اصول و استانداردهای شینه بندی در تابلوهای برق

شینه بندی در صنعت تابلو برق

همانطور که می دانید، در ساخت تابلوهای برق که دارای جریان بالا می باشند، شینه بندی انجام می شود. فرض کنید کلید کمپکت با جریان نامی 250 آمپر داریم و می خواهیم آن را به ترمینال وصل کنیم و یا به کلید دیگری ارتباط دهیم. برای این کار ما باید کابل سایز 70-95 میلیمتر مربع را برای سیم کشی انتخاب کنیم، ولی مشکل اینجاست که کابل 95 بسیار قطور است و در داخل تابلو برق که اغلب، سیم ها دارای مسیرهای کوتاهی می باشند، فرم دادن کابل غیر ممکن است.

بنابراین، برای اتصال و ارتباط بین فیدرها باید از شینه های مسی استفاده شود، زیرا پس از نصب، کاملا در جای خود نصب ثابت می مانند و فرم آن ها مانند کابل، در اثر گرما و لرزش عوض نمی شود و در محل نصب خود حرکت نمی کنند.

چه بسا در جریان های بالاتر مثلا، 2000 یا 4000 آمپر، کارکردن با کابل، غیر ممکن است. پس، شینه بندی در صنعت تابلو برق و پروژه های برق صنعتی و قدرت نقش بسیار مهمی داشته و معمولا جریان بالاتر از 160 آمپر، نیاز به شینه بندی دارد. در اینجا به شما آموزش می دهیم که چگونه تابلو برق و قطعات آن را شینه کشی کنید.

اصول و استانداردهای شینه بندی در تابلوهای برق

1- برای اتصال کامل دو شمش به یکدیگر، شمش فرعی (آمپر کمتر)، حداقل به اندازه ی مربعی به عرض همان شمش، به باسبار متصل باشد.

:: نحوه ی اتصال شمش 50 به شمش 80:

نکته مهم: عمدتا، بار یا جریان، از سطح شینه حرکت می کند. بنابراین، شینه ای که سطح تماس بیشتری داشته باشد، جریان بیشتری از خود عبور می دهد.

مثلا، دو شینه به ابعاد 10*30 و 5*60 را بررسی می کنیم. سطح مقطع هر دو شمش، 300mm2 می باشد، در حالی که شینه ی 5*60 جریان بیشتری از خود عبور می دهد. جریان مجاز شمش 10*30 برابر با 625 آمپر است، در حالی که جریان مجاز شمش 5*60، برابر با 760 آمپر می باشد.

سطح موثر شینه برای عبور جریان برابر است با:

A(60*5) →(60+5)*2 = 130

A(30*10) →(30+10)*2 = 80

2- تعداد سوراخ و تعداد پیچ برای اتصال کامل دو شمش به یکدیگر با باسبار 80:

3- جریان مجاز باسبار (شینه اصلی) که برای انشعاب دادن به لوازم دیگر انتخاب می شود، باید حدود 1/5 برابر جریان کلید اصلی باشد، علت این است که بر روی باسبار معمولا تعداد سوراخ های زیادی برای انشعاب و اتصال به دیگر شمش ها ایجاد می شود، بنابراین سوراخ کاری باعث کم شدن سطح مقطع شمش می گردد.

4- فاصله ی بین دو فاز غیر همنام، با مقدار ولتاژ شینه رابطه مستقیم دارد. فاصله ی کمتر از حد مجاز، باعث می شود که بین دو شینه، آرک یا قوس الکتریکی بوجود بیاید. البته، این موضوع در ولتاژهای بالاتر اهمیت بیشتری دارد.

نکته: فاصله ی مجاز بین فازها باید با ولتاژ هر فاز متناسب باشد و این فاصله، حدودا به ازای هر یک کیلوولت، 1cm می باشد.

بنابراین، در سیستم های فشار ضعیف (380v)، فاصله از لحاظ قوس الکتریکی بسیار ناچیز خواهد بود. ولی برای ایمنی و حفاظت بیشتر در مقابل آرک و اتصال کوتاه، در صورت امکان، فاصله ها باید به این صورت باشد:

مثال: فاصله دو شمش 30mm :

فاصله ی بین دو شمش غیرهمنام باید به اندازه عرض شمش باشد. البته در صورتی که دو شمش، موازی بوده و احتمال دو شمش با یکدیگر صفر باشد، می توانند به یکدیگر نزدیکتر باشند.

5- تاثیر حرارت بر روی شینه ها:

– جداول جریان مجاز شینه های مسی در دمای نرمال 35-30 درجه سانتیگراد تعیین می شوند. در صورتی که دمای محیط، بالاتر از دمای نرمال باشد، باید طبق فرمول مقابل، شینه را انتخاب کرد:

Ɵ: دمای محیط (سانتیگراد)

I30: جریان مجاز در دمای 30 درجه (سانتیگراد)

به عنوان مثال، برای بار 800 آمپر، در دمای °45 باید مقدار جریانی برابر با 976 آمپر در نظر گرفته شود:

– همانطور که می دانید، حرارت هر یک از شینه های سه فاز، بر روی شینه های مجاور، تاثیر می گذارد.

فاصله استاندارد بین شینه های سه فاز باید بصورت زیر تعیین شود:

:: میانگین افزایش حرارت در جداول برابر 30 درجه سانتیگراد می باشد، مشروط بر اینکه فاصله ی بین مجموع شینه های دو فاز (D)، از 10 برابر قطر مجموعه شینه های یکی از فازها کمتر نباشد.

به عبارتی : D ≥ 10C

یعنی طبق شکل زیر، فاصله بین فازها (D)، برای شینه دوبل به قطر 10mm، برابر است با:

D≥10*30=300mm

بنابراین، فاصله بین دو فاز نباید کمتر از 30cm باشد.

:: فاصله بین دو فاز همنام نیز باید به اندازه قطر شینه باشد، یعنی: B=10mm

در صورتی که فاصله D کمتر از مقدار فوق باشد، مقادیر ظرفیت بار طبق ضرایب جدول زیر کاهش می یابد:

6- برای فرکانس های غیر از 50Hz نیز باید از فرمول زیر استفاده شود:

7- خم شینه نباید از زاویه 90 درجه کمتر باشد، زیرا در قسمت خم شده، مولکول های شینه مسی، از هم گسسته شده و در نتیجه، مقاومت بالا رفته و باعث می شود در آن نقطه جریان مجاز کاهش یابد. زاویه ی خم بهتر است بیشتر از 90 درجه باشد.

در شکل زیر می توانید میزان حرارت ایجاد شده در قسمت های مختلف شینه را که بر اثر عبور جریان، روی شینه مسی ایجاد شده است، مشاهده کنید. در قسمت خم شده، بیشترین تراکم بار و حرارت را مشاهده می کنیم.

بنابراین، هرچه میزان خم شینه کمتر باشد، جریان، بهتر از آن عبور می کند.

نکاتی در مورد شینه بندی

:: از خش افتادن روی سطح اتصال شمش، از سمباده زدن و سنگ گرفتن روی پلیسه هایی (ضایعات دور سوراخ) که در اثر سوراخکاری ایجاد می شود، جلوگیری کنید. این کار باعث می شود که سطح اتصال شینه ناهموار شود که در نهایت، جریان به خوبی از آن عبور نمی کند و به ایجاد حرارت زیاد در آن نقطه منتهی می شود.

:: محل اتصال دو شمش را با مواد چربی گیر مانند تینر کاملا تمیز کنید و آن را با گریس های مخصوص آغشته نمایید تا از سولفاته شدن و چرب شدن بین دو شمش به مرور زمان، جلوگیری شود.

:: لبه های تیز شینه ها که در اثر برشکاری ایجاد می شوند، باید با سوهان پرداخت شوند. لبه های تیز از جمله قسمت هایی هستند که باعث ایجاد آرک یا قوس الکتریکی خواهند شد.

تعیین ابعاد شینه

محاسبه ابعاد شینه، بسیار ساده است و کافیست که با توجه به جریان نامی کلید، ابعاد مورد نظر شینه را به کمک جدول استاندارد انتخاب شینه مسی بدست آورد. برای مثال، کلید 800 آمپر را در نظر بگیرید. ابتدا از روی جدول – ستون شمش تک، 800 آمپر را مشخص کرده و از ستون ابعاد، شمش مورد نیاز را انتخاب می کنیم که می شود، شمش 10*40.

نکته: تعیین شینه برای کلیدهای کمپکت تقریبا استاندارد مشخص دارد و اکثرا آن را رعایت می کنند.

در جدول زیر، به برخی از آنها اشاره شده است:

جدول استاندارد کلیدها

نکته: منظور از شمش های رنگ شده در جدول زیر، رنگ مخصوص می باشد که باعث عبور جریان بیشتر می شود، در صورتی که رنگ های معمولی که برای رنگ آمیزی استفاده می شوند، چنین خاصیتی ندارند.

جدول جریان و انتخاب شمش مس

جریان عبوری از شمش مس 40-60 هرتز با درجه حرارت محیط °35

برآورد وزن شینه

برای طراحی تابلو و به خصوص برآورد هزینه تابلو برق، نیازمند محاسبه وزن شمش هستیم، زیرا در تابلوهای برق هزینه ی بسیار زیادی برای شینه مسی صرف می شود.

– برای این کار، ابتدا باید ابعاد شینه ی هر کلید را مشخص کنیم.

– سپس، باید طرحی از چیدمان کلیدها و کل تابلو داشته باشیم که می توانیم از فصل چیدمان استفاده کنیم.

– در مرحله بعد، متراژ حدودی هر یک از شینه ها را با واحد متر مشخص می کنیم.

– در آخر، متراژ هر یک از شینه هارا طبق جدول انتخاب شینه – ستون وزن kg/m، وزن آن ها را با واحد کیلوگرم محاسبه می کنیم.

مثال: می خواهیم در یک تابلو برق ایستاده با ابعاد 80*200، یک کلید کمپکت 630 آمپر را برای ورودی و یک کلید 400 آمپر و یک کلید 250 آمپر را برای خروجی در تابلو قرار دهیم.

وزن کل شمش تابلو برق چقدر است؟

توضیح: طبق جدول استاندارد کلیدها برای کلیدهای 630-400-250 آمپر، به ترتیب شینه های 10*30 – 5*30 – 5*20 و باسبار را 1/5 برابر جریان نامی یعنی 945 آمپر با شینه 10*50 انتخاب می کنیم.

– طرح چیدمان یا جانمایی کلیدها را طبق شکل انجام می دهیم.

حال که ابعاد تابلو و ابعاد کلید را داریم، فضاهای خالی را روی نقشه لحاظ کرده و طول تقریبی شمش را محاسبه می کنیم.

فضای خالی بالای باسبار 20-30 سانتیمتر و فضای خالی زیر شینه ها برای کابل حدود 40 سانتیمتر کافی است.

در این مثال دیدید که با ابعاد و اندازه های ساده می توان به راحتی وزن شمش را محاسبه کرد.

عوامل مهم در آرایش شینه ها

1- درجه ی انعطاف پذیری شینه برای عملکرد مورد نظز

2- اهمیت بار و شرایط محیط (دما، رطوبت، آلودگی های خاص)

3- صرفه اقتصادی و نحوه عملکرد

4- شرایط فنی

5- تامین، نگهداری و امنیت کارکنان

6- سادگی طراحی و نصب

7- پیش بینی توسعه

فاصله هوایی شینه ها ( فاصله خزشی)

حداقل فاصله ی خزشی نامی عایق شیشه یا سرامیک که بین فاز و زمین، بین فازها و یا بین ترمینال های قطب کلید قدرت از رابطه ی زیر بدست می آید:

Lt = a . Lf . U. KD

Lt: مینیمم فاصله ی خزشی نامی (mm)

a: ضریب عملی

Lf: مینیمم فاصله ی خزشی نامی

U: ولتاژ نامی تابلو

KD: ضریب تصحیح بر حسب مقدار متوسط قطر (Dm)، مطابق مقادیر زیر:

نکته: اگر عایق بین فازها باشد، فاصله خزشی در ضریب 3√ ضرب می شود. ( سه فاز)