نحوه طراحی تابلوهای توزیع و کاربرد باسبار سیستم در آن ها

تابلوهای توزیع (distribution panel)

تابلوهای توزیع در حوزه برق صنعتی و قدرت، تابلوهایی هستند تشکیل شده از لوازم حفاظتی مانند کلیدهای کمپکت، فیوزها و غیره، که برای توزیع و انشعاب برق از تابلو اصلی به قسمت های دیگر، ساخته می شوند. معمولا کارخانجات و صنایع نسبتا بزرگ از قسمت های مختلفی تشکیل شده اند که کل این مجموعه، یک ورودی برق مشترک دارند. مثلا یک کارخانه ی تابلوسازی، از چند مجموعه تشکیل شده که هر یک فعالیت های جداگانه ای انجام می دهند، مانند: قسمت اداری، قسمت فلز کاری، قسمت رنگ، قسمت مونتاژ و الکتریک. بنابراین برای انتقال برق اصلی به قسمت های زیر مجموعه باید یک تابلو برق طبق ولتاژ و جریان مورد نیاز، طراحی شود.

برخی از تابلوهای توزیع شامل کلید اصلی کل سیستم بوده و معمولا بلافاصله پس از ترانسفورماتور قدرت قرار می گیرند. این نوع تابلوها به “تابلوهای توزیع اصلی (main distribution panel)” و یا به اختصار MDP معروف هستند.

طراحی تابلوهای توزیع یک کارخانه

– میخواهیم تابلوهای توزیع یک کارخانه را با مشخصات زیر طراحی کنیم. (این مثال صرفا برای بررسی روش های چیدمان ارایه شده و محاسبات مربوط به جریان و لوازم آن در جریان و لوازم آن در بخش های دیگر بررسی می شود.)

1- جریان مورد نیاز کل سیستم، 1000 آمپر

2- جریان مورد نیاز برای انبار 100 آمپر

3- جریان مورد نیاز برای قسمت اداری 32 آمپر

4- جریان مورد نیاز برای قسمت انتقال مواد اولیه، 250 آمپر

5- جریان مورد نیاز برای قسمت تولید مواد غذایی، 400 آمپر

6- جریان مورد نیاز برای قسمت استریلیزه، 400 آمپر

7- جریان مورد نیاز برای قسمت بسته بندی محصول، 300 آمپر

شرح کار چگونگی طراحی تابلوهای توزیع یک کارخانه

بهترین قطعه برای حفاظت و نیز توزیع برق به مجموعه های مختلف، کلید کمپکت است.

کلیدهای کمپکت، برای طراحی این نوع از تابلوها، بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.

بنابراین، لوازم مورد نیاز در داخل تابلو برق به شرح زیر می باشد:

1- کلید کمپکت 1000 آمپر 1عدد

2- کلید کمپکت 100 آمپر 1عدد

3- کلید کمپکت 32 آمپر 1عدد

4- کلید کمپکت 250 آمپر 1عدد

5- کلید کمپکت 400 آمپر 1عدد

نکته

کلیدهای کمپکت معمولا فاقد رنج 300 آمپر هستند، بنابراین باید از کلید کمپکت 400 آمپر قابل تنظیم استفاده شود:

6- کلید کمپکت 400 آمپر قابل تنظیم 1عدد

7- کلید کمپکت 400 آمپر 1عدد

نکته

در تابلوهای اصلی باید لوازم اندازه گیری مانند آمپر و ولتمتر، تعبیه شوند:

8- آمپرمتر 3 عدد (برای سه فاز)

9- ولتمتر 1 عدد

10- ترانس جریان 5-1000 3 عدد

نکته

هر آمپرمتر برای اندازه گیری جریان هر فاز، نیاز به یک عدد ترانس جریان دارد که باید با جریان کلید اصلی، مطابقت داشته باشد.

11- چراغ سیگنال 3 عدد (برای نشان دادن سه فاز اصلی)

12- فیوز مینیاتوری 2 آمپر 3 عدد (برای محافظت ولتمتر و چراغ های سیگنال)

این نوع از تابلوها، باید بصورت ایستاده ساخته شوند.

هر چه جریان داخل تابلو بیشتر باشد، حرارت بیشتری نیز تولید خواهد شد و ارتباط و انشعابات مدار قدرت، توسط شینه های مسی انجام می گیرد، بنابراین فاصله ی بین قطعات نیز بیشتر خواهد شد.

نحوه ی چیدمان تابلوهای کاملا شینه کشی شده

چیدمان تابلوهایی که بطور کامل شینه کشی انجام می شود، کمی تفاوت دارد. نحوه ی شینه کشی توسط شخص مونتاژکار، تاثیر بسیار زیادی در چیدمان این نوع تابلوها دارد. ما در اینجا معمول ترین و پرکاربردترین روش را بیان می کنیم.

1- ابتدا مستطیل فرضی می کشیم.

2- کلید اصلی را در سمت چپ تابلو در قسمت جداگانه و با رعایت فاصله ی مناسب نسبت به کلیدهای دیگر نصب می کنیم.

نکته

کلید اصلی را در یک سلول جداگانه با عرض 60 سانتیمتر قرار می دهیم.

3- بنابراین کلید 1000 آمپر را در وسط 60، جاسازی می کنیم.

4- برای سلول دوم که خروجی ها در آن قرار دارند، باید کلیدهای با جریان بالاتر که ابعاد بزرگتری دارند، یعنی 400 آمپر را در ردیف اول قرار دهیم.

در جدول ابعاد قطعات که در زیر نشان داده شده است، کلید 400 آمپر با اندازه های 15*25 مشخص است. سه عدد کلید 400 آمپر داریم که عرض آنها، جمعا 45=3*15 می شود.

5- عرض سلول خروجی ها باید از مجموع عرض کلیدها، حداقل 20 سانتیمتر، بزرگتر باشد یعنی فضای خالی بین کلید تا بدنه ی تابلو، از هر طرف 10 سانتیمتر و فاصله بین هر دو کلید، حدود 5 سانتیمتر باشد که در اینجا می توان 7/5 سانتیمتر در نظر گرفت تا اندازه ما به عرض استاندارد تابلو (80سانتیمتر) برسد به عبارتی:

طبق شکل فوق 80=10+15+7.5+15+7.5+15+10 به این معنی که سلول عرض 80 سانتیمتر، کاملا مناسب است.

بنابراین، تا اینجا فرض را بر این می گیریم که دو سلول ایستاده 2 متری و با عرض های 60 و 80 درکنار یکدیگر قرار دارند.

6- در مرحله بعد کلیدهای 400 آمپر را در ردیف اول و با فاصله ی حداقل 40 سانتیمتر از سقف تابلو قرار می دهیم تا فضای کافی برای عبور شینه ی اصلی (باسبار) فراهم باشد.

7- سپس، به ترتیب سه کلید 250 و 100 و 32 آمپر را ردیف بعد قرار می دهیم زیرا از نظر ابعاد تقریبا یکسان هستند.

فاصله ی زیر کلیدهای 400 تا ردیف بعد را در حدود 40 سانتیمتر در نظرمی گیریم و فاصله ی عرضی بین دو کلید را نیز به دلخواه تقسیم می کنیم.

نکته

در تابلوهایی مانند این مثال بیش از دو ردیف کلید، برای شینه کشی، جایز نیست مگر اینکه ارتباط آنها از طریق سیم و کابل امکان پذیر باشد.

– در مرحله ی آخر، لوازم اندازه گیری و چراغ های سیگنال روی درب تابلو نصب می شوند.
در شکل زیر محل نصب قطعات، ابعاد آنها و مسیر عبور شینه ها را مشاهده می کنید.

نکته

در تابلوهای برق ایستاده در قسمت زیر شینه های ورودی و خروجی یا به عبارتی فضای خالی برای بستن کابل ها به شینه را حدود 30 تا 40 سانتیمتر در نظر می گیریم.

باسبارسیستم (Busbar System)

باسبار سیستم یا باسبار تیپ، یک نوع روش مدرن در چیدمان و نصب قطعات مختلف در تابلوهای برق است. امروزه، در دنیا صنایع تابلوسازی و مجریان پروژه های اتوماسیون صنعتی به اقداماتی می اندیشند تا بتوانند تابلوهای برق را تا حد ممکن، ایمن تر و کم حجم تر کنند و علاوه بر آن، قابلیت سرعت در نصب، تعمیرات و تعویض قطعات مورد استفاده در تابلو را ارتقاء بخشند. اجرا و مونتاژ تابلو با روش باسبار سیستم تمامی این اندیشه ها را عملی نموده است.

در این روش از قطعات خاصی استفاده می شود. یکی از این قطعات، آداپتور نام دارد.

طرز کار آداپتور

طرز کار به این صورت است که قطعاتی مانند کلید حرارتی و کنتاکتور، پایه فیوز، کلید کمپکت و غیره را که معمولا برای هر خط از مدارات استفاده می کنیم بر روی آدپتور نصب کرده و سپس، آداپتور بصورت کشویی یا قفل شو، روی شینه های مسی نصب می شود. به عبارتی، کلیه تجهیزات روی شینه های مسی قرار می گیرند و ورودی تمامی لوازم، مستقیما از آداپتور تغذیه می شود.

در این روش، دیگر نیازی به سوراخ کردن شینه نیست و اتصال سیم های قدرت، از شینه تا ورودی کلیدهای تغذیه، حذف می شوند.

روش کار باسبار سیستم

روش کار به این صورت است که ابتدا شینه های مسی را در سرتاسر سینی تابلو، بصورت افقی و یا عمودی، روی مقره های مخصوص باسبار سیستم نصب کرده و بعد طبق شکل، کلید حرارتی و کنتاکتور را به راحتی روی آن سوار می کنیم.

امکانات و قابلیت ها

1- شینه های قابل استفاده برای آداپتور: 5*20 – 5*30 – 10*30

2- مقره های قابل استفاده برای شینه های:

5*20 – 5*30 – 10*30 – 10*40 – 10*50 – 10*60

3- دارای آداپتورهای مخصوص کلیدهای کمپکت تا رنج 400 آمپر می باشند.

4- آداپتورهای کلید – کنتاکتور در رنج های 100، 63، 40، 25 آمپر می باشد.

5- دارای کاورهای مخصوص، برای پوشاندن و عایق کردن شینه ها هستند.

6- دارای کابلگیر های مخصوص، برای اتصال کابل به شینه، بدون نیاز به کابلشو و سوراخ کاری می باشند.

لوازم و قطعاتی که قابلیت اجرا به روش باسباری را دارند، معمولا شامل موارد زیر هستند:

کلید های کمپکت تا 400 آمپر، کلید فیوز ها تا رنج 630 آمپر، مینیاتوری و کلید حرارتی و پایه فیوزای فشنگی

این روش مزایای بسیاری نسبت به چیدمان و مونتاژ سنتی دارد.

مزایای استفاده از روش باسبار سیستم

1- همانطور که در شکل می بینید، در فشرده سازی و کم حجم تر کردن تابلو بسایر موثر است. بنابراین، قطعات بیشتری را با این روش می توان جاسازی کرد.

2- نصب آن بسیار راحت و سریع است.

3- براحتی می توان قطعه ای را حذف یا اضافه کرد.

4- سیم کشی قدرت حذف خواهد شد و این مسئله باعث می شود که اولا، حجم بسیار زیادی از سیم و هزینه های مربوطه حذف شود و ثانیا، گرمایی که در اثر عبور جریان از سیم ها ایجاد می شود، کاهش یابد.

5- تعمیرات و عیب یابی آسان و سریع

6- زیبایی منحصر به فرد و ایمنی بالا

7- صرفه جویی در مدت زمان مونتاژ و نصب

8- سوراخ کردن شینه، برای گرفتن انشعاب از آن و تغذیه ی فیدرهای خروجی امری، مرسوم است. این کار باعث می شود که سطح مقطع شینه در نقاط سوراخ شده کمتر شود و در نتیجه جریان مجاز شینه کاهش یابد. به همین دلیل است که شینه های اصلی را 1/5 برابر بیشتر از حد نیاز در نظر می گیرند.

ولی در این روش، نیازی به سوراخکاری نداریم و اتصالات لوازم از طریق گیره های فنری و پیچی صورت می گیرد.

استفاده از این نوع تکنیک، با توجه به محاسنی که دارد، در بسیاری از موارد مقرون به صرفه می باشد، بخصوص در تابلوهای کنترل موتوری MCC.

فرض کنید که می خواهیم یکصد عدد کلید حرارتی و کنتاکتور را در تابلو جاسازی کنیم، حال، خودتان ببینید که باسبار سیستم، با این تعداد قطعه، تا چه حدی در حجم، هزینه، سرعت عمل و زیبایی، تاثیر خواهد داشت.

نسل جدیدتر از باسبار سیستم، به نام تابلوهای کشویی معروف است که در صنایع نفت و گاز بسیار پرمصرف می باشند.