آشنایی کامل با تابلوهای برق صنعتی
1- تعریف تابلو برق صنعتی
تابلو برق صنعتی یک محفظه فلزی یا غیرفلزی است که تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی در آن نصب می‌شوند تا بتوان :
- برق را توزیع و کنترل کرد.
- از تجهیزات و انسان‌ها در برابر خطرات برق محافظت کرد.
- امکان عیب‌یابی و نگهداری آسان را فراهم آورد.
2- دسته‌بندی تابلوهای برق
- از نظر وظیفه:
- تابلو توزیع: پخش برق در بخش‌های مختلف کارخانه یا کارگاه.
- تابلو کنترل: کنترل موتورها و پروسه‌های صنعتی (مثل MCC یا PLC).
- تابلو روشنایی: مخصوص سیستم‌های روشنایی.
- تابلو حفاظت: برای حفاظت از تجهیزات (مثلاً بانک خازنی یا تابلو UPS).
- از نظر محل نصب:
- داخلی : در محیط‌های بسته مثل کارگاه‌ها.
- خارجی : مقاوم در برابر باران، گرد و غبار، رطوبت (IP بالاتر).
3- اجزای اصلی تابلو برق صنعتی
الف) تجهیزات قدرتی
- کلید اتوماتیک → حفاظت در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار.
- کنتاکتور → قطع و وصل بارهای بزرگ (موتور، هیتر، پمپ).
- فیوزها → حفاظت سریع در برابر جریان‌های غیرمجاز.
- کلید فیوزها → ترکیب کلید و فیوز برای حفاظت بهتر.
- کلیدهای گردان → برای قطع و وصل اصلی.
ب) تجهیزات حفاظتی
- رله حرارتی → حفاظت از موتور در برابر اضافه بار.
- رله نشتی جریان → حفاظت در برابر برق‌گرفتگی.
- رله‌های حفاظتی دیجیتال → حفاظت پیشرفته (جریان، ولتاژ، فاز، ارت).
ج) تجهیزات کنترلی
- PLC (کنترلر منطقی برنامه‌پذیر) → هوش و اتوماسیون در تابلو.
- تایمر و فتوسل → کنترل زمان و نور.
- اینورتر → کنترل دور موتور و صرفه‌جویی انرژی.
- کنترل فاز → حفاظت از موتور در برابر قطع یا جابجایی فاز.
د) تجهیزات اندازه‌گیری و نمایش
- آمپرمتر و ولت‌متر → نمایش جریان و ولتاژ.
- مولتی‌متر دیجیتال → نمایش پارامترهای کامل برق (توان، ضریب قدرت، هارمونیک).
- چراغ سیگنال → نمایش وضعیت (روشن، خاموش، خطا).
هـ) تجهیزات جانبی
- ترمینال‌ها → برای اتصال سیم‌ها.
- شینه‌ها → هادی‌های مسی یا آلومینیومی برای انتقال توان.
- فن و فیلتر تهویه → خنک‌سازی تابلو.
- ارتینگ → ایمنی در برابر نشت جریان.
- کابلشو، وایرشو، کانال سیم‌کشی → نظم و ایمنی سیم‌ها.
4- استانداردها و درجه حفاظت
- IP Code (مثلاً IP54, IP65): مقاومت در برابر گرد و غبار و آب.
- IEC 61439: استاندارد ساخت تابلو برق.
- رنگ‌آمیزی الکترواستاتیک: برای جلوگیری از زنگ‌زدگی.
5- انواع چینش در تابلو
- Fixed (ثابت): تجهیزات روی صفحه ثابت نصب می‌شوند.
- Withdrawable (کشویی): تجهیزات قابل بیرون کشیدن برای نگهداری راحت.
- Plug-in (پلاگین): تجهیزات به صورت سریع وصل و جدا می‌شوند.
6- وظایف اصلی تابلو برق
- توزیع انرژی به قسمت‌های مختلف.
- حفاظت از تجهیزات و افراد.
- کنترل فرایندها (راه‌اندازی موتورها، تنظیم سرعت، زمان‌بندی).
- مانیتورینگ و اندازه‌گیری پارامترهای الکتریکی.
نمونه قدم به قدم تابلو برق صنعتی (راه‌اندازی موتور سه‌فاز با کنتاکتور و رله حرارتی).
1- لیست تجهیزات
- کلید اصلی (Load Break Switch) 3P
- فیوز یا کلید حرارتی-مغناطیسی (MCCB) مناسب با جریان نامی
- شینه‌های فاز (Busbar)
- کنتاکتور 3 فاز (Contactor)
- رله اضافه‌بار حرارتی (Overload Relay)
- کلید توقف اضطراری (E-STOP)
- شستی استارت (NO) و شستی استپ (NC)
- چراغ سیگنال: سبز (RUN)، قرمز (FAULT)
- آمپرمتر و ولت‌متر (اختیاری)
- ترمینال‌بلاک‌ها
- کابل‌ها و کابل‌شوها
- ارت و اتصال زمین
2- دیاگرام یک خطی (Single-line) — قدرت
شبکه سه‌فاز L1 L2 L3
│ │ │
—- —- —-
| MCCB | <– کلید و حفاظت عمومی
|—————|
| | | <– شینه فاز
| | |
┌────────────┐
│ Contactor │ <– کنتاکتور (3×NO)
└────────────┘
| | |
┌────────────┐
│ Overload │ <– رله حرارتی سری با موتور
└────────────┘
| | |
Motor (U V W)
3- مدار کنترل (Ladder) — متن و نمودار ساده
هدف: با فشار دادن شستی استارت، کنتاکتور فعال شود و موتور بماند تا زمان فشردن شستی استپ یا بروز اضافه‌بار.
| L (فاز کنترل) ————————————+——————–( ) Contactor Coil
| |
| ( ) Contactor NO (self-hold)
| |
| [E-STOP NC] — [Stop NC] — [Start NO] ———- +
| |
| [Overload NC] ————– +
|
| N (نول کنترل) ———————————— +
توضیح:
- E-STOP: کلید توقف اضطراری که همیشه در حالت بسته (NC) است؛ فشردن آن مدار را باز می‌کند.
- Stop: شستی توقف معمولی (NC).
- Start: شستی استارت (NO) که با فعال شدن آن کنتاکتور تحریک می‌شود.
- Contactor NO: یک تماس کمکی باز (در کنتاکتور) که بعد از فعال شدن، مسیر را برای نگه داشتن تحریک کنتاکتور حفظ می‌کند (حالت خودنگهدار).
- Overload NC: رله حرارتی پس از تشخیص اضافه‌بار باز می‌شود و کویل کنتاکتور را قطع می‌کند.
4- سیم‌کشی قدم‌به‌قدم
- از کلید اصلی (MCCB) شینه‌های فاز را به ورودی کنتاکتور متصل کنید (L1,L2,L3).
- خروجی کنتاکتور را به ورودی رله حرارتی وصل کنید، خروجی رله را به موتور (U,V,W) متصل کنید.
- مدار کنترل: یک فاز (L) را از قبل از MCCB جدا کنید و از طریق فیوز کنترل به مدار شستی‌ها و کویل کنتاکتور برسانید.
- شستی استاپ و E-STOP را به صورت سری در مسیر کنترل قرار دهید.
- شستی استارت را بین فاز کنترل و کویل کنتاکتور قرار دهید (NO).
- تماس کمکی NO کنتاکتور را موازی با شستی استارت ببندید تا حالت خودنگهدار برقرار شود.
- رله حرارتی را به صورت سری در مسیر کنترل (تماس NC آن) قرار دهید تا در اضافه‌بار کویل را قطع کند.
- نول (N) مدار کنترل را به سمت دیگر کویل کنتاکتور متصل کنید.
- تمامی اتصالات زمین/ارت را طبق استاندارد اجرا کنید.
5- تنظیمات و نکات حفاظتی
- تنظیم رله اضافه‌بار بر اساس جریان نامی موتور (مثلاً اگر جریان نامی 10A است، رله روی 9–12A تنظیم شود).
- انتخاب کنتاکتور و MCCB با ضرایب کافی برای جریان راه‌اندازی موتور (در نظر گرفتن جریان لحظه‌ای راه‌اندازی).
- نصب رله فاز/کنترل فاز در صورت امکان (برای حفاظت در برابر قطع فاز یا عدم توازن).
- نصب فیوز کنترل برای حفاظت مدار فرمان.
- بهره‌گیری از شاخص‌ها و چراغ‌های وضعیت برای تسهیل عیب‌یابی.
6- نمودار Ladder (متن‌محور دقیق‌تر)
RUNG 1 (Start/Stop + Self-hold)
L —-[E-STOP NC]—-[STOP NC]—-+—-[START NO]—-+—-(COIL)
| |
+—-[COIL NO]—–+
|
+—-[OL NC]——-+
N —————————————————————–
7- نکات ایمنی و تست پس از نصب
- قبل از اتصال برق کامل، تست پیوستگی شینه‌ها، مقاومت زمین و اتصال صحیح ترمینال‌ها را انجام دهید.
- ابتدا مدار فرمان را با ولتاژ کنترل تست کنید (بدون اتصال موتور) تا عملکرد شستی‌ها و رله‌ها بررسی شود.
- سپس با حفاظت مناسب، موتور را راه‌اندازی و جریان راه‌اندازی را مانیتور کنید.
- برای تابلوهای بیرونی از درجه حفاظتی مناسب (مثلاً IP54 یا IP65) استفاده نمایید.
8- توسعه: افزودن اینورتر (VFD)
- اگر کنترل سرعت نیاز است، به‌جای کنتاکتور+رله اضافه‌بار می‌توان از یک اینورتر استفاده کرد.
- اینورتر معمولاً ورودی قدرت را می‌گیرد و خروجی اصلاح‌شده برای موتور فراهم می‌کند؛ مدار فرمان آن می‌تواند با PLC یا ورودی‌های دیجیتال/آنالوگ کنترل شود.
- در صورت اضافه کردن اینورتر، نیاز به فیلتراسیون، EMC و تأمین تهویه مناسب خواهد بود.
نتیجه:
تابلو برق صنعتی قلب سیستم‌های برق در صنایع است. شناخت تجهیزات آن باعث می‌شود طراحی، نصب، نگهداری و عیب‌یابی ساده‌تر و ایمن‌تر انجام شود.
منبع www.faratap.ir