تجهیزات تابلو برق صنعتی — معرفی، انواع و عملکرد

مقدمه

تابلو برق صنعتی یکی از مهم‌ترین اجزای هر سیستم الکتریکی در کارخانه‌ها، ساختمان‌های بزرگ، نیروگاه‌ها و خطوط تولید است. عملکرد صحیح و ایمن تابلو برق، وابسته به انتخاب و نصب درست تجهیزات داخلی آن است.برای دریافت اطلاعات بیشر در مورد انواع تابلوبرق میتوانید مقاله انواع تابلو برق صنعتی و ساختمانی را مطالعه بفرمایید.

در واقع، این تجهیزات هستند که وظیفه کنترل، حفاظت، اندازه‌گیری و توزیع انرژی الکتریکی را درون تابلو بر عهده دارند. شناخت اجزای تابلو برق برای مهندسان برق و تکنسین‌های صنعتی اهمیت حیاتی دارد، زیرا هر خطا در انتخاب یا نصب آن‌ها می‌تواند منجر به خاموشی، آسیب تجهیزات یا حتی خطرات جانی شود.

بخش اول: طبقه‌بندی کلی تجهیزات تابلو برق

تجهیزات تابلو برق به‌طور کلی به چند دسته تقسیم می‌شوند:

در ادامه هر گروه را به تفصیل بررسی می‌کنیم.

بخش دوم: تجهیزات حفاظتی

1. فیوز (Fuse)

فیوز ساده‌ترین و ارزان‌ترین وسیله حفاظتی است. وقتی جریان از حد مجاز عبور کند، المنت داخلی آن ذوب شده و مدار را قطع می‌کند.

• مزایا: ارزان، واکنش سریع، مناسب برای مدارهای ساده

• معایب: غیرقابل استفاده مجدد، نیاز به تعویض پس از هر قطع

2. کلید مینیاتوری (MCB)

کلید مینیاتوری یا Miniature Circuit Breaker نوعی فیوز قابل استفاده مجدد است. در صورت بروز اضافه‌جریان یا اتصال کوتاه، مدار را قطع می‌کند.

• کاربرد: تابلوهای فشار ضعیف و توزیع داخلی

• انواع: تیپ B (حساس)، C (عمومی)، D (موتوری)

3. کلید اتوماتیک (MCCB)

Molded Case Circuit Breaker برای جریان‌های بالاتر استفاده می‌شود. قابلیت تنظیم جریان نامی و زمان قطع را دارد.

• مزیت: امکان تنظیم، مناسب تابلوهای اصلی

• کاربرد: در ورودی تابلو یا تغذیه موتورهای بزرگ

4. کلید نشتی جریان (RCCB / RCD)

برای حفاظت در برابر برق‌گرفتگی و نشتی جریان به زمین استفاده می‌شود. در صورت نشت حتی جریان‌های کوچک (۳۰ تا ۳۰۰ میلی‌آمپر)، مدار را قطع می‌کند.

بخش سوم: تجهیزات کنترلی و فرمان

1. کنتاکتور (Contactor)

وسیله‌ای مغناطیسی است که برای قطع و وصل مدار از راه دور استفاده می‌شود. بخش‌های اصلی آن شامل بوبین، هسته آهنی، تیغه‌های قدرت و تیغه‌های کمکی است.

• کاربرد: راه‌اندازی موتورها، پمپ‌ها، گرم‌کن‌ها

• مزایا: عمر طولانی، کنترل از راه دور

• معایب: صدای مکانیکی، نیاز به مدار فرمان مستقل

2. رله (Relay)

وسیله‌ای برای سوئیچینگ خودکار یا ایزولاسیون سیگنال‌ها است. با تحریک ورودی، تیغه‌های خروجی را تغییر وضعیت می‌دهد.

• انواع: رله حفاظتی، رله زمانی، رله حرارتی، رله الکترونیکی

3. تایمر (Timer)

برای کنترل زمان عملکرد در مدارها استفاده می‌شود. مثلاً تأخیر در استارت موتور یا تأخیر در قطع مدار.

• انواع: تایمر تأخیر در وصل (ON Delay) و تأخیر در قطع (OFF Delay)

4. بی‌متال (Thermal Overload Relay)

حفاظت حرارتی موتورها را انجام می‌دهد. با افزایش دما و جریان، مدار را قطع می‌کند.

• کاربرد: معمولاً همراه با کنتاکتور برای کنترل موتورهااستفاده میگردند و حفاظت الکتروموتور ها را در برابر اضافه جریان بر عهده دارند

5. شستی‌ها و کلیدهای فرمان

کلیدهای فشاری (Start/Stop)، سلکتوری (چرخشی)، کلیدهای وضعیت (دو حالته یا سه حالته) برای اپراتور طراحی می‌شوند.

بخش چهارم: تجهیزات اندازه‌گیری و نمایشگر

1. ولت‌متر و آمپرمتر

برای اندازه‌گیری ولتاژ و جریان در خطوط برق استفاده می‌شوند. در تابلوهای صنعتی معمولاً از نوع دیجیتال با نمایشگر LED یا LCD استفاده می‌شود.

2. ترانس جریان (CT)

جریان بالا را به مقدار کوچکتری برای اندازه‌گیری یا کنترل تبدیل می‌کند. بدون CT امکان اندازه‌گیری دقیق در جریان‌های بالا وجود ندارد.

3. ترانس ولتاژ (PT)

برای اندازه‌گیری ولتاژهای بالا با دقت بالا، ولتاژ را به سطح استاندارد تبدیل می‌کند.

4. پاورمتر و آنالایزر شبکه

ابزارهای هوشمندی هستند که توان اکتیو، راکتیو، ضریب توان (PF)، فرکانس و هارمونیک‌ها را نمایش می‌دهند.

• مزیت: امکان مانیتورینگ از طریق شبکه Modbus یا Ethernet

بخش پنجم: تجهیزات قدرت و توزیع

1. شینه (Busbar)

نوارهای فلزی از جنس مس یا آلومینیوم هستند که برق را بین اجزای تابلو توزیع می‌کنند.

• وظیفه: انتقال جریان بین ورودی، کلیدها و خروجی‌ها

• نکته مهم: سطح مقطع شینه باید بر اساس جریان عبوری محاسبه شود تا گرمایش بیش از حد ایجاد نکند.

2. کابل و ترمینال‌ها

• کابل: برای ارتباط بین اجزای تابلو و مصرف‌کننده‌ها

• ترمینال: محل اتصال ایمن و منظم سیم‌ها

• انواع ترمینال: فنری، پیچی، فشاری، دوطبقه

3. کلید اصلی (Main Switch)

در ورودی تابلو نصب می‌شود و کل مدار را از منبع برق جدا می‌کند. معمولاً از نوع MCCB یا کلید گردان است.

بخش ششم: تجهیزات کنترلی پیشرفته

1. PLC (Programmable Logic Controller)

کنترلر منطقی برنامه‌پذیر قلب سیستم‌های اتوماسیون صنعتی است. وظیفه دارد با دریافت ورودی‌ها (سنسورها، کلیدها) فرمان خروجی‌ها (موتورها، شیرها، آلارم‌ها) را صادر کند.

• مزایا: انعطاف‌پذیری بالا، برنامه‌پذیری، دقت زیاد

• کاربرد: خطوط تولید خودکار، سیستم‌های بسته‌بندی، کنترل دما

2. HMI (Human Machine Interface)

صفحه نمایش لمسی یا کلیددار برای ارتباط اپراتور با PLC و نمایش وضعیت سیستم است.

• ویژگی‌ها: نمایش داده‌ها، کنترل از راه دور، هشدارها

3. ماژول‌های ارتباطی

برای اتصال PLC یا تابلو به شبکه‌های صنعتی مانند Modbus, Profibus, Ethernet/IP استفاده می‌شوند.

بخش هفتم: تجهیزات جانبی و مکانیکی

بخش هشتم: استانداردها و نکات نصب

1. استاندارد IEC 61439 برای طراحی و ساخت تابلوهای فشار ضعیف استفاده می‌شود.

2. استاندارد IP (Ingress Protection) سطح حفاظت تابلو در برابر گردوغبار و رطوبت را نشان می‌دهد. (مثلاً IP54، IP65)

3. ارتینگ (Earthing) الزامی است تا ولتاژ ناخواسته به زمین منتقل شود.

4. استفاده از شماره‌گذاری سیم‌ها، نقشه‌های دقیق و برچسب‌های هشدار از الزامات طراحی صنعتی است.

5. در تابلوهای خارجی از رنگ پودری اپوکسی و بدنه استیل ضد زنگ استفاده می‌شود.

بخش نهم: نکات طراحی و نگهداری

• تجهیزات قدرت (شینه‌ها و کلیدها) باید از تجهیزات فرمان جدا باشند.

• مسیر عبور کابل‌ها باید به‌صورت مجزا و با داکت طراحی شود.

• تهویه مناسب برای جلوگیری از گرمای بیش از حد ضروری است.

• قبل از نصب هر تجهیز، تست عایقی و تست عملکرد انجام شود.

• دوره‌ای تجهیزات اندازه‌گیری و حفاظت بررسی و کالیبره شوند.

جمع‌بندی

تجهیزات تابلو برق صنعتی نقش اساسی در ایمنی، کارایی و دوام سیستم‌های الکتریکی دارند. انتخاب صحیح و نصب اصولی این تجهیزات، بهره‌وری را افزایش داده و از آسیب‌های سنگین جلوگیری می‌کند.
در طراحی هر تابلو باید ترکیبی از تجهیزات حفاظتی، کنترلی، اندازه‌گیری و مکانیکی به‌درستی کنار هم قرار گیرند تا تابلویی استاندارد، ایمن و پایدار ایجاد شود.