برقگیر

در این بخش دستگاه ها و ادواتی را تشریح می کنیم که در جهت حفاظت و ایمنی دستگاه ها و اشخاص ، از آنها کمک گرفته شده است .

 ـ برقگیر ها و محل نصب آنها:

کارخانه جاتی همچون کارخانه سیمان باید دارای تاسیساتی برای حفاظت در مقابل برخورد مستقیم صاعقه باشند . برای جلوگیری از برخورد مسقیم صاعقه با تاسیسات ، از سیم زمین استفاده می شود که در بلند ترین نقاط دکل ها کشیده می شود . نوع برقگیر سیمی اغلب در اثر برخورد با صاعقه قطع می شود و با اتصال به قطعات زیر ولتاژ باعث اتصال کوتاه لحظه ای یک فاز می شوند ، که چون سیم می سوزد و خود به خود این اتصال هم برطرف می شود . برای سیم های برقگیر یا به عبارت دیگر صاعقه گیر اغلب از « آلو فولاد » استفاده می شود که در روی دکل های بلند استفاده می شوند . این برقگیر ها معمولاً از لوله آهن سفید است.

 ـ محل نصب برقگیر ها:

برقگیر ها متناسب با ماکزیمم اختلاف سطحی که با فرکانس نامی شبکه در محل نصب ممکن است پیدا کنند ، انتخاب می شوند .

مشخصات انواع برقگیر ها با فنتیل برای نصب تا ارتفاع 1000  متر از سطح دریا صدق می کند و جهت نصب آنها در ارتفاعات بیشتر باید برقگیر مجدداً متناسب با ارتفاع با ارتفاع نصب ، تنظیم گردد . برقگیر ها همانطور که گفته شد با دو جریان ضربه ای نامیka  5  و ka  10  ساخته می شود که معمولاً  ka  5  آن در بیشتر مواقع کافی است و فق در مناطق با رعد و برق و صاعقه هایی پی در پی و شدید که برقگیر متوالیاً تحت فشار قرار می گیرد ، برقگیر هایی با جریان ضربه ای نامی ka  10 مناسبتر می باشند .

نظر به اینکه محدوده ایی که در کنترل و محدودیت برقگیر قرار  می گیرد کوچک است ( تا kv  30  تقریباً 30 متر و از kv  30 به بالا در محدود 60  متر ) لذا که همیشه برقگیر در نزدیکی وسیله ای که در تاسیسات با ارزشتر است نصب شود . مثلاً در تاسیسات فشار قوی وسیع گسترده باید برقگیر در کنار ترانسفور ماتور نصب شود و شین ها و خطوط هوایی نیز هر کدام برای خود ، برقگیر مخصوص داشته باشند.

ـ فیوز:

جریان خروج از کلید فیوز ها و شرکت بریکر ها ( در قسمت بعد تشریح می شود ) به فیوز های منیاتوری سه فاز وارد می شوند . جریان فیوز بستگی به قدرت موتور مورد استفاده دارد . خروجی این فیوز ها به سوی کنتاکت ، کنتاکتور های قدرت هدایت می شوند .

ـ کنتاکت باز و بسته کمکی مربوط به فیوز ها :

در کنار فیوز ها از کنتاکت های کمکی استفاده شده این کنتاکت ها به گونه ای هستند که کنتاکت های باز آن با باز شدن فیوز بسته و کنتاکت های بسته آن با باز شدن فیوز باز می شوند .

 ـ سیرکت بریکر (  circuit  breaker  ) :

این کلید در مدار قدرت موتور های با قدرت پایین ( زیر kw  45  ) استفاده شده که به وسیله آن می توان مدار قدرت و مدار فرمان موتور را  قطع یا وصل کرد این کلید دارای رله قابل تنظیم می باشد که بوسیله  آن می توان جریان عبوری از کلید  را تنظیم کرد . به طوری که اگر جریانی بیشتر از مقدار تنظیم شده از کلید عبور کند به طور اتوماتیک قطع می شود . این کلید به صورت سه فاز می باشد که در صورت قطع شدن هر سه تیغه آن با هم قطع می شود . قطع کننده اتوماتیک این کلید به صورت یک سیم پیچ می باشد که در صورت عبور جریان زیاد باعث جذب شدن هسته متحرک قطع مدار می شود

 ـ حفاظت ، با استفاده از اتصال زمین :

در تمام تاسیسات الکتریکی به خصوص تاسیسات فشار قوی ، اتصال ادوات الکتریکی به زمین ، یکی از مهمترین و اساسی ترین اقداماتی است که برای رفاه و سلامتی و اصولاً ادامه زندگی اشخاصی که به نحوی با این تاسیسات در تماس هستند وقتی در خارج از تاسیسات در رفت و آمد می باشند باید با دقت هر چه تمام تر و با توجه به قواعد و قوانینی خاص انجام گیرد که نمونه های آن را در زیر شرح می دهیم .

 ـ زمین کردن :

زمین کردن عبارت است از رابطه برقرار کردن بین یک هادی و میل زمین . این هادی ممکن است جزئی از مدار الکتریکی باشد ( زمین کردن الکتریکی ) و یا ممکن است در حالت عادی هیچ گونه ارتباطی با مدار الکتریکی نداشته باشد ( زمین کردن حفاظتی )‌ . در زیر به شرح هر کدام از زمین کردن ها می پردازیم.

الف : زمین کردن الکتریکی :

زمین کردن الکتریکی یعنی زمین کردن نقطه ای از دستگاه های الکتریکی و ادوات برقی که جزئی از مدار الکتریکی می باشند . مثل زمین کردن مرکز ستاره سیم پیچی ترانسفور ماتور و یا ژنراتور و یا زمین کردن سیم وسط یا سیم مشترک دو ژنراتور جریان دائم . زمین کردن الکتریکی سه نوع می باشد

1-زمین کردن مستقیم

2-زمین کردن غیر مستقیم

3-زمین کردن بار

 زمین کردن مستقیم :

مثل وصل کردن مستقیم نقطه صفر ترانسفور ماتور با نقطه ای از سیم رابط بین دو ژنراتور جریان دائم به زمین .

زمین کردن غیر مستقیم :

مانند اتصال نقطه صفر ژنراتور توسط یک مقاومت بزرگ به زمین یا اتصال نقطه صفر ستاره ترانسفور ماتور توسط سلف بزرگ به زمین .

زمین کردن بار :

در این نوع زمین کردن ، نقطه صفر یا اصولاً هر نقطه ای از شبکه الکتریکی که دارای پتانسیل نسب به زمین است توسط یک فیوز فشار قوی ( الکترود جرقه گیر ) به زمین وصل می شود ، تا موقعی که مدار فیوز باز است ، یعنی در حالت کار عادی شبکه ، ارتباط شبکه با زمین باز باشد . ولی در موقع که ولتاژ زیادی شبکه را تهدید می کند ، مدار فیوز به کمک جرقه بسته شود و شبکه مستقیماً با زمین ارتباط برقرار نماید .

 ب: زمین کردن حفاظتی :

زمین کردن حفاظتی عبارت است از زمین کردن کلیه قطعات فلزی تاسیسات الکتریکی در ارتباط مستقیم ( فلز به فلز ) با مدار الکتریکی قرار ندارد . این زمین کردن به خصوص برای حفاظت اشخاص در مقابل اختلاف سطح تماسی زیاد به کار برده می شود . بدین منظور در تاسیسات فشار قوی باید تمام قسمت های فلزی که در نزدیکی و همسایگی با فشار قوی قرار گرفته اند و امکان تماس عمدی یا سهوی با آنها موجود است ، به تاسیسات زمینی که برای این منظور احداث شده است ( زمین حفاظتی ) متصل و مرتبط گردند . این قسمت ها عبارتند از ستون ها و پایه های فلزی که برای کار کردن با دستگاه باید آنها را لمس کرد و در دست گرفت . مثل انواع تنظیم کننده ها ، رگولاتور ها ، دسته کلید ها و غیره ، زیرا در این قسمت ها در اثر عبور جریان خیلی کم نیز عضلات دست به طوری منقبض می شود که باز کردن و رهایی پیدا کردن از آن   غیر ممکن و محال به نظر می رسد وعاقبتی و خیم برای تماس گیرنده در پی خواهد داشت .

ـ انواع میل های زمین :

میل ها را می توان کلاً به دو دسته تقسیم کرد که عبارتند از :

1- میل عمقی                            

 2- میل سطحی

 میل عمقی در اعماق زمین چال می شود و در دو نوع مختلف به کار گرفته می شود که عبارتند از :

الف : میل عمقی میله ای .                     

 ب: میل عمقی صفحه ای

 میل عمقی میله ای تشکیل شده از یک میله ، لوله یا هر پروفیل دیگر از آهن سفید که به طور عمودی در زمین کوبیده می شود و طول و تعداد آن بستگی به مقاومت گسترده لازم دارد .

میل عمقی صفحه ای از ورق آهن اندوده ( آهن سفید ) به ضخامت سه میلی متر تشکیل شده و به طور عمودی در زمین چال می شود . ابعاد آن متناسب با مقاومت گسترده لازم mm 1 * mm 1 و یا mm 1 * mm 5/ .  می باشد .

در موقع قرار دادن صفحه در زیر زمین باید دقت کرد که لبه بالایی صفحه حداقل یک متر زیر سطح زمین قرار گیرد .

میل سطحی تشکیل شده از یک یا چند مفتول یا طناب فولادی روی اندود ( آهن سفید ) که در عمق کم ( در حدود 5/ . تا 1 متر ) در زمین چال می شود و ممکن است به صورت ساده ( خطی ) اشعه ایی (‌ پنجه ای ) کمربندی ، غربالی و یا ترکیبی از آنها باشد . طول یا ابعاد میل سطحی بستگی به مقدار مقاومت گسترده مورد نیاز دارد .

 ـ شین زمین :

شین زمین رابط بین سیم زمین ( در قسمت بعد تشریح می شود ) و میل زمین است و تمام سیم های زمین از آن منشعب می شوند . شین زمین که معمولاً از آهن روی اندود انتخاب می شود ، با یک فاصله مناسبی سبت به زمین و دیوار نصب می گردد و مقطع آن در هیچ حالتی نباید از mm 200 کمتر باشدارتباط سیم زمین با شین باید از نظر الکتریکی و مکانیکی کاملاً مطمئن ، محکم و بدون مقاومت عبور باشد . لذا بهترین راه ، جوش دادن آنها است . در غیر این صورت باید از پیچ و مهره ( حداقل 10 m  ) با واشر فنری استفاده شود و در مقابل زنگ زدگی و خوردگی با رنگ محافظت شود .

ـ سیم زمین :

سیم زمین ارتباط بین میل و قطعاتی که باید زمین شوند را برقرار می کند و باید حتی المقدور طوری کشیده شود که قابل رویت باشد . در موقع انتخاب سطح مقطع سیم زمین باید در نظر گرفت که در موقع اتصال کابل زمین ، اغلب جریانی معادل جریان اتصال کوتاه از آن عبور می کند و سیم زمین باید بتواند این جریان را از خود عبور دهد ، بدون اینکه ایجاد فشار تماس زیاد کند . در هر حال نباید سطح مقطع سیم زمین از مقادیر زیر کوچکتر انتخاب گردد . سیم فولادی روی اندود mm  50 – سیم آلومینیومی mm 35 و سیم مسیmm  16  .

سیم هایی که در زمین و بدون روپوش و عایق کشیده می شوند ، جزئی از میل محسوب می شوند . در ضمن باید هر یک از سیم های زمین که از دستگاهی منشعب می شود مستقیماً به شین زمین وصل شود ( اتصال موازی ) و از سری و زنجیر کردن آنها باید به شدت اجتناب کرد .

 ـ صفر کردن :

یکی از روش های حفاظتی « صفر کردن » است که فقط در شبکه های با سیم صفر ممکن است . در این نوع حفاظت بدنه فلزی اسباب و ادوات و ماشین آلات برقی از راه سیم صفر به شبکه برق رسانی وصل می شود . در نتیجه با اتصال بدنه پیدا کردن یکی از دستگاه ها و بسته شدن مدار الکتریکی آن به کمک سیم صفر ، جریان شدیدی از محل اتصالی شده عبور می کند و باعث قطع کلید خودکار و یا فیوز مدار مربوط می شود . جهت قطع سریع و مطمئن فیوز باید جریان اتصال کوتاه حداقل 5/2 برابر جریان نامی فیوز باشد .

شرایط صفر کردن : صفر کردن به طور کلی به خاطر جلوگیری از پتانسیل گرفتن بدنه فلزی ماشین آلات برقی در اثر اتصال بدنه است . لذا قطع جریان تنها کافی نیست بلکه باید ولتاژ قطع گردد . از این جهت باید سیم صفر فاقد فیوز باشد . برای قطع فیوز و برداشتن ولتاژ و در نتیجه حفظت صحیح شرایطی لازم است که ذیلاً به طور خلاصه به آن اشاره خواهد شد .

شرط اول :

مقطع سیم ها باید طوری محاسبه و تعیین شوند که در موقع اتصال کوتاه بین یک فاز و سیم صفر حداقل جریانی معادل 5/2 برابر جریان نامی نزدیکترین فیوز به محل اتصالی از مدار عبور کند . در شبکه های سه فاز با اختلاف سطح نامی تا 127/220 ولت در صورتیکه مقطع سیم فاز از 6/1 برابر سیم صفر تجاوز نکند ، قطع فیوز لازم نیست .

شرط دوم :

سیم صفر باید حتماً زمین شود و محل زمین شدن سیم صفر نیز باید در نزدیکی پست ترانسفورماتور باشد . در شبکه سیم هوایی باید سیم صفر حداقل  در محل انشعاب نیز مجدداً زمین شود در صورتیکه در مسیر شبکه برق شهری ، زمین خوب مانند شبکه لوله کشی آب موجود است توصیه می شود که سیم صفر به لوله کشی آب رسانی شهر نیز متصل گردد . در صورتیکه در یک شبکه سه فاز چهارسیمه ( شبکه با سیم صفر ) یکی از فاز ها با زمین اتصالی و تماس پیدا کند : اولاً سیم صفرین نسبت به زمین اختلاف سطح پیدا می کند . ثانیاً اختلاف سطح فاز های سالم نیز نسبت به زمین بالا می رود .

شرط سوم :

در کشیدن سیم صفر باید مانند سیم فاز دقت کافی به عمل آید زیرا در صورت قطع شدن سیم صفر همیشه ولتاژ هایی در سیم صفر ایجاد می شود که بسته به محل قطع شدن ممکن است این ولتاژ خطرناک باشد . محل های مختلف قطع شدگی عبارتند از :

1-قطع سیم صفر بین دو زمین

2-قطع سیم صفر بعد از آخرین زمین

3-قطع سیم صفر و تماس با سیم فاز

 در حالت 1 و  2  اختلاف سطح تماسی به علت متعادل نبودن بارهای شبکه سه فاز به وجود می آید . در بار کاملاً متعادل اختلاف سطح تماسی صفر است . اما از آنجا که در یک شبکه سه فاز چهار سیم تقریباً همیشه بارها نا متعادل می شوند و از سیم صفر جریان عبور می کند در حالت های 1 و 2 می توان با ختلاف سطح نسبتاً زیادی مواجه شد .