بررسی تجهیزات اندازهگیری تابلو برق + نحوه قرارگیری آنها در مدار
لوازم اندازهگیری در تابلو برق به منظور نظارت بر عملکرد سیستمهای الکتریکی و اطمینان از کارایی و ایمنی آنها استفاده میشوند. این تجهیزات به مهندسان برق کمک میکنند تا وضعیت سیستم را به دقت ارزیابی کنند و در صورت بروز مشکل، اقدامات لازم را انجام دهند. در ادامه به معرفی مهمترین تجهیزات اندازهگیری تابلو برق و عملکرد هر یک از آنها خواهیم پرداخت.
انواع تجهیزات اندازهگیری الکتریکی
1. ترانسفورماتورهای اندازهگیری
از آنجا که جریان و ولتاژ در خطوط فشار قوی بسیار زیاد است و نمیتوان آنها را بهطور مستقیم اندازهگیری کرد، از این دستگاهها برای نمونهبرداری استفاده میشود.
CTها (ترانس جریان): بهصورت سری در مدار قرار میگیرند.
PTها یا CVTها (ترانس ولتاژ): بهصورت موازی در مدار نصب میشوند.
علاوه بر اندازهگیری، این تجهیزات وظیفهی ایزوله کردن شبکههای فشار قوی از سیستمهای اندازهگیری و حفاظت را نیز بر عهده دارند تا ایمنی تجهیزات متصل به ثانویه تأمین گردد.
از دیگر ویژگیهای حائز اهمیت این ترانسفورماتورها، ایجاد امکان استانداردسازی تجهیزات اندازهگیری و حفاظتی برای مقادیر مشخصی از جریان و ولتاژ است. در هر ترانسفورماتور ولتاژ یا جریان، کمیت موردنظر باید با یک نسبت مشخص (نسبت تبدیل) کاهش یافته و دقت مقادیر در ثانویه نباید از محدوده مجاز (کلاس دقت) فراتر رود.
این امر بدین معناست که این نمونهگیرها باید بازدهی (راندمان) بسیار بالایی داشته باشند. در «شرایط گذرای» سیستم قدرت، تغییرات بزرگ و لحظهای در کمیتهای ورودی ممکن است باعث تغییر شکل موج سینوسی شبکه شود.
اثر این خطا ممکن است بر عملکرد دستگاههای اندازهگیری ناچیز باشد، اما در رلههای حفاظتی میتواند منجر به عملکرد اشتباه گردد؛ به همین منظور، مهندسان طراح این شرایط را در محاسبات خود لحاظ میکنند.
ساختار ترانسفورماتورهای اندازهگیری در ولتاژها و جریانهای نامی پایین تفاوت چندانی با یکدیگر ندارد، اما در سطوح ولتاژ و جریان بالا، تفاوت در ساختار این ترانسفورماتورها اجتنابناپذیر است.
2. آمپرمتر
آمپر متر یکی از تجهیزات اصلی اندازهگیری در تابلو برق است که برای اندازهگیری جریان الکتریکی استفاده میشود. این دستگاه میتواند جریان AC و DC را اندازهگیری کند و به مهندسان برق کمک میکند تا از میزان جریان عبوری از مدار آگاه شوند. استفاده از آمپر متر در تابلو برق به مهندسین این امکان را میدهد که بارهای الکتریکی را به درستی مدیریت کنند و از بروز مشکلات ناشی از اضافه بار جلوگیری کنند.
آمپرمتر تابلویی با بهرهگیری از اصول الکترومغناطیسی یا اثر هال، تغییرات جریان الکتریکی را به حرکت یک عقربه یا نمایشگر دیجیتال تبدیل میکند. این تجهیز به صورت سری در مدار الکتریکی قرار میگیرد. به این معنی که تمام جریانی که از مدار عبور میکند، از داخل آمپرمتر نیز عبور خواهد کرد.
هنگامی که جریان الکتریکی از آمپرمتر عبور میکند، یک میدان مغناطیسی ایجاد میشود که باعث حرکت یک عقربه یا تغییر در یک سنسور میشود. حرکت عقربه یا تغییرات در سنسور، به صورت یک عدد روی صفحه نمایش آمپرمتر نشان داده میشود که مقدار جریان عبوری از مدار را نشان میدهد.
آمپرمترهای تابلویی برای اندازهگیری جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب (AC) طراحی میشوند. بنابراین باید نوع جریان مدار را در هنگام انتخاب آمپرمتر در نظر گرفت. آمپرمتر باید در برابر شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و ارتعاش مقاوم باشد.
3. ولت متر
یکی از مهمترین لوازم اندازهگیری در تابلو برق به شمار میآید. ولت متر برای اندازهگیری ولتاژ الکتریکی در تابلو برق به کار میرود. این دستگاه میتواند ولتاژ AC و DC را اندازهگیری کند و به مهندسان برق کمک میکند تا از سطح ولتاژ در مدارها مطلع شوند.
نظارت بر ولتاژ به مهندسان این امکان را میدهد که از نوسانات ولتاژ جلوگیری کنند و ایمنی سیستم را تضمین کنند. همانطور که میدانید، ولت متر به صورت موازی در مدار قرار میگیرد.
ولت متر تابلویی به وسیله یک سنسور ولتاژ، ولتاژ موجود را اندازهگیری میکند و نتایج را روی صفحه نمایش عقربهای نمایش میدهد. این تجهیز اندازهگیری معمولاً دارای دو سیم هست که به فاز و نول تابلو برق متصل میشود. با فشردن سلکتور ولت، میتوان ولتاژ هر فاز نسبت به نول و همچنین ولتاژ هر فاز نسبت به فاز دیگر را اندازهگیری کرد.
4. وات متر
وات متر برای اندازهگیری توان الکتریکی در تابلو برق استفاده میشود. این دستگاه میتواند توان واقعی، ظاهری و راکتیو را اندازهگیری کند.
واتمتر یک تجهیزات اندازهگیری الکتریکی است که به اندازهگیری توان الکتریکی در واحد وات، کیلووات یا مگاوات کمک میکند. به طور کلی، یک واتمتر دارای دو سیمپیچ است، سیمپیچ جریان و سیمپیچ فشار یا ولتاژ.
با استفاده از سیمپیچ جریان، جریان الکتریکی را اندازهگیری میکند و با استفاده از سیمپیچ ولتاژ، ولتاژ شبکه را اندازهگیری میکند. که سیمپیچ جریان باید به صورت سری و سیمپیچ ولتاژ به صورت موازی به شبکه متصل شوند. با ترکیب ولتاژ و جریان، توان الکتریکی را اندازهگیری میکند.
5. فرکانسمتر
فرکانس تعداد تکرار یک پدیده متناوب در واحد زمان است و معمولاً بر حسب هرتز (Hz) اندازهگیری میشود.
با اضافه کردن برخی اجزای الکتریکی مانند سلف، خازن و مقاومت به نسبتسنجهای الکترودینامیکی، القایی (اندکسیونی) و آهننرم گردان، میتوان از آنها به عنوان فرکانسمتر استفاده کرد. این فرکانسمترها عموماً از نوع عقربهای بوده و قادرند فرکانس را در محدودهای وسیع اندازهگیری کنند.
یکی از مهمترین لوازم اندازهگیری در تابلو برق میباشد. فرکانسمتر برای اندازهگیری فرکانس سیگنالهای الکتریکی در تابلو برق به کار میرود. این تجهیز با شمارش تعداد تناوبهای سیگنال در یک بازه زمانی مشخص، فرکانس را محاسبه میکند.
سیگنال مورد اندازهگیری از طریق ترمینالهای ورودی به فرکانسمتر وارد میشود. سیگنال ورودی به یک سری پالسهای یکنواخت تبدیل میشود. اعداد پالسها در یک بازه زمانی مشخص، شمارش میشود.
با تقسیم تعداد پالسها بر مدت زمان، فرکانس محاسبه میشود. مقدار فرکانس محاسبه شده بر روی صفحه نمایش فرکانس متر نمایش داده میشود.
در نیروگاهها و تابلوهای توزیع انرژی الکتریکی کارخانجات، بهدلیل مشخص بودن محدوده فرکانس (نزدیک به ۵۰ هرتز)، معمولاً از دستگاههای ارتعاشی استفاده میشود.
ساختار فرکانسمتر ارتعاشی
این دستگاه از یک سری تیغههای فلزی تشکیل شده است که در کنار یکدیگر و در داخل یک بوبین (سیمپیچ) قرار گرفتهاند. هر یک از این تیغهها دارای فرکانس ارتعاش طبیعی خاصی است. وقتی بوبین به جریان متناوب وصل میشود، در داخل آن یک میدان مغناطیسی متناوب ایجاد میگردد.
در اثر تأثیر این میدان، تیغهای که فرکانس ارتعاشی آن دو برابر فرکانس جریان متناوب است، با تغییرات میدان دچار «رزونانس» (تشدید) شده و به ارتعاش در میآید؛ بدین ترتیب، فرکانس جریانی که از بوبین میگذرد نمایش داده میشود.
در قسمت زیر خمیدگی سر تیغهها، مقدار مشخصی لحیم قرار دارد که با کم و زیاد کردن وزن آن، فرکانس ارتعاش هر تیغه را بهطور دقیق تنظیم میکنند.
در شکل زیر ملاحظه میشود که محدوده اندازهگیری دستگاه از ۴۵ تا ۵۵ هرتز است. فرکانسمتر نیز مشابه ولتمتر، بهصورت موازی در مدار قرار میگیرد و در سه نوع ارتعاشی، عقربهای و دیجیتالی ساخته میشود که استفاده از نوع ارتعاشی آن متداولتر است. فرکانسمتر تکفاز با ولتاژ ۲۲۰ ولت و فرکانسمتر سهفاز با ولتاژ ۳۸۰ ولت کار میکند.
6. کسینوس فی متر
کسینوس فی متر تابلویی تجهیزی است که برای اندازهگیری ضریب توان (کسینوس فی) در سیستمهای الکتریکی استفاده میشود. ضریب توان نشاندهنده رابطه بین توان اکتیو (توان مصرفی واقعی) و توان راکتیو (توان ذخیره شده در میدانهای مغناطیسی و الکتریکی) است.
به عبارت دیگر، کسینوس فی نشان میدهد که چه مقدار از انرژی الکتریکی به کار مفید تبدیل میشود و چه مقدار به صورت بیهوده در مدار مبادله میشود.
سیمپیچ ولتاژ به صورت موازی با بار متصل میشود و ولتاژ سیستم را اندازهگیری میکند. سیمپیچ جریان به صورت سری با بار متصل میشود و جریان سیستم را اندازهگیری میکند.
این دو سیمپیچ با هم تعامل کرده و یک گشتاور ایجاد میکنند که متناسب با کسینوس زاویه بین ولتاژ و جریان است. این گشتاور، عقربه دستگاه را به سمت مقداری میچرخاند که نشاندهنده ضریب توان است.
اگر بار مدار تنها سلفی (اندوکتیو) یا خازنی (کاپاسیتیو) باشد، از کسینوس فیمتر با صفحه مدرج یکطرفه استفاده میشود. اما در صورتی که بار مدار متغیر (سلفی یا خازنی) باشد، صفحهی مدرج دوطرفه یا دوار (۳۶۰ درجه) بهکار گرفته میشود.
علامت Ind (اندوکتیو/سلفی) و Cap (کاپاسیتیو/خازنی) روی صفحه مدرج درج شده است. اگر عقربه به سمت Ind حرکت کند، نشاندهنده مصرفکننده سلفی و اگر به سمت Cap حرکت کند، نشاندهنده مصرفکننده خازنی است.
7. وار متر
وارمتر دستگاهی است که توان راکتیو (توان غیرمفید) مدار را اندازهگیری میکند. روش اتصال وارمتر در مدار، مشابه روش اتصال واتمتر است.
8. دستگاه میگر
زمانی که یک ترانسفورماتور در خطوط توزیع به دلایل مختلف دچار نقص فنی میشود، جهت عیبیابی به تعمیرگاه منتقل میگردد. در مواردی که احتمال سوختگی یا قطعشدگی سیمپیچ وجود داشته باشد، انجام دو آزمایش «اندازهگیری مقاومت اهمی سیمپیچها» و «تست مقاومت عایقی نسبت به بدنه» ضرورت مییابد.
طرز کار دستگاه میگر
روش کار با میگرهای دستی بدین صورت است که با چرخاندن دسته محرک (هندل)، دستگاه شروع به تولید ولتاژ مستقیم (DC) بالایی میکند. با اتصال سیمهای مثبت و منفی دستگاه به سیمپیچ و اعمال این ولتاژ، مقاومت مسیر اندازهگیری میشود.
در این حالت، هرچه عقربه به سمت عدد «بینهایت» تمایل داشته باشد، نشاندهنده کیفیت بالای عایقبندی است و در مقابل، حرکت عقربه به سمت عدد «صفر»، نشاندهنده مقاومت ناچیز و ضعف عایقی (اتصال کوتاه) است.
بر روی دستگاه میگر، سلکتور انتخاب ولتاژ قرار دارد که معمولاً شامل رنجهای ۱۲۵۰، ۲۵۰۰ و ۵۰۰۰ ولت است. بهطور معمول، برای تست عایقی سیمپیچهای «فشار ضعیف» نسبت به بدنه از رنج ۲۵۰۰ ولت و برای سیمپیچهای «فشار قوی» نسبت به بدنه از رنج ۵۰۰۰ ولت استفاده میشود.
آیا این مقاله برایتان مفید بود؟
