کلید واتمتر (wattmeter selector switch) و کسینوس فی متر (Cos phi meter selector switch)

در مدارهای جریان متناوب که بارهای غیر اهمی را تغذیه می کنند، علاوه بر ولتاژ و جریان کمیت های دیگری مانند توان اکتیو، راکتیو وضریب بار نیز وجود دارد. برای محاسبه و یا اندازه گیری این کمیت ها، علاوه بر میزان ولتاژ و جریان، اختلاف زمانی بین آن ها نیز اهمیت ویژه ای دارد. با توجه به موارد ذکر شده، سوال هایی در این قسمت مطرح می شوند. برخی از این سوال ها عبارت اند از:

  • چگونه اختلاف زمانی بین دو کمیت را اندازه گیری کنیم؟
  • آیا می توان از یک ولت متر ویک آمپرمتر جداگانه برای اندازه گیری اختلاف زمان استفاده کرد؟
  • دستگاه های اندازه گیری ترکیبی چگونه کار می کنند؟
  • در مدارهای سه فاز که تعداد کمیت های ولتاژ و جریان بسیار زیاد هستند، چگونه اختلاف زمانی را اندازه گیری کنیم؟
  • ارزان ترین روش اندازه گیری این کمیت ها کدام است؟

برای اندازه گیری اختلاف زمانی بین دو کمیت، باید آن ها را به صورت هم زمان اندازه گیری کنیم اما مشکل مهم این است که نمی توان برای این کار از یک ولت متر و آمپرمتر جداگانه استفاده کرد. دستگاه های تک منظوره هیچ گونه ارتباط داخلی با یکدیگر نداشته و نمی توانند مقادیر را بر اساس اختلاف زمانی نمایش دهند.

در دستگاه های ترکیبی این مشکل حل شده است. دستگاه اندازه گیری ترکیبی به نوعی از تجهیزات گفته می شود که دارای یک ورودی ولتاژ و یک ورودی جریان هستند. وقتی این دو کمیت به صورت هم زمان وارد یک دستگاه می شوند، می توان اختلاف زمانی بین آن ها را اندازه گیری کرد. برای تمام کمیت های ترکیبی در جریان متناوب، دستگاه خاصی وجود دارد. به عنوان مثال برای اندازه گیری توان اکتیو از وات متر، برای اندازه گیری توان راکتیو از وار متر و برای اندازه گیری ضریب بار از کسینوس فی متر استفاده می شود.

اندازه گیری کمیت های توان در مدارهای تک فاز بسیار ساده است. برای این کار می توان از یک وات متر یا وارمتر استفاده کرد. اما در مدارهای سه فاز و با توجه به تعادل بار بین فازها، ورودی ولتاژ فاز یا خط، ورودی جریان و … مدل های اندازه گیری بسیار متنوع و پیچیده می شود.

دیاگرام:

در صنعت بارهای بسیار متنوعی وجود دارد. این بارها می توانند تک فاز، دوفاز و یا سه فاز باشند. تعداد و بزرگی این بارها می تواند شبکه ی سه فاز را از حالت تعادل خارج کند. اندازه گیری کمیت های ترکیبی مانند توان، ضریب بار و … در مدارهای نامتعادل پیچیده تر می شود.  به عنوان مثال در یک مدار سه فاز متعادل، می توان از یک واتمتر تک فاز استفاده کرد اما در مدار نامتعادل این کار امکان پذیر نیست. برای اندازه گیری توان در یک مدار سه فاز نامتعادل می توان روش های روش سه وات متری، روش دو وات متری و یا استفاده از یک وات متر و کلید وات متر استفاده کرد.

در روش سه وات متری، سه عدد وات متر جداگانه در ایستگاه اندازه گیری نصب می شود. این وات مترها در هرلحظه توان عبوری را اندازه گیری کرده و نیازی به کلید وات متر ندارند. این شرایط برای حالت دو وات متری نیز صادق است.

برای کمتر کردن هزینه و ابعداد ایستگاه اندازه گیری می توان از یک وات متر و کلید وات متر استفاده کرد. دیاگرام کلید دو وات متری را در تصویر زیر مشاهده می کنید. در قسمت صفحه ی راهنما مشخص شده که کلید دارای دو حالت وصل با زاویه ی ۹۰ درجه و یک حالت قطع می باشد.  کلید در مجموع دارای ۱۱ ترمینال می باشد. ترمینال های ۱۳ و ۱۷ و ۱۵ برای ورودی ولتاژ سه فاز، ترمینال های ۱ و ۶ و ۳ و ۸ برای ورودی دو ترانس جریان و ترمینال های ۲ و ۹ و ۱۴ و ۱۸ برای خروجی وات متر در نظر گرفته شده است.

کلید دووات متری

روش سیم بندی:

پس از نصب کامل کلید باید آن را سیم بندی کنیم. پس از مطابقت دادن کلید با شرایط موجود، سیم بندی را شروع می کنیم. در کنار هر ترمینال کلید وات متر، حروف و اعدادی برای سیم بندی ترانس های جریان، ورودی های ولتاژ و خروجی وات متر در نظر گرفته شده است.

جهت اتصال سیم های ورودی ولتاژ، ترانس جریان های و وات متر از سیم های رنگی و مطابق با رنگ فاز های اصلی در مدار قدرت استفاده کنید. علاوه بر رنگ بندی می توان از شماره سیم هم استفاده کرد. قطر سیم برای ورودی ولتاژ و خروجی ولت متر می تواند بین ۱/۵ تا ۲/۵ و برای اندازه گیری جریان بین ۲/۵ تا ۴ میلی متر میلی متر مربع باشد. برای اطلاعات بیشتر در زمینه ی قطر مجاز سیم می توان به استانداردها مراجعه کرد. برای حفاظت بیشتر می توان قبل از ورودی های ولتاژ، از یک بریکر مینیاتوری ۲ یا ۴ آمپر استفاده کرد. قابل ذکر است که ثانویه ی ترانس جریان هرگز نباید مدار باز شود به همین علت در مدار ثانویه ی آن ها از هیچ سیستم حفاظتی مانند فیوز یا بریکر استفاده نمی شود. در لحظاتی که ترانس های جریان به وات متر متصل نیستد، کلید به صورت داخلی سمت ثانویه ی آن ها را اتصال کوتاه می کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد نحوه ی نصب ترانس ولتاژ و جریان به بخش کلید ولت و کلید آمپر مراجعه کنید.

تست و تنظیمات:

کلید وات متر تنظیمی نداشته ولی قبل از بهره برداری نیاز به تست دارد. تست های این کلید را می توان به دو گروه تست در بی برقی و تست در برق داری تقسیم کرد. برای انجام تست های نهایی این مراحل را انجام دهید:

  • از نصب صحیح و عمکلرد مکانیکی کلید اطمینان حاصل کنید. کلید را چند بار در حالت های مختلف قرار دهید.
  • با توجه به رنگ سیم ها، شماره سیم ها و کمک گرفتن از اهم متر، صحت مدار و اتصال صحیح ورودی های ولتاژ و ترانس های جریان را کنترل کنید. رنگ بندی و شماره گذاری می تواند برای این کار مفید باشد.
  • کلید را در وضعیت های مختلف قرار داده و صحت اتصال ورودی های ولتاژ، ترانس های جریان، اتصال کوتاه بودن ترانس های جریان دیگر و اتصال واتمتر را کنترل کنید. برای قطع و وصل این کلید کافی است دسته ی آن را چرخانده و در مقابل وضعیت های موجود قرار دهید. برای وضعیت خاموش ممکن است عبارت های صفر یا OFF روی کلید نوشته شده باشد. در این وضعیت تمام ورودی های ولتاژ مدار باز و سمت ثانویه ی تمام ترانس های جریان اتصال کوتاه می شود.
  • پس از کنترل نهایی، مدار اصلی را برق دار کرده و راه اندازی کنید. می توانید از یک وات متر پرتابل و یا کنتورهای دیجیتال برای اندازه گیری هم توان مدار قدرت استفاده کنید.
  • پس از اطمینان از اتصال صحیح خروجی کلید به وات متر، و متناسب بودن رنج آن با ولتاژ و جریان عبوری از شبکه، کلید را در یکی از حالت های غیر صفر قرار دهید. میزان توان قرائت شده توسط وات متر ثابت را با پرتابل مقایسه کنید. این مقادیر باید نسبتا به هم برابر باشند.
  • با تغییر وضعیت کلید در حالت های دیگر، توان را اندازه گیری کرده و یادداشت کنید.
  • با توجه به نیاز بهره بردار، کلید واتمتر را در یکی از حالت های وصل و یا قطع قرار دهید.

کار با تجهیز:

بهره برداری از این کلیدها ساده و معمولا بدون نیاز به سرویس و نگه داری می باشد. برای اندازه گیری توان ها کافی ست دسته را چرخانده و در مقابل وضعیت مورد نظر قرار دهید. در قسمت راهنمای کلید برای حالت قطع عبارت صفر یا OFF ، و برای اندازه گیری توان عبارت های ۱ و ۲ درج شده است. قابل ذکر است که توان کل مدار، حاصل جمع مقدار دو حالت اندازه گیری می باشد.

دوره ی تصویری کلیدهای فشار ضعیف