کنترل فاز

امروزه با پیشرفت شبکه‌های قدرت در جهان موضوعاتی مثل انرژی‌های نوین، تبدیل انرژی، موارد استفاده‌ی سیستم‌های ساخت دست بشر در صنعت و رابطه‌ی این موارد باهمدیگر، موجب تجلی بحث مهندسی قدرت به‌عنوان یکی از شاخه‌های بزرگ و ممتاز در میان علوم مختلف گردیده است. در حال حاضر در اغلب مناطق دنیا، نفوذ شبکه‌های قدرت قابل‌مشاهده است. لازم به ذکر است که مبحث الکترونیک قدرت یکی از مهم‌ترین شاخه‌های این علم است.

 امروزه ادوات الکترونیک قدرت در مدل‌های متفاوت و برای کاربردهای گوناگون تولید می‌شوند. برشگرهای ولتاژ و جریان، رکتیفایرها، تنظیم‌کننده‌های AC-AC، منابع تغذیه، اینورترها و کنترل فازها ازجمله این ادوات هستند. برای محافظت از الکتروموتور در برابر اختلاف ولتاژ در تابلو برق‌های صنعتی  از کنترل فاز استفاده می‌گردد، کنترل فاز این عمل را به‌صورت الکترونیکی انجام می‌دهد. همچنین برای محافظت الکتروموتور در مقابل اختلالات جریان از کنترل بار استفاده می‌گردد.

 کنترل فاز برای حفاظت موتورهای سه فاز در مقابل کاهش یا افزایش بیش‌ازحد ولتاژ  شبکه، عمل قطع فاز و یا جابه‌جایی فاز را انجام می‌دهد؛ گاهی دلیل سوختن موتورها، اتصال ناقص کنتاکت‌های کنتاکتور است، به همین دلیل کنترل فاز بعد از کنتاکتور نصب می‌گردد.

معرفی بخش‌های مختلف کنترل فاز

تعدادی نشانگر LED و ترمینال بر روی هر کنترل فاز وجود دارد که انتخاب شماره یا رنگ هر یک از ترمینال‌ها و محل قرارگیری آن‌ها با توجه به شرکت سازنده متفاوت است. در ادامه مطلب بخش‌های مختلف کنترل فاز را معرفی خواهیم کرد:

• ترمینال‌های R و S و T یا L1، L2، L3
• Sensitivity یا Se
• One Delay
• ترمینال 15
• ترمینال 16
• ترمینال 18
• نشانگرهای خطا

ترمینال‌های R،S، T:

به این ترمینال‌ها ورودی برق سه فاز شبکه را وصل می‌نماییم. درواقع کنترل‌های فاز به دو شکل بدون نول و با نول طراحی و ساخته می‌شوند. با متصل کردن درست سیم‌های مدنظر به هرکدام از آن‌ها چراغ نشانگر تغذیه دستگاه روشن می‌گردد.

Sensitivity:

این بخش میزان حساسیت را نسبت به عدم تقارن فازها معین و اعلام می‌نماید.

One Delay:

پیچ تنظیم‌کننده یا زمان انتظار در موارد خاص مانند زمانی که اشتباه یا خطا رخ دهد، روشن می‌گردد.

ترمینال 15:

ترمینال 15 ترمینالی است که به آن ورودی فرمان وارد می‌شود و خروجی آن را می‌توان در پایانه های 16 و 18 دریافت نمود. درواقع ورودی پایه COM رله داخلی کنترل فاز می‌باشد.

ترمینال 16:

خروجی NC یا نرمال باز است. این خروجی زمانی که ولتاژ سه فاز مشکلی نداشته باشد وصل می‌گردد که در این صورت نشانگر رله فعال و روشن می‌باشد و ترمینال 16 به کنتاکتور رله متصل می‌گردد.

ترمینال 18:

خروجی نرمال بسته یا NO است. ترمینال 18 همواره بسته است مگر زمانی که چراغ یا نشانگر سیگنال REL روشن گردد. در واقع ترمینال 18 در دوحالتی که دستگاه خاموش باشد یا خطایی رخ‌داده باشد بسته است و وقتی‌که خطایی ایجاد شود رله داخلی قطع می‌کند. می‌توان از این ترمینال بااتصال به PLC  برای مانیتورینگ استفاده نمود.

نشانگر خطا:

یک الی دو عدد نشانگر خطا بر روی کنترل‌های فاز وجود دارد که معمولاً در صورت جابه‌جایی در فازها یا تغییر در جریان ولتاژ برق، هنگامی‌که ولتاژ خارج از شبکه و حدود مجاز عملکرد دستگاه باشد موجب روشن شدن چراغ نشانگر و قطع رله داخلی می‌شود.

کاربرد کنترل فاز

کنترل فاز، مدار فرمان را در صورت بروز هر یک از موارد زیر قطع می‌نماید:

• ولتاژ از حد مجاز بالاتر باشد.
• ولتاژ از حد مجاز پایین‌تر باشد.
• جابجایی در فازها
• قطع شدن یکی از فازها
• عدم تقارن در فازها
• تنظیم on-delay:

با خارج شدن ولتاژ از حد مجاز، کنتاکت‌های خروجی رله، بعد از مدت‌زمان تنظیمی، تغییر موقعیت می‌دهد و با فراهم آوردن شرایط مناسب برای ولتاژ، تغییر خروجی رله سریع می‌گردد.

تنظیم: off-delay

قطع رله به شکل لحظه‌ای است ولی وصل رله با تأخیر انجام می‌گیرد. در این وضعیت زمانی که ولتاژ در حد غیرمجاز قرار گیرد رله عمل می‌کند و تا گذشت زمان تنظیمی کنتاکت‌های خروجی رله بدون تغییر باقی خواهند ماند.

• تنظیم حساسیت عدم تقارن: با تنظیم در این وضعیت این امکان فراهم می‌شود که میزان نامتقارنی و ولتاژ برگشت را جهت قطع خروجی انتخاب کرد، مقدار عدد به‌صورت درصد بیان می‌شود. در اغلب موارد حساسیت بین ۱۵ الی ۲۰ درصد مناسب است.

اگر هریک از اختلالات شبکه توسط کنترل فاز تشخیص داده نشود، موجب ایجاد عیب در موتور و تجهیزات می‌گردد. همان‌طور که گفته شد، کنترل فاز یکی از انواع تجهیزات برقی محسوب می‌شود که در تابلو استفاده می‌شود و کار کنترل کردن فازها و محافظت موتور در برابر عدم توالی فازها، دو فاز شدن و عدم تقارن فازها را به عهده دارد.

 اگر یکی از فازهای شبکه به هر دلیلی قطع گردد و یا فازها جابه‌جا گردند، ممکن است سبب سوختن موتور یا خرابی دستگاهی که در مدار و تابلو برق بکار گرفته ‌شده، گردد. در واقع این وسیله نیز از کلیدهای ایمنی محسوب می‌شود و قرار دادن آن در مدار برقی ساختمان، از بروز مشکلات برقی جلوگیری می‌نماید.

انواع کنترل فازها

به‌صورت کلی کنترل‌های فاز را در دودسته تک فاز  و سه فاز تقسیم‌بندی می‌کنند. باید گفت که نحوه عملکرد هر دو نوع کنترل فاز به هم شبیه است. اما نوع مدار و سیم‌کشی که قرار است در آن‌ها استفاده شود، از مواردی هستند که باید به آن‌ها توجه نمود؛ دسته‌بندی تک فاز و سه فاز نیز بر همین مبنا انجام پذیرفته است.

اغلب برای بالا بردن امنیت سیستم‌های الکتریکی موجود در ساختمان‌های مسکونی یا ادارات و شرکت‌ها، از کنترل فاز تک فاز استفاده می‌کنند. این وسیله در ساختمان‌ها دقیقاً بعد از کنتور نصب می‌گردد و عملکردی شبیه محافظ برق دارد. بر همین اساس پس از نصب دستگاه، نیاز نیست از محافظ‌های جداگانه برای یخچال، تلویزیون و غیره استفاده شود.

توصیه می‌گردد پیش از نصب این دستگاه از یک کلید مینیاتوری استفاده نمایید تا مانع از خاموشی‌های احتمالی ناشی از عملکرد این دستگاه در شب گردید. کنترل فاز سه فاز نمونه‌ی دیگری است که همان‌گونه که از نامش مشخص است برای کار، نیاز به سه فاز ورودی دارد. در خروجی نیز این وسیله با استفاده از ترمینال‌های شماره 15 و 18 به کنتاکتور اصلی متصل می‌گردد. در آخر اینکه، تنها دو شاخص برای این نمونه کنترل کافی است تنظیم شود:

• زمان وصل رله
• میزان حساسیت به عدم تقارن فازها

 علاوه بر فاز، کنترل فازهای سه فاز به نول نیز احتیاج دارند. بر همین اساس هنگام نصب و استفاده از آن‌ها اطمینان یابید که حتماً ترمینال نول دستگاه به نول کنتاکتور وصل شده باشد.

ویژگی‌های کنترل فاز تک فاز

به عبارتی کنترل فاز تک فاز، همان محافظ ولتاژ تک فاز می‌باشد ولی با شکل و شمایل صنعتی که اغلب بر روی ریل در جعبه‌فیوز یا تابلو برق نصب می‌گردد و قادر است عملکرد سیستم برق تابلو تک فاز را کنترل نموده و برای کنترل بسیار دقیق اختلالات برق شبکه تک فاز و جهت کاربرد در کلیه مراکز صنعتی و خانگی، طراحی و تولید گردیده شده است. در این دستگاه می‌توان مقادیر حداقل و حداکثر ولتاژ را تنظیم نمود. از دیگر ویژگی‌های آن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• دارای نشانگر LED است.
• قابلیت تنظیم خطاها، پیغام‌های تنظیمی و ولتاژ شبکه
• حفاظت در برابر افزایش یا کاهش ولتاژ
• وصل رله
• تأخیر در وصل یا قطع
• خطای افزایش یا کاهش ولتاژ
• امکان تنظیم مقادیر OVER و UNDER

مزایای استفاده از کنترل فاز

مهم‌ترین مزایای کنترل فاز عبارت‌اند از:

• موجب افزایش دوام و عمر موتور می‌شود.
• موجب کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری موتورها می‌شود.
• موجب کاهش وقفه‌های ناشی از خرابی موتور می‌گردد.
• مانع از بروز اتفاقاتی همچون برق‌گرفتگی یا آتش‌سوزی در هنگام اتصال کوتاه سیم‌پیچ موتور، می‌شود.
• موجب افزایش ایمنی مدار الکتریکی می‌شود.

ویژگی‌های کنترل فاز شیوا امواج

با بهره‌گیری از کنترل فاز شیوا امواج، قادر به کنترل اختلالات شبکه برق خواهیم بود. اختلالات جابجایی فازها با نشانگر P و اختلالات ناشی از عدم تقارن فازها و افزایش یا کاهش ولتاژ با نشانگر F اعلام می‌شود. از ویژگی‌های کنترل فاز شیوا امواج می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• در برابر افزایش و کاهش ولتاژ، عدم توالی و تقارن فازها، قطع هرکدام از فازها نقش محافظتی دارد.
• به علت عدم استفاده از نول کنترل دقیق بر شبکه برق دارد.
• شاخص‌ها در اثر ضربات کنتاکتور تابلوتغییر نمی‌کند.
• برای تنظیم زمان وصل و عدم تقارن پیچ‌های تنظیم وجود دارد.
• برای اعلام چهار عدد نشانگر وجود دارد که AC برق شبکه، F افزایش و کاهش ولتاژ و عدم تقارن فازها، REL   وصل رله، P  عدم توالی (جابجایی) فازها را نشان می‌دهد.

قابلیت‌های کنترل فاز بار شیوا امواج

• مانع از آسیب رسیدن به الکتروموتور در برابر اختلالات ولتاژ می‌شود.
• مانع از آسیب رسیدن به الکتروموتور در برابر اختلالات جریان می‌شود.
• نمایش جریان مصرفی الکتروموتور
• ct داخلی دارد که هم برای کنترل بار استفاده می‌گردد و هم برای آمپرمتر.