تابلو برق دستگاه های صنعتی و بهینه سازی آن ها

تابلو برق، جزء بسیار مهم و اصلی هر دستگاه صنعتی پیشرفته می باشد. البته منظور ما در این مقاله تابلو برق کنترلی می باشد که از آن برای کنترل حرکت و عملکرد ماشین آلات صنعتی بزرگ و پیچیده استفاده می گردد.

افزایش بازده کنترلر های موتور، بهبود بهره وری، و بهبود هزینه محرک، تنها تعدادی از تغییرات عمده ای هستند که شرکت ها با بهینه سازی تابلو برق های کنترل الکتریکی به دنبال آن ها هستند. مهندسین و طراحان تابلو برق بر چالش هایی متمرکز هستند که با بهره برداری از بهترین عملکرد ممکن در طرح های موجود سروکار دارند. این چالش ها مربوط به استقرار محیطی، هزینه ایمنی، نگرانی های مربوط به نویز تداخل الکترومغناطیسی، و بهینه سازی فضای تابلو کنترل است.
طراحان و مهندسین برنامه های زمانی محدودی برای اتمام طرح های تابلو کنترل دارند و اغلب در تولید محصولاتی که طول عمر بالایی داشته و تمامی الزامات طراحی را برآورده کنند با مشکلاتی روبرو می شوند.

برای مثال محصولات آن گونه که در محیط های کنترل شده به صورت ایده آل عمل می کنند در محیط های خشن عملکرد خود را تکرار نمی کنند. مشکلاتی که در عمل تجربه می شود می تواند منجر به زمان خاموشی به منظور تعمیر سیستم های آسیب دیده و در نتیجه هزینه زیاد برای تعمیر و نگهداری گردد.

مهم ترین موارد مطرح شده در مورد تابلو برق

این مقاله راه حل ها و عملکرد هایی را بررسی خواهد کرد که به مهندسین و طراحان تابلو کنترل کمک می کند تا توسعه تابلو کنترل و چرخه عمر محصول را بهینه سازی کنند. در این مقاله نکات و ابزارهایی برای ارائه راه کار های فرآیند بهتر به منظور کاهش هزینه و بهبود عملکرد چرخه عمر معرفی خواهد شد.
بهینه سازی فضای تابلو کنترل
مهندسان و طراحان ماشین مدام با این چالش روبرو هستند تا اندازه ماشین هایی را که می سازند و فضای اشغالی آن ها را کاهش دهند. این به این معنی است که طراحان باید فضای اشغالی را به منظور گنجاندن موارد بیشتر در تابلو کنترل های موجود کاهش دهند. به حداکثر رساندن فضای پلتفرم یک راه حل خوب است. اما چندین چالش برای طراحی تابلو های کنترل کوچک تر وجود دارد. مواردی شامل:
• جدا سازی سیم ها
• مدیریت حرارتی
• ورودی سیم
• تداخل الکترومغناطیسی
• شعاع خمش سیم
• فضا برای توسعه آینده
علاوه بر نگرانی های ایمنی، مطابقت با استاندارد ها و کد ها، و همچنین انطباق با الزامات جداسازی اجزا الکترونیکی کار مهندس و طراح را پیچیده تر می کند.

تابلو برق کنترلی چیست؟

تابلو های کنترل از جعبه تابلو های سنتی و طراحی تک در فاصله زیادی گرفته اند. تابلو های کنترل دارای تطبیق پذیری بیشتری با جعبه های تابلو طراحی شده با چندین نقطه دسترسی، محفظه های زیر تابلو، و سیستم های خنک کننده اختیاری ادغام شده هستند.
منطقه ای که بیش تر افراد تمایل به استفاده از آن را ندارند فضای بین در محفظه و اجزای نصب شده در قسمت زیر تابلو در قسمت عقب است. استفاده از ریل های DIN با اجزایی که به طور معمول بر روی زیر تابلو نصب می شوند بهره وری از این فضا را ممکن می کند.
با سیستم های خنک کننده ادغام شده، تابلو های کنترلی می توانند به تجهیزات الکتریکی اجازه نصب و سوار شدن نزدیک تر به یکدیگر را بدهند. این امر فضای مورد استفاده را کاهش داده و راندمان انتشار گرما را در داخل واحد بهبود می بخشد. سیستم های خنک کننده فراوانی موجود هستند و انتخاب مورد مناسب به نیازهای تابلو کنترل بستگی دارد.

در همین خصوص بخوانید: آموزش نقشه کشی تابلو برق با ایپلن

کاهش نویز

تداخل الکترومغناطیسی از اجزای خارجی باعث ایجاد نویز می شود که می تواند در نهایت با عملیات عادی اجزای دیگر تداخل پیدا کند. خطر تداخل الکترومغناطیسی با ازدیاد اجزا شبکه ای و دستگاه های قدرت که به منظور به حداقل رساندن هزینه های تابلو انجام می شود افزایش می یابد. تشخیص اجزای ساطع کننده نویز زمانی که تابلو کنترل کامل شده است دشوار است، بنابراین برای کاهش خطر تداخل الکترومغناطیسی ممکن ضروری است که راه کارهای کاهش نویز در طراحی اصلی گنجانده شود.

اتصال تابلو برق به زمین

اتصال صحیح اجزا ساطع کننده نویز به زمین، اولین گام مهم در جهت کاهش انتشار تداخل الکترومغناطیسی است. سیم هایی که حلقه تشکیل می دهند، آنتن های بسیار قوی هستند و به حداقل رساندن اندازه حلقه ها به کاهش نویز کمک می کند. به جای قرار دادن سیم ها به صورت حلقه ای، سیم های تغذیه و برگشت را در کنار هم بکشید.
پیچیدن سیم ها با یکدیگر نیز اثرات تداخل الکترومغناطیسی را کاهش می دهد. سیم های اتصال زمین ورودی را توسط یک میله اتصال زمین عمومی در جایی که وارد می شوند به زیر تابلو وصل کنید.

موقعیت سیم ها

چیدمان سیمی یک مورد مهم در کنترل نویز است و فاصله بین سیم ها و طرح مسیر سیم عامل بزرگی در این امر می باشد. سیم ها را با زاویه قائمه از هم عبور دهید چون سیم های عمود بر هم طول مشترک کمتری نسبت به سیم های موازی دارند در نتیجه نویز کمتری تولید می شود. از قرار دادن جریان مستقیم در کنار جریان متناوب و ورودی ها در کنار خروجی ها اجتناب کنید.
برای کاهش تداخل الکترومغناطیسی توصیه می شود که یک فاصله ۳ تا ۶ اینچ بین رساناهای موازی ولتاژ بالا و ولتاژ پایین رعایت شود. همچنین فاصله ۱۲ اینچ برای کابل های فیدبک رمز گذار و تفکیک کننده، و کابل های موتور یا هر گونه کابل برق AC پیشنهاد می شود.

حفاظت زیست محیطی

محفظه های تابلو کنترل باید از سیستم های حیاتی حفاظت کنند،‌ خطر خاموشی بالقوه را کاهش دهند، و سلامتی پرسنل را تضمین کنند. ریسک های زیست محیطی مانند زنگ زدگی، قرار گرفتن در معرض مواد مضر، نویز الکتریکی و دمای محیط می توانند اثرات مخرب بر سیستم های تابلو کنترل داشته باشند. تعیین اینکه آیا کاربرد آن ها در فضای داخلی یا خارجی خواهد بود به شدت به عوامل زیر بستگی دارد. عوامل محیطی کلی عبارتند از:

• تعامل انسان (جدا سازی تجهیزات از پرسنل به منظور تامین ایمنی)
• قرار گرفتن در معرض مواد مضر (دور نگه داشتن سیستم از گرد و خاک، رطوبت، مواد روغنی)
• مایعات و مواد ساینده فشار بالا (تمیز کردن و برطرف کردن مواد)
• دما (نگهداری تجهیزات الکترونیکی در دمای عملیاتی)
• اشعه فرا بنفش (تخریب مواد توسط نور خورشید)
• عناصر عامل زنگ زدن (نمک ها و مواد شیمیایی که می توانند سبب زنگ زدن تجهیزات شوند)

برای حفاظت از تابلو های کنترل در برابر مواد مضر، آن ها باید پلمب هایی بدون درز برای محافظت سیستم های حیاتی داخلی داشته باشند. اعمال مواد مناسب بر سطح خارجی محفظه می تواند به آن کمک کند که در مقابل فشار ها و دما های بالا و همچنین اشعه های ماورای بنفش و زنگ زدگی بالقوه مقاومت کند. سیستم های مدیریت گرمایی می توانند به سیستم های تابلو کنترل کمک کنند در دماهای کاری طراحی شده باقی بمانند.
حفاظت از تابلو کنترل از عوامل محیطی برای حصول اطمینان از اینکه سیستم ها به درستی اجرا می شوند، و بهره وری و طول عمر تجهیزات کاهش نمی یابد، مهم است. در زمان انتخاب محفظه تابلو کنترل، درک عوامل محیطی به منظور مشخص کردن مورد مناسب براساس نیازمندی ها و استاندارد ها و به منظور رسیدن به درجه حفاظت مورد نظر از اهمیت بالایی برخوردار است.

محافظت از پرسنل

ارائه یک فضای کاری امن برای پرسنل در کسب وکار روزمره ضروری است. با توسعه و پیچیده تر شدن سیستم های کنترل، اکنون بیش از هر زمان دیگری ضروری است که گام های لازم برای تضمین ایمنی برداشته شود. شمار حوادث در حوزه برق افزایش یافته است، و این امر به نیاز برای افزایش ایمنی منجر شده است.
زمانی که خطرات محیطی نادیده گرفته شوند، آسیب های وارده به پرسنل می تواند موجب جریمه و افزایش هزینه های عملیاتی شود.
صاعقه الکتریکی یک اتفاق بسیار خطرناک و یک نقص الکتریکی گران قیمت است که به عنوان یک اتصال کوتاه بین رساناهای برقی رخ می دهد. اغلب، یک صاعقه الکتریکی با حرکت اپراتور یا تماس با تجهیزات دارای انرژی الکتریکی ایجاد می شود. نقص فاز به زمین یا فاز به فاز می تواند منجر به صدمات مهلک و آسیب به تجهیزات شود.

سیستم های علامت گذاری، لیبل زنی،‌ و شناسایی باید استفاده شود تا پرسنل از احتمال خطر در تابلو کنترل و سیستم های نزدیک مطلع شوند. موانع فیزیکی برای محافظت در برابر خطرات مکانیکی مهم هستند. لازم است که تجهیزات به شکلی طراحی شوند که پرسنل آموزش ندیده از منابع خطر دور باشند.

موانع فیزیکی عبارتند از:

مکانیزم های قفلی (راه کار ایمنی پیشگیرانه که منابع برق را هنگام کار قفل می کند)
درگاه های داده (امکان انجام فرایند های تشخیصی را بیرون از تابلو و دور از خطر فراهم می کند)
حبس کردن (به منظور حصول اطمینان از این که همه منابع انرژی قبل از انجام تعمیر ایمن هستند)

مهم است که تاسیسات دارای سیستم ها و تابلو های کنترل ، اقدامات احتیاطی لازم را برای حفظ امنیت پرسنل در حین عملیات انجام دهند. هزینه های قابل توجهی در ارتباط با حوادث الکتریکی مانند غرامت کارگران، هزینه های بیمه و هزینه های حقوقی می تواند وجود داشته باشد. با ارزیابی و درک مخاطرات فضای کاری، سیستم های تابلو کنترل و اجزا آن ها را می توان با در نظر داشتن ایمنی پرسنل طراحی کرد.