مقدمه

امروزه تولید و انتقال نیرو در کشورهای صنعتی یه یکی  از مهمترین بخش های اقتصادی و سیاسی یک کشور مربوط می شود. تولید نیرو از گذشته تا به امروز دچار سیر تحول وتغییرات زیادی  به خود گرفته زیرا نحوه چگونگی تولید و همچنین چگونگی انتقال نیرو به محل مورد نظر یکی از بزرگترین چالش های این بخش می باشد.ما در این مقاله به مباحث اولیه چگونگی تولید نیرو وهمچنین مرحله بعد از تولید نیرو که انتقال آن به نقاط مورد نظر می باشد را مورد بحث و بررسی قرار میدهیم.

تولید نیرو

الکتریسیته یک انرژی می باشد که از یک شکلی به شکل دیگر تبدیل میگردد .تولید نیرو و انرژی الکتریکی در نیروگاه انجام میشود و در نیروگاه معمولاً انرژی مکانیکی که به صورت چرخشی هست در فرایندی به انرژی الکتریسیته تبدیل می شود. این کار توسط ژنراتور صورت می گیرد که یک وسیله مکانیکی ژنراتور را به چرخش در می آورد و سیم پیچ های ژنراتور در اثر قرار گرفتن در میدان مغناطیسی انرژی الکتریسیته تولید می کند.

انواع نیروگاه ها

نیروگاه ها انواع مختلفی دارند که نیروگاه دیزلی بخار و گازی و سیکل ترکیبی اشاره کرد و همگی از سوخت های فسیلی برای تولید نیرو استفاده می کنند . امروزه با پیشرفت صنعت برق میتوان از انرژی های دیگری مانند انرژی خورشیدی یا بادی ویا گرمای زمین برای تولید انرژی الکتریکی استفاده کنیم که به عنوان انرژی پاک نامیده می شوند واز آلودگی زمین جلوگیری می شود.

معمولاً در نیروگاه ها انرژی الکتریکی با ولتاژ ۶ کیلو وات تولید می شود و بعد از تولید انرژی در نیروگاه برای انتقال قدرت انرژی الکتریکی با ولتاژ ۶ کیلو وات از خطوط انتقال استفاده می شود. برای انتقال ولتاژ توسط ترانسفور ماتورافزاینده ولتاژ را به سطح بالاتری تبدیل می کنند به این دلیل اینکه اگر با ولتاژ پایین بخواهیم انتقال قدرت را انجام بدهیم به دلیل رابطه معکوس جریان و ولتاژ تلفات ولتاژ افزایش پیدا میکند در نتیجه برای پایین آوردن تلفات ولتاژ را به سطح بالاتری تبدیل میکنیم و مجدداً در سمت مصرف کننده این ولتاژ افزایش یافته را کاهش می دهیم تا بتوانیم از آن استفاده کنیم.

شبکه انتقال از نیروگاه تا مصرف کننده

معمولاً شبکه انتقال ازنیروگاه تا مصرف کننده را به سه قسمت یا سه شبکه تقسیم میکنیم که هر کدام سطح ولتاژ مشخص خودش را دارد به طور معمول به دکل هایی که بین نیروگاه ها و شبکه وجود دارد شبکه فوق توزیع گفته می‌شود که ولتاژ آنها بسته به شرایط خط می تواند ۶۳ یا ۱۳۲ یا ۲۳۰ و یا ۴۰۰ کیلو ولت باشد.

بعد از آن خط و یا شبکه فشار متوسط قرار دارد که ولتاژ ۱۱ و ۲۰ و ۳۳ کیلو ولت مورد استفاده قرار می گیرد که شایع ترین ولتاژ ۲۰ کیلو ولت می باشد و شبکه فشار ضعیف که انتهای توزیع هست و ولتاژ آن ۴۰۰ و ۲۲۰ ولت و بعد هم برق به دست مصرف کننده میرسد که سطح انرژی برای مصارف صنعتی ۴۰۰ ولت و برای مصارف خانگی ۲۲۰ ولت می باشد .

انواع تابلو

جهت استفاده از انرژی تولید شده برق که در مقدار بالا می باشد باید از قدرت ان کاسته و آن را در کنترل خودمان در بیاوریم یعنی مصرف کننده را در برابر جریان و ولتاژ مخرب محافظت کنیم این کار را توسط تابلو ها انجام می دهیم.

تابلو ها از نظر ولتاژ به دو دسته تابلو فشار متوسط و تابلو فشار ضعیف تقسیم می شوند که در فشار متوسط ۲۰ کیلو ولت و در فشار ضعیف ۲۲۰ ولت و ۴۰۰ ولت هستند. تابلوهایی که ما دراین مبحث با آنها سر و کار داریم تابلوهای فشار ضعیف با ولتاژ ۲۲۰ و ۴۰۰ ولت می باشند که از نظر کارکرد این تابلوها را به دو دسته تابلوهای تقسیم و تابلوهای راه اندازی و کنترل تقسیم بندی میشوند .

تابلو تقسیم

تابلو تقسیم و یا توزیع برق اصلی وارد تابلو می گردد و توسط فیوزها و کلیدها به قسمتهای مختلف تقسیم می شود مثلا فرض کنیم که یک مجتمع که تشکیل شده از ساختمان ها و موتورخانه که ما نمی توانیم برق اصلی را از کنتور بگیریم و کابل را بین تک تک ساختمان‌ها به گردش دربیاوریم که هم از نظر هزینه و هم از نظر فنی به صرفه نیست .

حال اگر در هر زمانی در یکی از ساختمان ها مشکلی پیش بیاید مستقیماً فیوز کنتور قطع می گردد ودکل مجتمع بدون برق می شود ولی با استفاده از تابلوی تقسیم برق اصلی توسط کنتور از کابل اصلی وارد تابلوی تقسیم شده و از هر کدام از کلید ها بسته به سه فاز و یا تک فاز بودن توسط کابل مجزا به هر ساختمان وصل می شود و اگر درچنین شرایطی یکی از ساختمان ها دچار اتصال و یا خرابی به وجود آید کلید مخصوص همان ساختمان قطع می شود و بقیه مجتمع همچنان برق دار هستند.

کوچکترین نمونه تابلو های تقسیم جعبه فیوز هایی هستند که در خانه ها نصب می شود که معمولاً به اندازه تعداد اتاق ها در آن ها فیوز تک فاز وجود دارد که هر فیوز مخصوص یک اتاق است.

تابلوهای راه اندازی

تابلو های راه اندازی و کنترل برای محافظت و راه اندازی الکتروموتور ها در کارخانجات و جاهای دیگر مورد استفاده قرار می گیرد و در این صورت برق اصلی وارد تابلو می شود و به کلید اصلی وصل می شود و بعد بین کلیدهای هر دستگاه تقسیم می شود و بعد از کلیدهم به کنتاکتور ها و بعد به کنترل بار خروجی تابلو و از خروجی هم به سمت الکتروموتور می رود. این تابلو ها تشکیل شده از یک سری فیوز کنتاکتور ها شاستی های استپ و استارت لوازم اندازگیری و سیم کشی هایی که این لوازم را به هم مربوط می کند .در این تابلو ها ما سه نوع سیستم کنترل را می توانیم تعریف کنیم :

• سیستم کنترل کنتاکتوری
• سیستم کنترل الکترونیکی
• سیستم کنترل

سیستم کنترل کنتاکتوری

سیستم کنترل کنتاکتوری تشکیل شده از یک سری کنتاکتور و کنتاکت های باز و بسته المان های مختلف که هر المان می تواند یک المان دیگر را کنترل کند به عنوان مثال کنتاکت باز کنتاکتور ستاره سر راه کنتاکتور شبکه قرار میگیرد و تا زمانی که کنتاکتور ستاره وصل نشود کنتاکتور شبکه وارد مدار نمیشود .

سیستم کنترل الکترونیکی

سیستم کنترل الکتریکی خیلی از کنتاکت ها از آن حذف می شود و به جای آن از مدارهای الکترونیکی استفاده می شود .سیستم کنترل plc به معنی کنترل گر منطقی برنامه پذیر است که سیستم های دقیق و پیشرفته ای هستند و هر روزه هم استفاده از آنها گسترش پیدا می‌کند و ویژگی آنها این است که مدار فرمان را می توانیم به صورت برنامه بنویسیم و با دقت و تحت فرمان های خاص آنها را اجرا می‌کند که این موضوع می‌تواند باعث حذف فیزیکی کلی از المان ها مثل تایمرها گردد.

سیستم کنترل

سیستم های کنترل ما با دو نوع مدار سروکار داریم که در همه سیستم های کنترل مشترک هستند و نمی شود آنها را حذف کرد

• مدار قدرت
• مدار فرمان

مدار قدرت

مدار قدرت مداری است که برق اصلی یا RST از ورودی تابلو به مصرف کننده  که در اینجا الکتروموتور هست وصل میکنیم .

اجزای مدار قدرت شامل :

• فیوز
• کنتاکتور
• بیمتال
• هادی یا همان سیم

در واقع مدار قدرت توسط اجزای تشکیل دهنده خودش راه اندازی و کنترل میشود و با مدار فرمان همانطور که از اسمش پیداست می توانیم فرمان قطع و وصل را صادر کنیم .

اجزای مدار فرمان شامل

• فیوز تک فاز
• کنتاکت بسته
• بی متال
• شاسی استپ
• شاسی استارت
• بوبین کنتاکتور
• کنتاکت های باز و بسته

موضوع مهم در مورد مدارهای فرمان و قدرت این است که بدون هم کارایی ندارند یعنی اینکه شما مدار قدرت را به طور کامل بسته باشید و مدار فرمان نداشته باشید نمی توانید فرمان قطع و وصل را صادر کنید و یا برعکس اگر مدار فرمان کامل باشد و اما مدار قدرت بسته نشده باشد با فشار دادن شاسی استارت کنتاکتور وصل می‌شود ولی چون مدار قدرت نقص دارد الکتروموتور راه اندازی نمی شود.