ایمنی در سیستم‌های الکتریکی همواره یکی از مهم‌ترین مسائل در طراحی، نصب و بهره‌برداری از تجهیزات الکتریکی بوده است. یکی از بخش‌های کلیدی در ایجاد ایمنی، سیستم ارتینگ (Earthing System) یا زمین‌کردن تجهیزات الکتریکی است. هدف از ارتینگ، جلوگیری از بروز خطرات ناشی از جریان‌های نشتی، افزایش ایمنی افراد و حفاظت از تجهیزات حساس در برابر نوسانات ولتاژ است. در سال‌های اخیر، با پیشرفت فناوری، دستگاه‌هایی به بازار عرضه شده‌اند که نقش موثری در ارتقای عملکرد سیستم‌های ارتینگ دارند. یکی از این نوآوری‌ها، دستگاه ارت الکترونیکی است.
تعریف دستگاه ارت الکترونیکی
دستگاه ارت الکترونیکی وسیله‌ای هوشمند و الکترونیکی است که در مسیر سیستم ارتینگ نصب شده و وظیفه آن، پایش، کنترل و در برخی موارد بهینه‌سازی عملکرد سیستم زمین است. این دستگاه معمولاً با تحلیل مقاومت اتصال زمین، نشت جریان، یا افت ولتاژ بین تجهیزات و زمین، اطلاعات دقیقی را در اختیار کاربر قرار می‌دهد و حتی می‌تواند در مواقع بحرانی با قطع مدار یا ارسال هشدار از بروز حادثه جلوگیری کند.
تفاوت ارت معمولی با ارت الکترونیکی
در سیستم‌های ارتینگ سنتی، از میله‌های فلزی، صفحات مسی، سیم‌های ارت و مواد کاهنده مقاومت استفاده می‌شود تا مسیر مناسبی برای انتقال جریان نشتی به زمین ایجاد شود. اما این سیستم‌ها معمولاً از لحاظ عملکرد پایدار نیستند و در برابر تغییرات رطوبت خاک، دما یا خوردگی دچار نوسان در مقاومت می‌شوند.
در مقابل، دستگاه ارت الکترونیکی می‌تواند تغییرات مقاومت ارت را به‌صورت لحظه‌ای بررسی کرده و در صورت بروز مشکل، هشدار دهد. به همین دلیل در محیط‌هایی که نیاز به کنترل دقیق و پیوسته بر ایمنی الکتریکی وجود دارد، مانند بیمارستان‌ها، دیتاسنترها، صنایع حساس و آزمایشگاه‌ها، از ارت الکترونیکی استفاده می‌شود.
اجزای اصلی دستگاه ارت الکترونیکی
دستگاه ارت الکترونیکی از بخش‌های مختلفی تشکیل شده است که هرکدام وظیفه خاصی بر عهده دارند:
-
ماژول اندازه‌گیری مقاومت زمین: این بخش با اعمال جریان کوچکی به مسیر ارت و اندازه‌گیری اختلاف پتانسیل، مقاومت زمین را محاسبه می‌کند.
-
ماژول تشخیص جریان نشتی: از طریق ترانس‌های جریان (CT)، جریان نشتی تجهیزات را رصد می‌کند و در صورت عبور از حد مجاز، هشدار می‌دهد.
-
برد کنترل مرکزی: مغز متفکر دستگاه است که داده‌ها را پردازش کرده و تصمیم‌گیری می‌کند (مانند ارسال هشدار یا قطع مدار).
-
نمایشگر یا پنل HMI: اطلاعات سیستم را به‌صورت گرافیکی یا عددی به کاربر نمایش می‌دهد.
-
رله خروجی یا سیستم هشداردهنده: در صورت بروز مشکل، دستگاه می‌تواند از طریق رله‌ها، آژیر، یا سیستم‌های پیامکی هشدار صادر کند.
-
پورت ارتباطی (مانند RS485 یا Ethernet): جهت اتصال به سیستم‌های مانیتورینگ مرکزی یا SCADA.
نحوه عملکرد
دستگاه ارت الکترونیکی به صورت دائم یا در بازه‌های زمانی مشخص، مقاومت اتصال زمین را اندازه‌گیری می‌کند. در صورت افزایش مقاومت به بیش از حد مجاز (معمولاً بالای ۵ اهم برای تجهیزات حساس)، دستگاه هشدار داده یا با استفاده از رله خروجی، سیستم را قطع می‌کند. در کنار آن، جریان نشتی در مدار نیز رصد می‌شود و اگر جریان نشتی بیش از حد مجاز باشد (مثلاً بالای ۳۰ میلی‌آمپر)، هشدار داده می‌شود یا مدار قطع می‌شود.
برخی مدل‌های پیشرفته، قابلیت ثبت داده‌ها (Data Logging) و ارسال آن به سیستم‌های مدیریتی را نیز دارند تا عملکرد سیستم به صورت کامل مستند شود.
مزایای استفاده از دستگاه ارت الکترونیکی
-
افزایش ایمنی: با کنترل دقیق مقاومت زمین و جریان نشتی، از بروز برق‌گرفتگی یا آتش‌سوزی جلوگیری می‌شود.
-
پایش لحظه‌ای: امکان مانیتورینگ لحظه‌ای عملکرد سیستم ارت.
-
افزایش عمر تجهیزات: کاهش استرس الکتریکی به تجهیزات، در نتیجه کاهش خرابی‌ها.
-
کاهش هزینه تعمیرات: تشخیص به‌موقع مشکلات از آسیب‌های بزرگ جلوگیری می‌کند.
-
امکان اتصال به سیستم‌های هوشمند: قابلیت ارتباط با BMS یا SCADA.
-
اطمینان از صحت عملکرد ارتینگ: مخصوصاً در پروژه‌های صنعتی یا حیاتی.
کاربردها
دستگاه ارت الکترونیکی در بسیاری از حوزه‌ها به کار می‌رود، از جمله:
-
بیمارستان‌ها و اتاق‌های عمل
-
دیتاسنترها و اتاق‌های سرور
-
پست‌های برق و تابلوهای توزیع
-
صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
-
کارخانه‌های صنعتی با ماشین‌آلات حساس
-
ساختمان‌های اداری هوشمند
نکات مهم در نصب و نگهداری
-
نصب توسط متخصص: به دلیل حساسیت دستگاه، نصب باید توسط نیروی متخصص انجام شود.
-
کالیبراسیون منظم: برای حفظ دقت اندازه‌گیری، کالیبراسیون دوره‌ای توصیه می‌شود.
-
محل نصب مناسب: دستگاه باید در مکان خشک، بدون لرزش و با تهویه مناسب نصب شود.
-
حفاظت در برابر نوسانات: استفاده از ترانس ایزوله یا محافظ ولتاژ توصیه می‌شود.
-
بررسی دوره‌ای اتصالات زمین: علاوه بر عملکرد دستگاه، اتصال مکانیکی و الکتریکی اجزای سیستم زمین باید به صورت دستی بررسی شوند.
نتیجه‌گیری
دستگاه ارت الکترونیکی یک ابزار حیاتی برای پایش دقیق ایمنی الکتریکی در محیط‌های صنعتی و حساس است. با توجه به نیاز روزافزون به تجهیزات هوشمند و پایدار در حوزه برق، استفاده از چنین دستگاه‌هایی می‌تواند نه تنها ایمنی کاربران و تجهیزات را تضمین کند، بلکه از نظر اقتصادی نیز به کاهش هزینه‌های ناشی از خرابی یا خطرات الکتریکی کمک کند. در دنیای امروز که اطلاعات و اتوماسیون نقش کلیدی دارند، ارتینگ هوشمند دیگر یک انتخاب نیست، بلکه یک ضرورت است.
دستگاه ارت الکترونیکی چیست؟
دومین مطلب آزمایشی من
اولین مطالب آزمایشی من