پاسخ سریع: مهمترین فرمولهای الکتریکی در تابلوهای فشار ضعیف کدامند؟
کاربردیترین فرمولها برای طراحی و نگهداری تابلوهای فشار ضعیف عبارتند از: جریان بار، جریان موتور، افت ولتاژ، مقاومت هادی، گرمایش ژول، جریان اتصال کوتاه، بررسی قدرت قطع کلید، جریان ترانسفورماتور، ضریب توان، جبرانسازی خازنی، عدم تعادل سهفاز و مصرف انرژی.
در کار عملی تابلو، فرمولها صرفاً جنبه آکادمیک ندارند. آنها به پاسخگویی به سوالات میدانی کمک میکنند، از جمله:
- آیا سایز این MCB، MCCB، کنتاکتور، رله یا کابل بهدرستی انتخاب شده است؟
- چرا ترمینال بلاک بیش از حد داغ میشود؟
- آیا موتور بدون افت ولتاژ بیش از حد استارت میخورد؟
- آیا قدرت قطع کلید اتوماتیک برای سطح خطای موجود کافی است؟
- آیا ترانسفورماتور در آستانه اضافه بار قرار دارد؟
- برای بهبود ضریب توان به چه میزان جبرانسازی خازنی نیاز است؟
- کدام فاز دچار اضافه بار یا عدم تعادل است؟
این راهنما به عنوان یک مرجع فرمولی کاربردی برای سازندگان تابلو، تکنسینهای نگهداری، مهندسان کارخانه و تیمهای توزیع فشار ضعیف تدوین شده است.
جدول مرجع سریع
| محاسبه | فرمول اصلی | آنچه در تصمیمگیری به شما کمک میکند |
|---|---|---|
| جریان تکفاز | I = P / (V x PF x eta) |
جریان مدار، سایز کلید مینیاتوری، بار کابل |
| جریان سهفاز | I = P / (sqrt(3) x VLL x PF x eta) |
فیدرهای موتور، ورودیهای اصلی، تابلوهای توزیع |
| توان ظاهری | S = sqrt(3) x VLL x I |
ظرفیت ترانسفورماتور، ژنراتور، کلید انتقال خودکار (ATS) و کلید اصلی |
| ضریب توان | PF = P / S |
عیبیابی توان راکتیو و تعیین ظرفیت بانک خازنی |
| جبرانسازی خازنی | Qc = P x (tan phi1 - tan phi2) |
تعیین ابعاد تابلو اصلاح ضریب توان |
| مقاومت هادی | R = rho x L / A |
تلفات کابل، تلفات شین، افت ولتاژ |
| گرمایش ژول | Pheat = I^2 x R |
داغ شدن ترمینالها، اتصالات شل، فرسودگی کنتاکتها |
| افت ولتاژ | درصد افت ولتاژ = Delta V / V x 100 |
مسیرهای طولانی کابل، راهاندازی موتور، افت ولتاژ ناخواسته |
| جریان اتصال کوتاه | Isc = V / Zloop |
انتخاب ظرفیت قطع MCB/MCCB |
| جریان بار کامل ترانسفورماتور | I = S / (sqrt(3) x VLL) |
سایزبندی تابلو برق فشار ضعیف، ترانس جریان (CT)، کابل و کلید اتوماتیک |
| بررسی کلید اتوماتیک | ظرفیت قطع >= جریان اتصال کوتاه احتمالی (PSCC) |
اینکه آیا به حفاظت 6kA، 10kA، MCCB یا بالاتر نیاز است |
| مصرف انرژی | کیلووات ساعت = کیلووات × ساعت |
برآورد هزینه عملیاتی و پروفیل بار |
| عدم تعادل فاز | درصد عدم تعادل = حداکثر انحراف / میانگین × 100 |
متعادلسازی بار سهفاز و عیبیابی |
1. جریان بار تکفاز
برای یک بار الکتریکی تکفاز AC:
I = P / (V x PF x eta)کجا:
من= جریان بر حسب آمپرپ= توان واقعی بر حسب واتپنجم= ولتاژ تغذیه بر حسب ولتPF= ضریب تواناتا (eta)= بازده، در صورتی که موتور یا مبدل در مدار باشد
برای یک بار کاملاً اهمی، ضریب توان و بازده اغلب نزدیک به ۱ هستند، بنابراین فرمول سادهشده به صورت زیر در میآید:
I = P / Vمثال:
یک بخاری ۲۰۰۰ واتی در یک مدار ۲۳۰ ولتی تقریباً جریان زیر را میکشد:
I = 2000 / 230 = 8.7 Aبرای بخاریها، لامپها و سایر بارهای مقاومتی، این محاسبه سریع اغلب برای برآورد اولیه کافی است. برای موتورها، ترانسفورماتورها، منابع تغذیه و سلونوئیدها، ضریب توان و بازده اهمیت دارند.
2. جریان بار سه فاز
برای یک بار سه فاز متعادل:
I = P / (sqrt(3) x VLL x PF x eta)کجا:
VLL= ولتاژ خط به خطجذر ۳= 1.732PF= ضریب تواناتا (eta)= بازده
مثال:
یک موتور سه فاز ۱۵ کیلووات با تغذیه ۴۰۰ ولت، ضریب توان ۰.۸۵ و بازده ۰.۹۰:
I = 15000 / (1.732 x 400 x 0.85 x 0.90)I ≈ 28.3 Aاین یک برآورد محاسباتی است. برای انتخاب نهایی حفاظت موتور و کنتاکتور، همیشه جریان بار کامل درج شده روی پلاک موتور را بررسی کنید. طراحی موتور، کلاس بازده، ضریب سرویس و روش راهاندازی میتوانند جریان عملیاتی واقعی را تغییر دهند.
اگر این محاسبات بخشی از انتخاب MCB یا MCCB است، آن را همراه با ظرفیت جریان هادی، جریان راهاندازی، دمای محیط و الزامات حفاظت در برابر اتصال کوتاه در نظر بگیرید. برای منطق انتخاب MCB، به این بخش مراجعه کنید: راهنمای انتخاب MCB: چگونه کلید مینیاتوری مناسب را انتخاب کنیم.
۳. جریان راهاندازی موتور
جریان راهاندازی موتور اغلب بسیار بیشتر از جریان نامی (در حال کار) آن است. یک تخمین رایج میدانی برای راهاندازی مستقیم (DOL) عبارت است از:
Istart ≈ 5 to 8 x Inکجا:
Istart= جریان راهاندازیدر= جریان نامی موتور
این محدوده تنها یک تخمین کاربردی است. جریان روتور قفلشده واقعی به طراحی موتور، ولتاژ تغذیه، روش راهاندازی و اینرسی بار بستگی دارد.
چرا این مهم است:
- ممکن است کلید مینیاتوری (MCB) در حین راهاندازی قطع شود، حتی اگر جریان در حال کار نرمال باشد.
- طولانی بودن مسیر کابلکشی ممکن است باعث افت ولتاژ بیش از حد در حین راهاندازی شود.
- کنتاکتور باید بر اساس دستهبندی بهرهبرداری موتور انتخاب شود، نه فقط بر اساس جریان کارکرد دائم.
- در مواردی که جریان هجومی یا ضربه مکانیکی مشکلساز باشد، ممکن است به سافت استارتر یا درایو فرکانس متغیر (VFD) نیاز باشد.
برای مدارهای موتوری، حفاظت را تنها بر اساس فرمول جریان کارکرد انتخاب نکنید. جریان راهاندازی، منحنی قطع، وظیفه کنتاکتور، تنظیم رله اضافه بار و هماهنگی اتصال کوتاه را بررسی کنید.
توان ظاهری، توان اکتیو، توان راکتیو و ضریب توان
تابلوهای فشار ضعیف تنها توان اکتیو را منتقل نمیکنند. در کارخانهها، موتورها، ترانسفورماتورها، دستگاههای جوش و الکترونیک قدرت نیز تقاضای توان راکتیو ایجاد میکنند.
روابط کلیدی عبارتند از:
S = P / PFPF = P / SQ = sqrt(S^2 - P^2)کجا:
پ= توان اکتیو بر حسب کیلووات (kW)Q= توان راکتیو بر حسب کیلووار (kvar)S= توان ظاهری بر حسب کیلوولتآمپر (kVA)PF= ضریب توان
برای سیستم های سه فاز:
S = sqrt(3) x VLL x I / 1000مثال:
یک فیدر سهفاز ۴۰۰ ولت با جریان ۱۰۰ آمپر دارای توان ظاهری زیر است:
S = 1.732 x 400 x 100 / 1000S ≈ 69.3 kVAاگر ضریب توان برابر با ۰.۸۰ باشد:
P = S x PF = 69.3 x 0.80 = 55.4 kWبه همین دلیل است که ضریب توان پایین، جریان را افزایش میدهد، حتی زمانی که توان خروجی مفید (kW) افزایش نمییابد. جریان بالاتر به معنای تلفات بیشتر کابل، بارگذاری بیشتر ترانسفورماتور، گرمای بیشتر و ظرفیت ذخیره کمتر در تابلو برق است.
برای درک تفاوت اساسی بین انرژی و توان، به این بخش مراجعه کنید تفاوت kW و kWh.
5. اندازه خازن اصلاح ضریب توان
فرمول رایج برای جبرانسازی خازنی عبارت است از:
Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)کجا:
Qc= توان راکتیو خازن بر حسب کیلووار (kvar)پ= توان اکتیو بر حسب کیلووات (kW)phi1= زاویه قبل از اصلاحphi2= زاویه بعد از اصلاحcos phi= ضریب توان
مثال:
بار یک کارخانه ۱۰۰ کیلووات است. ضریب توان فعلی ۰.۷۵ است. ضریب توان هدف ۰.۹۵ است.
مقادیر تقریبی:
tan phi1برای ضریب توان ۰.۷۵ ≈ ۰.۸۸تانژانت فی ۲برای ضریب توان ۰.۹۵ ≈ ۰.۳۳
Qc = ۱۰۰ × (۰.۸۸ - ۰.۳۳)Qc ≈ ۵۵ کیلوواربنابراین پروژه میتواند با ارزیابی یک بانک خازنی در حدود ۵۵ کیلووار آغاز شود و سپس بر اساس شرایط هارمونیکی، پلههای کلیدزنی، تغییرات بار، الزامات شرکت برق و اندازهگیریهای میدانی تنظیم گردد.
نکته مهم نگهداری: در سیستمهایی که دارای هارمونیکهای شدید یا تعداد زیادی درایو فرکانس متغیر (VFD) هستند، از افزودن کورکورانه بانکهای خازنی خودداری کنید. ممکن است به راکتورهای اصلاح ضریب توان (Detuned) یا تحلیل هارمونیکی نیاز باشد.
۶. مقاومت هادی
مقاومت هادی متغیر پنهانی است که عامل افت ولتاژ، اتلاف توان و گرم شدن پایانهها میباشد.
R = rho x L / Aکجا:
R= مقاومت بر حسب اهمرو (rho)= مقاومت ویژه مادهل= طول هادیالف= سطح مقطع هادی
هنگام استفاده از رو (rho) در اهم میلیمتر مربع بر متر, ، مقادیر مرجع معمول در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد تقریباً عبارتند از:
- مس:
۰.۰۱۷۲۴ اهم میلیمتر مربع بر متر - آلومینیوم:
۰.۰۲۸۲ اهم میلیمتر مربع بر متر
اینها مقادیر مرجع معمول هستند، نه ثابتهای جهانی برای هر هادی. درجه خلوص مواد، دما، آبکاری، کیفیت اتصالات و کارسختی میتوانند مقدار واقعی را تغییر دهند. برای مقایسه مواد، ببینید رسانایی در مقابل مقاومت ویژه در مقابل درصد IACS.
مفهوم کاربردی:
- کابل بلندتر باعث افزایش مقاومت میشود.
- سطح مقطع کوچکتر باعث افزایش مقاومت میشود.
- آلومینیوم برای داشتن مقاومت مشابه، به سطح مقطع بزرگتری نسبت به مس نیاز دارد.
- ترمینال شل میتواند مانند یک مقاومت اضافی ناخواسته عمل کند.
گرمایش ژول: فرمول پشت ترمینالهای داغ
گرمای ایجاد شده توسط مقاومت الکتریکی عبارت است از:
Pheat = I^2 x Rکجا:
Pheat= گرمای تولید شده به واتمن= جریان بر حسب آمپرR= مقاومت بر حسب اهم
این یکی از مهمترین فرمولها برای برقکاران بخش نگهداری و تعمیرات است. گرما با مجذور جریان افزایش مییابد. با فرض ثابت ماندن مقاومت، اگر جریان دو برابر شود، گرما چهار برابر میشود.
برای ترمینالها، اتصالات شینهها، کنتاکتهای کنتاکتور و پایانههای کلیدهای اتوماتیک، متغیر خطرناک اغلب خود کابل نیست، بلکه مقاومت اتصال است.
دلایل رایج افزایش مقاومت کنتاکت عبارتند از:
- شل بودن پیچهای ترمینال
- پرسکاری (کریمپینگ) نادرست
- اکسید شدن سطح هادی
- کوچک بودن سایز ترمینال نسبت به هادی
- مواد رسانای ترکیبی بدون عملیات مناسب
- لرزش و چرخههای حرارتی
- سطوح تماس آسیبدیده
حتی افزایش جزئی در مقاومت تماسی میتواند باعث ایجاد گرمای موضعی در جریانهای بالا شود. این گرما اکسیداسیون را تسریع کرده و مقاومت را بیشتر افزایش میدهد که منجر به ایجاد یک چرخه خرابی میشود.
برای راهنمای عیبیابی دقیقتر، مراجعه کنید به داغ شدن بیش از حد ترمینال بلاکها در تابلوهای کنترل.
8. محاسبه افت ولتاژ
افت ولتاژ به معنای کاهش ولتاژ بین نقطه تغذیه و بار است. افت ولتاژ بیش از حد میتواند باعث موارد زیر شود:
- مشکلات راهاندازی موتور
- لرزش کنتاکتور
- ناپایداری منبع تغذیه PLC
- کمنور شدن روشنایی
- گرمای بیش از حد ناشی از جریان بالاتر
- قطعهای ناخواسته یا هشدارهای افت ولتاژ
مدار سادهشده DC یا مقاومتی:
Delta V = I x Rمدار AC تکفاز، سادهشده:
Delta V ≈ 2 x L x I x R_per_mمدار جریان متناوب سه فاز، سادهسازی شده:
Delta V ≈ sqrt(3) x L x I x R_per_mبرای محاسبه دقیقتر جریان متناوب، مقاومت، راکتانس و ضریب توان را لحاظ کنید:
تک فاز:
Delta V = 2 x L x I x (R cos phi + X sin phi)سه فاز:
Delta V = sqrt(3) x L x I x (R cos phi + X sin phi)درصد افت ولتاژ:
درصد افت ولتاژ = Delta V / V x 100کجا:
ل= طول کابل یکطرفهمن= جریان بارR= مقاومت هادی در واحد طولX= راکتانس هادی در واحد طولcos phi= ضریب توان
افت ولتاژ بهویژه در فیدرهای طولانی موتور، توزیع برق فضای باز، برق موقت، ایستگاههای پمپاژ و تجهیزاتی که جریان راهاندازی بالایی دارند، حائز اهمیت است.
برای جزئیات مربوط به تعیین سایز کابل و افت ولتاژ، مراجعه کنید به فرمولهای تعیین سایز کابل، افت ولتاژ و جداول ظرفیت داکت (ترانکینگ) مطابق با استاندارد IEC 60204-1.
9. بررسی آمپاسیتی (ظرفیت جریاندهی) کابل و درجهبندی کلید مینیاتوری (بریکر)
کلید مینیاتوری باید از کابل محافظت کند، نه فقط از بار.
یک منطق انتخاب رایج مطابق استاندارد IEC عبارت است از:
IB <= In <= IZو:
I2 <= 1.45 x IZکجا:
IB= جریان طراحی باردر= جریان نامی تجهیز حفاظتیIZ= ظرفیت جریاندهی هادی در شرایط نصبI2= جریان عملکرد متعارف تجهیز حفاظتی
به زبان ساده:
- جریان بار نباید از ظرفیت نامی کلید تجاوز کند.
- ظرفیت نامی کلید نباید از ظرفیت آمپری کابل بیشتر باشد.
- کلید باید پیش از داغ شدن بیش از حد کابل در شرایط اضافه بار، عمل کند.
خطای اجرایی:
یک تابلو توسعه مییابد، کلیدی با ظرفیت بالاتر نصب میشود، اما کابل ارتقا نمییابد. مدار اکنون روی کاغذ ظرفیت بار بیشتری دارد، اما ممکن است هادی دیگر محافظت نشود.
همیشه برای دمای محیط، دستهبندی، روش نصب، گرمای محفظه و نوع عایق هادی، طبق آییننامه یا استاندارد محلی مربوطه، ضریب کاهش (Derating) اعمال کنید.
10. جریان اتصال کوتاه و PSCC
جریان اتصال کوتاه احتمالی (PSCC) جریانی است که در صورت وقوع اتصال کوتاه در یک نقطه، میتواند در آن نقطه جاری شود.
اصل اساسی عبارت است از:
Isc = V / Zloopکجا:
Isc= جریان اتصال کوتاهپنجم= ولتاژZloop= امپدانس کل حلقه شامل ترانسفورماتور، کابل، شینه، منبع و مسیر خطا
امپدانس کمتر به معنای جریان خطای بالاتر است.
اطمینان حاصل می کند که بریکر الزامات کد برق را برآورده می کند
- یک کلید مینیاتوری (MCB) باید قادر به قطع جریان خطای موجود باشد.
- اگر جریان اتصال کوتاه احتمالی (PSCC) در نقطه نصب بالاتر از ظرفیت اتصال کوتاه نامی کلید باشد، استفاده از MCB با ظرفیت 6 کیلوآمپر مناسب نیست.
- تابلوهای نزدیک به ترانسفورماتور اغلب دارای جریان خطای بالاتری نسبت به تابلوهای دورتر در پاییندست هستند.
- طولانی بودن مسیر کابلکشی، جریان خطا را کاهش میدهد اما افت ولتاژ را افزایش میدهد.
برای مشاهده راهنمای محاسباتی اختصاصی، به این بخش مراجعه کنید How to Calculate Short Circuit Current for MCB.
11. بررسی ظرفیت قطع کلید
بررسی عملی به شرح زیر است:
ظرفیت قطع کلید باید بزرگتر یا مساوی جریان اتصال کوتاه احتمالی (PSCC) در نقطه نصب باشد.برای کلیدهای مینیاتوری (MCB)، این موضوع اغلب به صورت ظرفیت اتصال کوتاه 6 کیلوآمپر در مقابل 10 کیلوآمپر مورد بحث قرار میگیرد. برای کلیدهای اتوماتیک کمپکت (MCCB)، مقادیر مربوطه ممکن است شامل Icu, Ics, Icw، و Icm, باشد، که به استاندارد محصول و کاربرد آن بستگی دارد.
ظرفیت قطع را با جریان نامی اشتباه نگیرید.
مثال:
C32منحنی قطع و جریان نامی را توصیف میکند.6000یا۶ کیلوآمپرظرفیت قطع اتصال کوتاه را توصیف میکند.۱۰ کیلوآمپربه معنای نرخ قطع اتصال کوتاه بالاتر است، نه جریان بار دائم بالاتر.
برای جزئیات بیشتر، مراجعه کنید به ظرفیت قطع کلید مینیاتوری (MCB) ۶ کیلوآمپر در مقابل ۱۰ کیلوآمپر و نرخهای کلید اتوماتیک Icu در مقابل Ics در مقابل Icw در مقابل Icm.
12. جریان بار کامل ترانسفورماتور
برای یک ترانسفورماتور سه فاز:
I = S / (sqrt(3) x VLL)کجا:
من= جریان بار کاملS= توان ظاهری ترانسفورماتور بر حسب ولت-آمپر (VA)VLL= ولتاژ خط به خط
مثال:
یک ترانسفورماتور ۵۰۰ کیلوولتآمپر با خروجی فشار ضعیف ۴۰۰ ولت:
I = 500000 / (1.732 x 400)I ≈ 722 Aاین محاسبات به تخمین موارد زیر کمک میکند:
- سایز فریم کلید اصلی
- جریان نامی شینهها
- نسبت تبدیل ترانس جریان (CT)
- سایز کابل یا باسداکت
- ظرفیت کلید اتوماتیک (ATS) یا کلید اصلی
جریان اتصال کوتاه در ترمینال ترانسفورماتور را میتوان از روی امپدانس ترانسفورماتور تخمین زد:
Isc ≈ IFL / (Z% / 100)مثال:
اگر جریان بار کامل ترانسفورماتور ۷۲۲ آمپر و امپدانس آن ۵ درصد باشد:
Isc ≈ 722 / 0.05 = 14,440 Aاین مقدار تنها تخمینی برای ترمینال ترانسفورماتور است. امپدانس کابلهای پاییندست، جریان خطا را کاهش میدهد. انتخاب نهایی تجهیزات حفاظتی باید بر اساس جریان اتصال کوتاه احتمالی (PSCC) در نقطه نصب واقعی انجام شود.
13. عدم تعادل بار سهفاز
برای تعمیر و نگهداری در محل، بررسی عدم تعادل فازها روشی سریع برای تشخیص توزیع نامناسب بار است.
فرمول عدم تعادل جریان:
درصد عدم تعادل = حداکثر انحراف فاز از میانگین / میانگین × ۱۰۰مثال:
جریانهای فاز اندازهگیری شده:
- L1 = 82 A
- L2 = 74 A
- L3 = 69 A
میانگین:
(82 + 74 + 69) / 3 = 75 Aحداکثر انحراف از میانگین:
82 - 75 = 7 Aعدم تعادل:
7 / 75 x 100 = 9.31%عدم تعادل بالا ممکن است نشاندهنده موارد زیر باشد:
- توزیع نامتوازن بارهای تکفاز
- شل بودن اتصال نول
- اضافه بار روی یکی از فازها
- پله خازنی معیوب
- مشکل سیمپیچی موتور
- اتصال ضعیف در یکی از فازها
حد مجاز به نوع تجهیزات، رویههای محلی و دستورالعمل سازنده بستگی دارد. برای موتورها، حتی عدم تعادل ولتاژ کوچک میتواند منجر به عدم تعادل جریان و گرمای نامتناسب و شدیدی شود، بنابراین هنگام ارزیابی فیدرهای موتور، از دستورالعمل سازنده موتور استفاده کنید.
14. مصرف انرژی و هزینه عملیاتی
مصرف انرژی:
کیلووات ساعت = کیلووات × ساعتهزینه عملیاتی:
هزینه = کیلووات ساعت × نرخ برقمثال:
یک بار ۷.۵ کیلوواتی که ۱۰ ساعت در روز کار میکند:
انرژی = ۷.۵ ضربدر ۱۰ = ۷۵ کیلووات ساعت در روزاگر قیمت برق ۰.۱۲ به ازای هر کیلووات ساعت باشد:
هزینه = ۷۵ ضربدر ۰.۱۲ = ۹ در روزاین فرمول ساده اما برای تیمهای تعمیر و نگهداری کارخانه جهت ارزیابی موارد زیر مفید است:
- زمان کارکرد موتور
- مصرف انرژی کمپرسور
- بار سیستم تهویه مطبوع (HVAC)
- ارتقای سیستم روشنایی
- اتلاف انرژی ناشی از عملکرد غیرضروری
- بازگشت سرمایه تغییرات اتوماسیون
۱۵. فرمولهای نگهداری میدانی برای نقاط داغ
هنگامی که یک تابلو دارای ترمینال داغ است، تفکر فرمولی به جلوگیری از حدس و گمان کمک میکند.
افت ولتاژ کنتاکت
Delta Vcontact = I x Rcکجا:
Rcمقاومت کنتاکت
اگر دو فاز یکسان جریان مشابهی را حمل کنند اما یک ترمینال افت ولتاژ بیشتری در محل اتصال داشته باشد، آن اتصال ممکن است مقاومت کنتاکت بالاتری داشته باشد.
گرمایش کنتاکت
Pheat = I^2 x Rcاین موضوع توضیح میدهد که چرا یک اتصال میتواند حتی زمانی که جریان بار عادی به نظر میرسد، خطرناک شود. مشکل ممکن است مقاومت موضعی باشد، نه اضافه بار کل مدار.
منطق عیبیابی عملی
| علامت | سرنخ فرمولی | مشکل احتمالی |
|---|---|---|
| داغتر بودن یک ترمینال نسبت به ترمینالهای مجاور | P = I^2R |
مقاومت تماس بالاتر |
| فیدر طولانی باعث افت ولتاژ در سمت بار میشود | Delta V = I x R |
مشکل طول کابل/سطح مقطع |
| قطع شدن کلید مینیاتوری (بریکر) هنگام راهاندازی موتور | جریان راهاندازی تقریباً ۵ تا ۸ برابر جریان نامی است |
جریان هجومی یا انتخاب منحنی قطع اشتباه |
| جریان ورودی اصلی بالا است اما توان مصرفی (kW) نرمال است | S = P / PF |
ضریب توان پایین |
| مورد سوال قرار گرفتن نرخ کیلوآمپر (kA) کلید اتوماتیک | Isc = V / Zloop |
نیاز به محاسبه جریان اتصال کوتاه احتمالی (PSCC) |
| داغ شدن هادی نول | عدم تعادل فاز و جریان هارمونیک | بارهای نامتعادل یا غیرخطی |
۱۶. اشتباهات رایج هنگام استفاده از فرمولهای الکتریکی
اشتباه ۱: استفاده از کیلووات (kW) به جای کیلوولت-آمپر (kVA)
کیلووات توان واقعی است. کیلوولت-آمپر توان ظاهری است. ضریب توان پایین باعث افزایش جریان و بارگذاری ترانسفورماتور میشود.
اشتباه ۲: نادیده گرفتن بازده در تخمین جریان موتور
جریان ورودی موتور به توان خروجی، بازده، ولتاژ و ضریب توان بستگی دارد. برای انتخاب نهایی از جریان درجشده روی پلاک موتور استفاده کنید.
اشتباه ۳: بررسی جریان نامی بدون در نظر گرفتن قدرت قطع
یک کلید ۳۲ آمپر ممکن است جریان ۳۲ آمپر را بهطور مداوم تحمل کند، اما همچنان باید قدرت قطع اتصال کوتاه کافی برای نقطه نصب را داشته باشد.
اشتباه ۴: محاسبه افت ولتاژ فقط در جریان کاری
موتورها ممکن است ولتاژ کاری قابل قبولی داشته باشند اما افت ولتاژ راهاندازی آنها غیرقابل قبول باشد.
اشتباه ۵: ثابت در نظر گرفتن ظرفیت آمپری کابل
ظرفیت جریاندهی کابل با تغییر دمای محیط، دستهبندی کابلها، شرایط محفظه و روش نصب تغییر میکند.
اشتباه ۶: نادیده گرفتن مقاومت کنتاکت
بسیاری از نقاط داغ در تابلو برق ناشی از جریان بار اشتباه نیستند، بلکه به دلیل اتصالات ضعیف، اکسیداسیون یا آسیبدیدگی سطوح کنتاکت ایجاد میشوند.
اشتباه ۷: استفاده از فرمولهای تقریبی به عنوان اثبات نهایی طراحی
فرمولهای سریع برای برآورد و عیبیابی مفید هستند. طراحی نهایی باید از استاندارد مربوطه، آییننامههای محلی، دیتاشیت سازنده و مشخصات پروژه پیروی کند.
چکلیست فرمولهای فشار ضعیف برای تابلوسازان
پیش از تایید طراحی تابلوی فشار ضعیف، موارد زیر را بررسی کنید:
| بررسی | فرمول یا قاعده |
|---|---|
| جریان بار | I = P / V یا I = P / (sqrt(3) x VLL x PF x eta) |
| حفاظت کابل | IB <= In <= IZ |
| افت ولتاژ | درصد افت ولتاژ = (افت ولتاژ / ولتاژ) × ۱۰۰ |
| نرخ خطای کلید اتوماتیک | ظرفیت قطع >= جریان اتصال کوتاه احتمالی (PSCC) |
| جریان ترانسفورماتور | I = S / (sqrt(3) x VLL) |
| ضریب توان | PF = P / S |
| جبرانسازی خازنی | Qc = P x (tan phi1 - tan phi2) |
| عیبیابی ترمینالهای داغ | Pheat = I^2 x R |
| تعادل فاز | درصد عدم تعادل = حداکثر انحراف / میانگین × 100 |
| مصرف انرژی | کیلووات ساعت = کیلووات × ساعت |
سوالات متداول
مهمترین فرمول برای طراحی تابلو برق فشار ضعیف چیست؟
پرکاربردترین فرمول، فرمول جریان است: برای بارهای سهفاز،, I = P / (sqrt(3) x VLL x PF x eta). این فرمول نقطه شروع برای سایزبندی کابل، انتخاب کلید، انتخاب کنتاکتور، بارگذاری ترانسفورماتور و بررسی افت ولتاژ است.
چه فرمولی گرم شدن بیش از حد ترمینال بلاک را توضیح میدهد؟
گرم شدن ترمینال به این صورت توضیح داده میشود: Pheat = I^2 x R. اگر مقاومت کنتاکت به دلیل شل بودن پیچها، پرسکاری نامناسب، اکسیداسیون یا آسیبدیدگی سطوح اتصال افزایش یابد، ترمینال میتواند حتی زمانی که جریان بار عادی به نظر میرسد، بیش از حد داغ شود.
جریان سهفاز را چگونه محاسبه میکنید؟
استفاده کنید I = P / (sqrt(3) x VLL x PF x eta). اگر فقط توان ظاهری را میدانید، از این فرمول استفاده کنید: I = S / (sqrt(3) x VLL).
افت ولتاژ را چگونه محاسبه میکنید؟
برای تخمین سادهشده سهفاز، از این فرمول استفاده کنید: Delta V ≈ sqrt(3) x L x I x R_per_m. برای محاسبات دقیقتر جریان متناوب (AC)، راکتانس و ضریب توان را لحاظ کنید: Delta V = sqrt(3) x L x I x (R cos phi + X sin phi).
جریان اتصال کوتاه را چگونه محاسبه میکنید؟
فرمول پایه به شرح زیر است: Isc = V / Zloop. در عمل، امپدانس ترانسفورماتور، طول کابل، سطح مقطع هادی و امپدانس سیستم بالادست، همگی بر جریان اتصال کوتاه احتمالی در تابلو تأثیر میگذارند.
فرمول ظرفیت قطع کلید اتوماتیک چیست؟
قاعده عملی به این صورت است که ظرفیت قطع کلید >= جریان اتصال کوتاه احتمالی. اگر جریان اتصال کوتاه احتمالی (PSCC) از ظرفیت نامی کلید بیشتر باشد، کلید برای آن نقطه از نصب مناسب نیست.
فرمول اصلاح ضریب توان چیست؟
استفاده کنید Qc = P x (tan phi1 - tan phi2)، کجا پ توان اکتیو است،, phi1 زاویه قبل از اصلاح است، و phi2 زاویه پس از اصلاح است.
چرا ضریب توان پایین باعث افزایش جریان میشود؟
ضریب توان پایین، توان ظاهری را برای همان خروجی کیلووات مفید افزایش میدهد. از آنجایی که در سیستمهای جریان متناوب (AC)، جریان از توان ظاهری تبعیت میکند، ضریب توان پایین باعث افزایش جریان، تلفات، افت ولتاژ و بار ترانسفورماتور میشود.
آیا این فرمولها میتوانند جایگزین نرمافزارهای طراحی الکتریکی شوند؟
خیر. این فرمولها برای برآوردها، عیبیابی و انتخابهای اولیه مفید هستند. طراحی نهایی تابلو باید با استفاده از استانداردهای مربوطه، مقررات محلی، دادههای سازنده، مطالعات هماهنگی حفاظتی و الزامات پروژه انجام شود.
خلاصه
طراحی و نگهداری تابلوهای فشار ضعیف به مجموعه کوچکی از فرمولها بستگی دارد که باید به درستی استفاده شوند. فرمولهای جریان برای تعیین اندازه بارها به کار میروند. فرمولهای افت ولتاژ، علت ضعف تغذیه در تجهیزات را توضیح میدهند. فرمولهای اتصال کوتاه تعیین میکنند که آیا یک کلید مینیاتوری (MCB) یا کلید اتوماتیک (MCCB) ظرفیت قطع کافی دارد یا خیر. فرمولهای ضریب توان توضیح میدهند که چرا جریان افزایش مییابد، حتی زمانی که کیلووات مفید ثابت است. اثر گرمایشی ژول توضیح میدهد که چرا ترمینالهای شل و اتصالات ضعیف به نقاط داغ تبدیل میشوند.
برای انتخاب عملی تجهیزات حفاظتی، این فرمولها را با درجهبندی قطعات مرتبط کنید: جریان نامی MCB/MCCB، ظرفیت قطع، آمپراژ کابل، کیفیت ترمینال، رسانایی شینه، عملکرد کنتاکتور و ظرفیت ترانسفورماتور. اینجاست که دانش فرمولها به طراحی ایمنتر تابلو و عیبیابی سریعتر در محل منجر میشود.
منابع و راهنماهای مرتبط VIOX
- How to Calculate Short Circuit Current for MCB
- راهنمای ظرفیت قطع کلید مینیاتوری (MCB) ۶ کیلوآمپر در مقابل ۱۰ کیلوآمپر
- نرخهای کلید اتوماتیک Icu در مقابل Ics در مقابل Icw در مقابل Icm
- فرمولهای تعیین سایز کابل، افت ولتاژ و جداول ظرفیت داکت (ترانکینگ) مطابق با استاندارد IEC 60204-1
- داغ شدن بیش از حد ترمینال بلاکها در تابلوهای کنترل
- رسانایی در مقابل مقاومت ویژه در مقابل درصد IACS
- تفاوت kW و kWh
