گزارش کارآموزی آشنایی با تاسیسات الکتریکی در 32 صفحه ورد قابل ویرایش

بخش اول : آشنایی با تاسیسات الکتریکی

آشنایی با جریان سه فاز

جریان سه فاز در مداری که سیم بندی القاء شونده آن (آرمیچر) از سه دسته سیم پیچ جدا که هر کدام نسبت به هم 120 درجه الکتریکی اختلاف فاز دارند تهیه می شود.

انواع اتصال در سیستم سه فاز

در سیستم سه فاز معمولاً‌ از سه نوع اتصال استفاده می شود :

الف- اتصال ستاره

ب- اتصال مثلث

ج- اتصال مختلط

-محاسبه جریان و ولتاژ در اتصال ستاره

همانطور که می دانیم در اتصال ستاره اختلاف سطح هر فاز با سیم نول ولتاژ فازی (UP) و اختلاف سطح هر فاز با فازی دیگر ولتاژ (Ul) را تشکیل می دهند. مقدار ولتاژ خط از مجموع دو ولتاژ فازی بدست می آید. به همین جهت برای بدست آوردن مقدار Ul باید برآیند دو ولتاژ فازی را رسم و مقدار آن را محاسبه نماییم. بدین ترتیب که یکی از بردارها را در امتداد و به اندازه خودش رسم کرده و سپس بردار را با بردار پهلویش رسم می کنیم. رابطه روبرو برقرار است :

اما جریانی که از هر کلاف عبور می کند همان جریان خط می باشد. یعنی در اتصال ستاره جریان خط مساوی جریان فاز است . IL=IP

-محاسبه جریان و ولتاژ در اتصال مثلث

در این روش کلافهای مصرف کننده یا مولد به شکل مثلث قرار می گیرند. همانطور که می دانیم ولتاژ خط UL در اتصال مثلث همان ولتاژی است که در دو سر کلاف قرار دارد یعنی در اتصال مثلث ولتاژ خط برابر با ولتاژ فاز است : UL = UP

اما جریانی که از هر خط می گذرد مجموع برداری جریان دو کلاف بعدی است. پس جریان هر خط 73/1 برابر جریان هر فاز است :

-اتصال مختلط ترکیبی از اتصالهای ستاره و مثلث می باشد.

توان در مدارهای سه فاز

در یک اتصال سه فاز توان کل از مجموع توانهای هر فاز بدست می آید : P = P1+P2+P3

اگر بار متعادل باشد داریم : P1 = P2 = P3 = Pph

پس توان کل می تواند سه برابر توان هر فاز باشد : P = 3Pph

P = Up.lp.COS (j)

در اتصال ستاره توان بصورت زیر بدست می آید :

و ip=iL







در اتصال مثلث هم رابطه بالا صادق می باشد.

روشهای اندازه گیری توان

معمولاً برای اندازه گیری در سیستم سه فاز از دو روش زیر استفاده می کنند :

الف- روش چهار سیم (3 واتمتری)

ب- روش سه سیم (2 واتمتری)

الف- روش چهار سیم :

در این روش با استفاده از 3 واتمتر که سر راه هر فاز قرار می گیرد و سیم نول توان هر فاز جداگانه اندازه گیری شده و مجموع این سه واتمتر توان کل می باشد. اگر بار کاملاً متعادل باشد هر سه واتمتر دارای مقادیر مساوی می شوند. پس در یک بار متعادل فقط از یک واتمتر هم می توان استفاده کرد.

ب- روش سه سیم :

در این روش بدون سیم نول عمل می شود. دو واتمتر که هر کدام بین دو فاز قرار می گیرد البته فاز وسط برای فازهای اول و سوم مشترک است توان کل از مجموع دو واتمتر بدست می آید.


مزایای سیستم سه فاز

1- در جریان تکفاز مقدار قدرت لحظه ای در قسمتهایی به صفر می رسد اما در جریان سه فاز هیچگاه توان لحظه ای صفر نمی شود چون اگر یکی از فازها مقدارش به صفر برسد فازهای دیگر دارای مقادیر هستند.

2- راه اندازی موتورهای آسنکرون : می دانیم که برای گردش موتورهای آسنکرون احتیاج به میدان دوار است که این میدان با جریان تکفاز ساخته نمی شود.

3- تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم : دامنه یکسو در تبدیل سیستم سه فاز به جریان مستقیم دارای ضربان کمتری نسبت به جریان یکسو شده توسط جریان متناوب تکفاز بوده و ضریب بهره آن زیاد است.

عایق کابلها

برای پوشش عایقی سیم ها از پلاستیک / لاستیک و یا از کاغذ استفاده می شود. امروز کابل با عایق پلی وینل pvc بیشتر از کابلهای دیگر بکار می رود. عایق دیگری بنام پلی اتیلن نیز وجود دارد. عایق اکثر کابلهای جریان قوی از کاغذ آغشته به روغن تهیه می شود.

از عایق لاستیکی در جاهایی که احتیاج به چرخش زیاد باشد نیز استفاده می کنند.

ساختمان کابلهای فشار قوی و حفاظت آنها :

قسمت اصلی ساختمان کابلها هادی و عایق آن است. ضمناً کابل را باید در مقابل پدیده های زیر حفاظت نمود :

الف- حفاظت در مقابل فشار و ضربه های مکانیکی

ب- حفاظت در مقابل زنگ زدگی و اکسید شدن هادی

پ- حفاظت در مقابل اثرات شیمیایی و پوسیدگی

ت- حفاظت در مقابل اثرات میدان الکتریکی و اتصال کوتاه شدن و میدان های خارجی و جریان زیاد

ث- فیوز فشار قوی

فیوزهای H.H برای فشار قوی مورد استفاده قرار می گیرند و خیلی بلندتر از فیوزهای معمولی تا 500 ولت است. برای حفاظت ترانسفورماتورهای توزیع و اندازه گیری مورد استفاده قرار می گیرند.

فیوز H.H فقط در جایی بکار برده می شود که قدرت اتصال کوتاه از MVA400 تجاوز نکند. ساختمان فیوز H.H شبیه فیوز فشار ضعیف است. در داخل یک لوله چینی یا فیبری بزرگ سیم فیوز بصورت مارپیچ قرار گرفته و در دو انتها به دو کلاهک فلزی محکم شده است. سیم فیوز بطور آزاد در داخل براده کوارتز قرار گرفته یا مدار در داخل لوله دندانه است و سیم از داخل دندانه ها عبور کرده است. فیوزهای فشار قوی دارای یک سیم فرعی اند که با قطع شدن آن دکمه ای به خارج پرتاب می شود و نشان می دهد که فیوز سوخته است. می توان از حرکت این دکمه برای مدار فرعی استفاده کرد که از قطع فیوز در داخل اطاق فرمان اطلاع حاصل کرد.



انتخاب نوع فیوز

برای خطوط ساده فیوزهای ذوب شونده جهت حفاظت کافی است. اما در شبکه های گسترش یافته با مصرف کنندگان صنعتی تنها فیوزهای ذوب شونده کافی نیست. زیرا در صورت سوختن یکی از سه فیوز قبل از دو فیوز دیگر موتور تحت ولتاژ دو فاز باقی مانده و خطر سوختن آن در بین است. باید از فیوز بی متال و مغناطیسی استفاده کرد مقدار فیوز برای کابل یا سیم معلوم با توجه به شدت جریان مجاز عبوری از سیم و جریان نامی فیوز انتخاب می شود.

جداول زیر جریان مجاز سیم و فیوز را مشخص می کنند.

تعیین افت ولتاژ مجاز و انتخاب سطح مقطع هادی

خطوط هادی الکتریسیته در حقیقت مقاومتهای الکتریکی هستند که از آنها جریان عبور می کند. با اتصال مصرف کننده به چنین خطوطی و عبور جریان از آنها در خط افت ولتاژ پدید می آید.

با توجه به قانون اهم : مقاومت خط × جریان مصرفی = افت ولتاژ

DU = l.R

در انتهای خط ولتاژ به اندازه DU2 کمتر از ولتاژ ابتدای خط است. آنچه که برای مصرف کننده مهم است تامین توان نامی آن است.

برای رسیدن به انی امر باید نکات زیر را درگرفت :

الف- سطح مقطع کابل و در نتیجه مقاومت آن را باید طوری انتخاب کرد که افت توان از حد معینی تجاوز نکند و در ضمن حرارت ایجاد شده در اثر عبور جریان از حد معینی تجاوز نکند.

3-کلید زبانه ای

در کلید غلطکی به خاطر تماس و سائیدگی که بین نوار هادی و کنتاکتهای ثابت بوجود می آید از عمر کلید کاسته می شود. به همین خاطر از کلید غلطکی کمتر استفاده می شود و بجای آن از کلید زبانه ای استفاده می شود.

در این کلید بجای قراردادن نوار هادی روی استوانه استوانه را طوری طراحی می کنند که دارای برجستگی و فرورفتگی هایی می باشد که این استوانه حول محور خود حرکت کرده و زبانه هایی را بالا و پائین می برد. زبانه مزبور کنتاکتهای متحرک را به کنتاکتهای ثابت وصل و یا‌آنها را از هم جدا می کند. این کلید بصورتهای روکار و توکار بکار می رود.

راه اندازی الکتروموتور با استفاده از کلیدهای ساده :

مصرف کننده های سه فاز و الکتروموتورهای با قدرت کم را می توان بطور مستقیم به شبکه وصل کرد. در راه اندازی به طور مستقیم از انواع کلیدهای ساده استفاده می کنند. معمولاً این گونه کلیدها 6 کنتاکت دارند که سه کنتاکت ورودی با حرفهای R,S,T و سه کنتاکت خروجی به حرفهای U,V,W مشخص و دارای دو حالت قطع و وصل می باشند که با علامتهای (O) برای قطع و (I) برای وصل. در نقشه های الکتریکی کلیدها را در حالت قطع نشان می دهند.


راه اندازی موتورها با استفاده از کلید ستاره – مثلث :

همانطوریکه گفته شد موتورهای قدرت پائین را می توان بطور مستقیم به شبکه وصل کرد.

اما الکتروموتور با قدرتهای بالاتر را به علت جریان نسبتاً زیاد در راه اندازی نباید مستقیماً به شبکه وصل کرد بلکه بطور تدریجی، که روشهای مختلفی برای این کار وجود دارد که ساده ترین آنها راه اندازی به روش ستاره مثلت است که هم با کلیدهای ساده و هم مرکب قابل اجرا می باشد.

کلیدهای ستاره- مثلث ساده نیز معمولاً بصورت غلطکی و زبانه ای ساخته می شدند.

این کلید ابتدا سیم پیچهای موتور را بصورت ستاره به شبکه وصل می کند. پس از اینکه موتور به سرعت نرمال خود رسید، با تغییر حالت کلید سیم پیچهای موتور را به حالت مثلث در شبکه قرار می دهد.

پس کلید دارای سه حالت قطع – ستاره و مثلث می باشد.


بخش سوم : کلیدهای مرکب

کلیدهای مرکب

همانطور که گفته شد کلیدهای مرکب نیروهای مکانیکی جهت قطع و وصل را از انرژی واسطه ای مانند الکتریسیته دریافت می کنند مانند رله و کنتاکتور.

تعریف رله :

بطور کلی رله به دستگاهی گفته می شود که در اثر تغییر کمیت الکتریکی و یا کمیت فیزیکی مشخص تحریک شده و موجب بکار افتادن دستگاه یا ماشینی بشود.

تعریف کنتاکتور :

کنتاکتور نیز یک رله است (کلید بوبین دار) که مانند کلید ساده سه فاز دارای سه کنتاکت برای وصل مدار قدرت و کنتاکتهای کمکی جهت مدار فرمان می باشد و اساس کارش بر مبنای بوبین سیم پیچی شده با هسته آهنی است.

-سیم پیچ کنتاکتور ممکن است با جریان مستقیم یا متناوب و یا ولتاژ های 330، 220، 127، 110 و … و با جریان کم تحریک شود. هسته آهنی از دو قسمت که یکی ثابت و دیگری متحرک است ساخته شده.

قسمتی که در زیر قرار گرفته ، ثابت و قسمت بالائی متحرک است و توسط فنر از قسمت ثابت فاصله می گیرد. سیم پیچ کنتاکتور روی قرقره پیچیده در وسط هسته جای می گیرد. زمانی که این بوبین تحریک شود بخش ثابت هسته بخش متحرک را به سمت خود می کشد و هنگامی که بوبین از منبع انرژی قطع شود.

فنرها قسمت متحرک را مجدداً به جای خود برمی گردانند.

بر روی قسمت متحرک، کنتاکتهای کنتاکتور نصب شده است که با حرکت هسته بالا و پائین می روند.

و با کنتاکتهای ثابتی که در اطراف کنتاکتور قرار دارد تماس برقرار می کنند. بدین ترتیب که کنتاکتهایی که از نظر الکتریکی باز بودند، در اثر جذب هسته بالایی بسته و کنتاکتهای بسته باز می شوند.

کنتاکتهای یک کنتاکتور به دو دسته اصلی و فرعی تقسیم می شوند :

کنتاکتهای اصلی برای ورود جریان سه فاز از شبکه به مصرف کننده و کنتاکتهای فرعی به عنوان کنترل در مدار فرمان عمل می کنند. معمولاً جریانی که کنتاکتهای فرعی می توانند از خود عبور دهند کمتر از جریانی است که کنتاکتهای اصلی از خود عبور می دهند.

ساختمان داخلی کنتاکتور بصورت زیر می باشد :

قاب نگهدارنده کنتاکتهای بالایی

تیغه اصلی

بوبین

هسته

حلقه اتصال کوتاه

کنتاکت اصلی

کنتاکت فرعی

بست نگهدارنده

فنر

قاب نگهدارنده کنتاکتهای پایین

کانال جداکننده

پین نگهدارنده

کنتاکت اصلی

کنتاکت فرعی

بست نگهدارنده

مشخصات کنتاکتور :

مشخصات الکتریکی و حرارتی و مکانیکی هر کنتاکتور بصورت زیر می باشد :

الف- ولتاژ نامی :

هر کنتاکتور ممکن است در شبکه های مختلفی از ولتاژ و فرکانس کار کند لذا باید قطعات آن از نظر عایق تحمل ولتاژ و فرکانس شبکه مزبور را داشته باشد.

ب- جریان نامی :

-سکسیونر ساده :

سکسیونر وسیله قطع و وصل سیستمهایی است که تقریباً بدون جریان هستند به عبارتی دیگر سکسیونر قطعات و وسایلی را که فقط زیر ولتاژ هستند از شبکه جدا می سازد. برحسب این تعریف در صورتی که اختلاف پتانسیای بین دو کنتاکت سکسیونر ظاهر نشود قطع آن بلامانع است. همینطور وصل سکسیونر که بین دو کنتاکت آن تفاوت پتانسیلی موجود نباشد مجاز خواهد بود از آنچه گفته شد چنین نتیجه می شود که در واقع سکسیونر یک ارتباط دهنده یا قطع کننده مکانیکی بین سیستمها است. سکسیونر باید در حالت بسته یک ارتباط مکانیکی محکم و مطمئن در کنتاکت هر قطب برقرار سازد و مانع افت ولتاژ گردد لذا باید مقاومت عبور جریان در محدوده سکسیونر کوچک باشد تا حرارتی که در اثر کار مداوم در کلید ایجاد می شود از حد مجاز تجاوز نکند.

این حرارت توسط ضخیم کردن تیغه و بزرگ کردن سطح تماس در کنتاکت و فشار تیغه در کنتاکت دهنده کوچک نگه داشته می شود در ضمن باید سکسیونر طوری ساخته شود که در اثر جرم و وزن تیغه یا فشار باد و برف و غیره خود به خود بسته نشود.



موارد استعمال سکسیونرها :

به منظور حفاظت اشخاص و متصدیان مربوطه در مقابل برق زدگی بکار برده می شود به این جهت طوری ساخته می شوند که در حالت قطع شدگی یا چسبندگی به طور واضح وآشکار قابل رویت باشند. یعنی در هوای آزاد انجام گیرند. از‌ آنجایی که سکسیونر باعث بستن یا بازکردن مدار الکتریکی نمی شود (برای بازکردن و بستن هر مدار الکتریکی فشار قوی احتیاج به یک کلید دیگری خواهیم داشت به نام) کلید قدرت که قادر است مدار را تحت هر شرایطی باز کند سکسیونر وسیله ای است برای ارتباط کلید قدرت به شین و یا هر قسمت دیگری از شبکه که دارای پتانسیل است. سکسیونر را می توان از نظر ساختمانی به انواع مختلف زیر تقسیم نمود :

1- تیغه ای 2- کشویی 3-دورانی 4-قیچی ای.

برای جلوگیری از قطع و وصل بی موقع و در زیر بار سکسیونر معمولاً بین سکسیونر و کلید قدرت چفت و بست مکانیکی یا الکتریکی به نحوی برقرار می شود که هنگام وصل بودن کلید قدرت سکسیونر را به هیچ وجه نتوان قطع یا وصل کرد.

مشخصات مهم یک سکسیونر که گویای مشخصات فنی و استقامت الکتریکی و دینامیکی است.

ولتاژ نامی Vn

جریان نامی In

جریان اتصال کوتاه ضربه ای Is

جریان اتصال کوتاه کوتاه مدت (معمولاً 1 تا 3 ثانیه) Ith


سکسیونرهای قابل قطع زیربار :

به علت اینکه در بیشتر شبکه ها و پستهای کوچک کلید قدرت و سکسیونر و وسایل اضافی مربوط به چفت و بست آنها مبالغ زیادی از مخارج و هزینه کل تاسیسات را شامل می گردد و به علت اینکه در اغلب موارد نصب کلید قدرت با مزایای قطع و وصل سریع آن حتماً لازم و ضروری نیست کلید سکسیونر قابل قطع زیر بار طرح و ساخته شد سکسیونر قابل قطع زیر بار در ضمن اینکه باید وظیفه یک سکسیونر را انجام دهد یعنی در ضمن برداشتن ولتاژ یا قطع شدگی قابل رویت و مطمئن در مدار شبکه فشار قوی بوجود آورد باید قادر باشد مانند یک دیژنکتور نیز قدرتها و جریانهای کوچک الکتریکی را نیز قطع کند لذا هر سکسیونر قابل قطع زیر بار باید دارای وسیله ای برای قطع فوری جرقه باشد. سکسیونر قابل قطع زیربار اصولاً دارای قدرت وصل بسیار زیاد است و می تواند شدت جریانهایی با شدت 25 تا 75 کیلوآمپر را به خوبی وصل کند.