روش‌های پیشگیری از خرابی تجهیزات صنعتی در برابر نوسانات برق

یکی از اتفاقاتی که می‌تواند منجر به وارد شدن آسیب به دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی شود، نوسان برق یا تغییرات ناگهانی ولتاژ است. عوامل مختلفی مانند اتصال کوتاه در مدار الکتریکی، سوئیچینگ، تخلیه الکترواستاتیکی و صاعقه می‌توانند باعث تغییر ناگهانی ولتاژ و وارد شدن آسیب به تجهیزات صنعتی شوند. در این شرایط اضافه ولتاژ ناگهانی در مدت زمان بسیار کوتاه در حد میلی ثانیه وارد سیستم می‌شود که در صورت عدم محافظت از مدار، می‌تواند آسیب‌های جدی و جبران‌ناپذیر به تجهیزات و دستگاه‌های مختلف وارد کند. به همین دلیل آشنایی با روش‌ها و راه‌های پیشگیری از خرابی دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی در برابر نوسانات برق و تغییرات ناگهانی ولتاژ از اهمیت زیادی برخوردار است. به همین دلیل در این مطلب با روش‌ها و راه‌های مختلف محافظت از تجهیزات در برابر این نوع اتفاقات آشنا می‌شویم. 

راه‌های محافظت از تجهیزات صنعتی در برابر نوسانات برق

تامین برق پایدار یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های دنیای امروز به حساب می‌آید. با توجه به اینکه تقاضا برای مصرف برق روز به روز در حال افزایش است، بروز نوسان یکی از مشکلاتی است که امروزه بر سر راه تأمین برق وجود دارد. نوسان در ولتاژ یکی از مشکلاتی است که عدم توجه به آن منجر به وارد شدن آسیب‌های جدی به تجهیزات و دستگاه‌های الکتریکی می‌شود. خوشبختانه روش‌ها و راه‌های مختلفی برای محافظت از تجهیزات صنعتی در برابر نوسان برق وجود دارد که با توجه به هزینه‌های بالای خریداری و همچنین تعمیر این تجهیزات، باید در دستور کار قرار بگیرند. 

1. نصب استابلایزر

یکی از راه‌های پیشگیری از وارد شدن آسیب به دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی، استفاده از دستگاه‌هایی به نام استابلایزر است. استابلایزر دستگاهی است که با عملکرد خود می‌تواند ولتاژ ورودی را در محدوده مجاز دستگاه‌های مختلف تثبیت و به این صورت نوسان برق را به حداقل برساند. در واقع با استفاده از استابلایزر می‌توان مطمئن شد که ولتاژ برق ورودی به دستگاه‌ها و تجهیزات همواره در محدوده ایمن و مجاز قرار دارد و به این صورت از این دستگاه‌ها و تجهیزات در برابر نوسان برق محافظت می‌شود. 

استفاده از استابلایزر در مناطقی که نوسان برق زیادی دارند، ضروری است. زیرا این دستگاه با عملکرد خود می‌تواند از دستگاه‌های صنعتی در برابر نوسان برق ناشی از شرایط آب و هوایی نامساعد یا بارهای ناگهانی در شبکه برق به خوبی محافظت کند. با توجه به اینکه استابلایزرها در انواع مختلف استابلایزر رله‌ای، استابلایزر سروو موتوری و استابلایزر سوئیچینگ وجود دارند، انتخاب استابلایزر مناسب برای محافظت از دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی یک فرایند مهم و حیاتی محسوب می‌شود. در صورتی که استابلایزر به صورت اصولی و دقیق انتخاب شود می‌تواند از وارد شدن آسیب جدی به تجهیزات جلوگیری کرده و عمر مفید آن‌ها را افزایش دهد. در انتخاب استابلایزر صنعتی مناسب باید نکات زیر را مورد توجه قرار داد:

• متناسب بودن ظرفیت استابلایزر با مجموع توان مصرفی دستگاه‌ها و تجهیزات متصل به آن
• بالا بودن دقت تنظیم ولتاژ در استابلایزر به منظور نگه داشتن ولتاژ خروجی در محدوده دقیق و پایدار
• بالا بردن سرعت واکنش استابلایزر به تغییرات ولتاژ در مدار به منظور جلوگیری از وارد شدن آسیب به تجهیزات
• مقاوم بودن استابلایزر در برابر شرایط محیطی مختلف مانند دما، رطوبت و میزان گرد و غبار
• انتخاب استابلایزر از برند معتبر با کیفیت ساخت بالا به منظور اطمینان از عملکرد پایدار و عمر طولانی

2. استفاده از یو پی اس

یو پی اس (UPS) یا منبع تغذیه بدون وقفه یکی دیگر از دستگاه‌هایی است که می‌توان از آن برای محافظت از تجهیزات صنعتی در برابر نوسان برق استفاده کرد. عملکرد یو پی اس به شکلی است که در زمان قطع برق می‌تواند انرژی الکتریکی مورد نیاز برای ادامه کار دستگاه‌های مختلف را تأمین کند. این دستگاه علاوه بر تأمین برق می‌تواند ولتاژ ورودی را تثبیت کرده و به این صورت از وارد شدن آسیب به تجهیزات جلوگیری کند. UPSها به باتری‌هایی مجهز شده‌اند که می‌توانند انرژی الکتریکی را در خود ذخیره کرده و در زمان قطعی برق با نوسان ولتاژ از آن برای تامین برق یا تثبیت ولتاژ ورودی استفاده کنند. 

مانند استابلایزرها، دستگاه‌های یو پی اس نیز در انواع مختلفی وجود دارند؛ به همین دلیل انتخاب یو پی اس مناسب برای محافظت از تجهیزات صنعتی از اهمیت زیادی برخوردار است. برای انتخاب UPS مناسب باید نکات زیر را مورد توجه قرار داد:

• تکنولوژی یو پی اس (آفلاین، آنلاین، لاین اینتراکتیو)
• ظرفیت یو پی اس و تناسب آن با توان دستگاه‌های متصل
• ظرفیت باتری یو پی اس
• زمان پشتیبانی باتری یو پی اس در زمان قطع برق
• مدت زمان سوئیچینگ یو پی اس

3. اجرا سیستم ارتینگ (چاه ارت)

یکی دیگر از راهکارهای محافظت از تجهیزات و دستگاه‌های صنعتی در برابر نوسان ولتاژ، اجرای سیستم ارتینگ یا چاه ارت است. در سیستم‌های توزیع یا مدارهای الکتریکی، در برخی مواقع باید ولتاژ قسمت‌های مختلف مدار با ولتاژ زمین که صفر است، یکسان باشد تا از وارد شدن آسیب به مدار جلوگیری شود. در این شرایط اتصال سیم ارت از بدنه دستگاه به زمین، یک راهکار مؤثر به حساب می‌آید. 

با توجه به اینکه ولتاژ زمین صفر است، اجرای سیستم ارتینگ با تجهیزات چاه ارت، به دستگاه این امکان را می‌دهد که جریان اضافی به وجود آمده در مدار را که ناشی از نوسان برق است، به زمین منتقل کند و دچار آسیب نشود. استفاده از سیستم ارتینگ علاوه بر محافظت از دستگاه از افراد یا کاربران دستگاه نیز محافظت می‌کند. در واقع این سیم از برق‌دار شدن بدنه دستگاه که ممکن است وارد بدن افراد و برق گرفتگی شود، جلوگیری می‌کند.

4. استفاده از کلید محافظ جان در جعبه فیوز

استفاده از انواع کلید محافظ جان در جعبه فیوز یکی دیگر از راهکارهایی است که برای محافظت از دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی در برابر نوسان برق استفاده می‌شود. انواع کلید محافظ جان به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در صورت بروز نوسان شدید در مدار یا اتصال کوتاه، وارد عمل شده و جریان برق در مدار را قطع می‌کنند. به همین دلیل این تجهیزات، می‌توانند از دستگاه‌های مختلف صنعتی در برابر نوسان برق و خطرات ناشی از آن مانند برق‌گرفتگی و آتش‌سوزی محافظت نمایند. در واقع این کلیدها با عملکرد خود هم از تجهیزات برق صنعتی و هم از جان افراد محافظت می‌کنند. 

5. محافظت‌های اضافه جریان و اضافه ولتاژ

همانطور که اشاره شده اضافه ولتاژ در مدار می‌تواند باعث وارد شدن آسیب و خسارت به دستگاه‌ها و تجهیزات مختلف در شبکه برق شود. به منظور جلوگیری از آسیب‌های ناشی از اضافه ولتاژ در مدار باید از یک سری تجهیزات (یکی از انواع رله) در تابلو برق استفاده کرد. 

رله اضافه ولتاژ

رله اضافه ولتاژ (Over Voltage Relay) ابزاری است که با عملکرد خود می‌تواند در زمان افزایش ولتاژ در مدار به منظور محافظت از تجهیزات، مدار را قطع کند. این نوع رله در زمان بالا رفتن ولتاژ در مدار از حد تعیین شده فعال می‌شود. به طور کلی رله‌های اضافه ولتاژ در ژنراتورهای برق و انواع ترانس‌ مورد استفاده قرار می‌گیرند تا در زمان افزایش ولتاژ از طریق ارسال سیگنال مدارهای حساس به ولتاژ را قطع کرده و به این شکل از وارد شدن آسیب به مدار و تجهیزات متصل به آن جلوگیری نمایند. 

رله کنترل ولتاژ

در مورد رله‌های کنترل ولتاژ به عنوان یکی از ابزارهای محافظت از دستگاه‌ها و تجهیزات صنعتی در برابر اضافه ولتاژ باید گفت که این رله‌ها به منظور فعالیت در یک محدوده ولتاژ خاص طراحی شده‌اند. در واقع در این نوع رله‌ها نباید میزان ولتاژ مدار از یک معین کمتر یا بیشتر شود. بازه تغییرات ولتاژ در این رله‌ها تا حد زیادی به دستگاه‌های مختلف بستگی داشته و می‌تواند متفاوت باشد. از رله‌های کنترل ولتاژ به طور معمول برای محافظت از شبکه‌های الکتریکی در برابر اضافه ولتاژ یا تغییرات ولتاژ استفاده می‌شود. 

رله کنترل فاز

یکی دیگر از انواع رله است که برای محافظت در برابر اضافه ولتاژ در مدار مورد استفاده قرار می‌گیرد. از رله‌های کنترل فاز در شرایطی استفاده می‌شود که قطعی فاز یا جابجایی فاز می‌تواند باعث وارد شدن خسارت به تجهیزات و دستگاه‌های مختلف شود. 

کلید مینیاتوری

کلیدهای مینیاتوری به عنوان یکی دیگر از ابزارهای محافظت از مدار در برابر اضافه ولتاژ در دو نوع تیپ B و تیپ C وجود دارند و اما تفاوت فیوز مینیاتوری b و c چیست؟ کلیدهای مینیاتوری تیپ C با توجه به فناوری به کار رفته در ساخت به منظور استفاده در محیط‌های صنعتی و تجاری مناسب هستند. عملکرد کلیدهای تیپ C به شکلی است که توانایی محافظت از مدارهایی که نیازمند جریان هجومی بالاتر هستند، دارند. به عنوان مثال در موتورهای الکتریکی در زمان راه‌اندازی موتور به جریان بالا نیاز است و به همین دلیل کلیدهای تیپ C بهترین گزینه برای محافظت از این موتورها هستند. 

کلیدهای مینیاتوری تیپ C در مقایسه با کلیدهای تیپ B به صورتی طراحی شده‌اند که در صورت افزایش جریان در مدار بیش از 5 تا 10 برابر جریان اسمی، وارد عمل شده و مدار را قطع می‌کنند. همانطور که گفته شد با توجه به اینکه دستگاه‌های صنعتی مانند ترانسفورماتورها و موتورهای الکتریکی برای راه‌اندازی به جریان بالا نیاز دارند، کلیدهای مینیاتوری باید از تحمل بالاتری برخوردار باشند تا اجازه راه‌اندازی به دستگاه داده و جریان مدار را قطع نکنند. از این رو کلیدهای مینیاتوری تیپ C که به کلیدهای مینیاتوری صنعتی معروف هستند، روی کار آمدند. 

مهم‌ترین ویژگی کلیدهای مینیاتوری تیپ C این است که با عملکرد خود اجاره عبور به جریان‌های اولیه از مدار را داده و در زمان راه‌اندازی دستگاه‌های صنعتی، شرایط قطع و وصلی در مدار به وجود نمی‌آید. در ادامه چنانچه جریان عادی باشد، مدار بدون مشکل به کار خود ادامه خواهد داد. اما اگرجریان غیر عادی شود و به بیش از حد مجاز افزایش پیدا کند، کلید وارد عمل شده و به منظور محافظت از دستگاه‌ها، مدار را قطع می‌کند. 

6. سرج ارستر (SPD)

SPD یا سرج ارستر یکی دیگر از تجهیزاتی است که به منظور محافظت از دستگاه‌های صنعتی در برابر اضافه ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد. سرج ارستر یا برق‌گیر، ابزاری است که به راحتی می‌تواند جریان‌های قوی و زیاد (در حد چند هزار آمپر) را در یک مدت زمان کوتاه تخلیه کرده و پس از اینکه ولتاژ در مدار عادی شد به حالت پیش‌فرض یا اولیه برگردد. با توجه به اینکه سرج ارستر یا SPD در مقایسه با سایر تجهیزات حفاظتی عملکرد بهتر و قابلیت محافظت بالاتری دارد، از محبوبیت بالایی برای محافظت از دستگاه‌های صنعتی در برابر اضافه ولتاژ برخوردار است. سرج ارسترها را می‌توان در دو دسته زیر تقسیم‌بندی کرد:‌

• ارستر با کاهش ناگهانی امپدانس در هنگام بوجود آمدن شوک ولتاژ
• ارستر با کاهش پیوسته امپدانس به هنگام وجود شوک ولتاژ 

برای انتخاب سرج ارستر یا برق‌گیر مناسب باید به عوامل مختلف مانند سطح ولتاژ حفاظت، جریان تخلیه الکتریکی و جریان ضربه توجه کرد. در مورد سرج ارستر باید به این نکته توجه کرد که در تاسیسات برق 400/230 ولت، حداکثر سطح ولتاژ عملکرد آن‌ها 5.2 کیلوولت است. 

7. مانیتورینگ و نگهداری منظم

یکی از راهکارهای مهم برای محافظت از دستگاه‌های صنعتی در برابر نوسان برق و اضافه ولتاژ در مدار، انجام بازرسی‌های دوره‌ای منظم و نگهداری منظم از تجهیزات از طریق شناسایی و رفع مشکلات پیش از بروز آسیب‌ها و خرابی‌های جدی است. در صورتی که این راهکار به صورت منظم انجام شود، عمر تجهیزات و دستگاه‌های صنعتی افزایش پیدا کرده و می‌توان از بروز آسیب‌های ناشی از نوسان برق در آن‌ها نیز جلوگیری کرد. 

8. اطلاع از برنامه‌های قطعی برق

در سال‌های اخیر که تأمین برق در برخی زمان‌ها در طول سال با مشکل مواجه می‌شود، یکی از راهکارهای دولت برای جلوگیری از قطعی گسترده، اجرای قطعی برق و خاموشی‌های برنامه‌ریزی شده در طول روز است. قطع شدن ناگهانی برق یکی از عواملی است که می‌تواند عمر مفید تجهیزات صنعتی را کاهش داده و باعث بروز خرابی و آسیب در آن‌ها شود. بازاین‌رو، اطلاع از برنامه‌های قطعی برق در طول روز کمک می‌کند که پیش از قطع شدن ناگهانی برق بتوان دستگاه‌ها را مدیریت و خاموش کرد. این موضوع باعث می‌شود که عمر دستگاه‌ها به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کرده و بتوان از وارد شدن آسیب جدی به آن‌ها جلوگیری کرد. 

نکته مهم: برای اطلاع از قطعی برق منطقه به سامانه اعلام قطعی برق شهر خود مراجعه کنید.

چرا پیشگیری از نوسان برق در محیط‌های صنعتی مهم است؟

دستگاه‌ها و تجهیزاتی که در محیط‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند دستگاه‌های گران قیمتی هستند. در نتیجه اگر آسیب ببینند و نیاز به تعمیر داشته باشند، هزینه زیادی را به صنعت تحمیل می‌کنند. به همین دلیل تا حد ممکن باید تلاش شود که از این دستگاه‌ها در برابر وارد شدن آسیب جدی محافظت کرد. یکی از مواردی که می‌تواند منجر به بروز آسیب جدی در این دستگاه‌ها و تجهیزات شود، نوسان برق و اضافه ولتاژ در مدار است. پس در محیط‌های صنعتی باید از راهکارهایی استفاده کرد که از این دستگاه‌ها در برابر اثرات و خطرات ناشی از نوسان برق و تغییرات ولتاژ به خوبی محافظت کرد و عمر آن‌ها را افزایش دهد.