اگر مصرف‌کننده نهایی انرژی الکتریکی را به خوبی مدیریت نکند، ممکن است تلفات و مشکلات جدی برای بارها و کاربر ایجاد شود. با افزایش استفاده از برق در خانه‌ها و صنایع، حفاظت کافی از تجهیزات خانه‌ها، صنایع و هر وسیله دیگری که از برق استفاده می‌کند، ضروری است. بنابراین، استفاده از یک رله کنترل فاز برای حفاظت از طول عمر و کارایی وسایل مصرف‌کننده برق بسیار مهم است.
یکی از مشکلات رایج در کارخانه‌های صنعتی، گرم شدن بیش از حد و آسیب دیدن بارها به دلیل خرابی فاز است. حتی اگر از تجهیزاتی مانند رله‌های اضافه‌بار یا قطع‌کننده مدار برای محافظت استفاده شود، بارهای الکتریکی به چیزی سریع و الکترونیکی نیاز دارند.
رله کنترل فاز چیست؟
رله کنترل فاز یک تجهیز کنترل و حفاظت ویژه است که توالی فاز، قطع فاز، عدم تعادل فاز، اضافه‌ولتاژ و کمبود ولتاژ را در سیستم‌های الکتریکی سه‌فاز کنترل می‌کند. در بازار تجهیزات الکتریکی، رله کنترل فاز را به عنوان رله حفاظت فاز، رله خرابی فاز، رله مانیتورینگ (پایش) خط یا رله نظارت فاز نیز می‌شناسند.
رله کنترل فاز چگونه کار می‌کند؟
اساس عملکرد یک رله کنترل فاز دریافت سیگنال‌های ورودی و بررسی آن‌ها است. در صورت رسیدن به مقدار از پیش تعیین شده، موقعیت یک کنتاکت خروجی تغییر می‌کند. خروجی این کنتاکت با تجهیزاتی مانند کنتاکتورها و کلیدهایی که می‌توانند مدار را باز کنند در ارتباط است (یا خروجی زنگ هشدار به PLC ارسال می‌شود).
انواع رله کنترل فاز
رله کنترل فاز انواع مختلفی دارد که هر کدام عملکردهای حفاظتی خاصی را ارائه می‌کنند. در ادامه، به بعضی از آن‌ها اشاره می‌کنیم.
رله عدم تعادل فاز
اگر منبع تغذیه توسط سیستم سه‌فاز به دلیل توزیع نامقارن بار نامتعادل شود، موتور قسمتی از انرژی را به توان راکتیو تبدیل می‌کند و این انرژی بدون بهره‌برداری از بین می‌رود. همچنین موتور در معرض تنش حرارتی بیشتری قرار می‌گیرد. عدم تعادل فاز باعث تخریب شدید موتورهای AC می‌شود. توصیه می‌شود برای عدم تعادل بیش از ۵ درصد، موتور را خاموش کنید. فقط رله‌های مانیتورینگ (با عملکرد نظارت بر عدم تعادل فاز) می‌توانند به طور خودکار قبل از آسیب دیدن موتور آن را متوقف کنند. نظارت مطمئن برای مقابله با عدم تعادل فاز، عمر موتور را افزایش می‌دهد و از آسیب‌های هزینه‌بر جلوگیری می‌کند.
رله توالی فاز
یک توالی فاز نادرست در هنگام راه‌اندازی یا تغییر در دنباله فاز در حین کار باعث می‌شود که موتور سه‌فاز با چرخش معکوس کار کند. کار در جهت معکوس باعث آسیب به برخی موتورها یا بارهایی مانند پمپ‌ها، کمپرسورهای اسکرو (پیچی) و فن‌ها می‌شود. عملکرد با یک توالی فاز نادرست می‌تواند برخی از قسمت‌های دستگاه یا قطعات کار را شل کرده و موقعیت‌های بسیار خطرناکی ایجاد کند. می‌توان با نظارت دائمی توالی فاز از این امر جلوگیری کرد. تنها چیزی که نیاز به آن نیاز داریم، یک دستگاه پایش و یک کنتاکتور برای خاموش کردن دستگاه‌ها است.
رله خرابی فاز
از دست دادن و خراب شدن فاز می‌تواند به عنوان مثال در اثر سوختن فیوز، خرابی مکانیکی تجهیزات، خرابی خط برق، نقص در سیم‌پیچ ترانسفورماتور یا صاعقه رخ دهد. به محض از بین رفتن یک فاز، یک موتور سه‌فاز نمی‌تواند شروع به کار کند یا ممکن است تحت بار متوقف شود. البته ممکن است موتور به طور نامتقارن نیز به چرخش ادامه دهد. اگر موتور متوقف شود، مقاومت الکتریکی به میزان قابل توجهی کمتر از یک موتور دوار است. این امر باعث افزایش جریان تا ۶۰۰ درصد جریان نامی موتور می‌شود. چنین جریان زیادی سیم‌پیچ موتور را در عرض چند ثانیه از بین می‌برد. موتورها هرگز نباید هنگام خرابی فاز روشن شوند. اگر موتور دچار خرابی فاز شود، باید فوراً برق آن را قطع کرد.
رله پایش ولتاژ
تمام تجهیزات برقی می‌توانند در اثر عملکرد مداوم در سطوح ولتاژ نادرست آسیب ببینند. قله‌های ولتاژ می‌توانند قطعات الکترونیکی را از بین ببرند و در بدترین حالت، عایق یک دستگاه الکترونیکی یا الکتریکی ممکن در اثر خرابی در سیستم برق آسیب ببیند. عوامل تعیین‌کننده در این موارد، عبارتند از سطح ولتاژ، زمان و دمای حاصل از آن. ولتاژ پایین ممکن است دلیل روشن نشدن موتور یا عدم عملکرد کنتاکتور باشد. علاوه بر این، کمبود ولتاژ باعث گرم شدن می‌شود که این خود باعث آسیب حرارتی و وضعیت نامشخص تجهیزات خواهدشد.
مزایای رله کنترل فاز
مهم‌ترین مزایای رله کنترل فاز عبارتند از:
- عمر موتور را افزایش می‌دهد.
- هزینه‌های تعمیر و نگهداری موتورها را کاهش می‌دهد.
- وقفه‌های ناشی از خرابی موتور را به حداقل می‌رساند.
- هنگام اتصال کوتاه سیم‌پیچ موتور، از خطر برق‌رفتگی یا آتش‌سوزی جلوگیری می‌کند.
- ایمنی مدار الکتریکی را افزایش می‌دهد.
- باعث صرفه‌جویی در فضای تابلو برق می‌شود.
پارامترهای مهم در انتخاب رله کنترل فاز
هنگام انتخاب رله کنترل فاز، پارامترهای زیر باید در نظر گرفته شوند:
- کنترل ولتاژ
- عملکرد (کمبود ولتاژ، دنباله فاز، خرابی فاز و غیره)
- تعداد و نوع کنتاکت‌های خروجی
- حداکثر و حداقل محدوده تنظیم مقادیر آستانه ولتاژ
- تنظیم محدوده تأخیر پاسخ
کاربردهای رله کنترل فاز
می‌توان از رله کنترل فاز در موارد زیر استفاده کرد:
- کنترل اتصال تجهیزات متحرک مانند کمپرسورهای تهویه مطبوع، کامیون‌های یخچال‌دار و ظروف و جرثقیل
- کنترل عملکرد معکوس موتور (بلند کردن، جابه‌جایی، آسانسور، پله برقی و غیره)
- کنترل منابع حساس سه‌فاز
- کنترل گرم شدن بیش از حد موتور در اثر ولتاژ نامتقارن
- حفاظت از دستگاه در برابر خرابی‌های ناشی از اضافه‌ولتاژ
- کنترل جهت چرخش درایو
نمودار اتصال رله کنترل فاز
یک نمونه سیم‌کشی رله کنترل فاز در شکل زیر نشان داده شده است. این اتصالات می‌تواند برای برندهای مختلف متفاوت باشد.
