۱۰ دستگاه اندازه گیری الکتریکی پرکاربرد در برق

در سیستم های الکتریکی و تابلوهای اصلی برق و در اغلب محیط های صنعتی، برای بررسی و مدیریت تجهیزات الکتریکی و آنالیز پارامترهایی مانند جریان، ولتاژ، توان، فرکانس، ضریب قدرت و … به دستگاه های اندازه گیری الکتریکی نیاز است.

انتخاب دستگاه های اندازه گیری

1. کلاس دقت دستگاه: ۱٫۵ و در صورت لزوم ۱
2. ولتاژ تست دستگاه: (مثال برای کار در ولتاژ ۴۰ الی ۶۰۰ ولت، ولتاژ تست ۲۰۰۰ ولت)
3. کمیت مورد سنجش
4. وضعیت نصب دستگاه
5. ابعاد دستگاه (۷۲×۷۲، ۹۶×۹۶، ۱۴۴×۱۴۴) میلی متر در میلی متر
6. نصب مستقیم به مدار یا با استفاده از C.T و P.T

پاورمتر 

پاورمتر به منظور اندازه گیری و محاسبه توان، انرژی، توان اکتیو، توان راکتیو، ضریب توان یا Power Factor، جریان و ولتاژ طراحی و تولید شده است. پاورمتر تابلویی یا پاور آنالایزر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی است که برای سنجش و مانیتورینگ پارامترهای متعددی در زمینه توان و انرژی، در صنایع برق، کارخانجات بزرگ و کوچک، اپراتورهای برق صنعتی و تست ترانسفورماتورهای قدرت تک فاز و سه فاز استفاده می شود.

پاورمتر اشنایدر الکتریک با داشتن کلاس دقت بالا، قابلیت محاسبه دیماند، پورت ارتباطی سریال یا شبکه اترنت، ورودی – خروجی دیجیتال یا آنالوگ، ساعت داخلی یا RTC، قابلیت ایجاد تعرفه، محاسبه THD و یا TDD، نمایش بزرگی مولفه های هارومونیکی به صورت انفرادی از مرغوب ترین پاورآنالیزرهای موجود به شمار می آید. در حال حاضر پاورمترهای سری ۲۰۰۰ اشنایدر الکتریک جایگزین پاورمترهای سری ۱۰۰۰ شده است و همچنین قیمت پاورمتر اشنایدر الکتریک باتوجه به امکانات آن افزایش می یابد.

آمپرمتر

آمپرمتر دستگاهی جهت اندازه گیری مقدار جریان مؤثر در مدار است که به صورت سری با مصرف کننده قرار می گیرد. برای اندازه گیری جریانی که از بار عبور می کند، باید آمپرمتر را به صورت سری با مصرف کننده قرار داد. برای توسعۀ اندازه گیری در جریان های مستقیم و متناوب توان پایین از مقاومت های موازی (Rp) که به آن شنت آمپرمتر می گویند استفاده می شود.

در تابلوهای برق می توان برای اندازه گیری جریان هر مصرف کننده یک آمپرمتر و برای اندازه گیری جریان کل نیز یک آمپرمتر جداگانه در مدار قرار داد. در جریان سه فاز در صورت متعادل بودن بار، می توان توسط یک آمپرمتر جریان یک فاز را اندازه گیری، و برای دو فاز دیگر منظور کرد. اما چون معمولاً بر روی شینه های اصلی تابلو، بارهای متعادل قرار نمی گیرد لذا برای هر شین یک آمپرمتر و در مجموع از سه آمپرمتر استفاده می شود.

آمپرمترها در دو نوع AC و DC در بازار موجود است. در هنگام استفاده از آمپرمتر باید شدت جریان مدار بیش از جریان نامی یا جریان ماکزیمم آن نباشد. به عنوان مثال آمپرمتر صفر تا ۱۰ آمپر تنها جریان های در این محدوده را اندازه گیری می کند.

در مواردی که به خاطر زیاد بودن جریان و یا غیرممکن بودن اتصال شین به آمپرمتر، استفاده از آمپرمتر به تنهایی مقدور نباشد از ترانسفورماتور (مبدل) جریان استفاده می کنیم. گاهی اوقات جریان مصرف کننده بیشتر از این مقدار بوده که در این صورت می توان از چند روش، رنج آمپرمتر را توسعه داد که متداول ترین آن، استفاده از ترانس جریان یا اصطلاحاً CT است. در CT، اولیه ترانس از یک هادی یا شین و ثانویه آن از یک سیم پیچ تشکیل شده است. در ادامه این مقاله توضیحات بیشتری در مورد ترانس جریان خواهیم داد.

 توجه داشته باشید که در هنگام استفاده از ترانس جریان باید ضریب تبدیل در مقدار عددی خوانده شده از آمپرمتر لحاظ شود. لازم به ذکر است که در اکثر آمپرمترها ضریب CT برای دستگاه اندازه گیری تعریف شده است به طوری که عددی که آمپرمتر نشان می دهد در اصل مقدار واقعی جریان خواهد بود و دیگر نیازی به لحاظ کردن ضریب تبدیل نیست.

برای نصب در تابلوهای سه فاز آمپر پایین (کمتر از ۱۰۰ آمپر) به شکل مستقیم (یکسره، بدون مبدل) و برای آمپراژهای بالا با استفاده از ترانسفورماتور جریان بسته می شوند. سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور جریان فقط شین (شمش) حامل جریان است.

 آمپرمتر مطابق با شدت جریان عبوری از مدار با حدوداً ۲۰ درصد اضافه جریان انتخاب می شود تا شدت جریان ۶۰ آمپر در شبکۀ فشار ضعیف آمپرمتر مستقیماً در مسیر جریان مصرف قرار گرفته و جریان بیش از این مقدار از طریق CT سنجیده شده و به آمپرمتر داده می شود.

درجه بندی این نوع آمپرمترها باید براساس شدت جریان اولیه مدار انجام شود و نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان در مشخصات آمپرمتر درج شده باشد. دستگاه های اندازه گیری تابلویی معمولاً با کلاس دقت ۱٫۵  ساخته می شوند.

وسایلی برای اندازه گیری جریان الکتریکی وجود دارد که از جهات مختلف، انواع گوناگونی دارد. برای سفارش یک آمپرمتر باید به نکات زیر توجه کرد:

– اندازه آمپرمتر (۴۸*۴۸ ، ۷۲*۷۲ ، ۹۶*۹۶، ۱۴۴*۱۴۴، ۹۶*۴۸)

– نحوۀ نصب (Flush mounted: مناسب برای نصب روی درب – Surface mounted: مناسب برای نصب روی سطح). اغلب در صنعت تابلوسازی از نوع Flush mounted استفاده می شود.

– کلاس دقت ۰٫۵ ، ۱ و یا ۱٫۵ که هرچه این عدد کمتر باشد دقت وسیلۀ اندازه گیری بیش تر خواهد بود.

– نحوۀ مندرج کردن صفحه آمپرمتر: برای مشخص کردن این مشخصه باید دو مشخصۀ فرعی را متذکر شد.

۱- نسبت تبدیل ترانس جریانی که آمپرمتر را تغذیه می کند.

۲- حداکثر جریانی که ممکن است از آمپرمتر عبور کند بدون آن که ضربه ای ناگهانی به عقربه بخورد.

به این مشخصه در زبان انگلیسی Graduation گفته و عدد مشخص کننده این کمیت می تواند ۱، ۱٫۲ ، ۲، ۵ و یا ۶ باشد. در مصارف موتوری به علت جریان راه اندازی که ۵ الی ۶ برابر جریان نامی است In Graduation=(5 or 6) مورد نیاز است، لذا در مصارف غیر موتوری این عدد می تواند ۱٫۲ یا ۲ باشد. حداکثر زاویه ای که عقربه طی می کند این عدد می تواند ۹۰ درجه یا ۱۸۰ درجه و یا ۲۴۰ درجه باشد.

نکته: برخی آمپرمترها می توانند به عقربه ای مجهز باشند که فقط می تواند از اعداد کم به سمت اعداد بزرگ تر حرکت کند. به عبارت دیگر پشت این عقربه خاص، فنری وجود ندارد که وقتی جریان کم می شود عقربه نیز به سمت اعداد کم تر برگردد. به این نوع از آمپرمترها که مجهز به عقربه ثانویه ای با این مشخصه است آمپرمتر مجهز به Max.Demand گفته می شود.

ولت متر

برای اندازه گیری ولتاژ مدار از ولت متر که به صورت موازی با آن قرار می گیرد، استفاده می شود. ولت متر مانند آمپرمتر در دو نوع AC و DC ساخته می شود. برای توسعۀ اندازه گیری در جریان مستقیم و متناوب یک فاز فشار ضعیف از مقاومت های سری (Rs) جهت زیاد شدن مقاومت داخلی استفاده می کنند. در صورتی که بخواهیم ولتاژ شبکه را در تابلو اندازه گیری کنیم، باید دو سر ولت متر را مستقیماً به شین های موردنظر مثلاً فاز R و سیم MP یا دو فاز R، S وصل کنیم.

در مواردی که بخواهند ولتاژ فازهای مختلف را نسبت به سیم نول و یا ولتاژ دو به دوی فازها را اندازه گیری کنند، از کلید سلکتور ولت استفاده می کنند.

چون ولت مترهایی که در روی تابلوهای معمولی استفاده می شوند، معمولاً برای اندازه گیری ولتاژ معینی بوده و محدوده تغییرات این ولتاژ نیز کم است (مثلاً ولتاژ بین دو فاز شبکه ۴۰۰ ولت است) لذا این گونه ولت مترها دارای صفحه مدرجی است که درجه بندی آنها در ابتدا فشرده و در حدود اندازه گیری موردنظر، دارای درجه بندی گسترده تری است. امروزه استفاده از ولت مترهای دیجیتالی رواج پیدا کرده، که مقدار ولتاژ به صورت عدد روی صفحه نمایش ظاهر می شود.

برای اندازه گیری ولتاژهای بالا (فشار متوسط و قوی) از ترانسفورماتور ولتاژ که معمولاً به نسبت ۲۰ کیلو ولت به ۲۰۰ ولت طراحی و ساخته شده است استفاده می کنند. در تابلوهای سه فازه با استفاده از کلید ویژه (کلید ولت متریک کلید لاین) فقط با یک ولت متر می توان ولتاژهای هر فاز  T ،N-S ،N-R ،Nو همچنین ولتاژهای خط T ،R-S ،T-R ،S را در هر زمان به سادگی اندازه گیری کرد.

این دستگاه اندازه گیری نیز مشابه آمپرمتر است با این تفاوت که به جای نسبت تبدیل جریان، باید تبدیل ولتاژی را مشخص کرد.

تفاوت دیگری که ولت متر با آمپرمتر دارد این است که Graduation عقربه هیچ موقع نمی تواند ۵ یا ۶ برابر ولتاژ نامی سیستم باشد؛ چون ولتاژ شبکه ۵ یا ۶ برابر حالت ولتاژ نامی اش نمی شود. اغلب Graduation برابر با ۱٫۲ کافی است.

در شبکه فشار ضعیف ولت متر نصب شده بر روی تابلو دارای درجه بندی از صفر الی ۵۰۰ ولت است. در تابلوهای کنترل شبکه با ولتاژ بالا درجه بندی ولت متر براساس ولتاژ شبکه صورت می گیرد. در این نوع ولت مترها میزان نسبت تبدیل P.T یا C.T لحاظ شده و ولتاژ اولیه و ثانویه روی ولت متر درج می شود.

فرکانس متر

یکی از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی فرکانس متر است. از نسبت سنج های الکترودینامیکی، اندکسیونی و آهنی با اضافه کردن بعضی اجزای الکتریکی مانند سلف، خازن و مقاومت الکتریکی می توان به عنوان فرکانس متر استفاده کرد. فرکانس مترها عموماً عقربه ای بوده و می توانند فرکانس را در محدوده وسیعی اندازه گیری کنند.

برای اندازه گیری فرکانس از سه نوع فرکانس متر زبانه ای (ارتعاشی)، عقربه ای و دیجیتالی استفاده می شود. به علت دقت زیاد و مقاوم بودن فرکانس مترهای ارتعاشی در ضربه های مکانیکی، بیشتر از این نوع در تابلوها برای سنجش فرکانس های کم و متوسط استفاده می شود.

فرکانس مترهای دیجیتالی به علت دقت زیاد در اندازه گیری فرکانس کاربرد فراوان دارند. فرکانس متر به صورت موازی به شبکه متصل می شود. موارد استفاده فرکانس متر بیشتر در تابلوهای برق برای سنکرون کردن (موازی کردن) دو ژنراتور با شبکه است.

برای اندازه گیری فرکانس در نیروگاه ها و تابلوهای توزیع انرژی الکتریکی کارخانجات به خاطر مشخص بودن حدود فرکانس از دستگاه های ارتعاشی استفاده می شود. حدود اندازه گیری این دستگاه ها بسیار کم است. ولی به علت ساختمان ساده، ارزانی قیمت و استحکام زیاد در سطح وسیعی مورد استفاده قرار می گیرند.

برای نصب روی تابلوهای کارخانه های صنعتی معمولاً از مدل ارتعاشی استفاده می کنند که می تواند در برابر عوامل خارجی از مدلهای عقربه ای مقاوم تر باشد.

فرکانس متر ارتعاشی از یک سری تیغه های فلزی که کنار هم در داخل یک بوبین قرار گرفته اند تشکیل شده است. هرکدام از این تیغه ها دارای فرکانس ارتعاشی خاصی است. وقتی بوبین به جریان متناوبی وصل شود در داخل آن میدان مغناطیسی متناوبی ایجاد می شود. در اثر تأثیر میدان مغناطیسی، تیغه ای که دارای فرکانس ارتعاشی دو برابر فرکانس جریان متناوب است با تغییرات میدان ایجاد رزنانس می کند و به ارتعاش در می آید و بدین ترتیب فرکانس جریانی را که از بوبین می گذرد نشان می دهد.

در زیر قسمت خمیدگی سر تیغه ها مقداری لحیم قرار دارد که با کم و زیاد کردن وزن آن فرکانس ارتعاشات تیغه را دقیقاً تنظیم می کنند. فرکانس متر مشابه ولت متر به صورت موازی در مدار قرار می گیرد و در سه نوع ارتعاشی، عقربه ای و دیجیتالی ساخته می شود که استفاده از نوع ارتعاشی آن معمول تر است. فرکانس متر تک فاز با ولتاژ ۲۳۰ ولت و فرکانس متر سه فاز با ولتاژ ۴۰۰ ولت کار می کند.

در نیروگاه و تابلوهای پست توزیع بیشتر از مدل های عقربه ای استفاده می کنند و زمانی که لازم باشد برای مدت زمان تعیین شده تغییرات فرکانس ثبت شود از مدل های ثبات نیز استفاده می کنند.

مهم ترین زمان استفاده از فرکانس متر هنگامی است که بخواهند دو آلترناتور را با هم پارالل (موازی) کنند یا اینکه ژنراتوری را وارد شبکه برق شهری (باس بار) نمایند. این فرآیند را سنکرونیزاسیون می نامند و دستگاه موردنظر که خود دو فرکانس متر را به همراه دارد سنکرونسکوپ نامیده می شود.

وات متر

وات متر یکی دیگر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی است که برای اندازه گیری توان حقیقی مصرف کننده ها از وات متر استفاده می شود. وات متر دارای یک سیم پیچ جریان و یک سیم پیچ ولتاژ است.

سیم پیچ جریان به طور سری و ولتاژ به طور موازی به مصرف کننده وصل می شود و بنابراین، این دو سیم پیچ دو مدار مجزاء را تشکیل می دهند و در روی بدنه دستگاه، سرهای این دو سیم پیچ با علامت جریان و ولتاژ مشخص می شوند باید در هنگام اتصال دقت کرد که اشتباهی صورت نگیرد.

وات متر توان اکتیو و وارمتر توان راکتیو مدار را اندازه گیری می کند. این نوع لوازم اندازه گیری ورودی های جریان و ولتاژ را با هم دارند زیرا برای اندازه گیری توان، هم ولتاژ و هم جریان مورد نیاز است. مجموعه وات متر از دو المان گالوانومتر و ترانسدیوسر تشکیل شده است.

سیم پیچ ولتاژ را می توان قبل و یا بعد از سیم پیچ جریان اتصال داد که در وات مترهای تابلویی، هر دو صورت را می توان به کار برد. جهت چرخش عقربه وات متر، بستگی به جهت جریان در هر دو سیم پیچ جریان و ولتاژ دارد، لذا هنگام مونتاژ باید دقت کرد و سیم ها را با توجه به مشخصات روی دستگاه به صورت صحیح متصل ساخت.

در صورتی که، جهت حرکت عقربه اشتباه باشد می توان با تعویض جهت جریان در یکی از سیم پیچ ها جهت حرکت عقربه را تصحیح کرد. وات مترهای تابلویی معمولاً برای اختلاف سطح های ۱۱۰، ۲۳۰، ۴۰۰، ۵۰۰ ولت و جریان های تا ۵ آمپر برای اندازه گیری در یک فاز و سه فاز ساخته می شوند. این گونه وات مترها را می توان در صورت کم و مناسب بودن ولتاژ جریان، به طور مستقیم در مدار به کار برد. برای ولتاژ و جریان هایی بیشتر از مقادیر ذکر شده، در جریان متناوب باید از مبدل ولتاژ و مبدل جریان استفاده کرد.

در سیستم سه فازه با بار متعادل، تنها از یک وات متر استفاده می شود. چون می توان با اندازه گیری توان یک فاز و ضرب کردن آن در ۳، توان سه فاز را بدست آورد. صفحه مدرج وات مترهای تابلویی که برای سه فاز متعادل به کار می رود توسط کارخانه طوری درجه بندی شده که می توان با آن مستقیماً توان سه فاز را خواند.

برای اتصال این وات مترها در جریان سه فاز باید دقت کرد که سیم پیچ جریان و سیم پیچ ولتاژ به فازهای هم نام وصل شوند. به عنوان مثال اگر جریان فاز R از سیم پیچ جریان عبور می کند، باید سیم پیچ ولتاژ به فاز R و سیم MP وصل شوند. برای اتصال وات مترهای تابلویی در سیستم سه سیمه با بار نامتعادل و جریان زیاد از روش آوردن استفاده می شود. در این روش، عقربه، مجموع توان های سه فاز را نشان می دهد.

برای اندازه گیری توان سه فاز در بارهای نامتعادل چهار سیمه نیز می توان از وات مترهایی که بدین منظور ساخته شده اند استفاده کرد.چنانچه از وات مترهای دیجیتالی استفاده شود، مقدار توان به صورت عددی روی صفحه نمایش داده می شود.

سیم پیچ ولتاژ در وات مترهای تابلویی معمولاً ۲۳۰، ۴۰۰ ولت و سیم پیچ برای جریان ۵ آمپر ساخته می شوند به همین جهت برای نصب روی تابلوهای صنعتی باید از ترانسفورماتور جریان هم استفاده شود، البته برای تابلوهای فشار متوسط ترانسفورماتور اندازه گیری ولتاژ هم لازم است.

 برای سفارش یک وات متر یا وارمتر به نکات زیر توجه نمایید:

• Graduation مفهوم زیاد و مهمی ندارد.
• باید نسبت تبدیل جریان و ولتاژ ذکر شود.
• کلاس دقت باید ذکر شود.
• نوع شبکه را باید مشخص کرد. (شبکه متعادل – شبکه نامتعادل)

– سه فاز، سه سیمه با بار متعادل

– سه فاز، سه سیمه با بار نامتعادل

– سه فاز، ۴ سیمه با بار نامتعادل

هریک از این نوع شبکه ها در ورودی های وات متر و یا وارمتر اثر می گذارند. مثلاً ممکن است ولتاژ فاز وسط و جریان فازهای L1 و L2 را بخواهند. به عنوان مثال در حالت سیستم سه فازه چهار سیمه غیر متعادل به طور قطع جریان و ولتاژ هر سه فاز نیاز است.

در صورتی که یک مشتری بخواهد که هم قرائت عقربه ای داشته باشد و هم پس از قرائت، یک سیگنال ۴ الی ۲۰ میلی آمپری هم به اتاق کنترل ببرد باید به سازنده بگوییم که ترانسدیوسر باید خروجی ۴ الی ۲۰ میلی آمپر داشته باشد و گالوانومتر نیز با همین سیگنال خروجی کار کند. مشخصاتی نظیر اندازه گالوانومتر، نحوۀ نصب و زاویه انحراف کامل عقربه در مورد وات مترها و وارمترها باید مشخص شود.

وارمتر

یکی دیگر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی وارمتر است. وارمتر دستگاهی است که توان راکتیو (غیر مفید) مدار را اندازه گیری می کند. اتصالات وارمتر مشابه اتصالات وات متر است.

کسینوس فی متر

در کارخانجات و نیروگاه ها که باید ضریب قدرت مدار تحت کنترل باشد از کسینوس فی متر برای اندازه گیری آن استفاده می شود. کسینوس فی متر یکی دیگر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی است که دارای دو سیم پیچ متحرک و یک سیم پیچ ثابت بوده و در مجموع دارای چهار یا پنج پیچ اتصال است و در مدارهای سه فاز و یک فاز به کار می رود. باید توجه داشت که کسینوس فی متر چه به صورت تک فاز و چه بصورت سه فاز فقط کسینوس فی فازی را که سیم پیچ ثابتش بر روی آن بسته شده است نشان می دهد. اگر ضریب قدرت مدار کمتر از حد مجاز باشد، در قبوض برق بهایی به عنوان جریمه لحاظ می شود. لذا کنترل و اندازه گیری پارامتر الکتریکی مذکور cosᴓ متر انجام می شود.

کسینوس فی مترها که برای نصب روی تابلو استفاده می شوند معمولاً برای ولتاژهای ۱۱۰، ۲۲۰، ۳۸۰ و ۵۰۰ ولت و جریان پنج آمپر و یک آمپر ساخته می شوند. برای ولتاژها و جریان های بیشتر از مقدار نامی ذکر شده باید از مبدل ولتاژ و مبدل جریان استفاده کرد.

در جریان سه فاز چنانچه بار متعادل باشد، اتصال یک کسینوس فی متر کافیست. ولی اگر بار نامتعادل باشد، سر راه هر فاز از یک کسینوس فی متر جداگانه استفاده می شود.

کسینوس فی متر در مدار به شکل سری و موازی بسته می شود. دارای یک سیم پیچ ثابت جریان (سری) و دو سیم پیچ متحرک برای ولتاژ است از یک مقاومت اهمی خالص و یک مقاومت تقریباً سلف خالص نیز استفاده شده است که هر کدام با یکی از سیم پیچ های ولتاژ سری بسته می شوند.

هر کسینوس فی متر چه در مدار تک فاز بسته شده باشد و یا در مدار سه فاز، فقط ضریب توان فازی را نشان می دهد که سیم پیچ جریان روی آن قرار گرفته، مقدار ولتاژ و جریان در سیم پیچها همانند وات متر است به همین جهت برای نصب روی تابلوهای صنعتی حتماً به ترانسفورماتور جریان احتیاج است.

صفحه نشان دهنده برای کسینوس فی مترها به طور معمول در سه مدل طراحی و ساخته می شوند. زمانی که بار مصرفی فقط سلفی باشد از مدل ۹۰ درجه که در انتها مقدار عدد ۱) Cos ᴓ) نشان داده شده است، استفاده می شود.

اگر بار فقط سلفی (اندوکتیو) و یا خازنی (کاپاسیتیو) باشد از کسینوس فی متر با صفحۀ مدرج یک طرفه و در صورتی که به هر دو صورت سلفی یا خازنی باشد از صفحۀ مدرج دو طرفه و یا دوار (۳۶۰ درجه) استفاده می شود.

در کارخانه هایی که به غیر از بار سلفی از بار خازنی هم استفاده می کنند (اصلاح ضریب توان) از صفحه نشان دهنده ۹۰ درجه ای که عدد ۱ در وسط قرار دارد استفاده می شود.

البته در هر طرف صفحه اندازه گیری کمتر از ۱ مشخص شده که در یک طرف ضریب توان بارهای سلفی با علامت Ind و طرف دیگر برای بارهای خازنی با علامت Cap است. (علامت اندوکتیو (ind) و کاپاسیتیو (cap) روی صفحه مدرج درج می شود.) در نیروگاه ها و مرکزهای پست از صفحه نشان دهنده ۳۶۰ درجه استفاده می شود که در این مدل عدد Cos ᴓ=۱ دو بار با اختلاف ۱۸۰ نسبت به هم نوشته می شود که در اطراف هر کدام نیز درجه بندی برای ضریب توان بارهای سلفی و خازنی نشان داده شده است.

عقربه اگر به طرف  indحرکت کند مصرف کننده، اندوکتیو است و مقدار اندازه گیری شده، ضریب قدرت مدار اندوکتیو یا سلفی را نشان می دهد. در صورتی که عقربه به طرف cap حرکت کند، مصرف کننده، کاپاسیتیو خازنی است و مقدار اندازه گیری شده، ضریب قدرت مدار کاپاسیتیو را نشان می دهد.

همان طور که گفته شد کسینوس فی متر در تابلوهای صنعتی فقط ضریب توان یک فاز از سه فاز را نشان می دهد که اگر بارهای مصرف در کارخانه تقریباً متعادل باشند، یعنی قبلاً هماهنگی لازم برای متعادل کردن سه فاز توسط مسئول برق کارخانه انجام گرفته شده است، یک کسینوس فی متر کافی است.

اما در کارخانه و محل هایی که تغییرات بار زیاد است و همچنین نامتعادلی در فازها نیز خیلی متغیر است بهتر است از سه کسینوس فی متر در کنار هم مثل سه آمپرمتر یا سه وات متر هر کدام برای یک فاز استفاده شود.

امروزه از کسینوس فی مترهای پرتابل که به راحتی می توانند ضریب توان هر فاز را به طور جداگانه مشخص نمایند استفاده می کنند. صفحه نشان دهنده نیز می تواند به صورت سون سگمنت (دیجیتال) باشد. کاربرد این نوع کسینوس فی متر بیشتر برای شرکت هایی که وظیفه نصب بانک خازن جهت اصلاح ضریب قدرت را دارند، است.

مولتی متر

مولتی متر، دستگاهی است که چندین پارامتر الکتریکی از جمله: جریان هر فاز مدار، ولتاژ فازها نسبت به هم و نسبت به نول و در بعضی موارد فرکانس شبکه یا انرژی و توان را اندازه گیری می کند.

ترانس های اندازه گیری

از آن جا که جریان و ولتاژ خطوط زیاد است و نمی توان مستقیماً آن را اندازه گرفت با استفاده از این دستگاه ها از جریان نمونه برداری می کنند. این دستگاه ها به صورت سری CTها و به صورت موازی CVT، PTها در مدار قرار می گیرند. هم چنین برای ایزوله شدن شبکه های فشار قوی از سیستم های اندازه گیری و حفاظت از این وسیله استفاده می شود.

عایق بندی تجهیزات متصل شده به ثانویه این ترانس ها از قسمت اولیه شبکه و هم چنین امکان استاندارد کردن تجهیزات اندازه گیری و حفاظتی برای مقادیر مشخص جریان یا ولتاژ از دیگر ویژگی های مهم با اهمیت آن ها است. در هر ترانسفورماتور ولتاژ جریان، مقدار کمیت اندازه گیری شده ولتاژ و یا جریان، باید با یک نسبت مشخص کاهش یافته و دقت مقادیر اندازه گیری شده در ثانویه از محدوده مجاز تجاوز نکند.

این بدان معنی است که این نمونه گیرها باید دارای راندمان بسیار بالا باشند. در شرایط گذاری سیستم قدرت تغییرات بزرگ لحظه ای در کمیت های ورودی ممکن است به تغییر شکل موج سینوسی شبکه منجر شود. اثر این خطا، ممکن است در عملکرد دستگاه های اندازه گیری ناچیز باشد، اما برای رله های حفاظتی می تواند به عملکرد غلط رله ها منجر شود. که برای برطرف کردن این موضوع نیز مهندسین طرح و ساخت این شرایط را در نظر می گیرند.

ساختمان ترانسفورماتورهای اندازه گیری برای به کارگیری در جریان و ولتاژهای نامی پائین چندان تفاوتی با یکدیگر ندارد، ولی زمانی که جریان و ولتاژ اولیه دارای مقادیر نامی بالا باشد، تفاوت در ساختمان ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ اجتناب ناپذیر می شود. ضمن اینکه نحوۀ اتصال این ترانسفورماتورها به مدار از دیگر موارد تفاوت آنها است.

ترانس جریان CT

سیم پیچ اولیه ترانس های جریان با مدار قدرت به طور سری قرار می گیرند و سیم پیچ ثانویه آن ها، به تجهیزات اندازه گیری مناسبی مثل کنتورها، تجهیزات حفاظتی مثل رله ها و غیره متصل می شوند. امپدانس با Zb متصل شده به سیم پیچ ثانویه، در مقایسه با امپدانس اولیه بسیار کوچک بوده و به عبارت دیگر، ثانویه CT حالت اتصال کوتاه دارد. عایق کردن مناسب مدارهای اندازه گیری و حفاظتی از ولتاژ اولیه شبکه، و هم چنین حفظ وسایل در برابر اضافه بار، از ویژگی های مهم این ترانسفورماتورها است.

نکته: برای توسعه حدود اندازه گیری یک آمپرمتر، می توان به دو سر بوبین آن یک مقاومت به صورت موازی وصل کرد. در این حالت مقاومت داخلی آمپرمتر کم شده و می تواند جریان بیشتری را از خود عبور بدهد.

سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور جریان را با حروف بزرگ K و L و سیم پیچ ثانویه آن را با حروف کوچک k و  lنمایش می دهند و لازم است که سیم پیچ اولیه طوری در مدار قرار گیرد که ورودی آن به K وصل شود، به عبارت دیگر جریان فاز باید به K وارد شود.

همان طور که می دانید ترانس های جریان به دو نوع ترانس های اندازه گیری و حفاظتی تقسیم می شوند. ترانس جریان با هسته اندازه گیری یکی از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی است که انواع متفاوتی دارد. ترانس جریان اندازه گیری نوع حلقوی یا کوربالانس از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی تابلویی است که در آن هادی یا شین به عنوان اولیه، ترانس و سیم پیچ حلقه به عنوان ثانویه ترانس در نظر گرفته می شود.

زمانی که جریان از هادی عبور کند یک میدان مغناطیسی (یک ولتاز القایی در دو سر سیم) در سیم پیچ ثانویه ایجاد می شود. با اتصال آمپرمتر به ثانویه CT، جریان القایی مذکور که مساوی و یا کمتر از جریان نامی آمپرمتر است از آن عبور می کند. از این رو، ترانسفورماتورهای جریان همراه با یک نسبت تبدیل یا ضریب تبدیل بیان می شوند مانند یک ترانس جریان ۱۰۰/۵٫

توجه: ضریب تبدیل CT ها به صورت یک عدد کسری روی آن نوشته می شود. (مانند ۱۰۰ A/5 A یا ۱۰۰A/1 A) که در واقع نشانگر نسبت جریان اولیه به جریان ثانویه است. جریان ثانویه این ترانسفورماتورها اغلب ۵ آمپرمتر است.

نسبت تبدیل معمولاً در این مبدل ها به گونه ای است که همواره جریان خروجی (ثانویه) از محدودۀ ۵ آمپر بیشتر نمی شود و مثلاً با نسبت های ۱۰۰ به ۵ آمپر یا ۲۰۰ به ۵ آمپر ساخته می شوند.

رله نشتی جریان

رله ارت فالت اشنایدر الکتریک یا رله حفاظتی جریان نشتی با استفاده از ترانس، جریان‌  نشتی به زمین را شناسایی و فرمان قطع مدار را صادر می‌ کند و از اتصال به زمین قطعات جهت جلوگیری از بروز تلفات انسانی و آتش سوزی حفاظت می کند. ترانس رلۀ نشتی جریان برای نمونه گیری جریان عبوری از کابل های اصلی استفاده می شود.

ترانس ولتاژ (PT)

 برای توسعۀ حدود اندازه گیری ولت متر در شرایطی که ولتاژ مصرف کننده در حد مجاز ولت متر نباشد و در شرایطی که امکان اتصال مستقیم ولت متر به دو سر مصرف کننده وجود ندارد، می توان از ترانسفورماتور کاهنده ولتاژ (PT) در کنار ولت متر استفاده و به عبارت دیگر ولتاژ را به روش غیرمستقیم اندازه گیری کرد. در این حالت دو سر سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور ولتاژ را به صورت موازی در مدار قرار می دهیم و ولت متر را نیز به سیم بندی ثانویه متصل می کنیم.

ولتاژ ثانویه PT ها یا ترانسفورماتورهای ولتاژ اغلب ۱۰۰ ولت است و مشابه ترانسفورماتورهای جریان، نسبت تبدیل یا ضریب تبدیل آنها (Kv) برای شرایط نامی به صورت یک عدد کسری بیان می شود (مانند ۲۰KV/100 V).

ترانسدیوسر ولتاژی و جریانی

وظیفه ای که ترانسدیوسرها با یک ورودی اعم از جریانی یا ولتاژی بر عهده دارد  این است که از ثانویه ترانس ولتاژ یا جریان تغذیه شده و در خروجی خود یک مقدار DC در حد میلی آمپر در اختیار مصرف کننده قرار دهد. هدف از این خروجی، قابل انتقال کردن جریان یا ولتاژ تبدیل شده در حد میلی آمپر تا مکان های دور دست است. واضح است که ۵ آمپر ثانویه یک ترانس جریان یا ۱۰۰ ولت ثانویه یک ترانس ولتاژ نمی تواند به اتاق کنترلی که در ۵۰۰ متری قرار دارد انتقال یابد، این جاست که ترانسدیوسر معنی پیدا می کند. تصور کنید که ثانویه ۵ آمپر یک ترانس جریان یک ترانسدیوسر جریان را تغذیه می کند.

در این حالت ترانسدیوسر یک جریان ۲۰ میلی آمپر را در خروجی خود ظاهر خواهد کرد. ترانسدیوسرها اغلب ۲۰ میلی آمپر را به ازای ورودی نامی خود در خروجی ظاهر می کنند. ولی اگر جریان ثانویه ترانس جریان صفر شود، می توانیم  از ترانسدیوسر انتظار داشته باشیم صفر میلی آمپر یا چهار میلی آمپر را در خروجی خود ظاهر نماید. اگر از ترانسدیوسر بخواهیم ۴ میلی آمپر به ازای ورودی صفر از خود ظاهر نماید، باید ترانسدیوسر تغذیه مجزا داشته باشد در این صورت لازم است برای سازنده مشخص کنیم که تغذیه چقدر باشد. ترانسدیوسرهایی که صفر میلی آمپر به ازای ورودی صفر در خروجی خود ظاهر می کنند امکان دارد از ورودی خود تغذیه شود و تغذیه مستقلی نداشته باشند.

اغلب تصور می کنند که باید نسبت تبدیل ترانس جریان یا ولتاژ را برای سازنده ترانسدیوسر مشخص کرد در حالی که این طور نبوده و ترانسدیوسر از خود هیچ نشانگری ندارد که نشان دهد مثلاً ۲۰ میلی آمپر مترادف با چه کمیت واقعی است. اما اگر بخواهیم از خروجی یک ترانسدیوسر در اتاق فرمان قرائتی داشته باشیم آن جا باید به سازنده اعلام کنیم که آمپرمتری نیاز داریم که به ازای ۲۰ میلی آمپر، ۱۰۰ آمپر و به ازای ۴ میلی آمپر صفر را نشان دهد. البته خروجی ۴ به ۲۰ میلی آمپر ترانسدیوسرها اغلب برای کنترل پردازش کاربرد دارند تا قرائت در اتاق فرمان.

دستگاه میگر

دستگاه میگر از دستگاه های اندازه گیری الکتریکی است که در جهت تشخیص اتصال زمین و اتصال کوتاه و هم چنین عیب یابی کابل کاربرد دارد. با اندازه گیری جداگانه هر کابل، در صورتی که اتصال زمین بین کابل و زمین رخ نداده باشد، مقاومت نمایش داده شده توسط میگر بی نهایت خواهد بود و در صورت بروز اتصال زمین، دستگاه میگر مقاومتی را نشان می دهد.

زمانی که ترانسفورماتوری در خطوط توزیع به عللی خراب می شود، آن را به قسمت تعمیرگاه ترانس انتقال می دهند و سپس آزمایش هایی که اغلب موقعی که سیم پیچ سوخته و یا قطع است آزمایش اندازه گیری مقدار مقاومت اهمی سیم پیچ ها و میزان عایق سیم پیچ ها نسبت به بدنه است. طریقه کار میگر بدین صورت است که با چرخاندن دستۀ محرک یا همان هندل دستی، دستگاه شروع به تولید ولتاژ DC می کند.

سیم های مثبت و منفی میگر به سیم پیچ معیوب که متصل باشد با اعمال این ولتاژ به آنها، مقاومت اندازه گیری می شود و هر چه عقب تر به سمت بی نهایت برود عایق بهتری خواهیم داشت. اگر به سمت صفر میل کند مقاومت کمتری خواهیم داشت.

بر روی دستگاه میگر رنجی وجود دارد که بر روی آن ولتاژهای ۱۲۵۰، ۲۵۰۰ و ۵۰۰۰ نوشته شده است که به طور معمول رنج ۲۵۰۰ را برای اتصال سیم پیچ فشار ضعیف به بدنه و رنج ۵۰۰۰ را برای سیم پیچ فشار قوی و بدنه بکار می برند.

تایمر

تایمر یکی از وسایل فرمان دهنده در مدارهای کنترل اتوماتیک است که وظیفۀ کنترل مدار را برای مدت زمانی معین برعهده دارند. ﮔﺎﻫﻲ اوﻗﺎت اﻧﺘﻈﺎر ﻣﻲرود ﻛﻪ ﻳﻚ مدار ﻣﺪت زﻣﺎﻧﻲ ﭘﺲ از گرفتن فرمان ﺷﺮوع ﺑﻪ ﻛﺎر کند ﻳﺎ اﻳﻦ ﻛﻪ ﺑﻌﺪ از ﻣﺪت زﻣﺎﻧﻲ از ﻛﺎر ﺑﻴﻓﺘﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ اﻳﻦ ﻣﻨﻈﻮر، در ﻣﺪارات ﺑﺮق ﺻﻨﻌﺘﻲ از ﺗﺎﻳﻤﺮ ﻫﺎ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻲ ﺷﻮد.

انواع کنتورهای تک فاز و سه فاز

• سیم کشی های فشار ضعیف و کنترل باید حداقل با سیم نمره ۲٫۵ میلی متر مربع که دارای تحمل ولتاژ ۱۰۰۰ ولت باشد انجام گیرد.
• اگر از لامپ سیگنال برای نشان دادن وجود فاز استفاده شود این لامپ ها باید مصرف کمی داشته و از نوع قابل نصب بر روی تابلو باشد.
• کلاهک رنگی روی لامپ در اثر حرارت لامپ تغییر شکل و رنگ ندهد.
• اتصال الکتریکی وسایلی که بر روی در تابلو و سایر قسمت های متحرک تابلو نصب شده اند یا درون تابلو باید با استفاده از کابل یا سیم قابل انعطاف و در درون لوله خرطومی فلزی انجام گیرد.
• حداکثر حجم اشغال شده در درون لوله توسط هادی ها نباید بیش از ۴۰ درصد حجم داخلی لوله باشد.

 

 

ولتاژهای استاندارد ایران

ولتاژهایی که در ایران در قسمت های تولید، انتقال و توزیع استفاده می شود عبارتند از:

نوع شبکه	اندازه ولتاژ (کیلوولت)	کاربرد
فوق فشار قوی	(۲۳۰-۴۰۰)	خطوط فوق فشار قوی
فشار قوی	(۶۳-۱۲۲)	خطوط انتقال
فشار متوسط	(۱۱-۲۰-۳۳)	خطوط توزیع
فشار ضعیف	۲۲۰ کیلوولت – ۳۸۰ ولت	خطوط فشار ضعیف

 

   ولتاژهای جدول فوق توسط ترانسفورماتورهای انتقال و توزیع بستگی به نوع مصرف کم و زیاد می شوند.

منبع:الیکا الکتریک