اشتباهات پرهزینه در انتخاب تجهیزات حفاظتی و کنترلی

به گزارش بازار، در انتخاب تجهیزات برق صنعتی، یک اشتباه کوچک می تواند هزینه ای بسیار بیشتر از اختلاف قیمت دو محصول روی فاکتور به همراه داشته باشد. نکته مهم اینجاست که تفاوت بین دو تجهیز مشابه همیشه از روی ظاهر، برند یا حتی مشخصات اولیه آن ها قابل تشخیص نیست. به همین دلیل، اگر دلیل انتخاب فقط قیمت یا نام برند باشد، ممکن است تجهیزی انتخاب شود که در ظاهر کاملا مناسب پروژه به نظر می رسد، اما در شرایط واقعی عملکرد مورد انتظار را ارائه ندهد. تجهیزات برق صنعتی، چه در بخش کنترل و چه در بخش حفاظت، برای وظایف مشخصی طراحی و تولید می شوند و هر کدام بر اساس چارچوب های فنی و استانداردهای خاصی در سیستم کار می کنند. برای مثال، ممکن است دو کلید اتوماتیک از دو برند مختلف از نظر مشخصات کلی کاملا مشابه به نظر برسند؛ اما کیفیت متریال اجزای داخلی، دقت ساخت، طراحی مکانیزم، استانداردهای تولید و حتی کیفیت سیستم های حفاظتی آن ها تفاوت هایی داشته باشد که در زمان انتخاب، به سادگی قابل مشاهده نیست. همین جزئیات معمولا تفاوت یک انتخاب مطمئن با یک انتخاب پرریسک را مشخص می کنند.

به همین دلیل، مهندسان و صاحبان کسب و کارهای صنعتی پیش از خرید تجهیزات، تنها به مقایسه قیمت ها اکتفا نمی کنند. ابتدا باید مشخص شود تجهیز دقیقا قرار است در چه شرایطی کار کند، و بعد به مقایسه کاتالوگ برندها و قیمت پرداخت. 

چرا انتخاب تجهیز بدون شناخت شرایط کاری می تواند پر هزینه باشد؟

وقتی قرار است برای یک تابلو برق در خط تولید، تجهیزات کنترلی یا حفاظتی جدیدی انتخاب شود، چالش اصلی قیمت و ارزان تر بودن محصول نیست، در واقع مقایسه بین اطلاعات فنی از کاتالوگ برندها هم نمی تواند جزء اولین موارد برای تصمیم گیری بهتر و منطقی تر باشد. زیرا اولویت اصلی قبل از بررسی برند سازنده و مدل محصولات، در نظر گرفتن شرایط کاری و نیاز آن سیستم است. به طور مثال، تجهیز حفاظتی مانند کلید مینیاتوری در یک تابلو برق عمومی با کارکرد محدود، در مقایسه با کلید مینیاتوری دیگری که در یک خط تولید به صورت مداوم و طولانی مدت کار می کند، در شرایط یکسان و مشابهی قرار ندارند. بدیهی است که در پروژه دوم نیاز به قطع و وصل مدار توسط کلید حفاظتی در هنگام خطا بیشتر باشد. بنابراین در این سیستم انتخاب تجهیز باید با توجه به جزئیات بیشتری مانند میزان کیفیت مواد اولیه و متریال ساخت آن صورت گیرد. این موضوع به این معنی نیست که در سیستم های کوچک تر و ساده، کیفیت تجهیزات اهمیت ندارد، بلکه باید فاکتورهای انتخاب را با توجه به شرایط کاری و نقش هر تجهیز در نظر گرفت. در واقع هر چقدر پروژه حساس تر و پیچیده تر باشد، بررسی دقیق تر ضرورت بیشتری پیدا می کند. 

 بعد از ارزیابی شرایط کاری پروژه نوبت به بررسی دقیق تفاوت قیمت محصولات مشابه از برندهای مختلف می رسد.

دلیل تفاوت قیمت دو تجهیز مشابه از برندهای مختلف چیست؟

بر اساس تجربه، وقتی درباره تفاوت دو تجهیز که از نظر ظاهری شبیه به هم هستند و هر دو وظایف یکسانی را در سیستم انجام می دهند، با یکی از متخصصان حوزه برق صحبت کردیم، این سوال مطرح شد که چرا گاهی قیمت دو محصول یکسان از دو برند مختلف تا این اندازه با هم تفاوت دارد؟ دلیل این اختلاف قیمت در چیست؟ برای پاسخ به این موضوع مثال ساده ای از خودرو ها بیان شد. فرض کنید دو خودرو از دو برند متفاوت چینی و کره ای داشته باشیم؛ هر دو این ها در عمل حرکت می کنند، موتور دارند و حتی از نظر امکانات و تجهیزات رفاهی نیز نزدیک به هم طراحی و ساخته شده اند، پس چرا قیمت یکی بیشتر است؟ پاسخ را باید در جزئیاتی مثل کیفیت مواد اولیه، لاستیک ها، قطعات داخلی و… جستجو کرد که در استفاده معمولی خیلی به چشم نمی آید. 

دقیقا همین موضوع را می توان در تجهیزات صنعتی مانند کنتاکتور مشاهده کرد. برای مثال، کنتاکتورهای زیمنس با شناسه تجاری SIRIUS، اشنایدر سری D و ABB سری AF همگی برای کاربردهای کنترل و سوئیچینگ (قطع و وصل) صنعتی تولید می شوند و در میان این محصولات، مدل هایی برای کنترل موتورهای سه فاز وجود دارد، اما مقایسه آن ها فقط با توجه به جریان اسمی یا ظاهر تجهیز نمی تواند تمام تفاوت های فنی را مشخص کند. با این تفاسیر می توان گفت، ممکن است دو تجهیز از نظر قابلیت های فنی و وظیفه ای که در سیستم برعهده دارند، مشابه باشند، اما چیدمان طراحی، کیفیت ساخت و مواد بکار رفته در آن ها یکسان نباشد. این مسئله روی قیمت نهایی آن تاثیر بسیار زیادی دارد.

کنتاکتور اشنایدر سری D؛ وقتی عمر مکانیکی و الکتریکی دو مشخصه متفاوت هستند!

در کنتاکتورهای TeSys D اشنایدر، عمر مکانیکی و عمر الکتریکی به عنوان دو شاخص مستقل از هم بیان می شوند. کمپانی اشنایدر برای بعضی از مدل های سری D عمر مکانیکی را تا ۳۰ میلیون بار و عمر الکتریکی را تا ۲ میلیون بار مشخص کرده است. این دو عدد مفهوم متفاوتی دارند. عمر مکانیکی به تعداد دفعات عملکرد مکانیزم مربوط می شود، اما عمر الکتریکی با دوام کنتاکت ها(تیغه ها) هنگام قطع و وصل بار الکتریکی ارتباط دارد. این مسئله در زمان مقایسه یک کنتاکتور اشنایدر با محصولی از برند دیگر اهمیت پیدا می کند، ممکن است دو محصول جریان اسمی یکسانی داشته باشند اما شرایط بار، تعداد دفعات قطع و وصل یا رده عملکردی آن ها متفاوت باشد. در سری D همچنین مدل هایی با مشخصات متفاوت برای مدار فرمان وجود دارد. نوع و ولتاژ کویل، آرایش کنتاکت های کمکی و نحوه اتصال تجهیز جزء مواردی است که باید در زمان مقایسه مدل های این سری نیز بررسی شود. به همین علت حتی در محصولات یک برند نیز قیمت و امکانات را نمی توان فقط با جریان اسمی بررسی کرد.

زیمنس SIRIUS؛ عمر کنتاکتور را نوع بار تعیین می کند!

در کنتاکتورهای زیمنس با شناسه تجاری SIRIUS نیز عمر مکانیکی و الکتریکی به صورت مستقل از هم بررسی می شوند. علت اصلی این تفکیک آن است که مقاومت کنتاکت ها(تیغه ها) فقط به تعداد دفعات حرکت مکانیزم وابسته نیست و نوع بار و شرایط قطع و وصل جریان نیز بر آن تاثیر می گذارد.

برای مثال، کنتاکتوری که در یک خط تولید به طور مکرر کار می کند، از لحاظ شرایط عملیاتی با تجهیزی که تعداد محدودی قطع و وصل در طول روز دارد، یکسان نیست. حتی اگر جریان اسمی هر دوی آن ها یکی باشد، تعداد چرخه های کاری و نوع بار می تواند بر عمر الکتریکی آن ها اثر بگذارد.

بنابراین هنگام مقایسه یک کنتاکتور از برند SIEMENS با محصول مشابه اشنایدر یا ABB، باید مشخصات مربوط به رده عملکرد که شامل AC-۳ ،AC-۴ و… است، عمر مکانیکی و الکتریکی و شرایط استفاده در کنار جریان اسمی مورد بررسی قرار گیرد. این مشخصه ها بخشی از تفاوت های واقعی میان تجهیزاتی هستند که؛ ممکن است از نظر ظاهری شبیه یکدیگر باشند.

کنتاکتور ABB؛ تفاوت در فناوری بوبین و مدار فرمان

تفاوت طراحی تجهیزات کنترلی سری AF از برند ای بی بی تنها محدود به جریان اسمی آن نیست، برای مثال کنتاکتورهای این سری، از فناوری کویل(بوبین) الکترونیکی استفاده می کنند و قابلیت کار با محدوده وسیعی از ولتاژهای AC و DC را دارند و همچنین به کاهش مصرف انرژی کویل و عملکرد مناسب تر در برابر ولتاژ فرمان اشاره می کند. این قابلیت زمانی اهمیت دارد که؛ کنتاکتور در مداری با شرایط مشخص کنترل یا نوسان ولتاژ استفاده شود. در چنین موقعیتی، نوع مدار فرمان و فناوری کویل می تواند یکی از فاکتورهای مقایسه دو محصول باشد.

متریال با کیفیت؛ برگ برنده برندهای معتبر تجهیزات صنعتی

تولیدکنندگان تجهیزات برق صنعتی از برندهای اروپایی و آسیایی که شامل زیمنس، اشنایدر، ای بی بی ABB، هیوندای، چینت، پارس فانال می شوند، در بازار صنعتی فعالیت گسترده ای دارند. همه این کمپانی ها از قطعات یکسان اما با جنس متفاوت در ساخت تجهیزات استفاده می کنند. به طور مثال سیم های مصرفی در بوبین کنتاکتور اشنایدر دارای کلاس عایقی H هستند که در این کلاس سیستم عایقی برای کار در دمای حداکثر حدود ۱۸۰ درجه سانتی گراد طراحی شده است. همچنین برند پارس فانال برای طراحی بدنه و ساختار خارجی دستگاه های کنترلی مثل کنتاکتور از پلاستیک استفاده می کند که ممکن است در اثر بروز حرارت و گرمای شدید دچار ذوب شدگی و خرابی شود و یا استفاده از باکالیت در طراحی محفظه کلیدهای حفاظتی و کنترلی که بر اثر وقوع آرک (جرقه تخلیه الکتریکی) و قوس الکتریکی صدمات زیادی را برای سیستم به همراه دارد، و در زمان وصل بودن کنتاکتور ممکن است دچار بروز خطای اتصال کوتاه در مدار شود. به همین دلیل نمی توان از نظر کیفی تمام این برندها را در یک دسته قرار داد. هر برند سطح فناوری، ساختار تولید و کیفیت خاص خود را دارد. 

قطعات داخلی با کیفیت؛ پشت صحنه عملکرد تجهیزات

وقتی در مورد تجهیزات کنترلی و حفاظتی حرف می زنیم، معمولا اولین موردی که به آن توجه می شود جریان اسمی، تعداد قطع و وصل، قدرت قطع اتصال کوتاه و برند سازنده است. اما بخش مهمی از کارکرد این تجهیزات به قطعاتی مربوط می شود که در داخل تجهیز قرار دارند. مثلا جنس و کیفیت متریال مورد استفاده در تیغه ها، قطعات مسیر جریان برق، محفظه عایقی و اجزای مربوط به خاموش شدن قوس الکتریکی بر عمر مکانیکی و الکتریکی دستگاهی مانند کنتاکتور و رله شیشه ای به عنوان تجهیز کنترلی اثر دارد. 

به طور مثال، کمپانی ای بی بی ABB در توضیحات فنی مربوط به کنتاکتورها به این موضوع اشاره دارد که؛ جنس کنتاکت ها باید علاوه بر رسانایی مناسب، در برابر فرسایش ناشی از قطع و وصل نیز عملکرد قابل قبولی داشته باشد. این شرکت استفاده از نقره و قلع را به عنوان ترکیبی مناسب برای ساخت تیغه ها (کنتاکت) معرفی کرده است. زیرا نقره رسانای الکتریکی بالایی دارد، اما استفاده از نقره خالص می تواند احتمال جوش خوردن و فرسایش سریع کنتاکت را افزایش دهد. ترکیب دو ماده (قلع و نقره) تعادل مناسبی در برابر رسانا و مقاومت در برابر فرسایش زود هنگام ایجاد می کند. 

در مقابل، کلید اتوماتیک زیمنس با ساختار خاص و محفظه های خاموش کننده قوس الکتریکی طوری طراحی شده است که؛ در زمان وقوع اتصال کوتاه، کنتاکت ها بتوانند با سرعت بالایی از هم فاصله بگیرند تا انرژی حرارتی-مکانیکی ناشی از جریان خطا کاهش یابد. در طراحی کلیدهای کامپکت سری ۳VA زیمنس، از سیستم کنتاکت چرخشی (دوار) استفاده شده که با ایجاد نیروی دافعه مغناطیسی در زمان اتصال کوتاه باعث باز شدن کنتاکت ها می شود و جریان و انرژی عبوری را کاهش می دهد. با توجه به گزارشات واقعی از برندهای مطرح می توان گفت، جنس قطعاتی که داخل تجهیزات برق صنعتی استفاده می شود، بر دوام و عملکرد آن تاثیر دارد. این موضوع وقتی مهم تر می شود که تجهیز در طول روز بارها قطع و وصل شود؛ چون قطعات داخلی در این شرایط بیشتر تحت فشار و حرارت قرار می گیرند.

نشانه های فرسودگی کنتاکت؛ هشدار برای اتمام عمر کاری تجهیز

فرسودگی قطعات داخلی همیشه به معنی خرابی سریع تجهیزات نیست. در بسیاری از تجهیزات، قطعات به مرور بر اثر عبور جریان بیش از حد، گرما و حرارت بسیار زیاد، قطع و وصل شدن مکرر و ایجاد جرقه دچار فرسایش می شوند. چنانچه سطح فرسایش از حد مشخصی عبور کند، عملکرد تجهیز را تحت تاثیر قرار می دهد.

در مورد کنتاکتورها، فرسایش بیش از حد سطح تیغه ها می تواند به افزایش مقاومت محل تماس، بروز حرارت بالاتر و در موقعیت های نامناسب حتی جوش خوردن کنتاکت ها منجر شود. کمپانی ABB در بررسی های فنی خود تاکید می کند که؛ فرسایش کنتاکت یکی از عوامل تعیین کننده در طول عمر کاری دستگاه کنتاکتور است و انتخاب متریال کنتاکت و روش ساخت آن تاثیر مستقیمی بر فرسایش دارد. 

همچنین در تجهیزات حفاظتی مانند کلید حرارتی، عبور جریان از مسیرهای رسانا و کنتاکت ها با تولید حرارت همراه است اما نقش اصلی تجهیز در اینجا متفاوت است. در واقع بریکر حفاظتی باید قادر به عبور جریان در محدوده کاری عادی باشد و در شرایط بروز جریان بیش از حد یا خطا، مدار را قطع کند. 

برای آشنایی با عوامل موثر بر عمر تجهیزات برق صنعتی می توانید از طریق لینک زیر برای مطالعه بیشتر اقدام کنید.  

تجهیزات حفاظتی یا کنترلی | برای کدام ‌یک نباید سراغ گزینه ارزان برویم؟

اولین اشتباه؛ کاهش راندمان سیستم را به همراه دارد

یکی از نکات مهم در مقایسه تجهیزات کنترلی و حفاظتی، تفاوت میان قطع جریان در شرایط عادی و خطا است. در واقع کنتاکتور وظیفه قطع و وصل مدار قدرت موتور در شرایط کاری مشخص را بر عهده دارد و می تواند براساس نیاز کاربری موتور را روشن و خاموش کند. اما وقتی در مدار اتصال کوتاه اتفاق بیفتد، جریان خطا صورت می گیرد و لازم است کلیدهای حفاظتی با توجه به امکانات خود شرایط را کنترل و مدار را سریع قطع کنند. بنابراین قدرت قطع اتصال کوتاه یک مشخصه مهم برای کلیدهای حفاظتی می باشد که در دیتاشیت، مقدار آن با توجه به سطح ولتاژ (۲۲۰ ولت، ۴۰۰ ولت ، ۶۹۰ ولت) مشخص است. 

در واقع مشخصه های مهم دستگاه های کنترلی مانند کنتاکتور شامل جریان کاری، تعداد سیکل های قطع و وصل، شرایط بار است و مشخصه های مربوط به حفاظت کننده ها شامل قدرت قطع اتصال کوتاه، مشخصات تریپ، جریان اسمی است.

با توجه موارد بالا، باید تجهیزات کنترلی و حفاظتی مطابق با نقش آن ها در مدار انتخاب شوند. در صورت عدم توجه به این موضوع، عملکرد سیستم دچار اختلال شده و افت راندمان اتفاق می افتد.

دومین اشتباه؛ قطع برق تا نیروگاه اصلی می رسد!

در سیستم های صنعتی، تجهیزات مختلف اغلب به صورت مستقل کار نمی کنند. به طور مثال در مدار راه اندازی یک موتور، کنتاکتور می تواند وظیفه قطع و وصل جریان برق در مدار قدرت را برعهده داشته باشد، در حالی که حفاظت در برابر اضافه بار و جریان خطا توسط کلیدهای حفاظتی مربوط به مدار انجام می شود. در چنین ساختاری، انتخاب هر تجهیز باید هماهنگ با اجزای دیگر باشد. به طور مثال، اگر کنتاکتور برای تعداد قطع و وصل مکرر انتخاب شده باشد اما حفاظت کننده مدار متناسب با شرایط خطا انتخاب نشده باشد، کنتاکتور مناسب به تنهایی نمی تواند کارکرد خوبی در مدار داشته باشد.

در تجهیزات حفاظتی برای جلوگیری از بروز جریان اتصالی و قطع شبکه برق عمومی، از حفاظت پلکانی استفاده می کنند تا در صورت بروز خطا، فقط نزدیکترین تجهیز حفاظتی به محل خطا کار کند. مثلا فیوز مینیاتوری با جریان ۱۰ تا ۲۵ آمپر در داخل پریزها، وسایل خانگی قرار می گیرد و کلید مینیاتوری تا جریان ۳۲ آمپر در کنتور ساختمان به همین ترتیب این فرآیند تا قبل از ژنراتور نیروگاه اصلی برق به صورت استاندارد اجرا می شود. در واقع مزیت حفاظت پلکانی در این است که، در صورت قطع نشدن لایه پایین تر، کلید لایه بالاتر به عنوان پشتیبان عمل می کند و از بروز خطای شدید جلوگیری می نماید. در صورت عدم استفاده از حفاظت کننده در صورت بروز اتصال کوتاه ممکن است اختلال برق به نیروگاه اصلی هم برسد و شبکه برق عمومی را قطع کند.

نتیجه گیری

همانطور که قبل تر بیان کردیم، دو تجهیز با کاربردهای مشابه، ممکن است به دلیل تفاوت در طراحی داخلی، ساختار کنتاکت ها، مدار فرمان و… ویژگی های متفاوتی داشته باشند. انتخاب درست از شناخت شرایط واقعی سیستم شروع می شود، سپس نوع بار، اطلاعات فنی کاتالوگ، قیمت و سازگاری بین تجهیزات مورد بررسی قرار می گیرد. این روش کمک می کند انتخاب از مقایسه ساده به یک تصمیم فنی با شرایط کاری پروژه تبدیل شود.