تابلو برق صنعتی چیست؟ بررسی نقشه و اجزای آن

تابلو برق صنعتی، مجموعه‌ای از تجهیزات الکتریکی شامل کلیدها، کنتاکتورها، فیوزها، تایمرها، رله‌ها و کنترلرهایی مانند PLC و درایو است که در کنار یکدیگر وظیفه تأمین انرژی، کنترل، حفاظت و مانیتورینگ دستگاه‌های صنعتی را بر عهده دارند. برای درک نحوه عملکرد و اتصالات داخلی یک تابلو برق، به نقشه‌هایی همچون نقشه مسیر جریان، مدار فرمان، مدار قدرت، مونتاژ، ترمینالی و خارجی نیاز است. اجزای اصلی تشکیل‌دهنده تابلو برق شامل داکت، ریل، شستی، کلید مینیاتوری، کلید نشتی جریان، کلید کامپکت، فیوز، تایمر، کانتر، کنتاکتور، چراغ سیگنال، ترمینال، PLC و درایو می‌شوند که هرکدام نقش مشخصی در کنترل و حفاظت از سیستم ایفا می‌کنند.

تابلو برق چیست؟

تابلو برق، قلب تپنده صنعت است که وظیفه کنترل، مانیتورینگ و اجرای فرامین بر روی دستگاه‌ها و… را بر عهده دارد. طراحی تابلو و سایزینگ تجهیزات می‌بایست تحت استانداردهای بین‌المللی صورت بگیرد تا بتوان از بروز حوادث پیشگیری کرد. ازاین‌رو، استاندارد بین‌المللی IEC تمامی استانداردهایی که لازم به رعایت در پروسه تولید تابلوهای برق هستند را ارائه کرده است.

تابلو برق باتوجه به کاربری آن می‌تواند از تجهیزات قدرتی (برای انتقال انرژی)، کنترلی (برای مدیریت و کنترل)، حفاظتی و اندازه‌گیری (برای پایش سلامت سیستم) تشکیل شود.

برای این که بتوانیم با تابلوهای برق ارتباط بگیریم، نیازمند نقشه هستیم. در واقع نقشه تابلو، زبان تابلو است که ما از طریق مطالعه آن می‌توانیم به جزئیات تابلو پی ببریم.

بررسی نقشه تابلو برق

یک تابلو برق می‌تواند نقشه‌های مختلفی داشته باشد که در ادامه به تشریح و بررسی شش نقشه اصلی که هرکدام کارایی مختص به خود را دارند می‌پردازیم.

1. نقشه مسیر جریان

تمامی تجهیزات الکتریکی دارای ترمینال‌هایی برای تغذیه، فرمان، ورودی و خروجی هستند. نقشه مسیر جریان، این موضوع را با جزئیات مشخص می‌کند که ترمینال‌های هر تجهیز باید به کجا متصل شود. در این نقشه، موقعیت نصب تجهیزات مطرح نیست. به عبارتی، نقشه مسیر جریان از کنار هم قرار گرفتن نقشه مدار فرمان و نقشه مدار قدرت تشکیل می‌شود. در حقیقت، دیگر نقشه‌های تابلو برق از دل نقشه مسیر جریان بیرون می‌آیند.

2. نقشه مدار فرمان

مدار فرمان که از اصلی‌ترین بخش‌های وایرینگ است، وظیفه کنترل تابلو را دارد. در نقشه مدار فرمان، بخشی از مسیر جریان نمایش داده می‌شود که نحوه اتصال تجهیزات فرمان مانند شستی‌ها، تایمرها، رله‌ها و لیمیت‌سوئیچ‌ها را نشان می‌دهد. با استفاده از این نقشه، منطق کنترلی و چگونگی عملکرد سیستم استخراج می‌شود.

3. نقشه مدار قدرت

انتقال انرژی از طریق مدار قدرت صورت می‌گیرد. در نقشه مدار قدرت، از تیغه‌های قدرت برای نمایش مسیر جریان استفاده می‌شود. چگونگی مدار فرمان، تعیین‌کننده نحوه عملکرد مدار قدرت است.

4. نقشه مونتاژ

نقشه مونتاژ یا نقشه حقیقی، یک نقشه برق صنعتی است که با در نظر گرفتن محل نصب تجهیزات، نحوه اتصال آن‌ها و وایرینگ را با جزئیات نشان می‌دهد. این نقشه برای سیم‌کشی و اجرای اتصالات تابلو برق هنگام مونتاژ و همچنین برای عیب‌یابی و تعمیرات بسیار کارآمد است.

5. نقشه ترمینالی

در این نقشه، تمامی ترمینال‌های تابلو و تمام سیم و کابل‌هایی که از خارج به تابلو وارد می‌شوند نمایش داده می‌شوند. عموماً مشخصات سیم و کابل‌هایی که در نقشه وجود دارد، نمایش داده می‌شود.

6. نقشه خارجی

این نقشه به ما می‌گوید که سیم و کابل‌هایی که از تابلو خارج شده‌اند به کجا متصل شده‌اند. این نقشه در هنگام نصب اولیه و همچنین عیب‌یابی و تعمیرات بسیار کارآمد است.

معرفی قطعات تابلو برق صنعتی

مهم‌ترین اجزا یک تابلو برق صنعتی عبارت است از:

داکت

داکت‌ها در پروسه تولید تابلوهای برق بسیار حائز اهمیت هستند. در واقع داکت، کانالی است برای اجرای سیم‌کشی و کابل‌کشی. این کانال توسط درپوش آن بسته می‌شود و پس از سیم‌کشی باعث می‌شود نمای تابلو زیبا شود. داکت‌های استفاده شده در تابلو برق‌ها از نوع شیاردار و در سایزهای متفاوت تولید می‌شوند.

ریل

ریل‌ها محل نصب تجهیزات هستند که باعث می‌شود هر تجهیز در جای خود ثابت شود.

شستی‌ها

شستی یا پوش باتن برای کنترل پروسه یک سیستم یا یک دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. پوش باتن‌ها انواع مختلفی دارند که هر کدام از آنها باتوجه به نوع مصرف می‌توانند بر روی مدار صنعتی مورد استفاده قرار گیرند. تحریک شستی‌ها به صورت لحظه‌ای می‌باشد. برای بحث تحریک دائم از سوئیچ‌ها استفاده می‌شود که با قطع تحریک، حالت قبلی خود را حفظ می‌کنند. پوش باتن‌ها و سوئیچ‌ها به طور کلی در دو نوع NC یا NO تولید می‌شوند.

مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری از آسیب به مدار، در برابر اضافه‌بار و به‌ویژه اتصال کوتاه که منجر به اضافه جریان است، محافظت می‌کند. حفاظت در برابر اتصال کوتاه توسط بخش مغناطیسی انجام می‌پذیرد. در واقع زمانی که اتصال کوتاه رخ می‌دهد، جریانی که جاری می‌شود حدود هزاران برابر جریان نامی است که باعث می‌شود در بخش مغناطیسی (که یک کویل می‌باشد) یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد شود که منجر به قطع کلید می‌گردد. همچنین حفاظت در برابر اضافه‌بار توسط بخش حرارتی انجام می‌پذیرد. در واقع زمانی که اضافه‌بار رخ می‌دهد، جریانی بیش از جریان نامی از شبکه کشیده می‌شود که این جریان بیش از حد، تولید حرارت را به همراه خواهد داشت. حرارت باعث منحرف شدن نوار فلزی موجود در بخش حرارتی می‌شود و این انحراف، آزاد شدن قفل مکانیکی و در نتیجه قطع کلید را به دنبال دارد.

کلید مینیاتوری در سه تیپ اصلی B، C وD تولید می‌شود. از تیپ B برای مدارات روشنایی، از تیپ C برای مدارات پریز و راه‌اندازی موتورها استفاده می‌شود و از تیپ D برای حفاظت از ترانسفورماتورها استفاده می‌گردد. تیپ‌های K و Z از کم‌کاربردترین تیپ‌ها هستند.

کلید نشتی جریان

کلید RCD یا کلید نشتی جریان، تجهیزی است که برای حفاظت در برابر جریان باقیمانده در سیستم‌ها به کار می‌رود. این کلید در دو نوع سه‌فاز و تک‌فاز تولید می‌شود. این کلید، جریان رفت (فاز) و برگشت (نول) را می‌سنجد و در صورت اختلاف بیش از 30 میلی‌آمپر (در برخی موارد تا 300 میلی‌آمپر)، کلید قطع می‌کند.

کلید کامپکت

کلید کامپکت، کلیدی است که برای محافظت از مدار در برابر اضافه جریان استفاده می‌شود و می‌تواند از اضافه‌بار یا اتصال کوتاه حفاظت کند. MCCB یا همان کلید کامپکت، یک نسخه پیشرفته از کلید مینیاتوری است که می‌تواند برای رنج‌های متفاوت از ولتاژها و جریان‌ها استفاده شود. MCCB همانند MCB از دو بخش حرارتی و مغناطیسی تشکیل شده است. عملکرد بخش حرارتی که حفاظت در برابر اضافه‌بار را انجام می‌دهد به این صورت است که وقتی اضافه‌بار رخ می‌دهد، جریانی بیش از جریان نامی از شبکه کشیده می‌شود. این جریان بیش از حد، تولید حرارت را به همراه دارد و حرارت باعث منحرف شدن نوار فلزی موجود در بخش حرارتی می‌شود. این انحراف، آزاد شدن قفل مکانیکی را به دنبال دارد که باعث قطع کلید می‌شود. عملکرد بخش مغناطیسی که حفاظت در برابر اتصال کوتاه را انجام می‌دهد به این صورت است که وقتی اتصال کوتاه رخ می‌دهد، جریانی که جاری می‌شود حدود هزاران برابر جریان نامی است. این امر باعث می‌شود در بخش مغناطیسی (که یک کویل است) یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد شود که منجر به قطع کلید می‌گردد. حفاظت‌های MCCB درست مانند MCB است.

رنج جریانی MCCBها از 15 آمپر تا 1600 آمپر است که در دو نوع ثابت و قابل تنظیم وجود دارد. نوع قابل تنظیم از حدود 70% جریان نامی تا حدود 100% جریان نامی قابل تنظیم است. در حالت معمول، قطع و وصل کلیدهای کامپکت به صورت دستی می‌باشد، اما در شرایطی که نیاز به قطع و وصل سریع است، از نوع با عملگر موتوری استفاده می‌شود. در این نوع کلید، یک موتور روی آن نصب می‌شود که با تغذیه موتور، اهرم کلید را می‌توان در سه حالت قطع، وصل و تریپ برد.

فیوزها

فیوزها از تجهیزات حفاظتی پرکاربرد به حساب می‌آیند. این تجهیز از مدار و تجهیزات در برابر اضافه جریان ناشی از اضافه‌بار و به‌ویژه اتصال کوتاه حفاظت می‌کند. فیوز برخلاف کلید مینیاتوری، قسمت ذوب‌شونده دارد. در زمان وقوع اضافه جریان، آن قسمت ذوب می‌شود و اتصال باز می‌گردد.

تایمر

تایمر وظیفه سنجش زمان را بر عهده دارد. تایمرها به طور کلی به دو دسته آنالوگ و دیجیتال تقسیم می‌شوند. تایمرهای دیجیتال از دقت و آپشن‌های بیشتری نسبت به تایمرهای آنالوگ برخوردارند. تایمرها، تیغه‌های باز و بسته در اختیار ما قرار می‌دهند که می‌توان در مدار فرمان از آنها استفاده کرد.

کانتر

کانترها قابل برنامه‌ریزی هستند و وظیفه شمارش را دارند. مانند تایمرها، تیغه‌های باز و بسته در اختیار ما قرار می‌دهند که می‌توان در مدار فرمان از آنها استفاده کرد.

کنتاکتور

کنتاکتور یک کلید مغناطیسی است که از دو فک تشکیل شده است: یک فک ثابت و یک فک متحرک. روی فک ثابت یک بوبین وجود دارد که با تغذیه بوبین، فک ثابت تبدیل به مگنت (آهن‌ربا) می‌شود. پس از مگنت شدن فک ثابت، فک متحرک به سمت فک ثابت جذب می‌شود و در نتیجه این جذب، تیغه‌های کنتاکتور تغییر وضعیت می‌دهند. تیغه‌های کنتاکتور به دو دسته قدرت و فرمان تقسیم می‌شوند. از تیغه‌های قدرت برای اتصال مصرف‌کننده به شبکه استفاده می‌شود و از تیغه‌های فرمان در مدار فرمان جهت کنترل و طراحی مدار استفاده می‌گردد.

چراغ سیگنال

چراغ سیگنال در رنگ‌های مختلف تولید می‌شود که هر رنگ نشان‌دهنده یک وضعیت است. این چراغ‌ها عموماً روی درب تابلو نصب می‌شوند.

ترمینال

این تجهیز، وظیفه برقراری ارتباط بین تجهیزات خارج از تابلو با تجهیزات داخل تابلو و سیم‌ها را بر عهده دارد. ترمینال‌های مورد استفاده در تابلوهای برق در رنگ‌ها و سایزهای مختلف به کار می‌روند.

PLC

PLC یک کنترلر قابل برنامه‌ریزی است که مغز متفکر یک تابلو برق محسوب می‌شود. با استفاده از PLC، مدار فرمان حذف شده و در بحث کنترل، می‌توان بسیار منعطف‌تر از زمانی که مدار فرمان داریم عمل کرد. یک سیستم کنترلی متشکل از سه بخش سنسور، کنترلر و عملگر می‌باشد. سنسور، اطلاعات یک سیستم را دریافت کرده و به صورت پیوسته به کنترلر ارسال می‌کند. کنترلر نیز با توجه به برنامه تعریفی، دستورات لازم را در خروجی صادر می‌کند.

درایو

درایو الکتریکی، تجهیزی مبتنی بر الکترونیک قدرت است که برای کنترل سرعت، گشتاور و جهت چرخش موتور الکتریکی به کار می‌رود. این تجهیز با تنظیم فرکانس و ولتاژ تغذیه موتور، امکان تطبیق عملکرد موتور با نیاز فرآیند را فراهم می‌کند. استفاده از درایو باعث کاهش مصرف انرژی، بهبود کنترل فرآیند و کاهش تنش‌های مکانیکی در سیستم می‌شود. درایوها نقش کلیدی در افزایش بهره‌وری و قابلیت اطمینان سامانه‌های صنعتی دارند.

در نهایت، وجود هر کدام از اجزای تابلو برق دارای چرایی و علت است. در مجموع، وقتی تک‌تک اجزای تابلو در کنار هم قرار می‌گیرند، امکان کنترل و حفاظت 100% را برای ما ممکن می‌سازند.

قلب تپنده صنعت و اجزای تشکیل‌دهنده آن

تابلو برق صنعتی را می‌توان مغز و قلب یک سیستم الکتریکی دانست. این تابلوها ترکیبی از تجهیزات قدرتی، کنترلی و حفاظتی هستند که با تکیه بر نقشه‌های دقیقی مانند مدار فرمان، مدار قدرت و نقشه مونتاژ طراحی و اجرا می‌شوند. هر یک از قطعات به کار رفته در تابلو، وظیفه مشخصی در کنترل، انتقال انرژی، حفاظت در برابر اضافه جریان و نشتی، یا مانیتورینگ سیستم بر عهده دارند. رعایت استانداردهای بین‌المللی مانند IEC در طراحی و سایزینگ تجهیزات، شرط لازم برای پیشگیری از حوادث و دستیابی به عملکردی مطمئن و پایدار است. برای مشاوره، طراحی و مونتاژ اصولی انواع تابلوهای برق می‌توانید از تخصص و تجربه مهندسان ما در سوین صنعت بهره‌مند شوید.

سوالات متداول