یک رله پایش ولتاژ، منبع تغذیه AC یا DC را اندازهگیری کرده و در صورت بروز شرایط تنظیمشده، وضعیت کنتاکت خروجی خود را تغییر میدهد. بسته به مدل دقیق، این رله میتواند افت ولتاژ، اضافه ولتاژ، قطع فاز، توالی فاز نادرست یا عدم تعادل ولتاژ را تشخیص دهد. رله معمولاً لزوماً مستقیماً یک موتور یا فیدر را قطع نمیکند. در عوض، کنتاکت خروجی آن، بوبین کنتاکتور، ورودی تریپ کلید اتوماتیک، ورودی کنترلکننده منطقی برنامهپذیر (PLC)، آلارم یا اینترلاکی را کنترل میکند که عمل مورد نظر را انجام میدهد.
بنابراین، کاربرد صحیح نیازمند سه تصمیم مجزا است: چه ولتاژی اندازهگیری میشود، چه شرایطی باعث تغییر خروجی رله میشود و چه تجهیز خارجی بر اساس آن سیگنال عمل میکند.
نکات کلیدی
- رله پایش یک تجهیز اندازهگیری و کنترلی است و معمولاً یک تجهیز قطع و وصل قدرت محسوب نمیشود.
COM,کارولینای شمالی، وخیرکنتاکتها را در حالت عادی و بدون برق توصیف کنید؛ منطق حالت سالم همچنان به اصل عملکرد رله بستگی دارد.- شمارههای ترمینالهای تغییر وضعیت (Changeover) به سبک استاندارد IEC شامل موارد زیر است:
11-12-14یا15-16-18, ، اما برگه اطلاعات (دیتاشیت) و نقشه دقیق همیشه اولویت دارند. - دستگاههای تکفاز معمولاً ولتاژ را بین
فاز و نول (L-N),فاز و فاز (L1-L2)، یا+/-, ، بسته به مدل و مدار، تشخیص میدهند. - دستگاههای سهفاز معمولاً ولتاژ را بین
فازها (L1-L2-L3); تشخیص میدهند؛ اتصال نول تنها برای مدلها و عملکردهایی مورد نیاز است که برایفاز و نول (L1-L2-L3-N) طراحی شدهاند.سیستم های MCB انتخاب کنید. - قطع فاز در یک موتور سه فاز در حال کار میتواند منجر به تکفاز شدن مخرب، جریان بیش از حد و گرمای بیش از حد شود. واکنش حفاظتی استاندارد، متوقف کردن یا جلوگیری از راهاندازی تجهیزات است.
- تنظیمات آستانه، هیسترزیس، تأخیر، حافظه و بازنشانی باید با رفتار بار و سیستم مطابقت داشته باشند، نه اینکه مقادیر جهانی و ثابتی باشند.
رله کنترل ولتاژ چیست؟
رله کنترل ولتاژ یک دستگاه کنترل صنعتی است که بر یک یا چند ولتاژ نظارت میکند و در صورت سالم یا معیوب بودن وضعیت اندازهگیری شده، یک خروجی مجزا ارائه میدهد. این رله معمولاً بر روی ریل DIN داخل تابلو برق نصب میشود، اگرچه روشهای نصب دیگری نیز وجود دارد.
دستهبندی این محصول شامل چندین عملکرد مختلف است:
| عملکرد نظارتی | آنچه ارزیابی میکند | واکنش کنترلی معمول |
|---|---|---|
| افت ولتاژ | ولتاژ کمتر از حد آستانه پایین تنظیمشده | قطع کنتاکتور، مسدود کردن استارت یا فعالسازی آلارم پس از هرگونه تأخیر |
| اضافه ولتاژ | ولتاژ بیشتر از حد آستانه بالای تنظیمشده | تغییر خروجی کنترلی یا ارسال سیگنال به سیستم نظارتی |
| قطع فاز | نبود یکی از فازها یا کمتر بودن آن از معیار تشخیص دستگاه | توقف یا مهار بار سهفاز |
| توالی فاز | ترتیب نادرست فازهای L1، L2 و L3 | جلوگیری از راهاندازی موتورهای حساس به جهت چرخش |
| عدم تعادل ولتاژ | اختلاف بین ولتاژهای فاز از حد مجاز تنظیمشده فراتر میرود | توقف یا هشدار پیش از کارکرد طولانیمدت در حالت نامتعادل |
| پایش پنجرهای (محدودهای) | ولتاژ باید بین حد پایین و حد بالا باقی بماند | خروجی را تنها زمانی در وضعیت سالم نگه دارید که در محدوده مجاز باشد |
هر رله پایش، تمام عملکردها را انجام نمیدهد. برای مثال، خانواده K8AK-PM شرکت امرن (Omron) برای پایش ولتاژ سهفاز، توالی فاز و قطع فاز توصیف شده است، در حالی که شرکت ABB مدلهای سهفاز متفاوتی را با ترکیبی از عملکردهای پایش اضافه ولتاژ، افت ولتاژ، قطع فاز، عدم تعادل و توالی فاز ارائه میدهد. انتخاب باید با تعیین دقیق عملکردهای مورد نیاز آغاز شود.
اصل کارکرد رله پایش ولتاژ
اصل کارکرد عملی را میتوان به سه لایه تقسیم کرد.
1. اندازهگیری
پایانههای حسگر به کمیت الکتریکی که باید نظارت شود متصل میگردند. یک دستگاه تکفاز ممکن است ولتاژ فاز به نول، فاز به فاز یا ولتاژ DC را اندازهگیری کند. یک دستگاه سهفاز بسته به مدار و پیکربندی سیستم سیمکشی خود، ممکن است ولتاژهای فاز به فاز، فاز به نول یا هر دو را اندازهگیری کند.
برخی از رلهها مستقیماً از مدار اندازهگیریشده تغذیه میشوند. برخی دیگر از پایانههای تغذیه جداگانه مانند A1/A2 و ورودیهای اندازهگیری مجزا استفاده میکنند. این تفاوت بر آنچه در صورت قطع مدار اندازهگیری یا تغذیه کنترل کمکی رخ میدهد، تأثیر میگذارد.
ارزیابی
قطعات الکترونیکی داخلی، مقدار اندازهگیری شده را با معیارهای تنظیمشده مقایسه میکنند. منطق عملکرد ممکن است شامل موارد زیر باشد:
- یک آستانه افت ولتاژ؛;
- یک آستانه اضافه ولتاژ؛;
- یک محدوده پنجرهای بالا و پایین؛;
- تشخیص توالی فاز یا قطع فاز؛;
- یک آستانه عدم تعادل؛;
- تأخیرهای راهاندازی، قطع یا بازیابی؛;
- هیسترزیس بین نقاط تریپ (قطع) و ریست (وصل مجدد)؛;
- عملکرد ریست خودکار یا ریست دستی/قفلشونده.
چراغهای LED یا نمایشگر روی پنل جلویی ممکن است وضعیت تغذیه، وضعیت رله، ولتاژ اندازهگیری شده یا کد خطا را نشان دهند. معنای هر نشانگر مختص به همان مدل است.
3. عملکرد خروجی
پس از اینکه شرایط خطا منطق زمانی پیکربندیشده را برآورده کرد، رله وضعیت کنتاکت خروجی خود را تغییر میدهد. سپس آن کنتاکت خشک، یک مدار فرمان. را سوئیچ میکند. این عمل ممکن است باعث بیبرق شدن بوبین کنتاکتور، ارسال سیگنال به PLC، فعال شدن آلارم یا عملکرد مدار تریپ یک کلید اتوماتیک تأییدشده شود.
این تفکیک اهمیت دارد. کنتاکت رله مانیتورینگ باید برای بار کنترلی و دستهبندی بهرهبرداری (Utilization Category) مربوطه دارای رتبهبندی مناسب باشد، اما بهطور خودکار برای سوئیچ کردن جریان موتور یا فیدر تحت حفاظت رتبهبندی نشده است.
منطق کنتاکت خروجی: COM، NC و NO
یک خروجی تکپل دوحالته (SPDT) دارای سه ترمینال است:
| تماس با ما | به معنای وضعیت عادی و بدون برق | نمونههای رایج به سبک استاندارد IEC |
|---|---|---|
| COM | کنتاکت متحرک مشترک | 11 یا 15 |
| کارولینای شمالی | در حالت عادی به COM متصل (بسته) است | 12 یا 16 |
| خیر | در حالت عادی از COM جدا (باز) است | 14 یا 18 |
برای یک مشترک 11-12-14 کنتاکت تغییر وضعیت (Changeover contact):
رله در حالت بدون برق (De-energized):واژههای “نرمال”، “NO” و “NC” به وضعیت مکانیکی رله در حالت بدون برق اشاره دارند، نه لزوماً به وضعیت “تغذیه سالم” یا “خطا”. برای اطلاع از اینکه کدام کنتاکت در حین عملکرد عادی بسته میشود، به نمودار عملکرد مراجعه کنید.
اصل مدار بسته (Closed-circuit principle)
بسیاری از کاربردهای حفاظتی، رله خروجی را در زمانی که تغذیه تحت نظارت سالم است، برقدار نگه میدارند. بروز خطای پایدار باعث بیبرق شدن خروجی میشود. شرکت ABB این اصل مدار بسته را برای رلههای کنترل فاز سری CM-PFS خود مستند کرده است: فازهای صحیح پس از تأخیر راهاندازی، خروجیها را برقدار میکنند، در حالی که قطع فاز یا توالی نادرست باعث بیبرق شدن آنها میشود.
این معماری میتواند «خطا-آگاه» (fail-aware) باشد، زیرا قطع برق کنترل، قطع برق نظارتی، قطعی در هادی مدار فرمان یا تشخیص خطای ولتاژ، همگی میتوانند منجر به رها شدن کنتاکتور شوند. با این حال، کل مدار فرمان باید به گونهای طراحی شود که وضعیت نهایی برای دستگاه ایمن باشد.
اصل مدار باز (Open-circuit principle)
برخی تجهیزات یا عملکردهای خاص، خروجی را تنها هنگام بروز خطا برقدار میکنند. این روش ممکن است برای سیگنالهای هشدار مناسب باشد، اما قطع تغذیه رله میتواند باعث غیرفعال ماندن خروجی خطا شود. هرگز اصل عملکرد دستگاه را تنها از روی شماره ترمینالها استنباط نکنید.
نقشه سیمکشی رله کنترل ولتاژ تکفاز
موارد زیر یک مفهوم کنترلی کلی است و جایگزین نقشه فنی محصول نمیباشد.
منبع تغذیه تحت پایشدر این چیدمان رایج مدار بسته، کنتاکتِ در حالت سالمِ رله پایش، مدار بوبین کنتاکتور را کامل میکند. اگر ولتاژ برای مدتی طولانیتر از تأخیر تنظیمشده از محدوده مجاز خارج شود، خروجی رله قطع شده و کنتاکتور مدار بار را باز میکند.
پیش از سیمکشی، به این پرسشها بر اساس دیتاشیت دقیق محصول پاسخ دهید:
- آیا دستگاه اندازهگیری میکند
فاز و نول (L-N),فاز و فاز (L1-L2), ، یا DC+/-? - آیا دستگاه توسط مدار اندازهگیری تغذیه میشود، یا نیاز به
A1/A2تغذیه کمکی؟ - هنگامی که ولتاژ تحت نظارت در محدوده سالم قرار دارد، کدام جفت خروجی بسته میشود؟
- آیا کنتاکت خروجی برای ولتاژ بوبین کنتاکتور، جریان هجومی و دستهبندی بهرهبرداری مناسب است؟
- آیا رله پس از بازیابی ولتاژ بهطور خودکار ریست میشود یا مدار فرمان نیاز به راهاندازی مجدد دستی دارد؟
تصور نکنید که هر رله تکفاز محدود به ۲۳۰ ولت است. سری محصولات شامل بازههای اندازهگیری مختلف AC و DC هستند؛ مدل واقعی را بر اساس ولتاژ سیستم و آستانههای مورد نیاز انتخاب کنید.
نقشه سیمکشی رله کنترل فاز سهفاز
یک رله کنترل فاز سهفاز معمولی، فازها را در بالادست کنتاکتور حس میکند تا بتواند در صورت ناسالم بودن منبع تغذیه ورودی از استارت جلوگیری کرده و در صورت بروز خطای تحت نظارت، کنتاکتور را قطع کند.
مدار قدرتمحدودیتهای مهم:
- یک رله سه سیم طراحی شده برای
فازها (L1-L2-L3)نباید با بداههپردازی به طرح اندازهگیری چهار سیم تبدیل شود. - یک دستگاه
فاز و نول (L1-L2-L3-N) طراحی شدهاند.چهار سیم ممکن است از نول برای تغذیه، اندازهگیری فاز به نول، یا هر دو استفاده کند. از نقشه آن پیروی کنید. - توالی فاز صحیح توسط ترتیب اتصال در پایانههای حسگر رله تعیین میشود. جابجایی دو فاز، توالی تشخیص داده شده را تغییر میدهد.
- تشخیص قطع فاز پس از روشن شدن موتور میتواند دشوارتر باشد، زیرا موتور در حال چرخش میتواند ولتاژ برگشتی روی فاز قطع شده ایجاد کند. از رلهای استفاده کنید که رفتار آن در هنگام قطع فاز، متناسب با کاربرد مورد نظر باشد.
- از دست دادن یک فاز، مزیتی برای تداوم کارکرد موتور سه فاز محسوب نمیشود. ادامه کار در حالت تکفاز میتواند باعث جریان بیش از حد و گرمایش شود، بنابراین هدف معمول، توقف سریع یا جلوگیری از استارت مجدد است.
برای عملکردهای سهفاز خاص مدل و گزینههای سیستم سیمکشی، به موارد زیر مراجعه کنید راهنمای رله کنترل ولتاژ سهفاز VIOX FCP18.
رله کنترل ولتاژ چگونه یک کنتاکتور را کنترل میکند
کنتاکتور مدار فرمان کمتوان را از مدار قدرت جدا میکند.
اندازهگیری تصمیمگیری عملکردخروجی رله کنترل معمولاً به صورت سری با بویین کنتاکتور و تجهیزات کنترلی عادی مانند شستی استپ، کنتاکت NC رله اضافه بار، سوئیچ فشار یا خروجی PLC قرار میگیرد. پیش از برقدار شدن بویین، تمامی شرایط لازم باید برقرار باشند. هرگونه توقف اضطراری یا سایر عملکردهای مرتبط با ایمنی باید معماری، قطعات، عیبیابی و سطح عملکرد مورد نیاز در طراحی ایمنی ماشینآلات را حفظ کنند؛ یک رله کنترل استاندارد، رله ایمنی محسوب نمیشود.
هنگام انتخاب رابط:
- ولتاژ بویین کنتاکتور را با ولتاژ تغذیه مدار فرمان مطابقت دهید؛;
- ظرفیت جریاندهی کنتاکت رله مانیتورینگ را برای شرایط کاری AC یا DC بوبین بررسی کنید، نه فقط مقدار آمپر مقاومتی آن را.;
- در مواردی که کنتاکت مانیتورینگ نمیتواند مستقیماً بوبین را سوئیچ کند، از یک رله واسط استفاده کنید.;
- استفاده از مدار حذف نوسانات گذرا (Transient Suppression) مناسب برای بوبین، بهویژه در بوبینهای DC را در نظر بگیرید، بدون اینکه زمان رهاسازی مورد نیاز را مختل کند.;
- در مواردی که ارزیابی ریسک ماشینآلات ایجاب میکند، رفتار استارت دستی و جلوگیری از استارت مجدد خودکار را حفظ کنید.;
- از کنتاکت مانیتورینگ به عنوان جایگزینی برای مدار ایمنی توقف اضطراری یا عملکردهای حفاظتی دارای رتبه ایمنی استفاده نکنید.
برای بخش سوئیچینگ قدرت، راهنمای VIOX در مورد سیمکشی کنتاکتورهای ماژولار پایانههای بوبین A1/A2 و جداسازی کنتاکتهای اصلی را با جزئیات بیشتری توضیح میدهد.
رله پایش ولتاژ چه خطاهایی را میتواند تشخیص دهد؟
اضافه ولتاژ و افت ولتاژ
رله، ولتاژ را با یک آستانه بالا، آستانه پایین یا هر دو مقایسه میکند. معمولاً انحراف ولتاژ باید برای مدت زمان تأخیر قطع تنظیمشده ادامه یابد تا خروجی تغییر وضعیت دهد، اگرچه برخی خطاهای شدید یا خاص ممکن است قانون پاسخدهی جداگانهای داشته باشند.
قطع فاز
پایش قطع فاز، نبود یا کاهش کافی ولتاژ فاز را بر اساس روش اندازهگیری محصول تشخیص میدهد. برای موتورها، هدف معمولاً جلوگیری از استارت یا توقف عملکرد پیش از آن است که تکفاز شدن منجر به ایجاد جریان و شرایط دمایی مخرب شود.
توالی فاز نادرست
رله توالی فاز، ترتیب ورودیهای سه فاز را بررسی میکند. توالی نادرست میتواند جهت چرخش موتورهای حساس به جهت را معکوس کند. رله معمولاً تا زمانی که ترتیب ورودی اصلاح نشود، از برقدار شدن کنتاکتور جلوگیری میکند.
عدم تعادل یا نامتقارنی ولتاژ
عملکرد عدم تعادل، ولتاژهای فاز را با استفاده از روش محاسباتی مشخصشده در مدل دستگاه مقایسه میکند. اگر نامتقارنی محاسبهشده از حد مجاز تنظیمشده برای مدت زمان تأخیر مورد نیاز فراتر رود، خروجی تغییر وضعیت میدهد. فرض نکنید که هر رله سهفاز عدم تعادل را اندازهگیری میکند یا همه تولیدکنندگان از فرمول یکسانی استفاده میکنند.
آنچه جایگزین آن نمیشود
یک رله پایش ولتاژ استاندارد به طور خودکار موارد زیر را فراهم نمیکند:
- حفاظت در برابر اضافه بار موتور یا روتور قفلشده؛;
- حفاظت در برابر اتصال کوتاه؛;
- حفاظت در برابر نوسانات ولتاژ (سرج)؛;
- حفاظت در برابر جریان نشتی یا خطای زمین؛;
- پایش عایقی؛;
- عملکردهای رله ایمنی؛;
- بالانس سلولهای باتری یا سیستم مدیریت باتری (BMS)؛;
- حفاظت رابط شبکه (Grid-code) برای یک نیروگاه تولید برق؛;
- کنترل باتری خودروهای برقی یا منطق حلقه اینترلاک ولتاژ بالا.
برخی از دستگاههای تخصصی چندین عملکرد را با هم ترکیب میکنند، اما محدوده دقیق آن باید توسط دیتاشیت و گواهینامههای مربوطه تعیین شود.
آستانه، هیسترزیس، تأخیر در قطع (Trip Delay) و تنظیمات بازنشانی (Reset)
تنظیمات باید بر اساس محدوده ولتاژ مجاز تجهیزات، رفتار منبع تغذیه، ریسک فرآیند و عملکردهای رله نظارتی تعیین شوند.
آستانه (Threshold)
آستانه، ولتاژ یا درصدی است که رله در آن وضعیت خطا را تشخیص میدهد. رلههای پنجرهای (Window relay) دارای هر دو آستانه پایین و بالا هستند. از مشخصات تجهیزات تحت حفاظت و الزامات طراحی مربوطه استفاده کنید؛ بدون بررسی ولتاژ نامی و تلورانس بار، از تنظیمات عمومی کپیبرداری نکنید.
هیسترزیس
هیسترزیس، نقطه قطع را از نقطه بازیابی جدا میکند و از کلیدزنی مکرر هنگام نوسان ولتاژ در نزدیکی آستانه جلوگیری میکند.
فقط یک مثال توضیحی:
آستانه قطع افت ولتاژ = ۹۰ ولترله واقعی ممکن است هیسترزیس را به صورت ولت، درصدی از آستانه یا درصدی از ولتاژ نامی بیان کند. راهنمای RM22UA اشنایدر الکتریک همین اصل را نشان میدهد: سطح بازیابی از آستانه قطع فاصله دارد تا نوسانات کوچک باعث چرخههای مکرر قطع و وصل نشوند.
تأخیر در قطع
تأخیر در قطع، اختلالات کوتاه را فیلتر میکند. تأخیر بسیار کم میتواند باعث توقفهای ناخواسته شود؛ تأخیر بسیار زیاد میتواند بار را در معرض شرایط غیرقابلقبول قرار دهد. برخی رلهها تأخیرهای متفاوتی برای اضافه ولتاژ، افت ولتاژ، عدم تعادل، راهاندازی یا بازیابی ارائه میدهند. در برخی محصولات، قطع فاز و توالی نادرست ممکن است از پاسخ ثابت یا فوری استفاده کنند.
تأخیر در راهاندازی یا برقدار شدن
این تأخیر به منبع تغذیه اجازه میدهد تا پس از اعمال برق، قبل از اینکه خروجی به وضعیت سالم خود برسد، تثبیت شود. این با تأخیری که پس از عبور سیستم در حال کار از آستانه خطا اعمال میشود، متفاوت است.
تنظیم مجدد خودکار
با بازنشانی خودکار، رله پس از بازیابی ولتاژ از مرز بازنشانی و سپری شدن هرگونه تأخیر بازیابی، به وضعیت خروجی سالم خود بازمیگردد. اگر مدار کنتاکتور اجازه راهاندازی مجدد خودکار را بدهد، بار ممکن است بدون فرمان اپراتور دوباره شروع به کار کند. قبل از استفاده از این قابلیت، تصمیم بگیرید که آیا این رفتار قابلقبول است یا خیر.
بازنشانی دستی یا حافظه
یک عملکرد قفلشونده یا حافظه، خطا را تا زمانی که فرمان بازنشانی صادر شود، حفظ میکند. همه رلههای نظارتی شامل این عملکرد نیستند. راهاندازی مجدد دستی را میتوان حتی زمانی که خود رله نظارتی بهطور خودکار بازنشانی میشود، در مدار کنترل کنتاکتور خارجی نیز پیادهسازی کرد.
رلههای نظارتی تکفاز در مقابل سهفاز
| نکته انتخاب | رله تکفاز | رله سهفاز |
|---|---|---|
| ورودیهای معمول | فاز و نول (L-N), فاز و فاز (L1-L2), ، یا DC +/-, ، بسته به مدل |
فازها (L1-L2-L3) یا فاز و نول (L1-L2-L3-N) طراحی شدهاند. |
| عملکردهای اصلی | پایش اضافه ولتاژ، افت ولتاژ یا محدوده ولتاژی (Window monitoring) | محدودیتهای ولتاژی به همراه تشخیص قطع فاز، توالی فاز و عدم تعادل فاز بسته به مدل دستگاه |
| بارهای معمول | تغذیه مدار فرمان، پمپهای تکفاز، کمپرسورها، سیستمهای تهویه مطبوع (HVAC) و تجهیزات حساس | موتورهای سهفاز، پمپها، فنها، کمپرسورها، نوار نقالهها و تغذیهکنندههای ماشینآلات |
| ریسک اصلی در انتخاب | محدوده اندازهگیری یا تغذیه اشتباه | سیستم سیمکشی نادرست، عدم وجود نول مورد نیاز یا نقص در عملکرد فاز |
| حد ولتاژ | تعیینشده توسط مدل دقیق؛ نه لزوماً ۲۳۰ ولت برای همه مدلها | بر اساس مدل دقیق تعریف میشود؛ نه لزوماً ۴۱۵ ولت جهانی |
اطلاعات محدوده فعلی محصولات ABB نشان میدهد که چرا تعاریف ولتاژ ثابت غیرقابل اعتماد هستند: خانواده رلههای سهفاز CM-MPS/N این شرکت شامل سطوح ولتاژ نامی تا ۸۲۰ ولت متناوب است. این بدان معنا نیست که هر رله ABB یا VIOX برای آن ولتاژ مناسب است؛ بلکه نشان میدهد که مدل محصول، و نه عبارات “تکفاز” یا “سهفاز”، محدوده اندازهگیری را تعیین میکند.
رلههای پایش ولتاژ AC در مقابل DC
یک رله پایش AC ممکن است از اندازهگیری RMS، منطق وابسته به فرکانس یا عملکردهای فازی استفاده کند. یک رله پایش DC، ولتاژ DC با قطبیت مشخص را بررسی میکند و ممکن است برای منابع تغذیه کنترلی، سیستمهای مخابراتی، مدارهای کنترلی با پشتیبانی باتری یا سایر کاربردهای DC محدود در نظر گرفته شده باشد.
قبل از انتخاب مدل AC/DC یا DC، این موارد را بررسی کنید:
- نوع و محدوده ولتاژ اندازهگیری شده؛;
- الزامات مربوط به قطبیت؛;
- اینکه آیا مدارهای اندازهگیری و تغذیه دارای مرجع مشترک هستند یا خیر؛;
- حداکثر ولتاژ اندازهگیری مداوم;
- محدوده آستانه بالا/پایین;
- ظرفیت سوئیچینگ کنتاکت خروجی برای جریان متناوب (AC) و مستقیم (DC);
- رفتار بازنشانی (Reset) و حافظه;
- ایزولاسیون بین مدارهای اندازهگیری، تغذیه و خروجی;
- تاییدیه های خاص کاربرد یا الزامات تجهیزات.
یک رله افت ولتاژ DC ساده ممکن است ولتاژ کلی باس را نظارت کند، اما این یک سیستم مدیریت باتری (BMS) نیست. این دستگاه نظارت در سطح سلول، بالانس کردن، حفاظت دمایی، محاسبه وضعیت شارژ، عیبیابی کنتاکتور یا رفتار ایمنی عملکردی را ایجاد نمیکند، مگر اینکه در مستندات محصول صراحتاً ذکر شده باشد.
محل استفاده از رله نظارت بر ولتاژ
هنگامی که تصمیمگیری برای کنترل تجهیزات به کیفیت یا آرایش ولتاژ ورودی وابسته است و کلیدزنی اصلی توسط دستگاه مناسب دیگری انجام میشود، از رله کنترل ولتاژ استفاده کنید.
کاربردهای معمول عبارتند از:
- تابلوهای کنترل موتور: جلوگیری از استارت یا توقف موتور در صورت قطع فاز، توالی نادرست، ولتاژ غیرمجاز یا عدم تعادل، در حالی که رله اضافه بار جریان بیش از حد موتور را مدیریت میکند.
- پمپها و کمپرسورها: ممانعت از عملکرد در شرایط ناپایدار منبع تغذیه و هماهنگی با کنترلهای فشار، سطح یا فرآیند.
- تجهیزات تهویه مطبوع (HVAC): نظارت بر تغذیه کمپرسورهای سهفاز، فنها و پمپها از طریق مدار فرمان کنتاکتور.
- نوار نقالهها و ماشینافزارها: مسدود کردن عملکرد در صورتی که توالی فاز باعث چرخش معکوس شود یا اگر منبع تغذیه خارج از محدوده مجاز تجهیزات باشد.
- انتقال خودکار و کنترل ژنراتور: فراهم کردن ورودی ولتاژ سالم برای منطق انتقال یا کنترلر، در صورتی که طراحی دستگاه و سیستم از آن پشتیبانی کند.
- نظارت بر توان کنترلی: ارسال سیگنال به PLC یا سیستم هشدار، زمانی که منبع تغذیه کنترلی AC یا DC از محدوده مجاز خارج شود.
- تابلوهای توزیع ساختمانی و صنعتی: فراهم کردن کنتاکت خشک (Dry-contact) برای هشدار یا مجوز جهت فیدر یا گروه تجهیزات تحت نظارت.
برای سیستمهای خورشیدی، ذخیرهسازی انرژی، شارژ خودروهای برقی یا رابطهای ژنراتور-شبکه، فرض نکنید که یک رله ولتاژ عمومی، الزامات خاص شبکه، ضد جزیرهای، باتری، خودرویی یا ایمنی عملکردی را برآورده میکند. از تجهیزاتی استفاده کنید که برای عملکرد واقعی سیستم طراحی و تایید شدهاند.
چکلیست انتخاب رله پایش ولتاژ
| مورد انتخابی | Question to answer | مدارک مورد نیاز |
|---|---|---|
| سیستم | تکفاز، سهفاز سه سیمه، سهفاز چهار سیمه یا جریان مستقیم (DC)؟ | نقشه الکتریکی و دادههای اسمی سیستم |
| محدوده اندازهگیری | حداقل و حداکثر ولتاژ ممکن چقدر است؟ | تلورانسهای سیستم و دیتاشیت دقیق رله |
| عملکردهای نظارتی | افت/اضافه ولتاژ، قطع فاز، توالی فاز، عدم تقارن یا پنجره ولتاژی؟ | ارزیابی ریسک تجهیزات و جدول عملکرد |
| معماری تغذیه | تغذیه داخلی (Self-powered) یا تغذیه کمکی مجزا؟ | دیاگرام ترمینال و طراحی توان کنترلی |
| منطق خروجی | برقدار در حالت سالم، برقدار در حالت خطا، یا قابل انتخاب؟ | دیاگرام عملکرد/زمانبندی |
| تماس خروجی | آیا قابلیت سوئیچ کردن بوبین کنتاکتور یا ورودی فرمان را دارد؟ | رتبهبندی بهرهبرداری AC/DC و دادههای بوبین |
| تنظیمات | چه آستانهها، هیسترزیس و تأخیرهایی مورد نیاز است؟ | محدودیتهای تجهیزات و طرح راهاندازی |
| تنظیم مجدد | منطق راهاندازی مجدد خودکار، دستی، از راه دور یا خارجی؟ | ایمنی فرآیند و الزامات راهاندازی مجدد |
| نشانه | کدام وضعیتهای خطا و رله باید قابل مشاهده یا گزارشدهی باشند؟ | الزامات اپراتور و PLC/SCADA |
| استانداردها | کدام استاندارد محصول، فهرستبندی یا تأییدیه پروژه اعمال میشود؟ | گواهی دقیق و الزامات پروژه پذیرفتهشده |
| نصب | فضای ریل DIN، ترمینالها، محفظه، دما، ارتفاع و سیمکشی؟ | دستورالعمل نصب سازنده |
یک جایگزین را صرفاً به دلیل مشابه بودن محدوده ولتاژ و تعداد کنتاکت تأیید نکنید. اصل عملکرد، عملکردهای فاز، زمانبندی خروجی، آرایش ترمینالها و تأییدیهها ممکن است متفاوت باشند.
دستورالعمل راهاندازی
فقط افراد واجد شرایط باید روی تجهیزات الکتریکی برقدار کار کنند. قبل از تغییر سیمکشی، تأسیسات را ایزوله کرده و عدم وجود ولتاژ را بررسی کنید.
- مدل را تأیید کنید: شماره قطعه کامل، محدوده اندازهگیری، نوع تغذیه، پیکربندی فاز، کنتاکت خروجی و عملکرد مورد نظر را بررسی کنید.
- سیمکشی را با نقشه دقیق مطابقت دهید: پایانههای حسگر، تغذیه کمکی، الزامات نول، تخصیصهای COM/NC/NO و مدار بوبین کنتاکتور را بررسی کنید.
- تنظیمات را ثبت کنید: آستانهها، هیسترزیس، تأخیر راهاندازی، تأخیر قطع، حالت بازنشانی و هرگونه عملکرد حافظه را مستند کنید.
- وضعیت سلامت دستگاه را بررسی کنید: یک تغذیه استاندارد و مورد تأیید اعمال کنید و وضعیت LEDها، مقادیر نمایش داده شده، وضعیت کنتاکت خروجی و عملکرد کنتاکتور را تأیید کنید.
- هر یک از خطاهای مورد نیاز را تست کنید: از یک روش یا منبع تست تأیید شده برای شبیهسازی افت ولتاژ، اضافه ولتاژ، قطع فاز، توالی نادرست یا عدم تعادل (در صورت کاربرد) استفاده کنید. از ایجاد خطاهای خطرناک با جدا کردن هادیها در زیر بار خودداری کنید.
- پاسخ و بازیابی را اندازهگیری کنید: اطمینان حاصل کنید که عملکرد تریپ و ریست در سطوح و تأخیرهای مورد نظر انجام میشود.
- رفتار راهاندازی مجدد را بررسی کنید: تأیید کنید که آیا دستگاه پس از بازیابی ولتاژ متوقف میماند، بهطور خودکار راهاندازی میشود یا نیاز به فرمان اپراتور دارد.
- بازیابی و مستندسازی: تمام اتصالات تست را به حالت عادی بازگردانید، در صورت امکان تنظیمات را ایمن کنید و نتایج را برای نگهداری ثبت نمایید.
عیبیابی رله کنترل ولتاژ
| علامت | Likely cause | چه چیزی را بررسی کنیم | Corrective direction |
|---|---|---|---|
| رله هیچ نشانگری ندارد | نبود تغذیه، مدل ولتاژی اشتباه، سوختن فیوز فرمان یا اتصال نادرست A1/A2 | ولتاژ تغذیه را در پایانههای مشخصشده اندازهگیری کرده و با پلاک مشخصات مقایسه کنید | تغذیه کنترلی صحیح را برقرار کنید یا مدل/سیمکشی را اصلاح نمایید |
| رله وضعیت سالم را نشان میدهد اما کنتاکتور عمل نمیکند | جفت کنتاکت باز (NO) یا بسته (NC) اشتباه، باز بودن مدار توقف/اضافهبار، ولتاژ بوبین نامناسب یا توان خروجی ناکافی | مسیر ولتاژ را از طریق COM و کنتاکت سالم تا A1 دنبال کنید؛ مسیر برگشت A2 را بررسی نمایید | مدار کنترل را اصلاح کنید؛ در صورت نیاز از یک رله واسط استفاده نمایید |
| کنتاکتور بهطور مکرر قطع میشود | ولتاژ نزدیک به آستانه، هیسترزیس بسیار کم، تأخیر زمانی کوتاه، شل بودن اتصالات یا ناپایداری تغذیه | تمام ولتاژهای فاز و وضعیت خروجی را در طول زمان ثبت کنید | منبع تغذیه/اتصال را اصلاح کنید یا تنظیمات را در محدوده مجاز تجهیزات تغییر دهید |
| با وجود ظاهر صحیح سیمکشی، خطای فاز همچنان باقی است | ترتیب فاز نادرست، نبود نول در مدل چهار سیمه، نسخه ولتاژ نامی اشتباه، یا ولتاژ معکوس موتور | ترتیب ترمینالها و ولتاژهای اندازهگیری شده را با نمودار عملکرد مقایسه کنید | ترتیب فاز/مدل/سیمکشی را اصلاح کنید؛ مناسب بودن تشخیص قطع فاز را بررسی نمایید |
| رله در طول تست هرگز عمل نمیکند | ترمینالهای نظارتی اشتباه، غیرفعال بودن عملکرد، آستانه خارج از محدوده تست، تأخیر بیش از حد، یا درک نادرست از منطق خروجی | مقدار اندازهگیری شده واقعی، تنظیمات، حالت زمانبندی و وضعیت کنتاکت را بررسی کنید | پیکربندی را اصلاح کرده و با یک روش تست تایید شده تکرار کنید |
| بار پس از بازیابی ولتاژ به طور غیرمنتظره مجدداً راهاندازی میشود | تنظیم مجدد خودکار به همراه فرمان کنتاکتور پایدار | حالت تنظیم مجدد رله و منطق خودنگهدار/کنترلی را بازبینی کنید | در صورت نیاز طبق ارزیابی ریسک، راهاندازی دستی یا منطق قفلشونده (Latching) را اضافه کنید |
| آلارم PLC معکوس است | ورودی NO/NC به اشتباه انتخاب شده یا منطق PLC وضعیت سالم مخالف را فرض میکند | ورودی را در حالتهای رله برقدار، بدون برق و خاموش تست کنید. | منطق کنتاکتهای حساس به خطا (fail-aware) را انتخاب کرده و مستندات PLC را بهروزرسانی کنید. |
اگر رله به تنهایی به درستی عمل میکند اما تجهیز پاسخ نمیدهد، عیبیابی را به بخشهای ورودی اندازهگیری، منطق رله، کنتاکت خروجی، بوبین کنتاکتور، کنتاکتهای اصلی قدرت، حفاظت اضافه بار و بار تفکیک کنید. تست کل زنجیره به عنوان یک دستگاه واحد، اغلب باعث پنهان ماندن عیب اصلی میشود.
سوالات متداول
رله کنترل ولتاژ چه کاری انجام میدهد؟
این رله یک وضعیت ولتاژ AC یا DC مشخص را اندازهگیری کرده و در صورت برآورده شدن معیارهای سلامت یا خطای تنظیمشده، خروجی کنترلی را تغییر میدهد. بسته به مدل، این رله ممکن است افت/افزایش ولتاژ، قطع فاز، توالی فاز یا عدم تقارن فاز را پایش کند.
آیا رله کنترل ولتاژ مستقیماً بار را قطع میکند؟
معمولاً خیر. رلههای پایش ریلی (DIN-rail) عموماً وضعیت یک کنتاکت کنترلی خشک (بدون ولتاژ) را تغییر میدهند. یک کنتاکتور، مدار تریپ کلید، PLC یا سایر تجهیزات خارجی عمل سوئیچینگ اصلی را انجام میدهند. سوئیچینگ مستقیم تنها زمانی مجاز است که کنتاکت خروجی دقیقاً برای آن نوع بار رتبهبندی و تأیید شده باشد.
چگونه پایانههای 11، 12 و 14 را سیمکشی کنم؟
در یک قرارداد رایج تغییر وضعیت IEC،, 11 همان COM است،, 12 همان NC است و 14 همان NO است. سایر رلهها ممکن است از 15-16-18 یا شمارهگذاری متفاوتی استفاده کنند. قبل از سیمکشی، نمودار چاپشده روی خود دستگاه را بررسی کنید.
آیا کنتاکتور باید از کنتاکت رله NO استفاده کند یا NC؟
این به اصل عملکرد رله و وضعیت ایمن مورد نیاز بستگی دارد. بسیاری از طراحیهای حفاظتی مدار بسته از کنتاکتی استفاده میکنند که تنها زمانی بسته است که رله برقدار بوده و منبع تغذیه سالم باشد، بنابراین بروز خطا یا قطع برق رله باعث آزاد شدن کنتاکتور میشود. به جای انتخاب صرفاً بر اساس حروف، نمودار عملکرد را تأیید کنید.
L1، L2 و L3 باید به کجا متصل شوند؟
آنها را مطابق با ترتیب فاز مورد نیاز رله دقیق، به پایانههای اندازهگیری مشخصشده متصل کنید. سیم نول تنها در صورتی متصل میشود که مدل و نقشه سیمکشی آن را الزامی کرده باشد.
هیسترزیس (Hysteresis) در رله پایش ولتاژ چیست؟
هیسترزیس فاصله بین شرایط قطع (Trip) و وصل مجدد (Reset) است. این ویژگی از کلیدزنی مکرر خروجی هنگام نوسان ولتاژ در نزدیکی آستانه تعیینشده جلوگیری میکند.
تفاوت بین تأخیر در قطع (Trip delay) و تأخیر در راهاندازی (Start-up delay) چیست؟
تأخیر در قطع، مدت زمانی است که خطای تشخیص داده شده باید تداوم یابد تا خروجی تغییر وضعیت دهد. تأخیر در راهاندازی، مدت زمان پس از برقدار شدن است که رله پیش از ورود به وضعیت خروجی عادی و سالم خود سپری میکند. یک محصول ممکن است یکی، هر دو، یا تأخیرهای متفاوتی برای عملکردهای مختلف ارائه دهد.
آیا موتور سهفاز پس از قطع یک فاز به کار خود ادامه میدهد؟
ممکن است به دلیل پدیده تکفاز شدن و ولتاژ برگشتی به چرخش ادامه دهد، اما این امر میتواند باعث عدم تعادل جریان مخرب و گرم شدن بیش از حد شود. رله پایش فاز معمولاً برای متوقف کردن یا جلوگیری از کارکرد موتور استفاده میشود، نه برای توجیه ادامه کار آن.
آیا میتوانم از رله پایش ولتاژ برای سیستم باتری یا خودروی برقی (EV) استفاده کنم؟
یک رله DC با درجهبندی مناسب میتواند ولتاژ کلی DC را برای یک عملکرد کنترلی محدود نظارت کند. این رله جایگزین BMS، پایشگر سلول، کنترلکننده خودروی برقی (EV)، اینترلاک ولتاژ بالا، پایشگر عایقی یا سیستم ایمنی نمیشود، مگر اینکه مستندات آن صراحتاً آن عملکرد را پوشش دهد.
نتيجه گيری
رله پایش ولتاژ زمانی بیشترین کارایی را دارد که به عنوان یک حلقه در زنجیره کنترلی در نظر گرفته شود. این رله منبع تغذیه را اندازهگیری کرده، خطای تعریفشده را ارزیابی میکند و وضعیت یک کنتاکت کنترلی را تغییر میدهد. سپس کنتاکتور خارجی، PLC، آلارم یا مدار تریپ تأییدشده بر اساس آن خروجی عمل میکنند.
انتخاب موفقیتآمیز به سیستم سیمکشی، محدوده ولتاژ، خطاهای تحت پایش، منطق خروجی، ظرفیت کنتاکت، تنظیمات، رفتار بازنشانی (Reset) و نقشه ترمینال مخصوص مدل بستگی دارد. از فرضهای ثابت ۲۳۰ ولت یا ۴۱۵ ولت استفاده نکنید و یک رله استاندارد نصبشده روی ریل DIN را برای عملکردهای BMS، خودروی برقی، حفاظت شبکه یا عملکردهای ایمنی که برای آن طراحی نشده است، به کار نبرید.
برای کاربرد سهفاز، ادامه دهید با راهنمای عملکرد و انتخاب VIOX FCP18 یا بررسی کنید صفحه محصول VIOX FCP18 در مقابل ولتاژ دقیق سیستم، پیکربندی سیمکشی، عملکردهای خطای مورد نیاز، تأخیر، نحوه استفاده از خروجی و مستندات بازار هدف.