مدارهای مهم و پرکاربرد در برق صنعتی

برق صنعتی یکی از مهم ترین و کاربردی ترین شاخه های برق صنعتی بوده که کاربرد بسیار فراوانی دارد. در این مقاله از تیم کارشه همراه ما باشید تا شما را با مدار های مهم و پر کاربرد در برق صنعتی بطور دقیق آشنا کنیم.

مدار چیست؟

در برق صنعتی، مدار مجموعه‌ای از اجزا و اتصالات الکتریکی است که برای انتقال و کنترل جریان برق طراحی شده است.  این مدارها معمولاً شامل منابع تغذیه (مانند ترانسفورماتورها)،  وسایل حفاظتی (مانند فیوزها و کلیدهای اتوماتیک)،  وسایل کنترل (مانند کنتاکتورها و رله‌ها) و بار (مانند موتورها،  گرمکن‌ها و روشنایی) هستند.
 مدارهای صنعتی پیچیده‌تر از مدارهای خانگی هستند و  معمولاً با ولتاژهای بالاتر و جریان‌های قوی‌تر کار می‌کنند.  طراحی مدارهای صنعتی باید به گونه‌ای باشد که  امنیت،  کارایی و قابلیت اطمینان سیستم تضمین شود.

 انواع مختلفی از مدارها در صنعت  مانند مدارهای قدرت، مدارهای کنترل، و مدارهای حفاظت وجود دارد.  تجزیه و تحلیل و طراحی صحیح مدارها برای کارکرد صحیح تجهیزات صنعتی حیاتی است.  مدارهای صنعتی  غالباً از سیم‌کشی  و کابل‌های ضخیم‌تری برای تحمل جریان‌های بالا استفاده می‌کنند.

مدارهای مهم و پرکاربرد در برق صنعتی

مدارهای متعددی در برق صنعتی با کاربردهای گوناگون وجود دارند.  در اینجا به برخی از مهم‌ترین و پرکاربردترین آن‌ها اشاره می‌کنیم:

1. مدارهای قدرت (Power Circuits): این مدارها وظیفه انتقال و توزیع انرژی الکتریکی با ولتاژ بالا و جریان قوی را به بارهای مختلف صنعتی بر عهده دارند. این مدارها شامل ترانسفورماتورها،  تابلوهای برق،  کابل‌ها و سیم‌ها و  وسایل حفاظتی  مانند کلیدهای قدرت و فیوزها هستند.
2. مدارهای کنترل (Control Circuits): این مدارها برای کنترل و فرماندهی عملکرد  تجهیزات و ماشین‌آلات صنعتی  استفاده می‌شوند.  این مدارها شامل رله‌ها،  کنتاکتورها،  تایمرها،  سنسورها و  PLC ها (کنترل کننده‌های منطقی برنامه‌پذیر)  می‌باشند که  برای  اتوماسیون  و  کنترل  فرایندهای  صنعتی  بکار می‌روند.  مثلاً، یک مدار کنترل می‌تواند  عملکرد  یک موتور  را  بر اساس  سیگنال  دریافتی  از  یک  سنسور  کنترل  کند.
3. مدارهای حفاظتی (Protective Circuits): این مدارها برای حفاظت از تجهیزات و افراد در برابر خطرات الکتریکی طراحی شده‌اند. این مدارها شامل فیوزها،  کلیدهای اتوماتیک،  رله‌های حفاظتی،  سیستم‌های زمین کردن و  وسایل  جلوگیری  از  خطرات  برق‌گرفتگی  می‌باشند.
4. مدارهای روشنایی (Lighting Circuits): این مدارها برای تأمین روشنایی  در  کارگاه‌ها،  کارخانه‌ها و  سایر  مکان‌های  صنعتی  استفاده می‌شوند.  این مدارها  معمولاً  از  لامپ‌های  فلورسنت،  LED  و  یا  دیگر  منابع  روشنایی  با  سیستم‌های  کنترل  روشنایی  استفاده  می‌کنند.
5. مدارهای موتور (Motor Circuits): این مدارها به  منظور  تأمین  انرژی  و  کنترل  عملکرد  موتورهای  الکتریکی  (AC  و  DC)  در  سیستم‌های  صنعتی  به‌کار می‌روند.  این  مدارها  معمولاً  شامل  وسایل  راه‌اندازی،  حفاظت  و  کنترل  سرعت  موتور  هستند.
6. مدارهای ابزار دقیق (Instrumentation Circuits): این مدارها برای اندازه‌گیری و نمایش پارامترهای مختلف فرآیندهای صنعتی مانند دما، فشار،  جریان،  سطح  و…  به‌کار می‌روند.  این مدارها از  سنسورها،  ترانسدیوسرها و  ابزارهای  اندازه‌گیری  استفاده  می‌کنند.
7. مدارهای ارتباطات صنعتی (Industrial Communication Circuits): این مدارها برای انتقال داده‌ها بین تجهیزات و سیستم‌های مختلف صنعتی به‌کار می‌روند. این مدارها  از  پروتوکل‌های  ارتباطی  مختلفی  مانند  Profibus،  Profinet،  Ethernet/IP  و…  استفاده  می‌کنند.

این‌ها تنها تعدادی از مدارهای مهم و پرکاربرد در برق صنعتی هستند و بسته به نوع صنعت و نیازهای خاص،  مدارهای دیگر نیز ممکن است استفاده شوند.  پیچیدگی و طراحی این مدارها  بسیار مهم است  چرا که تأثیر مستقیمی بر  ایمنی،  کارایی و  عملکرد  کل  سیستم  دارد.

سیستم‌های توزیع برق و مدارهای قدرت

سیستم‌های توزیع برق و مدارهای قدرت دو مفهوم مرتبط اما مجزا در برق صنعتی هستند.  در حالی که مدارهای قدرت بخش کوچکتری از سیستم توزیع را تشکیل می‌دهند، درک ارتباط بین آنها برای درک کل سیستم ضروری است.

سیستم‌های توزیع برق (Power Distribution Systems)

سیستم توزیع برق، شبکه‌ای گسترده است که انرژی الکتریکی را از ایستگاه‌های تولید به مصرف‌کنندگان (صنعتی، تجاری و خانگی) می‌رساند.  این سیستم شامل سطوح ولتاژ مختلف و تجهیزات متعددی است که به‌طور هماهنگ کار می‌کنند تا انرژی را به طور ایمن و کارآمد توزیع کنند.  اجزای اصلی یک سیستم توزیع برق عبارتند از:

• ایستگاه‌های تولید (Generating Stations): نیروگاه‌ها، نیروگاه‌های خورشیدی و یا منابع دیگر تولید برق.
• خطوط انتقال (Transmission Lines): خطوط برق  با  ولتاژ  بسیار  بالا  که  انرژی  را  از  ایستگاه‌های  تولید  به  ایستگاه‌های  توزیع  انتقال  می‌دهند.
• ایستگاه‌های توزیع (Substations): مراکز اصلی  کاهش  ولتاژ  و  توزیع  انرژی  به  مناطق  مختلف  هستند.  این  ایستگاه‌ها  دارای  ترانسفورماتورهای  قدرت،  کلیدهای  اتوماتیک  و  سایر  تجهیزات  حفاظتی  می‌باشند.
• خطوط توزیع (Distribution Lines): خطوط برق  با  ولتاژ  پایین‌تر  که  انرژی  را  از  ایستگاه‌های  توزیع  به  مصرف‌کنندگان  می‌رسانند.
• تجهیزات حفاظتی (Protective Devices): فیوزها، کلیدهای  اتوماتیک،  رله‌های  حفاظتی  و  سایر  وسایل  برای  حفاظت  در  برابر  اتصال  کوتاه،  اضافه  بار  و  خطرات  دیگر.
• مصرف‌کنندگان (Consumers): کارخانجات، کارگاه‌ها،  ساختمان‌های  مسکونی  و  تجاری  که  از  انرژی  الکتریکی  استفاده  می‌کنند.

مدارهای قدرت (Power Circuits)

مدارهای قدرت جزئی از سیستم توزیع برق هستند و به‌طور خاص به بخش‌هایی از شبکه توزیع که انرژی را به بارهای خاص (مانند ماشین‌آلات صنعتی، موتورها و …) می‌رسانند، اشاره دارند.  در واقع، می‌توان گفت مدارهای قدرت یک زیر مجموعه از سیستم توزیع برق هستند که برای یک مصرف‌کننده خاص یا یک گروه از مصرف‌کنندگان طراحی شده‌اند.  این مدارها شامل:

• تابلوهای برق (Switchboards): محل مرکزی  برای  محافظت،  اندازه‌گیری  و  کنترل  مدارهای  قدرت  می‌باشند.
• کابل‌ها و هادی‌ها (Cables and Conductors): مسیر انتقال  جریان  برق  به  بارها  را  تشکیل  می‌دهند.
• وسایل حفاظتی (Protective Devices): فیوزها، کلیدهای  اتوماتیک،  رله‌های  حفاظتی  و  سایر  تجهیزات  برای  ایمنی  و  حفاظت  از  بارها  و  خود  مدار.
• بارها (Loads): موتورها، ماشین‌آلات  صنعتی،  گرمکن‌ها،  و  سایر  تجهیزاتی  که  از  انرژی  الکتریکی  استفاده  می‌کنند.

ارتباط بین سیستم‌های توزیع و مدارهای قدرت

سیستم‌های توزیع برق  سیستم  گسترده‌ای  از  ایستگاه‌های  تولید  تا  مصرف‌کنندگان  را  پوشش  می‌دهد،  در  حالی‌که  مدارهای  قدرت  بر  بخش  کوچکی  از  این  سیستم  تمرکز  دارند  و  به  طور  خاص  مسیر  رساندن  انرژی  را  به  بارهای  خاص  مدیریت  می‌کنند.  به‌عبارت‌دیگر، مدارهای قدرت بخش‌های خاصی از سیستم توزیع برق هستند که نیازهای  خاصی  از  مصرف‌کنندگان  را  برآورده  می‌کنند.

درک کامل این دو مفهوم برای طراحی،  نصب،  و  نگهداری  سیستم‌های  برق  صنعتی  بسیار  ضروری  است.

مدار فرمان چیست؟

مدار فرمان، مجموعه‌ای از قطعات الکتریکی و الکترونیکی است که برای کنترل عملکرد سایر تجهیزات الکتریکی و مکانیکی به‌کار می‌رود.  این مدارها، سیگنال‌های کنترل را دریافت و پردازش می‌کنند و دستورات لازم را به مدارهای قدرت ارسال می‌کنند تا دستگاه‌ها را روشن، خاموش، یا در حالت‌های مختلف عملیاتی قرار دهند.  به عبارت دیگر، مدار فرمان، مغز متفکر یک سیستم است که عملیات را هدایت می‌کند.

 از کلیدها، رله‌ها، کنتاکتورها، تایمرها، PLCها و سنسورها در مدارهای فرمان استفاده می‌شود.  این قطعات، با هم کار می‌کنند تا فرآیندهای پیچیده را کنترل کنند و عملکرد سیستم را بهینه کنند.  مدارهای فرمان در صنایع مختلف، از سیستم‌های ساده خانگی تا سیستم‌های پیچیده صنعتی، به کار گرفته می‌شوند.  طراحی مدار فرمان باید به گونه‌ای باشد که ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم را تضمین کند.

 به‌طور کلی، مدار فرمان وظیفه هماهنگی، کنترل و نظارت بر عملکرد تجهیزات را بر عهده دارد و باعث بهبود کارایی و اتوماسیون سیستم‌ها می‌شود.  در عصر حاضر، با پیشرفت تکنولوژی،  PLCها نقش مهمی در طراحی مدارهای فرمان مدرن ایفا می‌کنند.  مدارهای فرمان، با استفاده از منطق برنامه‌ریزی‌شده،  عملیات خودکار و پیچیده را امکان‌پذیر می‌کنند.

پر کاربردترین مدارات در برق صنعتی

پرکاربردترین مدارهای فرمان در برق صنعتی عبارتند از:

1. مدارهای راه‌اندازی موتورهای الکتریکی: این مدارها برای راه‌اندازی، توقف و کنترل سرعت موتورهای الکتریکی استفاده می‌شوند. شامل مدارهای راه‌اندازی مستقیم (DOL)، ستاره-مثلث، راه‌اندازی با مقاومت، و راه‌اندازی نرم (Soft starter) می‌شوند.
2. مدارهای کنترل روشنایی: این مدارها برای کنترل روشنایی در محیط‌های صنعتی، از جمله روشن و خاموش کردن چراغ‌ها، تنظیم شدت نور و استفاده از سنسورهای نور (فتوسل) کاربرد دارند.
3. مدارهای کنترل سطح مایعات: این مدارها برای کنترل سطح مایعات در مخازن و تانک‌ها استفاده می‌شوند. شامل کنترل پمپ‌ها برای پر کردن و خالی کردن مخازن، و همچنین استفاده از سنسورهای سطح (فلو سوئیچ) می‌شوند.
4. مدارهای کنترل حرارت: این مدارها برای کنترل دما در کوره‌ها، هیترها و سایر تجهیزات حرارتی استفاده می‌شوند. شامل استفاده از ترموستات‌ها، رله‌های حالت جامد (SSR)، و کنترلرهای دما (PID controller) هستند.
5. مدارهای اتوماسیون صنعتی: این مدارها از PLCها (کنترل‌کننده‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی) برای کنترل فرآیندهای صنعتی پیچیده استفاده می‌کنند. شامل کنترل خطوط تولید، بسته‌بندی، و سایر فرآیندهای خودکار می‌شوند.
6. مدارهای ایمنی: این مدارها برای محافظت از تجهیزات و افراد در برابر خطرات الکتریکی و مکانیکی استفاده می‌شوند. شامل استفاده از کلیدهای ایمنی، رله‌های ایمنی، و سیستم‌های توقف اضطراری (Emergency Stop) هستند.
7. مدارهای فرمان برای شیرهای برقی و عملگرها: این مدارها برای کنترل شیرهای برقی، عملگرها و سایر دستگاه‌های مکانیکی استفاده می‌شوند. شامل استفاده از رله‌ها، کنتاکتورها و PLCها هستند.
8. مدارهای حفاظت از موتور: این مدارها برای حفاظت از موتورها در برابر اضافه بار، اتصال کوتاه، و سایر خطرات الکتریکی استفاده می‌شوند. شامل استفاده از رله‌های حرارتی، فیوزها، و کلیدهای اتوماتیک می‌شوند.

این مدارها، جزء اساسی سیستم‌های برق صنعتی هستند و نقش مهمی در عملکرد، ایمنی و بهره‌وری این سیستم‌ها ایفا می‌کنند.

نتیجه گیری

در مجموع، مدارهای فرمان در برق صنعتی، قلب تپنده‌ی سیستم‌های اتوماسیون و کنترل هستند.  تنوع این مدارها  بسیار گسترده است، اما می‌توان گفت که  مدارهای راه‌اندازی موتور، کنترل سطح، کنترل دما و سیستم‌های اتوماسیون صنعتی مبتنی بر PLC،  از پرکاربردترین و مهم‌ترین آن‌ها هستند.
 اهمیت این مدارها در افزایش راندمان، بهبود ایمنی، کاهش هزینه‌های عملیاتی و  ایجاد سیستم‌های کاملا خودکار  کاملاً مشهود است.
  طراحی و پیاده‌سازی صحیح این مدارها،  نیازمند دانش تخصصی در زمینه الکتروتکنیک،  برنامه‌نویسی PLC و  آشنایی با استانداردهای ایمنی صنعتی است.  به طور خلاصه،  مدارهای فرمان در برق صنعتی، نقش کلیدی در  بهینه‌سازی فرآیندهای صنعتی و  ارتقای سطح تکنولوژی  ایفا می‌کنند.

تیم مجرب کارشه یکی از مجرب ترین مراکز برق صنعتی در کشور می باشد که شما می توانید هر گونه خدمات در زمینه برق صنعتی را به آنها بسپارید و از نتیجه کار شگفت زده شوید.