پیمانکار رتبه یک تاسیسات

سیستم اطفاء حریق خودکار
2017-05-20
فاکتورهای فنی سیستم‌های فتوولتاییک
2017-05-22

سیستم تجهیزات الکتریکی برای سیستم های HVAC/R

گردآورنده: حسین حاجی زین العابدینی
اردیبهشت ماه 96

سیستم تجهیزات الکتریکی برای سیستم های HVAC/R

هادی های جریان

هادی های جریان همان سیم هایی هستند که جریان الکتریکی از منبع جریان به نقطه مصرف انتقال می دهند. به عنوان وظیفه اصلی، “هادی ها بر اساس رسانایی شان باید از اضافه بار محافظت شوند” که این اضافه بار، ناشی از توان مصرفی مضاعف و اتصال کوتاه و ارت ناکارآمد است. عبارت “رسانایی” در مقابل “ظرفیت انتقال جریان” است. و بر این اساس است که در مقابل عبور جریان، دمای آن بالا نرود. معمولاً هادی ها از جنس مس یا آلومینیم هستند و در برابر افزایش دمای تا چند صد درجه فارنهایت دوام می آورند و معمولاً عایق ها(که عمدتا از جنس لاستیک یا ترموپلاستیک هستند) بر اساس حداکثر دمای هادی جریان انتخاب می شود. رنج دمای کاری برای خطوط انتقال برق در ساختمانها0C  60 ،0C 75، و0C 90 است.

اگرچه دمای محیط نقش مهمی دارد اما منبع اصلی تولید گرما همان عبور جریان برق است. هادی ها معمولاً مقاومت الکتریکی پایینی دارند. اما مقاومت آنها صفر نیست. دارا بودن مقاومت پایین، یکی از نشانه های یک هادی خوب جریان است. NEC جدول  مقاومت AC سیم مسی را لیست کرده است. تلفات توان در هادی ها برابر I2R است و که این تلفات همان تبدیل توان الکتریکی به گرما است.

در سال 1938، موسسه آمریکایی مهندسان برق (IEEE) توسط سام راش مقاله ای منتشر کرد و در آن محاسباتی را ارائه داد که با تلفات توان الکتریکی مرتبط بود، و نشان داد که عواملی مانند مقاومت حرارتی عایق، و دمای محیط بسیارمهم هستند.

اگر تنها عدم ذوب عایق را در نظر بگیریم، می توان همه انواع آن را در شرایط دمای تا0C 90  استفاده کرد. هر چند که برد الکتریکی و قطع کننده مدار و کانکتورها همه دارای محدودیت دمای کارکرد هستند.

حداقل آمپر مدار

سیستم تجهیزات الکتریکی برای سیستم های HVAC/R

اصول محافظت مدار در مورد هادی های بکارگرفته شده در مدارهای ساده است. وقتی در یک مدار تکی از تجهیزاتی متنوعی استفاده می کنیم، مانند یونیت های HVAC ، که از تجهیزات مختلفی تشکیل شده است، باید ملاحظات اضافی را مد نظر قرار داد. به عبارت ساده تر، آمپر مدار باید آنقدر بالا باشد تا یونیت شروع به کار کند و همه اجزاء مورد نظر در یک لحظه راه اندازی شوند بدون اینکه دمای سیم های انتقال برق به تجهیزات از حد عادی بالاتر رود. این شرایط توسط NEC در بخش 440.33 آورده شده است.

440.33 کمپرسور با بار اضافه و بدون بار اضافه

سیم هایی که برق رسانی یک یا چند کمپرسور با بار اضافی و بدون بار اضافی را انجام می دهند باید دارای آمپری باشند که کمتر از مجموع بار مورد نیاز یا بار شاخه ای از مداری است که در آن کمپرسورها بار بیشتر نیاز دارند به علاوه جریان های با حداکثر بار دیگر موتورهای غیر از موتور کمپرسورها، به علاوه 25 درصد بار مورد نیاز موتور یا موتور کمپرسور با حداکثر بار مورد نیاز در این گروه.

اگر چه ساختار جملات بخش 440.33 کمی پیچیده است ولی تنها بیانگر یک قانون ساده است: بزرگترین موتور را در نظر بگیرید، 0.25 درصد به آن اضافه کنید که ناشی ازبار اتصال کوتاه در لحظه استارت موتور است و بقیه بارها را نیز اضافه کنید.

آمپر مدار طبق جدول 310.15(B)(16)، بعد از اعمال فاکتورهایی مانند فاکتور دمای محیط و تعداد سیم های منتقل کننده جریان در شرایط یکسان، باید حداقل برابر یکی از موارد محاسبه شده باشد.

برای نمونه، یک یونیت 35 کیلو وات را در نظر بگیرید که در بام نصب می شود و ولتاژ کاری آن 208ولت است. و یونیت دارای دو کمپرسور است و دو فن کندانسور و یک فن تامین هوای 2.2 کیلووات و یک پاور تخلیه هوا است. کارخانه سازنده لیستی از آمپرهای مورد نیاز یونیت را ارائه کرده است که با محاسبات زیر مطابقت دارد:

کمپرسور شماره 1                                       1.25*16.3 amps=20.4 amps

کمپرسور شماره 2                                                                16.3 amps

فن کندانسور                                                       2*3.5amps=7.0 amps

2.2کیلو وات فن تامین هوا                                                       10.9amps

پاور تخلیه هوا                                                                       5.5amps

حداقل جریان مدار برابر                                                          60.1amps

photo_2016-12-07_15-44-21

جدول 1 شامل چندین انتخاب برای تامین آمپر مورد نیاز این مدارالکتریکی است.

حداقل سایز سیم تغذیه مدار، سیم مسی سایز 4 یا آلومینیمی سایز 3 است. سیم مسی سایز 6 یا آلومینیومی سایز 4 با دمای کاری0C 75 انتخاب مناسبی نیست. بخاطر داشته باشید که سیم های سایز 1 دارای حداکثر دمای کاری0C 60 در ترمینال ها هستند.

فرض کنید که سیم ها در شرایط با دمای بالا کار می کنند و نیازمند 80 درصد مقادیر آمپر درج شده در جدول باشند. آمپر سیم مسی سایز 6 با دمای حداکثرC 90 ، 75 باشد. هشتاد درصد 75 آمپر برابر 60 آمپر می شود لذا این انتخاب قابل قبول نیست. زیرا حداقل آمپر مدار 60.1 است(مجاز به گرد کردن اعداد نیستیم.) سیم مسی سایز 4 با دمای کارکردی0C 75 (80%*85=68amps)  گزینه مناسبی است.

وسیله حفاظتی حداکثر اضافه بار(MOCP)

محاسبات حداقل آمپر جریان به ما می گوید که سایز سیم چقدار باید بزرگ باشد که جریان را در حالت استارت و در حالت کارکرد نرمال انتقال دهد.NEC  دارای قواعدی برای تعیین سایز فیوزها و قطع کننده های جریان است که از مدار در برابر راه اندازی با اضافه بار، اتصال کوتاه، و عدم کارکرد اتصال به زمین محافظت می کنند. فیوزها و قطع کننده های جریان به ترکیب جریان و زمان پاسخ می دهند تا قبل از عبور جریان اضافی مدار را باز کنند و مانع آتش سوزی شوند.

قواعد کلی در بخش 240.4 می گوید که سیم ها باید بر اساس آمپرشان محافظت شوند. بر اساس یک قانون کلی، برای سیم مسی سایز 4 با دمای0C 60 و 70آمپر باید از قطع کننده جریان 70 آمپر استفاده شود.

فرض کنید دمای محیط و دیگر عوامل تاثیر گذار بر آمپر سبب کاهش آمپر سیم سایز 4 شده وسیم دارای 63 آمپر شود. که این مورد در بخش 240.6 استاندارد رده بندی فیوز و قطع کنندهای جریان ارائه شده است. اندازه های قابل دسترس و مناسب برای مثال اخیر 60 آمپر و 70 آمپر است.60 آمپر به نظر می رسد انتخاب مناسبی است زیرا آمپر آن کمتر از ظرفیت آمپر سیم انتخاب شده است و لذا مانع افزایش بسیار زیاد دمای سیم سایز 4 می شود. اما آمپر 60 کمتر از حداقل آمپر مورد نیاز مدار یعنی 60.1 است . حال به قسمت دوم 240.4 مراجعه می کنیم که مربوط به وسایل با نرخ 800 آمپر یا پایین تر است. در نگاه اول، به نظر می رسد که یک فیوز و قطع کننده جریان 70 آمپری انتخاب می شود ولی باید به یک نکته دیگر نیز توجه کرد.

اگر مدار الکتریکی یونیت 35 کیلو وات توسط یک قطع کننده جریان 60 آمپری محافظت شود، احتمال اینکه قطع کننده در هر بار روشن کردن کمپرسور عمل کند و جریان را قطع کند بسیار است. برای درک بهتر موضوع، به شکل 1 مراجعه کنید. نمودار شامل منحنی لگاریتمی جریان-زمان است. بر خلاف بیشتر نمودارهای که اکثر مهندسان استفاده می کنند متغییر مستقل بر روی محور Y است.برای این تحلیل، این نوع نمایش به خواندن عمودی بجای خواندن چپ به راست کمک می کند.

خط آبی نشان دهنده جریان موتور به عنوان تابعی از زمان است. با حرکت از پایین منحنی (زمان کمتر از 0.01 ثانیه )، موتور جریانی تا 20 برابر جریان نرمال می کشد. با وجود زمان خیلی کم آن، نقش این جریان حداکثری ایجاد میدان مغناطیسی شدید در سیم پیچ موتور است، که توان واقعی زیادی نمی کشد. این جریان حداکثری به یکبار افت کرده و به 4 برابر حالت نرمال می رسد که “جریان قفل روتور”نامیده می شود و در حدود 10 ثانیه طول می کشد. زمانیکه موتور به سرعت کارکرد عادی رسید، جریان به 60 درصد جریان نرمال می رسد.

خط قرمز و سبز نشان دهنده کارکرد قطع کننده جریان است. همه وسایل مکانیکی دارای تلرانس یکسانی هستند. خط قرمز سریعترین قطع کننده جریان است و خط سبز کند ترین است.

سیستم تجهیزات الکتریکی برای سیستم های HVAC/R

منبع:

https://www.ashrae.org/

یک دیدگاه