برق صنعتی به زبان ساده

برق صنعتی به زبان ساده در منابع مختلف کم پیدا میشود و اساسا وقتی اسم یک مبحث تخصصی مانند برق صنعتی آورده می شود آموزش های آن هم عموماٌ به زبان تخصصی است و ما در این آموزش در ادیسون سعی داریم برق صنعتی به زبان ساده را آموزش دهیم که به طور خلاصه در این مقاله به برق صنعتی به زبان ساده پرداخته ایم.

برق صنعتی به زبان ساده در مورد شبکه الکتریکی

برق یک جزء ضروری برای بسیاری از صنایع برای فعالیت و تولید کالاها به طور کارآمد است. در واقع برق صنعتی به نیروی الکتریکی مورد استفاده در کارخانه های بزرگ تولیدی، تاسیسات تولیدی و کارخانه های صنعتی اشاره دارد. این مفهوم می تواند به طور قابل توجهی با برق مسکونی یا تجاری متفاوت باشد زیرا به سطوح ولتاژ بالاتری نیاز دارد و برای تحمل بارهای بسیار بزرگتر طراحی شده است. در مقاله امروز سپیانی به بررسی اجمالی برق صنعتی و سیستم های الکتریکی رایج در صنعت می پردازیم.یکی از تفاوت های عمده برق مسکونی یا تجاری با برق صنعتی استفاده از برق سه فاز است. برق سه فاز نوعی برق است که از سه ولتاژ جریان متناوب (AC) که با یکدیگر خارج از فاز هستند استفاده می کند. این بدان معنی است که ولتاژ در هر فاز در یک نقطه متفاوت از چرخه خود در هر زمان معین است. برق سه فاز کارآمدتر از برق تک فاز است زیرا جریان ثابت تری از برق را امکان پذیر می کند، به همین دلیل است که عمدتاً در محیط های صنعتی استفاده می شود.

در صنعت بیشتر از برق سه فاز استفاده می شود . اگر به برق های سه فازی که وارد ساختمان می شود هم توجه کنید از تیر برق سه عدد سیم فاز و یک نول وارد ساختمان می شود که به این هم سه فاز می گویند منتها در ساختمان مصرف کننده ها سه فاز نیستند مگر در موارد اندکی که صاحب ساختمان ترجیح دهد که از مصرف کننده سه فاز استفاده کند. در ساختمان مصرف کننده ها از برق تک فاز تغذیه می شوند درست است که برق سه فاز وارد ساختمان می شود اما ما از سه سیم فاز به تنهایی استفاده نمی کنیم هر سیم فاز جداگانه به علاوه سیم نول به مصرف کننده وصل می شود که ما به این دو تا سیم برق تک فاز می گوییم. همانطور که می دانید اختلاف ولتاژ یک سیم فاز با سیم نول ۲۳۰ ولت می باشد اما اختلاف ولتاژ یک سیم فاز با فاز دیگر برابر با ۳۸۰ ولت هست . مصرف کننده ها در برق صنعتی با ولتاژ ۳۸۰ ولت تغذیه می شوند یعنی برای راه اندازی مصرف کننده ها به هر سه فاز نیاز داریم در خیلی از مواقع در کنار سه فاز ما به نول هم نیاز داریم .

سیم و کابل در برق صنعتی

در برق صنعتی از کابل های بزرگتر استفاده می شود تا جوابگوی مصرف کننده ها باشد ما از کابل ۴ رشته ای استفاده می کنیم که این ۴ رشته سیم سه تای آن مربوط به فاز که با (L1,L2,L3) یا (R,S,T) نمایش داده می شود و ۱ عدد نول . سه عدد فاز و نول را از تیر برق می گیریم و در نهایت سیم ارت که برای سیم ارت، نیاز هست چاه ارت حفر کنیم که درون چاه از میله فولادی با روکش مس یا صفحه مسی استفاده می شود(سیستم ارت اصول خاص خودش را دارد ) به مصرف کننده ها وصل می شود. و کابل ها در ابعاد بزرگتر رشته سیم نول، کوچک تر در نظر گرفته شده است چونکه به عنوان مثال یک کابل ۲۵*۴ هر چهار سیم ۲۵ میلی متر نیستند سه عدد سیم فاز ۲۵ میلی متر و سیم نول ۱۶ میلی متر هست که به این صورت به آن اشاره می شود (۱۶+۲۵*۳ یا ۳۵+۷۰*۳). در برق صنعتی حتی از کنتور های متفاوتی استفاده می شود که با کنتور خانگی فرق دارد در کنتور خانگی سیم ها از خود کنتور عبور می کنند اما در برق صنعتی سیم ها به کنتور وصل نمی شوند چونکه ابعاد سیم بزرگ است و از همان روشی استفاده می شود که در تابلو برق برای نشان دادن و اندازه گیری جریان استفاده می شود. جریانی که سیم یا کابل می تواند تحمل کند را می توان از طریق مراجعه به جدول سطح مقطع سیم و کابل دریافت کرد.

کلیدها و کنترل کننده ها در برق صنعتی

برای خاموش یا روشن کردن و کنترل کردن دستگاه ها از کلیدها و کنترل کننده ها استفاده می شود و این مبحث بیشتر به تابلو برق مربوط می شود

از جمله: شستی استپ استارت، کلید سلکتوری، کلید فرمان، بی متال، لیمیت سوئیچ، سنسور، تایمر که برای دستور دادن به صورت دستی یا اتوماتیک هست.

کنتاکتور، رله و در موارد پیشرفته تر PLC و سافت استارتر ها و درایو های صنعتی (سافت استارتر و درایو برای کنترل الکتروموتورها به کار می رود و در آینده بیشتر به این ها اشاره خواهد شد) برای قطع و وصل و کنترل مصرف کننده ها استفاده می شود.

مصرف کننده های برق صنعتی

در برق صنعتی ساده ترین مصرف کننده ها شامل روشنایی، کولر های سه فاز، الکتروموتور ها، ماشین آلات و در مراتب بالاتر در پالایشگاه ها و صنایع،تجهیزات پیشرفته تر هست.

انتقال و توزیع برق

در قلب یک سیستم الکتریکی صنعتی پست است. پست برق ورودی را با افزایش ولتاژ به سطح مورد نیاز تاسیسات تبدیل می کند. پست ممکن است شامل ترانسفورماتورها، تابلو برق و قطع کننده مدار نیز باشد تا جریان برق را از طریق تاسیسات کنترل کند.

از پست، برق از طریق تاسیسات با استفاده از شبکه ای از تابلوهای برق و سیم کشی توزیع می شود. این تابلو های برق معمولاً در سرتاسر تاسیسات قرار دارند و جریان برق را به مناطق یا ماشین های خاصی تنظیم می کنند. علاوه بر این، بسیاری از تاسیسات صنعتی از ژنراتورهای پشتیبان استفاده می کنند تا اطمینان حاصل شود که برق حتی در صورت قطع شدن شبکه در دسترس است.

سیستم های برق در صنعت

سیستم های الکتریکی مختلفی وجود دارد که معمولاً در محیط های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. در اینجا چند نمونه آورده شده است:

موتورهای AC و DC

موتور های الکتریکی نقش مهمی در عملکرد ماشین آلات صنعتی دارند. آنها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند و می توان آنها را به دو نوع اصلی تقسیم کرد: موتورهای AC و موتورهای DC.

موتورهای AC رایج ترین نوع موتور الکتریکی هستند که در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. آنها از نظر طراحی نسبتا ساده هستند و نیاز به نگهداری بسیار کمی دارند. موتورهای AC بر اساس اصل میدان های مغناطیسی دوار کار می کنند که روتور را به حرکت در می آورند و انرژی مکانیکی تولید می کنند.

از طرف دیگر، موتورهای DC در کاربردهای صنعتی کمتر رایج هستند اما هنوز در برخی موارد استفاده می شوند. برخلاف موتورهای AC که به جریان متناوب متکی هستند، موتورهای DC از جریان مستقیم برای ایجاد میدان مغناطیسی استفاده می کنند که روتور را به حرکت در می آورد.

ترانسفورماتورها

ترانسفورماتورها جزء ضروری سیستم های الکتریکی در صنعت هستند، زیرا نقش مهمی در انتقال توان الکتریکی بین سطوح مختلف ولتاژ دارند. در تنظیمات صنعتی، بسته به نیازهای خاص تاسیسات، ممکن است از ترانسفورماتورها برای افزایش یا کاهش ولتاژ برق استفاده شود. به عنوان مثال، ترانسفورماتورها ممکن است برای تبدیل توان ولتاژ بالا از شبکه به سطح ولتاژ پایین تر که برای توزیع محلی در داخل تاسیسات مناسب است استفاده شوند.

یکی دیگر از مزایای ترانسفورماتورها توانایی آنها در جداسازی تجهیزات الکتریکی از سایر قسمت های سیستم است. این امر به ویژه در شرایطی که ممکن است خطاهای الکتریکی رخ دهد مهم است، زیرا به جلوگیری از آسیب به سایر تجهیزات کمک می کند و تضمین می کند که برق می تواند به نواحی آسیب دیده نیروگاه ادامه دهد. به طور کلی ترانسفورماتورها جزء کلیدی سیستم های برق صنعتی مدرن هستند و نقش مهمی در تضمین عملکرد قابل اعتماد و ایمن در تاسیسات صنعتی ایفا می کنند.

تابلو برق

تابلو برق به انواع مختلفی از تجهیزات الکتریکی اطلاق می شود که برای کنترل جریان برق در یک سیستم الکتریکی استفاده می شود. وظیفه اصلی آن محافظت از تجهیزات الکتریکی در برابر اتصال کوتاه و اضافه بار است و می توان از آن برای کاربردهای ولتاژ پایین و ولتاژ بالا استفاده کرد. در تنظیمات صنعتی، تابلو برق ممکن است شامل قطعاتی مانند قطع کننده مدار، فیوزها و کلیدهای قطع شود.

یکی از مهمترین وظایف تابلو برق جداسازی تجهیزات معیوب از بقیه سیستم الکتریکی است. این به جلوگیری از آسیب به سایر تجهیزات کمک می کند و تضمین می کند که برق می تواند به مناطق آسیب ندیده نیروگاه ادامه دهد. علاوه بر این، تابلو برق می تواند با کاهش تلفات انرژی و به حداقل رساندن زمان خرابی ناشی از خرابی تجهیزات، به بهبود کارایی یک سیستم الکتریکی کمک کند. به طور کلی، تابلو برق یک جزء ضروری از سیستم های الکتریکی صنعتی مدرن است و نقش مهمی در تضمین عملکرد قابل اطمینان و ایمن در تاسیسات صنعتی ایفا می کند.

مدارشکن

مدارشکن ها وسایلی هستند که به صورت خودکار جریان الکتریسیته را در صورت بروز خطا در یک سیستم الکتریکی قطع می کنند. آنها اجزای حیاتی ایمنی الکتریکی در محیط های صنعتی هستند زیرا به جلوگیری از آتش سوزی، انفجار و سایر خطرات کمک می کنند. مدارشکن ها بسته به کاربرد مورد نظرشان در اشکال و اندازه های مختلفی تولید می شوند.

در محیط های صنعتی، مدارشکن ها ممکن است برای کاربردهای ولتاژ پایین و ولتاژ بالا استفاده شوند. آنها همچنین ممکن است همراه با رله های محافظ استفاده شوند، که دستگاه هایی هستند که خطاهای الکتریکی را تشخیص می دهند و به مدارشکن سیگنال می دهند تا جریان برق را قطع کند. با جلوگیری از گسترش خطاهای الکتریکی در سراسر سیستم، مدارشکن ها کمک می کنند تا اطمینان حاصل شود که تاسیسات ایمن و عملیاتی باقی می مانند. به طور کلی، مدارشکن ها جزء حیاتی سیستم های الکتریکی صنعتی هستند و برای حفظ ایمنی و قابلیت اطمینان الکتریکی در تنظیمات صنعتی ضروری هستند.

درایوهای فرکانس متغیر (VFD)

درایوهای فرکانس متغیر که به نام های VFD یا درایوهای سرعت متغیر نیز شناخته می شوند، دستگاه های الکترونیکی هستند که سرعت موتورهای AC را با تغییر فرکانس و ولتاژ برق عرضه شده به موتور کنترل می کنند. VFD ها به طور گسترده در تنظیمات صنعتی استفاده می شوند زیرا راندمان بهبود یافته، کنترل بهتر بر سرعت موتور و کاهش سایش و پارگی تجهیزات را ارائه می دهند.

سیستم تصحیح ضریب قدرت

ضریب توان معیاری است که نشان می دهد توان الکتریکی چقدر کارآمد استفاده می شود. در یک سیستم ایده آل، ضریب توان باید ۱ باشد، به این معنی که تمام توان الکتریکی ارائه شده برای انجام کارهای مفید استفاده می شود. با این حال، در بسیاری از محیط های صنعتی، ضریب توان کمتر از ۱ به دلیل ناکارآمدی در سیستم الکتریکی است که می تواند منجر به هزینه های انرژی بالاتر و کاهش طول عمر تجهیزات شود.

برای بهبود ضریب توان، تاسیسات صنعتی ممکن است از سیستم های تصحیح ضریب توان استفاده کنند که شامل نصب خازن هایی برای جبران توان راکتیو در سیستم الکتریکی می شود. این می تواند به بهبود کارایی سیستم الکتریکی و کاهش هزینه های انرژی کمک کند.

منابع تغذیه اضطراری (UPS)

منابع تغذیه اضطراری یا UPS، سیستم های برق پشتیبان هستند که در صورت قطع شدن شبکه برق اضطراری را تامین می کنند. آنها اجزای حیاتی ایمنی الکتریکی در تنظیمات صنعتی هستند زیرا می توانند به جلوگیری از آسیب به تجهیزات کمک کنند و از خاموش شدن ایمن فرآیندها در صورت قطع برق اطمینان حاصل کنند.

سیستم های UPS معمولاً از یک بانک باتری و یک اینورتر تشکیل شده اند که برق DC را از باتری به برق AC تبدیل می کند که می تواند برای اجرای فرآیندهای حیاتی استفاده شود. سیستم های یو پی اس بسته به نیازهای خاص تاسیسات در اندازه ها و ظرفیت های مختلف تولید می شوند.

چالش های برق صنعتی

برق صنعتی چالش های منحصر به فردی را ارائه می دهد که در سیستم های الکتریکی مسکونی یا تجاری با آن مواجه نمی شوند. این چالش ها عبارتند از:

خطرات ایمنی
برق صنعتی خطرات ایمنی قابل توجهی را برای کارگرانی که با تجهیزات الکتریکی در تماس هستند به همراه دارد. ولتاژهای بالا مورد استفاده در سیستم های الکتریکی صنعتی در صورت رعایت نکردن اقدامات ایمنی مناسب می تواند باعث آسیب جدی یا مرگ شود.

الزامات تعمیر و نگهداری
ماشین آلات و تجهیزات بزرگ مورد استفاده در تاسیسات صنعتی برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند. سیستم های الکتریکی نیز از این قاعده مستثنی نیستند و تعمیر و نگهداری منظم تجهیزات الکتریکی برای به حداقل رساندن خرابی و جلوگیری از حوادث ضروری است.

هزینه
برق صنعتی می تواند گران باشد، به ویژه برای تأسیساتی که برای کارکردن به مقدار زیادی نیرو نیاز دارند. بهبود کارایی سیستم های الکتریکی صنعتی از طریق استفاده از فناوری های مدرن مانند VFD ها و اصلاح ضریب توان می تواند به کاهش هزینه های انرژی کمک کند.

سازگاری
سیستم های الکتریکی صنعتی اغلب به شدت سفارشی می شوند تا متناسب با نیازهای خاص یک مرکز باشند. این بدان معنی است که ارتقا یا جایگزینی تجهیزات الکتریکی می تواند چالش برانگیز باشد و هنگام ادغام تجهیزات جدید در سیستم های موجود، مشکلات سازگاری ایجاد می شود.

اهمیت بهره وری انرژی در برق صنعتی
بهبود بهره وری انرژی یک هدف حیاتی برای مشاغل و سازمان هایی است که به برق صنعتی متکی هستند. فناوری ها و شیوه های کارآمد انرژی نه تنها به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای و سایر آلاینده ها کمک می کنند، بلکه می توانند با کاهش قبوض انرژی و افزایش بهره وری به صرفه جویی در هزینه ها نیز کمک کنند.

بهبود بهره وری انرژی در محیط های صنعتی نیازمند یک رویکرد جامع است که به تمام جنبه های مصرف انرژی از جمله فرآیندها، تجهیزات و زیرساخت ها نگاه می کند. با کاهش اتلاف انرژی و بهبود بهره وری عملیاتی، تاسیسات صنعتی می توانند به کاهش قابل توجهی در مصرف انرژی دست یابند که در نتیجه منافع زیست محیطی و اقتصادی را به دنبال خواهد داشت.

راهبردهای بهبود بهره وری انرژی در برق صنعتی
استراتژی های مختلفی وجود دارد که می توان برای بهبود بهره وری انرژی در برق صنعتی استفاده کرد. در اینجا برخی از رایج ترین تاکتیک ها آورده شده است:

انجام ممیزی انرژی
انجام ممیزی انرژی اولین گام حیاتی در بهبود بهره وری انرژی در محیط های صنعتی است. ممیزی انرژی شامل تجزیه و تحلیل داده های مصرف انرژی، شناسایی مناطقی که انرژی در آنها هدر می رود و برنامه ریزی برای کاهش مصرف انرژی است.

در طول ممیزی انرژی، کارشناسان ممکن است از طیف وسیعی از تکنیک ها برای شناسایی ناکارآمدی ها در استفاده از انرژی استفاده کنند، مانند تصویربرداری حرارتی، اندازه گیری جریان و تجزیه و تحلیل کیفیت توان. با ارائه یک نمای کلی از الگوهای مصرف انرژی، ممیزی انرژی می تواند به شناسایی فرصت های بهبود، مانند ارتقاء تجهیزات یا بهینه سازی فرآیندها کمک کند.

ارتقاء تجهیزات
ارتقاء تجهیزات یکی دیگر از راه های موثر برای بهبود بهره وری انرژی در محیط های صنعتی است. تجهیزات جدیدتر و کم مصرف تر می توانند به طور قابل توجهی مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی را کاهش دهند و در عین حال مزایای دیگری مانند بهبود عملکرد و کاهش نیازهای تعمیر و نگهداری را نیز ارائه دهند.

نمونه هایی از تجهیزات کم مصرف که می توانند در تنظیمات صنعتی مورد استفاده قرار گیرند عبارتند از: موتورهای با راندمان بالا، درایوهای فرکانس متغیر و سیستم های روشنایی LED. با سرمایه گذاری در تجهیزات مدرن، تأسیسات صنعتی نه تنها می توانند قبض انرژی خود را کاهش دهند، بلکه کارایی و رقابت کلی خود را نیز بهبود می بخشند.

بهینه سازی فرآیندها
بهینه سازی فرآیندها یکی دیگر از استراتژی های کلیدی برای بهبود بهره وری انرژی در برق صنعتی است. با شناسایی و حذف فرآیندهای ناکارآمد، تاسیسات صنعتی می توانند اتلاف انرژی را کاهش داده و عملکرد کلی را بهبود بخشند.

نمونه هایی از استراتژی های بهینه سازی فرآیند شامل بهبود عایق بندی و آب بندی برای کاهش اتلاف حرارت، پیاده سازی سیستم های بازیابی حرارت هدر رفته برای جذب و استفاده مجدد از انرژی، و استفاده از سیستم های کنترل پیشرفته برای بهینه سازی مصرف انرژی در طول چرخه های تولید است.

جمع بندی
برق صنعتی شکلی تخصصی از نیروی الکتریکی است که برای اداره مقادیر بسیار بیشتری از برق نسبت به برق مسکونی یا تجاری طراحی شده است. این شامل استفاده از برق سه فاز، سطوح ولتاژ بالاتر و سیستم های الکتریکی تخصصی مانند ترانسفورماتور، تابلو برق و مدارشکن است. سیستم های الکتریکی در صنعت، از جمله موتورهای AC و DC، ترانسفورماتورها، تابلو برق، مدارشکن ها، درایوهای فرکانس متغیر، تصحیح ضریب توان و منابع تغذیه اضطراری، نقش مهمی در تضمین عملیات قابل اطمینان و ایمن در تاسیسات صنعتی ایفا می کنند.

چنانچه پس از مطالعه این مقاله سوال یا ابهامی در رابطه با برق صنعتی دارید میتوانید بصورت رایگان از مشاوره متخصصین ادیسون کمک بگیرید. همچنین برای شرکت در دوره های آموزشی برق آموزشگاه ادیسون میتوانید از قسمت دوره ها اطلاعات دوره مورد نظر خودتون را مطالعه کنید