معرفی مدار قدرت و اجزای آن
همان گونه که می دانید، با به وجود آمدن نیروی برق در سرتاسر دنیا جهش های تکنولوژی شروع شد. بدین صورت که انسان ها وسایل بسیار گوناگونی را در جهت آرامش و آسایش افراد اختراع کردند. سیستم های برق کشی برای خانه و کارخانه جات همگی گواه این موضوع هستند که نیروی برق در زندگی ما انسان ها تأثیرات بسیاری دارد. در این مطلب از وب سایت آژند برق قصد داریم به معرفی مدار قدرت که یکی از مهم ترین بخش ها در برق صنعتی است بپردازیم و اجزای آن را بررسی و تحلیل نماییم. شما عزیزان می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای این مقاله با آژند برق همراه باشید.
در این مطلب از وب سایت آژند برق قصد داریم به معرفی مدار قدرت که یکی از مهم ترین بخش ها در برق صنعتی است بپردازیم و اجزای آن را بررسی و تحلیل نماییم. شما عزیزان می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای این مقاله با آژند برق همراه باشید.
مدار الکتریکی چیست؟
برای آن که بتوانیم تعریفی مناسب از مدار قدرت و مدار فرمان داشته باشیم، در ابتدا لازم است که مدار الکتریکی را تعریف کرده و درباره آن اطلاعاتی را در اختیار شما قرار دهیم. لازم به ذکر می باشد که به هر مسیر بسته از جریان الکتریکی، مدار الکتریکی اطلاق می گردد. در واقع می توان اذعان داشت که هر مسیر بسته ای از جریان الکتریکی که بر اثر اختلاف پتانسیل ایجاد می گردد، یک نوع مدار الکتریکی است.
نکته بسیار مهمی که باید بدانید، این است که همه مدارهای الکتریکی شامل بخش های مولد انرژی و یا مصرف کننده انرژی خواهند بود. بخش های مولد انرژی در مدار باعث افزایش سطح انرژی الکترون ها می گردند. به عبارت دیگر مولد انرژی، برقرار کننده جریان الکتریکی در یک مسیر بسته می باشد!
باید اشاره شود که برقراری جریان در مدار الکتریکی به منظور به انجام رساندن کاری است که بر عهده یک مدار است به عنوان مثال روشن کردن یک چراغ در اتاق شما می تواند از جمله موارد بسیار مهمی باشد که بر عهده یک مدار الکتریکی است! لازم به ذکر می باشد که با توجه به قرار گرفتن قسمت های مصرف کننده انرژی در یک مدار تمامی مواردی که بر عهده مدار مورد نظر به سرانجام خواهد رسید. دو نوع بخش بسیار کلی در مدارهای الکتریکی وجود دارد که در زیر به آن ها اشاره می کنیم:
- بخش های تزریق‌کننده‌ی انرژی که به آن ها بخش فعال یا اکتیو نیز اطلاق می گردد. در واقع باید اشاره شود که منابع ولتاژ یا باتری ها و هم چنین ترانزیستورها شامل این بخش خواهند بود.
- بخش های مصرف کننده انرژی که به آن ها غیر فعال یا پاسیو اطلاق خواهد شد. این بخش همان مقاومت، خازن، سلف و ترانسفورماتورها می باشند.
مدار قدرت چیست؟
اگر بخواهیم یک تصویر بسیار ساده از مدار قدرت در ذهن شما نقش ببندیم، می توانیم اشاره کنیم که موارد زیر را در نظر بگیرید تا بتوانید یک دید کلی نسبت به مدار قدرت داشته باشید:
- یک پریز برای منبع
- دو سیم برای مسیر
- یک سوئیچ برای دستگاه کنترل
- یک موتور برای یک بار
برای درک بیشتر این موضوع بهتر است که یک ماشین را در نظر داشته باشید. در هنگامی که سوئیچ ماشین بسته می باشد، الکترون ها از مسیر مورد نظر عبور خواهند کرد و به صورت مستقیم از طریق سیم پیچ های موتور عبور می کنند و سبب را اندازی موتور می گردند. کنترل در این مدار فقط و فقط با سوئیچ انجام خواهد شد که به صورت کاملا مستقیم و به شکل سری با موتور بسته شده است! در این موضوع بدان معناست که هیچ گونه مدار کنترل جداگانه ای در رابطه با این مدار برق وجود نخواهد داشت.
از جمله نکات بسیار مهمی که باید بدانید، این است که بیشتر مدارهای روشنایی و خروجی گیرنده در یک خانه از مدارهای قدرت هستند؛ به دلیل آن که تنها در هنگام کار دستگاه ها برق را به سایر دستگاه ها ارائه خواهند داد. در واقع می توان اشاره داشت که کنترل مدار مورد نظر، بخشی از مدار قدرت به شمار می آید.
باید اشاره شود که هر سیستم الکتریکی از تابلو برق و تجهیزات وابسته ساخته شده است. هم چنین خود تجهیزات به کار رفته نیز از قطعات بسیار مختلفی ساخته شده اند که همه آن ها دست به دست یک دیگر می دهند و وظیفه ای که بر عهده آن ها قرار داده شده است را به اتمام می رسانند. شایان به ذکر می باشد که اساس و بنیاد هر سیستم الکتریکی، مدارهای قدرت و مدارهای فرمان آن می باشند که حتی با وجود پیدایش تکنولوژی PLC نیز هم چنان از اهمیت بسزایی برخوردار بوده و از آن ها به عنوان بنیادی ترین سیستم الکتریکی یاد می شود.
اگر بخواهیم تعریفی بسیار جامع از مدار قدرت را ارائه دهیم، می توانیم اشاره کنیم که به مجموعه از سیم بندی های سه فازی که از المان های حفاظتی به سمت الکترو موتورها و هم چنین ژنراتور ها کشیده شده باشند، مدار قدرت اطلاق می گردد. می توان اذعان داشت که در مدارهای قدرت به منظور راه اندازی الکتروموتور القایی، سربندی موتور مهم ترین فاکتور موجود به شمار خواهد رفت! بنا به عبارتی کلی تر، به مداری که جریان اصلی مصرف کننده را از خود عبور می دهد، مدار قدرت گفته می شود.
اجزای مدار قدرت کدام است؟
لازم به ذکر می باشد که مدار قدرت از اجزای بسیاری تشکیل شده است که برخی از آن ها بسیار مهم و اساسی می باشند. از جمله مهم ترین و اساسی ترین اجزای مدار قدرت می توان به موارد زیر اشاره داشت:
- فیوز الکتریکی
- کلیدهای حرارتی
- کنتاکتور
- کنترل بار
- کلید حفاظت از موتور الکتریکی
در زیر به بررسی هر کدام از اجزای ذکر شده در بالا می پردازیم و نکات مهمی را ذکر می کنیم. با آژند برق همراه باشید.
فیوز الکتریکی چیست؟
احتمالا تا کنون نام فیوز را به وفور شنیده اید. باید بیان شود که فیوز الکتریکی از جمله اجزای مدار فرمان و قدرت به شمار می آید که در مواقع اضافه بار و عبور جریان های بالا، اتصال را قطع خواهد کرد. فیوزها زمانی که جریان از میزان تعیین شده عبور کند، ذوب خواهند شد. این موضوع باعث می شود تا اتصال به صورت کامل قطع شده و از آسیب رسیدن به مدار اصلی جلوگیری به عمل آورد. بنابراین فیوزهای الکتریکی در مدار قدرت نقش بسیار مهمی را ایفا خواهند کرد.
کلیدهای حرارتی در مدار قدرت:
یکی دیگر از اجزای تشکیل دهنده مدارهای قدرت، کلیدهای حرارتی می باشند. باید اشاره شود که به منظور محافظت از الکتروموتورها در برابر اضافه بار و هم چنین در مقابل جریان های بالا در مدارهای قدرت، از کایدهای حرارتی استفاده می کنند. بنابراین این کلیدها نیز یکی از مهم ترین اجزای تشکیل دهنده مدار قدرت به حساب می آید.
کنتاکتورها در مدار قدرت:
قطعه کنتاکتور یک نقش اساسی را در مدارها بازی می کند. باید اشاره شود که این قطعه در نقش یک کلید کنترل کننده الکتریکی در مدار قدرت وظایف مربوط به خود را به خوبی انجام خواهد داد. به همین دلیل، به منظور کلید زنی در مدارهای قدرت از کنتاکتور استفاده خواهد شد. کنتاکتورها در مدارهای قدرت مزایای بسیاری دارند که در زیر به برخی از مهم ترین آن ها اشاره می شود:
- مقرون به صرفه بودن به هنگام خرید قطعه و استفاده از آن
- افزایش ضریب ایمنی
- دارای ویژگی حفاظت بیشتر
- طول عمر مناسب و کافی
تعریف مدار فرمان
بخشی از مدار که وظیفه کنترل و صدور فرمان را دارد مدار فرمان (Control Circuit) نامیده می‌شود اما چگونه این بخش را تشخیص دهیم؟
این بخش از مدار با بار الکتریکی نهایی ما در ارتباط مستقیم نیست، ازآنجایی‌که برای صدور فرمان نیازی به ولتاژ ۳ فاز نداریم پس همواره مدار فرمان با یک ولتاژ تک‌فاز سطح پایین عمل می‌کند. مدار فرمان قسمتی از مدار بوده که با انرجایژ و دی‌انرجایز آن می‌توانیم تاثیر مستقیم بروی بار الکتریکی یا همان مدار قدرت داشته باشیم، به زبان ساده با مدار فرمان می‌توانیم برق تحویلی به یک مصرف‌کننده را مدیریت و کنترل نماییم.
کنترل بار چیست؟
همان گونه که اشاره کرده ایم، یکی دیگر از اجزای تشکیل دهنده مدار قدرت، کنترل بار می باشد. این اجزا به منظور محافظت از الکتروموتورها در برابر جریان اضافه، بسیار مناسب و عالی عمل می کنند. کنترل بار در زمان هایی که اضافه بار در مدار به وجود می آید اتصال را قطع خواهد کرد و به این ترتیب از آسیب های احتمالی به مدار جلوگیری می کند. این تجهیز با نام رله کنترل نیز شناخته می شود که دارای ویژگی های مهمی می باشد که در زیر به آن ها اشاره خواهد شد:
- برخورداری از تایمر تاخیر در مواقع وصل
- قابلیت تنظیم تاخیر در هنگام قطع جریان
- مدیریت و تنظیم جریان
کلید حفاظت از موتور الکتریکی چیست؟
کلید محافظت از موتور الکتریکی با نام کلید MPCB نیز شناخته می شود که این قطعه وظیفه حفاظت از موتورهای الکتریکی را بر عهده دارد و می تواند از آسیب رسیدن به موتور دستگاه جلوگیری به عمل آورد. طرز کار این قطعه به این صورت است که با اندازه گیری اختلافات میان ولتاژهای فاز و هم چنین با تشخیص شرایط خطر، مانع از آسیب دیدن موتور الکتریکی خواهد شد. از جمله نکات بسیار مهمی که باید بدانید این است که در نقشه های الکتریکی، مدار قدرت غالبا با خط های پر رنگ یا با رنگی دیگر نمایش داده می شود . به این صورت قابل تشخیص هستند.
تفاوت میان مدار فرمان و مدار قدرت چیست؟
قبل از آن که به بررسی مدار فرمان بپردازیم، باید تعریفی از مدار فرمان ارائه دهیم تا شما عزیزان نیز با این مدار آشنا شوید. در واقع می توان اذعان داشت که مدار فرمان، مداری است که راه اندازی و کنترل و هم چنین مدیریت یک سیستم الکتریکی در مدارهای برق قدرت و برق صنعتی، توسط آن انجام خواهد گرفت و بدون ایجاد آن راه اندازی و کنترل نخواهد بود. قابل ذکر است که در این نوع از مدار، اجزای مختلفی مانند موارد زیر وجود دارد:
- سوئیچ ها
- تایمرها
- کنتاکتورها
- رله ها
- سوئیچ ساده ضامن دار و ...
حال که درباره مدارهای فرمان اطلاعاتی را کسب کردید، باید اشاره شود که یکی از تفاوت های بین مدار فرمان و مدار قدرت به نوع جریان الکتریکی در این گونه مدارها مربوط خواهد شد. بر اساس آگاهی از این موضوع می توان بیان کرد که مدارهای فرمان به صورت معمول با جریان برق از نوع تک فاز راه اندازی شده و به کار می افتند. این در حالی است که مدارهای قدرت با استفاده از برق سه فاز به کار خواهند افتاد. به علاوه نکته بسیار مهمی که وجود دارد این است که مدار قدرت همواره از مدار فرمان تبعیت می نماید.
توضیحاتی که در بالا ذکر شد، نشان دهنده این است که:
- با قطع شدن مدار فرمان، اتصال مدار قدرت نیز هم زمان قطع خواهد شد.
- هم چنین قابل ذکر است که، کنترل و مدیریت مدار قدرت از طریق مدار فرمان امکان پذیر است (مدار قدرت و فرمان لازم و ملزوم یک دیگر می باشند)
از دیگر تفاوت های بسیار مهم میان مدار فرمان و مدار قدرت می توان به صورت زیر اشاره داشت:
- نقشه مدار قدرت، در بر گیرنده مسیر جریان به مصرف‌کننده می باشد.
- نقشه مدار فرمان یا همان کنترل، چگونگی و نوع عملکرد مدار قدرت را نشان خواهد داد.
- نمایش کنتاکت ها در مدارهای قدرت با اعداد تک رقمی صورت می گیرد.
- برای نمایش کنتاکت ها در مدار فرمان از اعداد دو رقمی استفاده خواهد شد.
کاربرد مدار قدرت چه می باشد؟!
تا کنون درباره مدار قدرت صحبت کردیم و از آن اطلاعات سودمندی را در اختیار شما قرار داده ایم و تفاوت میان دو مدار قدرت و فرمان را نیز درک کرده ایم. اکنون ممکن است این سوال برای شما عزیزان به وجود بیاید که کاربرد مدار قدرت در کجاست؟! برای پاسخی مناسب به این سوال می توان بیان کرد که مدار قدرت در برق صنعتی کاربرد بسیاری دارد. از جمله کاربردهای بسیار مهم مدار قدرت می توان به تمامی منابع تغذیه نوین مانند شارژرها، اینورترها و یو پی اس ها و ... اشاره داشت که همگی در طراحی و ساخت خود از مدارهای فرمان بهره برده اند.
به عنوان مثال مواردی که در زیر به آن ها اشاره می شود، نمونه هایی از سیستم های الکتریکی می باشند که در طراحی و ساخت تمام آن ها از مدارات ساده و یا مدارات پیچیده قدرت استفاده شده است:
- شارژرهایی مانند موبایل و لپ تاپ
- منابع تغذیه کامپیوتر و مانیتور و ...
- سیستم های قدرت در وسایلی خاص مانند ماشین های لباسشویی
به جزء موارد بیان شده در بالا، استفاده از مدار قدرت در صنعت نیز رایج می باشد. در واقع در صنعت نیز رایج ترین استفاده و یا بهره گیری از مدارهای قدرت در محرکه های با سرعت متغیر موتور القایی خواهد بود. به علاوه قابل ذکر است که در پروژه هایی خاص انرژی های نوین و همچنین بهینه سازی سیستم قدرت نیز از مباحث مرتبط با مدارهای قدرت استفاده می گردد.
- هسته ترانسفورماتور قدرت
کنتاکتور یک نوع کلید الکترومغناطیس می باشد و از اجزاء تشکیل دهنده مدارهای کنترل است. که بر اساس جذب کنتاکت های فرمان و قدرت خود با استفاده از تحریک سیم پیچ بوبین درون هسته کاربرد فراوان دارد. در مطالب مربوط به نحوه عملکرد بوبین کنتاکتور به طور کامل طرز کار کنتاکتور و اساس عملکرد آن را توضیح داده ایم. در این بخش قصد داریم توجه شما کار آموزان را به هدف از جذب تیغه های کنتاکتور و عبور جریان الکتریکی جلب کرده و مطالب را در این راستا به ذهن فنی شما انتقال دهیم.
هسته، مدار مغناطیسی ترانسفورماتور و مسیر اصلی عبور شار مغناطیسی است که از ورقه های نازک فولادی با درصد بالای سیلیکون که در کنار هم بطور فشرده قرار گرفته اند ساخته می شود.
این مجموعه تشکیل دهنده یک مسیر مغناطیسی پیوسته با حداقل فواصل هوایی بوده که دارای ضریب نفوذ مغناطیسی بالایی است. تلفات هیسترزیس در هسته به کمک عملیات حرارتی ویژه ای به حداقل ممکن می رسد و جهت کنترل تلفات گردابی، هسته بصورت لایه لایه که از هم عایق شده اند ساخته می شود.
- سیم پیچی های ترانسفورماتور
سیم پیچها به همراه عایق بندی آن مهمترین قسمت یک ترانسفورماتور هستند که از مجموعه ای از حلقه های هادی تشکیل شده است. حلقه های مختلف، نسبت به یکدیگر و هسته عایق می باشند. مجموعه حلقه ها بر روی ستونهای هسته قرار می گیرند . معمولاً در ترانسفورماتورهای سه فاز، سیم پیچی های مختلف هر فاز روی ستون مربوطه به نحوی قرار می گیرند که متحدالمرکز بوده و به لحاظ فنی حتی المقدور سیم پیچهای نزدیک به هسته دارای ولتاژ کمتری باشند . جنس هادی سیم پیچها به طور معمول مس و یا در پاره ای موارد آلومینیوم است. سیم پیچها بایستی درمجموع دارای خصوصیات زیر باشند:
- استحکام مکانیکی در مقابل نیروهای ناشی از اتصال کوتاه
- مقاومت حرارتی در مقابل حرارت حاصل از اتصال کوتاه و حالت کار عادی
- استحکام عایقی مناسب
- حداکثر هدایت الکتریکی
سخن آخر
شما عزیزان می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت آژند برق مراجعه کرده و با کارشناسان این مجموعه مشورت نمایید.
