گزارش کارآموزی برق ساخت و مونتاژ تابلو برق

در برخی شعاعها از راه اندازیها و کنترهای الکترونیکی بود .در این خصوص تجارب موفقی کسب کردیم . حال میخواهم اموخته های تئوری وفنی این دوره را بازگو کنم . در ابتدای صنعت برق شبکه های کوچک برق تقسیم مورداستفاده بودندلیکن برق متناوب بدلیل سهولت تولید وانتقال به سرعت جانشین برق مستقیم گردید . بطوریکه میدانیم تولید انرژی الکتریکی امروزه در نیروگاههای بزرگ با راندمان بالا انجام میگیرد . بدلایل اقتصادی وفنی ولتاژ اکثر ناتورهابه حداکثر 20 کیلو ولت محدود است . بمنظور کاهش تلفات در انتقال انرژی به نقاط دور ولتاژ برق را با استفاده از ترانسفورماتورها افزایش میدهند واز طریق شبکه بهم پیوسته به نقاط دور منتقل میکنند . در نزدیکی شهرها ولتاژ  را بکمک ترانسفورماتورها به حدود 63 کیلو ولت کاهش میدهند وخط 63 کیلو ولت بصورت حلقه ای شهر را دور میزنند . در نزدیکی مراکز بار ولتاژ را به 20کیلوولت یا 11 کیلو کاش میدهند که در پستهای توزیع به ولتاژ مصرفی 380 ولت تبدیل می شود در این فصل با پست توزیع شبکه های توزیع و مدارهای تک فاز و سه فاز آشنایی پیدا میکنیم.

پست توزیع خصوصی:

پست توزیع خصوصی را در مراکز بار قرار میدهیم تا طول خطوط برق رسانی تلفات انرژی وافت ولتاژ به حداقل ممکن برسد . ظرفیت پست وتعداد ترانسفورماتورها را بر اساس شبکه توزیع قدیمی در ولتاژ 11 کیلوولت کار می کردند.

امروزه در غالب شهر های بزرگ این شبکه ها به   20  تبدیل شده اند .

میزان بار ضریب اطمینان لازم قیمت اولیه هزینه تلفات انرژی از بین اندازه ها استاندارد معین می کنیم بمنظور کاهش دادن وسائل ذخیره یا رزرو یدکی در صورت امکان از ترانس های هم ظرفیت یکسان استفاده می شد. کارخانه ایران ترانسفور بسیاری از این اندازه های استاندارد را در ایران تولید می کند.

شبکه های برق رسانی:

توزیع برق از ثا نویه ترانسفور ماتور بوسیله خطوط هوایی کابلها زیرزمینی انجام می‌شود. در نقاط کم جمعیت بعلل اقتصادی خطوط هوایی مورد استفاده قرار می گیرند.

لیکن در نقاط پر جمعیت بعلل زیبای و ایمنی از کابلهای زیرزمینی برای تغذیه بارهای صنعتی و خانه های مسکونی استفاده می شود توزیع زیرزمینی در حدوده 5 برابر توزیع هوایی هزینه دارد.

بطوریکه گفته شد مشترکینی که دارایی مصرف ریاد هستند بجای استفاده از شبکه توزیع ولتاژضعیف شهری برق در ولتاژ قوی ( 11هزار یا 20هزار ولت )خریداری می کنند و در پست خصوصی خود ولتاژ را کاهش می دهند.

در تغذیه بارهای کم اهمیت که قطع موقت برق آنها اشکال زیاد تولیدنمی کنند بعلل اقتصادی از شبکه های شعاعی که تنها از یکطرف تغذیه می شوند استفاده  می شود.

در این موارد هرگونه خطا در خط موجب قطع برق می شود.

بارهای مهمتر که در آنها قطع موقت برق حتی به مدت کوتاه قابل تحمل نیست از  شبکه های حلقه ای تغذ یه می شوند .

در این موارد در صورت وقوع خطا در یک قسمت شبکه می توان قسمت معیوب را قطع کرد بارها را ازیک طرف تغذیه کرد .محاسبات افت ولتاژ در شبکه ها به سهولت قابل انجام است

لزوم اصلاح ضریب توان:

یکی از مهمترین و بهترین کارهای که انجام گرفت و بنده از آن استفاده کردم اصلاح ضریب قدرت کارخانه ها بود . همانطوریکه در قسمت تئوری نیاز به اصلاح ضریب قدرت شبکه را فرا گرفته بودم در این دوره با قسمت عملی آن آشنا شدم و هردوی آنها را با هم مقا یسه کردم. نظر به این که بار سلفی  دارای جریان پس فاز است و توان راکتو مصرف میکند  در اکثر کارخانه ها از مو تو رهای  سه فاز و لامپهای فلورسنت مصرف  میشود  باعث افزایش توان راکتیو و در نهایت قدرت مصرفی  میشود . برای کاهش هزینه برق مصرفی بایستی از راکتورهای موازی استفاده میکردیم. با اندکی تجربه نسبت به کارهای قبلی و کارهای محاسباتی موفق به پیدا کردن خازن مورد نظر میشدیم و در تابلوهای کارخا نه وصل میکردیم . همانطور که میدانیم خازن جریانی از مدار میگیرد که بر خلاف خود القائ  نسبت به ولتاژ  تقدم فاز دارد . لذا با نصب خازن موازی با بار میتوان  مولفه  جریان آن را که نسبت به ولتاژ 90 درجه تاخیر فاز دارد خنثی کرد و به این ترتیب ضریب توان را به یک رساند و یا با حذف قسمتی از ان ضریب توان را به میزان دلخواه بهبود بخشید. بدیهی است اگر تعرفه یک قسمتی باشد اصلاح ضریب توان هزینه برق را کاهش نمیدهد . اگر تعرفه دو قسمتی باشد اصلاح ضریب توان هزینه جاری برق را کاهش میدهد لیکن چون نصب خازن خود مستلزم مخارجی هست و لازم هست هزینه برق و خازن توجه شود و اقتصادی ترین ضریب توان تعیین شود.

سیمهای عایق دار و کابلهای برق رسانی:

برای برق رسانی به نقاط مختلف از سیمها و کابلها استفاده می شود که در ساختمان آنها فلزات هادی جهت حمل جریان برق به نقاط مورد نظر و عایقهای مناسب بمنظور جلوگیری از نشت جریان به نقاط دیگر بکار گرفته می شود .

یک هادی با روکش عایق سیم روکش دار یا عایق دار نامیده می شود و در صورتیکه چند هادی عایق بندی شده در یک غلاف مشترک قرار گیرند این مجمووعه را کابل می‌نامیم . در برق رسانی هوایی از سیمهای بدون روکش استفاده می شود که سیم لخت نامیده می شوند . در این فصل می خواهم  به شرح آ‎نها بپردازم و نمونه هایی که استفاده می کردیم را باز گو کنم.

هادی های مورد استفاده در سیم ها و کابلها:

از بین فلزاتی که بعنوان هادی در ساختمان سیمها و کابلها مورد استفاده قرار می گیرند مس از همه معمول تر است . و معمولاً از مس با درجه خلوص بالاتر از 99.5 درصد استفاده می شود تا از فعل و انفعالات شیمیایی نا خالصیها جلوگیری بعمل آید .

مس در حرارت 20 درجه سانتیگراد مقاومت مخصوصی برابر 8-10*724/1 را اهم متر در مقبل جریان مستقیم از خود نشان می دهد . علاوه بر داشتن مقاومت الکتریکی کم ، مس در مقابل اثرات جوی مقاوم است و دارای استحکام مکانیکی مطلوب می باشد و بسهولت می توان آنرا به اشکال دلخواه در آورد .

فلز دیگری که به این منظور مورد استفاده قرار می گیرد آلومینیوم است که مقاومت مخصوص آن 65/1 برابر مس است و وزن مخصوص آن سه برابر کمتر از مس می باشد و قیمت آن نیز کمتر است . لیکن عوامل جوی بخصوص رطوبت روی آن تاثیرات سوء، نظیر خوردگی می گذارد و در اثر اکسیده شدن آن اکسید آلومینیوم حاصل که جسمی عایق است . استحکام مکانیکی المینییوم و نرمش آن برای قبول اشکال دلخواه بخوبی مس نیست با این دلایل المینییوم کمتر مورد استفاده قرار میگیرد .لیکن در سالهای اخیر بعلت افزایش سریع قیمت مس آلمینییوم بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد . در خطوط انتقال هوایی بعلت وزن و قیمت کمتر المینییوم بیشتر مورد استفاده قرار میگیرد جهت استحکام مکانیکی این سیمها به دور سیمهای فولادی پیچیده میشود و یا الیاژی از آلمینییوم و فولاد مورد مورد استاده قرار میگیرد. در سالهای اخیر برای رفع مشکلات ناشی از حسساسیت آلمینییوم نسبت به عوامل جوی مانند رطوبت سیمهای آلمینییومی را به جدار نازکی از مس مجهز میکند .

در برق متناوب سیم بعلت خاصیت خود القائی و تقسیم غیر یکنواخت جریان در سطح مقطع سیم از مقدار آن برای برق مستقیم قدری بیشتر است.  میزان افزایش   مقاومت بستگی به فرکانس و ساختمان و اندازه سیم دارد .در فرکانس 50 سیکل ضریب افزایش برای سیم یک رشته ای 1.02 است که برای سیمهای افشان با تعداد رشته های زیاد تا 1.05 افزایش می یابد.

به طوری که میدانیم در سیمهای افشان  رشته ها بطور مار پیچ بهم تابیده میشوند و از طول رشته ها به اسنثناء رشته ای که در وسط آن قرار میگیرد از طول کابل با سیم عایقدار بیشتر است نظر به این که مقاومت را بر اساس طول سیم عایقدار با کابل محاسبه میکنیم برای محاسبات مقاومت واقعی استفاده از ضریبی برابر یک رشته ای تا 04/1 برای سیمهای افشان با رشته های زیاد ضروری است.

ساختمان سیم های عایقدار واندازه های استاندارد:

ولتاژ مورد استفاده در برق رسانی که مورد نظر مااست 220 ولت تک فاز و380 ولت سه فاز است که به فشار ضعیف معروف است. سیم های عایقدار فشار ضعیف ساختمان ساده ای مطابق شکل زیر دارند و از رشته های بهم تابیده تشکیل شده و روی آن عایق pvc  قرار می گیرد. سطح مقطع هادی طوری انتخاب میشود که بتواند جریان لازم را بدون افزایش درجه حرارت از حد مجاز  عبور دهد و ضخامت پی وی سی طوری انتخاب می شود که بتواند ولتاژ موجود را تحمل کند و همچنین دارای استحکام مکانیکی کافی باشد.

علائم و مشخصه کابلها:

 در استاندارد آلمانی که در ایران معمول شده است ساختمان کابلها با حروف  الفبا مشخص می شود  در این روش حروف اول جنس هادی مشخص می کند . N علامت مس و  NA علامت المینییوم است. حروف دوم عایق سیمها را مشخص میکند. 

Y علامت  پلاستیک و G علامت لاستیک است در صورتی که حرفی وجود نداشته باشد عایق کاغذ  R مورد نظر است. قسمت بعد معین کننده نوع علامت است    .  A غلاف بلاستیکیKL   غلاف سربی وغلاف آلمینییومی است. قسمت بعد مشخص کننده نوع زره است.B مشخص کننده سیم های فولادی و GB‌معین کننده سیم گالوانیزه است. با لا خره قسمت آخر جنس روپوش خارجی را مشخص می کند  در آن تعیین کننده الیاف گیاهی میباشد. در ذیل علائم چند کابل ولتاژ ضعیف در برق رسانی مورد استفاده را مثال می زنیم.

Nyy: کابل با هادی مس عایق و غلاف پلاستیکی

NAyy: کابل با هادی آلمینییوم عایق و غلاف پلاستیکی

NKBA: کابل با هادی  مس عایق کاغذ و غلاف سربو زره وروپوش خارجی الیاف گیاهی

جریان مجاز سیمها وکابلهای فشار ضعیف:

بطوری که میدانیم جریان برق در عبور از سیمها و کابلها ایجاد حرارت میکند که سبب افزایش درجه حرارت اجزاء تشکله آنها میباشد. در صورتی که این افزایش درجه حرارت ادامه یابد موجب خرابی عایقها می شود زیرا به طوری که دیدیم برای مثال حد اکثر درجه حرارت مجاز برای عایق پلاستیکی پی وی سی برابر 70 درجه سانتی گراد است. بنا برین برای حفاظت عایقها لازم است درحالت تعادل درجه حرارت آنها از حد اکثر مجاز تجاوز نگردد. لازمه ثابت ماندن درجه حرارت این است که حرارت تولید شده کلاً به محیط خارج منتقل گردد. انتقال حرارت به خارج از طریق هدایت  کنواکسیون و تشعشع صورت میگیرد و تابع درجه حرارت نهائی به درجه حرارت محیط ضریب انتقال حرارت مساحت و وضعیت سطح خارجی کابل و وضعیت استقرار آن می باشد. بنا براین جریان مجاز سیمها و کابلها که عامل ایجاد حرارت است به عوامل فوق بستگی داشته و مضافاً تابع سطح مقطع سیمها و مقاومت الکتریکی آنها بوده و تعیین دقیق آن انتقال حرارت مربوط می شود.

تعیین مقاطع سیمهای عایقدار و کابلها:

مقاطع سیمهای عایقدار و کابلها توسط جریان مجاز و حد اکثر افت ولتاژ مجاز معین می شود . جریان مجاز سیمها و کابلها  و عوامل تعیین کنند ه آنرا دیدیم و لذا به طوری که خواهیم دید انتخاب مقاطع   صحیح بر این اساس تنها مستلزم محاسبه جریان مدار و استفاده از جداول مربوط می باشد. بار ها ی روشناءی در مکانهای مسکونی و تجاری و ضعیتی عموماً از مدارهای تک فاز تغذیه می شوند . موتورهای کوچک که در وسایل خانگی مثل کولرها ماشین لباسشویی و ماشین ظرفشویی و یخچال و یخزن و چرخ گوشت و آب میوه گیری و... مورد استفاده قرار میگیرند تک فاز هستند بسیاری از موتورها که در وسایل الکتریکی مراکز تجاری مانند  کولرها و آب سردکنها مورد استفاده قرار میگیرند نیز تک فاز هستند موتورهای بزرگ غالباً سه فاز هستند.

مدارهای سه فاز:

بیشتر بارهای صنعتی را موتورهای القائی سه فاز بارتور قفسی تشکیل می دهند البته در برخی موارد معدود نیز از موتورهای برق مستقیم و موتورهای سنکرون و یا موتورهای   القایی با روتور سیم پیچی استفاده بعل می آید . جریان خط یک موتور سه فاز در حالت کار در ظرفیت اسمی آن از قرار زیر است :

J=W/VS*Vn*COS a

در رابطه بالا w توان اسمی موتور بر حسب وات ، v ولتاژ خط بر حسب ولت و j راندمان موتور COS a ضریب توان موتور است. راندمان بستگی ظرفیت موتور و سرعت آن دارد و موتورهای بزرگتر با سرعت بیشتر دارای عقدار بزرگتری است. ضریب توان موتور نیز تابع قدرت و سرعت آن می باشد. البته رابطه فوق جریان است در حالت   کار بدست می آید لیکن به طوری که میدانیم بدست میدهد ، لیکن بطوریکه می دانیم جریان اینگونه موتورها در لحظه راه اندازی ممکن است5 تا 7 برابر این مقدار باشد . جریان شروع برای مدت کمی برقرار است و سبب ایجاد حرارت زیاد در سیمها نمی شود و لذا در محاسبه مقطع انشعاب در نظر گرفته نمی شود .

در برخی استانداردها بخصوص استاندارد آمریکائی ظرفیت انشعاب را تا 1.25 برابر جریان اسمی موتور اختیار می کنند . این عمل بعلت اینکه موتورها ممکن است برای مدتهای محدود مقداری بار اضافی حمل کند انجام می شود .

تعیین مقاطع سیمها و کابلها بر اساس افت ولتاژ مجاز :

بطوریکه می دانید ولتاژ استاندارد تک فاز و سه فاز در ایران به ترتیب 220 ولت و 380 ولت است .در صورتیکه ولتاژ از این مقادیر اسمی قابل ملاحظه افزایش یابد خرابیهائی در دستگاههای برقی بوجود می آورد . در صورتیکه از این مقادیر کاهش قابل ملاحظه ای یابد نیز مشکلات و اختلالاتی در دستگاهها بوجود می آید

در موتور های برقی توان موتور با مجذور ولتاژ متانسب است . در صورتیکه ولتاژ تغذیه یک موتور برقی 5 درصد از تعداد اسمی کاهش یابد ، توان موتور 10 درصد کم می شود و در صورتیکه ولتاژ 10 درصد افت داشته باشد توان موتور 19 درصد کاهش می‌یابد. در مورد لامپهای رشته دار کاهش ولتاژ باندازه 5 درصد توان نورانی خروجی را 16 درصد کاهش می دهد . دلیل این امر اینست که با کاهش ولتاژ درجه حرارت کار لامپ شدیداً کاهش می یابد و نور تولید شده بستگی به درجه حرارت کار لامپ دارد . با توجه به نکات فوق روشن است که در برق رسانی باید سعی شود از کاهش قابل ملاحظه ولتاژ جلوگیری بعمل آید . البته افت ولتاژ را نمی توان بطور کامل از بین برد و لذا مقررات حداکثر افت ولتاژ مجاز را معین کرده اند . این افت ولتاژ در مورد مدارهای روشانی 4 درصد و در مورد مدارهای تغذیه موتورها 6 در صد است .

معمولاً نیمی از این افت ولتاژ را به شبکه توزیع و نیم دیگر را به سیم کشی داخلی اختصاص می دهند .افت ولتاژ بعلت مقاومت ، ضریب خود القائی و ظرفیت خازن مدارها است . در خطوط برق رسانی بخصوص در سیمهای داخل لوله بعلت نزدیکی سیمها رفت و برگشت بیکدیگر اثرات القایی قابل صرفنظر می باشد . بنابراین در محاسبات سیم کشی مقاومت سیمها در محاسبات وارد می شود  . در محاسبات خطوط برق رسانی هوایی بعلت فاصله قابل ملاحظه بین سیمها مدار از اثر خود القائی نمی توان صرفنظر کرد .

لیکن به علت کوتاهی طول اثر خازنی در این موارد هم کوچک و قابل صرفنظر است .