل توجیه، یک مدار مناسب طراحی کنیم.

طراحی مدار با پرسیدن سوال ها آغاز می‌شود. هرچه سوال ها بیشتر و دقیق‌تر باشند، نتیجه‌ی کار بهتر خواهد بود. توصیه می‌شود در جلسه‌ی معرفی از لوازم ضبط صوت، فیلم برداری یا یادداشت استفاده کرده و تمام نکات مهم را ثبت کنید. برای درک بهتر از شرایط کار مدار یا ماشین، باید در محل نصب آن حضور پیدا کرده و شرایط سیستم را به بهترین نحوه مشخص کنید.

برای شروع لطفا به این سوال‌ها دقت کنید:

  • دقیقا هدف و خواسته‌ی شما از طراحی مدار چیست؟ مدار یا ماشین مورد نظر شما باید چه کاری را انجام دهد؟ در بسیاری از شرایط، کارفرما روش کار دستگاه مورد نظر خود را شرح داده و از شما می‌خواهد تا مدار مناسب را طراحی و اجرا کنید.
  • آیا نمونه‌ای از این مدار قبلا طراحی و اجرا شده است؟
  • آیا این مدار یا ماشین با قسمت دیگری در ارتباط خواهد بود؟
  • راه اندازی، کنترل و توقف مدار به چه صورت است؟ این کارها به صورت دستی، خودکار، برنامه‌ریزی شده و یا از راه دور انجام می‌شوند؟
  • چه کسانی باید با این مدار یا دستگاه کار کنند؟ آیا نیاز به حفاظت در برابر صدور فرمان توسط افراد متفرقه می‌باشد؟
  • آیا نظری در مورد برند و نوع تجهیزات مورد استفاده در تابلو برق‌دارید؟
  • تجهیزات می‌توانند به صورت دیجیتال و قابل برنامه‌ریزی باشند؟ آیا می‌توان از کنترلرها استفاده کرد و یا سیستم باید رله تکنیک باشد؟
  • محل قرارگیری ماشین، مدار و … در چه شرایطی است؟ دما، رطوبت، گرد و غبار، مواد قابل اشتعال و … در چه سطحی بوده و نیاز به حفاظت اضافی در این زمینه می‌باشد؟
  • در صورت استفاده از تابلو برق، آیا محل نصب با ماشین فاصله‌ی زیادی دارد؟
  • در ساخت تابلو محدودیت ابعاد، جنس، محل قرارگیری و … وجود دارد؟
  • چه تجهیزاتی باید با کابل به تابلو متصل شوند؟
  • آیا تابلو نیاز به لوازم اندازه‌گیری، نمایشی، ثبت و ذخیره‌سازی اطلاعات دارد؟
  • چه تجهیزاتی باید روی تابلو نصب شوند؟

در نظر داشته باشید که کارفرما فقط شرایط مدار یا ماشین را برای شما شرح داده و نمی‌تواند مسائل ایمنی و حفاظتی را تعیین یا کنترل کند. در صورت بروز اشکال در سیستم ایمنی و رخ دادن حوادث مانند آتش سوزی، برق‌گرفتگی و … طراح مدار یا تأسیسات، مسئولیت سنگینی داشته و باید در مراجع قضایی پاسخ گو باشد. به این منظور باید مدار را طوری طراحی کنید که در برابر تغییرات کمیت‌های الکتریکی، بروز نقص فنی در مدار مانند انواع اتصال کوتاه و نشتی جریان، استفاده‌ی غیر صحیح، اشکال در پروسه، عوامل محیطی مانند رطوبت، گرد و غبار و … به خوبی ایمن شده باشد.

حفاظت الکتریکی با توجه به نوع دستگاه و مدار متفاوت بوده ولی به صورت کلی می‌تواند به دو بخش حفاظت ولتاژی و جریانی تقسیم شود. حفاظت ولتاژی مدار تک فاز و سه فاز را در مقابل تغییراتی مانند کاهش ولتاژ، افزایش ولتاژ، جابه‌جایی فاز، قطع فاز، قطع نول، عدم تقارن و … محافظت می‌کند.
این کار می‌تواند توسط رله‌های جداگانه و یا توسط یک رله‌‌ی مجتمع انجام شود. رله‌های جداگانه فقط به یک منظور به عنوان مثال برای جابه‌جایی فاز، قطع فاز، افزایش ولتاژ و … ساخته شده و در موارد خاص استفاده می‌شوند. طبق تصویر زیر، بهترین روش استفاده از رله‌های مجتمع تحت عنوان کنترل فاز یا سوپر کنترل فاز به صورت دیجیتال یا آنالوگ می‌باشد.

از آن‌جایی که تغییرات ولتاژ می‌تواند به تمام بخش‌های الکتریکی آسیب وارد کند، در هر تابلو برق سه فاز یا تک فاز از یک رله‌ی کنترل ولتاژ استفاده شده و خروجی تمام بخش‌های مدار فرمان از آن گرفته می‌شود. با این روش در صورت بروز هرگونه تغییرات غیر مجاز، کل مدار فرمان و در نتیجه کل سیستم بی‌برق می‌شود.

قابل ذکر است که برخی از رله‌های کنترل فاز بیشتر از یک خروجی به صورت هم‌زمان و غیر هم‌زمان داشته و می‌توانند در موارد خاص مانند جابه‌جایی خودکار فاز با دو کنتاکتور در مدار قدرت استفاده شوند.

حفاظت جریانی در مدل‌های بسیار متنوع و به صورت گروهی و انفرادی انجام می‌شود. به عنوان مثال ممکن است در ورودی یک تابلو برق از فیوز ذوب شونده و یا بریکر اصلی و برای خروجی‌ها از تجهیزات دیگر با رنج یا مدل مختلف مانند کنترل بار، بی‌متال، رله‌های کنترل الکتروموتور، راه انداز دستی الکتروموتور و … استفاده شده باشد.

فیوزهای ذوب شونده و بریکرهای معمولی نقش حفاظت در برابر اضافه جریان و بروز اتصال کوتاه را داشته و با توجه به جریان مدار، تعداد پل‌ها، سطح اتصال کوتاه و … انتخاب می‌شوند. این تجهیزات از نظر تنظیمات می‌توانند ثابت یا قابل تغییر باشند. در تصویر زیر یک نمونه بریکر کمپکت یا MCCB با رله‌ی الکترونیک قابل تنظیم را مشاهده می کنید.

در آمپراژ پایین و جهت حفاظت در برابر نشتی جریان می‌توان از بریکرهای RCCB تک فاز و سه فاز به صورت جداگانه و یا ترکیب شده با بریکر اضافه جریان (RCBO) استفاده کرد. لازم به ذکر است که RCCB کوتاه شده ی عبارت Residual Current Circuit Breaker  می باشد.

در آمپراژ بالا حفاظت در برابر نشتی جریان از ترکیب بریکرهای قدرت با رله‌ی ارت فالت و فرمان قطع الکتریکی حاصل می‌شود. در تابلو برق‌ها معمولا برای حفاظت هر الکتروموتور در برابر اضافه جریان، افزایش حرارت، عدم تعادل بار، اشکالات مکانیکی و … از رله و تجهیزات جداگانه استفاده می‌شود. پلاتین این رله‌ها به صورت مستقیم در مدار فرمان الکتروموتور قرارگرفته و در صورت بروز اشکال فقط همان الکتروموتور را خاموش می‌کنند. در مدارهای کنترل الکتروموتور، معمولا رله‌ها به صورت بی‌متال حرارتی یا دیجیتال بوده و مستقیما به کنتاکتورها متصل می‌شوند. با این کار ابعاد و اتصالات مدار کاهش پیدا می‌کند.

برای جلوگیری از عملکرد اشتباه و یا خطا در بهره‌برداری می‌توان از دو خاصیت اینترلاک الکتریکی و اینترلاک مکانیکی به صورت جداگانه و یا مجتمع در تجهیزات استفاده کرد. به عنوان مثال در تصویر زیر، اینترلاک الکتریکی و مکانیکی برای عدم وصل هم‌زمان دو کنتاکتور لحاظ شده است. اینترلاک در کلیدهای قدرت و کنتاکتورها به صورت مکانیکی و الکتریکی در کتاب کلیدهای فشار ضعیف بررسی شده است.

علاوه بر اینترلاک های الکتریکی و مکانیکی از تجهیزات و سیستم‌های دیگری در جلوگیری از حوادث کاری، انجام ایمن پروسه‌ها و رعایت ترتیب کارها استفاده می‌شود. این تجهیزات بیشتر جنبه‌ی ایمنی برای اپراتورها را داشته و مدارهای الکتریکی را از نظر تغییر در کمیت‌های اصلی مانند ولتاژ، فرکانس، جریان و … محافظت نمی‌کنند.

به عنوان مثال در این زمینه می‌توان به تجهیزات حفاظت در برابر ورود افراد غیرمجاز یا بخشی از بدن انسان به محیط خطرناک در مدل‌های نوری، کف‌پوش‌های ایمنی، سیستم‌های طنابی، قفل‌های مکانیکی، فرمان با دو دست، پدال‌ها و … اشاره کرد.

حفاظت در مدارهای الکتریکی و پروسه‌های کاری یک مبحث بسیار مهم و پیچیده بوده و نمی‌توان در چند صفحه تمام آن‌ها را شرح داد. متأسفانه عدم تخصص کافی و توجه به این مسائل هر ساله باعث بروز خسارت‌های سنگین مالی و جانی در کشور ما می‌شود.

دوره ی تصویری تجهیزات کنترل و فرمان