تحقیق در مورد پریز برق ، نیرو رسانی و کلیدها و فیوزها ‌

بخشی از مقاله

نيرورساني (كابل كشي ـ سيم‌كشي)
به منظور برق‌رساني به نقاط مختلف از سيم‌ها و كابل‌ها استفاده مي‌شود كه در ساختمان آنها فلزات هادي براي حمل جريان برق و عايق‌هاي مناسب براي جلوگيري از نشت جريان به كار گرفته شده است. يك هادي با روكش عايق، سيم عايق‌دار نام دارد و اگر چند هادي عايق‌بندي شده در داخل يك غلاف مشترك

قرار گيرند كابل ايجاد مي‌شود. سيم‌هاي مورد نياز در تأسيسات برقي كارهاي ساختماني بايد داراي هادي مسي با پوشش (PVC) و ولتاژ 75ـ450 ولت باشد و يا سيم قابل انعطاف با پوشش لاستيكي (طبيعي ـ مصنوعي و يا مخلوطي از آن دو) با ولتاژ اسمي 750ـ450 ولت باشد و در ضمن همچنين انتخاب نوع مدارها (سيم‌كشي ـ كابل كشي) و مشخصات آنها بايد با رعايت كليه مقرراتي باشد كه در استاندارد ملي شماره 1937 (آئين‌نامة تأسيسات الكتريكي ساختمانها) ذكر شده است. بديهي است در صورت فقدان استاندارد ايراني براي سيم مورد نياز، بايد مشخصات آن سيم با مقررات كميتة بين‌المللي الكترونيك (IEC) مطابقت كند.

ساختمان هادي در سيم‌ها و كابل‌ها
به منظور اينكه سيم‌ها و يا كابلها داراي قابليت انعطاف براي حمل و نقل و نصب باشند، هادي را از تعداد رشته‌هاي يكنواخت كه به صورت مارپيچ دور هم تابيده مي‌شوند مي‌سازند. ساختمان دو نوع سيم رشته‌ايي در زير نشان داده شده است:

a) سيم رشته‌ايي با سه رشته در وسط b) سيم رشته‌ايي با يك رشته در وسط
در برخي سيمهاي عايق‌دار با مقاطع كوچك كه قابليت انعطاف خيلي زياد لازم است از تعداد خيلي بيشتري رشته‌هاي بسيار نازك استفاده مي‌شود و آنها را به هم مي‌تابند.

عايق‌هاي استفاده شده در سيم‌هاي عايق‌دار و كابلهاي فشار ضعيف
به منظور عايق كردن سيم‌ها و كابل‌ها از كاغذ، كاغذ آغشته به روغن، لاستيك طبيعي، لاستيك مصنوعي و پلاستيك استفاده مي‌شد. امروزه پلاستيك‌هاي متعددي براي عايق‌بندي استفاده مي‌شود كه بيشتر آنها از كلرور پلي و ينيل با نام تجاري PVC است. PVC داراي استحكام مكانيكي خوب و قابليت انعطاف بوده، به آساني نمي‌سوزد و رطوبت جذب نمي‌كند.

امّا در درجة حرارت نسبتاً كمي ذوب مي‌شود. عايق PVC در كابل‌هاي فشار ضعيف بسيار استفاده مي‌شود و مسي در ولتاژهاي بالاتر به ندرت مورد استفاده است.
انواع سيم‌ها و موارد كاربرد آنها:
در اين بخش به معرفي مختصر تعدادي از سيم‌هايي كه در تأسيسات برقي استفاده مي‌شود مي‌پردازيم:
1. سيم‌هاي نوع NYAF, NYAB, NYA: اين نوع سيم‌ها با پوشش پلاستيكي بوده و در مناطق خشك براي قرار دادن ثابت در روي كار و يا زير كار در لوله و در نقاط مرطوب استفاده مي‌شود.

2. سيم‌هاي نوع NIFL, NYIFY, NYIF: (سيم‌هاي اصلي ساختمانها)
NYIF: سيم با عايق پلاستيكي براي ولتاژ 380 ولت است.
NYIFY: در اين سيم فاصلة بين سيم‌ها هم از پلاستيك پر شده است و براي سيم‌كشي ثابت، توكار و يا زيركار و در فضاي خشك به كار مي‌رود.
NIFL: اين سيم عايق لاستيكي دارد و براي اتصال سرپيچها و چراغاني در فضاي آزاد به كار مي‌رود.
3. سيم‌هاي نوع NYM و NHYM:

در مقابل رطوبت مقاوم بوده و براي 500 ولت عايق پلاستيكي دارد. از اين سيم در محل‌هاي خشك يا مرطوب مي‌توان استفاده كرد.
4. سيم‌هاي NYFAZ, NYFA, NFA و N2GSA:
براي سيم‌كشي‌هاي ثابت در چراغ‌ها و براي اتصال مصر‏ف‌كننده‌هاي سيار استفاده مي‌شود.
5. سيم‌هاي LWUA, LWUB,LWUC:

اين نوع سيم‌ها با روپوش بي‌درز براي سيمكشي در هواي آزاد و در تأسيسات جريان ضعيف و قوي استفاده مي‌شود.
6. سيم‌هاي NAE, NBE, NE, NLC:
اين نوع سيم‌ها به عنوان سيم مخصوص نول به كار مي‌روند. NLC سيم خنثي براي سيم‌كشي روي زمين و NBE, NE براي سيم كشي در زير زمين استفاده مي‌شود.

7. سيم‌هاي نوع NTK و NTSK:
سيم‌هاي نازك مسي تا 380 ولت چند رشته‌ايي كه در مناطق خشك و براي چراغهاي متحرك سن نتأترها استفاده مي‌شود.
8. سيم 2: اين نوع سيم مخابراتي براي ارتباط بين دستگاههاي مخابراتي، مراكز تلفن خودكار و سيم‌كشي تلفني به كار مي‌روند.
اصول و روش‌هاي سيم‌كشي:
در اين بخش به مصرفي اصولي كه در سيم‌كشي تأسيسات الكتريكي بايد رعايت شود مي‌پردازيم:
ـ كليّه سيم‌كشي‌هاي داخلي ساختمانها (روكار يا توكار) بايد در داخل لوله‌هاي مخصوص سيم‌كشي انجام شود و سيم‌هاي مدارهاي مختلف الكتريكي حامل ولتاژهاي متفاوت بايد از لوله‌هاي جداگانه عبور كند.
لوله‌هاي قابل استفاده در سيم‌كشي
نوع سيم

نوع لوله روكار توكار ملاحظات
فولادي پيچي + + همه نوع ساختمان + ساختمانهاي صنعتي
فولادي (گاز) + + محيطهاي با خطر انفجار

پلاستيكي صلب + + محيطهاي با خطر خوردگي
پلاستيكي خرطومي - + ساختمانهاي غير صنعتي
+ = مجاز
- = غيرمجاز
ـ اندازة لوله‌ها با توجه به قطر داخلي آنها بايد با احتساب تعداد سيم‌ها و قطر آنها و طول لوله‌ و تعداد خم‌هاي موجود در آن انتخاب شود براي اين منظور بايد نسبت قطر داخلي لوله به قطر دسته سيم‌ها حداقل برابر 3/1 باشد.

ـ مدارهايي كه در زير كفها قرار مي‌گيرد بايد فقط با استفاده از لوله‌هاي فولادي يا پلاستيكي صلب اجرار شوند.
ـ در طول هر قسمت از لوله‌كشي كه بين دو جعبه تقسيم و يا وسيله‌ايي مشابه قرار دارد نبايد بيش از 4 خم 90 درجه وجود داشته باشد.
ـ مجاري سيم‌كشي (ترانكينگها) اعم از فلزي يا پلاستيكي، توكار يا روكار، بايد مجهز به جعبه تقسيم‌ها، جعبه انشعابها، قطعات اتصالي و انتهايي و انواع زانوها (داخلي و خارجي) و سه راه و چهار راه مناسب به خود باشند. مجاري سيم‌كشي كه از داخل آن علاوه بر سيم‌كشي‌هاي مربوط به قدرت، سيم‌كشي‌هاي

تأسيسات فشار ضعيف نيز عبور مي‌كند، بايد حداقل به يك ديوارة جدا كنندة دو نوع سيم‌كشي مجهز باشد. مجاري فلزي بايد به پيچهاي مخصوص پيوستگي الكتريكي بدنه مجهز باشند و در سراسر سيستم بدنه‌ها به طور كامل به هم متصل و همگي به هادي حفاظتي تابلوي مربوطه وصل شوند.

ـ سيم‌هاي استفاده شده در سيم‌كشي‌ها بايد تا مقطع 2mm10 از نوع مفتولي با عايق PVC، و از اين مقطع به بالا سيم‌ها مي‌توانند چند مفتولي باشند.
ـ سطح مقطع سيم‌ها براي مدارهاي مختلف الكتريكي بايد به شرح زير تعيين شود.
الف) سطح مقطع سيم‌ها براي مدارهاي سيستم روشن‌هايي نبايد از 2mm5/1 كمتر باشد.
ب) سطح مقطع سيم‌ها براي مدارهاي سيستم پريزها نبايد از 2 mm5/2 كمتر باشد.

ج) سطح مقطع سيم‌ها براي مدارهاي سيستم تلفن نبايد از 2mm6/0 كمتر باشد.
د) سطح مقطع سيم‌ها براي مدارهاي سيستم دربازكن براي انشعاب اصلي نبايد از 2mm1 و براي انشعاب فرعي از 2mm5/0 كمتر باشد.
هـ) سطح مقطع سيم‌ها براي مدارهاي سيستم مادر ساعت نبايد از 2mm5/1 كمتر باشد.

و) سطح مقطع سيم‌ها براي مدارهاي سيستم اعلام و اطفاء حريق نبايد از 2mm5/1 كمتر باشد.
ز) سطح مقطع سيم‌ها براي مدارهاي سيستم صوتي نبايد از 2mm1 كمتر باشد.
(نحوة محاسبه در قسمت‌هاي بعدي توضيح داده مي‌شود.

ـ كليّة سيم‌هايي كه در داخل لوله‌هاي برق قرار مي‌گيرد بايد يك تكه و بدون زدگي باشد.
ـ سيم نول هر مدار فيوز بايد به طور مجزا تعيين شود و استفاده از يك نول مشترك مجاز نمي‌باشد.
ـ لوله‌هاي فلزي و پوشش‌هاي فلزي سيم‌هاي عايق‌دار نبايد به عنوان سيم نول يا سيم حفاظت مورد استفاده قرار گيرد.
ـ سيم‌ها بايد در مقابل گرماي زياد با وسايل خودكاري كه بستگي به مقدار جريان و درجة حرارت دارد محافظت گردند.
ضوابط طراحي سيستم سيم‌كشي:

سيستم توزيع نيرو و اتصال زمين مورد استفاده در تأسيسات برقي كارهاي ساختماني اكثراً سيستم TN از نوع TN-C-S و در مواردي خاص به علت توسعه وضع موجود يا علل ديگر از سيستم TT و IT استفاده مي‌شود.

در طراحي مدارهاي توزيع (O) و مدارهاي نهايي (F)، حداكثر افت ولتاژ مجاز بايد مطابق مقادير تعریف شده باشد.
استفاده از ضرايب همزماني فقط در مواردي مجاز است كه مصرف‌كننده‌هاي غير همزمان در مدار يا مدارهاي تابلو وجود داشته باشد. در مورد مدارهاي انفرادي نهايي مثل روشنايي، پريز، موتور و ... نبايد ضريب همزماني اعمال شود (اين گونه مدارها، بار كامل بايد در نظر گرفته شوند.)
هادي‌هاي برق‌دار بايد در برابر اضافه بار و اتصال كوتاه به كمك يك يا چند وسيله كه به طور خودكار مدار تغذيه را قطع كند حفاظت شوند اين وسايل عبارت است از فيوزها و كليدهاي خودكار توأم با فيوز.

در مواردي كه طول مدار جريان مجاز هادي‌ها به خاطر تغيير در سطح مقطع يا نوع هادي‌ها يا طرز ساختمان يا نحوة نصب آن كم شود يا از آن انشعاب گرفته شود بايد يك وسيلة حفاظت در برابر اضافه جريان متناسب با جريان مجاز مقطع كوچكتر پيش‌بيني شود مگر:
1) حداكثر طول مدار يا انشعاب با مقطع كوچكتر، 3 متر باشد.
2) وسيلة حفاظتي در شروع مدار اصلي مناسب براي مدار يا ان

شعاب مقطع كوچكتر هم باشد.
در انتخاب سطح مقطع هادي خنثي در مدارهاي سه فاز، بايد دقت كافي شود و در صورت لزوم سطح مقطع اين هادي برابر هادي‌هاي فاز انتخاب شود.
تعيين مقاطع سيم‌هاي عايق‌دار و كابلها:

مقاطع سيم‌هاي عايق‌دار و كابلها توسط جريان مجاز و حداكثر افت ولتاژ مجاز تعيين مي‌شود. البته از پارامترهاي ديگر مثل حداكثر دماي مجاز، تنش‌هاي الكترومكانيكي كه ممكن است در اثر اتصال كوتاه ايجاد شود، تنش‌هاي مكانيكي كه ممكن است در هادي‌ها ايجاد شود، مي‌توان ياد كرد.
الف) تعيين سطح مقطع سيم‌هاي و كابل‌ها براساس جريان مجاز:

همانطور كه مي‌دانيم جريان برق در عبور از سيم‌ها و كابل‌ها ايجاد حرارت مي‌كند كه باعث افزايش درجه حرارت اجزاي تشكيل دهنده سيم مي‌شود. اگر اين افزايش درجه حرارت ادامه يابد موجب خرابي عايق مي‌شود، بنابراين براي حفاظت عايق‌ها لازم است در حالت تعادل درجه حرارت آنها از حداكثر مجاز بيشتر نشود. براي تعيين سطح مقطع براساس جريان مجاز لازم است ابتدا جريان مصرفي بار تعيين شده و سپس با جريان مجاز بدست آمده از جداول كه در ضرايب كاهش جريان در اثر درجه حرارت، همجواري و محل قرارگيري كابل، ضرب شده، مقايسه شود و سطح مقطع مورد نظر يافت شود.

تعيين جريان مصرفي (Ib):

براي تعيين جريان مصرفي لازمست ابتدا جريان نامي (In) مصرف‌كننده‌هاي مشابه را يافته بعد در ضرايب گفته شده در ذيل ضرب كرده و در پايان همه جريانها را با هم جمع كنيم تا جريان مصرفي كل يافت شود.
الف) ضريب بهره‌برداري (Ku) ب) ضريب همزماني (KS) ج) ضريب توسعه (Ke)

كه In از موارد گفته شده قبلي درباره روشنايي و موتورهاي تكفاز و سه فاز و ... يافت مي‌شود.
تعيين جريان مجاز هادي (Iz):
براي كابلهاي پرتو در، كاغذي، لاستيكي، پلاستيكي، گازي و روغني و همچنين خطوط هوايي مختلف براي شدت جريان مجاز، جداولي وجود دارد كه ما در اينجا از گفتن آنها صرفنظر مي‌كنيم و فقط جدول جريان مجاز در هر سيم مسي با عايق لاسيتك يا پلاستيك در دماي 25 درجه را ذكر مي‌كنيم.
قابليت بار مجاز سيمهاي مسي عايقدار و سطح مقطع‌هاي مربوط
سطح مقطع گروه اول: يك يا چند سيم عايقدار نوع NYA يا استاندارد ايران 01 (607) گروه دوم: كابلهاي رشته‌اي مانند NYM يا استاندارد ايران 01 (607) گروه سوم: سيمهاي مخصوص نصب در هواي آزاد و مراكز توزيع
جريان مجاز فيوز جريان مجاز فيوز جريان مجاز فيوز
(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 فاكتور روي جريان مجاز تأثير مي‌گذارد كه ما به سه مورد آنها اشاره مي‌كنيم.
1) ضريب كاهش جريان مجاز در اثر افزايش درجه حرارت:

كه در آن و ، همچنين TL دماي عايقي يا حرارت مجاز هادي است كه در عايقهاي PVC برابر با 70 درجه سانتيگراد و براي XLPE، 90 درجه سانتيگراد است. همچنين T1 حرارت محيط استاندارد و T2 دماي محيط طراحي يا دماي كار است و حرارت اضافي مجاز است.

2) ضريب همجواري: در مواقعي كه بيش از يك سيستم (سه كابل تك سيمه و يا يك كابل سه سيمه) در زمين قرار مي‌گيرد، ميدان‌هاي ناشي از جريان‌هاي عبوري از كابل‌ها بر يكديگر تأثير مي‌گذارد و شدت جريان مجاز را كاهش مي‌دهد كه آنرا با K نمايش مي‌دهيم.
3) محل قرار گيري كابل: كه در داكت، زير كار يا توكار و .. است كه اينهم به صورت ضريبي ضرب مي‌شود.

در پايان با ضرب همه اين فاكتورها در جريان مجاز نامي (Ir) شدت جريان مجاز (Iz) به دست مي‌آيد.
مي‌بينيم كه يك راه تعيين سطح مقطع پيدا كردن جريان مصرفي و مقايسه آن با جريان مجاز خواهد بود.
ب) تعيين سطح مقطع با استفاده از جريان اتصال كوتاه:

در اينحالت سطح مقطع با فرمول زير يافت مي‌شود،
كه در زمانهاي قطع كمتر از 5 ثانيه معتبر است:
كه در آن K1 براي حالت‌هاي مختلف به صورت زير در نظر گرفته مي‌شود.
براي هادي مسي با عايق PVC: 112

براي هادي مسي با عايق XLPE: 9/139
براي هادي آلومينيومي با عايق PVC: 76
براي هادي آلومينيومي با عايق XLPE: 94
ج) تعيين سطح مقطع با استفاده از افت ولتاژ مجاز:
وسايل الكتريكي براي ولتاژ معيني ساخته شده‌اند اگر ولتاژ تغيير كند نقطه كار و در نتيجه عمر، بهره و راندمان تغيير قابل توجهي مي‌يابد، پس يك هادي وقتي از نظر عبور جريان مورد تأييد قرار گرفت بايد افت ولتاژ مجاز نيز مورد تأييد قرار گيرد. پس هم جريان و هم ولتاژ نبايد از حدي تجاوز كنند، همچنين توان تلف شده نيز نبايد از حد معمولي بيشتر شود.
بنابراين دو راه براي محاسبه سطح مقطع وجود دارد:
الف) افت ولتاژ يا افت توان را داده فرض كرده و سطح مقطع را محاسبه مي‌نمائيم (براي مسيرهاي طولاني) همچنين بايد سطح مقطع محاسبه شده با جريان مجاز مقايسه شود و مورد تأييد قرار گيرد.

ب) مقطع سيم‌ها را با توجه به شدت جريان مورد نياز و مجاز هادي انتخاب كرده و افت ولتاژ را مي‌يابيم (براي مسيرهاي كوتاه).
خلاصة فرمولهاي مربوطه در زير آمده است (كه در اين فرمولها U ولتاژ اوّلية خط است و در شبكه‌هاي ولتاژ پايين اين ولتاژ را با تقريب خوب برابر ولتاژ نامي خط مي‌گيريم و است.
براي جريان متناوب (AC) تكفاز:
الف) شبكه شعاعي بي‌انشعاب:

ب) شبكه شعاعي انشعاب‌دار:

كه در اين فرمول ميانگين تمام ضريب قدرت‌هاي مصرف كننده‌هاي مختلف است. و Li فاصله هر انشعاب از شين اصلي و Ii جريان هر انشعاب است.
براي جريان متناوب (AC) سه فاز:
الف) شبكه شعاعي بي‌انشعاب:

ب) شبكه شعاعي انشعاب‌دار:

ـ توجه كنيم كه در اين فرمولها اگر شبكه متقارن باشد شبكه چهار سيمه با سه سيمه تفاوتي نخواهد داشت همچنين جريانها، جريانهاي خط هستند و افت ولتاژها نيز افت ولتاژ خط هستند و X براي هادي مسي برابر 56 است و براي هادي آلومينيومي برابر 35 است و آنگاه A بر حسب mm2 خواهد بود.
در مواردي كه سيم نول جريان دارد (بار نامتقارن بايد ابتدا جريان سيم‌هاي بارهاي سه فاز يا تكفاز وصل به شينه را بيابيم و همچنين جريان نول را نيز مي‌يابيم. سپس سطح مقطع سيم اصلي سه فاز با توجه به ماكزيمم اين جريانها يافته و سپس با استفاده از طولاني‌ترين انشعاب افت ولتاژ ماكزيمم را مي‌يابيم.
ـ همچنين در مورد شبكه‌هاي دو سو تغذيه بايد نقاط ژرف يافت شده و با استفاده از جريانهاي مرده سطح مقطع را براي دو شبكه يكسو تغذيه باز شده از نقطه ژرف يافته و ماكزيمم سطح مقطع را بيابيم.

كه به دليل طولاني شدن مطالب از گفتن آنها صرفنظر مي‌نمائيم.
ـ توجه كنيم در همه موارد گفته شده بعد از يافتن سطح مقطع با استفاده از فرمولها، بايد نزديكترين سطح مقطع استاندارد را براي كابل مورد نظر انتخاب نمائيم.
كابلهاي فشار ضعيف:
در يك سيستم جريان متناوب، ولتاژ اسمي سيم يا كابل بايد حداقل برابر با ولتاژ نامي سيستمي باشد كه سيم يا كابل كار در آن در نظر گرفته شده است.
در يك سيستم جريان مستقيم ولتاژ نامي سيستم نبايد بيش 5/1 برابر ولتاژ اسمي سيم يا كابل باشد.
طبقه‌بندي كابل‌ها
كابل‌ها براساس نوع و موارد مصرف به دسته‌هاي زير تقسيم مي‌شوند.
كابل‌هاي هوايي
كابل‌هاي زميني
كابل‌هاي زيرآبي
كابل‌هاي مخصوص
مشخصات اصلي كابل‌ها عوامل مؤثر در انتخاب نوع كابلها
ولتاژ اسمي و جريان مجاز بار مورد نظر و ظرفيت مجاز كابل
جنس هادي سطح مقطع و شكل ولتاژ اسمي
جنس عايق افت ولتاژ مجاز

شناسايي هسته حفاظت مدار

نوع حفاظ بار اتصال كوتاه لازم يا مجاز
جنس غلاف شرايط مكانيكي
نوع زره شرايط محل از نظر ايجاد خوردگي در كابل
نوع حفاظت در برابر خوردگي مشخصات فني تعيين شده

به منظور تعيين جريان مجاز كابل با ولتاژ كار يك كيلوولت بين هاديها مي‌توان از جدول زير استفاده كرد. در اين جدول جريان مجاز كابل‌هاي برق براي حداكثر درجة حرارت هادي 70 و با عمق كار در خاك 70 سانتي‌متر و درجه حرارت محيط در خاك 20 و درجه حرارت محيط در هواي آزاد 30 براي بار روزانه 10 ساعت با بار كامل و حداقل 10 ساعت با 60 درصد بار كامل ارايه شده است همچنين فاكتورها تصحيح در صورت تغيير درجه حرارت محيط آورده شده است.