تحقیق مقاله پریز برق ، نیرو رسانی و کلید ها و فیوز ها

پریز برق، نیرو رسانی و کلیدها و فیوزها

نیرورسانی (کابل کشی سیم‌کشی)

به منظور برق‌رسانی به نقاط مختلف از سیم‌ها و کابل‌ها استفاده می‌شود که در ساختمان آنها فلزات هادی برای حمل جریان برق و عایق‌های مناسب برای جلوگیری از نشت جریان به کار گرفته شده است. یک هادی با روکش عایق، سیم عایق‌دار نام دارد و اگر چند هادی عایق‌بندی شده در داخل یک غلاف مشترک قرار گیرند کابل ایجاد می‌شود. سیم‌های مورد نیاز در تأسیسات برقی کارهای ساختمانی باید دارای هادی مسی با پوشش (PVC) و ولتاژ 75450 ولت باشد و یا سیم قابل انعطاف با پوشش لاستیکی (طبیعی مصنوعی و یا مخلوطی از آن دو) با ولتاژ اسمی 750450 ولت باشد و در ضمن همچنین انتخاب نوع مدارها (سیم‌کشی کابل کشی) و مشخصات آنها باید با رعایت کلیه مقرراتی باشد که در استاندارد ملی شماره 1937 (آئین‌نامه تأسیسات الکتریکی ساختمانها) ذکر شده است. بدیهی است در صورت فقدان استاندارد ایرانی برای سیم مورد نیاز، باید مشخصات آن سیم با مقررات کمیته بین‌المللی الکترونیک (IEC) مطابقت کند.

ساختمان هادی در سیم‌ها و کابل‌ها

به منظور اینکه سیم‌ها و یا کابلها دارای قابلیت انعطاف برای حمل و نقل و نصب باشند، هادی را از تعداد رشته‌های یکنواخت که به صورت مارپیچ دور هم تابیده می‌شوند می‌سازند. ساختمان دو نوع سیم رشته‌ایی در زیر نشان داده شده است:

a) سیم رشته‌ایی با سه رشته در وسط               b) سیم رشته‌ایی با یک رشته در وسط

در برخی سیمهای عایق‌دار با مقاطع کوچک که قابلیت انعطاف خیلی زیاد لازم است از تعداد خیلی بیشتری رشته‌های بسیار نازک استفاده می‌شود و آنها را به هم می‌تابند.

عایق‌های استفاده شده در سیم‌های عایق‌دار و کابلهای فشار ضعیف

به منظور عایق کردن سیم‌ها و کابل‌ها از کاغذ، کاغذ آغشته به روغن، لاستیک طبیعی، لاستیک مصنوعی و پلاستیک استفاده می‌شد. امروزه پلاستیک‌های متعددی برای عایق‌بندی استفاده می‌شود که بیشتر آنها از کلرور پلی و ینیل با نام تجاری PVC است. PVC دارای استحکام مکانیکی خوب و قابلیت انعطاف بوده، به آسانی نمی‌سوزد و رطوبت جذب نمی‌کند.

امّا در درجه حرارت نسبتاً کمی ذوب می‌شود. عایق PVC در کابل‌های فشار ضعیف بسیار استفاده می‌شود و مسی در ولتاژهای بالاتر به ندرت مورد استفاده است.

انواع سیم‌ها و موارد کاربرد آنها:

در این بخش به معرفی مختصر تعدادی از سیم‌هایی که در تأسیسات برقی استفاده می‌شود می‌پردازیم:

1. سیم‌های نوع NYAF, NYAB, NYA: این نوع سیم‌ها با پوشش پلاستیکی بوده و در مناطق خشک برای قرار دادن ثابت در روی کار و یا زیر کار در لوله و در نقاط مرطوب استفاده می‌شود.

2. سیم‌های نوع NIFL, NYIFY, NYIF: (سیم‌های اصلی ساختمانها)

NYIF: سیم با عایق پلاستیکی برای ولتاژ 380 ولت است.

NYIFY: در این سیم فاصله بین سیم‌ها هم از پلاستیک پر شده است و برای سیم‌کشی ثابت، توکار و یا زیرکار و در فضای خشک به کار می‌رود.

NIFL: این سیم عایق لاستیکی دارد و برای اتصال سرپیچها و چراغانی در فضای آزاد به کار می‌رود.

3. سیم‌های نوع NYM و NHYM:

در مقابل رطوبت مقاوم بوده و برای 500 ولت عایق پلاستیکی دارد. از این سیم در محل‌های خشک یا مرطوب می‌توان استفاده کرد.

4. سیم‌های NYFAZ, NYFA, NFA و N2GSA:

برای سیم‌کشی‌های ثابت در چراغ‌ها و برای اتصال مصر‏ف‌کننده‌های سیار استفاده می‌شود.

5. سیم‌های LWUA, LWUB,LWUC:

این نوع سیم‌ها با روپوش بی‌درز برای سیمکشی در هوای آزاد و در تأسیسات جریان ضعیف و قوی استفاده می‌شود.

6. سیم‌های NAE, NBE, NE, NLC:

این نوع سیم‌ها به عنوان سیم مخصوص نول به کار می‌روند. NLC سیم خنثی برای سیم‌کشی روی زمین و NBE, NE برای سیم کشی در زیر زمین استفاده می‌شود.

7. سیم‌های نوع NTK و NTSK:

سیم‌های نازک مسی تا 380 ولت چند رشته‌ایی که در مناطق خشک و برای چراغهای متحرک سن نتأترها استفاده می‌شود.

8. سیم 2: این نوع سیم مخابراتی برای ارتباط بین دستگاههای مخابراتی، مراکز تلفن خودکار و سیم‌کشی تلفنی به کار می‌روند.

اصول و روش‌های سیم‌کشی:

در این بخش به مصرفی اصولی که در سیم‌کشی تأسیسات الکتریکی باید رعایت شود می‌پردازیم:

کلیّه سیم‌کشی‌های داخلی ساختمانها (روکار یا توکار) باید در داخل لوله‌های مخصوص سیم‌کشی انجام شود و سیم‌های مدارهای مختلف الکتریکی حامل ولتاژهای متفاوت باید از لوله‌های جداگانه عبور کند.

لوله‌های قابل استفاده در سیم‌کشی

نوع سیم

نوع لوله

روکار

توکار

ملاحظات

فولادی پیچی

+

+

همه نوع ساختمان + ساختمانهای صنعتی

فولادی (گاز)

+

+

محیطهای با خطر انفجار

پلاستیکی صلب

+

+

محیطهای با خطر خوردگی

پلاستیکی خرطومی

-

+

ساختمانهای غیر صنعتی

+ = مجاز

- = غیرمجاز

اندازه لوله‌ها با توجه به قطر داخلی آنها باید با احتساب تعداد سیم‌ها و قطر آنها و طول لوله‌ و تعداد خم‌های موجود در آن انتخاب شود برای این منظور باید نسبت قطر داخلی لوله به قطر دسته سیم‌ها حداقل برابر 3/1 باشد.

مدارهایی که در زیر کفها قرار می‌گیرد باید فقط با استفاده از لوله‌های فولادی یا پلاستیکی صلب اجرار شوند.

در طول هر قسمت از لوله‌کشی که بین دو جعبه تقسیم و یا وسیله‌ایی مشابه قرار دارد نباید بیش از 4 خم 90 درجه وجود داشته باشد.

مجاری سیم‌کشی (ترانکینگها) اعم از فلزی یا پلاستیکی، توکار یا روکار، باید مجهز به جعبه تقسیم‌ها، جعبه انشعابها، قطعات اتصالی و انتهایی و انواع زانوها (داخلی و خارجی) و سه راه و چهار راه مناسب به خود باشند. مجاری سیم‌کشی که از داخل آن علاوه بر سیم‌کشی‌های مربوط به قدرت، سیم‌کشی‌های تأسیسات فشار ضعیف نیز عبور می‌کند، باید حداقل به یک دیواره جدا کننده دو نوع سیم‌کشی مجهز باشد. مجاری فلزی باید به پیچهای مخصوص پیوستگی الکتریکی بدنه مجهز باشند و در سراسر سیستم بدنه‌ها به طور کامل به هم متصل و همگی به هادی حفاظتی تابلوی مربوطه وصل شوند.

سیم‌های استفاده شده در سیم‌کشی‌ها باید تا مقطع 2mm10 از نوع مفتولی با عایق PVC، و از این مقطع به بالا سیم‌ها می‌توانند چند مفتولی باشند.

سطح مقطع سیم‌ها برای مدارهای مختلف الکتریکی باید به شرح زیر تعیین شود.

الف) سطح مقطع سیم‌ها برای مدارهای سیستم روشن‌هایی نباید از 2mm5/1 کمتر باشد.

ب) سطح مقطع سیم‌ها برای مدارهای سیستم پریزها نباید از 2 mm5/2 کمتر باشد.

ج) سطح مقطع سیم‌ها برای مدارهای سیستم تلفن نباید از 2mm6/0 کمتر باشد.

د) سطح مقطع سیم‌ها برای مدارهای سیستم دربازکن برای انشعاب اصلی نباید از 2mm1 و برای انشعاب فرعی از 2mm5/0 کمتر باشد.

ه) سطح مقطع سیم‌ها برای مدارهای سیستم مادر ساعت نباید از 2mm5/1 کمتر باشد.

و) سطح مقطع سیم‌ها برای مدارهای سیستم اعلام و اطفاء حریق نباید از 2mm5/1 کمتر باشد.

ز) سطح مقطع سیم‌ها برای مدارهای سیستم صوتی نباید از 2mm1 کمتر باشد.

(نحوه محاسبه در قسمت‌های بعدی توضیح داده می‌شود.

کلیّه سیم‌هایی که در داخل لوله‌های برق قرار می‌گیرد باید یک تکه و بدون زدگی باشد.

سیم نول هر مدار فیوز باید به طور مجزا تعیین شود و استفاده از یک نول مشترک مجاز نمی‌باشد.

لوله‌های فلزی و پوشش‌های فلزی سیم‌های عایق‌دار نباید به عنوان سیم نول یا سیم حفاظت مورد استفاده قرار گیرد.

سیم‌ها باید در مقابل گرمای زیاد با وسایل خودکاری که بستگی به مقدار جریان و درجه حرارت دارد محافظت گردند.

ضوابط طراحی سیستم سیم‌کشی:

سیستم توزیع نیرو و اتصال زمین مورد استفاده در تأسیسات برقی کارهای ساختمانی اکثراً سیستم TN از نوع TN-C-S و در مواردی خاص به علت توسعه وضع موجود یا علل دیگر از سیستم TT و IT استفاده می‌شود.

در طراحی مدارهای توزیع (O) و مدارهای نهایی (F)، حداکثر افت ولتاژ مجاز باید مطابق مقادیر تعریف شده  باشد.

استفاده از ضرایب همزمانی فقط در مواردی مجاز است که مصرف‌کننده‌های غیر همزمان در مدار یا مدارهای تابلو وجود داشته باشد. در مورد مدارهای انفرادی نهایی مثل روشنایی، پریز، موتور و ... نباید ضریب همزمانی اعمال شود (این گونه مدارها، بار کامل باید در نظر گرفته شوند.)

هادی‌های برق‌دار باید در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه به کمک یک یا چند وسیله که به طور خودکار مدار تغذیه را قطع کند حفاظت شوند این وسایل عبارت است از فیوزها و کلیدهای خودکار توأم با فیوز.

در مواردی که طول مدار جریان مجاز هادی‌ها به خاطر تغییر در سطح مقطع یا نوع هادی‌ها یا طرز ساختمان یا نحوه نصب آن کم شود یا از آن انشعاب گرفته شود باید یک وسیله حفاظت در برابر اضافه جریان متناسب با جریان مجاز مقطع کوچکتر پیش‌بینی شود مگر:

1) حداکثر طول مدار یا انشعاب با مقطع کوچکتر، 3 متر باشد.

2) وسیله حفاظتی در شروع مدار اصلی مناسب برای مدار یا انشعاب مقطع کوچکتر هم باشد.

در انتخاب سطح مقطع هادی خنثی در مدارهای سه فاز، باید دقت کافی شود و در صورت لزوم سطح مقطع این هادی برابر هادی‌های فاز انتخاب شود.

تعیین مقاطع سیم‌های عایق‌دار و کابلها:

مقاطع سیم‌های عایق‌دار و کابلها توسط جریان مجاز و حداکثر افت ولتاژ مجاز تعیین می‌شود. البته از پارامترهای دیگر مثل حداکثر دمای مجاز، تنش‌های الکترومکانیکی که ممکن است در اثر اتصال کوتاه ایجاد شود، تنش‌های مکانیکی که ممکن است در هادی‌ها ایجاد شود، می‌توان یاد کرد.

الف) تعیین سطح مقطع سیم‌های و کابل‌ها براساس جریان مجاز:

همانطور که می‌دانیم جریان برق در عبور از سیم‌ها و کابل‌ها ایجاد حرارت می‌کند که باعث افزایش درجه حرارت اجزای تشکیل دهنده سیم می‌شود. اگر این افزایش درجه حرارت ادامه یابد موجب خرابی عایق می‌شود، بنابراین برای حفاظت عایق‌ها لازم است در حالت تعادل درجه حرارت آنها از حداکثر مجاز بیشتر نشود. برای تعیین سطح مقطع براساس جریان مجاز لازم است ابتدا جریان مصرفی بار تعیین شده و سپس با جریان مجاز بدست آمده از جداول که در ضرایب کاهش جریان در اثر درجه حرارت، همجواری و محل قرارگیری کابل، ضرب شده، مقایسه شود و سطح مقطع مورد نظر یافت شود.

تعیین جریان مصرفی (Ib):

برای تعیین جریان مصرفی لازمست ابتدا جریان نامی (In) مصرف‌کننده‌های مشابه را یافته بعد در ضرایب گفته شده در ذیل ضرب کرده و در پایان همه جریانها را با هم جمع کنیم تا جریان مصرفی کل یافت شود.

الف) ضریب بهره‌برداری (Ku)     ب) ضریب همزمانی (KS) ج) ضریب توسعه (Ke)

که In از موارد گفته شده قبلی درباره روشنایی و موتورهای تکفاز و سه فاز و ... یافت می‌شود.

تعیین جریان مجاز هادی (Iz):

برای کابلهای پرتو در، کاغذی، لاستیکی، پلاستیکی، گازی و روغنی و همچنین خطوط هوایی مختلف برای شدت جریان مجاز، جداولی وجود دارد که ما در اینجا از گفتن آنها صرفنظر می‌کنیم و فقط جدول جریان مجاز در هر سیم مسی با عایق لاسیتک یا پلاستیک در دمای 25 درجه را ذکر می‌کنیم.

قابلیت بار مجاز سیمهای مسی عایقدار و سطح مقطع‌های مربوط

سطح مقطع

گروه اول: یک یا چند سیم عایقدار نوع NYA یا استاندارد ایران 01 (607)

گروه دوم: کابلهای رشته‌ای مانند NYM یا استاندارد ایران 01 (607)

گروه سوم: سیمهای مخصوص نصب در هوای آزاد و مراکز توزیع

جریان مجاز

فیوز

جریان مجاز

فیوز

جریان مجاز

فیوز

(آمپر)

(آمپر)

(آمپر)

(آمپر)

(آمپر)

(آمپر)

1

12

10

16

16

20

20

5/1

16

16

20

20

25

25

5/2

21

20

27

25

34

35

4

27

25

36

35

45

50

6

35

35

47

50

57

63

10

48

50

65

63

78

80

16

65

63

87

80

104

100

25

88

80

115

100

137

125

35

110

100

143

125

160

160

50

140

125

178

160

210

200

70

175

160

220

224

260

250

95

210

200

265

250

310

300

120

250

250

310

300

365

355

150

-

-

355

355

415

425

185

-

-

405

355

475

425

240

-

-

480

425

560

500

300

-

-

555

500

645

600

400

-

-

-

-

770

710

500

-

-

-

-

880

850

چند فاکتور روی جریان مجاز تأثیر می‌گذارد که ما به سه مورد آنها اشاره می‌کنیم.

1) ضریب کاهش جریان مجاز در اثر افزایش درجه حرارت:

که در آن  و ، همچنین TL دمای عایقی یا حرارت مجاز هادی است که در عایقهای PVC برابر با 70 درجه سانتیگراد و برای XLPE، 90 درجه سانتیگراد است. همچنین T1 حرارت محیط استاندارد و T2 دمای محیط طراحی یا دمای کار است و  حرارت اضافی مجاز است.

2) ضریب همجواری: در مواقعی که بیش از یک سیستم (سه کابل تک سیمه و یا یک کابل سه سیمه) در زمین قرار می‌گیرد، میدان‌های ناشی از جریان‌های عبوری از کابل‌ها بر یکدیگر تأثیر می‌گذارد و شدت جریان مجاز را کاهش می‌دهد که آنرا با K نمایش می‌دهیم.

3) محل قرار گیری کابل: که در داکت، زیر کار یا توکار و .. است که اینهم به صورت ضریبی ضرب می‌شود.

در پایان با ضرب همه این فاکتورها در جریان مجاز نامی (Ir) شدت جریان مجاز (Iz) به دست می‌آید.

می‌بینیم که یک راه تعیین سطح مقطع پیدا کردن جریان مصرفی و مقایسه آن با جریان مجاز خواهد بود.

ب) تعیین سطح مقطع با استفاده از جریان اتصال کوتاه:

در اینحالت سطح مقطع با فرمول زیر یافت می‌شود،

که در زمانهای قطع کمتر از 5 ثانیه معتبر است:

که در آن K1 برای حالت‌های مختلف به صورت زیر در نظر گرفته می‌شود.

برای هادی مسی با عایق PVC: 112

برای هادی مسی با عایق XLPE: 9/139

برای هادی آلومینیومی با عایق PVC: 76

برای هادی آلومینیومی با عایق XLPE: 94

ج) تعیین سطح مقطع با استفاده از افت ولتاژ مجاز:

وسایل الکتریکی برای ولتاژ معینی ساخته شده‌اند اگر ولتاژ تغییر کند نقطه کار و در نتیجه عمر، بهره و راندمان تغییر قابل توجهی می‌یابد، پس یک هادی وقتی از نظر عبور جریان مورد تأیید قرار گرفت باید افت ولتاژ مجاز نیز مورد تأیید قرار گیرد. پس هم جریان و هم ولتاژ نباید از حدی تجاوز کنند، همچنین توان تلف شده نیز نباید از حد معمولی بیشتر شود.

بنابراین دو راه برای محاسبه سطح مقطع وجود دارد:

الف) افت ولتاژ یا افت توان را داده فرض کرده و سطح مقطع را محاسبه می‌نمائیم (برای مسیرهای طولانی) همچنین باید سطح مقطع محاسبه شده با جریان مجاز مقایسه شود و مورد تأیید قرار گیرد.

ب) مقطع سیم‌ها را با توجه به شدت جریان مورد نیاز و مجاز هادی انتخاب کرده و افت ولتاژ را می‌یابیم (برای مسیرهای کوتاه).

خلاصه فرمولهای مربوطه در زیر آمده است (که در این فرمولها U ولتاژ اوّلیه خط است و در شبکه‌های ولتاژ پایین این ولتاژ را با تقریب خوب برابر ولتاژ نامی خط می‌گیریم و  است.