همه‌چیز در ارتباط با برق تک فاز

در این مطلب به معرفی و بررسی برق تک فازِ ارائه‌شده به یک واحد مسکونی خواهیم پرداخت و در مورد بخش های برق تک فاز زیر صحبت خواهیم کرد.

• ترانسفورماتورها
• فاز (phase)
• خنثی (neutral)
• ارت (earth)
• فیوز اصلی
• کنتور برق و….

برق تک فاز درواقع شکلی معمول از ارائه برق به مصرف‌کننده است که در انگلستان، اروپا، هند، استرالیا، نیوزیلند، ایران و بسیاری از کشور‌ها مورداستفاده قرار می‌گیرد. اگرچه ممکن است تفاوت‌ها اندکی بین اجزا و بخش‌های سیستم در کشور‌های مختلف وجود داشته باشد اما اصل ماجرا تقریباً در تمامی کشور‌های استفاده‌کننده از برق تک فاز یکسان است. البته این موضوع در مورد آمریکای شمالی صادق نیست زیرا آن‌ها از دو ولتاژ ۱۲۰ و ۲۴۰ ولت برای مصارف خانگی بهره می‌برند و در اینجا به بررسی این موضوع به‌طور جداگانه پرداخته نخواهد شد.

برای ارائه توضیحات از کد‌های رنگی مورداستفاده در اروپا بهره می‌بریم. به خاطر داشته باشید که برق بسیار خطرناک است و کار با آن توسط افراد غیرمتخصص می‌تواند منجر به خسارات جبران‌ناپذیر جانی و مالی شود، به همین دلیل همواره برای خدمات الکتریکی به افراد متخصص مراجعه کنید. شرکت ویپان این خدمات را در کوتاه‌ترین زمان و با بهترین کیفیت به شما ارائه می‌نماید.

ترانسفورماتورها

برق در فاصله‌ای بسیار دور و در نیروگاه‌ها تولید می‌شود، سپس از نیروگاه ارسال‌شده و ولتاژ آن با استفاده از یک ترانسفورماتور تقویت‌کننده افزایش می‌یابد و پس‌ازآن در طول خطوط گسترده انتقال توزیع می‌شود. جریان متناوب AC به دلیل اینکه نسبت به جریان مستقیم DC مقرون به‌صرفه‌تر و مناسب‌تر است، به‌عنوان جریان تولید و توزیع‌شده انتخاب‌شده است. هنگامی‌که برق به مناطق مسکونی می‌رسد، ولتاژ با استفاده از یک ترانسفورماتور کاهش‌دهنده که در یک ایستگاه فرعی وجود دارد پایین می‌آید. پس‌ازاین ایستگاه فرعی، برق از طریق کابل‌های هوایی یا زیرزمینی در منطقه مسکونی توزیع می‌شود.

بسته به طراحی منطقه و همچنین ولتاژهای مورداستفاده، یک‌منزل مسکونی می‌تواند مستقیماً به یک ترانسفورماتور کوچک که در نزدیکی آن قرار دارد متصل شود یا در حالت دیگر، گروهی از خانه‌ها به‌صورت اشتراکی به یک ترانسفورماتور بزرگ‌تر متصل شوند.

برق در سه فاز توزیع می‌شود که بری دانستن بیشتر مقاله همه چیز در مورد برق سه فاز را دنبال کنید. اما در این مقاله ما به بررسی اتصال برق تک فاز می‌پردازیم که به این معنی است که منزل مسکونی به یکی از این سه فاز و یک خنثی متصل است.

هر یک از خانه‌های موجود در یک خیابان ممکن است به‌صورت یک‌درمیان به فاز متفاوتی متصل شده باشند یا اینکه هر خیابان‌ ممکن است به یک‌فاز متفاوت متصل باشد. این کار به‌منظور ایجاد توازن در میزان تقاضا از یک ترانسفورماتور است.

فیوز اصلی

یک انشعاب کابل سرویس کوچک‌تر از کابل توزیع اصلی گرفته‌شده و برق را به یک‌منزل مسکونی می‌رساند. این انشعاب نیز می‌تواند به‌صورت هوایی یا زمینی و بسته به نوع طراحی منطقه به خانه منتقل شود، کابل سرویس از سیم‌های فاز و خنثی تشکیل می‌شود که معمولاً به‌وسیله یک پوشش محافظتی از جنس فلز پوشش داده‌شده‌اند به‌ویژه اگر کابل‌ها زیر زمین مدفون باشند.

کابل سرویس در نقطه ورود به ساختمان باید از کنتور عبور کرده و پس‌ازآن به قسمت‌های مختلف ساختمان از طریق سیم‌کشی داخلی برق‌رسانی کند. جریان الکتریسیته از طریق سیم فاز به فیوز اصلی واردشده و پس‌ازآن با عبور از کنتور به مصرف‌کننده می‌رسد. در قسمت ابتدایی که کابل سرویس به آن وارد می‌شود، فیوز اصلی یا فیوز سرویس وجود دارد که وظیفه آن محافظت از منزل و حصول اطمینان از ورود میزان مشخصی از جریان الکتریسیته به سیستم برق‌کشی منزل است. برای مثال در کشور انگلستان از فیوز اصلی 60 و 100 آمپر استفاده می‌شود.

شرکت توزیع برق می‌تواند برای قطع دسترسی مصرف‌کننده یا تغییر کنتور، این فیوز را بردارد. به‌طورکلی این فیوز و کنتور برق متعلق به شرکت توزیع برق هستند و مالک منزل حق تعویض یا برداشتن بدون اجازه آن‌ها را ندارد. اما شایدبرایتان جالب باشد در مورد علت آمپر کشیدن برق بدانید پس پیشنهاد ما کلیک روی لینک و خواند مقاله آن است.

سیم های فاز و خنثی در برق تک فاز

با ورود سیم‌های فاز و خنثی به کنتور برق، این دستگاه توانایی محاسبه میزان برق مصرفی خانوار در دوره‌های زمانی را به دست می‌آورد. در ساختمان‌های قدیمی‌تر از کنتورهای آنالوگ یا مکانیکی استفاده می‌شود اما به‌جز این نمونه‌های قدیمی، امروزه کنتورهای دیجیتال، دیجیتال هوشمند و گونه‌های متنوع دیگری از کنتورها ساخته‌شده و مورداستفاده قرار می‌گیرند. همان‌طور که اشاره شد، سیم‌های فاز و خنثی پس از خروج از کنتور برق به ساختمان وارد می‌شوند و به بخش‌های مصرفی یا جعبه‌فیوز متصل می‌شوند. اندازه و طراحی جعبه‌فیوز به‌اندازه ساختمان و تعداد مدارهای موجود در آن بستگی دارد.

درون واحد مصرف‌کننده برق تک فاز، ابتدا سوییچ اصلی یا سوییچ دو پل اصلی قرار دارد. وظیفه این سوییچ کنترل جریان الکتریسیته برای ورود به واحد و همچنین تغذیه مدارهای موجود درون واحد است و به‌صورت دستی باعث قطع و وصل شدن برق می‌شود. لازم به ذکر است که این سوییچ به‌طور هم‌زمان فاز و خنثی را قطع می‌کند. سیم‌های فاز و خنثی به‌طورمعمول از طریق ترمینال‌های بالایی به سوییچ اصلی وارد می‌شوند.  در پایین یک سیم خنثی که به یک بلوک خنثی متصل می‌شود نیز قابل‌مشاهده است. ممکن است که در برخی از طراحی‌ها یک یا دو سیم فاز نیز از پایین سوییچ اصلی خارج‌شده باشند که وظیفه آن‌ها تغذیه کردن RCD یا دستگاه جریان باقی‌مانده (residual current device) است. اگر از RCD استفاده‌نشده باشد آنگاه یک میله باس وظیفه تغذیه کردن قطع کننده مدار را به عهده خواهد داشت که در ادامه به بررسی آن نیز خواهیم پرداخت.

سوییچ RCD

فاز وارد RCD شده و معمولاً از قسمت بالایی وارد می‌شود و وظیفه این سوییچ RCD نظارت مداوم بر جریان الکتریکی است. درواقع یک RCD همواره در حال بررسی میزان جریان موجود در خط فاز و مقایسه آن با خط خنثی بوده و درصورتی‌که این دو مقدار با یکدیگر برابر نباشند، آنگاه یک ایراد برقی درون سیستم وجود دارد و دستگاه سریعاً به‌طور خودکار جریان برق به تمام مصرف‌کنندگانی که پس‌ازآن قرارگرفته‌اند را قطع می‌کند و تا زمانی که مشکل برطرف نشده اجازه اتصال مجدد را نخواهد داد.

به‌طورمعمول اگر تفاوت میان جریان‌های موجود در خط فاز و خط خنثی بیش از 30 میلی‌آمپر باشد، آنگاه RCD مدار را قطع می‌کند زیرا مقادیر بالاتر از این اختلاف برای جان انسان خطرناک هستند. برای روشن‌تر شدن این موضوع می‌توان از مثال برق‌گرفتگی استفاده نمود، به‌این‌ترتیب که اگر شما به سیم بدون پوشش دست بزنید و دچار برق‌گرفتگی‌ شوید، الکتریسیته از درون بدن شما جریان می‌یابد و به زمین منتقل می‌شود. به دلیل اینکه این جریان به زمین منتقل‌شده، میزان جریان خط فاز با خط خنثی اختلاف پیدا می‌کند و در اینجا است که RCD باهدف جلوگیری از شوک الکتریکی و حتی مرگ، مدار را به‌سرعت قطع می‌کند. شرکت ویپان تمامی خدمات برق ازجمله رفع اشکالات مربوط به این سیستم‌ها را در سریع‌ترین زمان و با بالاترین کیفیت به شما عزیزان ارائه می‌کند.

وظیفه MCD چیست؟

در بخش پایینی RCD یک میله باس وجود دارد که درواقع یک میله فلزی رسانا است که باعث جریان برق شده و به قطع کننده‌های مینیاتوری مدار یا MCB (miniature circuit breaker) متصل می‌شود. این کار باعث سادگی نصب و جلوگیری از شلوغی و پیچیدگی سیم‌کشی می‌شود زیرا دیگر نیازی به استفاده از تعداد زیادی سیم در سیستم نیست.

وظیفه MCB کنترل کردن مدارهای منفرد و کوچک‌تر است، برای مثال، فرض کنید که به یک RCD چند مدار کوچک‌تر مانند سیستم روشنایی راه‌پله، روشنایی آشپزخانه و کلید و پریزهای آشپزخانه متصل شده باشد. در ابتدای هر یک از این مدارها یک MCB قرار می‌گیرد که مستقیماً از طریق یک میله باس به RCD وصل شده و قطع و وصل شدن جریان به این زیرمدارها را کنترل می‌کند. این موضوع در مورد سایر MCBهایی که به RCDهای مختص به خود متصل هستند نیز صادق است. لازم به ذکر است که MCBها نیز در صورت وجود ناهنجاری در مدار مربوط به خود جریان را قطع کرده و باید به‌صورت دستی به حالت قبل بازگردانده شوند.

عملکرد MCD

برای توضیح عملکرد MCB می‌توان به نحوه عملکرد آن در برابر اتصال کوتاه اشاره کرد. هنگامی‌که سیم فاز با سیم خنثی برخورد می‌کند، مدار دور زده‌شده و افزایش ناگهانی در جریان به وجود می‌آید، این اتفاق باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی درون MCB شده که منجر به قطع جریان به‌منظور محافظت از MCB می‌شود. به‌این‌ترتیب از وقوع اتفاقات ناخواسته و خطرناک در مدار جلوگیری می‌شود.فاز از بالای MCB خارج‌شده و درون مدار جریان پیدا می‌کند که این مدار می‌تواند متصل به لامپ‌های یک بخش از ساختمان باشد. سپس از طریق سیم خنثی برگشته و به یک بلوک خنثی وارد می‌شود.

همه مدارها این فرآیند را طی می‌کنند درحالی‌که فاز از قطع کننده مدار خارج‌شده و در قسمت‌ها مختلف ساختمان می‌چرخد و خطوط خنثی بازمی‌گردند و در بلوک خنثی به هم می‌رسند.پس‌ازآن بلوک خنثی به RCD متصل شده و جریان خروجی ازلحاظ برابری با جریان ورودی توسط RCD موردبررسی قرار می‌گیرد. پس‌ازاین مرحله، خنثی از RCD به سمت بلوک خنثی اصلی رفته و ازآنجا به سوییچ اصلی می‌رود که به کنتور برق متصل است.

چرخه برق تک فاز

پس اگر بخواهیم در یک نگاه چرخه طی شده توسط برق تک فاز از ورودی کابل سرویس به ساختمان را بررسی کنیم به صورت چک لیست زیر میتوانیم بررسی کنیم :

1. برق تک فاز از خط اصلی توزیع برق و از طریق کابل سرویس و فیوز اصلی به ساختمان وارد می‌شود.
2. از کنتور برق عبور کرده و با گذر از سوییچ اصلی به واحد مصرف‌کننده می‌رسد.
3.  از سوییچ اصلی، برق تک فاز از RCD عبور کرده و با گذر از میله باس و MCBها به مدارهای پس از هر MCB وارد می‌شود. در اینجا است که برق تک فاز می‌تواند از طریق سیم‌های خنثی به بلوک‌های خنثی بازگشته و با گذر از RCD و بلوک اصلی به سوییچ اصلی برسد.
4. از کنتور برق عبور کرده و پس از رد شدن از فیوز اصلی و از طریق کابل سرویس به خط خنثی کابل‌های توزیع اصلی خارج از ساختمان بازمی‌گردند.

ارت

شاید تاکنون توجهتان به کابل‌های زرد و سبز جلب شده باشد، این کابل‌ها درواقع سیم‌کشی ارت هستند. این کابل‌های ارت معمولاً در موازات سیم‌های فاز و خنثی حرکت کرده و به کلید‌های چراغ و پریزها وارد می‌شوند. همچنین برخی از لوازم‌خانگی که دارای بدنه فلزی هستند نیز برای محافظت بیشتر از سیم ارت استفاده می‌کنند. سیم‌های ارت از این بخش‌ها به بلوک‌های خنثی درون واحد مصرف‌کننده متصل می‌شوند. در پایان تمامی کابل‌های ارت مربوط به هر مدار به یک بلوک ارت متصل می‌شوند و یک کابل ارت دیگر از این بلوک ارت که در ساختمان قرارگرفته به ترمینال ارت اصلی که عموماً نزدیک کنتور برق قرار می‌گیرد متصل می‌شود. سایر سیم‌های ارت از این ترمینال ارت اصلی به لوله‌های فلزی مانند لوله‌کشی آب یا گاز متصل می‌شوند.

به‌این‌ترتیب اگر فردی یک سیم زنده و یک لوله فلزی را به‌صورت هم‌زمان لمس کند، برق تک فاز درون سیم ارت جریان یافته و باعث می‌شود که RCD آن را شناسایی کرده و سریعاً برق را قطع کند و از شوک الکتریکی یا مرگ جلوگیری نماید. لازم به ذکر است که شرکت ویپان قادر است تمامی خدمات مربوط به سیستم ارت و محافظت از سیستم برق ساختمان‌های شما عزیزان را در کوتاه‌ترین زمان و با بهترین کیفیت ارائه نماید.

برای اتصال ترمینال اصلی ارت به زمین روش‌های متفاوتی وجود دارد که در ادامه به بررسی برخی از آن‌ها خواهیم پرداخت.

روش های اتصال ارت به زمین

1- در روش اول ترمینال ارت اصلی به سیم خنثی موجود در کابل سرویس و در بخش ورودی به سیم خنثی متصل می‌شود، نتیجه این طراحی و سیم‌کشی جلوگیری از خطای فاز به زمین و جایگزین شدن آن با خطای فاز به خنثی است.

2 – در حالت دوم می‌توان از محافظ فلزی درون کابل سرویس به‌عنوان یک رسانا به سمت زمین استفاده کرد. در این روش ترمینال ارت اصلی به پوشش محافظ فلزی موجود در کابل سرویس متصل  و این امر موجب بازگشت خطای فاز به زمین، به سمت ترانسفورماتور شود.

3- در حالت سوم توزیع‌کننده و تأمین‌کننده برق تک فاز، خط ارت را برای مشترکان ارائه نکرده و به‌جای آن ترمینال اصلی ارت به یک میله الکترود که در محل و درون زمین نصب‌شده است، متصل شده و یک مسیر مستقیم به سمت زمین را برای انتقال خطا فراهم می‌کند.

نتیجه‌گیری

در این مطلب با مراحل تولید، توزیع و همچنین نحوه سیم‌کشی، رعایت ایمنی و کنترل برق تک فاز آشنا شدید. به یاد داشته باشید که رفع مشکلات برقی نیازمند تخصص و تجربه بوده است. افرادی که این ویژگی‌ها را ندارند نباید به‌هیچ‌وجه برای رفع مشکلات برقی اقدام کنند. شرکت ویپان با بهره‌گیری از متخصصان باتجربه، تمامی خدمات مرتبط با برق تک فاز را به شما عزیزان ارائه می‌کند. امیدواریم که با مطالعه این مطلب اطلاعات کاملی در مورد برق تک فاز و جزئیات آن به دست آورده باشید. از شما عزیزان برای صرف وقت و مطالعه این مطلب سپاس‌گزاریم.