انواع لوازم اندازه گیری تابلو برق

تجهیزات اندازه گیری الکتریکی به گروه های پرتابل، آزمایشگاهی و نصب ثابت یا تابلویی تقسیم می شوند. لوازم پرتابل برای اندازه گیری های میدانی بوده و توسط متخصصین برق در محل های مختلف استفاده می شوند. لوازم اندازه گیری آزمایشگاهی برای اتصال به مدارها در محیط آزمایشگاه طراحی شده که دقت و قیمت بسیار بالایی دارند. گروه سوم لوازم اندازه گیری ثابت یا تجهیزات اندازه گیری تابلویی بوده که معمولا در تابلو برق ها، پست ها و ایستگاه های اندازه گیری نصب می شوند. در تصویر زیر انواع لوازم اندازه گیری را مشاهده می کنید. گزینه ی (a) دستگاه اندازه گیری پرتابل، گزینه ی (b) دستگاه اندازه گیری آزمایشگاهی و گزینه ی (c) دستگاه اندازه گیری تابلویی را نشان میدهد.

تجهیزات اندازه گیری تابلو برق از نظر مکانیکی و الکتریکی کاملا ثابت هستند. از این گروه لوازم می توان آمپر متر، ولت متر، فرکانس متر، وات متر، وار متر و … را نام برد. لوازم اندازه گیری تابلویی از نظر ساختار، روش نصب، کمیت قابل اندازه گیری و غیره به گروه های مختلفی تقسیم می شوند. به منظور آشنایی بیشتر با انواع دستگاه های اندازه گیری الکتریکی ابتدا ساختار آن ها را بررسی کرده و در ادامه برخی از مهمترین کمیت های قابل اندازه گیری در یک تابلو برق را شرح می دهیم.

دستگاه اندازه گیری آنالوگ

در دستگاه های اندازه گیری آنالوگ معمولا یک یا چند عقربه وجود داشته و حرکت آن ها به صورت کاملا مکانیکی است. به عنوان مثال یک ولت متر آنالوگ در تابلو برق را تصور کنید. در ولت متر تابلویی انحراف عقربه متناسب با ولتاژ بوده و به خوبی می تواند تغییرات را نمایش دهد. در نظر داشته باشید که ولت مترهای آنالوگ تابلویی در مدل های بسیار متنوعی مانند چند کاناله، ترکیبی با کلید ولت، رله دار و غیره ساخته می شوند.

لوازم اندازه گیری آنالوگ از نظر بازه، تعداد کمیت اندازه گیری و غیره نیز مدل های متفاوتی دارند. به عنوان مثال یک آمپر متر آنالوگ تابلویی می تواند دارای رله ی خروجی بوده و یا مقدار ماکزیمم جریان را به صورت جداگانه ثبت کند. در تصویر زیر و از سمت چپ یک ولت متر آنالوگ تک کاناله، یک ولت متر آنالوگ دو کاناله و یک آمپر متر آنالوگ با قابلیت ثبت مقدار ماکزیمم را مشاهده می کند.

دستگاه اندازه گیری دیجیتال

دستگاه های اندازه گیری دیجیتال فاقد عقربه بوده و مقدار دقیق کمیت روی آن ها نمایش داده می شود. این دستگاه ها از نظر نوع صفحه نمایش، کمیت قابل اندازه گیری و غیره در مدل های بسیار متنوعی ساخته می شوند. به عنوان مثال در تصویر زیر یک آمپر متر سه کاناله ی دیجیتال را مشاهده می کند. دستگاه های اندازه گیری دیجیتال به منظور اندازه گیری کمیت های الکتریکی را می توان به دسته های تک منظوره، مولتی متر، پاورمتر و دستگاه های سنجش کیفیت توان تقسیم کرد. در نظر داشته باشید که دستگاه های اندازه گیری به منظور سنجش کمیت های غیر الکتریکی مانند دما، سرعت، موقعیت و غیره نیز تولید می شوند.

انواع دستگاه از نظر تعداد کمیت های قابل اندازه گیری

استفاده از لوازم اندازه گیری ثابت تابلو برق مانند ولت متر، آمپرمتر، فرکانس متر و … در مدارهای تک فاز بسیار ساده است. به عنوان مثال می توان این دستگاه را روی تابلو برق به صورت ثابت نصب کرده و کمیت اندازه گیری شده مانند ولتاژ یا جریان را مشاهد کرد. نکته مهم در این حالت تهیه و نصب صحیح دستگاه است. در تصویر زیر نحوه ی اتصال یک ولت متر به مدار تکفاز را مشاهده می کنید. در این مدار می توان به منظور اندازه گیری جریان نیز از یک آمپر متر استفاده کرد.

نصب و بهره برداری از لوازم اندازه گیری ثابت در یک یا چند مدار سه فاز پیچیده تر می شود زیرا در این حالت تعداد کمیت های قابل اندازه گیری بیشتر خواهد بود. به عنوان مثال در یک مدار سه فاز نیاز است تا سه ولتاژ خط، سه ولتاژ فاز، جریان هر یک از فازها، فرکانس هر یک از فازها، توان، کسینوس فی و … را اندازه گیری کرد. برای رفع این مشکل چند راه حل وجود دارد:

استفاده از دستگاه های اندازه گیری به تعداد کمیت های موجود: در این روش باید به ازای هر کمیت، یک دستگاه اندازه گیری نصب کرد. به عنوان مثال برای دیدن سه ولتاژ خط و سه ولتاژ فاز به شش عدد ولت متر نیاز است. این کار از نظر مهندسی و اقتصادی مناسب نبوده و در ایستگاه های اندازه گیری استفاده نمی شود.

استفاده از ترکیب دستگاه و کلید اندازه گیری: برای کاهش تعداد دستگاه ها و حجم سیم بندی، می توان از ترکیب کلید اندازه گیری و دستگاه اندازه گیری استفاده کرد. کلیدهای اندازه گیری در مدل های متنوعی مانند کلید ولت، کلید آمپر، کلید ولت آمپر و … ساخته می شود. در اصل این کلید یک واسطه بین حالت های مختلف اندازه گیری و لوازم اندازه گیری می باشند. این روش از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفه بوده و در ایستگاه های اندازه گیری استفاده می شود. در تصویر زیر یک نمونه کلید اندازه گیری ولتاژ یا کلید ولت را مشاهده می کنید.

استفاده از دستگاه های چند کاناله: دستگاه های اندازه گیری تابلو برق می توانند یک یا چند کاناله باشند. به عنوان مثال یک ولت متر آنالوگ تابلویی را در نظر بگیرید. این ولت متر می تواند دارای چند کانال ورودی به منظور نمایش هم زمان چند ولتاژ باشند. برخی از این ولت مترها مجهز به کلید ولت نیز بوده و می توانند تمام حالت های یک مدار چند فاز را پوشش دهند. در تصویر زیر چند نمونه ولت متر آنالوگ به صورت یک کاناله، دو کاناله و با کلید ولت را مشاهده می کنید. در نظر داشته باشید که دستگاه های دیجیتال نیز به صورت چند کاناله تولید می شوند. به عنوان مثال یک ولت متر دیجیتال می تواند ولتاژهای فاز با فاز و نول را با فشردن چند دکمه نمایش دهند.

استفاده از دستگاه اندازه گیری مجتمع: در این روش یک دستگاه اندازه گیری روی تابلو نصب شده و تمام سیم بندی ها مستقیما به آن متصل می شود. با توجه به کمیت های مورد نیاز می توان از دستگاه های مختلف با امکانات بسیار متنوع استفاده کرد. این دستگاه دیجیتال در تاسیسات مهم استفاده شده و نسبت به روش قبلی هزینه ی اولیه ی بسیار بیشتری دارد. از دستگاه های مجتمع می توان به مولتی متر تابلویی، پاور متر، سنجش کیفیت توان و انواع ثبات اشاره کرد. این دستگاه ها با توجه به مدل متفاوت بوده و برخی از آن ها می توانند اطلاعات زیادی را در حافظه ی خود ذخیره کنند. در تصویر زیر یک نمونه دستگاه اندازه گیری مجتمع با قابلیت ثبت داده ها را مشاهده می کنید.

انواع لوازم اندازه گیری تابلو برق از نظر نصب

لوازم اندازه گیری تابلویی به دو گروه نصب داخل و نصب روی درب تابلو برق تقسیم می شوند. طبق تصویر زیر مدل های داخلی معمولا روی ریل های استاندارد قرار می گیرند. دستگاه اندازه گیری داخلی می تواند به صورت آنالوگ یا دیجیتال تولید شود.

تجهیزات اندازه گیری تابلو برق از نظر ابعاد در گروه های 48 و 72 و 96 و 144 ساخته می شوند. این ابعاد مربوط به قاب بیرونی دستگاه بوده و محل برش یا cut-out آن ها با این مقدار متفاوت است. این تجهیزات همواره به صورت مربع نبوده و ممکن است با ترکیبی از اندازه های فوق به صورت مستطیل نیز وجود داشته باشند. توصیه می شود قبل از برش محل قرارگیری دستگاه اندازه گیری ابعاد بیرونی و ابعاد Cut-out را به دقت بررسی کنید.

تجهیزات اندازه گیری پرکاربرد

تجهیزات اندازه گیری با توجه به نوع تابلو برق و تاسیسات مشخص می شود. به عنوان مثال در تاسیسات معمولی می توانیم فقط از ولت متر و آمپر متر تابلویی استفاده کنیم. در تاسیسات بزرگ تر و یا خاص ممکن است دستگاه های دیگر مانند کسینوس فی متر، وات متر، وار متر، دور سنج، سنکروسکوپ، توالی سنج و غیره نیز وجود داشته باشند. در این بخش به صورت خلاصه برخی از این تجهیزات را بررسی می کنیم.

ولت متر تابلویی

یکی از اصلی ترین لوازم اندازه گیری در تابلو برق ولت متر است. ولت متر نصب ثابت یا تابلویی به صورت دیجیتال و آنالوگ ساخته شده و می تواند رنج های مختلف از چند ولت تا چندین کیلو ولت را اندازه گیری کند. به منظور اندازه گیری ولتاژ می توان از یک ولت متر سوئیج دار و یا ولت متر به همراه کلید ولت مجزا استفاده کرد. در سطح فشار ضعیف ولتاژ هر سه فاز به صورت مستقیم به کلید ولت متصل می شود ولی در تاسیسات فشار متوسط و بالاتر حتما باید از ترانس ولتاژ استفاده شود. نحوه اتصال ولت متر و کلید ولت را می توانید در مقاله کلید ولت مطالعه کنید. تصویر زیر مربوط به دیاگرام کلید ولت زبانه ای با ورودی سه فاز و نول است. این کلید می تواند تمام حالت های فاز با فاز و فاز با نول را به ولت متر متصل کند.

آمپر متر تابلویی

آمپر متر تابلویی نیز یکی از لوازم اندازه گیری مهم در تابلو برق است. در آمپراژ پائین می توان از آمپرمترهای تابلویی به صورت مستقیم استفاده کرد. در این حالت معمولا سه آمپر متر به صورت سری با سیم های فاز قرار می گیرند. در آمپراژ بالاتر اتصال مستقیم امکان پذیر نبوده و از ترانس جریان استفاده می شود. در این روش ترانس جریان میزان آمپراژ عبوری از سیم ها را به صورت غیر مستقیم اندازه گیری کرده و آن را به خروجی استاندارد 1 یا 2.5 یا 5 آمپر تبدیل می کند.

در تاسیسات سه فاز معمولا از سه آمپر متر برای مشاهده ی جریان هر سه فاز به صورت مستقل استفاده می شود. قابل ذکر است که برای کاهش دستگاه های اندازه گیری در این حالت نیز می توان یک آمپر متر سوئیچ دار و یا یک کلید آمپر و یک آمپر متر تابلویی در مدار نصب کرد.  اطلاعات بیشتر در این خصوص را می توانید در مقاله کلید آمپر و ولت آمپر مطالعه کنید. در تصویر زیر شمای فنی یک کلید آمپر با 4 ورودی ترانس جریان جهت اندازه گیری آمپراژ عبوری از فازها و هادی نول را مشاهده می کنید. در نظر داشته باشید که این کلید در هر لحظه یکی از ترانس های جریان را به آمپر متر متصل کرده و ترانس های دیگر را اتصال کوتاه می کند. به عبارت دیگر در این کلید از پلاتین با خاصیت همپوشانی استفاده شده است. اطلاعات بیشتر در خصوص پلاتین ها را می توانید در مقاله انواع پلاتین از نظر عملکرد مطالعه کنید.

کسینوس فی متر تابلویی

در تاسیسات بزرگ که دریافت کننده توان راکتیو باشند معمولا از یک کسینوس فی متر نیز استفاده می شود. برای نصب کسینوس فی متر به ورودی ولتاژ و جریان نیاز است. در سطح فشار ضعیف معمولا ولتاژ به صورت مستقیم به کسینوس فی متر متصل می شود ولی برای اندازه گیری جریان باید از CT استفاده کنیم. همانطور که می دانید کسینوس فی متر یک دستگاه تکفاز بوده و فقط می تواند ضریب توان یا پاور فکتور یکی از فاز ها را نمایش دهد. به منظور مشاهده ی ضریب توان فازهای دیگر می توان از دستگاه های مجتمع دیجیتال یا کلید کسینوس فی متر به همراه یک دستگاه اندازه گیری استفاده کرد. مطالب مرتبط با این کلید را می توانید در مقاله کلید وات متر و کسینوس فی متر مطالعه کنید. در ضمن کسینوس فی متر در اغلب بانک خازن ها نصب شده و بخش جریانی آن با رگولاتور خازن سری می شود. برای کسب اطلاعات بیشتر لطفا مقالات بخش طراحی بانک خازن را مشاهده کنید.

فرکانس متر تابلویی

یکی دیگر از دستگاه های اندازه گیری پرکاربرد در تابلو برق فرکانس متر است. این دستگاه فرکانس شبکه را اندازه گیری کرده و به صورت آنالوگ یا دیجیتال نمایش می دهد. فرکانس متر آنالوگ در مدل های عقربه ای و ارتعاشی ساخته شده و برای تاسیسات دارای ژنراتور بسیار مفید است. در تصویر زیر از سمت چپ فرکانس متر ارتعاشی دو کاناله، فرکانس متر عقربه ای دو کاناله، فرکانس متر ارتعاشی یک کاناله و فرکانس متر عقربه ای تک کاناله شرکت Deif را مشاهده می کنید.

سنکروسکوپ تابلویی

سنکروسکوپ یکی از دستگاه های مهم در تاسیسات دارای ژنراتور پارالل است. در این تاسیسات ژنراتور با برق شهر یا بایکدیگر پارالل شده و جابجایی ها بدون خاموشی انجام می شود. یکی دیگر از کاربردهای سنکروسکوپ در نیروگاه ها است. همانطور که می دانید در نیروگاه نیز ژنراتورها با شبکه سراسری پارالل هستند. در تصویر زیر یک نمونه از سنکروسکوپ های آنالوگ را مشاهده می کنید.

وات متر تابلویی

به منظور سنجش توان عبوری می توان از وات مترهای آنالوگ یا دیجیتال استفاده کرد. همانطور که می دانید وات متر تابلویی نیز همانند کسینوس فی متر به ورودی ولتاژ و جریان نیاز دارد. وات مترها در مدل ها و شکل های بسیار متنوعی تولید می شوند. به عنوان مثال در تصویر زیر چند نمونه وات مترهای شرکت DEIF را مشاهده کنید. در نظر داشته باشید که به منظور سنجش توان راکتیو باید از وار متر استفاده کنیم.

اندازه گیری انرژی

انرژی در واحد زمان اندازه گیری شده و برای سنجش آن از واحد های کیلو وات ساعت، مگاوات ساعت و غیره استفاده می شود. واحدهای ذکر شده برای انرژی اکتیو بوده و در خصوص انرژی راکتیو از واحدهای کیلو وار ساعت و مگا وار ساعت استفاده می کنیم. سنجش انرژی می تواند با دستگاه های آنالوگ و دیجیتال انجام شود. در تصویر زیر چند نمونه از کنتورهای اکتیو و راکتیو را مشاهده می کنید.

مولتی متر تابلویی

در بخش های قبلی لوازم اندازه گیری تابلویی به صورت آنالوگ بررسی شدند. همانطور که مشاهده می کنید برای سنجش پارامترهای مختلف در یک تابلو برق ها به چندین دستگاه مجزا نیاز است. این روند ابعاد تابلو و حجم سیم کشی را به شدت افزایش می دهد. به منظور ساده تر کردن کار و بالا بردن کیفیت اندازه گیری می توان از مولتی مترهای تابلویی استفاده کرد. در ساده ترین حالت مولتی متر تابلویی می تواند ولتاژ و جریان فازهای مختلف را به همراه فرکانس شبکه نمایش دهد. با این کار به دستگاه های مختلف و کلیدهای اندازه گیری نیازی نخواهد بود.

پاور متر تابلویی

به منظور اندازه گیری انواع توان به همراه ولتاژ و جریان می توان از پاورمترهای تابلویی استفاده کرد. این دستگاه ضمن نمایش میزان ولتاژ و جریان می تواند اختلاف فاز بین آن ها را اندازه گیری کرده و انواع توان اکتیو، راکتیو و ظاهری را محاسبه کند. به عبارت دیگر یک پاور متر دیجیتال تابلویی می تواند جایگزین ولت متر، آمپر متر، کسینوس فی متر، فرکانس متر، وات متر، وار متر و کنتورهای اندازه گیری انرژی به صورت مجزا شود.

پاورمترهای دیجیتال با توجه به برند و مدل دارای امکانات بیشتری مانند حافظه داخلی، ارتباط با شبکه های صنعتی، مودم، رله های خروجی، ورودی دما و غیره هستند. این بخش های اضافی باعث می شوند تا اطلاعات پس از اندازه گیری به شکل های مختلف جمع آوری شده و در تحلیل های بعدی استفاده شوند. برخی از برندها دارای نرم افزار بوده و می توان اطلاعات ذخیره شده در پاورمتر را به صورت گرافیکی تحلیل کرد. در تصویر زیر یک نمونه پاورمتر دیجیتال تابلویی از برند اشنایدر الکتریک را مشاهده می کنید.

پاور آنالایزر تابلویی

مدرن ترین دستگاه های اندازه گیری تابلویی با عنوان دستگاه های سنجش کیفیت توان یا پاور آنالایزر شناخته می شوند. این دستگاه علاوه بر اندازه گیری ولتاژ، جریان، توان، اختلاف فاز، انرژی، فرکانس و غیره می تواند پارامترهای مهم در کیفیت توان را ثبت کند. اندازه گیری THD ولتاژ و جریان، میزان هارمونیک های هر مضرب، اضافه ولتاژ، کاهش ولتاژ، عدم تقارن ولتاژ و جریان، و غیره از پارامترهای مهم در سنجش کیفیت توان هستند. پاور آنالایزرها نیز با توجه به مدل و برند می توانند امکانات بیشتری مانند شبکه های صنعتی، مودم، نرم افزار، اتصال حافظه جانبی و غیره را داشته باشند.

محتوای این مقالات برگرفته از کتاب تجهیزات سوئیچ و کنترل تالیف مثلث زرد با مجوز از وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی است. هر گونه کپی و نسخه برداری و انتشار مجدد از این محتوا غیرمجاز بوده و پیگرد قانونی دارد.