مهم‌ترین ابزار سیم کشی چه هستند؟

از مهم‌ترین ابزار سیم کشی می‌توان به سیم‌لخت‌کن، پیچ‌گوشتی، انبردست، چسب برق، اره، سیم‌چین، آچار، فازمتر، کاتر، چکش دو شاخ، آچار آلن، فنر، مته، اسکنه، چراغ‌قوه و متر اشاره کرد.

در ادامه، به معرفی مهم‌ترین ابزار سیم کشی و کاربرد آن‌ها می‌پردازیم.

سیم‌لخت‌کن

سیم‌لخت‌کن ابزاری شبیه انبردست است که برای برداشتن غلاف بیرونی عایق کابل یا روکش سیم استفاده می‌شودتا اتصال ترمینال‌ها به هسته سیم به‌راحتی برقرار شود. برخی از سیم‌لخت‌کن‌ها به برقکاران این اجازه را می‌دهند که سیم مسی را نیز برش دهند.

سیم‌لخت‌کن‌ها مدل‌ها و طراحی‌های متعددی دارند، از جمله:

• سیم‌لخت‌کن قابل تنظیم: این سیم‌لخت‌کن‌ها قابلیت‌ جداسازی غلاف را با قابلیت پیچاندن و برش سیم دارند.
• سیم‌لخت‌کن‌ عملکرد سه‌گانه: این سیم‌لخت‌کن‌ها برای کابل‌های ضخیم با عایق سخت ساخته شده‌اند و قابلیت برش مارپیچی منحصر به فرد را دارند.
• انبردست‌ سیم‌لخت‌کن‌: این انبردست‌ها که شکل آن‌ها به‌صورت V است، برای کابل‌های ضخیم‌تر و چندهسته‌ای کابرد بیشتری دارند.
• غلاف‌بردار: این نوع سیم‌لخت‌کن‌ها از یک عمل چرخشی استفاده می‌کنند و یک برش حلقوی منظم ایجاد می‌کنند.
• سیم‌لخت‌کن تفنگی: این تجهیزات یک تیغه‌ خودتنظیم‌شونده دارند و از عمل برش ترکیبی با یک دستگیره یا چنگک محکم استفاده می‌کنند.
• سیم‌لخت‌کن خودکار: این دستگاه‌ها با یک بار اعمال فشار، سازوکاری برای حذف عایق و برش سریع سیم دارند.
• سیم‌لخت‌کن دستی: این سیم‌لخت‌کن‌ها در دو مدل استاندارد و دستی موجودند و معمولاً شامل یک دسته فنری و قفل ایمنی هستند.

پیچ‌گوشتی

پیچ‌گوشتی‌ یکی از رایج‌ترین ابزار سیم کشی است و برای اکثر برقکارانی که جعبه‌ها یا چیزهایی مثل کلید و پریزها را باز می‌کنند، ضروری‌ است. پیچ‌گوشتی‌ها اندازه‌ها و شکل‌های مختلفی دارند تا در شرایط متفاوت سازگار و مفید باشند.

پیچ‌گوشتی‌ها از طریق اعمال ساده گشتاور (نیروی دورانی)  و با قرار گرفتن نوکشان در شکاف روی پیچ، کار می‌کنند. پیچ‌گوشتی‌های برقی نیز دسته‌هایی با طراحی دقیق و عایقی برای ایجاد مقاومت الکتریکی بزرگ بین دستگاه و کاربرد، در بسیاری از موارد کار را راحت‌تر می‌کنند. این دستگاه‌ها باید تأییدیه VDE داشته باشند.

انبردست

انبردست ابزار دیگری است که به‌احتمال زیاد  بارها با آن کار کرده‌اید. این ابزار در موارد زیادی در سیم‌کشی کاربرد دارد؛ از بیرون کشیدن و جدا کردن سیم گرفتن قطعات. با استفاده از انبردست، می‌توان اشیا را بسیار قوی‌تر از آنچه که با استفاده از دست خالی می‌گیریم، نگه داریم.

امروزه انبردست‌ها معمولاً از فولاد ساخته می‌شوند تا استحکام بیشتری داشته باشند. گرفتن، چرخاندن و بریدن سه کار مهم انبردست‌هاست.

انبردست‌ها در طرح‌های مختلف برای کارهای تخصصی مختلف موجود هستند:

• دَم‌باریک: این انبردست‌ها فک‌های تقریباً مخروطی بلندی دارند و برای گرفتن اجسام کوچک ایده‌آل هستند.
• انبردست معمولی: این انبردست‌ها به‌گونه‌ای هستند که عملکردهای برش سیم، جدا کردن عایق و گرفتن را در یک ابزار واحد به برقکاران ارائه می‌کنند.
• انبر کلاغی: این انبر که به‌عنوان انبر مفصل لغزنده، انبر زبانه‌دار و انبر قابل تنظیم نیز شناخته می‌شود، یک فک پایین متحرک دارد که امکان تنظیم دهانه دستگیره را فراهم می‌کند. از این انبرها برای کار با مهره‌ها، پیچ‌ها و بست‌ها استفاده می‌شود.
• انبر سیم‌چین (مورب): این انبر معمولاً برای برش سیم استفاده می‌شود و روکش‌‌های مختلف سیم با استفاده از آن جدا می‌شود.
• انبر قفلی: برای کار با کار با فلز گزینه ایده‌آلی است.

در حالت کلی، انبردست‌ها برای موارد زیر به کار می‌روند:

• گرفتن
• پیچاندن
• بریدن

چسب برق

چسب یا نوار برق برای عایق‌بندی سیم‌ها یا سایر تجهیزاتی که جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهند استفاده می‌شود. این نوار که به عنوان نوار عایق یا نوار عایق الکتریکی نیز شناخته می‌شود، چسبناک و مقاوم در برابر فشار است و برای مقاومت در برابر سایش، گرما و مایعات به‌منظور محافظت از هسته حساس رسانا در سیم‌کشی الکتریکی به کار می‌رود.

چسب برق از مواد مختلفی از جمله PVC، وینیل، فویل مس و پارچه شیشه‌ای ساخته شده است و انواع مختلف آن دارای رنگ‌، عرض، ضخامت، تحمل دما، قدرت چسبندگی و قابلیت‌ عایقی متفاوت هستند.

تنوع رنگ‌ چسب به برقکاران کمک می‌کند تا متناسب با کار خود نوع مناسب را انتخاب کنند و همچنین به آن‌ها امکان می‌دهد سیم‌هایی را که با آن‌ها کار می‌کنند، با رنگ کدبندی کنند.

چسب برق سیاه پرکاربردترین چسب برق است و برای عایق‌بندی سیم و همچنین به‌منظور نشان دادن نقطه خنثای ولتاژ پایین در یک مدار به کار می‌رود. در برخی کشورها، مانند بریتانیا، از نوار سبز و زرد برای مشخص کردن سیم ارت استفاده می‌شود. چسب آبی معمولاً برای مشخص کردن سیم‌های خنثای ولتاژ پایین و چسب قرمز برای سیم‌های AC ولتاژ پایین استفاده می شود.

برای آشنایی بیشتر با ابزار سیم کشی، پیشنهاد می‌کنیم به مجموعه آموزش های مهندسی قدرت مراجعه کنید که توسط فرادرس تهیه شده و لینک آن در ادامه آورده شده است.

اسکنه

اسکنه یکی دیگر از ابزارهای قدیمی است که در عصر حاضر نه‌تنها قدرت یا کاربرد خود را از دست نداده است، بلکه ابزاری قدرتمند و قدیمی برای شکستن چوب، سنگ، آجر، بتن و مواد مشابه است اسکنه‌های مدرن از آلیاژهای مختلف فولاد ساخته می‌شوند.

اسکنه‌های برقی یک نوع تخصصی از اسکنه‌ها هستند که برای برش کانال‌ها در دیوارها در طول مراحل نصب قطعات و سیم‌کشی استفاده می‌شوند. اندازه‌های رایج اسکنه‌ها که می‌توانید آن‌ها را تهیه و در جعبه‌ابزار خود قرار دهید، عبارت‌اند از:‌ ۵ میلی‌متر، ۱۰ میلی‌متر، ۱۶ میلی‌متر، ۱۸ میلی‌متر، ۲۰ میلی‌متر و ۵۰ میلی‌متر.

چراغ قوه

چراغ قوه یکی دیگر از ابزار سیم کشی رایجی است که همیشه باید در جعبه‌ابزار برقکاران و سایر افراد فنی‌ وجود داشته باشد. چراغ‌قوه‌ها در انواع مختلفی در دسترس هستند، اما چراغ‌قوه‌های کوچک‌تر که به‌جای لامپ‌های سنتی با LED کار می‌کنند، معمولاً مورد علاقه متخصصان هستند، زیرا سبک‌ترند و حمل آن‌ها بدون اینکه در نورشان کاهشی ایجاد شود، آسان‌تر است.

کار کردن با چراغ قوه برای برقکارها ساده است و در ناحیه‌های تاریک، مثلاً ساختمانی که برق یا روشنایی آن قطع شده، به کار آن‌ها می‌آید. اگر کار برقکار به‌گونه‌ای باشد که به هر دو دست نیاز داشته باشد، می‌تواند چراغ‌قوره را به کلاه ایمنی خود یا روی سرش نصب کند.

مته (دریل)

هر برقکاری احتمالاً از مته استفاده می کند، اما استفاده از این ابزار سیم کشی بسته به کاربرد و محیط سیم‌کشی متفاوت است. آنچه برای یک برقکار ضروری است، ممکن است برای برقکار دیگر مورد نیاز نباشد. توان مته مورد نیاز به جنس جایی که حفاری می‌شود بستگی دارد. بسته به نیاز، ممکن است از یک مدل بی‌سیم با ولتاژ پایین نیز استفاده شود. برای حفاری در بتن، مته چکشی ضربه بیشتری وارد می‌کند و می‌تواند سوراخ‌های بیشتری را سریع‌تر ایجاد کند. مته‌های چندمنظوره نیز گزینه خوبی برای استفاده هستند.

متر

امروزه، ابزارهای اندازه‌گیری لیزری محبوب‌تر از انواع سنتی خود هستند، اما مترهای قدیمی باز هم مورد استفاده قرار می‌گیرند، زیرا کار با آن‌ها ساده است.

فنر سیم‌کشی

فنر سیم‌کشی ابزاری است که با استفاده از آن می‌توان سیم برق را به‌راحتی درون لوله برق یا خرطومی هدایت کرد و به محل پریز، کلید یا جعبه‌تقسیم رساند.

 

رله کنترل جریان چیست؟ — انواع و کاربرد به زبان ساده

رله چیست؟

رله، در ساده‌ترین حالت، یک کلید الکترومغناطیسی است که برای قطع و وصل مدار توسط یک سیگنال کم‌توان یا جایی که چندین مدار باید توسط یک سیگنال کنترل شوند استفاده می‌شود. می‌دانیم که اغلب وسایل کاربردی صنعتی پیشرفته از رله‌ها برای عملکرد مؤثر خود استفاده می‌کنند. رله‌ها کلیدهای ساده‌ای هستند که هم به صورت الکتریکی و هم مکانیکی کار می‌کنند. در رایج‌ترین انواع، رله‌ها از یک آهنربای الکتریکی و همچنین مجموعه‌ای از کنتاکت‌ها تشکیل شده‌اند. ساز و کار سوئیچینگ با کمک آهنربای الکتریکی انجام می‌شود. همچنین اصول عملیاتی دیگری برای کار آن وجود دارد. اما رله‌ها با توجه به کاربردشان متفاوت هستند.

چرا از رله استفاده می‌شود؟

از یک رله در مواردی استفاده می‌شود که فقط می‌توان از سیگنال کم‌توان برای کنترل مدار استفاده کرد. همچنین در موقعیت‌هایی که فقط از یک سیگنال می‌توان برای کنترل تعداد زیادی مدار استفاده کرد، رله گزینه مناسبی است. استفاده از رله در زمان اختراع تلفن آغاز شد. این قطعات نقش مهمی در تغییر تماس در مبادلات تلفنی داشتند. آن‌ها همچنین در تلگراف از راه دور استفاده می‌شدند. رله‌ها برای تغییر سیگنال از یک منبع به مقصد دیگر به کار می‌رفتند. پس از اختراع رایانه‌ها، همچنین برای انجام عملیات بولی و سایر عملیات منطقی از رله‌ استفاده شد. در کاربردهای صنعتی، رله‌ها برای به حرکت درآوردن موتورهای الکتریکی و سایر دستگاه‌هایی که به توان بالایی نیاز دارند، به کار می‌روند. به این گونه رله‌ها کنتاکتور می‌گویند.

ساختار عمومی رله

چهار بخش اصلی در یک رله وجود دارد. این بخش‌ها عبارتند:

• آهنربای الکتریکی
• آرمیچر متحرک
• کنتاکت‌های سوئیچ
• فنر

شکل زیر نمایی از ساختمان یک رله ساده را نشان می‌دهد.

رله شکل بالا یک رله الکترومغناطیسی با یک هسته سیم‌پیچی‌شده است که دور هسته آهنی پیچیده شده است. به این ترتیب، یک مسیر با رلوکتانس (مقاومت مغناطیسی) بسیار کم برای شار مغناطیسی به وجود می‌آید تا آرمیچر را به حرکت در آورد. آرمیچر متحرک به یوغ متصل است که به صورت مکانیکی به کنتاکت‌ها وصل می‌شود. این قطعات با کمک فنر ایمن نگه داشته می‌شوند. فنر برای ایجاد فاصله هوایی در مدار هنگام قطع برق رله استفاده می‌شود.

رله چگونه کار می‌کند؟

با بررسی شکل زیر می‌توانیم عملکرد رله را به خوبی درک کنیم.

شکل بالا بخش داخلی یک رله را نشان می‌دهد. یک هسته آهنی توسط سیم‌پیچ کنترل احاطه شده است. همان‌طور که در شکل نشان داده شده است، منبع تغذیه از طریق یک کلید کنترل به آهنربای الکتریکی و از طریق کنتاکت‌ها به بار مرتبط می‌شود. هنگامی که جریان از سیم‌پیچ کنترل شروع به عبور می‌کند، آهنربای الکتریکی انرژی‌دار می‌شود و در نتیجه میدان مغناطیسی را تقویت می‌کند. بنابراین، بازوی کنتاکت بالایی شروع به جذب به بازوی ثابت پایینی می‌کند و کنتاکت‌ها را می‌بندد و یک مسیر برای انتقال انرژی منبع به بار به وجود می‌آورد. از طرف دیگر، اگر رله، از قبل، در هنگام بسته شدن کنتاکت‌ها خاموش شده باشد، کنتاکت برعکس حرکت کرده و مدار باز خواهد شد.

به محض قطع جریان سیم‌پیچ، آرمیچر متحرک با یک نیرو به موقعیت اولیه خود باز می‌گردد. این نیرو تقریباً برابر با نصف نیروی مغناطیسی خواهد بود و عمدتاً توسط دو عامل (فنر و جاذبه) تأمین می‌شود.

رله‌ها عمدتاً برای دو عملیات اساسی ساخته می‌شوند. یکی کاربرد فشار ضعیف و دیگری فشار قوی. برای کاربردهای فشار ضعیف، اولویت بیشتری برای کاهش نویز کل مدار داده خواهد شد. برای کاربردهای فشار قوی، آن‌ها عمدتاً برای کاهش پدیده‌ای به نام قوس الکتریکی طراحی شده‌اند.

اصول اولیه برای همه رله‌ها، از قبیل رله کنترل جریان یکسان است. رله‌ شکل زیر با چهار سر را در نظر بگیرید که با دو رنگ نشان داده شده است. رنگ سبز نشان‌دهنده مدار کنترل و رنگ قرمز نشان دهنده مدار بار است. یک سیم پیچ کنترل کوچک به مدار کنترل متصل می‌شود. یک سوئیچ به بار متصل است. این کلید توسط سیم پیچ در مدار کنترل کنترل می شود. حال اجازه دهید مراحل مختلفی را که در یک رله اتفاق می‌افتد، برداریم.

رله برق‌دار (ON): همان‌طور که در شکل زیر نشان داده شده است، جریان گذرنده از سیم‌پیچ‌ها با سرهای ۱ و ۳ نمایش داده شده است که یک میدان مغناطیسی را ایجاد می‌کند. این میدان مغناطیسی باعث بسته شدن پایه‌های 2 و 4 می‌شود. بنابراین کلید نقش مهمی در کار رله ایفا می‌کند. از آنجا که بخشی از مدار بار است، برای کنترل یک مدار الکتریکی که به آن متصل است استفاده می‌شود. بنابراین، هنگامی که رله روشن می‌شود، جریان از طریق پایه‌های 2 و 4 خواهد گذشت.

رله بی‌برق (OFF): به محض اینکه جریان گذرنده از پایه‌های 1 و 3 متوقف شود، سوئیچ رله باز می‌شود و در نتیجه مدار باز از عبور جریان از پایه‌های 2 و 4 جلوگیری می‌کند. بنابراین رله بدون برق و در نتیجه در موقعیت خاموش قرار می‌گیرد.

به طور ساده، هنگامی که یک ولتاژ به پایه 1 اعمال می‌شود، آهنربای الکتریکی فعال و باعث ایجاد میدان مغناطیسی می‌شود که به بسته شدن پایه‌های 2 و 4 می‌انجامد و باعث ایجاد مدار بسته می شود. هنگامی که در پایه 1 ولتاژ وجود ندارد، نیروی الکترومغناطیسی و در نتیجه میدان مغناطیسی وجود نخواهد داشت. بنابراین سوئیچ‌ها باز می‌مانند.

کنتاکت NO و NC

دو اصطلاح بسیار رایج که در ارتباط با رله‌ها خواهید شنید، کنتاکت‌های NC و NO هستند:

• کنتاکت در حالت عادی باز (Normally Open Contact) یا NO: با فعال شدن رله مدار را می‌بندد و در صورت غیرفعال بودن رله مدار را باز می‌کند.
• کنتاکت در حالت عادی بسته (Normally Closed Contact) یا NC، برخلاف کنتاکت NO است. هنگامی که رله فعال می‌شود، مدار را قطع می‌کند. هنگامی که رله غیرفعال می شود، مدار وصل می شود.

از رله‌ها می‌توان برای کنترل چندین مدار تنها با یک سیگنال استفاده کرد. یک رله یک یا چند قطب را سوئیچ می‌کند که هر یک از کنتاکت‌ها را می‌توان با انرژی دادن به سیم‌پیچ راه انداخت.

تعداد قطب و مسیر در رله کنترل جریان

رله‌ها دقیقاً عملکرد سوئیچ را دارند. بنابراین، همان مفهوم برای آن‌ها نیز بیان می‌شود. یک رله می‌تواند یک یا چند قطب و مسیر را تغییر دهد.

• تک مسیره تک قطب (SPST): رله SPST در مجموع دارای چهار پایانه است. از این دو ترمینال می‌توان مدار را وصل یا قطع کرد. دو ترمینال دیگر برای اتصال سیم‌پیچ مورد نیاز است.
• دو مسیره تک قطب (SPDT): رله SPDT در مجموع دارای پنج پایانه است. از این‌ها دو تا پایانه‌های سیم‌پیچ هستند. یک ترمینال مشترک نیز گنجانده شده است که به یکی از دو ترمینال دیگر متصل می‌شود.
• تک مسیره دو قطب (DPST): رله DPST در مجموع دارای شش پایانه است. این پایانه‌ها بیشتر به دو جفت تقسیم می‌شوند. بنابراین می‌توانند به عنوان دو SPST عمل کنند که توسط یک سیم‌پیچ فعال می‌شوند. از شش ترمینال، دو تای آن‌ها پایانه‌های سیم‌پیچی هستند.
• دو مسیره دو قطب (DPDT): رله DPDT از انواع قبلی بزرگ‌تر است و عمدتاً دارای هشت پایانه است. دو ردیف پایه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که روی ترمینال‌ها تغییر کنند. آن‌ها طوری طراحی شده‌اند که به عنوان دو رله SPDT عمل می‌کنند که توسط یک سیم‌پیچ فعال می‌شوند.

رله کنترل جریان چیست؟

اکنون که با ساختار عمومی و عملکرد کلی رله آشنا شدیم. به پاسخ پرسش ابتدای آموزش می‌پردازیم. رله کنترل جریان رله‌ای است که وظیفه آن پایش دائمی جریان و نگه داشتن آن در محدوده تعریف‌شده توسط کاربر است. در واقع، رله کنترل جریان علاوه بر محافظت در برابر اضافه‌جریان، اگر جریان از حدی کمتر باشد نیز عمل خواهد کرد و مدار را قطع می‌کند. زمان قطع به تنظیماتی بستگی دارد که توسط کاربر تعریف می‌شود. رله کنترل جریان یک رله نظارت بر جریان اغلب الکترونیکی است که شبکه‌های تک‌فاز (DC یا AC) یا سه‌فاز را برای اضافه‌جریان و کمبود جریان، در محدوده خاص نگه می‌دارد و به نوعی کنترل می‌کند. رله کنترل جریان را در رله مانیتورنگ جریان نیز می‌گویند.

ساختار یک رله کنترل جریان

به غیر از نوار دو فلزی و کنتاکت‌هایی که در بخش اصول عملکرد بحث شده است، قطعات بیشتری در رله کنترل جریان وجود دارد که با آن‌ها آشنا می‌شویم.

ترمینال یا پایانه 

پایانه‌های L2 ،L1 و L3 پایانه‌های ورودی هستند که می‌توان آن‌ها را مستقیماً به کنتاکتور نصب کرد. منبع تغذیه موتور به پایانه‌های T2 ،T1 و T3 متصل شود.

دکمه تنظیم دامنه آمپر

یک دکمه چرخشی روی رله کنترل جریان وجود دارد که با استفاده از این دکمه می‌توان جریان نامی موتور را تنظیم کرد. جریان بین حد بالا و پایین موجود قابل تنظیم است. در رله کنترل جریان الکترونیکی، یک دکمه اضافی برای انتخاب کلاس تریپ یا قطع فراهم شده است.

دکمه ریست

یک دکمه ریست یا بازنشانی روی رله کنترل جریان وجود دارد تا پس از تریپ و رفع خطا، مجدداً تنظیم شود.

انتخاب ریست دستی/خودکار

با استفاده از دکمه انتخاب بازنشانی دستی/خودکار، می‌توانیم از بین ریست دستی و خودکار رله پس از تریپ یکی را انتخاب کنیم. اگر دستگاه روی خودکار تنظیم شده باشد، ریست از راه دور امکان‌پذیر است.

کنتاکت کمکی

کنتاکت‌های کمکی، یکی NO (کنتاکت‌های ۹۷-۹۸) و دیگری NC (کنتاکت‌های ۹۵-۹۶)، هستند. کنتاکت NO برای سیگنال‌دهی تریپ و کنتاکت NC برای قطع کنتاکتور است. کنتاکت‌های NC باید قابلیت سوئیچ مستقیم سیم‌پیچ کنتاکتور را داشته باشند.

دکمه تست

با استفاده از دکمه تست می‌توان سیم‌کشی کنترل را آزمایش کرد.

نماد رله کنترل جریان

شکل زیر نماد رله کنترل جریان را نشان می‌دهد. در اینجا 1، 2، 3، 4، 5 و 6 ترمینال برق، 95 و 96 کنتاکت تریپ و 97 و 98 کنتاکت سیگنال هستند.

کلاس تریپ رله

مدت زمانی که طول می‌کشد رله‌ کنتاکتور را در هنگام اضافه بار باز کند، در کلاس تریپ مشخص شده است. کلاس تریپ معمولاً در دسته‌های کلاس 10، کلاس 20، کلاس 30 و کلاس 5 طبقه‌بندی می‌شود. رله در این کلاس تریپ‌ها به ترتیب در 10 ثانیه، 20 ثانیه، 30 ثانیه و 5 ثانیه در 600٪ جریان بار کامل موتور تریپ می‌کند.

کلاس‌ 10 و کلاس 20 نسبت به بقیه رایج‌تر هستند. رله‌های اضافه بار کلاس 30 برای حفاظت از موتورهایی که بارهای اینرسی بالایی دارند و رله‌های کلاس 5 برای موتورهایی که نیاز به سرعت زیاد دارند استفاده می‌شوند.

چگونه باید از رله کنترل جریان استفاده کرد؟

رله‌ها همیشه در ترکیب با کنتاکتورهای موجود در مدار استفاده می‌شوند. رله در یک خط در موتور به گونه‌ای متصل است که جریان به موتور به طور کامل از آن عبور می‌کند. در شکل زیر، انواع اتصالات رله برای موتورهای تک فاز و سه فاز آورده شده است.

در شکل بالا، K1 و K1M رله‌های کنترل جریان هستند. شکل‌های اول و دوم از چپ، موتور تکفاز هستند و شکل سوم موتور سه‌فاز است.

چه عواملی موجب تریپ رله می‌شود؟

سه عامل اصلی برای تریپ رله وجود دارد:

• اضافه بار موتور
• افت فاز ورودی
• عدم تعادل فاز

البته، به غیر از این موارد، ممکن است ویژگی محافظتی اضافه دیگری نیز در نظر گرفته شود.

در هنگام کار عادی، جریان عبوری از هر پل رله اضافه بار به موتور در یک زمان مشخص ثابت می‌ماند. اگر هر كدام از فازها قطع شود، جریان دو فاز دیگر به 1٫73 برابر مقدار طبیعی می‌رسد. از این رو رله کنترل جریان گرم می‌شود و فرمان تریپ می‌دهد. خرابی فاز به عنوان افت فاز نیز شناخته می‌شود.

رله‌های اضافه جریان نمی‌توانند از اتصال کوتاه محافظت کنند و همیشه باید در کنار دستگاه‌های محافظ اتصال کوتاه استفاده شوند. در غیر این صورت، هرگونه اتصال کوتاه در موتور می‌تواند به این رله‌ها آسیب برساند.

کاربردهای رله کنترل جریان

از کاربردهای رله کنترل جریان و در کل رله اضافه بار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• از رله کنترل جریان برای محافظت از موتور استفاده می‌شود.
• می‌توان از یک رله کنترل جریان برای تشخیص شرایط اضافه بار و همچنین شرایط خطا استفاده کرد و سپس دستور تریپ را اعلام کرد.
• رله کنترل جریان مانند الکترونیک حالت جامد به سیستم‌های ریزپردازنده وارد شده است.
• رله‌های کنترل جریان در هنگام عبور جریان شدید دستگاه را غیرفعال می‌کنند.

تحلیل مدارهای الکتریکی — معرفی روش ها و قضایای مهم

تحلیل مدارهای الکتریکی چیست؟

تحلیل مدارهای الکتریکی معمولاً به فرایند مطالعه و تجزیه و تحلیل و محاسبه مقادیر مختلف الکتریکی مدار، به ویژه ولتاژها و جریان‌ها، گفته می‌شود. در واقع، هرگاه جریان شاخه‌ها و ولتاژ گره‌های یک مدار را به دست آوریم، آن مدار را تحلیل کرده‌ایم.

برای حل مسائل مختلف تحلیل مدارهای الکتریکی، ابتدا باید واحدهای اساسی زیر را یاد بگیریم:

• جریان ($$I$$): واحد جریان آمپر (A) است و به عنوان مقدار جریان ایجاد شده در اثر اعمال یک ولت یه یک مقاومت یک اهمی تعریف می‌شود.
• ولتاژ ($$V$$): واحد ولتاژ ولت (V) است و به عنوان مقدار کمیت مورد نیاز برای اعمال بر یک مقاومت یک اهمی تعریف می‌شود که منجر به جریانی برابر با یک آمپر شود.

بسته به اندازه پیچیدگی مدار، از روش‌های مختلافی برای تحلیل مدار استفاده می‌شود. گاهی ممکن است تنها با قوانین ساده‌ای مانند قانون اهم تحلیل مدارهای الکتریکی را انجام داد. گاهی نیز پیچیدگی مدار به حدی است که باید از روش‌های پیشرفته‌تر استفاده کرد و محاسبات بیشتری را انجام داد. در ادامه، روش‌های مهم تحلیل مدارهای الکتریکی را معرفی می‌کنیم.

قانون اهم

سال‌ها پیش، اهم، دانشمند آلمانی به این واقعیت پی برد که جریان گذرنده از یک مقاومت خطی در دمای ثابت، متناسب با ولتاژ دو سر آن است و رابطه عکس با مقدار مقاومت دارد. رابطه بین ولتاژ، جریان و مقاومت همان قانون اهم است که با رابطه زیر نشان داده می‌شود:

$$I=\frac{V}{R}$$

که در آن، $$V$$ ولتاژ بر حسب ولت، $$I$$ جریان برحسب آمپر و $$R$$ مقاومت بر حسب اهم است. قانون اهم کاربرد گسترده‌ای در فرمول‌ها و محاسبات مهندسی برق و تحلیل مدار دارد.

 

اجزای تشکیل دهنده مدار جریان مستقیم

مدار جریان مستقیم از اجزای مختلفی مانند مقاومت، باتری، کلید و گره تشکیل شده است.

مقاومت

مقاومت‌ها از عبور راحت جریان الکتریکی در مدار جلوگیری و ولتاژ را داخل مدار مصرف می‌کنند.

باتری

باتری‌ها انرژی الکتریکی را در مدار تولید می‌کنند. باتری از دو قطب مثبت و منفی تشکیل شده است. قطب منفی با خط عمودی کوچک و قطب مثبت با خط عمودی بلند نشان داده می‌شوند.

کلید 

با باز و بسته کردن کلیدها در مدار الکتریکی، جریان را در مدار قطع یا وصل می‌کنیم. اگر کلید باز باشد، عبور جریان برابر صفر خواهد بود.

اگر کلید در مدار بسته باشد، مقدار جریان الکتریکی در مدار غیر صفر خواهد بود.

گره

گره مکانی است که در آن دو یا بیشتر از دو مورد از اجزای مدار به یکدیگر وصل می‌شوند. گره‌ای تکی (نقطه سیاه) در تصویر زیر نشان داده شده است.

انواع مدارهای جریان مستقیم

مدارهای DC به چهار دسته کلی تقسیم می‌شوند:

• مدار ساده
• مدار بسته
• مدار باز
• اتصال کوتاه

مدار ساده

مدار ساده از کمینه تعداد اجزای تشکیل دهنده مدار تشکیل شده است:

• باتری
• مقاومت
• حلقه‌ای از سیم‌ها برای عبور جریان الکتریکی

در حالت کلی، از مقاومت‌ سیم‌ها چشم‌پوشی می‌کنیم. در مدارهای ساده، ولتاژ تامین شده در باتری، توسط مقاومت مصرف می‌شود.

مدار بسته

مسیر جریان در مدار بسته، پیوسته است. به بیان دیگر، هیچ شکافی داخل مدار وجود ندارد.

مدار باز

هنگامی که مدار الکتریکی پیوسته نباشد و قسمتی از آن باز باشد، جریانی از آن عبور نخواهد کرد. در این حالت ممکن است کلید داخل مدار باز یا یکی از اجزای تشکیل دهنده آن آسیب دیده باشد.

مدار کوتاه

به قسمتی از مدار با مقاومت صفر، مدار کوتاه (سیم آبی در تصویر زیر) گفته می‌شود. در صورت وجود مدار کوتاه، تمام جریان از آن خواهد گذشت. دلیل این امر آن است که جریان، مسیری با کمترین مقاومت را ترجیح می‌دهد.

تصویر زیر نشان می‌دهد که چگونه با بستن کلید S، تمام جریان از مقاومت $$R_2$$ به سمت سیم تنها منحرف می‌شود. هنگامی که کلید S باز است، جریان $$I$$ از قطب مثبت باتری به سمت گره N جریان دارد. از آنجایی که کلید باز است، هیچ جریانی از آن قسمت مدار عبور نخواهد کرد و تمام آن از مقاومت $$R_2$$ می‌گذرد.

با بستن کلید S، اتصالی کوتاهی در اطراف مقاومت $$R_2$$ تشکیل می‌شود. بنابراین، جریان به هنگام رسیدن به گره N، با دو مسیر روبرو خواهد شد:

1. مسیر عبوری از مقاومت $$R_2$$
2. مسیر عبوری از اتصال کوتاه

از بین این دو مسیر، مقاومت مسیر ۲ کمتر است (از مقاومت سیم‌ها در حالت کلی صرف‌نظر می‌شود). در نتیجه، جریان از کلید عبور خواهد کرد.

فرمول ولت آمپر در مدار جریان مستقیم

توان الکتریکی به صورت نرخ جذب یا تولید انرژی در مدار الکتریکی تعریف می‌شود. گفتیم واحد اندازه‌گیری توان، ولت آمپر یا وات است. معنای ولت آمپر و وات با توجه به نوع مدار الکتریکی تغییر می‌کند. در مدارهای جریان مستقیم، یک ولت آمپر معادل یک وات است. این هم‌ارزی بدان معنا است که ضریب توان منبع تغذیه برابر یک است. فرمول محاسبه توان در مدار جریان مستقیم به صورت زیر محاسبه می‌شود:

$$P_{dc}=VA=V_{dc}\times I_{dc}$$

اگر مدار از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده باشد، برای دانستن مقدار توان مورد نیاز مدار، توان هر قسمت را می‌توان به صورت خطی با یکدیگر جمع کرد.

توان با استفاده از فرمول‌های زیر نیز محاسبه می‌شود:

$$P=\frac{V^2}{R}P=I^2\times R$$

سه کمیت توان، جریان و ولتاژ در مثلثی به نام مثلث توان، به صورت زیر قرار گرفته‌اند.

مثلث به سه قسمت تقسیم شده است. توان در قسمت بالا و کمیت‌های ولتاژ و جریان در قسمت پایین قرار گرفته‌اند. برای محاسبه توان، گام‌های زیر را طی می‌کنیم:

1. دایره‌ای در اطراف P (توان) رسم می‌کنیم.
2. علامت مساوی را جلوی آن می‌گذاریم.
3. خط عمود بین جریان و ولتاژ در مثلث، نشان دهنده حاصل‌ضرب این دو کمیت است.
4. در نتیجه، توان برابر حاضل‌ضرب ولتاژ در جریان خواهد بود.

اگر بخواهیم جریان را به‌دست آوریم، مرحله‌های زیر را طی می‌کنیم:

1. دایره‌ای دور جریان ($$I$$) رسم می‌کنیم.
2. خط افقی رسم شده بین توان و ولتاژ، نشان دهنده تقسیم است.
3. بنابراین، جریان از تقسیم توان بر ولتاژ محاسبه می‌شود.

برای محاسبه ولتاژ، گام‌های زیر را طی می‌کنیم:

1. دایره‌ای دور ولتاژ ($$V$$) رسم می‌کنیم.
2. خط افقی رسم شده بین توان و جریان، نشان دهنده تقسیم است.
3. بنابراین، ولتاژ از تقسیم توان بر جریان محاسبه می‌شود.

همان‌طور که می‌بینیم، سه فرمول برای محاسبه توان وجود دارند. اگر مقدار توان محاسبه شده در یکی از اجزای مدار مثبت باشد، آن جزء توان را مصرف کرده است. در مقابل، اگر توان محاسبه شده منفی باشد، جزء مورد نظر تولید کننده توان خواهد بود.

مثال اول محاسبه توان

در تصویر زیر مقدار مقاومت‌های قرار گرفته در مدار برابر $$R_1=5\Omega$$، $$R_2=10\Omega$$ و $$R_3=15\Omega$$ هستند. مقدار ولتاژ تولید شده توسط باتری برابر ۰/۳۰ ولت است. مقدار مقاومت معادل $$R_s$$ را به‌دست آورید. جریان عبوری، افت ولتاژ و توان مصرف شده در هر مقاومت را به‌دست آورید.

پاسخ: از آنجایی که هیچ گره‌ای بین سه مقاومت قرار نگرفته است، مقاومت‌ها به صورت سری در مدار قرار گرفته‌اند. مقاومت کلی در این حالت برابر است با:

$$R_s=R_1+R_2+R_3=5\Omega +10\Omega +15\Omega =30\Omega$$

جریان عبوری از مقاومت‌های سری و مقاومت معادل کل، یکسان و برابر $$I$$ است. جریان $$I$$ با استفاده از قانون اهم به صورت زیر به‌دست می‌آید:

$$I=\frac{ϵ}{R_s}=\frac{0.3V}{30\Omega }=0.010A$$

ولتاژ دو سر هر مقاومت با استفاده از قانون اهم به‌دست می‌آید:

$$V=IR$$

با داشتن مقدار مقاومت و جریان عبوری و قرار دادن آن‌ها در رابطه بالا، داریم:

• ولتاژ دو سر مقاومت ۵ اهمی برابر $$V=IR=0.010\times 5=0.050V$$ است.
• ولتاژ دو سر مقاومت ۱۰ اهمی برابر $$V=IR=0.010\times 10=0.100V$$ است.
• ولتاژ دو سر مقاومت ۱۵ اهمی برابر $$V=IR=0.010\times 15=0.150V$$ است.
• ولتاژ دو سر مقاومت ۳۰ اهمی برابر $$V=IR=0.010\times 30=0.300V$$ است.

توان مصرف شده توسط هر مقاومت با استفاده از رابطه زیر داده می‌شود:

$$P=VI$$

توان مصرفی در مقاومت ۵ اهمی برابر است با:

$$P=0.010\times 0.050=5.00\times {10}^{-4}W$$