دستگاه کنترل فاز چیست؟

دستگاه کنترل فاز، یک رله تخصصی فرمان و حفاظت است، که به منظور پایش مستمر پارامتر های ولتاژ در شبکه های سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد. این قطعه حیاتی در تابلو های برق صنعتی، با تشخیص آنی عیوبی نظیر؛ افت یا افزایش ولتاژ، نامتعادلی فاز ها، جا به جایی توالی و قطعی نول، از بروز خسارات سنگین به الکتروموتور ها و سایر تجهیزات حساس جلوگیری می کند.

عملکرد مبتنی بر پردازش سیگنال ورودی و فرمان قطع یا اتصال مدار، آن را به سپری کارآمد در برابر اضافه بار حرارتی و نوسانات مخرب شبکه تبدیل ساخته است.

در ادامه به بررسی کاربرد ها و مزایای بهره برداری از این ابزار می پردازیم، با ما همراه شوید.

 

معرفی دستگاه کنترل فاز

دستگاه کنترل فاز، که در ادبیات تخصصی مهندسی برق با عنوان رله مانیتورینگ یا نظارت بر خطوط تغذیه سه فاز شناخته می شود، درواقع مغز متفکر حفاظتی تابلو های برق صنعتی محسوب می گردد.

این تجهیز هوشمند با بهره گیری از مدارات الکترونیکی دقیق، به صورت پیوسته و لحظه به لحظه، کیفیت ولتاژ عبوری از شبکه را در سه فاز ورودی مورد سنجش و ارزیابی قرار می دهد، تا از بروز هر گونه ناهنجاری جلوگیری به عمل آورد.

آنچه دستگاه کنترل فاز را از سایر تجهیزات حفاظتی نظیر بی متال ها یا کلید های حرارتی متمایز می سازد، سرعت واکنش فوق العاده بالا و دقت بی نظیر آن در تشخیص خطا هایی نظیر؛ قطعی ناگهانی یکی از فاز ها، کاهش یا افزایش ولتاژ از محدوده مجاز، بههم خوردن ترتیب چرخش فازها و همچنین نامتعادلی شدید بین فاز ها است.

رله کنترل فاز با دریافت این داده های حیاتی، بلافاصله با تغییر وضعیت کنتاکتهای خروجی خود، فرمان قطع مدار را صادر کرده و از اعمال جریان های مخرب و گرمایش بیش ازحد سیم پیچ های موتور ها که نهایتا به سوختن کامل آن ها می انجامد، پیشگیری می نماید.

دستگاه کنترل فاز نه تنها نقش یک محافظ صرف را ایفا می گرداند، بلکه با افزایش چشمگیر عمر مفید الکتروموتور ها، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و ارتقاء سطح ایمنی پرسنل، به عنوان یکی از ارکان اصلی پایداری و بهره وری در سیستم های اتوماسیون صنعتی و تاسیسات حیاتی به شمار می رود. فقدان آن در هر شبکه، ریسک وقوع خسارات جبران ناپذیر مالی و توقفات ناخواسته تولید را به طور قابل توجهی افزایش خواهد داد.

 

ویژگی های اصلی دستگاه کنترل فاز

دستگاه کنترل فاز فراتر از یک رله ساده، یک سیستم پایشگر هوشمند است، که با ترکیب دقت الکترونیکی و قابلیت های تنظیم پیشرفته، امنیت شبکه های سه فاز را تضمین می کند.

ویژگی های اصلی این دستگاه شامل انعطاف پذیری در تنظیمات، سرعت واکنش آنی و سازگاری با انواع کاربرد های صنعتی می گردد. برخی از این ویژگی ها ذاتی و برخی دیگر قابل تنظیم توسط کاربر هستند، که در ادامه به تفکیک ارائه شده اند؛

عنوان ویژگی	توضیح فنی
تشخیص قطع فاز	قابلیت شناسایی آنی نبودن هر یک از فازهای ورودی و جلوگیری از ادامه کار موتور در حالت تک فاز
پایش توالی فاز	نظارت بر ترتیب صحیح چرخش فازها (R-S-T) و جلوگیری از روشن شدن موتور در جهت اشتباه
کنترل محدوده ولتاژ	تشخیص کم و زیاد ولتاژی فراتر از محدوده تعیین شده (معمولاً قابل تنظیم بین 15± تا 30± درصد)
سنجش عدم تقارن فاز ها	اندازه گیری اختلاف ولتاژ بین سه فاز و واکنش در صورت تجاوز از درصد مجاز (معمولاً بین 5 تا 15 درصد قابل تنظیم)
تنظیحسم اسیت پیچ	تنظیم حساسیت برای تعیین آستانه تحمل نامتعادلی فازها، متناسب با نوع بار و شرایط محیطی

کاربرد های دستگاه کنترل فاز

دستگاه کنترل فاز، اگرچه در نگاه اول صرفا یک قطعه حفاظتی به نظر می رسد، اما دامنه کاربرد های آن فراتر از این مفهوم ساده است و در حقیقت به عنوان یکی از ارکان اصلی پایداری و ایمنی در صنایع گوناگون ایفای نقش می کند.

این دستگاه که وظیفه نظارت بر کیفیت ولتاژ شبکه های سه فاز را بر عهده دارد. در هر جایی که الکتروموتور ها، کمپرسور ها، پمپ ها و سایر تجهیزات دوار حساس حضور داشته باشند، سپری کارآمد در برابر نوسانات و خطاهای الکتریکی به شمار می رود. کاربرد های این دستگاه را می توان به موارد زیر اشاره نمود؛

１. حفاظت از الکتروموتور ها در برابر افت فاز

یکی از حیاتی ترین و رایج ترین کاربرد های دستگاه کنترل فاز، محافظت از الکتروموتور های سه فاز در برابر شرایط خطرناک قطع شدن یا افت ناگهانی یکی از فاز های ورودی است.

زمانی که یک موتور سه فاز در حال کار می باشد و به هر دلیلی نظیر؛ سوختن فیوز، شکستگی کابل یا تماس نامناسب در ترمینال ها، یکی از فاز ها از مدار خارج می شود، موتور همچنان به تلاش برای چرخش ادامه داده اما با جریان بسیار بالاتری که گاهی تا شش برابر جریان نامی نیز می رسد. این ابزار با شناسایی این شرایط در کسری از ثانیه، فرمان قطع مدار را صادر کرده و از این خسارت جبرانناپذیر جلوگیری می نماید.

２. جلوگیری از چرخش معکوس موتورها

در بسیاری از تاسیسات صنعتی و تجهیزات حیاتی نظیر؛ آسانسور ها، پله های برقی، جرثقیل های سقفی، تسمه های نقاله و بالابر ها، جهت چرخش موتور از اهمیت فوقالعاده بالایی برخوردار است. هر گونه معکوس شدن آن، عواقب جبران ناپذیری به همراه خواهد داشت.

برای نمونه، در یک آسانسور، چرخش معکوس موتور به معنای حرکت کابین در خلاف جهت فرمان داده شده است، که خطر سقوط یا برخورد شدید را در پی دارد. دستگاه کنترل فاز با نظارت دقیق بر توالی ورودی فاز ها (ترتیب R-S-T)، در صورت مشاهده جا به جایی دو فاز، بلافاصله مدار فرمان را قطع کرده و از روشن شدن موتور با جهت اشتباه جلوگیری می نماید.

３. حفاظت در برابر کم و زیاد شدن ولتاژ

شبکه های برق صنعتی همواره با نوسانات ولتاژ مواجه هستند، که این نوسانات ناشی از؛ افت فشار در ساعات پیک مصرف، راه اندازی همزمان موتورهای بزرگ یا مشکلات در شبکه توزیع برق منطقه می باشد. کاهش ولتاژ از حد مجاز با افزایش چشمگیر جریان کشیده شده توسط موتور ها و گرمایش بیش از حد و کاهش طول عمر عایق بندی آن ها همراه است.

از سوی دیگر، افزایش بیش از حد ولتاژ نیز به همان اندازه مخرب می باشد و پیش زمینه ای برای اشباع مغناطیسی هسته و در نتیجه افزایش جریان بی باری و حرارت موتور به شمار می رود. دستگاه کنترل فاز با تعیین محدوده تلورانس ولتاژی مشخص، در هر دو شرایط واکنش نشان داده و با قطع مدار، از تحمیل تنش های الکتریکی و حرارتی مضر به تجهیزات گرانقیمت جلوگیری می نماید.

４. پایش و کنترل نامتعادلی فازها

نامتعادلی ولتاژ یکی از معضلات پنهان اما بسیار مخرب در شبکه های سه فاز صنعتی است، که اغلب به دلیل توزیع نابرابر بار های تکفاز روی فاز های مختلف یا وجود اتصالات نامناسب در شبکه ایجاد می شود. این پدیده که به معنای اختلاف قابل توجه بین ولتاژ سه فاز می باشد، حتی با وجود چند درصد اختلاف ولتاژ، جریان های منفی و صفر قابل توجهی در موتور ایجاد می نماید.

دستگاه کنترل فاز با قابلیت تنظیم حساسیت، این اختلافات را اندازه گیری کرده و در صورت تجاوز از حد مجاز، مدار را قطع می گرداند، تا از آسیب های تدریجی اما جبرانناپذیر نظیر؛ سوختن یاتاقان ها، افزایش لرزش و کاهش راندمان موتور جلوگیری به عمل آورد.

５. محافظت از تجهیزات حساس در نیروگاه ها و پست ها

در تاسیسات حیاتی مثل؛ نیروگاه های تولید برق، پست های توزیع، بیمارستان ها، مراکز داده و کارخانجات بزرگ، هر گونه نوسان یا خطای ولتاژی علاوه بر خسارت به تجهیزات منجر به توقف کامل خط تولید و یا اختلال در ارائه خدمات حیاتی به جامعه می گردد.

در این مراکز حساس، دستگاه کنترل فاز نه تنها به عنوان یک محافظ بلکه به عنوان یک ابزار پیشگیرانه و هشداردهنده نیز ایفای نقش می کنند، که با اتصال خروجی هشدار آن به سیستم های SCADA یا PLC، وقوع هر گونه بی نظمی را در شبکه به اپراتور ها اطلاع می دهد. از این رو پیش از وقوع بحران، اقدامات اصلاحی انجام خواهد شد.

• و…

 

مزایای استفاده از کنترل فاز

استفاده از دستگاه کنترل فاز در شبکه های برق صنعتی، یک سرمایه گذاری هوشمندانه و راهبردی محسوب می شود، که بازگشت سرمایه آن در بلند مدت به وضوح قابل مشاهده است. این قطعه ارزشمند با هزینه ای نسبتا ناچیز در مقایسه با ارزش تجهیزاتی که از آن ها محافظت می کند، جایگاه خود را به عنوان یکی از ضروری ترین اجزای تابلوهای برق صنعتی تثبیت می نماید. از جمله مزایای بهره برداری از آن، عبارتند از؛

• افزایش چشمگیر عمر مفید موتورها و تجهیزات
• کاهش چشمگیر هزینههای تعمیر و نگهداری
• افزایش ایمنی پرسنل و کاهش خطرات جانی
• کاهش زمان های توقف ناخواسته تولید
• صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه های برق

سخن آخر

دستگاه کنترل فاز، اگرچه قطعه ای کوچک و کم هزینه در ظاهر است، اما نقشی حیاتی و غیرقابل انکار در پایداری، ایمنی و بهره وری شبکه های برق صنعتی ایفا می گرداند. سرمایه گذاری بر روی این تجهیز، در حقیقت سرمایه گذاری بر روی آرامش خاطر و تداوم تولید است و نادیده گرفتن آن، ریسکی می باشد، که هیچ تاسیسات هوشمندی نباید آن را بپذیرد.

مجموعه ی طاها ترانس از گروه تولید کننده های اصلی ترانسفورماتور می باشد. با مراجعه به وب سایت مرجع آن، انواع کنترل فاز را با قیمتی مقرون به صرفه سفارش دهید.

سوالات متداول

• آیا کنترل فاز، جایگزین بی متال یا کلید حرارتی شود؟

خیر، این دو مکمل یکدیگرند. کنترل فاز برای تشخیص خطا های ولتاژی طراحی شده و بی متال برای حفاظت در برابر اضافهبار جریانی. استفاده همزمان از هر دو، بهترین حفاظت را فراهم می کند.

• آیا کنترل فاز به نول نیاز دارد؟

خیر، اکثر مدل های استاندارد دستگاه کنترل فاز تنها وابسته اتصال سه فاز ورودی است و نیازی به اتصال سیم نول ندارند، که این ویژگی نصب را بسیار ساده تر می سازد.

• در صورت قطع شدن برق، تنظیمات کنترل فاز از بین می رود؟

خیر، تنظیمات انجام شده بر روی پیچ های دستگاه به صورت مکانیکی یا با استفاده از حافظه غیرفرار ذخیره می شوند و پس از بازگشت برق، نیازی به تنظیم مجدد نخواهد داشت.