کنترل فاز چیست؟
در این مقاله بررسی خواهیم کرد کنترل فاز چیست ؟ و چگونه کار میکند؟ در صنایع مختلف عدم کنترل و نظارت توان مصرف‌کننده میتواند منجر به گرم شدن بیش از حد تجهیزات و افزایش تلفات ناشی از آن شود. رله کنترل فاز یا رله حفاظت فاز یک تجهیز الکتریکی است که در مدارهای سه‌فاز، برای کنترل ولتاژ و فاز استفاده میشود. این تجهیز در سیستم‌های AC برای کنترل ولتاژِ اعمالی به بار، استفاده میشود. در شرایطی که بار در نقطه‌ای دور از قسمت کنترلی مدار نصب شده باشد ، در این حالت، این تجهیز تغییر زاویه بین سه‌فاز یا بین فاز و نول را تشخیص میدهد. به‌علاوه، در مدارهای تکفاز زمانی که دو ولتاژ متفاوت در مدار وجود داشته باشد، از کنترل فاز استفاده می‌کنیم. (بسیاری از مدار‌ها دو منبع ولتاژ مستقل دارند؛ به‌عنوان مثال، در مدار تقویت‌کننده‌های صوتی دو منبع مختلف +V و -V داریم.
فهرست محتوا
رله‌های کنترل فاز که با نام رله مانیتورینگ ِخط یا رله نظارت ِفاز هم شناخته می‌شوند، برای تنظیم توزیع برق در سیستم‌های الکتریکی تجاری و صنعتی کاربرد دارند. اگر این تجهیزات به درستی نصب و پیکربندی شوند، می‌توانند ایمنی بیشتری را فراهم کنند. در عین حال عملکرد بی‌وقفه سیستمی را که برای محافظت از آن طراحی شده‌اند را تضمین کنند. به کمک کنترل فاز میتوان خطر برق‌گرفتگی یا آتش‌سوزی را تا حد بسیار زیادی کاهش داد.کنترل فاز یا اصطلاحا “رله کنترل فاز” یکی از تجهیزات حفاظتی مورد استفاده در تابلو برق است. عملکرد این دستگاه به‌صورت الکترونیکی بوده و وظیفه آن حفاظت از تجهیزات در برابر اختلالات شبکه برق میباشد.منظور از اختلالات کاهش / افزایش ولتاژ، عدم تقارن یا جابه‌جایی فازهاست. البته در نوع تکفاز آن، دو فاز شدن شبکه را نیز کنترل میکند.
بسیاری از تجهیزات در برابر این مشکلات و خطاها آسیب پذیر هستند، از اختلالات شبکه می توان به کاهش یا افزایش شدید ولتاژ، قطع یا عدم توالی و عدم تقارن فازها اشاره کرد. رله کنترل فاز به صورت کلی امکان نظارت بر مدارهای تغذیه سه فاز را فراهم می کند. در بازار رله کنترل فاز را به عنوان رله خرابی فاز، رله حفاظت فاز، رله نظارت فاز یا رله مانیتورینگ ولتاژ نیز می شناسند.
مطلب پیشنهادی : برای اطلاعات بیشتر راجع به بهترین سازنده تابلو برق در اصفهان کلیک کنید.
در صورت بروز هر یک از موارد زیر کنترل فاز مدار فرمان را قطع میکند:
- ولتاژ شبکه بالاتر از حد مجاز باشد
- ولتاژ شبکه پایین‌تر از حد مجاز باشد
- قطع یکی از فازها ( در ۳فاز)
- جابجایی فازها ( در ۳فاز)
- عدم تقارن فازها ( در ۳ فاز)
- دو فاز شدن ( در تکفاز)
- وجود شوک‌های ناشی از قطع و وصل متوالی برق
برای تشخیص عدم تعادل فاز، این رله هر یک از فازها را نظارت میکند. در صورتی که مقدار ولتاژ در هر فاز، کمتر از میانگین سه‌فاز باشد، خطای عدم تعادل فاز را تشخیص میدهد و مدار را قطع میکند. به طور مشابه، اگر رله از دست دادن کامل یک فاز را تشخیص دهد، موتور را بی‌برق میکند.
توجه به این نکته ضروری است که رله کنترل فاز حفاظت مستقیم را تضمین نمی‌کند. این تجهیز فقط خطاهایی مانند ولتاژ بیش از حد، ولتاژ پایین، معکوس‌شدن فازها یا قطعی فاز را تشخیص میدهد. سپس به کلیدهای مدار، فرمان قطع میدهد و به این صورت به عملکرد سالم موتور و افزایش راندمان سیستم کمک میکند.
در صورت صحیح نبودن توالی فازها (روشن شدن نشانگر PH) میتوان با عوض کردن جای دو فاز این مشکل را رفع کرد و بعد از طی شدن زمان تأخیر (حوالی ۱۰ ثانیه) با روشن شدن چراغ RLY کنتاکت ۱۵ رله از ۱۶ قطع و به ۱۸ وصل میشود. در صورت بروز هر گونه خطا در شبکه نشانگر مربوط به آن اشکال روشن میشود برای مثال با ایجاد خطای دو فاز و جابجایی فاز چراغ PH و با افزایش یا کاهش ولتاژ چراغ‌های U روشن میشود. از مدل تک فاز رله کنترل فاز جهت افزایش امنیت منازل و ادارات و ساختمان‌های تجاری میتوان در ورودی ساختمان و بعد از کنتور برق استفاده کرد.
| ترمینال‌های R , S , T یا L 3 , L 2 ,L1 : ورودی سه فاز برق شبکه را به ترمینال‌های R , S , T و یا L3 , L2, L1 متصل می‌کنیم. یک کنترل فاز میتواند شامل ترمینال نول (mp) نیز باشد که در این حالت باید نول را نیز وصل کنیم. |
| Sen : میزان حساسیت کنترل فاز در زمان مقایسه تقارن فازها توسط sen مشخص میشود. |
| On Delay : برای تنظیم زمان انتظار پس از اینکه خطایی تشخیص داده میشود و یا مدار برای اولین بار روشن میشود. |
| ورودی فرمان : به این ترمینال یک ورودی فرمان وارد میشود که خروجی آن را می‌توانیم در ترمینال‌های ۱۸ و ۱۶ دریافت کرد. |
| خروجی NO یا نرمال باز : این خروجی در زمانی که ولتاژ سه فاز هیچ مشکلی نداشته باشند چراغ سیگنال REL نیز فعال باشد وصل میشود. |
| خروجی NC یا نرمال بسته : این ترمینال تا روشن شدن چراغ سیگنال REL بسته میباشد. |
| چراغ سیگنال F : اگر ولتاژ از حد مجاز بگذرد پس از ۳ ثانیه مدار قطع میشود و چراغ F روشن خواهد شد. |
| چراغ سیگنال P : در صورت جابجا شدن دو فاز از سه فاز فرمان قطع صادر شده و چراغ P روشن می شود |
حفاظت های رله کنترل فاز :
- تشخیص قطعی فاز
سوختن فیوز و یا قطع کردن مینیاتوری میتواند باعث قطع فاز و دوفاز شدن سیستم گردد، همچنین قطع شدن یا خرابی کابل ها، آسیب دیدن سیم پیچی ترانسفورماتور و غیره میتواند باعث قطعی فاز در سیستم گرددموتور القایی سه فاز با دو فاز نمیتواند کار کند و با افزایش دمای سیم پیچ ها موتور خواهد سوخت پس باید سریع موتور متوقف شود تا به صورت دو فاز کار نکند. بدیهی است که مقاومت یک اموتور سه فاز دوار بسیار بیشتر از یک موتور متوقف شده است که در این حالت با توجه به قانون اهم (I=V/R) با کاهش مقاومت، جریان می تواند تا 600 برابر افزایش پیدا کند که این جریان می تواند به سرعت به سیم پیچ الکتروموتور یا دیگر تجهیزات آسیب برساند. یکی از مهم ترین وظایف رله کنترل فاز خارج کردن مدار کنترل الکتروموتور در این مواقع است.
- حفاظت در برابر افزایش یا کاهش ولتاژ
یکی دیگر از عوامل سوختن تجهیزات الکتریکی افزایش و یا کاهش ولتاژ میباشد . به عنوان ممثال محدوده ولتاژ اعمالی به الکتروموتور ها تا 10+/- درصد ولتاژ ورودی مجاز میباشد. کاهش ولتاژ نیز می تواند باعث عدم حرکت موتور وعدم کارکرد صحیح رله ها و سایر تجهیزات شود که در این حالت دمای سیم پیچ کویل و یا سیم پیچ الکتروموتور افزایش پیدا کرده و تجهیز الکتریکی خواهد سوخت. رله کنترل فاز قابلیت تشخیص افزایش یا کاهش بیش از حد مجاز ولتاژ شبکه را دارا میباشد که در مواقع لازم با قطع مدار فرمان از آسیب رسیدن به تجهیزات جلوگیری کند.
- کنترل توالی فاز
در تمامی الکتروموتور های سه فاز، جهت گردش الکتروموتور بنابر خواسته کارفرما و شرایط محل تعیین میگردد و در حین کار نباید جهت چرخش آن عوض گردد، به عنوان مثال اگر جهت چرخش موتور اصلی قسمت ماردون در یک دستگاه اکسترودر برعکس گردد ، سبب میشود کلیه عملیات تزریق با مشکل مواجه شده و خسارات شدیدی به سیستم وارد نماید . در چنین شرایطی رله کنترل فاز به کمک ما می آید و از جابه جایی فاز ها در سیستم جلوگیری مینماید و به این صورت دور الکتروموتور ما در حین کار و به طور ناخواسته تغییر نخواهد کرد.
رله توالی فاز
- حفاظت در برابر عدم تقارن فاز
در صنعت پدیده ایی بنام تعادل فاز وجود دارد که یعنی از هر سه فاز شبکه بار متعادل گرفته شود و تعادل جریان ها بین سه فاز بهم نخورد .این خطا میتواند ازعدم تعادل ولتاژی فازها در ترانسفورماتورها و یا بار زیاد بر روی یکی از فازهای شبکه سه فاز باشد. در صورتیکه در هنگام نصب بار های تک فاز ، این مصرف کننده ها در شبکه سه فاز به صورت مساوی نصب و تقسیم نشوند، تعادل فازها از بین میرود. حال این عدم تعادل ولتاژ سبب عدم تعادل جریان بین سه فاز تغذیه الکتروموتور و یا هر تجهیز دیگری میشود که در این صورت آمپر مصرفی هر فاز با فاز دیگر متفاوت خواهد بود و این کار سبب داغ شدن تجهیزات سه فاز و سوختن آنها خواهد گردید.
عدم تعادل باعث افزایش دما در سیم پیچی موتور خواهد شد و این افزایش دما غیر قابل قبول بوده و می تواند به شدت عمر موتور را کاهش دهد. استاندارد IEC توصیه می کند به ازای عدم تعادل بیش از 5 درصد موتور را از شبکه خارج کنیم. با استفاده از رله های عدم تعادل فاز و نظارت دائمی بر روی عدم تعادل فازها می توانیم در مواقع لازم مدار فرمان را قطع کرده و از آسیب رسیدن به تجهیزات جلوگیری کنیم.
رله عدم تقارن فاز
- رله کنترل فاز تکفاز
به غیر از رله های کنترل فاز سه فاز، رله های کنترل فاز تک فاز هم در بازار موجو میباشد که این مدل ها در ورودی اصلی برق، داخل تابلو توزیع ساختمان و بعد از کنتور برق نصب می شود. این تجهیز شبیه به محافظ برق می باشد و در مواقع افت ولتاژ و افزایش ولتاژ بیش از حد مجاز عمل کرده و برای جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات موجود برق را قطع می کند. با نصب رله کنترل فاز تکفاز هزینه ی شما کاهش پیدا میکند زیرا دیگر نیازی به نصب جداگانه محافظ برق برای حفاظت از تجهیزات در داخل واحد نمی باشد.
- رله کنترل فاز دیجیتال
رله کنترل فاز در انواع مختلفی از نظر عملکردی و ظاهری طراحی و تولید شده اند که در این بین برخی از این مدل ها دارای نمایشگر می باشند که این نمایشگر برای نمایش ولتاژ شبکه و بعضا برای تنظیم برخی از پارامترهای کنترلی، کنترل فاز کاربرد دارد. این نوع از رله کنترل فاز در بازار به عنوان رله کنترل فاز دیجیتالی یا رله مانیتورینگ دیجیتال شناخته می شود.
مطلب پیشنهادی : شما عزیزان میتوانید اطلاعات بیشتری راجع به عیب یابی و تعمیر تابلو برق بدست آورید.
نحوه عملکرد کنترل فاز و علائم روی این تجهیز :
در رله کنترل فاز در صورت اتصال صحیح فازها و سیم نول ابتدا چراغ سبز U روشن میشود و رد صورتی که فاز ها متقارن باشد چراغ سبز R روشن خواهد شد ، در صورت صحیح بودن توالی فازها و تنظیم بودن حساسیت متناسب با موتور الکتریکی ، بعد از طی شدن زمان تنظیمی On Delay ، کنترل فاز روشن میشود و کنتاکت ۱۵ رله از ۱۶ قطع و به کنتاکت ۱۸ وصل میشود و اجازه عمل به کنتاکتور اصلی تجهیز مورد نظر را میدهد. در نتیجه بعد از عملکرد رله ترمینال‌های ۱۵ و ۱۸ کنتاکت‌های بسته در مدار فرمان استفاده خواهد شد و ترمینال‌های ۱۵ و ۱۶ کنتاکت‌های باز در جایی دیگر از مدار فرمان مانند روشن و یا خاموش نمودن لامپ سیگنال مربوط به خطا کنترل فاز خواهند بود.
[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]
سیم‌بندی کنترلفاز
در شکل زیر نمونه‌ای از سیم‌بندی کنترل فاز برای محافظت از موتور در برابر خطاهای فاز نشان داده شده است..
سیم‌بندی کنترل فاز
همانطور که گفته شد کنترل فاز در برخی موارد برای کنترل جریان استفاده میشود. در شکل زیر یک نمونه دیاگرام سیم‌کشی کنترل فاز برای حفاظت جریان را مشاهده می‌کنید.
دیاگرام سیم‌کشی کنترل فاز
مزایای استفاده از کنترلفاز
رله کنترل فاز با حفاظت کامل از تجهیزات در برابر خطاها و اختلالات شبکه به طور مستقیم باعث افزایش عمر تجهیزات الکتریکی و جلوگیری از به وجود آمدن آسیب های جبران ناپذیر به افراد و تجهیزات می شود. مهم‌ترین مزایای رله کنترل فاز عبارتند از:
- کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری تجهیزات پس از نصب
- افزایش عمر موتور و کاهش خرابی قطعات مکانیکی
- افزایش ایمنی مدار و پرسنل و اپراتور های تولید
- تنظیم زمان وصل شدن مدار
- کم کردن وقفه‌های ناشی از خرابی موتور و کاهش خاموشی خط تولید
- جلوگیری از خطرات برق‌گرفتگی و آتش‌سوزی ناشی از اتصال‌کوتاه ِسیم‌پیچ موتور
- قطع سریع جریان برق در صورت هنگام خطا
نکات مهم در انتخاب رله کنترل فاز
از اجزای جدایی ناپذیر هر تابلو برق ، کنترل فاز میباشد که با نصب و وایرینگ صحیح این تجهیز، قابلیت اطمینان بسیار بالا خواهد رفت.از انواع مختلف کنترل فاز در بازار میتوان به نوع آنالوگ و دیجیتال آن اشاره کرد ، که در نوع آنالوگ تنظیم کمیت ها مانند میزان حساست و …. از طریق دکمه های فیزیکی و گردان انجام خواهد شد اما در نوع دیجیتال ، کنترل فاز مجهز به یک صفحه نمایش سون سگمنت بوده و تنظسمات از این طریق انجام شده و همچنین کلیه خطاها در آن صفحه نمایش با کد های اختصاصی قابل نمایش است.این دو مدل دارای تفاوت قیمت و تفاوت سایز بوده بنابراین بر حسب بودجه و فضای نصب ، میتوان هریک از این دو مدل را انتخاب و استفاده کرد.
سخن آخر
در تمام مدارات کنترلی و قدرت رله های کنترل فاز کاربرد دارد. مثلا شما بالابری را تصور کنید که اگر توالی فاز بهم خورد میتواند جان افراد را به خطر بیندازد و یا الکتروموتوری که با برهم خوردن تقارن فاز میتواند منجر به خسارت بالایی شود پس استفاده از رله های کنترل فاز یکی از الزامات تابلو برق ها می باشد. در بالا به سوال رله کنترل فاز چیست و چگونه کار میکند پاسخ دادیم و دریافتیم که مهم ترین کاربرد رله کنترل فاز ، قطع مدار فرمان در صورت بروز هر گونه مشکل اعم از : ولتاژ بالاتر از حد مجاز ( Over Voltage ) ، ولتاژ پایین تر از حد مجاز ( Under Voltage ) ، قطع یکی از فازها ، جابجایی فازها و عدم تقارن فاز است.
دیدگاهی موجود نیست