تابلوی برق در حقیقت یک محفظه می باشد که تجهیزات الکتریکی را در بر می گیرد و البته تابلو ها می توانند در بر گیرنده تجهیزات پنیوماتیک نیز باشند مانند شیر های برقی ، کمپرسور و ….
به طور کلی لازم به ذکر است که جهت فراگیری فنون مربوط به تابلوهای برق نیاز به فراگیری چندین آیتم اصلی می باشد که در ذیل به اختصار عنوان می کنم :
.۱ اصول کلی و استانداردهای مربوط به تابلو های برق و محفظه های الکتریکی مانند درجه حفاظتی IP و درجه بندی جداسازی محفظه ها Segregationو مقابله با عوامل جوی و …
.۲ اصول تخصصی در مورد تابلو های برق ، مقادیر نامی مانند ولتاژ و جریان نامی و ..
.۳ آشنایی با تجهیزات الکتریکی و عملکرد آنها و نحوه انتخاب صحیح آنها
.۴ آشنایی با تاسیسات الکتریکی وآُشنا با محاسبات مربوطه
.۵ آشنایی با دروسی مانند رله و حفاظت سیستم ها – طرح پست الکتریکی و …
.۶ آشنایی با طراحی مدارات فرمان و کنترل و لاجیک
جهت فراگیری هر یک از فنون یاد شده لازم است به صورت جداگانه اقدام به فراگیری نمود. البته وقتی تنها در مورد تابلو های برق صحبت به میان می آید آیتم های یک و دو فوق الذکر بسیار پررنگ تر می باشند.
البته در حرفه تابلو سازی علوم مهم دیگری نیز نقش دارد که از نام بردن کلیه آنها صرف نظر می کنم مانند علم ارگونومی و …..
به صورت کلی در مورد تابلو های برق اصول کلی و استاندارد و همچنین تعاریف کلی وجود دارد و بسیار حائز اهمیت است مثلا نوع تابلو از نظر ساختمان آنها به عنوان مثال تابلوهای ایستاده – دیواری – میزی – رک و … و هر یک از آنها ساختمان منحصر به فردی دارند و کاربرد آنها نیز متفاوت است.
سیستم‌های برق‌رسانی شبکه‌هایی بسیار بزرگ و گسترده هستند. این سیستم دربرگیرنده تمامی سیم‌ها و کابل های داخل و بیرون از ساختمان مسکونی، نیروگاه‌ها، کارخانجات، انواع پروژه‌های صنعتی و عمرانی و … می‌شوند. سیستم‌های برق برای توزیع و انتقال علاوه بر سیم‌کشی به تجهیزات مختلفی هم نیاز دارند. این تجهیزات و سیم‌کشی درون محفظه‌ای به نام تابلو برق قرار می‌گیرند.
مزایای استفاده از تابلو برق:
در گذشته و قبل از اینکه استفاده از این محفظه‌ها رایج شود، برخی حوادث مثل اتصال کوتاه، باعث آسیب جانی و مالی به کاربران می‌شد؛ چرا که این سیستم‌ها به‌راحتی قابل دسترس بودند و هیچ محافظی نداشتند. تابلوهای برق با توجه به کیفیت و نوع ساخت علاوه بر جلوگیری از تحمیل ضرر اقتصادی، باعث حفظ سلامتی مصرف‌کنندگان نیز می‌شود.
تابلوهای برق محفظه‌ای هستند که تجهیزات برقی درون آنها قرار می‌گیرد. کنترل برق ساختمان یا دستگاه‌های صنعتی، وابستگی زیادی به عملکرد تجهیزات داخل تابلو دارد. در گذشته مشکلات زیادی، از جمله اتصال کوتاه، دسترسی راحت به تجهیزات و عوامل محیطی، باعث ایجاد خطرات جانی و مالی می‌شد. همچنین نبود تابلو برق، باعث آسیب رسیدن به انواع تجهیزات در برابر رطوبت، باران، گرد و غبار، حیوانات و … می‌شود. برای جلوگیری از این اتفاقات و تامین امنیت بیشتر، محفظه‌ای برای تجهیزات برقی در نظر گرفته شد.
اجزا تابلو برق:
در این تابلوها قطعات زیادی مثل فیوز، شینه، رله، تایمر، کنتاکتور ، کلید برق و سوییچ، ترانس، سیم و کابل و … وجود دارند. هریک از این قطعات وظایف مخصوص به خود را انجام می‌دهند. وجود این تابلوهای برق برای انتقال و توزیع ایمن انرژی الکتریکی ضروری است.
شناخت مدارهای کنترل قدرت و راه‌اندازی:
از داده‌های مدارهای فرمان و قدرت برای تحلیل نقشه‌های برقی استفاده می‌شود. تمامی مدارهای الکتریکی از دو قسمت فرمان و قدرت تشکیل شده‌اند. مدار قدرت وظیفه عبور دادن جریان اصلی مصرف کننده را برعهده دارد.
برای ایجاد طراحی‌های متنوع، به‌کارگیری کنتاکتور در مدار کنترل بسیار موثر است. به طور کلی مدارهای راه‌اندازی و کنترل به دو قسمت زیر تقسیم می‌شوند:
- مدار فرمان: این قسمت از مدار کنترل، وظیفه قطع و وصل کنتاکتور را برعهده دارد. این کار از طریق تحریک بوبین کنتاکتور انجام می‌شود. البته باید بدانید که مدار فرمان ارتباط خاصی با مدار قدرت ندارد.
- مدار قدرت: این مدار کل اتصالات انتقال انرژی الکتریکی به مصرف‌کننده را برعهده دارد.
آشنایی با تجهیزات موجود در تابلو برق:
قطعات و تجهیزات زیادی در تابلو برق وجود دارد. البته این تجهیزات بسته به کاربرد تابلوهای برق متفاوت هستند. با این وجود برخی از پرکاربردترین آنها را در ادامه بررسی می‌کنیم.
فیوز
وسیله‌ای که وظیفه محافظت از مدار در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه را دارد. به این صورت که با افزایش جریان در مدار، فیوز می‌سوزد و باعث قطع جریان الکتریکی می‌شود. این کار از آسیب به بقیه تجهیزات جلوگیری می‌کند.
بیمتال
این دستگاه وظیفه قطع جریان برق در صورت افزایش دما را برعهده دارد. وقتی دما بیش از اندازه افزایش پیدا می‌کند، بیمتال جریان را قطع می‌کند. بیمتال‌ها از موتورهای 3 فاز در برابر اور هیتینگ یا گرم شدن بیش از حد، محافظت می‌کنند.
کلید مینیاتوری
وظیفه این کلید مثل فیوز، قطع کردن جریان برق در مواقع اتصال کوتاه و اضافه بار است، اما کلید مینیاتوری بعد از قطع جریان نمی‌سوزد و دوباره به سیستم برمی‌گردد.
کلید حرارتی
این کلیدها در تابلو برق، وظیفه محافظت از موتورهای الکتریکی در برابر عدم تعادل فاز، اضافه بار و … را دارند.
کنتاکتور
این تجهیزات شباهت بسیار زیادی با رله دارند. از کنتاکتور برای کلیدزنی در مدار استفاده می‌شود.
کلید نشتی جریان (محافظ جان)
این کلید وظیفه محافظت از انسان در برابر شوک الکتریکی یا برق‌گرفتگی را دارد. بلافاصله بعد از ایجاد نشتی در جریان، کلید محافظ جان وارد عمل شده و مدار را قطع می‌کند. به این ترتیب از مدار در برابر آسیب‌ها هم جلوگیری می‌کند.
چراغ سیگنال
چراغ یا چراغ‌هایی هستند که خاموش یا روشن بودن بخش‌های مختلف تابلو را نشان می‌دهند.
تایمر
وظیفه این قطعه زمان‌بندی و مدیریت زمان برای ارسال سیگنال در مواقع مناسب است.
PLC
سامانه کنترلی است که وظیفه کنترل و نظارت بر سیستم را دارد. این سامانه پیشرفته، قابل برنامه‌ریزی بوده و شرایط عملکرد تجهیزات را بررسی می‌کند. این سامانه طبق برنامه‌ریزی انجام شده واکنش مناسب در برابر قطع و وصل شدن دستگاه را انجام می‌دهد.
داکت کابل
این داکت‌ها پوشش‌هایی برای محافظت از سیم‌کشی تجهیزات داخل تابلو هستند. درواقع کابل‌ها را داخل این داکت‌ها قرار می‌دهند. به این ترتیب علاوه‌بر حفظ ایمنی، ظاهر جمع‌وجور و زیباتری هم به تابلو می‌بخشد.
سوئیچ الکتریکی
با استفاده از این سوئیچ، می‌توان به صورت دستی جریان را قطع یا وصل کرد.
بررسی انواع تابلو برق از نظر سطح ولتاژ:
تابلوهای برق دسته‌بندی‌های متنوعی دارند، اما از نظر سطح ولتاژ معمولا به دو دسته تقسیم می‌شوند؛ تابلوهای فشار متوسط و فشار ضعیف. در ادامه به معرفی این تابلوها می‌پردازیم.
تابلو برق فشار متوسط
این تابلوها جریان ولتاژ بین 1 تا 36 کیلو ولت دارند. معمولا تابلوهای فشار متوسط به شکل چند سلولی مونتاژ می‌شوند. این تابلوها تجهیزات مختلفی، ازجمله ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری جریان، باس بار، کلیدهای قدرت، رله، کلیدهای جداکننده زمین و … را دارند. این تابلوها به طور کلی به 3 دسته زیر تقسیم می‌شوند:
- تابلو فشار متوسط سنتی
- تابلو فشار متوسط کشویی
- تابلو فشار متوسط کمپکت
تابلو برق فشار ضعیف:
تابلو برق فشار ضعیف یکی از رایج‌ترین تابلو برق‌های موجود است که در ساختمان‌های مسکونی یا خانه‌های کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد. با استفاده از این تابلو برق‌ها کیفیت تجهیزات حفظ شده و عمر آنها افزایش پیدا می‌کند. از طرف دیگر باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های شما می‌شود.
روی این وسیله تجهیزات اندازه‌گیری، حفاظتی، کنترلی، تنظیم‌کننده، نشانگر و … قرار می‌گیرند. به این ترتیب کلیه اتصالات مکانیکی و الکتریکی ساختمان را کنترل می‌کند. سطح ولتاژ این تابلوها معمولا کمتر از 1000 ولت است. این تابلو برق‌ها به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که در ادامه آنها را بررسی می‌کنیم:
- تابلو کنتوری
- تابلو دیماندی
- تابلو ترمینال
- تابلو چنج اور
- تابلو قدرت و توزیع
- تابلو مرکز کنترل موتور
بررسی انواع تابلو برق از نظر محل نصب:
تابلوهای برق بیرونی (فضای باز)
همانطور که از عنوان آنها پیداست در محیط و فضای باز نصب می‌شوند. این تابلوها باید مقاومت لازم در برابر عوامل مختلف محیطی را داشته باشند. ورقه به کار رفته در این تابلوها نباید کمتر از 2 میلی‌متر باشد. این تابلوها معمولا 120 سانتی متر ارتفاع و 40 سانتی متر عمق دارند. برای نصب مناسب آنها، باید نکات زیر را رعایت کنید:
- برای درب تابلو حتما قفل مناسب تهیه کنید.
- به غیر از درب جلو تمامی درزها باید آب‌بندی شوند.
- محفظه تابلو را روی سکویی با ارتفاع حداقل 20 سانتی متری قرار دهید.
- برای رنگ تابلو از رنگ‌های ضد آفتاب استفاده کنید.
تابلوهای برق داخلی ( فضای بسته)
از این تابلو برق در محیط‌های سرپوشیده استفاده می‌شود. این تابلوها هم وظیفه حفاظت از تجهیزات در برابر حوادث ناخواسته را دارند. تابلوهای درونی ابعادی معادل 220 (ارتفاع)، 90 (عرض) و 60 سانتی متر (عمق) دارند. این تابلوها به دو نوع ایستاده و دیواری تقسیم می‌شوند. برای نوع ایستاده از ورقه 2 میلی‌متری استفاده می‌شود و وجود اسکلت نگهدارنده پروفیل یا نبشی ضروری است. برای تابلو دیواری از ورقه‌ای به ضخامت 1.25 تا 1.50 میلی متر استفاده می‌شود.
بررسی انواع تابلو برق از نظر عملکرد:
تابلوهای برق توزیع
این تابلوها که در ابعاد مختلفی ساخته می‌شوند، انرژی الکتریکی را جمع‌آوری و توزیع می‌کنند. تابلوهای توزیع دارای ورودی شبکه برق سراسری و خروجی مصرف‌کننده هستند. این تابلو با ترمینال به خروجی و ورودی متصل می‌شود. تابلوهای توزیع وظیفه تقسیم‌بندی و انتقال جریان برق ورودی را برعهده دارند. از این تابلو به عنوان منبع تغذیه دستگاه‌ها و تابلوهای دیگر یاد می‌کنند.
تابلوهای برق کنترل
این نوع تابلوها دارای تجهیزات متنوع برای سنجش وضعیت سیستم هستند. بعد از سنجیدن و نمایش وضعیت سیستم، انتقال تنظیمات اعمال‌شده توسط کاربر را انجام می‌دهند.
بررسی انواع تابلوهای برق از نظر ساختاری
تابلو برق از نظر نوع ساخت و مواد به کار رفته در آنها به دو دسته تقسیم می‌شود که در ادامه به معرفی آنها می‌پردازیم.
تابلوهای متال انکلوزد (Metal Enclosed)
محفظه این تابلوها تماما از جنس فلز هستند. در این محفظه تمام تجهیزات الکتریکی لازم، مثل دستگاه‌های اندازه‌گیری، ترانس ولتاژ و جریان، انواع کلیدها، شینه‌ها و … وجود دارند.
تابلوهای متال کلد (Metal Clad)
درواقع نوعی از تابلوهای متال انکلوزد محسوب می‌شوند با این تفاوت که محفظه‌های آن از یکدیگر جدا شده‌اند، اما چرا اینگونه طراحی می‌شوند؟ برای جلوگیری از انتقال خطاهای انسانی. در این تابلوها اگر خطایی در محفظه‌ای اتفاق بیفتد، محفظه‌های دیگر در امان خواهند بود.
البته لازم به ذکر است که اصطلاح متال انکلودز و متال کلد، بیشتر در مورد تابلوهای برق فشار متوسط کاربرد دارد.
استفاده از تابلو برق در چه مواردی کاربرد دارد؟
در تابلوهای بزرگ به جای سیم‌کشی داخلی از شینه یا شمش استفاده می کنند؛ چرا که در این تابلوها جریان مصرف‌کننده بسیار زیاد است. شینه‌ها برخلاف سیم‌کشی بدون افت ولتاژ جریان بسیار قوی را از خود عبور می‌دهند. به طور کلی تابلوهای برق برای استفاده در مکان‌های زیر کاربرد زیادی دارند:
- انواع ساختمان‌های مسکونی برای تامین برق مصرفی اهالی
- بیمارستان
- فرودگاه
- بخش صنعت و کارخانجات
طراحی و نقشه های ساخت تابلو برق:
برای ساخت انواع تابلوهای برق باید نقشه طراحی شود. این نقشه‌ها به طور کلی به دو دسته داخل تابلو و رایزر دیاگرام تقسیم می‌شوند. در نقشه داخل تابلو، تمامی فیوزها و کلیدهای تابلو ترسیم می‌شوند. رایزر دیاگرام هم مکان تابلو را مشخص می‌کند. از هر دو نقشه برای ساخت تابلو استفاده می‌شود، اما برای اجرای بی‌نقص آنها باید نکات زیر را رعایت کنید:
- برای رنگ‌آمیزی شین‌ها از رنگ نسوز استفاده کنید.
- تمامی نکات مربوط به مسائل ایمنی سازمان برنامه و بودجه رعایت شوند.
- از سیم مسی تک لایه با عایق 1000 ولت برای سیم‌کشی داخل تابلو استفاده کنید.
- از کلید ورودی خودکار استفاده کنید.
- برای محاسبه کابل از طریق سطح مقطع اقدام شود.
- دسته کلیدها را در ارتفاع بیشتر از 175 سانتی متری قرار ندهید.
لازم به ذکر است که جهت ساخت تابلوهای برق نیاز به طراحی نقشه های الکتریکی از جمله: نقشه تک خطی (SLD) و نقشه سه خطی و فرمان (Schematic) و همین طور نقشه های مکانیکی و جانمایی تجهیزات (LAYOUT) می‌باشد.
نکات مهم در طراحی تابلو برق:
قبل از اقدام به ساخت و نصب تابلو برق باید نکاتی را رعایت کنید تا در ادامه با مشکل مواجه نشوید. در ادامه به بررسی این نکات می‌پردازیم:
- محل نصب تابلو را مشخص کنید (ازنظر بیرون یا درون).
- شرایط محیط را برای نصب تابلو بسنجید.
- نوع تابلو از نظر کارکرد را مشخص کنید.
- نحوه دسترسی به تابلو و تجهیزات داخلی را مورد ارزیابی قرار دهید.
- طرح پیشنهادی را از نظر اقتصادی مورد بررسی قرار دهید.
- شرایط و وضعیت مصرف‌کننده‌ها را ارزیابی کنید.
- شکل و وضعیت هر سلول را به صورت تک خطی روی همان سلول رسم کنید.
- اطلاعات مربوط به هر تجهیزات را روی پلاک مستحکمی قرار دهید.
- برای اتصال هر هادی از یک ترمینال استفاده کنید.
- امکانات موجود برای ساخت و حمل تابلو را مورد بررسی قرار دهید.
