کنترل بار یک رله الکترونیکی برای پایش جریان موتور و تجهیزات الکتریکی است که می‌تواند در صورت عبور جریان از محدوده تنظیم‌شده، فرمان قطع مدار را صادر کند. بسته به مدل، حفاظت در برابر اضافه‌جریان، کاهش جریان، عدم تقارن جریان یا شرایطی مانند کارکرد خشک پمپ نیز قابل انجام است. کنترل بار معمولاً مدار قدرت موتور را مستقیماً قطع نمی‌کند و خروجی رله آن برای فرمان دادن به کنتاکتور استفاده می‌شود. هنگام خرید باید تعداد فاز، محدوده اندازه‌گیری جریان، روش اندازه‌گیری مستقیم یا CT، زمان تاخیر، خروجی رله، Reset و Functionهای واقعی همان مدل بررسی شوند.
کنترل بار در بازار برق صنعتی ایران به گروهی از رله‌های الکترونیکی گفته می‌شود که جریان مصرف‌کننده را اندازه‌گیری می‌کنند و در صورت عبور جریان از حدود تعیین‌شده، خروجی رله خود را تغییر می‌دهند. این تجهیزات بیشتر برای حفاظت موتور، پمپ و سایر بارهای الکتریکی استفاده می‌شوند و می‌توانند جایگزینی الکترونیکی برای برخی کاربردهای بی متال باشند.
از نظر فنی، کنترل بار در گروه Current Monitoring Relay یا Current Control Relay قرار می‌گیرد. با این حال تمام کنترل بارها Function یکسان ندارند. بعضی فقط افزایش جریان را کنترل می‌کنند، برخی Overcurrent و Undercurrent را هم‌زمان تشخیص می‌دهند و مدل‌های پیشرفته‌تر می‌توانند عدم تقارن جریان، تاخیر راه‌اندازی، Hysteresis، Reset و نمایش مقدار جریان را نیز داشته باشند. بنابراین انتخاب باید بر اساس دیتاشیت مدل دقیق انجام شود.
کنترل بار یک رله اندازه‌گیری و حفاظتی است. دستگاه جریان مدار را پایش می‌کند و مقدار اندازه‌گیری‌شده را با Threshold یا حد تنظیم‌شده مقایسه می‌کند. اگر جریان برای مدت مشخصی بالاتر یا پایین‌تر از محدوده مجاز باقی بماند، خروجی Relay تغییر وضعیت می‌دهد.
این خروجی معمولاً مستقیماً جریان موتور را قطع نمی‌کند. کنتاکت خروجی کنترل بار در مدار فرمان کنتاکتور قرار می‌گیرد و هنگام وقوع Fault، Coil کنتاکتور را از مدار خارج می‌کند. بنابراین Current Rating کنتاکت خروجی کنترل بار را نباید با جریان قابل اندازه‌گیری موتور اشتباه گرفت.
Functionهای حفاظتی به مدل محصول وابسته هستند. در ساده‌ترین مدل‌ها تمرکز روی Overcurrent است. در Current Monitoring Relayهای صنعتی پیشرفته‌تر می‌توان حد بالا و پایین جریان را تنظیم کرد و حتی Window Monitoring انجام داد.
اگر جریان از حد تعیین‌شده بیشتر شود و مدت خطا از Delay عبور کند، دستگاه فرمان قطع صادر می‌کند.
مدل‌های مربوطه می‌توانند کاهش جریان را تشخیص دهند؛ قابلیتی که برای تشخیص بی‌باری یا Dry Running مفید است.
بعضی کنترل بارهای سه‌فاز اختلاف جریان بین فازها را بررسی می‌کنند و در صورت عدم تعادل شدید واکنش نشان می‌دهند.
در پمپ‌ها کاهش بار مکانیکی می‌تواند باعث کاهش Current شود و مدل‌های دارای Undercurrent Detection این وضعیت را تشخیص دهند.
در مدل‌های سه‌فاز، جریان هر فاز یا چند مسیر جریان توسط مدار اندازه‌گیری دستگاه بررسی می‌شود. در کنترل بارهای رایج بازار ایران ممکن است سیم‌های قدرت از مسیرهای اندازه‌گیری داخلی دستگاه عبور کنند و Current Transformerهای داخلی جریان را اندازه‌گیری کنند.
در جریان‌های بالاتر ممکن است از CT خارجی استفاده شود. Current Monitoring Relayهای صنعتی نیز می‌توانند دارای Transformer Scaling Factor باشند تا جریان Primary با استفاده از CT به محدوده قابل اندازه‌گیری Relay تبدیل شود.
روش عبور مستقیم سیم یا استفاده از CT به مدل دستگاه وابسته است. به همین دلیل نباید برای یک کنترل بار 60A همان Wiring یک Current Monitoring Relay ورودی 0.05 تا 10A را استفاده کرد. Terminal Diagram سازنده همیشه مبنای نصب است.
کنترل بار تک فاز برای پایش Current در مصرف‌کننده‌های تک‌فاز مانند برخی پمپ‌ها، موتورهای تک‌فاز یا تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود. Current Monitoring Relayهای تک‌فاز می‌توانند Overcurrent یا Undercurrent را روی یک مسیر AC یا در برخی مدل‌ها AC/DC کنترل کنند.
برای نمونه ABB در سری CM-SRS Current Monitoring Relayهای تک‌فاز با Detection اضافه‌جریان یا کاهش جریان ارائه می‌کند. Schneider نیز RM35JA را برای Overcurrent و Undercurrent Monitoring در بازه‌های اندازه‌گیری مختلف عرضه می‌کند.
Range اندازه‌گیری یکی از اولین پارامترهای انتخاب است. در بازار ایران مدل‌هایی مانند 0.5 تا 15A و 1 تا 60A رایج هستند، اما این اعداد عمومی نیستند و هر سازنده Rangeهای خاص خود را دارد.
Current Monitoring Relayهای صنعتی خارجی نیز ممکن است بازه‌هایی مانند 0.05 تا 10A یا 0.15 تا 15A داشته باشند و برای جریان‌های بیشتر از CT استفاده کنند. بنابراین بزرگ‌تر بودن جریان موتور الزاماً به معنی نیاز به رله بسیار بزرگ نیست و روش Measurement اهمیت دارد.
| روش اندازه‌گیری | ساختار | کاربرد کلی |
|---|---|---|
| Direct Measurement | جریان مستقیماً در محدوده مجاز دستگاه اندازه‌گیری می‌شود | جریان‌های داخل Range کنترل بار |
| Internal CT | سیم حامل جریان از مسیر یا حلقه اندازه‌گیری دستگاه عبور می‌کند | بسیاری از کنترل بارهای سه‌فاز داخلی |
| External CT | CT جریان Primary را به مقدار قابل اندازه‌گیری Relay تبدیل می‌کند | موتورها و فیدرهای با جریان بالاتر |
موتور هنگام Start می‌تواند برای مدت کوتاهی Current بالایی مصرف کند. اگر کنترل بار بلافاصله در برابر هر افزایش جریان Trip کند، ممکن است در هر Start عادی موتور Fault ایجاد شود. به همین دلیل Tripping Delay در بسیاری از مدل‌ها قابل تنظیم است.
برای نمونه Siemens در Current Monitoring Relay فعلی 3UG5522، Tripping Delay برابر 0.5 تا 30s ارائه می‌کند. Schneider RM35JA نیز در Variantهای مربوطه Adjustable Delay دارد. محدوده دقیق در کنترل بارهای داخلی نیز به مدل بستگی دارد.
Delay نباید بی‌دلیل زیاد انتخاب شود؛ زیرا افزایش بیش از حد زمان عملکرد می‌تواند حفاظت بار را ضعیف کند. مقدار مناسب به Starting Time، نوع بار و میزان Overcurrent مجاز بستگی دارد.
کاهش جریان همیشه نشانه شرایط سالم نیست. برای مثال در Pump، اگر آب ورودی قطع شود یا پمپ بدون بار کار کند، Torque و در نتیجه Motor Current می‌تواند کاهش پیدا کند. یک رله دارای Undercurrent Monitoring می‌تواند این شرایط را تشخیص دهد.
همین منطق در Conveyor، Fan و برخی ماشین‌آلات نیز برای تشخیص قطع Belt، Broken Coupling یا Loss of Load قابل استفاده است. البته رابطه Current و Mechanical Load به Application بستگی دارد و Threshold باید با آزمایش و اطلاعات واقعی ماشین تنظیم شود.
اگر جریان دقیقاً اطراف Threshold نوسان کند، بدون Hysteresis ممکن است Relay مرتباً وصل و قطع شود. Hysteresis یک فاصله بین نقطه عملکرد و نقطه برگشت ایجاد می‌کند تا خروجی پایدارتر شود.
ABB برای CM-SRS در برخی مدل‌ها Hysteresis قابل تنظیم ارائه می‌کند و Siemens نیز در Current Monitoring Relayهای خود این پارامتر را در مدل‌های مربوطه قابل تنظیم کرده است. در کنترل بارهای ساده‌تر ممکن است Hysteresis داخلی ثابت باشد.
بی متال Thermal Overload Relay است و عملکرد آن بر اساس اثر حرارتی Current روی المان Bimetal انجام می‌شود. کنترل بار جریان را به‌صورت الکترونیکی اندازه‌گیری می‌کند و Threshold و Delay را با مدار الکترونیکی بررسی می‌کند.
یکی از مزیت‌های کنترل بار الکترونیکی این است که عملکرد آن مستقیماً به گرم و سرد شدن Bimetal وابسته نیست و در مدل‌های مناسب می‌توان Functionهایی مانند Undercurrent، Digital Display یا Current Unbalance نیز داشت.
با این حال عبارت «جایگزین بی متال» نباید به معنی یکسان بودن تمام Functionهای حفاظتی تلقی شود. Range، Delay، Trip Characteristic، Phase Loss Behavior و Coordination مدار باید جداگانه بررسی شوند.
| ویژگی | کنترل بار | بی متال |
|---|---|---|
| اصل عملکرد | اندازه‌گیری الکترونیکی Current | اثر حرارتی روی Bimetal |
| تنظیم جریان | بسته به مدل قابل تنظیم | در Range مشخص قابل تنظیم |
| Undercurrent | در مدل‌های مربوطه قابل تشخیص است | Function معمول بی متال نیست |
| Short Circuit Protection | معمولاً ندارد | ندارد |
MPCB حرارتی-مغناطیسی می‌تواند مدار قدرت را مستقیماً قطع کند و علاوه بر Overload، Magnetic Short-Circuit Protection نیز دارد. کنترل بار معمولاً فقط یک Monitoring Relay است و خروجی فرمان آن کنتاکتور را کنترل می‌کند.
بنابراین وجود کنترل بار به‌تنهایی جایگزین Short-Circuit Protective Device نیست. Fuse، MCB، MCCB یا MPCB مناسب باید بر اساس طراحی مدار برای حفاظت اتصال کوتاه استفاده شود.
کنترل فاز عمدتاً Voltage و وضعیت شبکه سه‌فاز را بررسی می‌کند؛ مواردی مانند Phase Loss، Phase Sequence، Overvoltage، Undervoltage و Unbalance Voltage از Functionهای متداول آن هستند.
کنترل بار در مقابل روی Current مصرف‌کننده تمرکز دارد. به همین دلیل ممکن است شبکه از نظر Voltage کاملاً سالم باشد اما موتور به علت گیرپاژ مکانیکی Current بالا بکشد؛ در این شرایط کنترل بار می‌تواند Fault را تشخیص دهد.
محصولاتی نیز وجود دارند که کنترل فاز و کنترل بار را در یک دستگاه ترکیب می‌کنند. این مدل‌ها هم Voltage Network و هم Current Load را بررسی می‌کنند، اما نباید Functionهای آن‌ها به کنترل بار ساده تعمیم داده شوند.
کنترل بار معمولاً یک یا چند Changeover Contact در خروجی دارد. این Contact برای فرمان به Contactor، PLC Input، Alarm Lamp یا مدار فرمان استفاده می‌شود.
برای نمونه ABB در خانواده CM-SRS مدل‌هایی با یک یا دو Changeover Contact ارائه می‌کند و Siemens 3UG5522 دارای یک Changeover Contact است. در محصولات داخلی نیز Output Relay با Current Rating مشخص وجود دارد. Rating این Contact فقط برای مدار فرمان است و برای قطع مستقیم موتورهای پرقدرت استفاده نمی‌شود.
برخی کنترل بارها امکان Manual Reset، Automatic Reset یا Reset از طریق مدار فرمان دارند. در Manual Reset پس از Fault لازم است اپراتور علت خطا را بررسی کرده و دستگاه را Reset کند.
Auto Reset در کاربردهایی که بازگشت خودکار مجاز است مفید خواهد بود، اما باید ریسک Restart ناخواسته موتور بررسی شود. Siemens در Current Monitoring Relayهای دیجیتال مربوطه Auto Reset و External Reset را نیز ارائه می‌کند.
در مدل دیجیتال معمولاً Current و Parameterهای تنظیمی از طریق Display یا Interface دیجیتال نمایش داده می‌شوند. این ساختار تنظیم Threshold و مشاهده Current واقعی را ساده‌تر می‌کند.
در نسل‌های جدید Monitoring Relay صنعتی امکانات بیشتری نیز وجود دارد. برای مثال نسل جدید SIRIUS 3UG5 زیمنس در بعضی مدل‌ها Current Monitoring، Delay، Hysteresis، Transformer Scaling و حتی IO-Link را ارائه می‌کند. این قابلیت‌ها به مدل دقیق وابسته هستند.
هرجا Current بتواند وضعیت Mechanical Load یا Electrical Load را نشان دهد، Current Monitoring قابل استفاده است. کاربرد فقط به الکتروموتور محدود نمی‌شود.
ابتدا باید مشخص شود هدف فقط Overcurrent Protection است یا Undercurrent نیز باید کنترل شود. سپس Current واقعی بار و روش اندازه‌گیری تعیین می‌شوند. در موتور سه‌فاز باید جریان پلاک و جریان واقعی تحت بار بررسی شوند.
| معیار انتخاب | چه چیزی بررسی شود؟ | دلیل اهمیت |
|---|---|---|
| Function | Overcurrent، Undercurrent یا Window | تعیین نوع حفاظت و Monitoring |
| Current Range | Current مصرف‌کننده و Range Relay | اندازه‌گیری صحیح Current |
| Measurement | Direct، Internal CT یا External CT | تطابق با جریان بار |
| Phases | تک‌فاز یا سه‌فاز | تعداد مسیرهای Monitoring |
| Delay | Starting Delay و Tripping Delay | جلوگیری از Trip هنگام Start طبیعی |
| Reset | Manual، Auto یا External | رفتار سیستم پس از Fault |
| Output | NO/NC یا Changeover و Contact Rating | تطابق با Contactor یا PLC |
| Supply | ولتاژ تغذیه Relay | هماهنگی با مدار فرمان |
برای تنظیم، ابتدا Motor Rated Current و Current واقعی در شرایط عادی اندازه‌گیری شود. Threshold باید به شکلی تنظیم شود که تغییرات طبیعی Load باعث Trip نشوند اما Overload واقعی نیز برای مدت طولانی ادامه پیدا نکند.
در Applicationهای دارای Starting Current بالا، Delay مناسب در نظر گرفته می‌شود. برای Undercurrent نیز بهتر است Current موتور در شرایط Load Normal و No-Load واقعی اندازه‌گیری شود و Threshold بین این دو ناحیه قرار گیرد.
عدد تنظیم یک نسخه ثابت برای تمام موتورهای با توان مشابه نیست. Pump، Conveyor، Mixer و Fan می‌توانند در یک توان مشابه Current Profile متفاوتی داشته باشند.
در ساختار متداول، بخش Measurement کنترل بار Current موتور را پایش می‌کند و Contact خروجی دستگاه در مسیر Coil Contactor قرار می‌گیرد. هنگام Fault، Relay Output تغییر کرده و Contactor مدار قدرت را باز می‌کند.
Fuse یا Circuit Breaker مناسب نیز باید برای Short-Circuit Protection وجود داشته باشد. Current Monitoring Relay جایگزین تجهیزات حفاظت اتصال کوتاه نیست.
در جایگزینی کنترل بار فقط Current Range را مقایسه نکنید. Function دستگاه قبلی باید مشخص شود؛ ممکن است مدل قدیمی Overcurrent، Undercurrent و Current Unbalance را هم‌زمان انجام داده باشد اما مدل جدید فقط Overcurrent باشد.
Measurement Method نیز اهمیت دارد. اگر دستگاه قبلی سه CT داخلی داشته باشد، رله جدیدی که فقط ورودی Current چند آمپری دارد جایگزین مستقیم آن نیست. Ratio مربوط به CT خارجی نیز باید در Replacement حفظ یا مجدداً محاسبه شود.
Supply Voltage، Relay Output، Delay، Reset Logic و Terminal Number نیز با Wiring موجود تطبیق داده شوند. در سیستم متصل به PLC، منطق Fault و Reset نیز بررسی شود.
کد کامل، تک‌فاز یا سه‌فاز بودن، Current Range، Overcurrent/Undercurrent، روش Measurement، CT Ratio، Delay، Hysteresis، Supply Voltage، Relay Contact، Reset Mode، Display، Terminal، Wiring، Contactor و تجهیزات حفاظت اتصال کوتاه بررسی شوند.
قیمت کنترل بار به تعداد فاز، Current Range، نوع Measurement، دیجیتال یا آنالوگ بودن، Display و Functionهای حفاظتی وابسته است. مدل دارای Overcurrent و Undercurrent و نمایشگر با یک Relay ساده اضافه‌جریان ساختار یکسانی ندارد.
مدل‌های دارای CT داخلی برای عبور مستقیم Current با Relayهای Current Monitoring ورودی پایین نیز متفاوت هستند. در جریان‌های بالا ممکن است هزینه CT خارجی نیز به مجموعه اضافه شود.
جریان مصرف‌کننده را اندازه‌گیری می‌کند و در صورت عبور از Threshold تعیین‌شده، خروجی Relay را برای قطع یا اعلام Fault تغییر می‌دهد.
در بسیاری از کاربردهای Overload Monitoring می‌تواند جایگزین الکترونیکی بی متال باشد، اما Characteristic و Functionهای دو تجهیز یکسان نیستند و باید طراحی مدار بررسی شود.
معمولاً خیر. Fuse، Circuit Breaker یا MPCB مناسب برای Short-Circuit Protection همچنان موردنیاز است.
کنترل بار Current مصرف‌کننده را پایش می‌کند. کنترل فاز بیشتر وضعیت Voltage، قطع فاز، توالی فاز و عدم تقارن شبکه را بررسی می‌کند.
به مدل دستگاه بستگی دارد. برخی کنترل بارها دارای مسیر یا CT داخلی برای عبور سیم جریان هستند و مدل‌های دیگر از CT خارجی استفاده می‌کنند.
مدل دارای Undercurrent Monitoring می‌تواند کاهش Current ناشی از بی‌باری یا Dry Running را تشخیص دهد. Threshold باید متناسب با پمپ تنظیم شود.
برای عبور از Currentهای موقت مانند جریان Start موتور و جلوگیری از Trip ناخواسته استفاده می‌شود. مقدار Delay باید با Application تنظیم شود.
در مدل‌های سازگار می‌توان از CT خارجی و Scaling مناسب استفاده کرد. Current Ratio و محدوده ورودی Relay باید با یکدیگر هماهنگ باشند.
Current Range، Function حفاظتی، روش Measurement، CT، Delay، Reset، ولتاژ تغذیه، Output Relay، Terminal و Wiring باید با مدل جدید تطبیق داده شوند.
هنوز نظری ثبت نشده است. اولین نفر باشید!