رله کنترل فاز

رله کنترل فاز چیست؟

کنترل فاز یا رله کنترل فاز یک تجهیز حفاظتی و کنترلی می باشد که در تابلو برق ها کاربرد دارد. این تجهیز به صورت الکترونیکی بوده و وظیفه آن حفاظت از تجهیزات در مقابل اختلالات شبکه می باشد.

بسیاری از تجهیزات در برابر این مشکلات و خطاها آسیب پذیر هستند، از اختلالات شبکه می توان به کاهش یا افزایش شدید ولتاژ، قطع یا عدم توالی و عدم تقارن فازها اشاره کرد. رله کنترل فاز به صورت کلی امکان نظارت بر مدارهای تغذیه سه فاز را فراهم می کند. در بازار رله کنترل فاز را به عنوان رله خرابی فاز، رله حفاظت فاز، رله نظارت فاز یا رله مانیتورینگ ولتاژ نیز می شناسند.

انواع رله کنترل فاز

رله های کنترل فاز یکی از تجهیزات کاربردی در برق صنعتی می باشند که برای مصارف مختلف از آنها استفاده می شود به همین دلیل انواع متفاوتی از آن طراحی و تولید شده است که هر کدام عملکرد حفاظتی مخصوص خود را دارند که در ادامه به برخی از آنها اشاره می کنیم.

• رله خرابی فاز

قطع شدن یا خرابی فاز می تواند ناشی از سوختن فیوز، خراب شدن تجهیزات برق، قطع شدن یا خرابی کابل ها، آسیب دیدن سیم پیچی ترانسفورماتور و غیره باشد. بعد از قطع یا خرابی یکی از فازها موتور نمی تواند به کار خود ادامه دهد و ممکن است متوقف شود. مشخص است که مقاومت یک الکتروموتور دوار بسیار بیشتر از یک الکتروموتور متوقف شده است که در این حالت با توجه به قانون اهم (I=V/R) با کاهش مقاومت، جریان می تواند تا 600 برابر افزایش یابد که این جریان می تواند به سرعت به سیم پیچ الکتروموتور یا دیگر تجهیزات آسیب برساند. موتورها هرگز نباید در خرابی فاز به شبکه متصل شوند یکی از وظایف رله کنترل فاز قطع کردن مدار کنترل الکتروموتور در چنین وضعیتی است.

• رله پایش ولتاژ

تجهیزات الکتریکی در اثر کارکرد در شرایط نامناسب ولتاژی دچار آسیب می شوند. افزایش ولتاژ باعث خرابی تجهیزات و اصطلاحا باعث سوختن آنها می شود. همچنین کاهش ولتاژ نیز می تواند باعث عدم حرکت موتور یا عدم کارکرد صحیح کنتاکتورها شود که این امر می تواند باعث افزایش دما و در نهایت آسیب رسیدن به تجهیزات شود. در این شرایط رله کنترل فاز با تشخیص افزایش یا کاهش بیش از حد مجاز ولتاژ شبکه می تواند در مواقع لازم با قطع مدار فرمان از آسیب رسیدن به تجهیزات الکترونیکی جلوگیری کند.

• رله توالی فاز

می دانیم این امکان وجود دارد که برای تغییر جهت در چرخش الکتروموتور یا چپ گرد، راست گرد کردن الکتروموتور با عوض نمودن دو عدد از فازهای وصل شده به موتورمی توان این تغییر را ایجاد کرد. برخی مواقع راه اندازی الکتروموتور سه فاز با توالی فاز نامناسب یا تغییر توالی فازها در حین کار الکتروموتور باعث معکوس کار کردن الکتروموتور می شود. معکوس کار کردن موتورها در برخی موارد مانند پمپ ها یا فن ها می تواند باعث آسیب رساندن به موتور یا برخی دیگر از قطعات دستگاه شود و موقعیت های بسیار خطرناک و نامناسبی را ایجاد کند. در چنین شرایطی با استفاده از رله کنترل فاز و نظارت بر روی توالی فازها می توانیم از آسیب ها و خطرات احتمالی جلوگیری کنیم.

• رله عدم تقارن فاز

تقریبا در تمام شبکه های الکتریکی نوسانات فازی و فرکانسی وجود دارد. عدم تعادل ولتاژی فازها عموما از خطاهای به وجود آمده در ترانسفورماتورها یا بار زیاد بر روی یکی از فازهای شبکه سه فاز نشأت می گیرد. عدم نصب مساوی مصرف کننده های تکفاز در شبکه سه فاز عموما باعث برهم خوردن تعادل فازها می شود. اگر منبع تغذیه موتور به دلایل ذکر شده نامتقارن شود موتور قسمتی از انرژی مصرف شده را به توان راکتیو تبدیل می کند و این توان راکتیو تولید شده بدون استفاده در سیستم از بین می رود، همچنین عدم تعادل فاز می تواند باعث به وجود آوردن تاثیرات منفی در سرعت و گشتاور موتور شود.

عدم تعادل باعث افزایش دما در سیم پیچی موتور می شود که این افزایش دما غیر قابل قبول بوده و می تواند به شدت عمر موتور را کاهش دهد. استاندارد IEC توصیه می کند به ازای عدم تعادل بیش از 5 درصد موتور را از شبکه خارج کنیم. با استفاده از رله های عدم تعادل فاز و نظارت دائمی بر روی عدم تعادل فازها می توانیم در مواقع لازم مدار فرمان را قطع کرده و از آسیب رسیدن به تجهیزات جلوگیری کنیم.

• رله کنترل فاز تکفاز

رله های کنترل فاز عمدتا با کاربری سه فاز طراحی و ساخته می شوند اما در بین رله های کنترل فاز، رله کنترل فاز تکفاز نیز در بازار موجود می باشد. این رله ها جهت افزایش امنیت منازل مسکونی و ساختمان های اداری تجاری در برابر خطرات احتمالی شبکه برق کاربرد دارند. مدل های تک فاز، رله کنترل فاز در ورودی اصلی برق، داخل تابلو توزیع ساختمان و بعد از کنتور برق نصب می شود. عملکرد این دستگاه شبیه به محافظ برق می باشد و در مواقع افت ولتاژ و افزایش ولتاژ بیش از حد مجاز عمل کرده و برای جلوگیری از آسیب رسیدن به تجهیزات موجود برق را قطع می کند. با نصب رله کنترل فاز تکفاز دیگر نیازی به نصب جداگانه محافظ برق برای حفاظت از تجهیزات در داخل واحد نمی باشد.

• رله کنترل فاز دیجیتال

رله کنترل فاز در انواع مختلفی از نظر عملکردی و ظاهری طراحی و تولید شده اند که در این بین برخی از این مدل ها دارای نمایشگر می باشند که این نمایشگر برای نمایش ولتاژ شبکه و بعضا برای تنظیم برخی از پارامترهای کنترلی، کنترل فاز کاربرد دارد. این نوع از رله کنترل فاز در بازار به عنوان رله کنترل فاز دیجیتالی یا رله مانیتورینگ دیجیتال شناخته می شود.

نحوه عملکرد رله کنترل فاز

پس از اتصال رله کنترل فاز به شبکه برق و یا وصل کردن سه فاز ورودی شبکه به ترمینال های R، S، T یا L3، L2، L1 کنترل فاز روشن خواهد شد و رله داخلی آن فعال شده و کنتاکت ها جذب می شوند. (ترمینال 15 یا مشترک به ترمینال 18 اتصال داده می شود و اتصال ترمینال 15 و 16 قطع می شود.). در صورت بروز هرگونه خطا در سیستم برق، تایمر داخلی دستگاه فعال می شود، اگر در مدت زمان تعیین شده خطا برطرف نشود کنترل فاز عمل کرده و مدار فرمان را قطع می کند و نشانگر خطا روشن می شود. (ترمینال 15 یا مشترک به ترمینال 16 اتصال داده می شود و اتصال ترمینال 15 و 18 قطع می شود.). باید توجه نمود برخی از رله های کنترل فاز تاخیر در وصل دارند یعنی بعد از هر بار بروز خطا و پس از رفع خطا، تایمر دستگاه زمانی را نیاز دارد که پس از گذشت این زمان مدار را دوباره فعال می کند.

نکات مهم در انتخاب رله کنترل فاز

در هنگام انتخاب و خرید رله کنترل فاز ابتدا باید توجه کنیم به حفاظت از چه خطاهایی نیاز داریم، کنترل فازهای طراحی شده و موجود در بازار قابلیت های حفاظتی متفاوتی دارند. به طور کلی کامل ترین نوع رله کنترل فاز توانایی تشخیص افت ولتاژ، افزایش ولتاژ، عدم توالی فازها، قطع یک یا دو فاز و عدم تقارن فازها را دارد و برخی دیگر فقط برای تشخیص عدم توالی فازها طراحی شده اند. پارامتر مهم بعدی ولتاژ نامی محصول است، به شکلی که باید توجه نمود کنترل فاز مورد نظر توانایی کار با 220 ولت تکفاز و 380 ولت سه فاز که پارامترهای شبکه برق ایران می باشد را داشته باشد.

مزایای رله کنترل فاز

رله کنترل فاز با حفاظت کامل از تجهیزات در برابر خطاها و اختلالات شبکه به طور مستقیم باعث افزایش عمر تجهیزات الکتریکی و جلوگیری از به وجود آمدن آسیب های جبران ناپذیر به افراد و تجهیزات می شود.

کاربرد رله کنترل فاز

رله های کنترل فاز در تمام مدارات کنترلی و قدرت کاربرد دارد. برای مثال بالابری را تصور کنید که در صورت بر هم خوردن توالی فاز می تواند باعث به خطر افتادن جان افراد شود. یا الکتروموتوری که بر اثر برهم خوردن تقارن فازها می تواند آسیب های جدی ببیند در نتیجه استفاده از رله های کنترل فاز یکی از الزامات تابلو برق ها می باشد. البته باید توجه نمود این رله ها به صورت مستقیم قابلیت قطع مدار قدرت را ندارند و خروجی این رله ها معمولا به بوبین کنتاکتورها یا ورودی کنترلرهای صنعتی مانند PLC متصل شده و پس از تشخیص و اعلام خطا، فرمان به قطع مدار قدرت می دهند.