معرفی اجزای تشکیل دهنده تابلو برق صنعتی و عملکرد آن‌ها

بدون شک الان که در حال خواندن این متن هستید، می‌دانید تابلو برق چیست و چه کاربردی دارد؟! حالا قصد دارید تا با اجزای داخلی و قطعات تشکیل‌دهنده آن آشنا شوید. انواع تابلو برق به‌عنوان قلب سیستم‌های الکتریکی شناخته می‌شود، زیرا مجموعه‌ای از تجهیزات و قطعات مختلف است و هر قطعه وظیفه مشخصی در زمینه کنترل، حفاظت و توزیع انرژی الکتریکی دارد.

در نتیجه آشنایی با اجزای تشکیل دهنده تابلو برق صنعتی برای مهندسان، تکنسین‌های برق، برقکارها و هر فردی که با تابلو برق سر و کار دارد، ضروری است. چون چیدمان و انتخاب درست قطعات، تاثیر مستقیمی بر ایمنی، عملکرد و طول عمر تابلو برق خواهد داشت.

معرفی کامل اجزای تشکیل دهنده تابلو برق صنعتی

هر یک از اجزای تشکیل دهنده تابلو برق صنعتی نقش مشخصی در کنترل، حفاظت و توزیع انرژی الکتریکی ایفا می‌کنند و عملکرد درست هر قطعه برای ایمنی و کارایی کل تابلو برق حیاتی است.

• کنتاکتور
• کلید محافظ جان (RCCB و RCBO)
• کلید کامپکت (MCCB)
• کلید حرارتی (MPCB)
• کلید مینیاتوری (MCB)
• سیم و کابل
• تجهیزات اندازه گیری
• داکت کابل
• فیوز (Fuse)
• سوئیچ (شستی)
• چراغ‌های هشدار و سیگنال
• سوئیچ جداکننده
• کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی
• ترانسفورماتور (ترانس)
• مقره
• شینه
• درایو‌های موتور
• رله (Relay)
• مدارشکن (دژنکتور)
• بیمتال
• بلوک‌های ترمینال
• قطع کننده مدار
• پنل‌های پشتی

1. کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی

پی‌ال‌سی (PLC) یا کنترل‌کننده منطقی قابل برنامه‌ریزی، یک کامپیوتر کنترلی پیشرفته در تابلو برق صنعتی است که عملکرد قطعات و تجهیزات را به‌طور مداوم کنترل می‌کند. این دستگاه مطابق برنامه تعریف‌شده واکنش‌های مناسب را صادر می‌کند و امکان کنترل خودکار فرآیندهای صنعتی را فراهم می‌کنند. PLCها امکان کار کردن در شرایط محیطی سخت، مانند دماهای بالا، رطوبت و گرد و غبار را دارند.

2. درایو‌های موتور

درایو موتور یا اینورتر در تابلو برق صنعتی، برای کنترل دور موتورهای AC و تبدیل جریان مستقیم به متناوب استفاده می‌شود. این قطعه امکان تنظیم فرکانس و ولتاژ خروجی را فراهم می‌کند و با کنترل دقیق سرعت موتور، مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. درایوها این قابلیت را دارند که دور موتور را از صفر تا چندین برابر مقدار نامی تغییر دهند و نقش مهمی در بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های صنعتی ایفا می‌کنند.

3. سافت استارتر

سافت استارتر در تابلو برق صنعتی برای راه‌اندازی نرم و تدریجی موتورهای الکتریکی کاربرد دارد و از وارد شدن شوک الکتریکی و مکانیکی به موتور جلوگیری می‌کند. این قطعه با کنترل ولتاژ اعمالی، جریان راه‌اندازی را کاهش می‌دهد، از افت ولتاژ شبکه جلوگیری می‌کند و باعث افزایش طول عمر موتور و سایر تجهیزات قدرت می‌شود.

4. کنتاکتور

کنتاکتور در تابلو برق برای قطع و وصل مدار قدرت با استفاده از بوبین کنتاکتور نصب می‌شود. این قطعه قابلیت کار با ولتاژهای AC و DC را دارد و جریان‌هایی از ۹ تا ۸۰۰ آمپر را مدیریت می‌کند. کنتاکت‌های کنتاکتور دارای پلاتین‌های باز (NO) و بسته (NC) هستند تا وضعیت مدار را به اتاق کنترل یا PLC اعلام کنند و امکان افزودن کنتاکت‌ کمکی به آن‌ وجود دارد.

در رابطه با کاربرد کنتاکتورها در تابلو برق باید گفت که به‌عنوان قطع‌کننده برق ورودی، راه‌انداز موتور، کنترل روشنایی و نصب بر روی بی‌متال برای محافظت از اضافه‌بار موتور مورد استفاده قرار می‌گیرند. ولتاژ کاری آن‌ها معمولاً بین ۲۲۰ تا ۶۹۰ ولت است و پلاتین‌های اصلی و فرعی امکان تعمیر و نگهداری آسان را فراهم می‌کنند.

5. رله (Relay)

رله در تابلو برق صنعتی برای قطع و وصل جریان در مدار مورد استفاده قرار می‌گیرد و وظیفه کنترل جریان را با روش‌های مختلف مانند حرارتی، مغناطیسی یا مکانیکی بر عهده دارد. در واقع این قطعه با کنترل خطاها و شرایط غیرعادی، فرمان‌های لازم را برای حفاظت مدار صادر می‌کند تا از آسیب به سایر قطعات جلوگیری کند. به‌طور کلی، رله نقش کلیدی در ایمنی و عملکرد صحیح تابلو برق دارد.

6. کلید فشاری شستی (پوش باتن)

کلید فشاری شستی با آن پوش باتن هم گفته می‌شود، وظیفه صدور فرمان‌های کنترلی مانند استارت، استاپ و ریست تجهیزات را در تابلو برق به عهده دارد. پوش باتن‌ها در مدل‌های مختلف و متناسب با نوع مصرف در مدارهای صنعتی به کار می‌روند و به دلیل مقاومت بدنه در برابر شرایط محیطی سخت، کاربرد گسترده‌ای در تابلو برق صنعتی دارند.

7. کلید اتوماتیک – کامپکت (MCCB)

کلید اتوماتیک یا کلید کامپکت در تابلوهای برق برای حفاظت مدار در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کلید به کمک رله‌های الکترونیکی، جریان و ولتاژ ورودی را کنترل می‌کند تا خروجی مطابق تنظیمات مدار مدیریت شود. کلید اتوماتیک در آمپراژ ۲۵ تا ۱۶۰۰ آمپر و ولتاژهای ۲۲۰، ۳۸۰ و ۶۹۰ ولت تولید می‌شود و قدرت قطع آن‌ها بین ۲۵ تا ۱۰۰ کیلو آمپر است. این نوع کلید قابلیت نصب رله آندر و شنت دارد تا فرمان‌پذیری و کنترل خروجی فاز را بهتر مدیریت کند. همچنین امکان تجهیز آن‌ها با موتور راه‌انداز وجود دارد تا قطع و وصل مدار به‌صورت خودکار انجام شود.

8. سوئیچ جداکننده

سوئیچ جداکننده در تابلو برق صنعتی برای کنترل جریان مدار و ایزوله کردن بخش‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. این قطعه با تنظیم و قطع جریان، از آسیب دیدن سایر قطعات و مصرف‌کننده‌ها جلوگیری می‌کند و نقش مهمی در ایمنی و نگهداری سیستم دارد.

9. مدارشکن (دژنکتور)

مدارشکن یا قطع‌کننده مدار در تابلو برق صنعتی برای حفاظت سیستم‌های الکتریکی در برابر اضافه‌بار و جریان‌های معیوب کاربرد دارد. این قطعه، هنگام اضافه بار یا جریان‌های معیوب، جریان را به‌صورت خودکار یا دستی قطع می‌کند. در نتیجه نقش مهمی در ایمنی و کارایی تابلو برق و سیستم‌های صنعتی و خطرات ناشی از اتصال کوتاه دارد.

10. کلید حرارتی (MPCB)

کلید حرارتی (MPCB) در تابلو برق‌های موتوری برای حفاظت و کنترل موتور در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه استفاده می‌شود. این کلید با عملکرد حرارتی و مغناطیسی، جریان موتور را کنترل می‌کند و در صورت بروز خطا، مدار را قطع می‌کند. رِنج جریانی MPCB از ۰.۶ تا ۶۳ آمپر است و در ولتاژهای ۲۲۰ تا ۶۹۰ ولت به کار می‌رود. کلید حرارتی دارای کنتاکت‌های NO ،NC و Fault برای اعلام وضعیت RUN ،OFF و TRIP به اتاق کنترل یا PLC است. این قطعه در مدل‌های شستی و سلکتوری در بازار موجود است و قابلیت نصب در کنار کنتاکتور را برای کنترل کامل مدار دارد. از کلید حرارتی در موتورهای تک‌فاز، سه‌فاز و آسنکرون استفاده می‌شود و هنگام راه‌اندازی موتور واکنش غیرضروری نشان نمی‌دهد، اما در صورت اضافه‌بار حین کار، سریعاً مدار را قطع می‌کند.

11. بیمتال

بیمتال یک دستگاه برای حفاظت موتورهای الکتریکی در برابر اضافه‌بار است و یکی از اجزای تشکیل دهنده تابلو برق صنعتی محسوب می‌شود. این قطعه با انبساط دو فلز داخلی، در صورت افزایش جریان، فرمان قطع مدار را صادر می‌کند. بی‌متال‌ها معمولاً با کنتاکتورها در مدار ترکیب می‌شوند و دارای تیغه‌های باز (NO) و بسته (NC) برای اعلام وضعیت به اتاق کنترل یا PLC هستند. این قطعات با قابلیت تنظیم جریان، دکمه reset و حالت‌های راه‌اندازی دستی یا خودکار، امکان کنترل دقیق و ایمن جریان خروجی موتور را فراهم می‌کنند. بازه جریان بی‌متال‌ها از ۰.۶ تا ۸۰۰ آمپر و ولتاژ کاری آن‌ها بین ۲۲۰ تا ۶۹۰ ولت است.

12. فیوز

فیوز یکی از اصلی‌ترین اجزای تشکیل‌دهنده تابلو برق صنعتی است و وظیفه حفاظت مدار در برابر اضافه‌بار و اتصال کوتاه را بر عهده دارد. فیوزها در انواع مختلفی مانند فیوز کاردی، فیوز استوانه‌ای، فشنگی و HRC در تابلوهای برق به کار می‌روند. نحوه عملکرد فیوز به این صورت است که اگر جریان از حد مجاز عبور کند، مدار را قطع می‌کند تا از آسیب به سایر تجهیزات جلوگیری شود. استفاده از فیوز یک راهکار اقتصادی و مؤثر برای افزایش ایمنی سیستم الکتریکی است.

13. کلید محافظ جان و کلید نشتی جریان

کلید محافظ جان (RCD)، جریان رفت و برگشت را به‌طور پیوسته اندازه‌گیری می‌کند، نشتی جریان را تشخیص داده و فرمان قطع خودکار مدار را صادر می‌کند. در واقع کاربرد اصلی کلید محافظ جان (RCD)، محافظت از افراد در برابر برق‌گرفتگی و  کنترل نشتی جریان برق است. کلیدهای محافظ جان در انواع تک فاز و سه فاز با جریان ۱۶ تا ۶۳ آمپر و ولتاژ ۲۲۰ تا ۶۹۰ ولت در بازار وجود دارند و قدرت قطع آن‌ها بین ۱۰ تا ۳۶ کیلو آمپر است. این نوع کلید به دو مدل RCCB و RCBO تقسیم می‌شود که مدل RCCB فقط نشتی جریان را کنترل می‌کند و مدل RCBO علاوه بر کنترل نشتی، قابلیت محافظت در برابر اضافه‌بار را دارد.

14. کلید مینیاتوری (MCB)

کلید مینیاتوری (MCB) در تابلو برق برای حفاظت مدار در برابر اضافه‌جریان و اتصال کوتاه مورد استفاده قرار می‌گیرد و به‌عنوان یکی از پرکاربردترین قطع‌کننده‌ها شناخته می‌شود. این مدل کلید در انواع تک‌پل، دوپل، سه‌پل و چهارپل و به‌صورت تک‌فاز و سه‌فاز وجود دارد. رِنج جریانی کلید مینیاتوری از ۱ تا ۶۳ آمپر و ولتاژ کاری آن از ۲۲۰ تا ۶۹۰ ولت است. MCB در قدرت قطع مختلف مانند ۴، ۶ و ۱۰ کیلوآمپر تولید می‌شود. کلیدهای مینیاتوری در تیپ‌های A ،B ،C ،D و Z در بازار موجود هستند تا متناسب با نوع بار انتخاب شوند.

کلید مینیاتوری قابلیت نصب رله شنت برای فرمان trip و کنتاکت کمکی برای اعلام وضعیت را دارد و به‌راحتی روی ریل تابلو برق نصب می‌شود.

15. بلوک‌های ترمینال

بلوک‌های ترمینال در تابلو برق صنعتی جهت اتصال ایمن و استاندارد دو یا چند سیم به کار برده می‌شوند. این تجهیزات پلاستیکی، جریان برق را بدون ایجاد حرارت اضافی منتقل می‌کنند و خطرات ناشی از اتصال غیر استاندارد مانند برق‌گرفتگی و گرمای اضافی را کاهش می‌دهند. ترمینال‌ها نقش مهمی در افزایش ایمنی و بهبود عملکرد مدارهای الکتریکی دارند.

16. سیم و کابل

سیم و کابل یکی دیگر از اجزای تشکیل دهنده تابلو برق صنعتی است که در مدار فرمان وظیفه انتقال سیگنال‌های کنترلی را بر عهده دارد. انواع سیم و کابل‌های مدار فرمان معمولاً برای عبور جریان‌های ضعیف‌تر به کار می‌روند و نقش مهمی در دقت عملکرد و پایداری سیستم کنترلی دارند. به‌طور کلی باید گفت که از سیم و کابل در تابلو برق صنعتی، برای انتقال فرمان‌ها و ارتباط بین اجزای کنترلی استفاده می‌شود.

17. شینه

شینه یا باسبار در تابلو برق صنعتی، وظیفه توزیع و انتقال انرژی الکتریکی بین تجهیزات قدرت را بر عهده دارد. این قطعه معمولاً از مس یا آلومینیوم ساخته می‌شود و جایگزین کابل و سیم در مسیرهای اصلی جریان است. شینه‌ها با ظرفیت جریان بالاتر از جریان نامی تجهیزات، امکان جمع‌آوری و پخش انرژی در تابلو را فراهم می‌کنند و نقش مهمی در عملکرد ایمن و پایدار سیستم‌های برق دارند.

18. تجهیزات اندازه گیری

در تابلو برق صنعتی از تجهیزاتی مانند ولت‌متر، آمپرمتر، فرکانس‌متر، مولتی‌متر، وات‌متر و سنکروسکوپ استفاده می‌شود. این نوع تجهیزات در دو نوع آنالوگ و دیجیتال موجود هستند و وظیفه اندازه‌گیری و کنترل پارامترهای الکتریکی را بر عهده دارند. تجهیزات اندازه‌گیری امکان کنترل لحظه‌ای جریان، ولتاژ، توان و فرکانس را فراهم می‌کنند و نقش مهمی در مانیتورینگ عملکرد مدار و جلوگیری از بروز خطا دارند.

19. چراغ‌های هشدار و سیگنال

چراغ سیگنال، هشدار یا آلارم در تابلو برق صنعتی برای اطلاع‌رسانی دیداری و شنیداری به اپراتورها درباره کارکرد غیر‌عادی یا توقف سیستم استفاده می‌شود. چراغ‌های هشدار معمولاً چند رنگ دارند و هر رنگ برای اعلام وضعیت خاصی در تابلو برق و سیستم‌های صنعتی به کار می‌رود. چراغ‌‌های هشدار در تابلو برق صنعتی جهت نشان دادن وجود جریان و وضعیت عملکرد سیستم کاربرد دارند و نقش یک زبان قابل فهم برای اپراتورها را ایفا می‌کنند. این چراغ‌ها با رنگ‌های مختلف کارکرد تجهیزات را نمایش می‌دهند:

• رنگ قرمز برای عملکرد غیرعادی یا توقف به دلیل اضافه‌بار
•  رنگ زرد برای هشدار و احتیاط
•  رنگ سبز برای وضعیت نرمال و آماده به کار
• رنگ سفید برای نشان دادن ولتاژ نرمال و عملکرد صحیح سیستم
•  رنگ آبی برای کاربردهای خاص

20. ترانسفورماتور (ترانس جریان)

ترانس جریان در تابلو برق صنعتی برای افزایش یا کاهش ولتاژ و انتقال انرژی الکتریکی بین مدارها استفاده می‌شود. این قطعه با کاهش جریان و افزایش ولتاژ، تلفات انرژی را کاهش می‌دهد و از راندمان بالایی برخوردار است. ترانسفورماتورها در اندازه‌ها و توان‌های مختلف موجود هستند و نقش مهمی در بهینه‌سازی و توزیع ایمن انرژی در سیستم‌های برق دارند.

21. قطع کننده مدار

قطع‌کننده مدار همان‌طور که از نام آن مشخص است، وظیفه قطع کردن مدار را به عهده دارد. یعنی در صورت افزایش جریان بیش از حد مجاز، مدار را قطع می‌کند.

22. پنل‌های پشتی

پنل‌های پشتی در تابلو برق صنعتی، جهت نصب ریل DIN و مسیر‌دهی کابل‌ها استفاده می‌شوند و امکان اتصال تجهیزات خارجی به تابلو را فراهم می‌کنند. این قطعات نقش مهمی در نظم‌دهی، ایمنی و سهولت دسترسی به سیستم‌های کنترل دارند.

23. داکت کابل

داکت سیم و کابل یک کانال پلاستیکی است که در تابلو برق صنعتی برای هدایت و نظم‌دهی سیم‌ها و کابل‌ها استفاده می‌شود. امکان نصب داکت‌ روی سطوح مختلف وجود دارد و از کابل‌ها در برابر آسیب مکانیکی، زدگی و خوردگی محافظت می‌کند. استفاده از داکت کابل باعث افزایش ایمنی، سهولت عیب‌یابی و ایجاد آرایش منظم و حرفه‌ای داخل تابلو برق می‌شود.

24. مقره

مقره معمولاً از جنس چینی یا پلاستیک ساخته می‌شود و در تابلو برق صنعتی برای عایق‌سازی هادی‌ها و جداسازی آن‌ها از بدنه و سایر قطعات فلزی کاربرد دارد. این قطعه به دلیل مقاومت الکتریکی بالا، از جریان ناخواسته جلوگیری می‌کند و مانع اتصال کوتاه و خطرات احتمالی می‌شود.

معرفی انواع مدار در تابلو برق صنعتی

تابلو برق صنعتی از چندین مدار مجزا تشکیل شده است که هرکدام وظیفه مشخصی در کنترل، حفاظت و توزیع انرژی الکتریکی بر عهده دارند. مهم‌ترین بخش‌های داخلی تابلو شامل مدار قدرت (Power Circuit) و مدار کنترل یا فرمان (Control Circuit) است.

1. مدار قدرت (مدار کنترل)

مدار قدرت در تابلو برق صنعتی به عنوان بخش اصلی انتقال و توزیع انرژی الکتریکی شناخته می‌شود. این مدار جریان برق را از منبع تغذیه دریافت می‌کند و آن را به مصرف‌کننده‌هایی مانند موتورهای سه‌فاز، هیترها، سیستم‌های روشنایی و سایر تجهیزات صنعتی انتقال می‌دهد. تمام تجهیزاتی که جریان بالا به‌صورت مستقیم از آن‌ها عبور می‌کند، در مدار قدرت قرار می‌گیرند.

مدار قدرت علاوه بر برق‌رسانی، وظیفه حفاظت و قطع و وصل ایمن جریان را نیز بر عهده دارد. تجهیزاتی مانند فیوز، کلید حفاظت موتور (MPCB)، کلید حرارتی و کنتاکتور در این بخش استفاده می‌شوند تا از سیستم در برابر اضافه‌بار، اتصال کوتاه و نوسانات جریان محافظت کنند. در واقع، مدار قدرت این اطمینان را ایجاد می‌کند که انرژی الکتریکی به‌صورت ایمن، پایدار و با بازده مناسب به مصرف‌کننده منتقل شود تا احتمال آسیب یا خرابی در تجهیزات کاهش پیدا کند.

2. مدار فرمان

مدار فرمان در تابلو برق صنعتی وظیفه کنترل و مدیریت عملکرد تجهیزات الکتریکی را بر عهده دارد. این مدار مشخص می‌کند که دستگاه‌ها چه زمانی روشن یا خاموش شوند و چگونه به‌صورت هماهنگ با یکدیگر کار کنند. مدار فرمان با استفاده از تجهیزاتی مانند تایمر، رله، کنتاکتور، شستی‌های استارت و استاپ و در موارد پیشرفته‌تر PLC، فرمان‌های لازم را صادر می‌کند. برخلاف مدار قدرت که جریان اصلی را عبور می‌دهد، مدار فرمان با جریان پایین کار می‌کند و تمرکز آن بر کنترل، زمان‌بندی و افزایش ایمنی سیستم است. به بیان ساده، مدار فرمان نقش مغز کنترلی تابلو برق را دارد و باعث عملکرد دقیق، منظم و ایمن ماشین‌آلات صنعتی می‌شود.

استانداردهای نصب تجهیزات تابلو برق صنعتی

1. طراحی و ساخت تابلو برق را باید مطابق استاندارد IEC 61439 انجام دهید. زیرا استاندارد IEC، الزامات ساخت، تست، تحمل حرارتی و ایمنی را مشخص می‌کند.
2. کلیه کلیدها، کنتاکتورها و تجهیزات حفاظتی را باید مطابق استاندارد IEC 60947 انتخاب کنید تا از عملکرد صحیح در شرایط بار واقعی اطمینان داشته باشید.
3. در صورتی که تابلو بخشی از یک ماشین صنعتی است، نصب آن را طبق استاندارد IEC 60204-1 انجام دهید.
4.  درجه حفاظت تابلو را طبق استاندارد IEC 60529 و متناسب با شرایط محیط تابلو انتخاب کنید. مثلا برای محیط‌های صنعتی درجه حفاظت تابلو باید IP54 یا بالاتر باشد.
5. محل نصب تابلو برق باید دور از رطوبت شدید، گردوغبار بالا یا منابع حرارتی باشد. همچنین تابلو باید در محلی قرار بگیرد که تعمیر و نگهداری آن به‌سادگی انجام شود.
6. برای کاهش خطر برق‌گرفتگی بدنه تابلو و درب آن باید به شینه ارت متصل کنید.
7. در اطراف تابلو باید ۸۰ تا ۱۰۰ سانتی‌متر فضای آزاد وجود داشته باشد تا سرویس و تعمیرات آن به‌سادگی انجام شود.
8. سطح مقطع شینه‌های مسی را باید بر اساس جریان عبوری، دمای محیط، نحوه نصب و شرایط تهویه تابلو تعیین کنید. برای پروژه‌های صنعتی، چگالی جریان برای شینه مسی بین ۱.۲ تا ۱.۸ آمپر بر میلی‌متر مربع باشد.
9. تمام سیم‌کشی داخلی را مطابق نقشه تک‌خطی و شماتیک اجرا کنید. همچنین استفاده از سیم استاندارد و رنگ‌بندی صحیح الزامی است.
10. سیم‌های مدار قدرت و فرمان را در داکت‌های جداگانه عبور دهید. چون این کار از ایجاد نویز و اختلال در مدار کنترل جلوگیری می‌کند.
11. در صورتی که جریان تابلو بالا است باید از فن، فیلتر یا سیستم تهویه مناسب استفاده کنید. چون افزایش دما عمر تجهیزات را کاهش می‌دهد.
12. کلیه تجهیزات، کلیدها و سیم‌ها را با پلاک و شماره‌گذاری علامت بزنید. زیرا این کار فرآیند عیب‌یابی و تعمیر را سریع‌تر می‌کند.
13. ورودی کابل‌ها را با گلند مناسب آب‌بندی کنید تا درجه حفاظت تابلو حفظ شود و کابل‌ها آسیب نبینند.
14. پس از اتمام فرایند نصب، مواردی مانند پیوستگی ارت، گشتاور پیچ‌ها و عملکرد کلیدها را تست کنید.