کنترل فاز اشنایدر

 

 

کنترل فاز اشنایدر

 

 

   استفاده از کنترل فاز اشنایدر یکی از روش های حفاظت موتورهای الکتریکی است. روش های حفاظت موتور به طور کلی، تجهیزات الکتریکی را در برابر کلیه حالت های ناخواسته که ممکن است باعث صدمه دیدن و یا خرابی دستگاه شود، حفاظت می کنند. منظور از حفاظت، اتخاذ تدابیر و استفاده از وسایلی است که بلافاصله پس از وقوع حالات ناخواسته و غیرعادی، وارد عمل شده و دستگاه مورد نظر را از مدار خارج می کنند. برای دریافت لیست قیمت و خرید کنترل فاز اشنایدر کلیک کنید.

موتور الکتریکی
                              موتور الکتریکی

 

  • ویدئوی آمورشی کنترل فاز

در ویدئوی آموزشی کنترل فاز اشنایدر به بررسی کنترل فاز می پردازیم و عملکرد و مدار آن را بررسی می کنیم.

 
 

   بطور کلی رله کنترل فاز اشنایدر قادر است موارد زیر را تشخیص داده و در صورت نیاز مدار را قطع کند:

  • زمان تأخیر در وصل
    کنترل فاز اشنایدر
                                         رله کنترل فاز اشنایدر
  • تشخیص تغییر توالی فازها
  • تشخیص قطع بودن یک یا دو فاز
  • حساسیت در برابر عدم تقارن ولتاژ سه فاز
  • تشخیص کاهش و افزایش ولتاژ و اعلام آن توسط نشانگر

این رله علاوه بر تشخیص خطاهای فوق مزنیت هایی نیز دارد:

  • قطع سریع در صورت بروز خطا
  • قابلیت انتخاب زمان وصل پس از رفع خطا
  • حفاظت الکتروموتور در مقابل اختلالات شبکه
  • دارای سیگنال های نمایشگر خطاهای مختلف و حالت عادی

نکته: بر روی کنترل فاز، پیچ تنظیمی وجود دارد که توسط آن می توان زمان تأخیر را کنترل نمود.

 

 

 

  • حالت های مضر در موتور

   در موتورهای القایی، حالت های مضر و غیر عادی متفاوتی ممکن است پیش آید که برای هر یک، از نوع مخصوصی از حفاظت استفاده می شود. به طور کلی، می توان این حالت های غیرعادی را به صورت زیر نام برد:

    •  اضافه بار در موتور

 باری که به یک موتور اعمال می شود، بار مکانیکی است که به شافت موتور متصل است. طراحان موتور، معمولاً یک توان نامی برای موتور در نظر می گیرند و موتور را برای آن توان طراحی می کنند.

موتور در شرایطی که بار متصل به آن دارای توانی کمتر یا مساوی توان نامی موتور است، می تواند به طور دائم و بدون مشکل کار کند.  ولی در توان های بالاتر، موتور برای تأمین بار مورد نظر باید جریان بیشتری از شبکه بکشد که این امر باعث گرم شدن بیش از حد موتور و در نتیجه سوختن سیم پیچی ها و از بین رفتن عایق موتور می شود. این حالت را معمولاً از روی جریان موتور تشخیص می دهند.

اضافه بار در موتور الکتریکی
                                                      اضافه بار در موتور الکتریکی
  •  
    • اتصال کوتاه در موتور

در این حالت یکی از فازهای موتور به زمین و یا یک فاز به فاز دیگر اتصال پیدا کرده است. معمولاً اتصال به زمین از طریق بدنه استاتور صورت می گیرد. در حالت اتصال کوتاه جریان بسیار زیادی از سیم پیچی های موتور کشیده می شود که در مدت زمان بسیار کوتاهی باعث صدمه دیدن سیم پیچی ها و عایقی موتور می شود.

حالت اتصال کوتاه در موتور باید در کوتاه ترین زمان ممکن توسط تجهیزات حفاظتی تشخیص داده شده و موتور از شبکه جدا شود. این حالت را معمولاً از میزان جریان ورودی به موتور تشخیص می دهند.

    •  افت ولتاژ

توان خروجی یک موتور الکتریکی به ولتاژ اعمالی به آن بستگی دارد. با افت ولتاژ تغذیه موتور، توانی که موتور می تواند تحویل دهد، کاهش یافته و در نتیجه موتور برای جبران این افت ولتاژ جریان بیشتری را از شبکه می کشد.

این افزایش جریان باعث گرم شدن الکتروموتور و در نتیجه خرابی آن می شود. این حالت را می توان با اندازه گیری ولتاژهای فازهای ورودی به موتور و چک کردن جریان ها تشخیص داد.

    • افزایش ولتاژ 

افزایش ولتاژ در یک موتور اگر چه میزان جریان عبوری از سیم پیچ های موتور را کاهش می دهد و باعث کاهش دمای آن می شود ولی می تواند برای عایقی آن خطرناک باشد. با افزایش ولتاژ، جریان نشتی که از عایق می گذرد افزایش پیدا کرده و در نتیجه عایق گرم شده، که ادامه این امر می تواند باعث سوختن و از بین رفتن عایق موتور شود.

    • ولتاژ نامتعادل

در یک سیستم سه فاز، اندازۀ ولتاژهای فازهای مختلف باید با یکدیگر برابر باشند. موتورهای الکتریکی سه فاز را بر اساس کار با ولتاژهای متعادل طراحی می کنند. در ولتاژهای نامتعادل، اندازه جریان فازهای مختلف که موتور از شبکه می کشد نیز متفاوت خواهد بود.

این عدم تعادل در جریان ها باعث بالا رفتن تلفات اهمی موتور شده و در نتیجه باعث گرم شدن موتور می شود. با ۳ % عدم تعادل در ولتاژها، موتور می تواند تنها ۹۰ درصد توان نامی خود را بدون گرم شدن تحویل بار دهد.

    • تک فاز شدن

 قطع یک یا دو فاز یک موتور القایی را می توان حالت شدیدتر ولتاژهای نامتعادل دانست. با قطع شدن یک فاز، جریان فازهای دیگر افزایش می یابد که این امر باعث افزایش تلفات در موتور و گرم شدن آن می شود. 

نکته:

تک فاز شدن موتورها نامناسبترین حالت عدم تعادل ولتاژ است. برای بررسی تأثیر قطع یک فاز و عدم تعادل ولتاژها در کار موتور از مؤلفه های متقارن استفاده می شود. در طی کار تک فاز یا دو فاز مدار معادل مؤلفه معکوس به مدار معادل مؤلفه مثبت اضافه می شود.

در این مدار مقاومت اهمی روتور با مقادیر مختلف مثبت یا منفی نشان داده می شود، مؤلفه مثبت ولتاژ و جریان برای گردش روتور در جهت پیش بینی شده صدق می نماید. مؤلفه منفی ولتاژ و جریان گشتاور منفی را با دور دو برابر در خلاف جهت میدان مغناطیسی (خلاف جهت گردش روتور) نشان می دهد.

برقراری مؤلفه منفی جریان موجب می شود تا موتور در هنگام تغذیه به صورت تک فاز با صدای شبیه زوزه کار کند. میدان حاصل از مؤلفه معکوس با فرکانس دو برابر، مؤلفه منفی جریان را در بدنه روتور القا نموده، به علت بروز پدیده پوستی مقاومت اهمی روتور در قبال مؤلفه منفی در حدود ۳ تا ۸ برابر مؤلفه مثبت جریان روتور است، به طوری که مؤلفه منفی جریان روتور انرژی حرارتی بیشتر را به ازای هر آمپر نسبت به مؤلفه مثبت جریان در روتور تولید می کند. چون مقاومت اهمی روتور در قبال مؤلفه منفی در حدود دو برابر مقاومت اهمی آن در قبال مؤلفه مثبت است، انرژی حرارتی تولید شده نیز متناسب با مجذور مؤلفه منفی افزایش می یابد.

در حالی که رله اضافه بار در مدار جریان استاتور واقع بوده، تنها در قبال افزایش جریان تغذیه موتور عمل می کند. به همین ترتیب انرژی حرارتی اضافی تولید شده در روتور، افزایش بیشتر درجه حرارت سیم پیچی استاتور را موجب می شود. بخصوص در موتورهایی با بدنه بسته که به فن خنک کننده مجهز هستند، بخش اعظم انرژی حرارتی تولید شده در روتور از طریق استاتور مبادله می شود.

 

    • تغییر توالی فازها

 در یک موتور القایی سه فاز، جهت چرخش موتور به توالی فازهای ورودی موتور بستگی دارد. با تغییر در محل دو فاز موتور، توالی فازها عوض شده و موتور در جهت خلاف جهت قبلی حرکت خواهد کرد. این امر در بسیاری از سیستم ها می تواند برای تجهیزات و پرسنل خطرناک باشد و باید به طریقی از این امر جلوگیری شود.

    • روشن و خاموش کردن متوالی موتور

 از آنجا که موتورهای القایی موقع راه اندازی جریان بسیار زیادی از شبکه می کشند، روشن و خاموش کردن متوالی و زیاد موتور در یک بازه زمانی، موجب افزایش دمای موتور و کاهش عمر آن می شود. بنابراین در بسیاری از موتورها، جهت جلوگیری از این عمل، با استفاده از وسایل خاصی، محدودیت هایی را برای تعداد دفعات روشن و خاموش شدن موتور در یک ساعت قرار می دهند.

 

  • انواع کنترل فاز اشنایدر

    کنترل فاز اشنایدر در دو نوع سه فاز و تک فاز تولید می شود. کنترل فاز تک فاز برای کنترل افت ولتاژ و افزایش ولتاژ استفاده می شود و کنترل فاز اشنایدر سه فاز علاوه بر کنترل افت و افزایش ولتاژ، عدم تقارن و توالی فاز و قطعی هر سه فاز یا یکی از فاز ها را کنترل می کند. رله کنترل فاز اشنایدر سه فاز کاربرد بیش تری در مصارف موتوری دارد. از این رو در ادامه به انواع کنترل فاز اشنایدر سه فاز می پردازیم.

کنترل فاز اشنایدر rm17tg00
کنترل فاز اشنایدر RM17TG00
کنترل فاز اشنایدر rm17tg20
کنترل فاز اشنایدر RM17TG20

 

  • کنترل فاز تک چراغ اشنایدر

   کنترل فاز تک چراغ اشنایدر با نام اختصاری RM17TG برای قطعی فاز یا عدم توالی فاز در موتور های سه فاز به کار می رود. رله کنترل فاز در مدارات الکتریکی صنعتی برای حفاظت از موتورها، ژنراتورها و ترانس های قدرت به کار می رود.

  در گذشته بهم خوردن تقارن فازها از طریق مدارات کنتاکتوری یا چراغ های آلارم و … مشخص می گردید که قابل استفاده در کلیه تابلوهای برق نبود و در نتیجه نمی توانست کلیه عیوب را تشخیص دهد. در نهایت با ابداع قطعاتی به نام رله کنترل فاز این عیوب در تابلو برق رفع گردید.

  رله کنترل فاز تک چراغ اشنایدر دارای سه پایه ورودی L1، L2 و L3 است که به ترتیب به سه فاز متوالی شبکه متصل می شود. ترمینال های ۱۱، ۱۲ و ۱۴ ترمینال کنتاکت ها در مدار فرمان می باشند.

رنج ولتاژ اندازه گیری آن بین ۲۰۸ تا ۴۸۰ ولت AC است و ولتاژ تغذیه آن در بازۀ ۱۸۳ تا ۵۲۸ ولت می باشد. رله فوق در دو رنگ سفید و مشکی به بازار عرضه می شود. یک درپوش پلاستیکی بر روی کالا نصب شده که به صورت لولایی باز و بسته می شود. 

 

 

 

  • عملکرد رله کنترل فاز تک چراغ اشنایدر

   عملکرد رله کنترل فاز تک چراغ اشنایدر با ذکر یک مثال توضیح داده شده است. این رله وضعیت را به نحوی کنترل می کند که همواره توالی فاز و میزان ولتاژ صحیح باشد (ولتاژ کمتر از ۱۸۳ ولت باشد). در این صورت خروجی رله بسته است و LED زرد رنگ روشن می شود.

   اگر توالی فاز از بین رفت یا افت توان برای یکی یا همه فاز ها ایجاد شد ( وقتی ولتاژ از ۱۰۰ ولت کمتر شود) رله فورا باز می شود و LED خاموش خواهد شد. فرض می شود که سه فاز L1، L2 , L3 در موتور با افت ولتاژ و عدم تقارن همراه باشد. رله به صورت زیر عمل می کند. با افت ولتاژ ( ولتاژ کمتر از ۱۰۰ درصد) رله با تاخیری قطع می شود و فرمان کنترلی ارسال می کند تا زمانی که دوباره به ۱۰۰ درصد برسد قطع باقی می ماند.

   در انتهای مثال زیر عدم توالی فاز اتفاق افتاده است. که مشابه حالت قبل بعد از تاخیر Tr ثانیه رله خاموش می شود و تا زمانی که توالی فاز اصلاح نشود خاموش باقی می ماند. تاخیر زمانی برای جلوگیری از فعال شدن رله تحت نویز است. در واقع این تاخیر اجازه می دهد که اگر نویزی در سیستم باعث تغییر در سطح ولتاژ یا توالی فاز ها شده از بین برود و کنترل فاز بر اساس شرایط پایدار عمل کند.

عملکرد کنترل فاز تک چراغ اشنایدر
                                                                 عملکرد کنترل فاز تک چراغ اشنایدر

 

  • کنترل فاز سه چراغ اشنایدر

کنترل فاز سه چراغ اشنایدر RM17TE00
کنترل فاز سه چراغ اشنایدر RM17TE00

کنترل فاز سه چراغ اشنایدر سه فاز با نام های اختصاری RM17TT, RM17TA, RM17TU و RM17TE تولید شده است. این رله اصطلاحا کنترل فاز سه چراغ نامیده می شود که منظور تعداد ولوم ها و پارامترهایی است که می توان در این رله تنظیم کرد. این رله می تواند با توجه به نوع خود یک یا چند وضعیت زیر را کنترل کند :

  • توالی فاز L1 و L2 و L3
  • قطع فاز
  • عدم تقارن فاز
  • کاهش و افزایش ولتاژ

  رله کنترل فاز سه چراغ اشنایدر در تجهیزات کشاوری و کامیون های یخچال دار استفاده می شود. همچنین این رله در حرکت برعکس موتور مثلا در آسانسور، بالابر و پله برقی کاربرد دارد. رله کنترل فاز سه چراغ اشنایدر برای تغییر حالت منبع تغذیه اضطراری در شرایط غیر عادی و کنترل منبع تغذیه سه فاز حساس مورد استفاده قرار می گیرد.

در شکل روبه رو اجزای کنترل فاز سه چراغ اشنایدر نشان داده شده است. 

۱ : کلید انتخاب کننده محدوده ولتاژ (۲۰۸، ۲۲۰، ۳۸۰، ۴۰۰، ۴۱۵، ۴۴۰ و ۴۸۰ ولت)

۲ : پتانسیومتر برای تنظیم میزان تاخیر زمانی Tr

۳c : پتانسیومتر برای تنظیم میزان کمبود ولتاژ و اضافه ولتاژ (Undervoltage and Overvoltage) 

۴ : پتانسیومتر برای تنظیم میزان آستانه تقارن فاز (Asy)

۵ : ربل ۳۵ میلی متری برای قرار گیری رله کنترل فاز روی تابلو

Un : همان LED سبز است که نشان می دهد منبع تغذیه روشن است.

R : همان LED زرد است که وضعیت خروجی رله را نشان می دهد.

 

  • عملکرد رله کنترل فاز سه چراغ اشنایدر

رله کنترل فاز سه چراغ اشنایدر پیوستگی فاز L1 و L2 و L3 را اصلاح و قطع فاز را کنترل می کند. رله در کمبود ولتاژ از -۲ تا ۲۰ درصد ولتاژ منبع تغذیه یا Un و اضافه ولتاژ از ۲ تا ۲۰ درصد ولتاژ منبع عمل می کند. کنترل فاز سه چراغ اشنایدر برای عدم تقارن فاز بین ۵ تا ۱۵ درصد ولتاژ منبع تغذیه واکنش نشان می دهد و خطا در آن با استفاده از LED مشخص می شود. 

در شکل زیر عملکرد رله کنترل فاز سه چراغ اشنایدر مدل RM17TE00 نشان داده شده است. این رله توالی فاز، قطعی فاز (با ولتاژ کمتر از ۱۵۰ ولت)  و عدم تقارن فاز ( بین ۵ تا ۱۵ درصد ولتاژ تغذیه) را کنترل می کند. به علاوه با وقوع افزایش و کاهش ولتاژ در حالت پنجره (window mode) نیز عمل می کند که بین ۲ تا ۲۰ درصد ولتاژ تغذیه قابل تنظیم است.

ولتاژ منبع تغذیه ۲۰۸ ولت ۲۲۰ ولت ۳۸۰ ,۴۰۰, ۴۱۵, ۴۱۵ و ۴۴۰ ولت ۴۸۰ ولت
ولتاژ < ۲- …۲۰- ۲- …۱۷- ۲- …۲۰- ۲- …۲۰-
آستانه (درصد) > ۲۰ …۲ ۲۰ … ۲ ۲۰ … ۲ ۱۰ … ۲

   اگر توالی یا قطع فاز شناسایی شود رله فورا باز می شود. در صورتی که عدم تقارن فاز و خطا در ولتاژ اتفاق بیافتد رله بعد از تاخیر تنظیم شده باز می شود. شکل زیر مثالی از کنترل پیوستگی، تقارن و قطع فاز را نشان می دهد. در این رله وقتی سه فاز L1 و L2 و L3 افزایش یا کاهش یابند، عدم توالی فاز اتفاق افتاده و رله بعد از مدتی تاخیر که توسط کاربر از روی پنل تعیین می شود، خاموش می گردد. 

عملکرد رله کنترل فاز سه چراغ اشنایدر RM17TE00
                                عملکرد رله کنترل فاز سه چراغ اشنایدر RM17TE00

 

 

  • کنترل فاز پنج چراغ اشنایدر

رله کنترل فاز پنج چراغ اشنایدر می تواند عدم توالی و تقارن فاز، قطع فاز و افت و افزایش ولتاژ را تشخیص دهد و مدار را قطع کند. یکی از کنترل فازهای پرکاربرد پنج چراغ رله RM35TF30 است. تفاوت این رله با کنترل فاز سری RM17T در تعداد خروجی است. به علاوه، RM35TF30 یک ولوم قابل تنظیم بیشتر از RM17TE00 دارد که با استفاده از آن می توان سطح افت ولتاژ و افزایش ولتاژ را جداگانه تعیین کرد در صورتی که در رله RM17TE00 یک ولوم برای تعیین افت یا افزایش ولتاژ دارد. شکل رو به رو اجزای این رله را نشان می دهد.

ساختار رله کنترل فاز پنج چراغه اشنایدر
پنل رله کنترل فاز پنج چراغ اشنایدر

۱ : کلید انتخاب کننده محدوده ولتاژ (۲۰۸، ۲۲۰، ۳۸۰، ۴۰۰، ۴۱۵، ۴۴۰ و ۴۸۰ ولت)

۲ : پتانسیومتر برای تنظیم میزان افزایش ولتاژ (Overvoltage)

۳ : پتانسیومتر برای تنظیم میزان افت ولتاژ (Undervoltage)

۴ : پتانسیومتر برای تنظیم میزان آستانه تقارن فاز (Asy)

۵ : پتانسیومتر برای تعیین میزان تاخیر زمانی Tr

۶ : ربل ۳۵ میلی متری برای قرار گیری رله کنترل فاز روی تابلو

Def : اگر خطا رخ دهد این LED سبز روشن می شود که حالت چشمک زن برای خطای افت و افزایش ولتاژ و حالت ثابت برای خطا مربوط به عدم تقارن فاز است.

Un : همان LED سبز است که نشان می دهد منبع تغذیه روشن است.

R : همان LED زرد است که وضعیت خروجی رله را نشان می دهد.

 

 

  • عملکرد رله کنترل فاز پنج چراغ اشنایدر

رله کنترل فاز پنج چراغ اشنایدر عدم توالی فاز را اصلاح می کند. در صورتی که ولتاژ فاز از ۱۵۰ ولت کمتر شود تشخیص قطع فاز می دهد. حد ولتاژ آستانه برای تشخیص عدم تقارن فاز بین ۵ تا ۱۵ درصد ولتاژ نامی است. مثال زیر عملکرد رله کنترل فاز پنج چراغ را بهتر نشان می دهد. 

 

ولتاژ منبع تغذیه ۲۰۸ ولت ۲۲۰ ولت ۳۸۰ ,۴۰۰, ۴۱۵, ۴۱۵ و ۴۴۰ ولت ۴۸۰ ولت
ولتاژ < ۲- …۲۰- ۲- …۲۰- ۲- …۱۲- ۲- …۲۰-
آستانه (درصد) > ۱۰ …۲ ۲۰ … ۲ ۲۰ … ۲ ۱۰ … ۲

 

در این مثال عملکرد رله کنترل فاز پنج چراغ اشنایدر در زمان قطع فاز، عدم توالی و تقارن فاز مشخص می شود. کنترل فاز پنج چراغ در صورتی که قطع فاز یا عدم توالی فاز را شناسایی کند به سرعت مدار را قطع می کند و اگر عدم تقارن فاز اتفاق بیفتد، بعد از مدتی تاخیر که با استفاده از ولوم روی پنل قابل تنظیم است، مدار قطع می شود. همانطور که در مثال می بینید وقتی ولتاژ فاز از ۱۵۰ ولت کمتر شود رله، حالت قطع فاز را تشخیص می دهد و فورا رله قطع می شود. در انتهای نمودار عدم توالی فاز رخ داده است که مدار بدون تاخیر قطع می شود. مشابه رله کنترل فاز سه چراغ اشنایدر، اگر عدم تفارن فاز به وجود بیاید و از سطح آستانه بگذرد، بعد از مدتی تاخیر مدار قطع می شود.

عملکرد رله کنترل فاز پنج چراغه اشنایدر
                                                        عملکرد رله کنترل فاز پنج چراغ اشنایدر
 

در صورتی که سوالی در خصوص مطالب بیان شده دارید می توانید در قسمت نظرات از ما بپرسید یا با ارائه پیشنهادات خود، ما را در بالا بردن کیفیت مقالات یاری کنید. 

مقالات مرتبط

3 نظرات

  1. قشم نیرو

    پاسخ دادن

    آیا می توان از کنترل فاز سه فاز برای اندازه گیری تنها یک فاز استفاده نمود؟

    ۹ شهریور ۱۳۹۸
    • الیکا الکتریک

      پاسخ دادن

      اگر کنترل فاز یا حتی کنترل ولتاژ اشنایدر سه فاز داشته باشید، حتماً باید از سه فاز آن در خروجی استفاده نمایید و نمونه گیری فاز یا ولتاژ را انجام دهید. نمی توان از یکی از خروجی ها به تنهایی استفاده نمود و برای مدارات تک فاز بهره برد. زیرا در این حالت کنترل کننده به دلیل نبود فاز در خروجی خود، پیام خطا دریافت می کند.
      در مدل های تک فاز این نمونه که هم شرکت اشنایدر الکتریک در محصولات خود دارد و هم شرکت زیمنس، می توان برای نمونه گیری و اندازه گیری مدارات تک فاز استفاده نمود.
      نمونه کنترل ولتاژ تک فاز اشنایدر را در لینک زیر مشاهده نمایید.
      رله کنترل ولتاژ تک فاز اشنایدر الکتریک رنج ۲۰ تا ۸۰ ولت AC و DC

      ۹ شهریور ۱۳۹۸
  2. مهسا

    پاسخ دادن

    بسیار عالی و جامع. موفق باشید

    ۱۸ شهریور ۱۳۹۸