تابلو برق یک محفظه بسته عموما از جنس فلز است که تجهیزات الکتریکی مختلف برای مقاصد مختلف درون آن قرار می گیرند و با مدارات لازم به یکدیگر متصل می شوند. استفاده از تابلو برق اهداف مختلفی در پی دارد. در بسیاری از کشورهای دنیا تجهیزات الکتریکی روی خود بار نصب می شوند یا روی دیوار کارگذاری می شوند که عمل رایجی است. به همین دلیل در بسیاری از کشورهای اروپایی استفاده از تجهیزات مثل درایوها با IP محیطی بالا بسیار رایج است.
در برخی کشورها همچون ایران تابلوسازی یک اصل در استفاده از تجهیزات الکتریکی می باشد.کمتر کاربرد الکتریکی را می توانید در کشور ما بیابید که در آن از تابلو برق استفاده نشده باشد. این امر دلایل مختلفی دارد که در ذیل به بررسی برخی از آن ها می پردازیم:
دلایل استفاده از تابلو برق
۱- حفاظت از تجهیزات با ارزش الکتریکی
یکی از دلایل استفاده از تابلو برق حفاظت از تجهیزات الکتریکی ارزشمند و حساس در برابر آسیب های محیطی است. فرض کنید بخواهیم از تجهیزات الکتریکی حساسی همچون PLC در محیط هایی با سطح آلودگی بالا از لحاظ گرد و غبار یا رطوبت بهره برداری کنیم. به عنوان مثالی دیگر، بارها پیش آمده که در ایستگاه های پمپاژ لوله ها ترکیده اند و آب با فشار روی تجهیزات الکتریکی پاشیده شده و موجب از بین رفتن آن ها شده است. در این شرایط احتمال آسیب دیدن تجهیزات و یا در بهترین حالت، کاهش طول عمر آن ها وجود دارد. در نتیجه می توان با قرار دادن تجهیزات در یک محفظه که درجه حفاظت محیطی بالایی داشته باشد از این آسیب ها جلوگیری کرد.
۲- زیبایی
بله، زیبایی و نظم در صنعت برق یکی از معیارهای مهم برای بسیاری از فعالان و مشتریان این حوزه است! شرکت های سازنده تابلو برق بر این مساله واقف هستند و تمام تلاش خود را به کار می گیرند تا در کنار ارائه کیفیت بالا، تابلویی چشم نواز با جانمایی موزون از تجهیزات بسازند و به نوعی یک اثر هنری خلق کنند.
۳- جانمایی و اتصالات مدار
قرار دادن همه تجهیزات الکتریکی در کنار یکدیگر، کار جانمایی و اتصال مدارات را آسان تر می کند.
۴- کاهش دسترسی افراد غیرمجاز با استفاده از تابلو برق
تابلوهای برق معمولا با درب های کلید دار یا قفل دار ساخته می شوند. بدین شکل می توان جلوی دسترسی افراد غیرمجاز به تجهیزات درون تابلو را گرفت تا باعث اختلال در کنترل و عملکرد تجهیزات نشوند.
۵- کاهش خطرات ناشی از خطا ها با تابلو برق
برق همواره می تواند خطرناک باشد.
یکی از خطرات بزرگ آن احتمال برق گرفتگی، آتش سوزی و انفجار و قوس الکتریکی است.
تجهیزات هنگامی که تحت استرس های الکتریکی شدید قرار بگیرند ممکن است باعث انفجار یا آتش سوزی شوند که این می تواند برای اپراتورهای نزدیک به آن ها بسیار خطرناک و گاها کشنده باشد.
استفاده از تابلوهایی با کیفیت دارای فناوری دفع قوس الکتریکی می تواند از افراد کاملا در برابر این نوع آسیب ها محافظت کند.
6- جابجایی آسان در هنگام جابجایی کاربرد با استفاده از تابلو برق
بسیاری از کاربردها به خصوص در حوزه پمپار بسته به شرایط ممکن است از لحاظ مکانی جابجا شوند. فرض کنید در یک ایستگاه پمپاژ از یک تابلو درایو استفاده شده باشد و بخواهیم بنا به ضرورت پمپی را در یک ایستگاه دیگر با درایو راه اندازی کنیم. به راحتی می توان تابلودرایو را از ایستگاه اول جدا کرد و به دومی منتقل کرد و با کمترین دردسر پس از برقراری اتصالات قدرت کاربرد را راه اندازی کرد. اگر تجهیزات به صورت مجتمع در تابلو موجود نبودند و در محیط (مثلا روی دیوار) نصب شده بودند به سختی می توانستیم این جابجایی را انجام دهیم.
دسته بندی تابلو برق ها
انواع تابلو برق از نظر سطح ولتاژ
انواع تابلو برق از نظر محل نصب
تابلوهای برق را می توان از جوانب مختلفی دسته بندی کرد. مثلا نوع محفظه (فلزی، متالکلد و …)، نحوه دسترسی به تجهیزات (تابلوهای کشویی و درب دار و …)، ابعاد (کمپکت یا سنتی) و دسته بندی های مختلف دیگر. اما یکی از مهم ترین دسته بندی ها، طبقه بندی تابلوهای برق بر اساس عملکرد، سطح ولتاژ و محل نصب می باشد. هر کاربردی ویژگی های مخصوص به خود را دارد که باید در طراحی و ساخت تابلو و همچنین تجهیزات درون آن مد نظر قرار داده شوند. در ذیل به بررسی انواع مهم در دسته بندی تابلو برق ها می پردازیم.
انواع تابلو برق از نظر عملکرد :
• تابلو برق کنترل صنعتی
همان طور که از اسم آن مشخص است این تابلوها برای کاربردهای کنترلی نظیر اتوماسیون، سافت استارتر، درایو یا PLC و امثال آن برای سیستم کنترلی ماشین های صنعتی و کارگاه ها و کارخانه ها مورد استفاده قرار می گیرند. این تابلو ها به ما این امکان را می دهند که به راحتی در سیستم عیب یابی کنیم.
۱- تابلو برق سافت استارتر
تابلو برق های دارای سافت استارتر برای کاربردهای راه اندازی بارهای موتوری مورد استفاده قرار می گیرند. این تابلو ها بسته به سایز سافت استارتر معمولا دارای ابعاد کوچکی بوده و تجهیزات الکتریکی مختلف همچون ساعت فرمان، ساعت کارکرد، کنتاکتور بایپس در صورت نیاز، آمپرمتر و کلید ورودی را شامل می شوند.
در تابلوسافت معمولا از یک ترانس ایزوله برای تامین تغذیه کنترلی سافت استارتر استفاده می شود و روی درب نیز کلیدهای فشاری برای راه اندازی و توقف موتور تعبیه می شود. تابلو سافت در ایران یکی از پرکاربردترین نوع تابلوهای الکتریکی در کنار تابلو درایو برای صنعت آب و فاضلاب است. در صورت بزرگ بودن موتور غالبا در تابلوساز خازن تصحیح ضریب توان نیز در نظر گرفته می شود.[
۲- تابلو برق درایو های کنترل دور
تابلو درایو نیز با هدف کنترل یک موتور الکتریکی مجهز به اینورتر یا درایو کنترل دور است. تابلوهای برق مجهز به درایو از لحاظ تجهیزات شباهت زیادی به تابلو سافت دارد با این تفاوت که در آن ها دیگر خبری از کنتاکتور بایپس یا خازن نیست.
تابلو برق درایو ممکن است بسته به نیاز دارای اتصالات مختلف سنسورهایی باشند که به درایو متصل می شوند و یکی از مهمترین معیارهای آنها تهویه مناسب است. اینورترها به دلیل کلیدزنی های مداوم حرارت زیادی تولید می کنند در نتیجه تابلو باید مجهز به فن های مناسب برای خنک ساز فضای درون تابلو باشد.
۳- تابلو برق PLC
PLCها مغزهای کنترلی مجموعه های الکتریکی هستند. یکی دیگر از انواع تابلو برق های تابلو PLC هستند که عموما دارای تجهیزات کنترلی و وایرینگ های مربوطه ارتباطی می باشند.
• تابلو برق توزیع
این تابلو ها که از رایج ترین نوع آن ها هستند و تقریبا در تمامی مکان ها در ابعاد و سطوح ولتاژی متفاوت نظیر تابلوهای ایستاده، داخلی، خارجی، دیواری، متال، کشویی و تابلوهای MV، LV وجود دارند که وظیفه توزیع برق بین تجهیزات صنعتی را دارند. در واقع از این تابلو برق به عنوان یک منبع تغذیه که از حفاظت بالایی برخوردار هستند در مراکز مهم و بزرگ استفاده می شود.
• تابلو برق اصلاح ضریب قدرت
این تابلو ها که به تابلوهای بانک خازنی نیز معروف هستند عموما در کارخانه ها و کارگاه های صنعتی جهت کاهش توان راکتیو و در نتیجه کاهش تلفات و افزایش راندمان استفاده می شوند. این تابلو برق با استفاده از یک رگولاتور هر لحظه شکل موج ولتاژ و جریان را رصد میکنند و با تعیین تعداد و اندازه خازن مورد نیاز سیستم اختلاف فاز میان این دو پارامتر را بر طرف می کنند یا به اصظلاح ضریب قدرت را به عدد یک نزدیک میکنند .
• تابلو برق حفاظت و کنترل
از این تابلو ها در مراکز مهمی چون کارخانه های صنعتی بزرگ یا مکان های حساسی مثل مترو به منظور راه اندازی و کنترل استفاده می شود تابلو های حفاظت و کنترل با اندازه گیری پارامتر های الکتریکی مثل ولتاژ، جریان،توان و غیره دستورات و پیغام های لازم را به اپراتور ارسال می کند. همچنین این تابلو برق قابلیت نمایش خطا در سیستم را دارند.
انواع تابلو برق از نظر سطح ولتاژ :
۱- تابلو برق های فشار ضعیف یا (LV Low voltage)
۲- تابلو برق های فشار متوسط یا (MV Medium voltage)
۱- تابلو برق فشار ضعیف
به طور کلی فشار ضعیف یا LV به تابلوهایی نسبت داده می شود که سطح ولتاژ قابل تحمل آن ها حداکثر ۱۰۰۰ ولت می باشد(ولتاژ نامی۶۹۰ ولت و ولتاژ کاری ۴۰۰ ولت) .این تابلو می تواند از تجهیزات الکترونیکی قطع و وصل مثل فیوزها و کنتاکتور ها یا تجهیزات الکتریکی کنترلی مثل درایوها و سافت استارتر ها و همچنین انواع رله های حفاظتی به همراه اتصالات و کابل های رابط تشکیل شده باشد. همچنین برای ساخت این تابلو برق ها جهت رعایت اصول حفاظتی و عایقی از ورقه های گالوانیزه و روغنی استفاده می شود.
دسته بندی تابلو برق های فشار ضعیف
از آنجایی که سطح ولتاژ کاری آنها ۴۰۰ ولت است عموما در واحد های مسکونی یا صنعتی کم مصرف جهت توزیع برق استفاده می شوند و به دو نوع کنتور و تقسیم دسته بندی می شوند که تمامی اینها بسته به نوع کاربری در مکان های زیر استفاده می شوند.
- تابلوی توزیع صنعتی: به طبع در داخل کارخانه ها و قسمت های صنعتی استفاده می شود.
- تابلوی : plc برای اهداف کنترلی و اتوماسیون استفاده میشود که عموما اتوماتیک هستند.
- تابلوی بانک خازنی: برای اصلاح ضریب قدرت برق مصرفی کارگاه ها و کارخانه ها از این دسته استفاده می شود
۲- تابلو برق فشار متوسط (MV)
تابلو برق های فشار متوسط در سطح ولتاژ بین ۱۰۰۰V تا ۳۶۰۰۰V قرار دارند. تابلوهای فشار متوسط معمولاً در سطح ولتاژ ۱ تا ۳۶ کیلو ولت قرار دارند و به صورت چند سلولی مونتاژ می شوند. تجهیزات داخل این تابلوها شامل انواع کلیدهای قدرت یا دژنکتور، ترانسفورماتورهای اندازه گیری جریان و ولتاژ، کلیدهای جدا کننده زمین، کنتاکتورهای فشار متوسط، رله، باس بار، لوازم و تجهیزات کنترلی است. با توجه به نوع استفاده و کاربری ما از جمله اندازه محیط مورد نظر و اینکه برق ورودی فشار قوی یا ضعیف باشد ممکن است به انواع مختلفی از تابلو برق ها نیاز داشته باشیم.. نام رسمی که برای تابلو های برق استفاده می شود (SCA ) به معنی مجمع سوئیچینگ و کنترل می باشد(Switchgear and Control Assembly).
انواع تابلو برق فشار متوسط
۱- تابلو برق فشار متوسط عایق بندی شده با گاز GIS
تابلو برق عایق بندی شده گاز (GIS) از گاز سولفور هگزافلوئورید (SF6) به عنوان یک واسطه دی الکتریک برای خاموش کردن قوس ایجاد شده در طی جداسازی تماس استفاده می کند. از آنجا که SF6 از قدرت دی الکتریک قوی برخوردار است، مسافت عایق نیز می تواند کوچکتر باشد. در تابلو برق GIS، کلیه اجزای الکتریکی سوئیچ ها، مانند شینه ها، عایق الکتریکی یا سکسیونرها، مدار شکن یا دژنکتور، ترانسفورماتور جریان، ترانسفورماتور ولتاژ، سوئیچ های زمینی، و برق گیر های فضار ضعیف تابلویی و رعد و برق در محفظه محکم با گاز SF6 محصور می شوند. امروزه کمپانی های تابلوساز مختلف طیف وسیعی از تابلو برق GIS را از 52 تا 1100 کیلو ولت تولید می کنند.
۲- تابلو برق متال کلد
(METAL CLAD)
تابلو برق متال کلد با روکش فلزی در استاندارد IEEE C37.20.2 تعریف شده و به نوعی تابلو برق فشار متوسط اشاره دارد که در آن کلیه اجزای الکتریکی شامل شین های ورودی، شین های خروجی، ابزار دقیق و مدارشکن اصلی یا کلید مدار، در محفظه های فلزی جداگانه محصور شده اند که منجر به افزایش سطح ایمنی، پایداری و سهولت در تعمیر و نگهداری می شود. مقادیر ولتاژ نامی تابلوهای برق فشار متوسط متال کلد از 5 کیلو ولت تا 38 کیلو ولت است. در تابلو برق متال کلد برای سهولت در نگهداری از دژنکتورهای کشویی استفاده می شود و اغلب در تأسیسات صنعتی و تولید برق و تأسیسات انتقال نیرو کاربرد دارد.
۳- تابلو برق فشار متوسط سنتی
تابلو برق فشار متوسط سنتی در استاندارد IEEE C37.20.3 تعریف شده است. تابلو برق سنتی شامل دستگاههای محافظ مدار از جمله قطع کننده های مدار، فیوزهای برق و سوئیچ های فیوزدار و همچنین تجهیزات کنترل و اندازه گیری است. این تابلو ها می توانند در پست های مشترکین نصب شوند و نیازی به بدنه های جداگانه یا قسمت های داخلی مجزا که در تابلو های متال کلد ضروری هستند، وجود ندارد. تابلو برق فشار متوسط سنتی در بسیاری از تأسیسات صنعتی که در آنجا ولتاژ الکتریکی بالای 20 کیلوولت می باشد می تواند مورد استفاده قرار بگیرد.
۴- تابلو برق های زیرزمینی پد مونت
تابلو های برق پد مونت توسط استاندارد IEEE C37.74 تعریف و توصیف شده اند. تابلو برق های پد مونت برای سیستم های توزیع برق زیرزمینی با سطوح ولتاژ 5 تا 38 کیلوولت طراحی شده اند و عموما به پایداری و قابلیت اطمینان بالا مشهور هستند. تابلو برق های پد مونت دارای ساختار مناسب برای نصب در فضای آزاد، مستحکم و با بدنه مقاوم در برابر دماهای مختلف بوده و طراحی منحصر به فردی دارند که استفاده از آن ها برای خطوط توزیع بار، تقسیم بندی فیدرها و کاربردهای حفاظت از مدار را توجیه پذیر می کند. کلیدها، فیوزها و مدارشکن های خلا برای محافظت از بارها، ایزوله کردن خطاها و کمینه سازی میزان خاموشی ها نیز در این نوع تابلو برق مورد استفاده قرار می گیرند. تابلو های پد مونت با مجموع 6 کابل ورودی و خروجی در یک محفظه بسته عایق بندی شده وجود دارند. مواد عایقی مورد استفاده شامل هوا، گاز SF6، مایع و مواد جامد نیز می گردد.
اجزای اصلی تابلو برق فشار متوسط:
- کابل های ورودی
- کنتاکتورها
- کلید تیغه ای
- کلید قطع بار
- کلید زمین
- مدارشکن یا به اصطلاح بریکر
- فیوز ها
- رله های حفاظتی
انواع تابلو برق از نظر محل نصب :
• تابلو برق محیط باز یا Outdoor
همان طور که از اسم آن مشخص است محل نصب تابلو برق بیرونی فضای آزاد است و یک فرق عمده با نوع درونی و نصب شده در فضای بسته دارد که باید از تجهیزات و المان های داخل تابلو در مقابل عوامل جوی مثل رطوبت و بارندگی و گرد و خاک ﻣﺤﺎﻓﻈﺖ ﻛﻨﺪ و ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن ﺧﺎﺻﻲ نیز دارند.
- حداقل ۲ میلی متر باید برای ضخامت ورقه بدنه آن در نظر گرفته شود.
- در پوش یا سقف آن باید به گونه ای باشد که از هر طرف ۵ سانتی متر بیرون باشد، به این معنی که بزرگتر از فضای کلی تابلو باشند.
- دسترسی به داخل تابلو فقط از طریق درب جلویی امکان پذیر است و دقت شود که درزها حتما به وسیله ماود مخصوص طور کامل آب بندی شوند و تابلو برق عایق شود.
- از قفل مناسب استفاده شود.
- تابلو برق باید بر روی سکویی که ارتفاع آن حدودا۲۰ الی ۲۵ سانتی متر از سطح مورد نظر است بر روی پایه های مناسبی که درون فونداسیون کار گذاشته می شوند نصب شود. همچنین سکوی مورد نظر باید مثل سقف آن از هر دو طرف ۱۰ سانتی متر بزرگتر از لبه تابلو باشد.
- از آنجایی که نور آفتاب رنگ بیشتر اجسام را تغییر می دهد تابلو برق باید با استفاده از رنگ مقاوم در برابر نور رنگ آمیزی شود.
- مسئله بعدی ابعاد تابلو برق بیرونی است که می تواند بسته به نوع کاربرد متفاوت باشد اما توصیه می شود که ارتفاع آن حداکثر ۱۲۰ سانتی متر، عرض بر حسب نیاز و عمق آن نیز۴۰ سانتی متر باشد.
• تابلو برق محیط بسته یا Indoor
تابلو برق های درونی به تابلوهایی گفته می شود که در محیط بسته یا به اصطلاح سرپوشیده نصب می شوند. و همانند دیگر تابلو ها وظیفه اصلی آن ها حفاظت از تجهیزات الکترونیکی نصب شده داخل تابلو است و به دو نوع ایستاده و دیواری تقسیم می شود.
۱- تابلو برق ایستاده
• ضخامت ورقه بدنه حداقل ۲ میلی متر
• جنس استراکچر نگهدارنده از پروفیل و یا نبشی آهنی باشد
• کابل ها از زیر تابلو درون یک کانال یا اطاقک خاص قرار بگیرند و با استفاده از فوندانسیون و پیچ و مهره به تابلو متصل شوند.
• ابعاد تابلو برای دسترسی فقط از جلو: ارتفاع ۲۲۰ سانتی متری، عرض ۹۰ سانتی متر و عمق ۶۰ سانتی متر
• ابعاد تابلو با دسترسی از دو طرف: ارتفاع ۲۲۰ سانتی متری، عرض ۹۰ سانتی متر و عمق ۸۰ سانتی متر
۲- تابلو برق دیواری
این تابلو برق ها بر خلاف نوع ایستاده که روی پایه نصب می شوند بر روی دیوار قرار می گیرند.
• در صورتی که ارتفاع تابلو یک متر باشد ضخامت ورقه بدنه۱٫۲۵ میلی متر و در صورتی که ارتفاع بلندتر از یک متر باشد از ورق با ضخامت ۱٫۵ میلی متر استفاده شود.
• محل ورود و خروج کابل ها با استفاده از مواد مخصوص و چسب های مناسب مسدود و عایق بندی شوند.
• برای سهولت کار، تجهیزات بر روی ورقی به ضخامت۱٫۵ میلی متر نصب شده از این ورق با استفاده از پیچ و مهره به بدنه تابلو بسته می شود.
• حداکثر ارتفاع نصب کلیه تابلوهای دیواری ۲۱۰ سانتی متر از کف تمام شده تا بالای تابلو باشد