طراحی مدار فرمان ستاره مثلث
طراحی مدارات فرمان
در این قسمت می خواهیم روش طراحی مدارات برق صنعتی و قدرت همچون مدار فرمان را مرحله به مرحله آموزش دهیم. مداراتی مانند چپگرد – راستگرد، ستاره مثلث و برخی دیگر، بصورت آماده در کتاب ها و مراجع دیگر وجود دارند، ولی در اینجا برای ما روش طراحی مهم است نه خود مدار، زیرا بسیاری از مدارات هستند که هیچگونه مشابهی ندارند و فقط برای کار خاصی طراحی می شوند. بنابراین، ما باید بتوانیم هر مسئله ی تئوری را به نقشه فرمان تبدیل کنیم.
در اینجا برای مثال، روش طراحی مدار فرمان ستاره مثلث را انتخاب کرده ایم. این مدار بسیار پرکاربرد بوده و نکات مهمی را در خود جای داده است و علاوه بر آن، افراد بیشتری با این مدار و عملکرد آن آشنایی دارند. حال، مدار را مرحله به مرحله مرور می کنیم.
طراحی مدار فرمان ستاره مثلث
مراحلی را که برای شما توضیح می دهیم، یک روش پیشنهادی است و هر طراحی طبق سلیقه ی خود، روش های متفاوتی نیز دارد.
1- ابتدا برای شروع، کارکرد مدار را بصورت فلوچارت و یا نوشتاری (یا روش دلخواه) در می آوریم.
توضیح مدار مدار فرمان ستاره مثلث
ما سه کنتاکتور به نام های K1, K2, K3 داریم که قرار است با زدن شستی استارت، ابتدا کنتاکتورهای K1 و K3 با هم شروع به کار کنند و پس از 15 ثانیه، کنتاکتور K2 وصل شود ( و به صورت همزمان K3 قطع شود).
حال، باید بتوانیم نحوه عملکرد و هر آنچه را که می خواهیم در مدار داشته باشیم مانند ایمنی بیشتر مدار، هشدارها، حفاظت ها، مانیتورینگ و غیره را ابتدا به عنوان طرح را روی کاغذ پیاده کنیم تا بتوانیم آنچه که در ذهن داریم را عملی کنیم.
مدار قدرت و یا شمای حقیقی مدار را می کشیم و مشخصات و نام گذاری ها را در آن پیاده می کنیم تا بتوانیم تصویر واقعی تری از مدار داشته باشیم.
سپس، طرحی از کارکرد مدار تهیه می کنیم. شکل زیر، یکی از روش هایی است که می توانیم اجرا کنیم. چگونگی نوشتن و شکل طرح مهم نیست، بلکه این کار به این دلیل است که واقعا بدانیم چه می خواهیم.
2- مرحله بعد این است که ببینیم با فشردن شستی (استارت)، چه اتفاقی خواهد افتاد.
نکته: پیشنهاد می کنیم که برای طراحی یک مدار فرمان، برای شروع، ابتدا ساده ترین شکل مدار را پیاده کنید و سپس مرحله به مرحله آن را تکمیل نمایید، زیرا برخی مدارات آنقدر پیچیده می شوند که بصورت ذهنی نمی توان تمام جزئیات آن را تحلیل کرد.
بعد از استارت، کنتاکتور k1 و k3 باید روشن شوند.
نکته: برای وصل یک کنتاکتور، اول یک مدار استارت استوپ بکشید و سپس، یکی یکی مراحل بعدی را اعمال کنید.
چون کنتاکتور k1، خط اصلی است و قرار است در کل پروسه ی مدار وصل بماند، از k1 شروع می کنیم.
3- حال، بوبین کنتاکتور k3 را که همزمان با k1 باید وصل شود، به آن ارتباط می دهیم.
نکته: همیشه در ابتدا همان مفهومی را که درک می کنید و به ذهنتان می آید، بدون هیچ المان اضافه ای بکشید. این کار باعث می شود که شما تمرکز بیشتری روی هر قسمت داشته باشید.
پس، خیلی ساده مانند شکل عمل می کنیم:
4- وقتی صحبت از زمان می شود، متوجه می شویم که مدار، به تایمر نیاز دارد، وقتی می گوییم بعد از استارت و پس از گذشت 15 ثانیه؛ یعنی با زدن دکمه ی استارت، بوبین تایمر نیز باید برقدار شود و شمارش را آغاز کند. پس می توانیم بوبین تایمر را هم به بوبین های دیگر وصل کنیم. با فشردن استارت K1, K3, T بطور همزمان روشن می شوند.
5- اکنون، تایمر در مدار است و عملیات شمارش را شروع کره است. پس از 15 ثانیه کنتاکت های تایمر، عمل می کنند. ما می خواهیم در این مرحله کنتاکتور K2، وصل و کنتاکتور K3 قطع شود. بنابراین، می توانیم کنتاکت بسته ی تایمر را با بوبین K3 سری کنیم، چون می خواهیم در حالت عادی تایمر، این کنتاکتور وصل شود. سپس کنتاکت باز تایمر را سر بوبین K2 قرار می دهیم تا بعد از عمل کردن تایمر، کنتاکت باز آن، بسته شده و K2 وصل شود.
تا اینجای کار، مدار طبق خواسته ی ما عمل می کند، ولی هنوز تمام نشده و باید ایمنی مدار و خطاهای احتمالی را در نظر بگیریم.
6- مهم ترین مسئله در این مدار این است که نگذاریم هیچگاه دو کنتاکتور K2 و k3، با هم وصل شوند. زیرا همانطور که در شمای حقیقی مدار دیدید، قدرت آنها با هم تداخل دارد و این امر باعث اتصال کوتاه بین فازها می شود. همانطور که در پست مدارات فرمان و اتوماسیون صنعتی گفتیم که اگر بخواهیم دو کنتاکتور با هم قفل شوند و هیچگاه با هم کار نکنند، از interlock الکتریکی استفاده می کنیم. یعنی کنتاکت های بسته ی k2 و k3 را با بوبین کنتاکتور دیگر سری می کنیم. با این عمل، از اتصال دو
کنتاکتور، بصورت همزمان جلوگیری میشود.
7- یکی از مواردی که قبلا در مورد عمر قطعات و کنتاکت ها گفته شد، این بود که سعی کنیم پس از اتمام کار تایمر، آنرا از مدار حذف کنیم. برای این کار، کافیست لحظه ی اتمام کار تایمر را مشخص کنیم. آن لحظه، هنگام وصل کنتاکتور k2 (مثلث) می باشد. کنتاکت بسته ی دیگری از کنتاکتور k2 را سر بوبین تایمر قرار می دهیم تا با وصل K2، باز شود و تایمر را از مدار خارج کند.
اکنون، تایمر از مدار خارج شده است ولی اگر کمی دقت کنید، می بینید که با قطع شدن تایمر، کنتاکت های آن به حالت اولیه باز گشته و اجازه وصل به K2 نمی دهد، این امر، عملکرد مدار را مختل می کند. به عبارت دیگر پس از اتمام کار تایمر و وصل کردن K2، تایمر از مدار خارج شده و ریست می شود، یعنی کنتاکت هایش به حالت اولیه باز می گردند. پس، باید از روشی استفاده کنیم که این مشکل حل شود.
8- کنتاکت باز K2 را به عنوان نگهدارنده، در مدار قرار داده و با کنتاکت باز تایمر، که در این مرحله نقش استارت یا وصل کننده K2 را بر عهده دارد، موازی می کنیم. این کار باعث می شود که وقتی کنتاکتور K2، وصل شد، جریان برق از سمت نگهدارنده به بوبین اعمال شود و تایمر دیگر، تاثیری روی آن نگذارد. مانند شکل زیر
9- از جمله قسمت های دیگر مدار قرار دادن بیمتال در مدار است. همانطور که می دانیم، بیمتال در صورت ایجاد جریان اضافه، مدار فرمان و نهایتا کنتاکتور را قطع می کند. پس، کنتاکت بسته ی بیمتال را در ابتدای خط فرمان قرار می دهیم تا وقتی، بیمتال عمل کرد، کل مدار قطع شود.
برای اینکه از وجود اضافه بار یا عمل کردن بیمتال مطلع شویم، از بیمتال، یک کنتاکت باز می گیریم و آنرا به یک وسیله هشدار دهنده مانند چراغ سیگنال یا آزیر وصل می کنیم تا اپراتور بلافاصله متوجه شود که مشکل قطع شدن مدار چیست.
و در آخر، از کنترل فاز برای جلوگیری از اختلالات ولتاژ استفاده می کنیم.
مدار زیر نمونه یک مدار ستاره – مثلث می باشد که ما برای آموزش روش طراحی از آن استفاده کرده ایم. البته مدارات را می توان به شکل های دیگری طراحی کرد، همانطور که شاید شما نمونه های دیگری از مدار ستاره – مثلث را دیده باشید که حتی می توانند کامل تر از مثال فوق باشند.
آنها همگی یک عمل را انجام می دهند، ولی چیزی که آن ها را از هم متمایز می نماید، همان نکات مهم مانند ایمنی و عمر قطعات است این مطلب برای ما بسیار حائز اهمیت است، زیرا یک طراح می تواند با کمی دقت، تمرین و تجربه، بدون هیچ هزینه ای، مداری طراحی کند که تمامی مشکلات احتمالی در آینده از جمله سهل انگاری کارگر، خراب شدن کنتاکتور، تایمر و قطعات دیگر را در آن پیش بینی کرده باشد.
حتی می توان برای دو کنتاکتور ستاره و مثلث، قفل مکانیکی (میکروسوئیچ) قرار داد تا ایمنی مدار کامل تر شود.
مدار change over (برق شهر – ژنراتور)
می خواهیم مداری طراحی کنیم که در آن دو منبع برق ورودی، و یک سری خروجی مشترک وجود دارد. در هنگام قطع برق شهر، برق ژنراتور بعد از 5 ثانیه باید وارد مدار شود، و وقتی که برق شهر وصل شد، ابتدا، ورودی ژنراتور قطع شده و پس از 5 ثانیه، برق شهر وارد مدار گردد. ( البته در عمل، استارت کردن خود ژنراتور نیز قابل بحث است، ولی در اینجا از این مورد صرف نظر می کنیم.)
در این مثال، مرحله به مرحله توضیح داده نشده است تا شما این کار را یکبار مانند مثال ستاره مثلث انجام دهید.
طرح مسئله
1- با وجود برق شهر، کنتاکتور K1 وصل شود، بدون احتمال تداخل برق ژنراتور (K2)
2- در صورت قطع برق شهر، بلافاصله کنتاکتور K1 قطع شده و پس از 5 ثانیه، کنتاکتور K2 وصل شود.
3- در صورت وصل شدن برق شهر، بلافاصله K2 قطع شده و پس از 5 ثانیه K1 روشن شود.
توضیحات کار
– هنگامی که برق شهر قطع می شود، پس از 5 ثانیه تاخیر (T2)، کنتاکتور K2 (ژنراتور)، بصورت خودکار وصل می گردد. در اینجا، کنتاکت بسته ی K2، اجازه ی وصل همزمان با برق شهر را نمی دهد.
(اینتر لاک)
حال، فرض کنید که، به یک باره برق شهر وصل شود. در اینجا هنوز ژنراتور در مدار است.
فقط در اینجا مشکلی پیش می آید و آن هم این است که برای مدار، الویتی تعیین نکرده ایم، یعنی هر طرف از مدار که زودتر برقدار شود، اول وصل خواهد شد. ولی در مدار (شهر – ژنراتور)، هنگامی که دو طرف در یک زمان برقدار شوند، الویت با برق شهر است تا در مدار قرار گیرد. برای این کار، می توانیم از یک رله کمک بگیریم. اگر به شکل زیر دقت کنید، می بینید که بوبین رله (R1)، به محض ورود برق شهر، عمل کرده و کنتاکت بسته ی خود را که در ابتدای مسیر ژنراتور قرار دارد، باز یا قطع می کند ( الویت بندی ). سپس، بعد از 5 ثانیه تاخیر (T1)، کنتاکتور K1 وصل می شود.
– در ضمن، مدار کاملا اتومات بوده و نیاز به استارت یا عمل دیگری ندارد.
اجزای مدار
L1 : ورودی برق فرمان شهر و ژنراتور در ابتدای مسیر فرمان (یک فاز از برق شهر و یک فاز جداگانه از برق ژنراتور)
C.P1 , C.P2 : کنترل فاز 1 برای برق شهر و کنترل فاز 2 برای برق ژنراتور
R1 : رله، برای الویت بندی و ایمنی بیشتر مدار
K1 , K2 : کنتاکتور های اصلی شهر و ژنراتور
T1 , T2 : تایمر، برای ایجاد تاخیر در هنگام وصل هر یک از کنتاکتورها، صرفا برای ایمنی بیشتر و جلوگیری از وصل شدن احتمالی همزمان دو کنتاکتور
ON : چراغ سیگنال، برای اعلام وضعیت هر یک از کنتاکتورها
در شکل رله R1، نقش الویت دهنده به مدار K1 را دارد.
علائم و نشانه های الکتریکی
نشانه های ماشین ها، تابلوهای برق، پریز ها، و …
نشانه های روشنایی
نشانه های هادی ها و سیم کشی
نشانه های روشنایی
نشانه های ماشین ها، تابلو ها، پریز ها و …
نشانه های وسایل اندازه گیری
نشانه های کلید ها و حفاظت کننده ها
نشانه های کلید ها و حفاظت کننده ها
