ساختار داخلی کابینت‌های توزیع برق: اجزا، فناوری‌ها و راه‌حل‌های هوشمند

1. محفظه (طراحی حفاظت و EMC)

• مواد: فولاد نورد سرد یا فولاد گالوانیزه (برای مقاومت در برابر خوردگی)؛ محفظه‌های استیل ضد زنگ در محیط‌های خشن و پیشرفته (به عنوان مثال، کارخانه‌های شیمیایی، محیط‌های دریایی) استفاده می‌شوند.
• ویژگی‌های کلیدی:
  • درجه‌بندی‌های حفاظت IP (به عنوان مثال، IP54) قابلیت اطمینان را در برابر گرد و غبار و رطوبت تضمین می‌کند.
  • محافظ EMC تداخل ناشی از VFDها و درایوهای سروو را به حداقل می‌رساند و با استانداردهای IEC 61439 مطابقت دارد.
• مطالعه موردی: کابینت‌های نیروگاه خورشیدی PV تحت آزمایش اسپری نمک قرار می‌گیرند تا در برابر خوردگی در فضای باز مقاومت کنند.

2. شینه‌ها (انتقال کارآمد برق)

• مواد: شینه‌های مسی (هدایت الکتریکی >98%) یا شینه‌های آلومینیومی (سبک وزن، مقرون به صرفه)، اغلب قلع یا نقره‌اندود شده برای مقاومت در برابر اکسیداسیون.
• نوآوری‌ها:
  • سیستم‌های شینه مدولار امکان نصب بدون ابزار را فراهم می‌کنند (به عنوان مثال، در توزیع مراکز داده).
  • سنسورهای دمای بی‌سیم مجهز به اینترنت اشیا از طریق نظارت در زمان واقعی از گرم شدن بیش از حد جلوگیری می‌کنند.

3. کلیدهای مدار (حفاظت هوشمند)

• انواع:
  • MCB (کلید مینیاتوری): از مدارهای انشعاب در برابر اضافه بار محافظت می‌کند.
  • ACB (کلید مدار هوا): از برق ورودی اصلی محافظت می‌کند، با رله‌های هوشمند که امکان قطع از راه دور را فراهم می‌کنند.
• روندهای صنعت: هماهنگی انتخابی همراه با تشخیص خطای قوس (AFCI) از خاموش شدن کامل سیستم در هنگام خطاها جلوگیری می‌کند (برای کارخانه‌های نیمه‌رسانا حیاتی است).

4. کنتاکتورها (کنترل موتور)

• عملکرد: کنترل شده توسط PLC برای راه‌اندازی، توقف یا معکوس کردن موتورها. مدل‌های کم مصرف (به عنوان مثال، کنتاکتورهای آهنربای دائمی) مصرف برق سیم‌پیچ را کاهش می‌دهند.
• کاربرد: سیستم‌های مرتب‌سازی نوار نقاله، VFDها را با گروه‌های کنتاکتور برای کنترل موتور چند سرعته جفت می‌کنند.

5. رله‌های اضافه بار حرارتی (حفاظت از موتور)

• ارتقا: نوارهای فلزی دوقطبی سنتی با رله‌های اضافه بار الکترونیکی (به عنوان مثال، Schneider TeSys) جایگزین می‌شوند که تنظیمات جریان دقیق و ثبت خطا را ارائه می‌دهند.

6. فیوزها (حفاظت از اتصال کوتاه)

• انتخاب:
  • نوع gG/gL (هدف عمومی) در مقابل نوع aR (عملکرد سریع برای نیمه‌رساناها).
  • فیوزهای DC با ولتاژ بالا برای ایستگاه‌های شارژ EV و سیستم‌های ذخیره انرژی حیاتی هستند.

7. ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری (نظارت و اندازه‌گیری)

• ویژگی‌های هوشمند:
  • کویل‌های روگوفسکی اندازه‌گیری با فرکانس وسیع را امکان‌پذیر می‌کنند (ایده‌آل برای مدارهای VFD).
  • واحدهای ادغام (MU) از ادغام شبکه دیجیتال از طریق پروتکل IEC 61850 پشتیبانی می‌کنند.

8. دستگاه‌های اندازه‌گیری (نظارت دیجیتال)

• روندها:
  • کنتورهای چند منظوره با اتصال RS485/MODBUS با سیستم‌های مدیریت انرژی (EMS) ادغام می‌شوند.
  • تجزیه و تحلیل هارمونیک (مطابق با IEEE 519) از تجهیزات دقیق در بیمارستان‌ها محافظت می‌کند.

9. دکمه‌ها و نشانگرهای کنترل (HMI)

• طراحی:
  • دکمه‌های ضد انفجار (Ex d) برای صنایع نفت و گاز.
  • HMIهای صفحه لمسی جایگزین دکمه‌های سنتی می‌شوند و امکان تجسم سیستم در زمان واقعی را فراهم می‌کنند.

10. ترمینال بلوک‌ها (سیم‌کشی کارآمد)

• نوآوری‌ها:
  • ترمینال‌های فنری امکان نصب بدون ابزار را فراهم می‌کنند.
  • ترمینال‌های دو لایه باعث صرفه‌جویی در فضا می‌شوند (به عنوان مثال، در کابینت‌های حمل و نقل ریلی).

11. مدارهای ثانویه (هسته هوشمند)

• ادغام:
  • PLCها همراه با پلتفرم‌های ابری، نگهداری از راه دور را از طریق تجزیه و تحلیل پیش‌بینی‌کننده امکان‌پذیر می‌کنند.
  • ارتباط فیبر نوری جایگزین سیم‌کشی مسی برای ایمنی EMI می‌شود (به عنوان مثال، در کنترل‌های کارخانه فولاد).

روندهای آینده: توزیع برق هوشمند و سبز

• تشخیص مبتنی بر هوش مصنوعی: محاسبات لبه‌ای همراه با سنسورها، خرابی‌ها را پیش‌بینی می‌کند (به عنوان مثال، گرم شدن بیش از حد شینه، طول عمر کلید).
• بهره‌وری انرژی: جبران راکتیو مبتنی بر SVG تلفات را کاهش می‌دهد و از اهداف خنثی‌سازی کربن پشتیبانی می‌کند.
• مدولار بودن: طرح‌های مقیاس‌پذیر، گسترش سریع ظرفیت را تسهیل می‌کنند (برای نیروگاه‌های انرژی تجدیدپذیر حیاتی است).