اصول طراحی و محاسبات تابلو برق
در این مقاله قصد داریم شما را با محاسبات تابلو برق آشنا کنیم. اما پیش از آن کمی با مفهوم تابلو برق و انواع آن آشنا خواهیم شد. تابلو برق ها، ابزاری از انواع کلیدها و سوئیچ ها، کنتاکتورها، ترانس ها و محافظ ها، انواع رله و سیم و کابل ها تشکیل شده اند.
در واقع، تابلو برق از یک یا چند خط ورودی شامل خط برق نرمال، برق اضطراری، برق بدون وقفه U تشکیل شده است که وظیفه دریافت انرژی از محل تولید نیرو را بر عهده دارند. همچنین شامل یک یا چند خروجی است که وظیفه آنها تقسیم انرژی بین تجهیزات و دستگاه های مصرف کننده انرژی است. علاوه بر این، با استفاده از تابلو برق می توان پارامترهای الکتریکی مدار مانند انرژی و جریان را نیز اندازه گیری نمود. به طور کلی، وظیفه تابلو برق این است که از دستگاه ها و تجهیزات الکترونیکی در برابر آسیب های ناشی از شوک الکتریکی، نوسانات جریان برق و تغییر ولتاژ، محافظت کند.
انواع تابلو برق
بر اساس کاربرد، تابلو برق ها به چهار گروه تقسیم می شوند که عبارتند از:
- تابلو برق اصلی MDP
که در واقع، کاربردی ترین و مهمترین تجهیزات حفاظتی الکترونیکی شامل کلیدهای کمپکت و فیوزها است و وظیفه توزیع و انشعاب برق به سایر بخش ها را بر عهده دارد.
- تابلو برق نیمه اصلی
این نوع تابلو برق، زیر مجموعه تابلو برق اصلی بوده و وظیفه توزیع برق در یک بخش خاص را بر عهده دارد.
- تابلو برق فرعی
این تابلو برق زیر مجموعه تابلو برق اصلی بوده و از آن تغذیه می شود. در واقع، وظیفه توزیع و کنترل سیستم برق رسانی به موتورخانه و روشنایی ها را بر عهده دارد.
- تابلو برق اصلاح ضریب قدرت
این تابلو برق برای جبران توان راکتیو و اصلاح ضریب قدرت شبکه های فشار ضعیف استفاده می شود. از جمله ویژگی های آن می توان به افزایش راندمان و کاهش تلفات شبکه و هزینه های برق مصرفی، اشاره نمود.
انتخاب اصولی لوازم کنترلی و حفاظتی و روش صحیح محاسبات تابلو برق
دقت در انتخاب لوازم حفاظتی مناسب و رعایت اصول محاسبات تابلو برق، نه تنها بر روی طول عمر مصرف کننده ها، بلکه در پیشگیری از آسیب های جدی مانند آتش سوزی و برق گرفتگی، تاثیر بسیار زیادی دارد. در واقع، منظور از محاسبات تابلو برق، تعیین مشخصات و اندازه پارامترهای الکتریکی تمامی اجزا و قطعات بکار رفته در خطوط ورودی و خروجی تابلو برق است. اما باید توجه داشت که شرایط متعددی بر روی انتخاب و محاسبه لوازم یک تابلو برق، تاثیر خواهند داشت. از جمله این شرایط می توان به دمای محیط، جریان راه اندازی، حساسیت مدار و تعداد قطع و وصل مدار، اشاره نمود.
تعیین مشخصات الکتریکی بار مصرفی در محاسبات تابلو برق
اولین گام در فرآیند انتخاب لوازم و محاسبات تابلو برق، انتخاب محفظه و پنل پشتی مناسب است. این پارامترها با بررسی مشخصات و رعایت الزامات و دستورالعمل های استانداردهای نظارتی از جمله NEC یا NFPA 70 (کد ملی برق)، NFPA 79 (انجمن ملی حفاظت از آتش)، UL 508 و UL 60947-4-1 تعیین می شوند. در این مرحله بر اساس ارزیابی های صورت گرفته نقشه ای برای نمایش پیکربندی سیم کشی ها، مدارها، کنترل ها و … ارائه می شود. در واقع این نقشه شامل نمودار عملکرد، نمودار ورودی و خروجی I/O، توزیع قدرت، لایحه مواد و ترکیب بندی پنل پشتی و محفظه است. مشخصات الکتریکی بار مصرفی با تعیین موارد زیر انجام می شود:
- تعیین نوع مصرف کننده ها: روشنایی ها، پریزها، الکتروموتورها و …
- تعیین سطح ولتاژ
- تعداد فازها
- تعیین ضریب قدرت بار مصرفی
- فاصله مصرف کننده ها تا تابلو برق و غیره.
الته این موارد محاسبات چندانی نداشته و می توان با توجه به کاتالوگ و تجربه، آنها را تعیین نمود. البته فقط در مورد روشنایی ها باید توان مصرفی را محاسبه نمود.
تعیین جریان نامی مصرفی در محاسبات تابلو برق
در دومین مرحله از محاسبات تابلو برق، می بایست با استفاده از فرمول زیر، جریان نامی مصرفی بار را محاسبه نمایید:
- محاسبه جریان نامی مصرفی در بارهای تک فاز
- محاسبه جریان نامی مصرفی در بارهای سه فاز
که در آن P توان حقیقی بر حسب kw، U ولتاژ بر حسب v، Cos ϕ ضریب توان بار هستند.
تعیین نوع تجهیزات تابلو برق
در این مرحله از طراحی و محاسبات تابلو برق، می بایست بر اساس ماهیت و نوع مصرف کننده های تابلو برق و سطح جریان نامی آنها، نوع تجهیزات کنترلی و حفاظتی را تعیین نمایید. به عنوان مثال اگر بار مصرفی شما، الکتروموتوری با کاربری چیلر سیستم تهویه باشد، مطمئنا سیستم کنترلی ویژه ای دارد. بنابراین تنها لازم است شما در تابلو برق، تجهیزات حفاظتی مناسب این نوع مصرف کننده را در نظر بگیرید. اما اگر بار مصرفی شما به عنوان مثال الکتروموتوری با کاربری الکترو پمپ گردش آب یا هواکش است، باید در کنار تجهیزات حفاظتی در تابلو برق، ابزار کنترلی نیز در نظر بگیرید.
از جمله ابزارهای کنترلی تابلو برق می توان به کلیدهای گردان و قابل قطع زیر بار و کنتاکتورها و … اشاره نمود. ابزارهای حفاظتی نیز شامل انواع کلیدهای مینیاتوری، اتوماتیک کمپکت و اتوماتیک هوایی و انواع فیوزها می شود.
تعیین جریان نامی تجهیزات کنترلی و حفاظتی در محاسبات تابلو برق
در این مرحله از محاسبات تابلو برق و پس از تعیین نوع تجهیزات کنترلی و حفاظتی، می بایست جریان نامی آنها محاسبه شود. جریان نامی تجهیزات باید به گونه ای تعیین شود که مقدار آن بزرگتر یا برابر جریان نامی مصرفی باشد:
که در آن In جریان نامی تجهیزات، Ib جریان نامی مصرفی و D.F ضریب کاهش تجهیزات کنترلی و حفاظتی بوده که تابع دما و تجهیزات مجاور است.
بررسی جریان اتصال کوتاه
در مرحله چهارم محاسبات تابلو برق، می بایست جریان اتصال کوتاه تجهیزات حفاظتی را بررسی نمایید. حداکثر جریان اتصال کوتاه، ظرفیت محدود و مشخص تجهیزات حفاظتی برای قطع اتصال کوتاه و سطح تحمل جریان خطا را مشخص می نماید. حداقل جریان اتصال کوتاه نیز مدت زمان محدود و معین جریان خطا در تجهیزات حفاظتی را مشخص می کند. مدت زمان قطع اتصال کوتاه با سطح جریان خطا نسبت عکس دارد، در نتیجه کاهش سطح جریان خطای بسیار زیاد باعث افزایش بسیار زمان قطع و در نتیجه آسیب جدی سیستم می شود.
محاسبه جریان نامی کل در محاسبات تابلو برق
برای محاسبه جریان نامی کل در محاسبات تابلو برق، می بایست از جمع جبری تمامی خطوط خروجی استفاده کنیم. در فرایند طراحی و محاسبات هر یک از خطوط، می بایست فاز مربوطه را نیز مشخص کنید و برای محاسبه جریان کل تابلو، حاصل جمع جریان تک تک فازها را با هم مقایسه نماید. در صورت لزوم نسبت به تغییر فازهای هر یک از خطوط خروجی اقدام نماید.
محاسبه توان کل مصرفی تابلو برق
مهمترین مشخصه هر مصرف کننده توان مورد تقاضای کل (Total Demand Load T.D.L) است و در این مرحله از محاسبات تابلو برق، باید این فاکتور مهم را محاسبه نمود.
یک روش برای محاسبه توان کل مصرفی این است که توان نامی تمام خطوط (تک فاز یا سه فاز) را با هم جمع نموده و سپس ضریب دیماند (Demand Factor D.F) را در آن اعمال نمایید. اما می توانید از روش دیگری که دقیق تر است نیز استفاده نمایید. در این روش، توان های مصرفی بر اساس ماهیت و نوع بار مصرفی تفکیک شده و مقادیر هر گروه، با هم جمع می شود. سپس ضریب دیماند به صورت جداگانه در هر کدام اعمال می شود. در نهایت حاصل هر گروه به گروه های دیگر جمع شده و به عنوان توان کل مصرفی معرفی می شود.
دیدگاهتان را بنویسید