بررسی انواع تجهیزات حفاظت الکتریکی

اصول حفاظت الکتریکی و انواع تجهیزات حفاظتی

 

اصول حفاظت الکتریکی یکی از مباحث بسیار مهم می باشد و ما می خواهیم به بررسی انواع تجهیزات حفاظت الکتریکی بپردازیم. همانطور که می دانید حفاظت الکتریکی یکی از مهمترین بخش هایی می باشد که در یک شبکه باید به آن توجه کنیم.بصورت کلی منظور از حفاظت الکتریکی به مجموعه اقداماتی گفته می شود که افراد و تجهیزات را از خطرارت احتمالی ناشی از جریان الکتریکی محفوظ می کند. برای انجام این کار ما نیاز به یک سری از تجهیزات حفاظتی الکتریکی داریم.

امروزه با گسترش فناوری و علم برای حفاظت الکتریکی از تجهیزات پیشرفته ای در صنعت برق استفاده می شود.در این مقاله از سایت الوین الکتریک بصورت کامل این تجهیزات الکتریکی را مورد بررسی قرار می دهیم. و کاربرد های آنها را در یک سیستم بررسی می کنیم.

 

دسته بندی انواع حفاظت الکتریکی

 

اگر بخواهیم در یک شبکه اصول حفاظت الکتریکی را راعایت کنیم و تشخیص دهیم که از چه تجهیزات حفاظتی الکتریکی باید استفاده کنیم . در مرحله اول باید انواع حفاظت الکتریکی را بشناسیم و با توجه به شناخت درست تجهیزات مناسبی را انتخاب کنیم.

اگر بخواهیم انواع حفاظت الکتریکی را دسته بندی کنیم می توانی که سه دسته زیر اشاره کرد :

1 – حفاظت انسان در برابر برق گرفتگی.

2 – حفاظت مصرف کننده ها و تجهیزات الکتریکی.

3 – حفاظت سیم و کابل.

 

معرفی تجهیزات حفاظتی الکتریکی

 

در یک شبکه برق رسانی یکی از مهمترین نوع حفاظت , حفاظت از تجهیزات برقی می باشد. که در داخل همان شبکه وجود دارد.اگر بخواهیم یک شبکه برقی را مورد ارزیابی قرار دهیم. شامل تجهیزاتی مانند : ژنراتور ها , تراسفورماتورها,کلید ها,کابل ها و … می شود. هر کدامیک از این تجهیزات باید از لحاظ حفاظتی در مقابل جریان اضافه بار مدار و یا جریان اتصال کوتاه محافظت شوند.

در حالت کلی اگر بخواهیم مبحث حفاظت الکتریکی را مورد بررسی قرار دهیم قبل از دستگاه ها و مصرف کننده ها در یک شبکه .تجهیزاتی مانند فیوزها,رله های حرارتی,کلید های محافظ موتوری و … استفاده می شود.

از لحاظ دسته بندی و تجهیزات حفاظتی الکتریکی برای محافظت در مقابل اضافه بار از رله ها و برای حفاظت در مقابل اتصال کوتاه از فیوز ها ذوب شونده یا مغناطیسی استفاده می شود.

 

 

اگر بخواهیم در یک شبکه تجهیزات حفاظتی در مقابل اضافه جریان و اتصال کوتاه استفاده کنیم. می توانیم از : بی متال , کلید حرارتی مغناطیسی , فیوز , کلید مینیاتوری , کلید اتوماتیک و کلید هوایی استفاده کرد.

 

اهمیت استفاده از تجهیزات محافظتی الکتریکی

 

با پیشرفت علم و اهمیت انرژی برق در این دوران و وابستگی شدید انسان ها و کارها به برق . باید همیشه از تجهیزات محافظتی استفاده کرد. تا اگر در یک سیستم خطایی رخ داد.این خطا در گام اول به انسان ها و سایر موجودات زنده آسیبی وارد نکند . و در گام دوم خود آن سیستم خسارت نبیند و یا خسارت های کمتری را متحمل شود.

استفاده از تجهیزات حفاظت الکتریکی دارای اصول و قاعده خاصی می باشد. زیرا با توجه به تنوع و مشکلاتی که ممکن است در یک شبکه برقی به وجود آید . تجهیزات محافظتی الکتریکی متفاوتی وجود دارد. حال اینکه از کدام تجهیزات و برای چه نوع حفاظتی استفاده شود نیاز به دانش خاص خود می باشد.

حفاظت الکتریکی توسط سیم زمین

 

شاید این جمله به گوش شما خورده باشد که دستگاه های الکتریکی خانگی باید به سیم اتصال به زمین متصل شوند.در واقع سیم اتصال به زمین انسان را در هنگام اتصال بدنه سیم های برق به دستگاه های الکتریکی محافظت می کند.فرض کنید در داخل منزل خود یک ماشین لباسشویی دارید که به هر دلیلی از مدارات داخلی و در یک قسمت بدون آنکه قابل رویت باشد.اتصال برق بین بدنه و جریان الکتریکی برقرار شده است.

در این شرایط اگر شما به آن ماشین لباسشویی دست بزنید و سین اتصال به زمین یا به اصطلاح ارت نداشته باشد .جریان الکتریکی از طریق بدن شما بین ماشین لباسشویی و زمین برقرار شده . و شما دچار برق گرفتگی می شوید.

ولی اگر همین ماشین لباسشویی از طریق سیم اتصال به زمین یا همان ارت دارای محافظت الکتریکی باشد. بعلت آنکه مقاومت بدن شما نسبت به آن سیم بیشتر است. جریات اتصالی از طریق شما با زمین بر قرار نمی شود . و از طریق آن سیم این جریان نشتی به چاه ارت انتقال داده شده و شما در مان خواهید بود. پس می توان سیم اتصال به زمین یا همان ارت را یکی از تجهیزات حفاظتی الکتریکی دانست.

 

 

 

کلید محافظ جان

 

کلید محافظ جان یکی دیگر از تجهیزات حفاظت الکتریکی می باشد. این کلید از یک محفظه تشکیل شده است که در آن یک کلید مغناطیسی و یک مبدل جریان قرار دارد.روش کار در کلید محافظ جان به این گونه می باشد که در صورتی که اتصال بدنه یا برق گرفتگی وجود نداشته باشد . جریان ورودی و خروجی با یکدیگر برابر بوده. اما در صورت بروز خطای اتصال بدنه یا همان برق گرفتگی مقدار جریان عبوری از سیم پیچ افزایش پیدا می کند. و در نتیجه رله عمل کرده و کلید اصلی را قطع می کند.

 

 

محافظت توسط فیوز

 

فیوز یکی از معروف ترین و شناخته شده ترین تجهیزات حفاظتی الکتریکی می باشد. بصورت کلی فیوز ها در ابتدای مسیر جریان اصلی فازها بصورت سری قرار می گیرند.اگر بخواهیم وظیفه فیوز را مورد بررسی قرار دهیم باید بگوییم کار فیوز در یک شبکه محافظت آن از اضافه جریان های شدید و اتصال کوتاه می باشد.

فیوز ها انواع مختلفی دارند که هر کدام یک از آنها برای شرایط خاصی طراحی شده اند و در مدارات استفاده می شوند. فیوز ها بر حسب مقدار ولتاژ و مکانیزم عملکردشان به انواع زیر تقسیم می شوند.

– فیوز حرارتی ذوب شونده یا فشنگی.

– فیوز آلفا یا اتوماتیک.

– فیوز مینیاتوری.

– فیوز کاردی یا چاقویی.

همانطور که در بالا به آن اشاره کردیم هر کدامیک از انواع فیوز ها برای مصرف خاصی باید استفاده شوند.برای استفاده از فیوزها در مدارات الکتریکی باید به نکات زیر توجه کنیم.

 

 

 

نکات مهم در هنگام نصب فیوز در مدار

 

1 – محل قرار گرفتن فیوز در مدارات : محل قرار گرفته فیوز در اصل کار آن هیچ تاثیری ندارد ولی در نوع عملکرد آن متفاوت است. اگر بخواهیم این مطلب را بیشتر توضیح دهیم باید بگوییم فرض کنید فیوز در ورودی اصلی یک آپارتمان قرار دارد.در این حالت کل تجهیزات برقی که در داخل آن آپارتمان مورد استفاده قرار می گیرند را محافظت می کند. اما اگر فیوز قبل از یک مصرف کننده خاص قرار بگیرد.فقط همان مصرف کننده را در مقابل اضافه جریان و یا اتصال کوتاه محافظت می کند.

 

2 – فیوز ها از لحاظ رنج کارای دارای انواع مختلفی می باشند. این دسته بندی بر اساس میزان جریان عبوری از آنها می باشد. نکته ای که در هنگام استفاده از فیوز در تابلوهای برق توزیع باید به آن توجه کرد .این می باشد که فیوز های اول خط باید دارای مقادیر بیشتری نسبت به فیوزهای انتهای خط باشند.

 

3- ترتیب قرار گرفتن فیوز ها : در حالت کلی ما دو نوع فیوز داریم که به اصطلاح به فیوز های تند کار و فیوز های کند کار تقسیم بندی می شوند. اگر در یک مدار الکتریکی فیوز های تند کار بعد از فیوز های کند کار قرار بگیرند. عملا فیوز های کند کار هیچ تاثیری در مدار ندارند. پس به این نکته توجه کنید که فیوز های کند کار باید جلوتر از فیوزهای تند کار نصب شوند.

۴- در موتورهای آسنکرون رتور قفسی که مستقیماً به شبکه وصل می شوند از فیوز کند کار با جریان نامی به اندازه ۱/۵ تا ۲/۵ برابر جریان نامی موتور می توان استفاده کرد.

۵- در موتور آسنکرون با رتور سیم پیچی شده با موتورهای آسنکرون با راه انداز ستاره، مثلث از فیوز کند کار می توان استفاده کرد.

 

۶- در لحظه وصل ترانسفورماتور به شبکه به دلیل اشباع هسته، جریان زیادی از سیم بندی اولیه می گذرد که به جریان هجومی معروف است.

به همین دلیل در اولیه ترانسفورماتور از فیوز کند کار با جریان نامی به اندازه دو برابر جریان نامی اولیه و در ثانویه از فیوز کند کار با جریان نامی به اندازه جریان نامی ثانویه می توان استفاده کرد.

۷- هنگام وصل خازن ها به بار یا شبکه، جریان زیادی در لحظه وصل از مدار آن ها می گذرد. به همین دلیل می توان از فیوز کند کار با جریانی برابر با ۱/۵ برابر جریان نامی خازن ها برای حفاظت مدار استفاده کرد.

 

محافظت از طریق سیم نول ( سیستم TN )

 

در قسمت بالا به محافظت از طریق سیم اتصال زمین یا همان ارت اشاه کردیم.در این نوع اتصال به جای استفاده از سیم جداگانه ای مانند سیم اتصال به زمین .از همان سیم نول استفاده می شود.در این نوع از اتصال هم مانند سیم اتصال به زمین برای اینکه در هنگام رخ دادن اتصال بدنه فیوز ها به سرعت قطع کنند جریان باید از آنها عبور کند.

این نوع حفاظت اگر از همان سیم نولی که به تجهیزات متصل شده است استفاده شود.ممکن است دچار مشکل شویم. مشکل در آنجایی به وجود می آید که اگر سیم صفر یا همان سیم نول به هر دلیل قطع شود.اختلاف پتانسیل بین فاز و زمین در دستگاه ایجاد می شود.در این صورت اگر شخص دستگاه را لمس کند و در همان لحظه به هادی دیگری که به زمین متصل است دست بزند.جریان خطرناکی از بدن وی عبور می کند.

به همین دلیل برای جلوگیری از این اتفاق بهتر است از تابلو برق 2 سیم نول جداگانه کشیده شود.یکی برای نول تجهیزات برقی و دیگری برای نول حفاظتی.

 

کلید مینیاتوری

 

کلید مینیاتوری یکی دیگر از برترین تجهیزات حفاظتی الکتریکی می باشد.اگر بخواهیم از نظر ساختار کلید مینیاتوری را مورد بررسی قرار دهیم.دارای سه قسمت می باشد. قسمت اول رله مغناطیسی برای قطع مدار در شرایط اتصال کوتاه. دومین قسمت رله حرارتی یا بی متال برای قطع مدار در شرایط اضافه بار. سومین کلید.

در هنگام انتخاب کلید مینیاتوری باید به رنج آمپری که نیاز داریم دقت کنیم. کلید های مینیاتوری در رنج ها مختلفی در بازار وجود داردند. اگر میخواهید از این تجهیزات حفاظت الکتریک برای مصارف روشنایی استفاده کنید می توانید از کلید های مینیاتوری در رنج 2 تا 63 آمپر و نوع تند کار استفاده کنید. اگر هم میخواهید برای محافظت تجهیزات موتوری استفاده کنید می توانید از کلید های مینیاتوری کند کار استفاده کنید.

 

 

کلید های اتوماتیک کمپکت ( MCCB )

 

کلید های اتوماتیک کمپکت برای حفاظت مدارهای الکتریکی و یا دستگاه های الکتریکی در هنگام رخ دادن جریان های اتصال کوتاه یا اضافه بار استفاده می شود.این نوع از کلید ها به دو دسته قابل تنظیم و یا غیر قابل تنظیم ( فیکس ) می باشند.از کلید های کمپکت اتوماتیک قابل تنظیم زمانی استفاده می شود که ما نیز به تنظیم رله حرارتی اضافه بار داریم.

 

 

کنتاکتور ها ( کلید های مغناطیسی )

 

کنتاکتور ها یا همان کلید های مغناطیسی در مدارهای الکتریکی برای حفاظت در برابر اضافه بار استفاده می شود.در تمامی مدارات الکتریکی از کنتاکتورها می توان در کنار سایر تجهیزات محافظتی مانند رله های کنترل ولتاژ و رله های کنترل فاز استفاده کرد.

 

رله حرارتی با بی متال 

 

رله حرارتی یا بی متال یکی از تجهیزات حفاظتی الکتریکی می باشد. از این وسیله در مدارات برای حفاظت در برابر اضافه بار استفاده می شود.بصورت کلی رله حرارتی از دو فلز غیر هم نام تشکیل شده است. بی متال ها قابلیت کار در جریان های مختلف را دارند و جریان مجاز عبوری از این تجهیزات را می توان با پیچ تنظیمی که بر روی آنها تعبیه شده است تغییر داد. در شرایطی که بی متال برای حفاظت موتور به کار رود، جریان آن، بر روی جریان نامی موتور تنظیم می شود. بی متال، توانایی محافظت موتور را در مقابل اضافه بار داراست.