در هر شبکه برق رسانی به تغییرات ولتاژ می تواند موجب شرایط مختلفی از جمله بالا رفتـن دمای تجهیزات، سوختن فیوز، ایجاد اضافه بار یا موارد مشابه متعددی شـود و در نتیجه احتمال بروز خطرات و خسارت به تاسیسات افزایش خواهـد یافت. برای مقابله با چنین شرایطی در تابلو برق از تجهیزات خاصی به نام رله کنترل فاز استفاده می شود. رله های کنترل فاز به عنوان تجهیزاتی کنترلی ساده در مدل های مختلفی تولید و در تابلوهای برق نصب می شوند. در ادامه این مطلب قصد داریم تا به بررسی بیشتر عملکرد این دسته از تجهیزات برق بپردازیم.
کنترل فاز چیست؟
رله کنترل فاز چیست؟
همان طور که گفته شد برای محافظت مدارها در تاسیسات برق رسانی در برابر تغییرات ولتاژ لازم است تا از تجهیزاتی مانند رله کنترل فاز در تابلوی برق استفاده شود. کنترل فاز در یک مدار شامل فرایندهای مختلفی از جمله کنترل توالی فاز، قطع فاز، عدم تعادل فاز و تغییرات ولتاژ می باشد و برای انجام این وظایف از انواع مختلف رله های کنترل فاز استفاده می شود. این تجهیزات با اسامی دیگری مانند رله حفاظت فاز، رله خرابی فاز، رله نظارت فاز و رله مانیتورینگ نیز در بین متخصصین تابلوهای برق نیز شناخته می شوند.
به طور معمول رله های کنترل فاز در مدارهای سه فاز و عیب یابی موتورهای سه فاز به کار برده می شوند، با این وجود ممکن است در مدارهای تک فاز نیز به منظور افزایش ایمنی مدار در برابر بالا رفتن دمای تجهیزات و همچنین کاهش خطر برق گرفتگی مورد استفاده قرار گیرند. از جمله رایجترین رله های کنترل فاز، رله های اشنایدر هستند که به عنوان یک تجهیز بسیار مهم در حفاظت از موتورهای الکتریکی کاربرد دارند.
خطاهای فاز
عملکرد رله کنترل فاز زمانی می باشد که خطای فاز رخ دهد؛ در ادامه انواع خطاهایی که ممکن است در فاز رخ دهند را مورد بررسی قرار خواهیم داد:
قطعی فاز
خطای قطعی فاز اغلب در سیستم های تک فاز دیـده می شود. افت فاز می تواند باعث جلوگیری از راه اندازی یا توقف موتور در حال کار شود. همچنین اگر موتور در شرایط افت فاز به کار خود ادامه دهد، دمای موتور افزایش پیدا می کند و این عدم تعادل فاز ممکن است منجر به افزایش 6 برابری دمای موتور شود. این افزایش دما عملا موجب کاهش بسیار شدید عمر دستگاه یا بروز آسیب های جدی برای موتور خواهد شد. توجه داشتـه باشید که حداکثر دمای نامی قابل تحمل برای هر موتور بر روی آن درج می شود و افت فاز عامل برای کارکرد آن در شرایطی خارج از این استاندارد تعیین شـده می باشد.
عدم توالی فاز
از جمله خطاهای فازی که در یک سیستم الکتریکی رخ می دهد، عدم توالی فاز است. این خطا به این معنی است که سه فاز با ترتیبی صحیح متصل نشوند و این عدم توالی درست موجب چرخش در جهت مخالف موتور ها خواهد شده و ممکن است خساراتی را برای تاسیسات به بار آورد. از جمله تجهیزات بسیار حساس به این خطای فاز، پمپ های هیدرولیک هستند که تنها در یک جهت کار می کنند و با عدم توالی صحیح فاز ها ممکن است آسیب جدی به پمپ وارد شود.
افت ولتاژ
زمانی که ولتاژ یک یا چند فاز مدار از پایین ترین ولتاژ مورد نیاز کمتر باشد، خطای افت ولتاژ رخ می دهد. این سطح پایین ولتاژ موجب جریان کشی بیشتر موتور خواهد شد و در دراز مدت به موتور آسیب می زند.
اضافه ولتاژ
همان طور که کاهش ولتاژ به الکتروموتور صدمه می زند؛ اگر ولتاژ یک یا چند فاز نیز از حد استانداردی که موتور می تواند تحمل کند، بیشتر باشد، با آسیب موتور مواجه خواهیم شد.
تلفات خنثی
این خطای فاز بیشتر به علت خرابی یا صدمـه دیدن هادی نول در طول مدار ایجاد می شود. با بروز این خطا تعادل فاز های برهم می خورد و بخش از انرژی نیز تلف خواهـد شد؛ همچنین بروز تلفات خنثی می تواند ولتاژ نامی دستگاه های تک فاز را تا دو برابر افزایـش داده و موجب آسیب به آن ها شـود.
عدم تقارن فاز
خطای عدم تقارن فاز زمانی رخ می دهد که بار به صورت متعادل روی سه فاز نباشد. با عدم تعادل و تقارن فاز ها به میزان بیش از پنج درصد، احتمال بروز تنش های حرارتی در موتورهای جریان متناوب و انواع پمپ وجود دارد و این تنش ها باعث صدمـه دیـدن این وسایل خواهـد شد. استفاده از رله کنترل فاز در تابلوی برق موجب تشخیص این خطا و جلوگیری از خطرات احتمالی می شود.
کاربرد و عملکرد کنترل فاز
کنترل فاز در صنایع بزرگی از جمله صنایع شیمیایی و تولید فولاد اهمیت بسیار زیاد دارد و همان گونه که گفتـه شد؛ استفاده از رله کنترل فاز به عنوان یک وسیله حفاظتی مهم در این زمینه می تواند در تشخیص خطاهای زیر کاربرد داشتـه باشد:
- قطعی فاز
- ولتاژ بیش از حد
- عدم توالی فاز‌ها
- عدم تقارن فاز‌ها
- تلفات خنثی
نباید فراموش کرد که رله کنترل فاز با تشخیص این خطاها به کلیدهای مدار، فرمان قطع داده و موجب عملکرد سالم موتور و افزایش بازدهی سیستم می شود، اما با این وجود حفاظت مستقیم مدار را نمی تواند به طور کامل تامیـن نماید. با توجه با این عملکرد رله های کنترل فاز از جمله مهمترین کاربرد های این تجهیزات می تـوان به موارد زیر اشـاره کرد:
- کنترل اتصال تجهیزات متحرک
- بالا رفتن دمای بیش از حد موتور در اثر ولتاژ نا متقارن
- کنترل عملکرد موتور در اثر تغییرات ولتاژ
- کارکرد درست منابع حساس سه فاز
- تنظیم جهت چرخش درایو
- حفاظت در برابر کارکرد موتور معکوس
ساختمان رله کنترل فاز
اجزای رله کنترل فاز
هر رله کنترل فاز معمولا متشکل از چند عدد ترمینال، سلکتور و نمایشگرهای ال ای دی است که البته با توجه به برند تولیـد کننده دارای ساختار و طرح های متفاوتی می باشد. به طور کلی کنترل فاز شامل بخش های اصلی زیر می باشد:
- ورودی برق شامل سه فاز و نول
- خروجی رله
- نمایشگر LED برای نمایش قطع و وصل بودن ولتاژ شبکه
- نمایشگر LED برای نمایش قطع و وصل بودن خروجی رله
- نمایشگر LED برای نمایش خطای عدم توالی فاز ها در مدار
- نمایشگر LED برای نمایش خطای عدم تقارن فاز ها
- پیچ تنظیم تاخیر زمانی
- پیچ تنظیم میزان حساسیت تقارن فاز ها
تنظیمات رله کنترل فاز
رله های کنترل فاز معمولا دارای تعدادی سلکتور یا پیچ تنظیم هستند که اغلب بین 1 تا 3 درجه بندی می شوند. تعداد و ساختار این پیچ های تنظیم با توجه به برند سازنده رله می تواند متفاوت باشد. در ادامه به بررسی عملکرد هر کدام از پیچ های تنظیم در رله کنترل فاز می پردازیم:
- سلکتور تاخیر در وصل (on-delay) برای تنظیم زمان تغییر وضعیت تیغه های رله پس از صدور فرمان روشن شدن به کار می رود.
- سلکتور تاخیر در قطع (off-delay) مدت زمان تغییر وضعیت تیغه های رله پس از مدت زمان صدور فرمان خاموشی در هنگام بروز خطا را تنظیم می کند.
- پیچ تنظیم میزان حساسیت عدم تقارن فاز‌ها که معمولا بر روی 15 درصد تنظیم می شود و در صورت تغییر این تعادل فاز ها در مدار فرمان قطع را توسط رله صـادر خواهـد کرد.
انواع رله کنترل فاز
رله های کنترل فاز برای مانیتورینگ فاز در انواع مختلفی تولید می شوند که در ادامه به معرفی هر کدام از آن ها می پردازیم:
رله توالی فاز
عدم توالی صحیح فاز ها در برخی دستگاه ها از جمله موتورها، پمپ ها یا کمپرسورهار اسکرو می تواند موجب بروز صدمات جدی به این وسایل شود و در چنین شرایطی استفاده از رله های توالی فاز موجـب می شود تا با مانیتورینگ پیوسته مدار، در صورت بروز این خطا بلافاصله دستگاه خاموش شـده و از آسیب های احتمالی جلوگیری شـود.
رله عدم تقارن فاز
رله های عدم تقارن فاز به طور مداوم تعادل فاز در مدار را نظارت می کنند و در صورت تغییر میزان عدم تعادل از استاندارد تعییـن شده، موجب خاموش شـدن موتور می شوند. در بیشتر موارد بروز خطای عدم تقارن به میزان بیش از 5 درصد موجب تنش حرارتی در موتور و در نتیجه آسیب به آن خواهـد شد. در چنین شرایطی بهترین کار برای افزایش طول عمر موتور خامـوش کردن آن می باشد.
رله پایش ولتاژ
این دسته از رله های کنترل فاز به صورت پیوسته سطح ولتاژ را کنتـرل می کنند تا در صورت پاییـن بودن یا بالاتـر بودن از حد مجاز، موجب قطع مدار شوند. همان طور که گفتـه شد سطح پایین ولتاژ موجب روشن نشدن موتور خواهـد شد و سطوح بالای آن نیز موجب افزایش دمای کارکرد موتور ها شـده و احتمال آسیب به تجهیزات را نیز افزایش خواهـد داد.
رله قطعی فاز
در مواقعی به دلیل مواردی از قبیل سوختن فیوز، نقص مکانیکی تجهیزات شبکه برق، خطا در برق ورودی یا بروز ایراد در سیم پیچ ترانسفورماتور یک فاز قطع شود، موتور سه فاز شروع به کار نمی کند یا در اثر اضافه بار متوقف خواهـد شد. در برخی موارد نیز احتمال چرخش نامتقارن موتور وجود دارد. چنین شرایطی و با متوقـف شدن موتور جریان نامی موتور چند برابری وارد سیم پیچ موتور شده و موجب آسیب آن خواهـد شد؛ رله قطعی فاز با تشخیص قطعی هرکدام از فاز ها از بروز چنین مشکلاتی برای موتورهای سه فاز جلوگیری مـی کند.
پارامترهای مهم در انتخاب رله کنترل فاز
پیش از انتخاب رله های کنترل فاز باید منابع ولتاژی را که در مدار دارید با دقت بررسی نمایید که از نوع سه فاز سه سیم هستند یا سه فاز چهار سیم. کنترل فاز سه فاز سه سیم رنج ولتاژ بالاتری دارد و می تواند خطاهای فاز به فاز را تشخیص دهد و نوع چهار سیم نیز علاوه براین می تواند خطاهای فاز به نول را نیز تشخیص دهد. در مرحله بعد باید تعداد رله های خروجی مورد نیاز سیستم نیز محاسبه شود و چنانچه تعداد خروجی ها زیاد باشد، می توان از کنتاکت های کمکی نیز استفاده نمود. نکته مهم دیگر در انتخاب رله کنترل فاز، شناسایی دقیق عملکرد مورد انتظار است تا متناسب با آن کارکرد، رله کنترل فاز تهیه شود.
به طور کلی در انتخاب این تجهیزات باید به موارد زیر توجه شود:
- مقادیر فنی از قبیل مقادیر نامی ولتاژ و فرکانس، رنج توان و ولتاژ کاری، رنج دمای استاندارد
- تعداد و نوع کنتاکت های خروجی
- رنج تنظیم تاخیر زمانی مناسب
- رنج تنظیم مقادیر حداقل و حداکثر آستانه
گروه صنعتی تلمبه موتور غرب، ارائه دهنده کلیه تجهیزات و خدمات آبرسانی
برای دریافت مشاوره رایگان تماس بگیرید.
مزایای استفاده از کنترل فاز
بیشترین آسیب وارد شـده به موتورها یا تابلوهای برق در اثر بالا رفتـن دما یا جریان رخ مـی دهد. رله کنترل فاز به عنوان جایگزینی مناسب برای کلید های ساده مکانیکی در سیستم های برق رسانی مورد استفـاده قـرار مـی گیرند و در حقیقت کلیدهایی مرکب هـستند که با استفاده از یک نیروی واسطه تغییر حالـت داده و عملکرد کنترلی خود را اعمال مـی کنند. از جمله مهمترین مزایای استفاده از رله های کنترل فاز در تابلوهای برق و مدار مـی توان به موارد زیر اشـاره کرد:
- بالا رفتن طول عمر موتور
- جلوگیری از بروز اتصال کوتاه در سیم پیچ های موتور
- کاهش خطرات برق گرفتگی و آتش سوزی در تاسیسات
- بالا رفتن ایمنی کاربران و تجهیزات
- کم شدن مدت زمان خرابی قطعات تابلو برق
- کاهش هزینه های مورد نیاز برای تعمیر و تعویض قطعات تابلو برق
- تنظیم زمان وصل شدن مدار پس از بر طرف کردن خطا
- قطع جریان برق با بالا ترین سرعت در صورت بروز خطا
- صرفه جویی در فضای تابلو برق به علت داشتن ابعاد کوچک
- کنترل زمان تاخیر با استفاده از پیچ تنظیم
- اعلام تغییرات ولتاژ توسط نشانگرهای ال ای دی موجود در رله کنترل فاز
سخن آخر
همان طور که گفتیم، رله کنترل فاز به عنوان یک تجهیز حفاظتی در تابلوهای برق مورد استفاده قرار می گیرد و با تشخیص خطاهای مختلفی که ممکن است در فاز تاسیسات رخ دهد، موجب قطع فاز خواهد شد. در نتیجه این عملکرد از بروز آسیب برای مدار و سایر دستگاههای مرتبط با مدار جلوگیری خواهد شد.
باید توجه داشت که در انتخاب رله کنترل فاز مناسب با نیاز سیستم خود باید ابتدا تمامی مشخصات فنی مورد نیاز و نوع این رله ها با دقت مورد بررسی قرار گیرد. چنانچه قصد خرید تابلو برق از گروه تلمبه غرب را دارید، مشاوران این شرکت می توانند راهنمایی های لازم جهت تهیه رله کنترل فازی مناسب را به شما ارائه دهند. فراموش نکنید که استفاده از تجهیزاتی با کیفیت از برندی معتبر می تواند ضمن افزایش طول عمر سیستم، میزان بروز آسیب های احتمالی را نیز تا حد زیادی کاهش دهد.
گروه صنعتی تلمبه موتور غرب
