امروزه بیشتر ماشین‌آلات و خطوط تولید صنعتی با نیروی برق کار می‌کنند و راه‌اندازی و کنترل این سیستم‌ها نیازمند استفاده از تجهیزات و مدارهای برق صنعتی است. عملکرد نادرست مدارهای الکتریکی علاوه بر آسیبی که به تجهیزات و راندمان تولید می‌زند، ممکن است ایمنی افراد را نیز در محیط کار به خطر بیندازد. تعمیرات و رفع عیب تابلوهای برق صنعتی از چالش‌های مهم مدیریت و نگهداری سیستم‌های صنعتی است. در این مقاله، مشکلات رایج مدارهای برق صنعتی و مراحل عیب‌یابی و رفع اشکال آن‌ها را شرح می‌دهیم.
در دوره برق صنعتی ماهر می‌توانید مهارت لازم برای عیب‌یابی مدارهای برق صنعتی را به طور کاملاً عملی بیاموزید. علاوه بر آن، نحوه طراحی و پیاده‌سازی استاندارد انواع مدارهای پرکاربرد برق صنعتی در این دوره آموزش داده شده است.
مشکلات رایج در تابلوهای برق صنعتی
بروز اشکال در تابلوهای الکتریکی از مشکلات بسیار رایج در صنعت به شمار می‌رود. دلایل متعددی ممکن است باعث از کار افتادن یا ضعف عملکرد یک مدار الکتریکی شود. از جمله رایج‌ترین این دلایل می‌توان موارد زیر را برشمرد.
- قطعی سیم، کابل و دیگر هادی‌ها: این مشکل ممکن است ناشی از عواملی مانند نصب و مونتاژ نادرست، شرایط محیطی یا آسیب فیزیکی باشد.
- سوختن یا خرابی ادوات حفاظتی: سوختن فیوزها، عملکرد نادرست کلیدهای حفاظتی و اجزای دیگر مدار می‌تواند موجب ایراد در عملکرد آن شود.
- فرسودگی اجزای مدار: فرسایش مکانیکی و خوردگی اجزای مدار مانند کنتاکتورها، هادی‌ها و دیگر بخش‌های مدار باعث از ار افتادن یا عملکرد ضعیف تابلو برق می‌شود. این مشکلات معمولاً ناشی از شرایط محیطی، آسیب‌های فیزیکی، عدم سرویس و بازرسی دوره‌ای و کیفیت پایین جریان تغذیه مدار هستند.
- انتخاب نادرست اجزای مدار: اجزای یک مدار برق صنعتی مانند کلیدهای حفاظتی، هادی‌ها، کنتاکتورها، ترمینال‌ها و حتی بدنه تابلو برق باید به درستی و مطابق استاندارد بین‌المللی انتخاب شوند. سایزینگ اشتباه باعث خرابی زودرس یا عملکرد ناقص مدار الکتریکی می‌شود.
در مقاله زیر با یک مثال نحوه محاسبه سطح مقطع کابل در مدارهای برق صنعتی شرح داده شده است.
مراحل عیب‌یابی و تعمیر مدارهای برق صنعتی
خرابی یک مدار برق در یک پروسه صنعتی ممکن است باعث ایجاد هزینه‌های جانبی مانند توقف خط تولید، پایین آمدن راندمان کار، از بین رفتن مواد اولیه و افزایش هزینه نیروی کار شود. بنابراین، بسیار مهم است که فرایند رفع عیب و تعمیر مدار در کمترین زمان ممکن انجام شود و از زیان‌های ناشی از خرابی آن جلوگیری شود. برای رفع عیب یک مدار الکتریکی روند مشخصی وجود دارد که در صورت دنبال کردن مراحل آن می‌توان در زمان کمی مشکل آن مدار را برطرف کرد. در ادامه، این مراحل را یک‌به‌یک شرح می‌دهیم.
۱- رعایت ایمنی
رعایت اصول ایمنی پیش از آغاز هر عملیات روی تابلو برق الزامی است. اقدامات و ملاحظاتی که برای شروع روند عیب‌یابی باید رعایت شوند، شامل موارد زیر هستند.
- قطع منبع برق و استفاده از قفل‌ها و برچسب‌های ایمنی (Lockout/Tagout).
- استفاده از تجهیزات ایمنی فردی (PPE) مانند دستکش عایق، کفش ایمنی و عینک.
- به‌کارگیری ابزارهای مخصوص ایمنی گروهی (انبردست، پیچ‌گشتی و …)
- اطمینان از این‌که وسایل اندازه‌گیری ایمن و کالیبره‌شده هستند.
۲- مطالعه نقشه‌های مدار
نقشه‌های الکتریکی زبان مشترک بین متخصصان برق و مدارهای الکتریکی هستند. با مطالعه و بررسی دقیق نقشه‌های الکتریکی نقاط کلیدی و مهم مدار را می‌یابید، منطق عملکرد آن را درک نموده و اجزای اصلی مدار مانند کلیدها، رله‌ها، موتورها و منابع تغذیه را در تابلو برق به آسانی شناسایی می‌کنید. بدون داشتن یا مطالعه نقشه مدار، دنبال کردن مسیرهای سیم‌کشی و منطق ارتباط تجهیزات با یکدیگر بسیار مشکل و زمان‌بر خواهد بود.
دوره نقشه‌خوانی ماهر یک دوره کاربردی برای کسانی است که می‌خواهند نقشه‌خوانی مدارهای الکتریکی را به صورت اصولی و استاندارد بیاموزند.
۳- بررسی ظاهری تجهیزات
گام بعدی در عیب‌یابی مدارهای الکتریکی جستجوی علائم ظاهری و بازرسی چشمی مدار است. امکان هر گونه آسیب فیزیکی به اجزای مدار باید با دقت بررسی شود. علائم زیر از موارد مهمی هستند که در هنگام بازرسی ظاهری باید مد نظر قرار گیرند.
- اثرات سوختگی یا تغییر رنگ سیم‌ها
- بوی غیرعادی (مانند بوی سوختگی)
- قطعی یا شل بودن اتصالات
- عملکرد اجزای مکانیکی مانند کنتاکتورها و رله‌ها
- گرم شدن غیرعادی اجزای مدار در هنگام برق‌دار بودن آن‌ها
- دفرمه شدن بدنه‌ها، ترمینال‌ها و…
۴- اندازه‌گیری ولتاژ و جریان
یکی از مراحل مهم عیب‌یابی مدار ولتاژگیری و جریان‌گیری از اجزای الکتریکی و هادی‌های بین آن‌ها است. این مرحله اصطلاحاً روی «خط گرم» انجام می‌شود؛ به این معنی که در هنگام انجام این تست، منبع تغذیه به مدار وصل و مدار برق‌دار است. به همین دلیل، ولتاژگیری و جریان‌گیری نیازمند مهارت بالا و رعایت کامل مسائل ایمنی است. اندازه‌گیری ولتاژ و جریان در مدارهای الکتریکی به شکل زیر انجام می‌شود.
- استفاده از مولتی‌متر برای بررسی ولتاژ در نقاط کلیدی مدار.
- بررسی جریان مدار برای تطابق با مقادیر نامی دستگاه.
- تست فازها در سیستم‌های سه‌فاز برای شناسایی عدم تعادل ولتاژ یا قطع فاز.
- اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل دو سر تجهیزات مانند کنتاکتورها، کلیدها و فیوزها در دو حالت قطع و وصل.
در مقاله زیر با انواع مولتی‌متر و نحوه کار با آن‌ها آشنا شوید.
۵- لوپ‌چک (Loop Check)
لوپ‌چک یا «تست پیوستگی» (Continuity Testing) یا «بازر تست» (Buzzer Test) از تست‌های متداول در عیب‌یابی مدارهای برق صنعتی است. این تست نیز توسط مولتی‌متر انجام می‌شود و هدف از انجام آن بررسی سلامت اتصال بین نقاط مختلف مدار و بسته بودن حلقه‌های جریان است. با این تست می‌توان از قطع نبودن سیم‌ها، محکم بودن اتصال ترمینال‌ها و سالم بودن بعضی اجزای مدار (مانند فیوزها، کلیدها و چراغ‌سیگنال‌ها) مطمئن شد. برای بررسی کیفیت اتصال‌ها در مدار گاهی نیز ممکن است نیاز به اهم‌چک یا اندازه‌گیری مقاومت بعضی قطعات باشد. در اختیار داشتن نقشه مدار و وجود شماره روی سیم‌ها و ترمینال‌ها برای این تست لازم است.
۶- تست عایق‌بندی
ضعف عایقی در مدار، علاوه بر مشکلات ایمنی می‌تواند باعث عملکرد نادرست مدار شود. کابل‌ها و سیم‌های موجود در تابلوهای برق صنعتی و حتی موتورهای الکتریکی باید با استفاده از وسایل تست عایقی بررسی شوند. این تجهیزات با نام «دستگاه تست مقاومت عایقی»، «مگا‌اُهم‌متر» شناخته می شوند (insulation tester).
در مقاله زیر در مورد اهمیت تست دوره‌ای مقاومت عایقی بحث شده است. برای مطالعه روی لینک زیر کلیک کنید.
۷- عیب‌یابی اجزای اصلی مدار
بسیاری از مشکلات مدارهای الکتریکی ناشی از خرابی قطعات اصلی آن‌ها است. برای عیب‌یابی بعضی از قطعات الکتریکی نیاز به مهارت‌ها و ابزارهای ویژه‌ای است. از جمله مهمترین اجزای مدار می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
- رله‌ها و کنتاکتورها: عملکرد کنتاکتورها و سلامت تیغه‌های اصلی و کمکی آن‌ها باید به‌صورتی دستی یا با اعمال فرمان بررسی شود. همچنین، مقاومت بوبین کنتاکتور و ولتاژ تغذیه آن باید اندازه‌گیری و تأیید شود. در صورت وجود جرقه‌گیر روی کنتاکتور باید از صحت عملکرد آن‌ها مطمئن شوید. صدای وزوز غیرعادی در هنگام وصل بودن، یکی از علائم مشهور نیاز این ادوات به تعمیر اساسی است.
- منابع تغذیه: برای تست منابع تغذیه مدار باید ولتاژ ورودی آن‌ها از لحاظ سطح ولتاژ و میزان پایداری مورد بررسی قرار گیرد.
- موتورها: جریان راه‌اندازی موتورها، مقاومت سیم‌پیچ‌های آن‌ها و عملکرد مکانیکی موتور باید بررسی شود. گریس‌کاری دوره‌ای با نوع مناسبی از گریس نقش بسیار مهمی در طول عمر موتور دارد.
- سنسورها: ولتاژ خروجی سنسورها و سیگنال‌های کنترلی از بخش‌های تأثیرگذار در عملکرد مدارهای برق صنعتی هستند که باید با وسایل اندازه‌گیری بررسی و صحت‌سنجی شوند.
۸- بررسی اتصال ارت
اتصال صحیح سیستم ارتینگ به مدارهای الکتریکی فرمان و قدرت علاوه بر تأمین ایمنی الکتریکی، در عملکرد صحیح تجهیزات و مدارهای الکتریکی نیز نقش مهمی دارد. در هنگام عیب‌یابی، اتصال اجزای اصلی مدار به زمین حفاظتی (PE) و سیم‌کشی صحیح ترمینال‌های زمین عملیاتی (FE) در مدارهای فرمان، به‌ویژه مدارهای دارای تجهیزات الکترونیکی، باید با دقت بررسی شود.
۹- استفاده از ابزارهای تخصصی
علاوه بر مولتی‌متر برخی ابزارهای اندازه‌گیری دیگر نیز می‌توانند در یافتن عیب مدارهای برق صنعتی به کاربر کمک کنند. در زیر برخی از این ابزارها را نام می‌بریم.
دوربین حرارتی (Thermal Camera): برای شناسایی نقاط داغ در مدار.
اسیلوسکوپ (Oscilloscope): برای بررسی شکل موج‌ها و نویزهای احتمالی.
پاور آنالایزر (Power Analyzer): برای بررسی پارامترهای کیفیت توان (THD ،PF و غیره).
۱۰- ثبت و مستندسازی
اقدام مهمی که پس از رفع عیب مدار باید انجام داد، مستندسازی فرایند تعمیر است. باید دانست اصولاً بسیاری از ایرادات تجهیزات را بدون داشتن سابقه‌ای از آن‌ها نمی‌توان کشف کرد، زیرا پارامترهایی مثل مقاومت عایقی یا تلفات و امثال آن، جدای از آن‌که یک «حد مجاز» دارند، گاهی حتی علیرغم رعایت آن حد مجاز، به صرف این‌که «روند تغییرات» تند و نامتعارفی داشته باشند، باید خطرناک تلقی شوند. لذا برای مستندسازی صحیح و منظم، باید اقدامات زیر انجام شوند.
- ثبت تمام مراحل و اقدامات انجام‌شده برای عیب‌یابی.
- نوشتن گزارش برای رفع دائمی مشکل.
- در صورت ایجاد تغییر در مدار باید نقشه‌های فنی مطابق با تغییرات ایجاد شده به‌روز شوند تا در تعمیرات یا بازرسی بعدی مغایرتی بین مدار و نقشه آن وجود نداشته باشد.
- شرح دقیق شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و… و نیز نوع دستگاه تست، خلاصه‌ای از فرآیند تست، استانداردی که برای تست رعایت شده و موارد مشابه دیگر.
جمع‌بندی
عملکرد صحیح مدارهای برق صنعتی نقش مهمی در پایداری، ایمنی و بهره‌وری سیستم‌های صنعتی و تولیدی دارد. این مدارها به دلایل مختلف مانند آسیب فیزیکی، فرسودگی یا طراحی نامناسب ممکن است دچار خرابی یا ضعف عملکرد شوند. در این مقاله، یک دستورالعمل ده‌مرحله‌ای برای عیب‌یابی مشکلات رایج در مدارهای الکتریکی ارائه شد. دنبال کردن این روند می‌تواند سرعت یافتن مشکل و رفع آن را برای متخصصان برق افزایش داده و زمان تعمیر و راه‌اندازی مجدد مدار را به حداقل برساند.
سوالات متداول
برای عیب‌یابی یکه مدار علاوه بر مولتی‌متر و وسایل ایمنی و اندازه‌گیری، استفاده از فازمتر استاندارد و ابزارهای مخصوص عملیات برق مانند انواع آچار، سیم‌چین و پیچ‌گشتی و نوار چسب برق لازم است. بنابراین یک تعمیرکار برق صنعتی باید با ابزارهای کامل در محل تعمیر حاضر شود.
بیشتر مولتی‌مترهای استاندارد موجود در بازار برای انجام تست مناسب هستند؛ اما انجام برخی اندازه‌گیری‌های خاص مانند فرکانس یا جریان‌های هارمونیک به مولتی‌مترهایی با قابلیت‌های بالا نیاز است.
نقشه‌های الکتریکی بر اساس استانداردهای بین‌المللی طراحی می‌شوند. آشنایی با این استانداردها (مانند NEMA و IEC) کار را برای خواند نقشه‌های الکتریکی آسان می‌کند.
