کنترل فاز یکی از رله‌های حفاظتی مهم در تابلو برق سه فاز است. وظیفه اصلی این تجهیز بررسی کیفیت و ترتیب فازهای ورودی و جلوگیری از ادامه کار ماشین در شرایط نامناسب شبکه است. اگر یکی از فازها قطع شود، توالی فازها تغییر کند یا ولتاژ از محدوده تنظیم‌شده خارج شود، رله می‌تواند خروجی خود را تغییر داده و از طریق مدار فرمان، کنتاکتور را قطع کند.
عنوان Phase Monitoring Relay یک گروه گسترده را شامل می‌شود و تمام مدل‌ها Function یکسان ندارند. مدل ساده ممکن است فقط Phase Failure و Phase Sequence را کنترل کند، در حالی که یک مدل چندمنظوره می‌تواند Phase Asymmetry، Undervoltage، Overvoltage، Neutral Failure، Frequency و Delay را نیز بررسی کند. به همین دلیل انتخاب کنترل فاز باید از روی مشخصات مدل دقیق انجام شود، نه صرفاً عنوان «رله کنترل فاز».
کنترل فاز چیست و چگونه کار می‌کند؟
رله کنترل فاز به سه فاز شبکه متصل می‌شود و Voltage و ترتیب فازها را بررسی می‌کند. وقتی شرایط شبکه داخل محدوده مجاز باشد، Output Relay در وضعیت عادی قرار می‌گیرد و مدار فرمان اجازه کار به کنتاکتور یا سیستم کنترل می‌دهد.
اگر یکی از شرایط حفاظتی نقض شود، Output Relay پس از Delay تعیین‌شده یا در بعضی خطاها به‌صورت سریع تغییر وضعیت می‌دهد. در نتیجه Coil کنتاکتور خاموش شده و بار از شبکه جدا می‌شود. خود کنترل فاز معمولاً جریان مدار قدرت موتور را عبور نمی‌دهد.
نکته مهم:
اگر خروجی یک کنترل فاز 5A یا 7A اعلام شده باشد، این عدد Rating کنتاکت فرمان است و به معنی توانایی قطع مستقیم یک موتور سه فاز با همین جریان نیست.
کنترل فاز چه خطاهایی را تشخیص می‌دهد؟
Function دقیق به مدل بستگی دارد. رله‌های ساده‌تر فقط Phase Failure و Phase Sequence را کنترل می‌کنند، اما مدل‌های Multifunction پارامترهای بیشتری را پایش می‌کنند.
Phase Failure
قطع شدن یک یا چند فاز را تشخیص می‌دهد و از ادامه کار موتور در شرایط نامناسب جلوگیری می‌کند.
Phase Sequence
ترتیب L1-L2-L3 را کنترل می‌کند و در صورت جابه‌جایی دو فاز، خروجی حفاظتی تغییر می‌کند.
Phase Asymmetry
اختلاف بیش از حد ولتاژ فازها را در مدل‌های دارای این Function تشخیص می‌دهد.
Under / Over Voltage
مدل‌های مربوطه افت یا افزایش Voltage نسبت به حدود تنظیم‌شده را کنترل می‌کنند.
تشخیص قطع فاز
قطع یک فاز در موتور سه فاز می‌تواند باعث کاهش گشتاور، افزایش جریان فازهای دیگر و افزایش دمای سیم‌پیچ شود. به همین دلیل Phase Failure Detection یکی از پایه‌ای‌ترین Functionهای کنترل فاز است.
البته تشخیص Phase Loss در موتور در حال چرخش همیشه ساده نیست. موتور ممکن است پس از قطع فاز مقداری Voltage برگشتی روی فاز قطع‌شده ایجاد کند. برای مثال ABB در CM-PFS اعلام می‌کند تشخیص قطع فاز در چنین شرایطی به مقدار Regenerated Voltage وابسته است و برای شرایط خاص، استفاده از Phase Unbalance Monitoring مناسب‌تر خواهد بود.
کنترل توالی فاز یا Phase Sequence
در موتور سه فاز، جابه‌جایی دو فاز می‌تواند جهت چرخش موتور را معکوس کند. این اتفاق برای Pump، Compressor، Fan، Conveyor و بسیاری از ماشین‌آلات می‌تواند خطرناک باشد.
Phase Sequence Relay ترتیب فازها را بررسی می‌کند. اگر ترتیب ورودی مطابق Sequence مورد انتظار نباشد، Output Relay اجازه Start نمی‌دهد. ABB CM-PFS نمونه‌ای از رله‌ای است که مشخصاً برای Phase Sequence و Phase Failure طراحی شده است.
در نسل‌های پیشرفته‌تر حتی Automatic Phase Sequence Correction نیز وجود دارد. Siemens برای 3UG5618 Function اصلاح خودکار Direction of Rotation را ارائه می‌کند، اما این قابلیت مربوط به Variant مشخص است و در کنترل فازهای معمولی وجود ندارد.
عدم تقارن فاز یا Phase Asymmetry
حتی اگر هیچ فازی کاملاً قطع نشده باشد، اختلاف Voltage بین سه فاز می‌تواند باعث نامتعادل شدن Current موتور و افزایش حرارت شود. مدل‌های دارای Asymmetry Monitoring درصد اختلاف ولتاژ را با Threshold تعیین‌شده مقایسه می‌کنند.
برای نمونه Siemens 3UG5514 علاوه بر Phase Sequence و Phase Failure، Asymmetry را نیز پایش می‌کند. مقدار Threshold و Hysteresis به مدل رله وابسته است و نباید یک درصد ثابت برای تمام کنترل فازها در نظر گرفت.
کنترل افت ولتاژ و افزایش ولتاژ
افت Voltage می‌تواند باعث افزایش Current، افت Torque و عملکرد نامناسب Contactors و Motors شود. Overvoltage نیز به عایق‌بندی و تجهیزات الکتریکی فشار بیشتری وارد می‌کند. کنترل فازهای Multifunction می‌توانند این دو وضعیت را نیز پایش کنند.
Schneider RM17TE00 نمونه‌ای از Relay سه‌فاز است که Phase Failure، Phase Sequence، Asymmetry و Under/Overvoltage را کنترل می‌کند. این مدل برای شبکه 208 تا 480V AC ارائه شده و Delay آن قابل تنظیم است.
در سمت Siemens نیز مدل‌های دیجیتال جدید 3UG5 علاوه بر Phase Failure و Sequence می‌توانند بسته به Variant، Under/Overvoltage، Frequency و Neutral Monitoring را ارائه کنند. بنابراین برای پروژه‌هایی که فقط افت Voltage مهم است، لزوماً نیازی به پیچیده‌ترین Relay نیست.
تاخیر زمانی کنترل فاز چه کاربردی دارد؟
شبکه برق ممکن است برای مدت بسیار کوتاهی دچار Voltage Dip یا تغییر گذرا شود. اگر Relay بدون Delay به هر اختلال کوتاه واکنش نشان دهد، تجهیزات مرتباً از مدار خارج می‌شوند. Adjustable Delay برای جلوگیری از Tripهای غیرضروری استفاده می‌شود.
Siemens در نسل فعلی 3UG5 Delay قابل تنظیم را برای مدل‌های مربوطه ارائه می‌کند. Schneider RM17TE00 نیز Delay برابر 0.1 تا 10s دارد. در کنترل فازهای داخلی ممکن است بازه متفاوتی مانند چند ثانیه تا چند ده ثانیه وجود داشته باشد.
افزایش بیش از حد Delay نیز مناسب نیست؛ زیرا Fault واقعی برای مدت بیشتری روی تجهیز باقی می‌ماند. مقدار مناسب باید بر اساس نوع بار و رفتار شبکه تنظیم شود.
تاخیر وصل بعد از برگشت برق
برخی رله‌ها پس از بازگشت Voltage صحیح، بلافاصله Output را فعال نمی‌کنند و ابتدا Stabilization یا Start-up Delay را طی می‌کنند. این رفتار باعث می‌شود شبکه قبل از راه‌اندازی مجدد بار برای مدت مشخصی پایدار باقی بماند.
Start-up Delay با Tripping Delay یک مفهوم نیست. اولی رفتار هنگام راه‌اندازی یا برگشت شبکه را مدیریت می‌کند و دومی مدت تحمل Fault قبل از Trip را مشخص می‌کند. مدل انتخابی ممکن است یکی یا هر دو را داشته باشد.
کنترل فاز با نول و بدون نول
بسیاری از رله‌های سه‌فاز فقط به L1، L2 و L3 متصل می‌شوند و از Voltage بین فازها تغذیه و اندازه‌گیری می‌کنند. در این حالت Neutral موردنیاز نیست.
مدل‌های دیگری برای شبکه‌های دارای Neutral طراحی شده‌اند و می‌توانند Voltage فاز نسبت به Neutral یا حتی وضعیت Neutral را پایش کنند. Siemens در بعضی 3UG5های دیجیتال Monitoring با یا بدون N Conductor را ارائه می‌کند. بنابراین نیاز به نول باید از Wiring Diagram همان مدل بررسی شود.
خروجی رله کنترل فاز
Output معمولاً به‌صورت Changeover Contact در اختیار مدار فرمان قرار می‌گیرد. این کنتاکت می‌تواند Coil کنتاکتور، PLC Input یا Alarm Circuit را کنترل کند.
برای نمونه Siemens 3UG5514 دارای دو Changeover Contact است و Schneider RM17TE00 در Configuration مربوطه یک Changeover Contact دارد. ABB CM-PFS نیز DPDT Output دارد. تعداد و Rating Contact باید برای مدل دقیق بررسی شود.
تفاوت کنترل فاز و کنترل بار
کنترل فاز وضعیت Voltage شبکه را بررسی می‌کند. Phase Failure، Phase Sequence، Voltage Asymmetry و Under/Overvoltage از Functionهای اصلی این گروه هستند.
کنترل بار در مقابل Current مصرف‌کننده را اندازه‌گیری می‌کند. اگر موتور به دلیل گیرپاژ Current بالا بکشد یا به دلیل بی‌باری Current آن کاهش پیدا کند، کنترل بار می‌تواند این تغییر را تشخیص دهد؛ حتی اگر Voltage سه فاز کاملاً سالم باشد.
| ویژگی |
کنترل فاز |
کنترل بار |
| پارامتر اصلی |
Voltage و وضعیت فازها |
Current مصرف‌کننده |
| Phase Sequence |
از Functionهای رایج |
Function اصلی نیست |
| Overcurrent |
Function اصلی نیست |
از Functionهای اصلی |
| Undervoltage |
در مدل‌های مربوطه |
معمولاً خیر |
تفاوت کنترل فاز و محافظ ولتاژ
محافظ ولتاژ عمومی معمولاً فقط High و Low Voltage را بررسی کرده و برای مصرف‌کننده‌های تک‌فاز یا کاربردهای عمومی استفاده می‌شود. کنترل فاز صنعتی علاوه بر Voltage می‌تواند ترتیب و قطع فاز و Asymmetry را نیز کنترل کند.
در مدل‌های ساده Phase Sequence Relay ممکن است اصلاً Adjustable Over/Undervoltage وجود نداشته باشد. بنابراین نام کنترل فاز به‌تنهایی تضمین نمی‌کند تمام Functionهای محافظ ولتاژ نیز موجود باشند.
کاربرد کنترل فاز در تابلو برق
- حفاظت الکتروموتور سه فاز در برابر قطع فاز
- جلوگیری از راه‌اندازی موتور با توالی فاز اشتباه
- حفاظت پمپ و کمپرسور در برابر اختلال شبکه
- پایش ورودی تابلو برق سه فاز
- تشخیص افت یا افزایش Voltage در مدل‌های Multifunction
- اعلام Fault شبکه به PLC
- استفاده در تابلوهای ژنراتور و Changeover به‌عنوان بخشی از Monitoring
- پایش Phase Asymmetry در تجهیزات حساس سه فاز
راهنمای انتخاب کنترل فاز
انتخاب باید از Voltage شبکه و Functionهای موردنیاز آغاز شود. برای یک موتور ساده شاید Phase Sequence و Phase Failure کافی باشند، اما در شبکه‌ای با نوسان Voltage ممکن است Under/Overvoltage و Asymmetry نیز لازم باشند.
| معیار انتخاب |
چه چیزی بررسی شود؟ |
دلیل اهمیت |
| Network Voltage |
مثلاً شبکه 380V یا 400V |
تطابق Measuring Range |
| Phase Failure |
وجود Function قطع فاز |
حفاظت پایه شبکه سه فاز |
| Phase Sequence |
تشخیص جابه‌جایی فاز |
جلوگیری از چرخش معکوس موتور |
| Asymmetry |
Fixed یا Adjustable Threshold |
تشخیص عدم تعادل شبکه |
| Voltage Monitoring |
Under / Over Voltage |
محافظت در شبکه‌های دارای نوسان |
| Neutral |
با نول یا بدون نول |
تطابق با ساختار شبکه و Wiring |
| Delay |
Start-up و Tripping Delay |
جلوگیری از عملکرد روی اختلال کوتاه |
| Output Relay |
تعداد و Rating Changeover Contactها |
تطابق با مدار فرمان |
نصب کنترل فاز با کنتاکتور
در مدار متداول، L1، L2 و L3 به ورودی Measurement کنترل فاز متصل می‌شوند. Contact خروجی Relay در مسیر Coil کنتاکتور قرار می‌گیرد. اگر شبکه سالم باشد، مدار فرمان اجازه وصل کنتاکتور را می‌دهد.
در صورت وقوع Fault، Contact خروجی باز شده و Contactor قطع می‌شود. Fuse یا Circuit Breakerهای مدار قدرت همچنان وظایف حفاظتی خود را دارند؛ کنترل فاز جایگزین Short-Circuit Protection یا Overload Protection موتور نیست.
Replacement کنترل فاز قدیمی
در جایگزینی رله قدیمی، Voltage به‌تنهایی کافی نیست. ابتدا Functionهای مدل قبلی مشخص شوند. یک کنترل فاز ممکن است فقط Sequence و Failure را کنترل کند و مدل دیگر علاوه بر آن Under/Overvoltage و Asymmetry داشته باشد.
تعداد Output Contactها، Terminal Number، Delay، نیاز به Neutral و Closed-Circuit یا Open-Circuit Logic نیز باید بررسی شوند. اگر PLC وضعیت Relay را دریافت می‌کند، تغییر Contact Logic ممکن است نیازمند اصلاح Wiring یا Program باشد.
در محصولات Siemens نیز نسل قبلی 3UG4 در بسیاری از مدل‌ها وارد Phase-out شده و Successorهای 3UG5 معرفی شده‌اند. برای مثال 3UG4513-1BR20 با 3UG5514-1BR20 جایگزین شده است. در Replacement باید Function و Terminalهای مدل جدید بررسی شوند.
چک‌لیست Replacement کنترل فاز:
کد کامل، Measuring Voltage، Phase Failure، Phase Sequence، Asymmetry، Under/Overvoltage، Neutral Monitoring، Frequency، Delay، Hysteresis، Output Contacts، Contact Logic، Supply Method، Terminal، DIN Rail Size و Wiring بررسی شوند.
قیمت کنترل فاز به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت کنترل فاز به برند، تعداد Functionها، Measuring Range، نوع تنظیم آنالوگ یا دیجیتال، Display، Delay و تعداد Output Contactها بستگی دارد. Relay ساده Phase Sequence معمولاً ساختار متفاوتی نسبت به یک Network Monitoring Relay چندمنظوره دارد.
مدل‌های دیجیتال با LCD، Frequency Monitoring، Neutral Monitoring یا Communication نیز در سطح متفاوتی از Function قرار می‌گیرند. بنابراین هنگام مقایسه قیمت باید قابلیت‌های واقعی دو محصول با یکدیگر مقایسه شوند.
برای خرید کنترل فاز چه اطلاعاتی لازم است؟
- ولتاژ شبکه سه فاز
- نیاز به Neutral یا مدل بدون نول
- Phase Failure Detection
- Phase Sequence Detection
- Phase Asymmetry Monitoring
- Under Voltage موردنیاز
- Over Voltage موردنیاز
- محدوده Adjustment ولتاژ
- Tripping Delay موردنیاز
- Start-up Delay موردنیاز
- تعداد Output Contact
- نوع فرمان به کنتاکتور یا PLC
- نیاز به Display دیجیتال
- کد کامل کنترل فاز قبلی در پروژه Replacement
سوالات متداول کنترل فاز
کنترل فاز چه کاری انجام می‌دهد؟
وضعیت شبکه سه فاز را پایش می‌کند و بسته به مدل، خطاهایی مانند قطع فاز، جابه‌جایی توالی فاز، عدم تقارن و افت یا افزایش ولتاژ را تشخیص می‌دهد.
آیا کنترل فاز موتور را مستقیم قطع می‌کند؟
معمولاً خیر. Output Relay کنترل فاز در مدار فرمان قرار می‌گیرد و برای قطع بار، کنتاکتور یا سیستم کنترل را فرمان می‌دهد.
تفاوت کنترل فاز و کنترل بار چیست؟
کنترل فاز Voltage و وضعیت فازهای شبکه را بررسی می‌کند. کنترل بار Current مصرف‌کننده را اندازه‌گیری می‌کند.
آیا همه کنترل فازها افت و افزایش ولتاژ دارند؟
خیر. بعضی مدل‌ها فقط Phase Failure و Phase Sequence را کنترل می‌کنند. Under/Overvoltage باید در مشخصات مدل دقیق تأیید شود.
کنترل فاز بدون نول چگونه کار می‌کند؟
این رله Voltage بین L1، L2 و L3 را اندازه‌گیری می‌کند و تغذیه خود را نیز از شبکه سه فاز می‌گیرد. ساختار دقیق به مدل بستگی دارد.
چرا کنترل فاز تاخیر زمانی دارد؟
Delay باعث می‌شود اختلال‌های بسیار کوتاه شبکه بدون ضرورت موجب Trip نشوند. زمان مناسب باید با حساسیت بار هماهنگ شود.
آیا کنترل فاز از اضافه‌بار موتور حفاظت می‌کند؟
کنترل فاز معمولی Current موتور را اندازه‌گیری نمی‌کند. برای Overload Protection باید از بی متال، MPCB، کنترل بار یا تجهیز مناسب دیگری استفاده شود.
Phase Sequence چه اهمیتی دارد؟
تغییر ترتیب دو فاز می‌تواند جهت چرخش موتور سه فاز را معکوس کند. کنترل توالی فاز از راه‌اندازی موتور در این شرایط جلوگیری می‌کند.
برای جایگزینی کنترل فاز قدیمی چه مشخصاتی لازم است؟
Measuring Voltage، Functionهای حفاظتی، Neutral، Delay، Hysteresis، تعداد Contactها، Logic خروجی، Terminal و Wiring باید با مدل جدید تطبیق داده شوند.
برای راهنمای خرید و دریافت قیمت کنترل فاز با شماره 03191091031 تماس بگیرید.
هنوز نظری ثبت نشده است. اولین نفر باشید!