گزارش کار کارآموزی آشنایی با تاسیسات الکتریکی

بخش اول : آشنایی با تاسيسات الكتريكي
آشنايي با جريان سه فاز
جريان سه فاز در مداري كه سيم بندي القاء شونده آن (آرميچر) از سه دسته سيم پيچ جدا كه هر كدام نسبت به هم ۱۲۰ درجه الكتريكي اختلاف فاز دارند تهيه مي شود.
انواع اتصال در سيستم سه فاز
در سيستم سه فاز معمولاً‌ از سه نوع اتصال استفاده مي شود :
الف- اتصال ستاره
ب- اتصال مثلث
ج- اتصال مختلط
-محاسبه جريان و ولتاژ در اتصال ستاره
همانطور كه مي دانيم در اتصال ستاره اختلاف سطح هر فاز با سيم نول ولتاژ فازي (UP) و اختلاف سطح هر فاز با فازي ديگر ولتاژ (Ul) را تشكيل مي دهند. مقدار ولتاژ خط از مجموع دو ولتاژ فازي بدست مي آيد. به همين جهت براي بدست آوردن مقدار Ul بايد برآيند دو ولتاژ فازي را رسم و مقدار آن را محاسبه نماييم. بدين ترتيب كه يكي از بردارها را در امتداد و به اندازه خودش رسم كرده و سپس بردار را با بردار پهلويش رسم مي كنيم. رابطه روبرو برقرار است :
اما جرياني كه از هر كلاف عبور مي كند همان جريان خط مي باشد. يعني در اتصال ستاره جريان خط مساوي جريان فاز است . IL=IP
-محاسبه جريان و ولتاژ در اتصال مثلث
در اين روش كلافهاي مصرف كننده يا مولد به شكل مثلث قرار مي گيرند. همانطور كه مي دانيم ولتاژ خط UL در اتصال مثلث همان ولتاژي است كه در دو سر كلاف قرار دارد يعني در اتصال مثلث ولتاژ خط برابر با ولتاژ فاز است : UL = UP
اما جرياني كه از هر خط مي گذرد مجموع برداري جريان دو كلاف بعدي است. پس جريان هر خط ۷۳/۱ برابر جريان هر فاز است :
-اتصال مختلط تركيبي از اتصالهاي ستاره و مثلث مي باشد.
توان در مدارهاي سه فاز
در يك اتصال سه فاز توان كل از مجموع توانهاي هر فاز بدست مي آيد : P = P1+P2+P3
اگر بار متعادل باشد داريم : P1 = P2 = P3 = Pph
پس توان كل مي تواند سه برابر توان هر فاز باشد : P = 3Pph
P = Up.lp.COS ()
در اتصال ستاره توان بصورت زير بدست مي آيد :
و ip=iL
در اتصال مثلث هم رابطه بالا صادق مي باشد.
روشهاي اندازه گيري توان
معمولاً براي اندازه گيري در سيستم سه فاز از دو روش زير استفاده مي كنند :
الف- روش چهار سيم (۳ واتمتري)
ب- روش سه سيم (۲ واتمتري)
الف- روش چهار سيم :
در اين روش با استفاده از ۳ واتمتر كه سر راه هر فاز قرار مي گيرد و سيم نول توان هر فاز جداگانه اندازه گيري شده و مجموع اين سه واتمتر توان كل مي باشد. اگر بار كاملاً متعادل باشد هر سه واتمتر داراي مقادير مساوي مي شوند. پس در يك بار متعادل فقط از يك واتمتر هم مي توان استفاده كرد.
ب- روش سه سيم :
در اين روش بدون سيم نول عمل مي شود. دو واتمتر كه هر كدام بين دو فاز قرار مي گيرد البته فاز وسط براي فازهاي اول و سوم مشترك است توان كل از مجموع دو واتمتر بدست مي آيد.

مزاياي سيستم سه فاز
۱- در جريان تكفاز مقدار قدرت لحظه اي در قسمتهايي به صفر مي رسد اما در جريان سه فاز هيچگاه توان لحظه اي صفر نمي شود چون اگر يكي از فازها مقدارش به صفر برسد فازهاي ديگر داراي مقادير هستند.
۲- راه اندازي موتورهاي آسنكرون : مي دانيم كه براي گردش موتورهاي آسنكرون احتياج به ميدان دوار است كه اين ميدان با جريان تكفاز ساخته نمي شود.
۳- تبديل جريان متناوب به جريان مستقيم : دامنه يكسو در تبديل سيستم سه فاز به جريان مستقيم داراي ضربان كمتري نسبت به جريان يكسو شده توسط جريان متناوب تكفاز بوده و ضريب بهره آن زياد است.
عايق كابلها
براي پوشش عايقي سيم ها از پلاستيك / لاستيك و يا از كاغذ استفاده مي شود. امروز كابل با عايق پلي وينل pvc بيشتر از كابلهاي ديگر بكار مي رود. عايق ديگري بنام پلي اتيلن نيز وجود دارد. عايق اكثر كابلهاي جريان قوي از كاغذ آغشته به روغن تهيه مي شود.
از عايق لاستيكي در جاهايي كه احتياج به چرخش زياد باشد نيز استفاده مي كنند.
ساختمان كابلهاي فشار قوي و حفاظت آنها :
قسمت اصلي ساختمان كابلها هادي و عايق آن است. ضمناً كابل را بايد در مقابل پديده هاي زير حفاظت نمود :
الف- حفاظت در مقابل فشار و ضربه هاي مكانيكي
ب- حفاظت در مقابل زنگ زدگي و اكسيد شدن هادي
پ- حفاظت در مقابل اثرات شيميايي و پوسيدگي
ت- حفاظت در مقابل اثرات ميدان الكتريكي و اتصال كوتاه شدن و ميدان هاي خارجي و جريان زياد
علايم اختصاري كابلها
علايم اختصاري كابلهاي لاستيكي و پلاستيكي به شرح زير است :
۱-كابل با هادي مسي مطابق استاندارد VDE N
2-كابل با هادي آلومينيومي مطابق استاندارد NA
3-عايق پروتودور PVC اولين Y در توالي حرف Y
4-عايق پروتونن PET اولين Y2 در توالي حرف Y2
5-علامت كاغذ متاليزه دور عايق سيم H
6-باندراژ محافظ فولادي F
7-باندراژ محافظ فولادي R
8-باندراژ محافظ فولادي به شكل نوار B
9-هادي مسي متمركز در كابلهاي فشار ضعيف C
10-علامت سيم صفر كه بصورت لوله دور عايق سه سيم ديگر پيچيده شده C
11-سيم زمين C
12-كابل خرطومي CW
13-غلاف مسي S
14-مفتول نگهدارنده براي كابلها در هوا T
15-غلاف پروتودور Y
16-روپوش پروتونن Y2

بعد از حروف اختصاري تعداد سيم هاي داخل كابل و مقطع آنها با عدد مشخص و نوع مقطع با حروف زير تعيين مي شود :
r : مقطع گرد s : مقطع مثلثي e : هادي يك رشته اي m : هادي چند رشته اي
معمولاً ولتاژ نامي فازي را با Vo و ولتاژ خطي را با حرف V بعد از علامات اختصاري ذكر مي كنند.
مثال : مشخصات كابل زير را بخوانيد. NYY 3*50+ 25 sm
(0/6 / 1kv)
كابل سه فاز با هادي مسي به مقطع ۵۰ ميلي متر مربع و سيم نول به مقطع ۲۵ ميلي متر مربع با مقطع مثلثي چند رشته اي با عايق و غلاف پروتودور (pvc) براي ولتاژ ۶/۰ كيلو وات فازي و ۱ كيلو ولت خطي بدون محافظ. چون اين كابل داراي نوار محافظ نيست در جايي مصرف مي شود كه هيچگونه فشار مكانيكي به آن وارد نشود.

فيوز
از فيوز براي محافظت سيم و كابل ودستگاههاي اندازه گيري؛ ترانسفورماتور؛ ماشينهاي الكتريكي و ديگر مصرف كننده ها در مقابل جريانهاي اضافي و اتصال كوتاه استفاده مي شود. البته فيوز در جايي بكار مي رود كه ارزش نصب يك رله و يا يك كليد جريان را نداشته باشد.
فيوزها براساس مقدار ولتاژ و نوع ساختمان قطع كننده شان به انواع زير تقسيم مي شوند :
الف- فيوز حرارتي ذوب شونده
ب- فيوز حرارتي (بي متال)
پ- فيوز مغناطيسي
ت- فيوز توان بالا NH
ث- فيوز فشار قوي HH
الف- فيوزهاي حرارتي ذوب شونده :
در فيوز ذوب شونده يك سيم حرارتي وجود دارد كه سر راه جريان بسته مي شود و در اثر عبور جريان زياد گرم شده و در درجه حرارت معيني ذوب مي شود و مدار را قطع مي كنند جرقه اي كه در زمان قطع ايجاد مي شود باعث سوختن وسياه شدن كنتاكت و عايق هاي اطراف مي شود كه بايستي برطرف گردد.
براي برطرف نمودن اثر جرقه سيستم حرارتي را در داخل يك فشنگ چيني يا سفالي عبور مي دهند و اطراف سيم را با ذرات كوارتز پر مي كنند جرقه ايجاد شده در اثر قطع توسط براده كواتز خنك شده و از بين مي رود.
براي تشخيص فيوز ساخته از پولك نشانه استفاده مي كنند. اين پولك توسط سيم نازكي محكم شده است.
اين سيم نازل در هنگام ذوب شدن سيم داخل فيوز پاره شده و پولك توسط نيروي فنر كوچك كه در زير آن قرار گرفته قدري به خارج پرتاب مي شود و نشان مي دهد كه فيوز سوخته است. ضمناً رنگ پولك فيوز نشان دهنده جريان اسمي فيوز است. (جدول۱-۱)
جريان نامي ۲ ۴ ۶ ۱۰ ۱۶
رنگ پولك صورتي قهوه اي سبز قرمز خاكستري

جريان نامي ۲۰ ۲۵ ۳۵ ۵۰ ۶۳
رنگ پولك آبي زرد سياه سفيد مسي

جريان نامي ۸۰ ۱۰۰ ۱۲۵ ۱۶۰ ۲۰۰
رنگ پولك نقره اي قرمز زرد مسي آبي

ب-فيوز حرارتي بي متال
فيوز حرارتي بي متال براي حفاظت در مقابل بار اضافي مدار را قطع مي كند. بي متال در مقابل حرارت ناشي از بار اضافي لحظه اي تغيير شكل داده و باعث قطع مدار مي شود.
پ-فيوز مغناطيسي
فيوزهاي مغناطيسي نيز تابع شدت جريان هستند. در اثر بروز اضافه بار ميدان مغناطيسي سيم پيچي فيوز قوي شده و براساس خاصيت جذب يك هسته آهني مدار را قطع مي كند. در اين فيوزها زمان قطع خط را مي توان بوسيله فنر تنظيم كرد. در بين فيوزهاي مغناطيسي فيوز سريع نيز وجود دارد كه قطع مدار در زمان معيني تنظيم نمي شود بلكه فيوز با عبور جريان بيشتر از نامي خط فوراً قطع مي گردد.
ت- فيوز توان بالا
در شبكه هاي فشار ضعيف با توان زياد از فيوزهاي NH استفاده مي شود. اين فيوزها داراي دسته اي مي باشند كه توسط آن فيوزها در جاي خود مي اندازند و يا خارج مي كنند و به آن فيوزكش گويند.

ث- فيوز فشار قوي
فيوزهاي H.H براي فشار قوي مورد استفاده قرار مي گيرند و خيلي بلندتر از فيوزهاي معمولي تا ۵۰۰ ولت است. براي حفاظت ترانسفورماتورهاي توزيع و اندازه گيري مورد استفاده قرار مي گيرند.
فيوز H.H فقط در جايي بكار برده مي شود كه قدرت اتصال كوتاه از MVA400 تجاوز نكند. ساختمان فيوز H.H شبيه فيوز فشار ضعيف است. در داخل يك لوله چيني يا فيبري بزرگ سيم فيوز بصورت مارپيچ قرار گرفته و در دو انتها به دو کلاهك فلزي محكم شده است. سيم فيوز بطور آزاد در داخل براده كوارتز قرار گرفته يا مدار در داخل لوله دندانه است و سيم از داخل دندانه ها عبور كرده است. فيوزهاي فشار قوي داراي يك سيم فرعي اند كه با قطع شدن آن دکمه اي به خارج پرتاب مي شود و نشان مي دهد كه فيوز سوخته است. مي توان از حركت اين دكمه براي مدار فرعي استفاده كرد كه از قطع فيوز در داخل اطاق فرمان اطلاع حاصل كرد.

انتخاب نوع فيوز
براي خطوط ساده فيوزهاي ذوب شونده جهت حفاظت كافي است. اما در شبكه هاي گسترش يافته با مصرف كنندگان صنعتي تنها فيوزهاي ذوب شونده كافي نيست. زيرا در صورت سوختن يكي از سه فيوز قبل از دو فيوز ديگر موتور تحت ولتاژ دو فاز باقي مانده و خطر سوختن آن در بين است. بايد از فيوز بي متال و مغناطيسي استفاده كرد مقدار فيوز براي كابل يا سيم معلوم با توجه به شدت جريان مجاز عبوري از سيم و جريان نامي فيوز انتخاب مي شود.
جداول زير جريان مجاز سيم و فيوز را مشخص مي كنند.
تعيين افت ولتاژ مجاز و انتخاب سطح مقطع هادي
خطوط هادي الكتريسيته در حقيقت مقاومتهاي الكتريكي هستند كه از آنها جريان عبور مي كند. با اتصال مصرف كننده به چنين خطوطي و عبور جريان از آنها در خط افت ولتاژ پديد مي آيد.
با توجه به قانون اهم : مقاومت خط × جريان مصرفي = افت ولتاژ
U = l.R
در انتهاي خط ولتاژ به اندازه U2 كمتر از ولتاژ ابتداي خط است. آنچه كه براي مصرف كننده مهم است تامين توان نامي آن است.
براي رسيدن به اني امر بايد نكات زير را درگرفت :
الف- سطح مقطع كابل و در نتيجه مقاومت آن را بايد طوري انتخاب كرد كه افت توان از حد معيني تجاوز نكند و در ضمن حرارت ايجاد شده در اثر عبور جريان از حد معيني تجاوز نكند.
ب- هاديها بايد استحكام مكانيكي كهفي داشته باشند. حداكثر افت ولتاژ به درصد در شبكه هاي گوناگون مطابق جدول زير مي باشد :
ولتاژ نامي شبكه ۲۲۰/۳۳۰ KV6 KV30 KV60
حداكثر افت ولتاژ %۵/۳ %۵ %۱۰ %۱۰

افت ولتاژ قابل در فشار ضعيف براي مصرف كننده هاي مختلف چنين است :
۱- افت ولتاژ در مورد مصرف كننده هاي روشنايي ۵/۱ درصد
۲- افت ولتاژ در مورد مصرف كننده هاي الكترومغناطيسي مانند موتور و غيره ۳ درصد
موازي بستن آلترناتورها :
اتصال يك آلترناتور با آلترناتور ديگر بطور موازي و يا اتصال آلترناتوري به يك شبكه جريان متناوب را عمل سنكرونيزاسيون مي نامند. و براي سنكرونيزاسيون مناسب شرايط زير لازم است :
الف- تساوي ولتاژ موثر آلترناتورها
ب- متناسب بودن سرعت به طوري كه فركانسها باهم برابر باشند.
پ- تساوي فازها

بخش دوم : وسايل كنترل ساده
كليدها
جهت كنترل وسايل الكتريكي و مصرف كننده ها از وسايل مختلفي استفاده مي شود كه ساده ترين اين وسايل كليدها هستند. بطور كلي كليد وسيله اي است كه با تغيير حالتي كه در اين وسيله ايجاد مي شود. باعث قطع يا وصل مدار مي شود. عمل تغيير حالت كليد از نيروي مكانيكي ناشي مي شود و نيز اينكه اين نيروي مكانيكي مستقيماً به كليد اعمال شود و يا توسط انرژي ديگر مثل الكتريسيته.
مي توان كليدها را كلاً به دو دسته تقسيم نمود :
الف- كليدهاي ساده :
براي تغيير حالت احتياج به انرژي مكانيكي دارند كه بصورتهاي يك پل و دو پل و سه پل و … ساخته مي شوند كه از نظر ساختمان خود نيز به چند دسته تقسيم مي گردند.
ب- كليدهاي مركب :
اين كليدهاي نيروي مكانيكي را جهت تغيير حالت از انرژي واسطه اي دريافت مي كنند مثل رله ها و كنتاكتورها.
انواع كليدهاي ساده :
كليدهاي ساده بطور كلي به دو دسته تقسيم بندي مي شوند :
كليدهاي لحظه اي (شستي ها)
كليدهاي دائمي كه معمولاً از نظر ساختمان بصورتهاي اهرمي و غلطكي و زبانه اي ساخته مي شوند كه در مورد هركدام توضيحاتي داده مي شود.
۱-كليد اهرمي ساده
كليد اهرمي ساده از جمله ساده ترين كليدها بوده و بوسيله اهرمي كه به تيغه هاي كليد نيرو وارد مي كند ارتباط برقرار مي نمايد. تيغه هاي كليد به صورت يكنواخت به كنتاكتهاي ثابت وصل مي شوند. معمولاً از كليدها بيشتر براي جداكردن مدارهاي كم جريان استفاده مي كنند. در صنعت اغلب به اين «كليد چاقويي» و يا «كليد كاردي» مي گويند. در كليدهاي جريان كمتر با استفاده از دو كنتاكت كه با فاصله قرار دارند با بستن رشته سيم نازكي عمل فيوز را براي هر تيغه انجام مي دهند و در كليدهاي قدرت بالاتر از فيوزهاي كاردي (NH) در زير تيغه استفاده مي كنند.
۲-كليدغلطكي
ساختمان اين كليدها از يك استوانه عايق كه حول محوري بصورت غلطك حركت مي كند تشكيل شده در روي استوانه در قسمتهاي لازم قطعات هادي بصورت نوار قرار داده شده فرم استوانه و قطعات هادي بصورتي است كه با حركت استوانه در حول محورش مي تواند كنتاكتهاي ثابتي را به هم وصل و يا از هم جدا نمايد.

۳-كليد زبانه اي
در كليد غلطكي به خاطر تماس و سائيدگي كه بين نوار هادي و كنتاكتهاي ثابت بوجود مي آيد از عمر كليد كاسته مي شود. به همين خاطر از كليد غلطكي كمتر استفاده مي شود و بجاي آن از كليد زبانه اي استفاده مي شود.
در اين كليد بجاي قراردادن نوار هادي روي استوانه استوانه را طوري طراحي مي كنند كه داراي برجستگي و فرورفتگي هايي مي باشد كه اين استوانه حول محور خود حركت كرده و زبانه هايي را بالا و پائين مي برد. زبانه مزبور كنتاكتهاي متحرك را به كنتاكتهاي ثابت وصل و يا‌آنها را از هم جدا مي كند. اين كليد بصورتهاي روكار و توكار بكار مي رود.