کنترل فاز-بار شیوا امواج

کنترل فاز بار شیوا امواج یکی از رله­ های حفاظتی موتور است. فاز بار شیوا امواج ترکیب رله های کنترل فاز و کنترل بار الکترونیک می باشد. با استفاده از این رله می توان الکتروموتورهای سه فاز را در برابر خطاهای جریانی و ولتاژی محافظت کرد. در نظر داشته باشید که فاز بار شیوا امواج در مدار تکفاز قابل استفاده نیست.

فاز بار شیوا امواج مجهز به سیستم میکروپروسسوری بوده و با اندازه گیری دقیق کمیت های ولتاژ و جریان می تواند خطاهای بسیاری را شناسایی کند. این رله حفاظتی مجهز به 3 کانال جریانی یا CT بوده و نیازی به اتصال مدار قدرت ندارد. به سادگی می توان سیم های مدار قدرت را از داخل کانال ها عبور داره و به صورت ثانویه مقدار جریان را اندازه گیری کرد. از مزیت­های فاز بار شیوا امواج می­توان به اندازه گیری دقیق و گسترده جریان و ولتاژ اشاره کرد.

نمای ظاهری فاز-بار شیوا امواج

فاز بار شیوا امواج دارای یک صفحه دیجیتال و تعدادی چراغ سیگنال به همراه چند دکمه است. صفحه نمایش به صورت سون سگمنت بوده و می­تواند برخی از خطاها، کمیت ها و اعداد را نمایش دهد. از این صفحه برای تنظیم پارامترها و کنترل وضعیت دستگاه استفاده می­شود.

سمت راست صفحه نمایش فاز بار شیوا 3 دکمه وجود دارد. عملکرد دکمه ها در جدول آورده شده است. اطلاعات بیشتر را می توانید در بخش تنظیمات فاز بار شیوا امواج مطالعه کنید.

شرح / نمایش	کلید
انتخاب پارامترها و ذخیره تغییرات اعمال شده	↵
تنظیم نوع ریست و نوع کنتاکت	↵2 sec
نمایش مدت زمان روشن بودن موتور بر اساس عبور جریان و برحسب ساعت
نمایش تعداد دفعات قطع و وصل جریان
نمایش ولتاژ به مدت 10 ثانیه در هنگام عبور جریان
ریست بعد از رفع خطا یا قفل شدن دستگاه

روی پنل فاز-بار شیوا در مجموع 10 چراغ سیگنال وجود دارد. عملکرد سیگنال­ها طبق جدول زیر است. قابل ذکر است که سیگنال­ها در زمان تنظیم به شکل ثابت و در حالت خطا به شکل چشمک زن خواهند بود.

* در صورت تنظیم عدد صفر برای UL، فانکشن کاهش جریان غیر فعال می گردد.

** زمان استارت اولیه باعث غیرفعال شدن حفاظت اضافه جریان و کاهش ولتاژ جهت راه اندازی موتور می­شود.

مزایا و کاربرد فاز بار شیوا امواج

بی­متال­ یا رله کنترل بار جهت تشخیص خطاهای جریانی در مدار استفاده می شود. این تجهیزات توانایی شناخت خطاهای ولتاژی مانند افت ولتاژ، جابجایی فاز و عدم تقارن را ندارد. برخی از خطاها مانند دوفاز شدن موتور توسط رله های حرارتی قابل شناسایی بوده ولی زمان آن مشخص نیست. توصیه می شود در کنار رله های جریانی از رله ی کنترل فاز نیز استفاده شود. برای استفاده از کنترل فاز 2 سناریوی مختلف وجود دارد:

• در تابلو برق با چند خروجی موتوری می توان از یک رله کنترل فاز استفاده کرد. در این حالت هر گونه خطای ولتاژی باعث خاموش شدن کل سیستم خواهد شد.
• در یک موتور استارتر یا تابلو برق با یک خروجی موتوری می توان از رله کنترل فاز بعلاوه کنترل بار استفاده کرد. مجزا بودن دو رله باعث افزایش فضای تابلو، قیمت و سیم بندی می گردد. برای رفع این مشکل می توان از رله های ترکیب شده مانند فاز بار شیوا امواج استفاده کرد.

فاز بار شیوا امواج دارای 2 مدل زمان سنجی به شکل ثابت و منحنی معکوس است. حالت زمان ثابت برای خطاهای ولتاژی و جریانی به غیر از اضافه بار انجام می شود. رله پس از شناسایی این خطاها شروع به زمان سنجی کرده و پس از پایان زمان تاخیر، مدار را متوقف می کند.

بخش اضافه جریان یا اضافه بار رله بر اساس منحنی \(I^2t\) است. این منحنی به صورت زمان معکوس بوده و افزایش جریان عبوری باعث کوتاه تر شدن زمان قطع می شود. به عبارت دیگر افزایش جریان باعث قطع سریعتر مدار خواهد شد. منحنی زمان معکوس یک راه حل ایده آل جهت کنترل حرارت در تجهیزات و کاهش آسیب به  عایق ها است. تاکید می شود که فاز-بار شیوا امواج توانایی قطع مدار هنگام رخ دادن اتصال کوتاه را نداشته و باید از فیوز یا بریکر مناسب در مدار قدرت استفاده گردد.

رنج کنترل فاز بار شیوا امواج

فاز بار شیوا امواج در دو رنج 0.5 تا 15 آمپر و 1 تا 60 آمپر با ابعاد یکسان تولید می شود. هر دو مدل دارای 3 کانال جریانی و 6 ترمینال فرمان هستند. حداکثر سایز سیم یا کابل قابل عبور از کانال های جریانی دستگاه برابر با 25 میلی متر مربع است. دقت اندازه گیری در رله های فاز بار شیوا امواج به این شرح است:

• مدل 0.5 تا 15 آمپر با دقت اندازه گیری جریان 0.1 آمپر
• مدل 1 تا 60 آمپر با دقت اندازه گیری جریان 1 آمپر

ابعاد، رنج و دقت اندازه گیری جریان در کنترل بار و فاز-بارهای شیوا امواج یکسان است. در واقع بخش جریانی رله های کنترل بار و فاز-بار یکسان بوده و تفاوت آن ها در حفاظت ولتاژ است. در تصویر زیر هردو رله کنترل بار و فاز-بار را در کنار هم مشاهده می کنید. رله فاز-بار شیوا امواج دارای سیگنال های بیشتری بوده و می تواند خطاهای ولتاژ را نمایش دهد.

طریقه نصب فاز بار شیوا امواج

نصب فاز بار شیوا امواج را می توان به 3 گام تقسیم کرد. نصب مکانیکی، سیم بندی مدار قدرت و سیم بندی مدار فرمان، مراحل نصب فاز بار شیوا امواج هستند. در نظر داشته باشید که فاز بار شیوا امواج به شکل یک دستگاه مستقل بوده و نیازی به همگام سازی با ابعاد کنتاکتور، بریکر و غیره ندارد.

این رله را می توان در هر بخشی از مدار تک ضرب، ستاره مثلث، چپ گرد-راست گرد و حتی بارهای غیر موتوری سه فاز قرار داد. در صورت نصب رله زیر یکی از کنتاکتورهای اصلی یا مثلث در مدار 2 ضرب، باید مقدار جریان تنظیمی به شکل فازی باشد.

نصب مکانیکی

فاز بار شیو امواج را می توان به صورت مستقیم روی ریل استاندارد 35 میلی متری و داخل تابلو برق نصب کرد. در صورت تهیه قاب پانل می توانید رله را روی درب تابلو نیز قرار دهید. فاز بار شیوا امواج در دمای -20 تا +65 سانتی گراد و تا رطوبت 70% عملکرد مطلوبی دارد. مقاومت رله در برابر اجسام خارجی طبق استاندارد IP برابر با کد IP30 است. هنگام نصب باید به ابعاد دستگاه توجه کنید.

سیم بندی مدار قدرت

سیم بندی مدار قدرت رله فاز بار شیوا مشابه با کنترل بارهای معمولی است. در این حالت باید 3 رشته سیم مدار قدرت از داخل کانال های جریان عبور داده شود. بخش جریانی فاز بار شیوا امواج به صورت دو فاز بوده و کانال I2 فاقد سیستم اندازه گیری است. به عبارت دیگر مقدار جریان عبوری از کانال دوم یا فاز L2 اندازه گیری نشده و عبور یا عدم عبور سیم از این کانال در عملکرد رله تاثیر گذار نیست. حداکثر سایز سیم جهت عبور از کانال­های جریانی 25 میلی متر مربع است. در تصویر دیاگرام بخش قدرت را مشاهده می کنید.

سیم بندی مدار فرمان

رله فاز بار دارای 6 ترمینال برای اتصال نمونه ولتاژی به همراه یک کنتاکت چنج آور است. سیم بندی بخش ولتاژی را می توان در گروه مدار فرمان قرار داد. ترمینال ها از سمت چپ برای ورودی نول و سه فاز تعبیه شده اند. با رعایت توالی باید ترمینال های N-R-S-T را از سمت چپ به نول، فاز اول، دوم و سوم متصل کنید. بخش ولتاژی این رله به شکل 4 سیمه بوده و تغذیه ی آن از فاز R و نول است.

ولتاژ ورودی سه فاز رله بین 300 تا 500 ولت در فرکانس 50/60 هرتز است. در نظر داشته باشید که بخش ولتاژی مانند بخش جریانی به شکل 2 فاز نیست. حتماً یک رشته سیم از فاز L2 به ترمینال S متصل کنید. اگر اتصال میان فاز L2 و ترمینال S برقرار نشود، رله­ ی فاز-بار خطای قطع فاز نشان داده و اجازه راه اندازی مدار را نخواهد داد.

در بخش فرمان یک کنتاکت چنج آور 5 آمپر وجود دارد. از این رله می توان برای قطع مدار فرمان و فعال کردن الارم استفاده کرد. توصیه می شود که رله را در اولین بخش مدار فرمان قرار دهید. ورودی کنتاکت یا ترمینال مشترک رله فرمان به صورت داخلی از فاز R تغذیه می شود.

برای سیم بندی مدار فرمان کافی است تا کنتاکت های باز و بسته را در محل مناسب قرار دهید. بعلت مشترک بودن ورودی ولتاژی و مدار فرمان، باید یک بریکر یا فیوز مناسب در مدار قرار داده شود. توصیه استفاده از یک بریکر سه فاز 3 یا 4 پل است. جهت کاهش هزینه و افزایش قدرت قطع می توان از فیوزهای ذوب شونده با آمپر پائین در این قسمت نیز بهره گرفت.

در این ویدئو که برگرفته از دوره جامع راه اندازی موتور سه فاز است با سیم بندی فاز-بار شیوا امواج آشنا می شویم.

عنوان و نقش ترمینال های موجود روی فاز-بار شیوا امواج در جدول زیر آورده شده است:

نحوه تنظیم کنترل فاز بار شیوا امواج

تنظیمات کنترل فاز بار شیو امواج را می توان در گروه های زیر دسته بندی کرد:

• تنظیم پارامترهای جریانی و زمان های وابسته
• تنظیم پارامترهای ولتاژی و زمان های وابسته
• تنظیمات ریست دستی و خودکار
• انتخاب وضعیت کنتاکت

در ویدئوی زیر که برگرفته از دوره جامع راه اندازی و حفاظت موتورهای سه فاز هست تنظیمات و پارامترهای کنترل فاز بار شیوا امواج را بررسی کردیم:

تنظیم پارامترها

رله فاز بار شیوا امواج دارای 9 پارامتر قابل تنظیم است. پارامترهای حفاظتی باید بر اساس مشخصات جریانی و ولتاژی الکتروموتور تنظیم شوند. تنظیم کنترل فاز بار شیوا امواج با استفاده از سه دکمه ­ی کنار صفحه دیجیتال انجام می شود. اولین دکمه از بالا با نماد↵جهت ورود به پارامترها و تائید مقادیر است. با هر بار فشار دادن دکمه اینتر یا تائید، وارد پارامتر بعدی خواهید شد. برای تنظیم مقادیر عددی باید از دکمه های بالا و پائین استفاده کنید. این دو دکمه با فلش و علامت مثبت و منفی مشخص شده اند.

وضعیت پارامتر فعال با چراغ های سیگنال مشخص می شود. به عنوان مثال با فشردن دکمه اینتر، ابتدا سیگنال OL روشن خواهد شد. روشن شدن سیگنال به معنی فعال شدن پارامتر حداکثر جریان است. در این حالت می توانید با استفاده از دکمه های جهت دار، مقدار جریان را وارد کرده و در پایان اینتر کنید.

برای تنظیم هر پارامتر 5 ثانیه زمان تعیین شده است. در این زمان باید مقدار جدید را وارد کرده و دکمه تائید را فشار دهید. تنظیم پارامترها باید تا انتها انجام شود. در صورت عدم ذخیره سازی یک پارامتر یا کامل نکردن پروسه، رله به حالت قبلی برگشته و مقادیر تغییر نخواهند کرد.

در ادامه جدول تنظیمات فاز بار شیوا امواج آورده شده است. در نظر داشته باشید که تنظیم زمان های بسیار پائین باعث ایجاد اختلال در عملکرد رله فاز بار و موتور خواهد شد. از طرفی زمان های طولانی باعث آسیب­های مختلف به مدار یا موتور مانند افزایش دما و اشکال در عایق ها می شود. تنظیم پارامترها باید به دقت و بر اساس شرایط شبکه، موتور و بار متصل شده به آن انجام شود.

تنظیم وضعیت کنتاکت

فاز بار شیوا امواج دارای یک کنتاکت چنج آور است. در این رله می توان وضعیت کنتاکت را تغییر داد. برای اینکار کافی است دکمه ↵ را فشرده و حداقل 2 ثانیه نگه دارید. در این منو وضعیت های نرمال بسته یا نرمال باز رله قابل انتخاب است:

• r-c: رله در حالت خطا وصل است.
• r-o: رله در حالت نرمال وصل است.

ریست اتوماتیک

فاز بار شیوا امواج مجهز به ریست خودکار است. ریست خودکار پس از شناسایی خطا و زمان سنجی انجام می شود. زمان سپری شده برای ریست خودکار شامل زمان تاخیر On Delay+60 Sec است. زمان ثابت 60 ثانیه برای کاهش دمای تجهیزات پس از رخ دادن خطا در نظر گرفته شده است.

ریست خودکار در مدارهای 2 سیمه باعث راه اندازی مجدد سیستم خواهد شد. در مدارهای 3 سیمه پس از ریست خودکار باید فرمان راه اندازی توسط شما یا تجهیزات دیگر صادر شود. ریست خودکار حداکثر 3 مرتبه انجام شده و پس از آن دستگاه در حالت قفل قرار می گیرد. در صورت رخ دادن خطا برای مرتبه ی چهارم، دیگر ریست خودکار انجام نشده و باید این کار را از روی دستگاه انجام دهید. جهت ریست دستی باید دکمه های  به صورت همزمان فشرده شده یا تغذیه را قطع و وصل کنید. قابل ذکر است که امکان ریست دستی هنگام فعال بودن ریست خودکار امکان پذیر است. برای اینکار باید پس از سپری شدن زمان On Delay، دکمه های بالا و پائین را به صورت همزمان فشار دهید. زمان قطع به شکل زیر محاسبه خواهد شد.

جهت استفاده از ریست خودکار باید آن را فعال کرده و نیازی به سیم بندی اضافی نیست. برای وارد شدن به منوی ریست باید دکمه ↵ را فشرده و حداقل 2 ثانیه نگه دارید. در این بخش می توان وضعیت کنتاکت و نوع ریست را تنظیم کرد. اطلاعات بیشتر در جدول زیر آورده شده است:

پیام­های خطا

با شروع خطا یک یا چند سیگنال روی دستگاه شروع به چشمک زدن می کند. رله فرمان در صورت تداوم خطا و اتمام زمان سنجی، تغییر وضعیت داده و مدار را متوقف خواهد کرد. نوع خطا به صورت مخفف روی صفحه نمایش با مقدار ولتاژ به صورت چرخشی نمایش داده می­شود. در جدول زیر خطای فاز-بار شیوا امواج به همراه عبارت ها را مشاهده می کنید:

بعد از رفع خطا و سپری شدن زمان On Delay تا ریست شدن دستگاه، نشانگر Normal چشمک زده و پیغام خطا نمایش داده می شود. در خطاهای قطع فاز، جابجایی فاز و 2 فاز شدن تغذیه، رله فرمان بلافاصله تغییر وضیعت داده و مدار را متوقف می­کند. این خطاها شامل راه اندازی مجدد نخواهد شد.

مثال

تصور کنید جریان موتور در حال کار 10 آمپر، جریان لحظه راه اندازی حدود 30 آمپر و زمان راه اندازی 5 ثانیه است. در این شرایط می توانید از جدول زیر برای تنظیم رله فاز بار استفاده کنید.

تأکید می­شود که پارامترها را با توجه به حساسیت و شرایط موتور تنظیم شده و این مقادیر قابل تغییر است.

جمع بندی

رله فاز بار شیوا امواج یک تجهیز مناسب برای حفاظت الکتروموتورهای سه فاز در برابر خطاهای جریانی و ولتاژی است. رله فاز بار شیوا امواج به صورت دیجیتال طراحی شده و در مقایسه با بی­متال­ها یا رله­های کنترل بار از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار است. مزایای فاز-بار شیوا امواج عبارت اند از:

• قابلیت نمایش زمان روشن بودن الکتروموتور بر حسب ساعت
• قابلیت نمایش تعداد دفعات قطع و وصل جریان (تعداد دفعات راه اندازی الکتروموتور)
• قابلیت نمایش مقدار ولتاژ و جریان مدار قدرت
• دقت بالا در تنظیم پارامترها
• دقت بالا در اندازه گیری جریان و ولتاژ جهت حفاظت از الکتروموتور
• عدم وابستگی به دمای محیط
• فاقد قطعات مکانیکی و طول عمر بالا
• فاقد قطعات مکانیکی و مقاومت بالا در برابر شرایط محیطی و آلودگی ها
• قابلیت فعال و غیر فعال کردن ریست خودکار بدون نیاز به سیم بندی
• قابلیت انتخاب وضعیت کنتاکت فرمان