انواع حفاظت الکتریکی

 

بطور کلی منظور از حفاظت الکتریکی اقداماتی است که باید در تأسيسات الكتریکی بعمل آورد تا خطرات ناشی از جریان برق سبب صدمه زدن به شخص، دستگاه ها، مصرف کننده ها و سیم های حامل نشود.

خطاهای ناشی از جریان برق، به سه دسته زیر تقسیم می شود:

۱- اتصال بدنه یعنی اتصال یکی از سیمهای رابط جریان برق به بدنه دستگاه.

۲- اتصال کوتاه يعني اتصال دو سیم لخت حامل جریان که نسبت به یکدیگر که دارای اختلاف پتانسیل الکتریکی می باشند، به یکدیگر.

٣- اتصال زمین یعنی اتصال یکی از سیمهای حامل جریان به زمین. 

لذا برای جلوگیری از این نوع خطاها بایستی از سیستم های حفاظتی خاصی استفاده کرد.

 

 

  • حفاظت سيم ها و کابل ها

سیم ها و کابل ها را باید در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه حفاظت نمود که بدین منظور می توان از کلیدهای حرارتی (بی متال) و یا فیوزهای ذوب شونده استفاده کرد بطوری که در صورت بروز اضافه بار یا اتصال کوتاه، قادر باشند در کوتاه ترین زمان ممکن و قبل از صدمه دیدن سیم ها و تجهیزات الکتریکی شبکه، مدار قسمت معیوب را قطع کنند.

برای حفاظت هر انشعاب باید از یک فیوز جداگانه متناسب با تعداد و نوع مصرف کننده ها و نیز جریان مدار و سطح مقطع سیم استفاده نمود.

 

 

  • حفاظت مصرف کننده ها و دستگاه های الکتریکی

مصرف کننده ها و دستگاه های الکتریکی را باید در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه حفاظت نمود. که برای حفاظت آنها اغلب قبل از مصرف کننده یا دستگاه مزبور، از  فيوزهای ذوب شونده و کلیدهای مغناطیسی یا حرارتی که متناسب با جریان نامی دستگاه انتخاب شده، استفاده شود.

ممكن است در صورت بروز اتصالی یک فاز به بدنه، تنها فیوز مربوط به آن قطع شود و موتور دو فاز شود که دو فاز شدن موتور دارای پیامدهای زیر می باشد:

١- توان موتور به هفتاد درصد کاهش می یابد.

۲- جریان فازهای دیگر از حد مجاز بالاتر رفته و ممکن است سیم پیچ های موتور بسوزد.

۳- در دستگاه هایی که نیاز است تا موتور تغيير جهت گردش دهد، این عمل انجام نشده که باعث بروز خسارت زیادی می شود.

بطور کلی، کلید حفاظت موتور را می توان با قطع کردن یک فاز موتور و یا ترمز کردن آن امتحان کرد.

در مورد موتورهایی که بصورت ستاره مثلث راه اندازی می شوند، اجزاء حفاظت کننده روی  کلید حفاظت موتور باید بگونه ای انتخاب شوند که موتور را در هر دو حالت حفاظت کنند.

 

 

  • حفاظت شخص

 برق گرفتگی شخص از مهمترین مسائل حفاظت است. زیرا در صورت اتصال یک سیم به بدنه اصلی های دستگاه، بین بدنه و زمین اختلاف پتانسیل بوجود می آید. حال اگر شخص بدنه دستگاه را لمس کند، بین محل تماس بدن این شخص و زمین، ولتاژی بوجود می آید ولتاژ تماسی که اگر مقدار آن از ۱۵ ولت تجاوز کند، برای او خطرناک می باشد.

اغلب مقاومت بدن انسان حدود ۱۳۰۰ تا ۳۰۰۰ اهم است و عبور جریان بیش از mA ۵۰ از بدن انسان خطر مرگ را بدنبال دارد:

 


بیشتر بخوانید:

حفاظت الکتریکی

روش های حفاظت الکتریکی


 

  • انواع حفاظت الکتریکی

١- حفاظت توسط سیم زمین

 در این حفاظت، قسمت های هادی دستگاه هایی که با شبکه تغذیه ارتباط الکتریکی ندارند توسط سیم به زمین متصل می شوند. تا هنگامیکه اتصال بدنه در دستگاه الکتریکی وجود نداشته باشد، قسمت های حفاظت شده دستگاه، هم پتانسیل با زمین می باشند و چنانچه قسمت های الكتريكی دستگاه به بدنه آن متصل شوند، از بدنه دستگاه جریانی به نقطه صفر ستاره ترانسفورماتور شبکه – از طریق سیم متصل شده به زمین و زمین جاری می شود.

مقدار این جریان باید به اندازه ای باشد که جریان خطا، باعث قطع سريع فيوز شده و ولتاژ تماس قطع شود. این جریان را، جریان قطع می گویند و مقدار آن به جریان مجاز فيوز که در سر راه دستگاه قرار گرفته است بستگی دارد.

 

الف) زمین کردن توسط نوار

در نوع نواری، از تسمه فولادی قلع اندود با ضخامت ۳  میلی متر و با سطح مقطع  ۱۰۰ میلی مترمربع و یا از سیم فولادی بهم تابیده شده قلع اندود که حداقل قطر هر سیم آن، ۲/۵ میلی متر و سطح مقطع كل ۹۵ میلی مترمربع است استفاده می شود.

چنانچه از تسمه مسی استفاده شود باید ضخامت آن حداقل ۲ میلی متر و سطح مقطع آن ۵۰ میلی مترمربع و اگر از سیم مسی تابیده شده باشد باید دارای حداقل سطح مقطع ۳۵ میلی مترمربع باشد.

 نکته:

این تسمه ها باید در عمق ۰٫۵ تا یک متری سطح زمین قرار گیرد و با افزایش طول آن، به همان نسبت مقاومت محدوده زمین نیز کاهش می یابد.

 

 

 ب) زمین کردن توسط میله یا لوله

 در این زمین کردن، از لوله هایی به قطر ۱ تا ۲ اینچ و بطول ۱ تا ۶ متر و یا پروفیل قلع اندود که بصورت عمودی در زمین قرار می گیرند استفاده میشود.

نکته:

میتوان بجای یک لوله، از دو یا چند لوله که بصورت موازی به یکدیگر متصل  شده اند استفاده نمود که در اینصورت باید فاصله لوله ها از یکدیگر حداقل به اندازه طول یک لوله باشد.

البته می توان بجای یک لوله ۱۲ متری از ۳ لوله ۴ متری که فاصله آنها از یکدیگر ۳m باشد استفاده نمود.

 

ج) زمین کردن توسط صفحه

در این زمین کردن از یک صفحه آهنی قلع اندود شده که سطح هر طرف آن حداقل ۲٫۵ میلی متر و ضخامت آن ۳ میلی متر باشد، استفاده می شود.

این صفحه باید بصورت عمودی در حالیکه فاصله لبه بالای آن از سطح زمین، حداقل ۱ متر باشد، در زمین قرار میگیرد.

نکته:

مقاومت زمین به جنس تسمه، لوله یا صفحه بستگی ندارد بلکه به سطح مقطع آنها و قابلیت هدایت خاک اطراف آن بستگی دارد.

 

نکته:

قابلیت هدایت خاک را میتوان با استفاده از اضافه نمودن نمک طعام، پودر کربن و براده فلزاتی که زنگ نمی زنند افزایش داد.

 

 

۲- حفاظت توسط سیم نول (MP)

 در این نوع حفاظت، بجای سیم زمین، از سيم نول استفاده میشود که به بدنه دستگاه وصل میشود.

 در این نوع حفاظت، اگر سيم نول (صفر) به هر علتی قطع شود، اگر هم مصرف کننده اتصال بدنه نداشته باشد، باز هم ولتاژ تماس برابر با ولتاژ بین فاز شبکه و زمین (VE) در دستگاه ایجاد می شود بطوری که اگر شخص، دستگاه را لمس کند و در همان حالت به هادی دیگری که به زمین متصل است، دست بزند، جریان خطرناکی از بدن او عبور می نماید.

 

 

٣- حفاظت توسط ولتاژ کم

در این روش از ولتاژهای کمتر از ۲۴ ولت برای حفاظت استفاده میشود که این ولتاژ از یک ترانسفورماتور با دو سیم پیچ جداگانه فراهم می شود.

نکته:

دستگاه هایی که از این سیستم حفاظت می شوند، برای سیم حفاظتی، به ترمینال نیازی ندارند و مدار جریان آنها را نباید به هیچ عنوان به زمین یا سیم نول و حتی به دستگاه های دیگری که با ولتاژ بالا کار میکنند وصل کرد.

 

نكته:

دو شاخه دستگاه هایی که با ولتاژ کم کاری میکنند، باید با دو شاخه های معمولی (۲۲۰ ولت) فرق داشته باشد تا نتوان آنرا به پریزهای با ولتاژ بالا وصل کرد.

 

 

۴- حفاظت توسط ترانسفورماتور

این روش مشابه روش حفاظت توسط ولتاژ کم، از یک ترانسفورماتور برای تغذیه مصرف کننده استفاده می شود. فقط تنها فرق آن این است که در این روش، ولتاژ مصرف کننده از ۶۰ ولت بیشتر بود، و حتی میتواند برابر با ولتاژ شبکه باشد.

 لازم به ذکر است که به ثانویه ترانسفورماتور حفاظتی تنها باید یک مصرف کننده وصل شود زیرا اولا با اتصال بیش از یک مصرف کننده به ثانويه آن، احتمال خطر برق گرفتگی در صورت بروز اتصال بدنه همزمان دو مصرف کننده وجود خواهد داشت، ثانيا با صدمه دیدن یکی از سیمهای رابط و اتصال آن به زمین، اگر سیم رابط دیگر نیز به بدنه دستگاه اتصال یابد، باعث عبور جریان دیگری از شخص می شود که این خطرناک است زیرا اگر خود دستگاه با زمین در تماس باشد، فقط بخشی از جریان از بدن شخص عبور میکند که اغلب به علت کمتر بودن مقاومت محل تماس دستگاه به زمین از مقاومت بدن شخص این جریان کم است.

ولی اگر در همین حالت دستگاه توسط شخص از زمین جدا شود، جریان زیادی از بدن شخص عبور میکند که بسیار خطرناک است.

 

 

۵- حفاظت توسط کلید خطای جریان (FI)

این دستگاه از یک محفظه که در آن یک کلید مغناطیسی و یک مبدل جریان قرار دارد، تشكيل میشود بطوریکه سیم پیچ ثانویه این مبدل، جریان رله مغناطیسی را تأمین می کند.

و مجموع جریان یک یا سه فاز مربوط به دستگاهی که باید حفاظت شود از میان هسته حلقه ای شكل این مبدل جریان عبور می کند. (به علت اینکه دربار غیر متعادل، از سيم نول نیز جریان عبور میکند بنابراین این سیم نیز باید از داخل این حلقه عبور کند.)

در صورتی که در مصرف کننده اتصال بدنه یا برق گرفتگی شخص وجود نداشته باشد، جریان ورودی و خروجی مصرف کننده با یکدیگر برابر و در خلاف جهت یکدیگر می باشند و میدان مغناطیسی ایجاد شده بوسیله هر یک از جریان ها نیز در هر لحظه برابر و در خلاف جهت یکدیگر می باشند لذا از هسته مبدل هیچ فوران مغناطیسی عبور نمی کند که در نتیجه در سیم پیچ ثانویه نیز هیچ ولتاژی القاء نشده و رله مغناطیسی عمل نمی کند.

ولی در صورت بروز اتصال بدنه در مصرف کننده یا برق گرفتگی شخص، جریانی از زمین بطرف نقطه صفر ترانسفورماتور شبکه عبور میکند در نتیجه جریانی که از داخلی حلقه به طرف مصرف کننده جاری می شود، بیشتر از جریانی خواهد بود که از داخل همان حلقه به شبکه باز می گردد، که این تفاوت جریان در هسته، عبور میکند، بیشتر باشد، مقدار جریان عبوری از سیم پیچ رله نیز بیشتر خواهد بود.

 در صورتیکه این جریان در حد نامی باشد، رله عمل کرد، و کلید اصلی را قطع میکند.

نکته ۱:

این کلید، ولتاژهای تماس خطرناک را در مدت ۰/۲ ثانیه قطع می کند در صورتیکه از حفاظت توسط سیم نول یا توسط زمین استفاده شود، مدت زمانی زیادی تا عمل قطع طول می کشد.

 

نکته ۲:

برخلاف سیستم حفاظتی نول و حفاظت توسط اتصال زمین، حفاظت توسط کلید FI به جریان نامی فیوز بستگی ندارد.

 

نکته ۳:

در صورت بروز اتصال کوتاه یا اضافه بار، فیوز FI عمل نمی کند و تنها در صورت برق گرفتگی و نشتی جریان عمل میکند لذا لازم است قبل از آن از فيوزهای معمولی استفاده شود.

 

نکته ۴:

نصب و سیم کشی كليد FI ساده بوده و حفاظت توسط آن از انواع دیگر حفاظت مقرون بصرفه تر است.

 

توجه: هر کلید FI دارای یک شستی امتحان است که با آن میتوان صحت عمل كليد را تست نمود.

 

حفاظت توسط عایق کاری در این روش، نمای قسمت های در دسترس مصرف کننده را که در صورت بروز اتصال بدنه میتوانند نسبت به زمین ولتاژ داشته باشبند را عایق می نمایند.

(تمام بدنه دستگاه یا قسمتهای الکتریکی) بطوری که موتور را توسط جسم عایق از بدنه و چرخ دنده ها و … جدا میکنند. (جسم عایق باید مقاوم بوده و فرسوده نشود.) این نوع حفاظت دارای علامت مشخصه می باشد.

 

 

مقالات مرتبط