تفاوت برق صنعتی با برق ساختمان
انرژی الکتریکی نقش مهمی در عملکرد بخش‌های صنعتی و ساختمانی دارد. تفاوت اصلی بین این دو نوع مصرف، در وسعت، میزان توان مصرفی و پیچیدگی سیستم‌های الکتریکی هر یک نهفته است. برق صنعتی برای پاسخگویی به نیازهای عملیاتی در مقیاس بزرگ مانند کارخانه‌ها، صنایع تولیدی و ماشین‌آلات بزرگ طراحی شده است؛ در حالی که برق ساختمان بر تأمین انرژی الکتریکی برای ساختمان‌های مسکونی، تجاری و سازمانی تمرکز دارد.
تفاوت‌های اساسی بین برق صنعتی و ساختمان
به دلیل نیاز به تأمین انرژی الکتریکی برای ماشین‌آلات بزرگ و فرآیندهای صنعتی، مصرف برق در اماکن صنعتی بسیار بیشتر از اماکن مسکونی است. سیستم‌های صنعتی عموماً با ولتاژهای بسیار بالاتر کار می‌کنند، به سیستم‌های توزیع پیچیده‌تری نیاز دارند و به جای استفاده از شبکه فشار ضعیف عمومی، دارای سیستم توزیع، ترانسفورماتورها و پست‌های اختصاصی هستند. در مقابل، سیستم‌های الکتریکی ساختمان‌ها، دارای سطح جریان و ولتاژ پایین‌تر و روش‌های توزیع ساده‌تر برای روشنایی، لوازم خانگی و سیستم‌های تهویه مطبوع است.
توان مورد نیاز و بار
سیستم‌های برق صنعتی برای توان‌های بزرگ طراحی شده‌اند که اغلب بر‌حسب مگاوات (MW) اندازه‌گیری می‌شوند. این سیستم‌ها نیاز به پشتیبانی از ماشین‌های سنگین مانند موتورهای صنعتی، نوار نقاله، سیستم‌های تهویه برای کارخانه‌های بزرگ و سایر تجهیزاتی دارند که می‌توانند مقادیر زیادی برق مصرف کنند. منبع تغذیه در محیط‌های صنعتی به دلیل افزایش تقاضا که هنگام راه‌اندازی تجهیزات سنگین رخ می‌دهد، بسیار متغیرتر است.
در مقایسه، سیستم‌های برق ساختمان معمولاً بارهای کمتری را تحمل می‌کنند. بارهای موجود در ساختمان‌ها عمدتاً از روشنایی، لوازم خانگی و سیستم‌های تهویه تشکیل شده است. واحدهای مسکونی معمولاً به حدود ۵ تا ۱۰ کیلووات نیاز دارند، در حالی که ساختمان‌های تجاری بزرگ می‌توانند تا صدها کیلووات برق داشته باشند، اما هنوز هم در حد کارخانه‌های صنعتی نزدیک نیستند.
سیستم برق یک ساختمان
سطوح ولتاژی
ولتاژ نقش مهمی در تعیین نحوه توزیع و مصرف برق دارد. سیستم‌های صنعتی از مدارهای ولتاژ بالا (۴۸۰ ولت، ۶۰۰ ولت یا حتی ۱۳.۸ کیلو‌ولت در برخی موارد) برای تغذیه تجهیزات استفاده می‌کنند. برق با ولتاژ بالا برای انتقال نیرو در مسافت‌های طولانی با اتلاف انرژی کمتر کارآمدتر است. در کارخانه‌ها، برق شبکه معمولاً از طریق ترانسفورماتورها به سطح مناسب مورد نیاز برای قطعات مختلف تجهیزات کاهش می‌یابد.
از سوی دیگر، سیستم‌های الکتریکی ساختمان معمولاً با ولتاژ پایین‌تری (۱۲۰/۲۴۰ ولت در ایالات متحده یا ۲۳۰/۴۰۰ ولت در ایران) کار می‌کنند. این سطوح ولتاژ برای لوازم خانگی، روشنایی و کاربردهای تجاری عمومی مناسب است. در یک محیط مسکونی، معمولاً نیازی به برخورد با مدارهای فشار قوی نیست و تمرکز بیشتر بر اطمینان از توزیع ایمن برق در ولتاژهای پایین‌تر است.
توزیع برق و قطعات لازم
در محیط‌های صنعتی، شبکه‌های توزیع الکتریکی پیچیده هستند و اغلب به اجزای متعددی مانند ترانسفورماتور، پست‌ها، تابلو برق، مراکز کنترل موتور و تجهیزات حفاظت مدار تخصصی نیاز دارند. این سیستم‌ها نیاز به تحمل بارهای الکتریکی بالایی دارند و اغلب خطر خطاهای الکتریکی مانند اضافه جریان و اتصال کوتاه بیشتر است؛ بنابراین، تجهیزات حفاظتی در این سیستم‌ها تعبیه شده است.
در ساختمان‌ها، توزیع انرژی الکتریکی ساده‌تر است. تابلوهای برق توزیع الکتریسته را به مدارهای مختلف کنترل می‌کنند که برای محافظت از سیستم در برابر اضافه بار و اتصال کوتاه طراحی شده‌اند. به‌کارگیری ادواتی مانند کلیدها، فیوزها و تجهیزات حفاظت در برابر برق‌گرفتگی مانند RCD در ساختمان‌های مسکونی و تجاری استاندارد رایج هستند.
اجزای اصلی در برق صنعتی
سیستم‌های برق صنعتی به دلیل مقیاس بزرگ و پیچیدگی الکتریکی ماشین‌آلات صنعتی، بسیار پیچیده‌تر از سیستم‌های مورد استفاده در ساختمان‌های مسکونی یا تجاری هستند. تجهیزاتی مانند منابع تغذیه برق، ترانسفورماتورها، درایوهای موتور و تابلوهای توزیع برای مدیریت نیازهای انرژی در مقیاس بزرگ تاسیسات صنعتی بسیار مهم هستند. در این بخش نحوه کار این اجزا با هم برای اطمینان از عملکرد ایمن و کارآمد ماشین‌آلات و نقش تجهیزات پرقدرت در فرآیندهای صنعتی توضیح داده می‌شود.
یک نمونه تابلوی برق صنعتی
منابع تغذیه برق
تاسيسات صنعتی اغلب به منابع مختلف برق نياز دارند تا از قابليت اطمينان و به حداقل رساندن زمان خرابی اطمينان حاصل شود. این منابع ممکن است شامل اتصال به شبکه قدرت سراسری، ژنراتورهای پشتیبان یا حتی تولید برق در محل مانند توربین‌های گاز طبیعی یا مزارع خورشیدی باشند. تاسیسات صنعتی همچنین ممکن است به منابع تغذیه اضطراری برای عملکرد نرمال خود در هنگام قطع برق متکی باشند.
ترانسفورماتورها و پست‌ها
سیستم‌های برق صنعتی اغلب شامل تجهیزات ولتاژ بالا هستند که باید به سطوح قابل استفاده کاهش یابد. ترانسفورماتورها و پست‌ها در این امر نقش اساسی دارند. یک تا؛سیسات صنعتی معمولی ممکن است دارای پست‌های متعددی باشد که در بخش‌های مختلف نیروگاه پخش شده‌اند تا توزیع برق را به طور موثر مدیریت کنند و اختلالات در عملکرد را به حداقل برسانند.
تابلو توزیع و کلیدهای قطع مدار
با توجه به ریسک بالای عملیات صنعتی، تابلوهای برق باید مستحکم بوده و توانایی تحمل نیروی زیادی را داشته باشند. به عنوان مثال از مراکز کنترل موتور برای کنترل موتورهای الکتریکی بزرگ استفاده می‌شود و این مراکز ممکن است حاوی چندین کلید، رله اضافه بار و فیوز باشند تا اطمینان حاصل شود که هر موتور از آسیب ناشی از نوسانات برق یا خطا محافظت می‌شود.
سیستم توزیع برق یک سیستم صنعتی
شکل ۳- سیستم توزیع برق یک سیستم صنعتی
برای آشنایی با انواع کلیدهای کاربردی در برق صنعتی مطالعه مقاله زیر توصیه می‌شود.
انواع کلید برق صنعتی را بشناسید
یک نمونه تابلوی توزیع در برق صنعتی
شکل ۴- یک نمونه تابلوی توزیع در برق صنعتی
محرک‌های الکتریکی و ماشین‌آلات سنگین
تجهیزات مرتبط با موتور، جزء اصلی سیستم‌های الکتریکی صنعتی هستند. این موارد شامل موتورهای بزرگی هستند که کمپرسورها، تسمه نقاله، آسیاب‌ها و سایر ماشین‌آلات سنگین را به حرکت در می‌آورند. درایوهای تخصصی مانند درایوهای فرکانس متغیر، اغلب برای تنظیم سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و کنترل عملکرد ماشین‌آلات استفاده می‌شوند.
اجزای اصلی در برق ساختمان
سیستم‌های الکتریکی ساختمان، اگرچه پیچیدگی کمتری نسبت به سیستم‌های صنعتی دارند، اما همچنان برای عملکرد خانه‌ها، ادارات و ساختمان‌های تجاری مدرن حیاتی هستند. این بخش اجزای ضروری برق ساختمان، مانند منبع برق (معمولاً شبکه محلی)، تابلوهای توزیع، سیم‌کشی مدار و به‌کارگیری سیستم‌هایی مانند روشنایی و تهویه مطبوع را پوشش می‌دهد. طراحی سیستم‌های ساختمان ایمنی، کارایی و سهولت نگهداری را در اولویت قرار می‌دهد. این امر نشان می‌دهد که چگونه این سیستم‌ها در مقیاس و پیچیدگی در مقایسه با تأسیسات صنعتی متفاوت هستند.
منابع تغذیه برق
در ساختمان‌های مسکونی و تجاری، برق در درجه اول توسط شبکه محلی تأمین می‌شود. در صورت قطع برق، سیستم‌های پشتیبان مانند ژنراتورها یا باتری ها برای عملکرد سیستم‌ها ضروری هستند. در ساختمان‌های مدرن‌تر، منابع تجدیدپذیر مانند پانل‌های خورشیدی نیز ممکن است در سیستم ادغام شوند تا وابستگی به شبکه را کاهش دهند.
تابلوهای توزیع
تابلوهای توزیع برق اجزای مرکزی در سیستم‌های برق مسکونی و تجاری هستند. آنها برق را به مدارهای مختلفی تقسیم می‌کنند که هر کدام بخش متفاوتی از ساختمان مانند روشنایی، لوازم آشپزخانه، سیستم‌های تهویه مطبوع و غیره را تامین می‌کنند. تابلوهای توزیع دارای کلید قطع هستند تا در صورت اضافه بار یا خطا به طور خودکار برق را قطع کنند.