دفترچه محاسبات تابلو برق

تابلو برق صنعتی، وظیفه توزیع انرژی الکتریکی در یک مجموعه را بر عهده دارد. آن ها به دو گروه تابلوهای اصلی (Main Distribution Panel) و تابلوهای فرعی ( مانند .M.C.C)  تقسیم می شوند. جهت تهیه دفترچه محاسبات تابلو برق صنعتی و طراحی تابلو برق فشار ضعیف و تابلو برق فشار متوسط و تعیین تجهیزات آن هم چون کلید اتوماتیک ورودی تابلو برق، تجهیزات اندازه گیری، تعیین میزان ظرفیت خازن و … ، ابتدا لازم است متغیرهای زیر محاسبه شوند:

1. توان کل الکتریکی موتور (Total Electrical Power)
2. توان کل اکتیو تابلو برق (Active Power)
3. توان کل راکتیو تابلو برق (Reactive Power)
4. ضریب توان کل تابلو برق (Outcome Power Factor)
5. جریان ورودی تابلو برق (Incoming Panel Current)

شرکت طراحی و مهندسی نیکسا به جهت ایجاد سهولت در محاسبات تابلو برق صنعتی (متغیرهای بالا)، اقدام به ارائه ماشین محاسباتی به صورت فایل Excel و با قابلیت دانلود رایگان فایل اکسل محاسبات تابلو برق نموده است. تصویر زیر، نمایی از محیط این دفترچه محاسبات تابلو برق (ماشین محاسبات تابلو برق صنعتی) را نمایش می دهد:

شکل (1). فضای محاسباتی ماشین حساب تخصصی محاسبات تابلو برق

روش وارد کردن اطلاعات در دفترچه محاسبات تابلو برق

در این بخش روش و نوع اطلاعات لازم کاربر، جهت وارد کردن در هر ستون جدول، توضیح داده می شود. کاربران می توانند مشخصات تمامی بارها از جمله بارهای موتوری و یا غیر موتوری در این جدول وارد نمایند.در انتها این ماشین محاسباتی تمام محاسبات تابلو برق صنعتی را انجام می دهد.

× نکته: هر ردیف در این جدول، مربوط به یک بار الکتریکی می باشد. این فایل ظرفیت وارد کردن تا هفتاد بار الکتریکی را دارا می باشد:

شکل (2). نمایی ار بخش ورود اطلاعات در ماشین محاسباتی تابلوبرق

در بخش زیر، اطلاعاتی که باید در جدول دفترچه محاسبات تابلو برق (اکسل محاسبات تابلو برق صنعتی) وارد شود، تعریف می شود:

• توان بار الکتریکی (Power [KW]): در این قسمت باید توان مفید بار الکتریکی برحسب کیلووات وارد شود.
• تعداد فاز (3/1 PH): در این قسمت تعداد فاز بار الکتریکی (تک فاز و یا سه فاز) ثبت می شود.
• روش راه ­اندازی بارهای موتوری (Start Mode): انواع راه ­اندازهای موتوری به شرح زیر می ­باشند:

1. Direct On Line (DOL): راه اندازی مستقیم
2. Star-Delta (SD): روش ستاره- مثلث
3. Soft Starter (SSD): روش راه ­انداز نرم یا سافت استارتر
4. Variable Speed Drive (VSD): راه­ اندازی با اینورتر

× نکته اول: جهت راه­ اندازی موتورهای سه فاز، هر چهار روش بالا می تواند مورد استفاده قرار بگیرد. اما جهت راه­ اندازی در موتورهای تک فاز، تنها از دو روش DOL و SSD می توان بهره برد.

× نکته دوم: در صورتی که بار الکتریکی مورد نظر از نوع بارهای غیرموتوری (بارهای عمومی) ­باشد، گزینه N/A انتخاب می شود.

× نکته سوم:  به ازای هر توانی که توسط کاربر تعیین می­ شود؛ یک روش راه­ اندازی نیز پیشنهاد می­ گردد. البته این روش ها، پیشنهادی است و امکان تغییر نوع راه ­انداز برای کاربر وجود دارد.

• Service یا Stand by: در این قسمت تعیین می گردد که تجهیز مورد نظر با بار الکتریکی ذکر شده به صورت دائمی کار می­ کند (Service) و یا تنها هنگامی که تجهیزات دیگر به هر دلیلی متوقف شوند به جای آن (Stand by) شروع به کار می­ نماید.
• Emergency یا Normal: اگر قرار باشد تجهیز مورد نظر، در هنگام قطعی برق، هم چنان به فعالیت خود ادامه دهد؛ بارهای سیستم به عنوان بارهای Emergency محسوب می­ گردند. در اصل، مجموع بارهای Emergency تعیین کننده میزان ظرفیت دیزل ژنراتور (نرم افزار محاسبه دیزل ژنراتور) هستند.
• Power Factor: ضریب توان یا “پاور فکتور“، عددی بین صفر و یک (o<cosΦ≤1) است که به طور معمول برای موتورهای گوناگون، متفاوت می ­باشد. این عدد توسط سازنده موتور­ها تعیین می­ گردد. در این فایل به ازای هر توان، عددی برای “پاورفکتور” به صورت پیش فرض در نظر گرفته می ­شود که قابلیت تغییر توسط  کاربر را دارا است.
• Efficiency: درصد راندمان، عددی بین صفر و صد (Efficiency>0 <=100) می­ باشد. به صورت معمول، راندمان پایین تر از 50% وجود ندارد. این عدد نیز توسط سازنده تعیین می­ گردد. در این فایل به ازای هر توان، عددی برای راندمان به صورت پیش فرض در نظر گرفته می­ شود. این مقدار نیز می تواند توسط کاربر تغییر کند.
• Local Box: به طور معمول جهت روشن و خاموش کردن تجهیزات در محل، از تابلو های کوچکی استفاده می­ شود. در کنار آن ها تابلویی نصب می­ گردد. این تابلوهای کنترل، Local Box نامیده می شود. در این بخش نیاز تجهیز به تابلو کنترل محلی مشخص می شود.
• Voltage: در این قسمت ولتاژ عملکرد تابلو تعیین می گردد.

نکته: برای هر بار الکتریکی می توان مشخصاتی هم چون Tag ،PID Tag و Description نیز تعریف نمود.

متغیرهای محاسبه شده در دفترچه محاسبات تابلو برق

محاسبه متغیرهای این فایل، بر اساس فرمول های زیر صورت می گیرد:

1. فرمول توان اکتیو (Active Power) کل تابلو برق بر حسب KW

برابر است با جمع جبری توان اکتیو بارهایی که به عنوان Service انتخاب شده است (نکته: تمامی بار­های عمومی  به صورت Service انتخاب می­ شوند):

که در آن n تعداد کل بار­های موتوری و m تعداد کل بارهای عمومی است.

    2. فرمول توان راکتیو (Reactive Power) کل تابلو برق بر حسب KVAR

برابر است با جمع جبری توان راکتیو بارهایی که به عنوان Service انتخاب شده است (نکته: توان راکتیو موتور­هایی که راه اندازی از نوع VSD دارند، صفر است):

 که در آن n تعداد کل بار­های موتوری و m تعداد کل بارهای عمومی است.

3. فرمول توان راکتیو (Reactive Load) برای یک بار موتوری و یا عمومی:

محاسبه توان راکتیو برای هر بار بر اساس فرمول زیر صورت می گیرد:

× نکته: توان الکتریکی بارهای موتوری که توسط VSD راه­ اندازی می­ شوند برابر با صفر می ­باشد.

بیشتر بخوانید: فرمول توان مصرفی و محاسبه جریان سه فاز و تک فاز

4. ضریب توان کل بارها (Outcome Power Factor):

     5. جریان ورودی تابلو (Incoming Panel Current) بر حسب آمپر:

برای محاسبه جریان کل بارها ابتدا باید جریان هر کدام از بارها به صورت جداگانه محاسبه گردد:

• محاسبه جریان بار بر حسب آمپر در حالت سه فاز:

• محاسبه جریان بار بر حسب آمپر در حالت تک فاز:

که در آن :

• Ι_L : جریان بار (Ι_{LM و} Ι_LG) برحسب آمپر
• P: توان بار بر حسب کیلووات
• V: ولتاژ بار بر حسب ولت
• PF: ضریب توان
• η : مقدار بازده

جریان سه فاز کل تابلو برابر است با جمع جبری تمام جریان های بارهای سه فاز که به عنوان Service انتخاب شده اند. علاوه بر این، جریان کل بارهای تک فاز به صورت زیر است:

که در آن n تعداد کل بار­های موتوری سه فاز و m تعداد کل بارهای عمومی سه فاز است:

شکل (3). محاسبه جریان ورودی و راندمان خروجی تابلوبرق

6. ظرفیت خازن مناسب (Required Capacitor):

فرمول محاسبه ظرفیت خازن مناسب :

که در آن :

• Q: ظرفیت خازن مناسب بر حسب کیلو-وار
• P: توان کل بر حسب کیلو وات
• tan_φ : تانژانت معادل ضریب توان کل

• tan_φD :

شکل (4). cos_φ و خازن مناسب تابلوبرق

بیشتر بخوانید: محاسبه بانک خازنی به همراه نرم افزار محاسبه بانک خازنی

به جای این که کاربر، خود تمام پارامترها را مطابق با فرمول های بالا به صورت دستی و جداگانه محاسبه نماید، می تواند با دانلود و استفاده از فایل اکسل دفترچه محاسبات تابلو برق (Load List)، محاسباتی سریع و بدون اشتباه داشته باشد.