کنترل فاز

کنترل فاز، مبحثی مهم در حفاظت از جان انسان ها و مراقبت از تجهیزات برقی است. پر واضح است که اگر انرژی الکتریکی مورد استفاده از سوی مصرف کننده نهایی به درستی مدیریت نشود، مشکلات و تلفاتی برای کاربران و بارها ایجاد خواهد کرد. امروزه در جامعه ای زندگی می کنیم که استفاده از برق در صنایع مختلف و حتی در منازل، حرف اول را می زند. با افزایش استفاده از برق، نیاز به مراقبت از تجهیزات برقی نیز بیشتر احساس می شود.

از جمله مشکلاتی که بسیاری از کارخانه های صنعتی با آن مواجه شده اند، گرم شدن بیش از اندازه و آسیبی است که از خرابی فازها نشات می گیرد. در این مواقع، از سیستم های قطع کننده مدار و دستگاه هایی مانند رله اضافه بار به منظور محافظت استفاده می شود. هر چند بارهای الکتریکی، به چیزی فراتر از این نیاز دارند که هم الکتریکی باشد و هم بسیار سریع. کنترل فاز، نوعی رله نظارت و کنترل است که برای کاربردهای سه فاز و تک فاز از آن استفاده می شود.

کاربرد رله کنترل فاز، حفاظت از الکتروموتور است. بهتر است بگوییم حفاظت از الکتروموتور در مقابل اختلالات ولتاژی. مراقبت از الکتروموتور، به صورت کاملاً الکترونیکی انجام می شود. کنترل فاز، در صورت بروز مشکل، مدار فرمان را قطع خواهد کرد.

مشکلات احتمالی که ممکن است الکتروموتور با آن رو به رو شود، عبارت اند از:

• افزایش یا کاهش بیش از اندازه ولتاژ
• اعلام افزایش ولتاژ با نشانه <U
• اعلام کاهش ولتاژ که با علامت >U
• قطع یک فاز در داخل مدار
• عدم تعادل در ولتاژها
• انتقال فازها

استفاده از رله کنترل فاز چه مزایایی دارد؟

وقتی دور سیم پیچ های موتور افزایش می یابد، گرمای زیادی ایجاد خواهد شد و وقتی درجه حرارت، به حد اضافی می رسد، موتور سیستم آسیب می بیند و خراب می شود. این آسیب ها، جبران ناپذیراند و در آخر، شرایط را برای کوتاه شدن سیم پیچ ها و خرابی موتور مهیا خواهند کرد.

گاهی ممکن است اثرات زمان واحدهای اضافه بار حرارتی کمی کند گردد. در این شرایط رله کنترل، در برابر حرارت بیش از اندازه ای که توسط جریان بالا ایجاد شده، نقش محافظتی خود را به بهترین و موثرترین شکل ممکن انجام خواهد داد.

مزایای استفاده از رله کنترل فاز:

• کمک به افزایش طول عمر موتور
• افزایش ایمنی در مدارهای الکتریکی
• کاهش هزینه های تعویض و تعمیر موتور
• به حداقل رساندن زمان خرابی ناشی از ایرادات موتور
• کاهش خطر آتش سوزی و برق گرفتگی متاثر از کوتاهی سیم پیچ های موتور

آشنایی با نحوه کار رله کنترل فاز

رله کنترل فاز، سیگنال های ورودی را دریافت کرده و آن ها را تعیین می کند. کمی که می گذرد، سیگنال ها به میزان مشخصی می رسند و ثابت می شوند. در این زمان، مخاطب خروجی موقعیت خود را تغییر خواهد داد. این خروجی به کنتاکتورها و کلیدهای باز کننده متصل می گردد و یا یک خروجی اعلان، به PLC فرستاده می شود.

رله کنترل فاز، یک یا چندین خروجی رله دارد که اغلب در پیکربندی ایمن آسیب دیدگی قرار می گیرند. وقتی شرایط تغذیه در دایره تلورانس های مورد قبول باشد، رله ها می توانند مدار را روشن کنند و آن را ببندند. در یکی از خطاهای کنترل فاز، خروجی ها باز خواهند شد و در این لحظه، مدار قطع می شود. سپس ماشین آلات یا سیستم کنترل، در آخر خط خاموش شده و از هر آسیبی که ناشی از شرایط نامتعادل تغذیه است، جلوگیری خواهد شد.

انواع رله کنترل فاز چیست؟

رله کنترل فاز، انواع گوناگونی دارد که هر یک از آن ها، عملکرد خاصی در حفاظت از الکتروموتور نشان می دهند.

انواع رله کنترل:

• رله توالی فاز: در زمان شروع به کار، یک توالی فاز نامناسب و یا یک تغییر دنباله فاز در موقع کار، کافیست تا موتور سه فاز سیستم، دچار چرخش معکوس گردد. کار در جهت معکوس، به برخی موتورها و یا بارهایی مثل کمپرسورهای پیچی، پمپ ها و فن ها آسیب می زند. عملکرد در حالت توالی فاز نادرست، برخی قطعات دستگاه را شل می کند و آن ها را در موقعیت های خطرناکی قرار می دهد. راه حل این مسئله، نظارت دائمی توالی فاز است. شما می توانید با استفاده از یک کنتاکتور و دستگاه پایش، وارد عمل شوید و با بهره مندی از رله توالی فاز، مسئله را به ساده ترین شکل ممکن رفع نمایید.
• رله پایش ولتاژ: کلیه تجهیزات برقی، وقتی به صورت مداوم در سطوح ولتاژ نادرست کار می کنند، آسیب می بینند. قله های ولتاژ، قطعات الکترونیکی را از میان خواهد برد و حتی به عایق دستگاه الکترونیکی صدمات زیادی می زند. در این شرایط، سطح ولتاژ و دما و زمان حاصل از آن، عوامل تعیین کننده هستند. روشن نشدن موتور و عملکرد نادرست کنتاکتور، احتمالاً ناشی از ولتاژ پایین است. کمبود ولتاژ، حرارت ایجاد می کند و این موضوع، آسیب های حرارتی را سبب شده و وضعیت تجهیزات را نامشخص خواهد کرد.
• رله عدم تعادل فاز: در صورتی که منبع تغذیه با استفاده از سیستم سه فاز، به علت عدم توزیع متقارن بار از تعادل خارج شود، موتور، بخشی از انرژی را تبدیل به توان فعال خواهد کرد که البته این نیرو بدون بهره برداری، باقی نمی ماند و سریعاً از بین می رود. در نتیجه، موتور با تنش حرارتی بیشتری مواجه خواهد شد. تخریب موتورهای AC، از پیامدهای ناشی از عدم تعادل فاز است. معمولاً کارشناسان توصیه می کنند که برای عدم تعادل بالاتر از 5 درصد، حتماً موتور خاموش شود. در این مواقع، تنها رله های مانیتورینگ با نظارت و کنترل عدم تعادل فاز قادر به متوقف کردن موتور پیش از آسیب رسیدن به آن هستند. کنترل مطمئن در برابر عدم تعادل فاز، موجب افزایش طول عمر موتور شده و آسیب های هزینه بر را به حداقل می رساند.
• رله خرابی فاز: خراب شدن فاز و از دست رفتن آن، گاه به دلیل آسیب دیدگی مکانیکی تجهیزات، ایرادات سیم پیچ ترانسفورماتور، سوختن فیوزها و… رخ دهد. وقتی یک فاز از بین می رود، یک موتور سه فاز قادر به شروع کار نیست و حتی ممکن است تحت بار کار نکند. البته در مواردی هم ممکن است موتور به صورت نامتقارن چرخش خود را ادامه دهد. در صورت توقف موتور، مقاومت الکتریکی از یک موتور دوار بسیار کمتر خواهد بود. به همین دلیل جریان نامی تا حدود 600 درصد جریان نامی موتور افزایش می یابد و سیم پیچ موتور را در چند ثانیه نابود می کند. توصیه می شود که موتور هرگز در هنگام خرابی فاز روشن نشود و نیز برق موتوری که با مشکل خرابی فاز رو به رو می شود، قطع گردد.

درباره نقشه کنترل فاز

کسانی که قصد استفاده از رله کنترل را دارند، باید با چگونگی بستن کنترل فاز با کنتاکتور به خوبی آشنا باشند و اصول آن را بدانند. تنظیم کنترل فاز نیز موضوع مهمی است و بسیار جای بحث دارد. در این قسمت با دو مورد از بهترین نقشه های کنترل فاز آشنا خواهید شد که اولین آن، نقشه کنترل فاز شیوا امواج می باشد.

در ابتدا بگذارید نقشه کنترل فاز شیوا امواج را برایتان توضیح دهیم. شما، به 3 فاز ورودی نیاز دارید. در بخش خروجی، پایه های 15 و 18، باید مثل کلید استارت به کنتاکتور وصل شود. (در رله خروجیNO) بعد از سیم کشی نوبت به تنظیم رله کنترل می رسد. به این منظور دو پارامتر میزان حساسیت به عدم تقارن فاز و زمان وصل رله، تنظیم خواهد شد.

دو پارامتر قابل تنظیم در رله کنترل فاز:

• میزان حساسیت به عدن تقارن فاز: در اینجا، قابلیت تنظیم از 7 تا 25 درصد وجود دارد. چنانچه اختلاف ولتاژ میان فازها از این مقدار بیشتر باشد، کنتاکتور یا رله خروجی، قطع می شود.
• زمان وصل رله: جالب است بدانید که این پیچ تنظیم در واقع به شکل تایمر تاخیر در وصل عمل خواهد کرد. زمان تنظیم شده از 2 ثانیه تا 240 ثانیه است. کنتاکتور یا رله خروجی کنترل فاز، با سپری شدن این مدت زمان، از همان ثانیه رفع خطا، برق دار می شود.

و اما کنترل فاز برنا الکترونیک؛

آنچه در این دستگاه نیاز دارید، سه فاز ورودی و همچنین نول است. در این کنترل فاز، شما می توانید زمان وصل رله و میزان حساسیت به بی تقارنی فازها را تنظیم نمایید. فقط توجه داشته باشید که نول تابلو حتماً به نول شبکه وصل یا همان نول کنتاکتور نصب باشد.

خطاهای کنترل فاز

رله‌های کنترل فاز وظیفه بسیار مهمی در محافظت از سیستم‌های الکتریکی برعهده دارند. این تجهیزات با نظارت کردن بر روی وضعیت ولتاژ و همچنین فازهای سیستم، با بروز هرگونه خطایی، مدار فرمان را قطع خواهند کرد تا از وارد شدن آسیب‌های جدی به سیستم اصلی جلوگیری کنند. از آنجایی که رله‌های کنترل فاز اهمیت بسیار زیادی در سیستم‌های الکتریکی دارند، دانستن خطاهای آن بسیار الزامی است. عوامل مختلفی می‌توانند باعث ایجاد خطا و اختلال در کار کنترل فاز بشوند. در ادامه به بررسی مواردی می‌پردازیم که می‌توانند موجب خطا در کنترل فاز شوند:

• نوسانات ولتاژ
• کاهش و افت ولتاژ
• افزایش یافتن ولتاژ
• قطع شدگی یک یا حتی چند فاز
• عدم تعادل ولتاژ میان فازها
• توالی فازی نامناسب
• گرمای زیاد
• فرسودگی کابل‌ها
• پارگی کابل‌ها

علائم خرابی کنترل فاز

تولیدکنندگان دستگاه کنترل فاز، برای آن که مصرف‌کنندگان بتوانند خرابی این تجهیزات را تشخیص دهند و به موقع آنها را رفع کنند، چراغ‌هایی بر روی دستگاه قرار داده‌اند. این چراغ‌ها برای نمایش دادن وضعیت‌ عملکردی دستگاه، اطلاع‌رسانی درباره خطاها و همچنین شرایط خاص کنترل فاز استفاده می‌شوند. هر یک از این چراغ‌ها معانی خاصی دارند که غیر فعال شدن هر کدام از چراغ های کنترل فاز نشان‌دهنده علائم خرابی کنترل فاز است.

• چراغ AC:این چراغ AC به چراغ نشانگر مشهور است و نشان‌دهنده وضعیت تغذیه برق دستگاه است. وقتی که این چراغ روشن باشد، نشان می‌دهد سیستم به منبع تغذیه برق متصل است. اگر این چراغ خاموش شود، یعنی دستگاه فعال نیست یا به هیچ منبع تغذیه‌ای متصل نشده است.
• چراغ rel: این چراغ در سیستم‌ کنترل فاز بیانگر وضعیت رله می‌باشد. زمانی که چراغ روشن باشد، یعنی رله فعال است و جریان الکتریکی هم به مدار متصل می‌باشد. وقتی که چراغ خاموش باشد، یعنی رله غیرفعال شده و جریان برق هم قطع شده است. در صورتی که چراغ قرمز شود یا چشمک بزند، ممکن است بیانگر خطا و وضعیت نامطلوبی همچون اضافه بار، اتصالات کوتاه یا خرابی سیستم باشد.
• چراغ F:این چراغ هم برای نشان دادن بالا رفتن یا کم شدت ولتاژ استفاده خواهد شد. حتی می‌توان با کمک چراغ F خطا‌های کنترل فاز را متوجه شد.
• چراغ P: چراغ P بیان‌گر این موضوع می‌باشد که فازها جا‌به‌جا شده‌اند یا این که مشکلی برایشان پیش آمده است. حتی این چراغ خطاهای مربوط به جریان دو فاز را نشان می‌دهد.

نقشه کنترل فاز

به طور کلی، انواع مختلفی از نقشه کنترل فاز وجود دارد که آگاهی کامل در مورد آن‌ها به باز و بسته کردن دستگاه کمک زیادی می‌کند. بیایید دو نقشه کنترل فاز مهم را بررسی کنیم. توجه به این نقشه‌ها در تنظیم کنترل فاز سه فاز مهم است.

• نقشه کنترل فاز شیوا امواج

اگر به نقشه کنترل فاز شیوا امواج نگاه کنیم، متوجه می‌شویم که برای عملکرد خود تنها احتیام به سه فاز ورودی دارد. از طرفی در خروجی هم کافی است تا پایه‌های 15 و 18 را مثل کلید استارت به دستگاه کنتاکتور وصل کرد. بعد از سیم‌کشی احتیاج به تنظیم کردن دو عامل زمان وصل رله و همچنین میزان حساسیت به نامتقارن بودن فازها می‌باشد.

زمان وصل رله: به طور کلی این پیچ تنظیم به شکل تایمر تاخیر در زمان وصل عمل می‌کند. توجه داشته باشید که این زمان می‌تواند میان 2 الی 240 ثانیه باشد. یعنی این که رله خروجی کنترل فاز، بعد از سپری شدن تایم تنظیم شده از زمان برق‌دار شدن سیستم یا از بین رفتن خطا، برق‌دار می‌شود.

میزان حساسیت به نامتقارن بودن فازها: این ویژگی قابلیت تنظیم از 7 تا 25 درصد را دارد. اگر اختلاف ولتاژ فازها از میزان تنظیم شده بیشتر باشد، رله خروجی قطع خواهد شد.

• نقشه کنترل فاز برنا الکترونیک

این سیستم علاوه بر ۳ فاز ورودی به نول نیز احتیاج دارد. در این نقشه، هم مثل مورد قبلی تایم وصل رله و  شدت حساسیت به نامتقارنی فازها قابل تنظیم شدن است. دقت کنید نول تابلو باید به نول شبکه وصل باشد.

کنترل فاز تک فاز چیست

رله‌های کنترل فاز اکثرا با کاربری سه فازی طراحی می‌شوند ولی در بین این تجهیزات، رله کنترل فاز تک فازی نیز وجود دارد. این رله‌ها برای افزایش دادن امنیت منازل مسکونی، ساختمان اداری و تجاری در مقابل خطرات احتمالی شبکه برق مورد استفاده قرار می‌گیرند. مدل تک فاز کنترل فاز در قسمت ورودی اصلی برق، درون تابلو توزیع ساختمان، پس از کنتور برق راه‌اندازی می‌شود. عملکرد این سیستم شبیه محافظ برق است و در زمان افت ولتاژ یا افزایش آن عمل کرده و به منظور جلوگیری کردن از آسیب به تجهیزات رردن ساختمان، برق را قطع خواهد کرد. با نصب کردن کنترل فاز تک فاز نیازی به نصب کردن جداگانه محافظ برق جهت حفاظت از تجهیزات داخل واحد نیست.

خطاهای کنترل فاز میکرومکس

نشانگر >U: نشان‌دهنده خطای کاهش ولتاژ
نشانگر P: بیان خطای قطع و جابه‌جایی فاز
نشانگر <U: بیان خطای افزایش یافتن ولتاژ
نشانگر U: بیان وجود ولتاژ تغذیه‌ای رله
نشانگر R: بیان عملکرد عادی رله