همانطور که می‌دانید، موتورهای الکتریکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین مصرف‌کننده‌های الکتریکی هستند و کنترل جریان عبوری از آنها امری حیاتی است. اگر جریانی بیش از مقدار نامی از موتور عبور کند، عملکرد آن به شدت مختل شده و حتی ممکن است منجر به سوختن موتور شود. استفاده از رله کنترل بار می‌تواند از وقوع چنین مشکلاتی جلوگیری کند. در این مقاله، با رله کنترل بار به عنوان یک تجهیز حفاظتی و تفاوت‌های آن با بی‌متال آشنا می‌شوید.
اضافه بار چیست؟
اضافه بار یکی از خطاهایی است که ممکن است در یک مدار رخ دهد. این خطا زمانی پیش می‌آید که از یک عملگر بیش از ظرفیت آن استفاده شود. عدم تشخیص به موقع اضافه بار می‌تواند به خسارت‌های جدی در تجهیزات الکتریکی منجر شود. رله کنترل بار یکی از ابزارهایی است که می‌تواند این خطا را شناسایی کند.
رله کنترل بار چیست؟
رله کنترل بار تجهیزی است که با استفاده از آن می‌توانید از تجهیزات الکتریکی مانند موتور در برابر اضافه بار محافظت کنید. در صورت بروز اضافه بار، جریان مدار افزایش می‌یابد و رله کنترل بار به سرعت جریان را قطع کرده تا از تجهیزات محافظت کند. این رله‌ها می‌توانند به صورت سه‌فاز، دوفاز و تک‌فاز برای حفاظت استفاده شوند.
نام‌های دیگر این تجهیز شامل رله اضافه بار (Overload relay)، رله اضافه جریان (Over-current Relay)، یا رله مانیتورینگ جریان (Current monitoring relay) هستند. رله‌های اضافه بار الکترونیکی (EOL) رقیب رله‌های حرارتی (TOL) محسوب می‌شوند.
رله‌های کنترل بار به صورت غیرمستقیم در مدار قدرت نصب شده و با استفاده از ترانس‌های جریانی (CT) جریان را اندازه‌گیری می‌کنند. به طور معمول، این تجهیزات به همراه CT و به صورت متناوب عمل می‌کنند، بنابراین برای حفاظت از موتورهای DC مناسب نیستند.
رله اضافه بار به عنوان یک رله ثانویه به همراه کنتاکتور و بریکر از مدار محافظت می‌کند. این تجهیز دارای کنتاکت‌های فرمان است که فرمان قطع را به کنتاکتور و بریکر ارسال می‌کند.
کاربرد رله کنترل بار
رله‌های کنترل بار در حوزه‌های مختلف تجاری و صنعتی کاربرد دارند. این رله‌ها به طور معمول، در کنار سایر تجهیزات حفاظتی الکتریکی، برای جلوگیری از اضافه بار جریان و ولتاژ به کار گرفته می‌شوند. برخی از رایج‌ترین کاربردهای رله کنترل بار عبارتند از:
۱) حفاظت از موتورها در برابر اضافه بار
رله کنترل بار به طور ویژه برای محافظت از موتورها در برابر آسیب‌های ناشی از اضافه بار مورد استفاده قرار می‌گیرد. در شرایط اضافه بار، موتور جریان زیادی می‌کشد و دمای آن به شدت افزایش می‌یابد، که می‌تواند به عایق سیم‌پیچ‌ها آسیب برساند. این رله در صورت تشخیص اضافه بار، جریان را قطع کرده و از آسیب دیدن موتور جلوگیری می‌کند.
۲) حفاظت از ترانسفورماتورها در برابر اضافه بار
رله مانیتورینگ جریان برای محافظت از ترانسفورماتورها نیز کاربرد دارد. در این کاربرد، رله‌ها به گونه‌ای تنظیم می‌شوند که در صورت عبور جریانی بیش از حد مجاز، مدار را قطع کنند، تا از آسیب به ترانسفورماتور جلوگیری شود.
۳) حفاظت از خطوط توزیع برق در برابر اضافه بار
استفاده از رله‌های اضافه بار یک راه‌حل اقتصادی برای محافظت از مدارهای توزیع در برابر جریان‌های زیاد است. در بسیاری از موارد، رله اضافه بار تنها وسیله حفاظتی موجود در مدار است. با استفاده از رله کنترل بار، مدارها در برابر خطاهایی مانند خطاهای زمین، خطاهای فاز به فاز و خطاهای فاز به زمین محافظت می‌شوند.
ساختمان رله کنترل بار
ساختمان رله کنترل بار شامل ترمینال‌ها، سلکتور و چراغ‌های LED است. شرکت‌های تولیدکننده، انواع مختلفی از کنترل بار را با طراحی‌های متنوع عرضه می‌کنند. در این بخش، ساختمان یک نمونه از رله کنترل بار را بررسی خواهیم کرد.
- a. مسیر عبور کابل‌های جریان‌بر
- b. ورودی تغذیه دستگاه
- c. نمایشگر LED وضعیت NO دستگاه (پیش از وقوع خطا)
- d. نمایشگر LED عبور جریان غیرمجاز (تغییر وضعیت کنتاکت‌های دستگاه)
- e. محدوده جریان کاری دستگاه
- f. پیچ تنظیم جریان (نقطه تنظیم)
- g. پیچ تنظیم زمان (زمان عبور اضافه بار)
- h. کنتاکت‌های خروجی (به صورت سری با بوبین کنتاکتور متصل می‌شوند)
عملکرد رله کنترل بار
رله کنترل بار دارای سه ترانس جریان داخلی است. این ترانس‌ها جریان هر فاز را مشابه آمپرمترهای انبری اندازه‌گیری می‌کنند. سپس جریان اندازه‌گیری‌شده با مقداری که کاربر تنظیم کرده، مقایسه می‌شود. اگر جریان هر فاز از مقدار تنظیم‌شده فراتر رود، اثر مغناطیسی افزایش یافته و رله کنترل بار مدار را قطع می‌کند.
اگر از رله کنترل بار برای حفاظت موتور استفاده شود، برای بهبود دقت عملکرد، یک سلکتور تنظیم زمان تأخیری به مدار افزوده می‌شود. این سلکتور از قطع مدار در زمان راه‌اندازی موتور جلوگیری می‌کند.
عبور جریان بیش از حد می‌تواند منجر به گرم شدن و ذوب شدن سیم‌ها و آسیب به قطعات حساس الکترونیکی شود. در برخی موارد، اضافه بار می‌تواند حتی موجب آتش‌سوزی الکتریکی شود. رله کنترل بار با قطع مدار در شرایط اضافه بار، از وقوع این آسیب‌ها جلوگیری می‌کند.
دسته‌بندی رله کنترل بار
توانایی‌های کنترل بار بسته به مدل و برند آن متفاوت است. دسته‌بندی رله‌های اضافه بار از نظر عملکرد حفاظتی، تنظیمات و کنترل کمیت‌ها به شرح زیر است:
- کنترل بار آنالوگ ساده
- کنترل بار آنالوگ پیشرفته
- کنترل بار دیجیتال
- رله اضافه بار پیشرفته
در ادامه، با انواع کنترل بار بر اساس این دسته‌بندی آشنا خواهید شد.
۱) کنترل بار آنالوگ ساده
رله اضافه بار آنالوگ ساده می‌تواند خطاهای اضافه بار را شناسایی کند. این دستگاه معمولاً دارای دو سلکتور برای تنظیم میزان آستانه جریان و زمان عبور آن است. این رله‌ها قابلیت‌های حفاظتی محدودی دارند و جزو تجهیزات ساده و اقتصادی به شمار می‌روند. رله‌های آنالوگ ساده از نوع زمان مشخص هستند، به این معنا که پس از یک زمان مشخص عمل می‌کنند و افزایش جریان عبوری باعث کوتاه‌تر شدن زمان قطع نمی‌شود.
۲) کنترل بار آنالوگ پیشرفته
رله کنترل بار آنالوگ پیشرفته دارای عملکردهای حفاظتی متعدد است. این رله‌ها امکان تنظیم کلاس‌های حفاظتی در مقادیر بالاتر را فراهم می‌کنند. کلاس حفاظتی تعیین‌کننده مدت زمان بین وقوع اضافه بار و صدور فرمان قطع است. در کلاس‌های حفاظتی بالاتر، فرمان قطع دیرتر صادر می‌شود. کنترل بار آنالوگ پیشرفته معمولاً می‌تواند به صورت زمان معکوس، خطای عدم تعادل جریان، قطع فاز و خطای زمین را تشخیص دهد.
منظور از عملکرد زمان معکوس این است که با افزایش جریان عبوری، سرعت عملکرد رله نیز افزایش می‌یابد.
۳) کنترل بار الکترونیکی پیشرفته
این رله‌ها دارای قابلیت اطمینان بیشتری هستند و معمولاً توانایی تشخیص و کنترل خطاهایی مانند اضافه‌بار، قطع فاز، رتور قفل شده و خطاهای مکانیکی را دارند. کنترل بار الکترونیکی پیشرفته معمولاً دارای سه سلکتور برای تنظیم جریان کامل، عدم تشخیص خطا در زمان راه‌اندازی و مدت زمان تأخیر در قطع است.
۴) کنترل بار دیجیتال
رله‌های کنترل بار الکترونیکی به صورت دیجیتال نیز تولید می‌شوند. کنترل بار دیجیتال دارای چند سون‌سگمنت برای نمایش مقادیر است. این تجهیز امکان تنظیم مقادیر با دقت بالاتر را فراهم کرده و جریان برگشتی از موتور را نیز نمایش می‌دهد.
۵) رله اضافه بار پیشرفته
این رله دارای رابط گرافیکی قوی است. برخی از رله‌های اضافه بار پیشرفته دارای صفحه نمایش مجزا برای تنظیم پارامترها هستند که می‌توان آن را روی تابلو برق نصب کرد. این تجهیز معمولاً دارای رابطی قدرتمند است و امکان اتصال به شبکه‌های صنعتی مانند پروفی‌باس را دارد.
مقایسه کنترل بار و بی‌متال
بی‌متال و کنترل بار هر دو برای کنترل جریان و حفاظت در برابر اضافه بار استفاده می‌شوند. در مقایسه کنترل بار و بی‌متال می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کنترل بار به همراه ترانس‌های جریان (CT) در هر خط قرار می‌گیرد و به صورت الکترونیکی عمل می‌کند، در حالی که عملکرد بی‌متال به حرارت وابسته و مکانیکی است.
- عملکرد بی‌متال تحت تأثیر دمای محیط قرار دارد، در حالی که عملکرد کنترل بار به دمای محیط وابسته نیست.
- در مدار قدرت، بی‌متال‌ها به طور مستقیم به سه‌فاز متصل می‌شوند، اما کنترل بار به صورت غیرمستقیم و با اتصالات سیمی به مدار وصل می‌شود.
- بی‌متال به دلیل داشتن عنصر حرارتی تلفات بیشتری ایجاد می‌کند، در حالی که کنترل بار بدون تلفات است و به صورت غیرمستقیم عمل می‌کند.
- برخلاف بی‌متال، رله اضافه بار قابلیت تشخیص خطای عدم توالی فاز را نیز دارد.
جمع‌بندی
با مطالعه این مقاله:
۱. با تجهیزی به نام کنترل بار و انواع حفاظت‌هایی که ارائه می‌دهد، آشنا شدید.
۲. با اجزا، مکانیزم و نحوه عملکرد این تجهیز آشنا شدید.
۳. به کاربردهای کنترل بار و نحوه تنظیمات آن در مدار به صورت کامل تسلط پیدا کردید.
۴. با مزایا و معایب کنترل بار و تفاوت‌های آن با بی‌متال آشنا شدید.
- شنبه ۱۴ مهر ۰۳ ۱۲:۵۲ ۹ بازديد
- ۰ نظر