کاربرد مدارهای فرمان در تاسیسات الکتریکی و مراکز تولید نیرو

در عصر حاضر پی ال سی جای خود را باز کرده و کنتاکتور کم کم جایي خود را به پی ال سی می دهد. اما هنوز هم در مدارات ساده تر کنتاکتور استفاده می شود.

بهره برداری مطمئن و بی وقفه از تاسیسات الکتریکی و مراکز تولید نیرو و تامین انرژی الکتریکی مورد نیاز تجهیزات برقی کارخانه جات صنعتی و مراکز اقتصادی تا حدود زیادی به خصوصیات و ویژگی ها و طرز عمل کلیدها و وسایل کنترل مدارها بستگی دارد.در مدارهای الکتریکی وسایل مختلفی به کار می رود که از مهمترین انها کنتاکتور یا کلید مغناطیسی است .استفاده از کنتاکتور در مدارهای کنترل تنوع طراحی های مختلف را به وجود می آورد.

برای طراحی مدارهای کنترل و کار با آنها باید وسایل تشکیل دهنده آن را به طور کامل شناخت و به اصول ساختمان و مورد استفاده این وسایل آشنا شد.

• وسایلی که در مدارهای فرمان به کار می روند به این قرار است:
۱٫ کنتاکتور(کلید مغناطیسی)
۲٫ شستی استاپ استارت
۳٫ رله الکتریکی
۴٫ رله مغناطیسی
۵٫ لامپ های سیگنال
۶٫ فیوزها
۷٫ لیمیت سویچ
۸٫ کلیدهای تابع فشار
۹٫ کلیدهای شناور
۱۰٫ چشم های الکتریکی(سنسورها)
۱۱٫ تایمر و انواع آن
۱۲٫ ترموستات
۱۳٫ کلیدهای تابع دور
كنتاكتورها
كنتاكتورها كليدهاي الكترو مغناطيسي هستند كه مهمترين جزءمدارات ميباشنددر مورد کنتاکتور می توان گفت که یک کلید مغناطیس است که وقتی ولتاژ مورد نظر به آن اعمال می شود یک سری کنتاکت(یا کلید)باز را بسته و یک سری کنتاکت بسته را باز میکند. که با استفاده از این خاصیت مدارهای مختلفی میتوان مدارهای زیادی رو طراحی کرد.

ساختمان کنتاکتور:
این کلید از دو هسته به شکل E یا U که یکی ثابت و دیگری متحرک است و در میان هسته ثابت یک بوبین یا سیم پیچ قرار دارد،تشکیل شده است.

وقتی بوبین به برق وصل میشود با استفاده از خاصیت مغناطیسی ،نیروی کششی فنر را خنثی میکند و هسته فوقانی را به هسته تحتانی متصل کرده باعث میشود که تعدادی کنتاکت عایق شده از یکدیگر به ترمینال های ورودی و خروجی کلید متصل میشود و یا باعث باز شدن کنتاکت های بسته کنتاکتور بسته کنتاکتور گردد.در صورتی که مدار تغذیه بوبین کنتاکتور قطع شود ،در اثر نیروی فنری که داخل کلید قرار دارد هسته متحرک دباره به حالت اول باز میگردد.

مزایای استفاده از کنتاکتور:
کنتاکتورها نسبت به کلیدهای دستی صنعتی مزایایی به شرح زیر دارند:
• مصرف کننده می تواند از راه دور کنترل می شود.
• مصرف کننده میتواند از چند محل کنترل شود.
• امکان طراحی مدار فرمان اتوماتیک برای مراحل مختلف کار مصرف کننده وجود دارد.
• سرعت قطع و وصل کلید زیاد و استهلاک آن کم است.
• از نظر حفاظتی مطمئن ترند و حفاظت مطمئن تر و کامل تری دارند.
• عمر موثرشان بیشتر است.
• هنگام قطع برق،مدار مصرف کننده نیز قطع می شود و به استارت مجدد پیدا میکند؛در نتیجه از خطرات وصل ناگهانی دستگاه جلو گیری می کند.

کنتاکتور برای جریان های AC وDC ساخته میشود.تفاوت این دو کنتاکتور در این است که در کنتاکتور های AC از یک حلقه اتصال کوتاه برای جلوگیری از لرزش حاصل از فرکانس برق استفاده می شود. نیروی کششی یک مغناطیس الکتریکی جریان متناوب،متناسب با مجذور جریان عبوری از آن و در نتیجه متناسب با مجذور اندکسیون مغناطیسی است. تعداد دفعاتی که این نیرو ماکزیمم و صفر می شود، به اندازه دو برابر فرکانس شبکه خواهد گردید.

در نتیجه ،در لحظاتی که مقدار نیروی کششی بیشتر از نیروی مقاوم فنر های کنتاکتور باشد ،هسته کنتاکتور جذب می شود و در لحظاتی که مقدار نیروی کششی کمتر از مقدار نیروی فنر ها شود،هسته متحرک هسته نیز آزاد شده و به محل اول خود باز می گردد.

بدین ترتیب در هسته متحرک لرزش و صدا ایجاد خواهد شد این نوسانات را می توان به وسیله یک حلقه بسته در سطح قطب ها جا سازی شده و حدود نصف تا ۳/۲ سطح هر قطب را پوشانده است از بین برد و لرزش آن را برطرف کرد. عمل این حلقه آن است که مانند سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتوری که در حالت اتصال کوتاه قرار گرفته است،از آن جریان القایی عبور میکند و باعث ایجاد فوران مغناطیسی فرعی در مدار هسته می شود. این فوران فرعی با فوران اطلی اختلاف فاز دارد و در زمانی که نیروی کششی حاطل از فوران اطلی صفر باشد ،نیروی کششی حاصل از فوران اصلی ماکزیمم خواهد بود و در حالتی که نیروی حاصل از فوران ماکزییم باشد ،این نیرو صفر خواهد بود و چون جمع این دو نیرو به هسته متحرک اثر میکند،نیروی کششی در هر لحظه از نیروی مقاومت فنر بیشتر خواهد بود.

ولتاژ تغذیه بوبین متفاوت است و از ۲۴ تا ۳۸۰ولت ساخته می شود. در اکثر کشورهای صنعتی برای حفاظت بیشتر ،تغذیه بوبین کنتاکتور را زیر ولتاژ حفاظت شده (۶۵ولت)انتخاب میکنند. و یا برای تغذیه مدار فرمان ،ترانسفورماتور مجزا کننده به کار می برند.

 

شناخت مشخصات کنتاکتور
نوع کنتاکتور
با توجه به نوع مصرف کننده و شرایط کار ،کنتاکتورها دارای قدرت و جریان عبوری مشخصی برای ولتاژهای مختلف هستنند. بنابراین باید به جدول و مشخصات کنتاکتور توجه کافی مبذول کرد و انخاب کنتاکتور را منطبق بر مشخصات مورد نیاز قرار داد.

برای اتصال مصرف کننده به شبکه باید از کلید یا کنتاکتوری با مشخصات مناسب استفاده کرد که کنتاکت های آن تحمل جریان راه اندازی و جریان دائمی را داشته باشد و همچنین در صورت اتصال کوتاه،جریان لحظه ای زیادی که از مدار عبور می کند. و یا جرقه ای که هنگام اتصال مدار ایجاد می شود ،صدمه ای به کلید نزند.

بدین منظور و برای این که بتوانیم پس از طراحی مدار ،کنتاکتور مناسب را برای اتصال مصرف کننده به شبکه انتخاب کنیم،باید با مقادیر نامی مربوط به کنتاکتور آشنا شویم.برای انتخاب کنتاکتور در قدرت های مختلف می توان از جدول های آن استفاده کرد.

جدول استفاده از كنتاكتور بر اساس نوع كاربرد
مثال براي استفاده علامت طبقه بندي نوع جريان

بار غير اندوكتيو_ بار با اندكتيوته كم _ گرم كن برقي Ac1

متناوب
(Ac)

بدون ترمز جريان مخالف راه انذازي موتور
آسنكرون روتور
سيم پيچي شده Ac2

Ac2
قطع موتور در حين كار راه اندازي موتور آسنكرون
روتور قفسي Ac3
براي تعداد زياد قطع و وصل با فواصل زماني كم
ترمز جريان مخالف
تغيير جهت موتور در حال كار Ac4

كوپل مغناطيسي كنتاكتور كمكي Ac11
بار غير اندوكتيو_ بار با اندكتيوته كم _ گرم كن برقي Dc1

مستقيم
(Dc)

قطع موتور در حين كار راه اندازي موتور شنت Dc2
براي تعداد زياد قطع و وصل با فواصل زماني كم
ترمز جريان مخالف
تغيير جهت موتور در حال كار
Dc3
براي تعداد زياد قطع و وصل با فواصل زماني كم
ترمز جريان مخالف
تغيير جهت موتور در حال كار راه اندازي موتور سري Dc4
Dc5
كوپل مغناطيسي كنتاكتور كمكي Dc11
استاندارد كنتاكتورها:
استاندارد المان VDE_DIN
استاندارد فرانسه UTE_NF
استانداردانگليسي B.S
استانداردكانادائيG.S.B
علامت اختصاري كنتاكتور:
ورددي سه فاز اصلي با اعداد۱و۳و۵ويا ال ۱ ال۳ ال۵
عددهاي۳۴و۳۳ و۲۳و۲۴در حالت عادي ميباشد. N.O 4و۳ كنتاكت بسته وعلامت
عددهاي۳۱و۳۲ و۲۱و۲۲در حالت عادي ميباشد. N.C 1و۲ كنتاكت بسته وعلامت
شستی استاپ استارت و سلکتور سوئیچ های فرمان شستی ها از جمله وسایل فرمان هستنند که تحریک آنها به وسیله دست انجام میگیرد و در انواع مختلف و برای کاربردهای متفاوت طراحی می شوند.

شستی که پس از تحریک،دو کنتاکت وصل را قطع میکنند استاپ(قطع) و شستی هایی که پس از تحریک دو کنتاکت،قطع را وصل می کنند شستی استارت (وصل) نامیده می شوند. شستی های که هر دو عمل را در یک زمان انجام می دهند،به شستی استارت استاپ یا دوبل معروف هستنند یعنی با فشار کلید دو کنتاکت باز بسته و دو کنتاکت بسته باز می شود.

تصویر چند کلید استاپ به نمایش گذاشته شده در ضمن در عکسی که سه کلید دارد کلید وسطی دوبل می باشد.

رله اضافه بار — حرارتی یا بیمتال
دستگاه های الکتریکی را باید در مقابل خطرات و خطاهای احتمالی حفاظت کرد.یکی از راه های حفاظت موتورهای الکتریکی ،استفاده از رله حرارتی و رله مغناطیسی است رله حرارتی موتور را در مقابل اضافه بار حفاظت میکند.

رله اضافه باری جهت کنترل جریان موتورهای الکتریکی بکار میرود و یک نوع رله حفاظتی است.
این رله از دو فلز با جنس مختلف که ضرایب انبساط طولی مختلفی دارند تشکیل شده است. به اطراف این دو فلز به هم چسبیده ،یک رشته سیم حامل جریان الکتریکی پیچیده شده را طوری تنظیم کرد که در اثر افزایش کم جریان ،دستگاه مربوطه بدون دلیل و به سرعت قطع نشود با استفاده از این منحنی ها همچنین می توان آنرا طوری تنظیم کرد که زمان قطع زیاد شده و عبور جریان اضافی موجب صدومه به دستگاه نشود.

شرایط کار این رله ها از(۲۰-)درجه تا (۶۰+)درجه سانتی گراد متغیر است .

رله مغناطیسی
رله مغناطیسی نیز برای کنترل جریان به کار می رود . اصول کار این رله بر اساس پدیده مغناطیس پایه گذاری شده است .

از این رله برای قطع جریان های اتصال کوتاه استفاده می شود.می دان