کاربرد ارت الکترونیکی در تجهیزات سیار نظامی

کاربرد ارت الکترونیکی در تجهیزات سیار نظامی

حوزه نظامی شرایط کاری خاص خود را دارد، سیستم‏ها و تجهیزات نظامی از چند جهت اهمیت دارند و عملکرد آنها با سیستمهای دیگر تقاوت های زیادی  دارند. برخی از این موارد را می‎‏توان به شرح ذیل بیان داشت:

• حساسیت این تجهیزات به انواع نویز
• عملکرد خاص این مدل سیستم‏ها
• اهمیت دقت در عملکرد و اندازه‏ گیری‏ها
• انفجار
• شرایط خاص محیطی مانند دما ،رطوبت هوا،سرما و گرما
• جابجایی از نقطه‏ای به نقطه دیگر
• استفاده از مولد و دیزل ژنراتور

شرایط از هر نظر در تجهیزات نظامی خاص و تعیین کننده است و شاید بتوان گفت سیستمهای نظامی پیشرفته ‏ترین و حساس ترین صنایع جهان می ‏باشند. همواره در حال جابجایی هستند، در رطوبت بالا به کار گرفته می ‏شوند و سپس به کویر می‏روند، روزی در ارتفاع هستند و روز دیگر کنار دریا. تمامی این شرایط باعث شده است که صنعت نظامی یکی از پیچیده ترین صنایع دنیا باشد. این شرایط غیر از شرایط اصلی است، ارتباط مستقیم با مواد انفجاری، نیاز به اندازه گیری و محاسبات دقیق و لحظه ای و تصمیم گیری نهایی و بسیاری موارد دیگر باعث شده است که صنایع و تجهیزات نظامی و همچنین اشخاصی که در این صنعت مشغول به فعالیت هستند، خاص و برگزیده باشند.

 

عملکرد اتصال زمین در سیستمهای نظامی

اتصال زمین  در سیستمهای نظامی نقشی تعیین کننده دارد، سیستمهای نظامی را به دو دسته کلی تقسیم می نماییم، هر یک از این دو دسته خود به زیر مجموعه های بسیاری تقسیم بندی می‏شود، ولی بطور کلی ما دو گروه سیستم نظامی داریم:

 

تجهیزات نظامی ساکن:

سیستمها و تجهیزاتی هستند که در یک نقطه ساکن بوده و نیاز به جابجایی در آنها بسیار کم است و یا وجود ندارد، مانند ساختمان های نظامی، پادگان های نظامی، آزمایشگاه ها و … این گروه از سیستم های نظامی معمولا در یک محل ساکن هستند ولی آن نقطه حتما داخل شهر و یا اطراف شهر نمی باشد، ممکن است در دل کویر باشد و یا بر فراز کوه های صعب العبور، هر یک از این مکانهای شرایط خاص خود دارد، چه از نظر رطوبت و شرایط آب و هوایی ، هوای سرد و یا گرم، خشک یا شرجی. هر یک از این شرایط باعث می شود که که حفاظت و ارتینگ از یک نقطه با نقطه دیگر تفاوت هایی ایجاد نماید.

تجهیزات نظامی سیار:

سیستمها و تجهیزات نظامی سیار همانگونه که از نامشان مشخص است، همواره در حال جابجایی از نقطه ای به نقطه ای دیگرهستند،شرایط آنها همواره در حال تغییر است. بسیاری از ماشینهای نظامی مجهز به دیزل ژنراتور جهت تامین برق تجهیزات هستند، شرایط و کیفیت برق دیزل ژنراتور نیز همواره در حال تغییر است، یکی از مهمترین مشکلات در ماشینهای سیار نظامی، بحث حفاظت و ارتینگ است، چاه ارت یا میله راد را نمی توان از نقطه ای به نقطه ای دیگر حمل نمود، از طرفی زمان در این صنعت بسیار تعیین کننده است، چه میزان زمان نیاز است که سیستم ارتینگ مناسب با امپدانس الکتریکی پایین با زمین ایجاد شود؟ از طرفی جابجایی های پی در پی کار را سخت تر می کند.

سیستمی را به شما معرفی می نماییم که با استفاده از یک میله راد و اتصالی ساده به زمین ، حفاظت و ارتینگ مناسب جهت حفاظت از برقگرفتگی و عملکرد صحیح سیستمهای نظامی را بوجود آورد، با استفاده از این سیستم در هنگام حرکت نیز تخلیه الکتریکی بدنه و ایجاد نقطه رفرنس ثابت و بدون تغییر را خواهیم داشت و حفاظت در مقابل خطاها و خطراتی نظیر اتصال فاز به بدنه، نشتی جریان به بدنه، تغییر در کیفیت برق ژنراتور، حفاظت از برقگرفتگی، فیلتر نویزهای الکتریکی و الکترومغناطیسی در ماشین سیار مجهز به ژنراتور امکان پذیر است. با استفاده از سیستم ارت الکترونیکی کنزا صنعت بهره وری سیستم ها و تجهیزات بالا رفته، عملکرد بهتری خواهند داشت و اشخاص در مقابل شوک های الکتریکی و برقگرفتگی حفاظت می شوند، از طرفی ارت الکترونیکی یک پکیج حفاظتی خاص و هماهنگ را در اختیار می گذارد ، این سیستم حفاظتی بصورت سری با تجهیزات قرار می گیرد، مدیریت برق تجهیزات را بر عهده می گیرد و با فیلتر و حفاظت قبل از ورود برق به تجهیزات،  آمار خسارت و آسیب به تجهیزات به دلایل خطاهای الکتریکی  را بصورت چشمگیر، کاهش می دهد. همچنین با فیلتر نویزهای الکتریکی از اختلال در سیستمهای حساس جلوگیری می نماید.

 

زمین در سیستمهای سیار

اتصال به زمین در ماشینهای سیار نظامی  که تغذیه آنها از دیزل ژنراتور  تامین می‏شود فقط می‏تواند وظیفه تخلیه الکتریسیته ساکن و صاعقه را انجام دهد، مشکلاتی مانند اتصال بدنه، نشتی جریان، القاء الکتریکی، القاء الکترومغناطیسی، نویزهای فرکانسی و مانند اینها امکان تخلیه یا هم پتانسیل سازی مناسب را ندارند، کارشناسان حوزه نظامی قطعا مشکلاتی فراوانی  در بسیاری از ماشین‏های سیار نظامی مجهز به دیزل ژنراتور را لمس نموده اند، مشکلاتی مانند شوک الکتریکی به اشخاص یا نویزهای الکتریکی ، القاء الکتریکی و نشتی جریان از آن جمله هستند.اینگونه موارد از یک طرف باعث بروز مشکل جهت اشخاص و کارشناسان مستقر در داخل ماشین می‏ شود و از طرف دیگر باعث عدم عملکرد صحیح در سیستم و تجهیزات  می‏شود و در برخی موارد می تواند باعث آسیب و خسارت های فیزیکی شود، در بسیاری موارد جایگزینی تجهیزات و قطعات خسارت دیده، غیرممکن یا زمانبر است و از سوی دیگر بار مالی بسیاری را بهمراه دارد

مشکلات اتصال زمین در سیستمهای سیار

• جابجایی‏: یکی از مهمترین مشکلات حفاظتی در ماشین های نظامی، جابجایی‏های متوالی و لزوم حفاظت در این مواقع است، در صورتیکه بخواهیم در هر نقطه‏ای که جابجایی صورت می‏گیرد، یک اتصال زمین مناسب و با مقاومت پایین پیاده سازی نماییم و دوباره بعد از مدتی جابجا شویم و به نقطه دیگری برویم و دوباره به دنبال ایجاد اتصال زمین مناسب باشیم، قطعا از نظر زمان و هزینه می تواند یک مشکل بزرگ باشد. از طرفی در هنگام حرکت نیز نیاز به حفاظت و تخلیه الکتریکی داریم.
• تغییرات زمین: یک مشکل مهم تغییرات مداوم زمین است، زمین سرد و گرم می شود،سطح آبهای زیرزمینی کاهش یا افزایش دارند، مقاومت ویژه زمین در خاکهای مختلف، متفاوت است، تمام این موارد باعث می شود که مقاومت اتصال زمین ایجاد شده همواره تغییر نماید و تاثیرات منفی خود را بر عملکرد تجهیزات ایجاد نماید.
• زمین‏های صخره‏ای و سنگی: مقاومت و امپدانس پایین سیستم ارت در زمین‏های صخره‏ای تقریبا غیر ممکن است مگر آنکه با استفاده از روش های گرانقیمت ومواد کاهنده و با صرف زمان زیاد بتوانیم مقاومت را تا حدی پایین بیاوریم، می‏دانیم که مقاومت ویژه خاک در زمین‏های صخره‏ای و سنگی بسیار بالا است و عددی که دستگاه اندازه‏ گیری نشان می‏دهد فقط یک عدد است و نمی‏تواند ضامن عملکرد صحیح سیستمها و تجهیزات گرانقیمت باشد، از طرفی در مواقع بحرانی مانند اتصال بدنه و نشتی جریان، نمی تواند حفاظت مناسب از اشخاص و تجهیزات را بعمل آورد.

• ارت در زمان حرکت ماشین مجهز به دیزل ژنراتور : بسیاری از ماشین‏های نظامی همواره از نقطه‏ ای به نقطه دیگر حرکت می‏ کنند، در زمان حرکت اتصال به زمین نیز معنایی ندارد و امکان ایجاد اتصال زمین وجود ندارد و تنها شاید با استفاده از یک زنجیر به سطح زمین تماس برقرار شود که آنهم تنها کاری که شاید بتواند انجام دهد، تخلیه الکتریسیته ساکن است و امکان حفاظت از خطاهایی مانند اتصال بدنه، نشتی جریان، ولتاژهای القایی، امواج الکترومغناطیس وجود ندارد و یا بسیار سخت و با ریسک بالا همراه است. در اینحالت  امکان آسیب جانی و مالی و وارد آمدن شوک الکتریکی، خصوصا در ماشینهای سیاری که از دیزل ژنراتور یا یو پی اس جهت تغذیه تجهیزات خود استفاده می‏کنند، وجود دارد.

• حساسیت و گرانقیمت بودن تجهیزات: تجهیزات نظامی با توجه به نوع کار و شرایط مختلف عملکرد، معمولا از بهترین قطعات بهره می‏ برند، این قطعات معمولا گرانقیمت بوده و عملکرد آنها بسیار مهم است، بسیاری از ماشین‏های سیار مجهز به سیستم‏ هایی هستند که در برخی موارد جایگزینی آنها تقریبا غیر ممکن است، در نتیجه حفاظت بیشتراز آنها در مقابل خطاهای الکتریکی که هر لحظه آنها را تهدید می ‏کند، بسیار مهم است.

• حفاظت از اشخاص: یکی از مهمترین مواردی که باید همیشه مد نظر قرار داد حفاظت از اشخاص و سوپروایزر است، همانطور که گفته شد در سیستم های برقی همواره اختلاف پتانسیل بین بدنه تجهیزات و منبع انرژی الکتریکی مانند ژنراتور وجود دارد، همانطور که در یک سیستم الکتریکی که از برق شهر استفاده می نماید، همواره اختلاف ولتاژ بین بدنه سیستم و زمین و همچنین بدنه تجهیزات و نول وجود دارد، این اختلاف ولتاژ در یک ماشین سیار که از دیزل ژنراتور استفاده می نماید نیز وجود خواهد داشت. در یک تجهیز برقی که از برق شهر تغذیه می شود با اتصال به زمین بدنه تجهیزات این مشکل رفع می‏گردد و اشخاص در مقابل شوک الکتریکی حفاظت می شوند ولی در یک ماشین سیار نظامی که انرژی الکتریکی و برق آن از ژنراتور تامین می‏شود حتی اگر ساکن باشیم و بدنه تجهیزات را به زمین اتصال دهیم، باز هم اختلاف پتانسیل وجود دارد و از بین نمی رود، چه رسد به زمانی که ماشین در حال حرکت است که در این حالت اصلا امکان زمین نمودن تجهیزات وجود ندارد. یکی از مهمترین دلایل آن عدم تشکیل مدار بسته بین منبع انرژی الکتریکی و زمین لوکال و بدنه تجهیزات است.

کاربرد ارت الکترونیکی در ماشین‏های سیار

ارت الکترونیکی دستگاهی حفاظتی است که با استفاده از یک اتصال زمین ساده، گراند دقیق جهت سیستمها و تجهیزات حساس الکترونیکی، مخابراتی، کامپیوتری و ابزاردقیق را فراهم می آورد.  شرکت کنزا صنعت الموت مخترع و تنها تولید کننده انواع سیستم ارت الکترونیکی، مدلی خاص از ارت الکترونیکی را طراحی و تولید کرده است که جهت ماشین های سیار خصوصا سیستم های حساس نظامی کاربرد دارد. این مدل از سیستم ارت الکترونیکی در زمانی که ماشین ساکن است با استفاده از یک میله راد و هنگامیکه که ماشین در حالا حرکت است با استفاده از همان زنجیر که به ماشین متصل است، امکان حفاظت در مقابل انواع خطاهای الکتریکی که در یک ماشین سیار مجهز به دیزل ژنراتور  اتفاق می افتد، را ایجاد می نماید، از جمله این حفاظت ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• حفاظت از اشخاص و تجهیزات در مقابل القا الکتریکی
• حفاظت ازتجهیزات در مقابل القا الکترومغناطیس
• حفاظت از تجهیزات در مقابل اضافه ولتاژناگهانی
• حفاظت از اشخاص و تجهیزات در زمان اتصال فاز به بدنه تجهیزات
• حفاظت ازاشخاص و تجهیزات در مقابل شوک الکتریکی
• حفاظت از تجهیزات در زمان اضافه بار و اضافه جریان
• حفاظت اشخاص و تجهیزات در زمان اتصال کوتاه
• تخلیه القا AC تا 12A بر روی بدنه تجهیزات
• تخلیه القا DC تا 4A بر روی بدنه تجهیزات
• حفاظت اشخاص و تجهیزات در زمان نشتی جریان به بدنه
• تخلیه آرک فلش احتمالی

جایگاه ارت الکترونیکی در ماشین سیار

سیستم ارت الکترونیکی با مصرف کننده ها و تجهیزات ماشین سیار بصورت سری متصل می شود، در واقع ارت الکترونیکی بین ژنراتور و تجهیزات قرار می گیرد و ابتدا برق تولید شده توسط مولد الکتریکی،  وارد سیستم ارت الکترونیکی شده و سپس از ارت الکترونیکی به تجهیزات کابل کشی می گردد، در نتیجه نیاز است در ابتدا مشخص شود که شبکه برق مصرف کننده سه فاز است یا تکفاز و در قدم بعدی میزان حداکثر جریان مصرفی یا میزان حداکثر توان مصرفی مشخص شود، با مشخص شدن این دو مورد ، مدل ارت الکترونیکی مشخص می گردد. در واقع ارت الکترونیکی با مصرف کنندهای الکتریکی و تجهیزات و از طرف دیگر با مولد الکتریکی یا ژنراتور تولید برق، مدار بسته ای تشکیل می دهد و در این مدار از اشخاص و تجهیزات در مقابل خطاهای الکتریکی حفاظت می نماید.

چگونگی عملکرد ارت الکترونیکی

بطور کلی سیستم ارت الکترونیکی را می توان به سه بخش تقسیم بندی نمود:

• مدار فرمان و کنترل مرکزی

مدار فرمان در واقع مغز اصلی سیستم ارت الکترونیکی می باشد، وظایف اصلی  این بخش را می توان بصورت زیر عنوان نمود:

• کنترل ولتاژ فاز با بدنه تجهیزات

در یک شبکه برق سالم همواره میزان ولتاژ فاز به بدنه تجهیزات نزدیک به میزان ولتاژ فاز و نول می باشد و در صورتیکه این دو مقدار تفاوت زیادی با هم داشته باشند، احتمالا خطایی در سیستم برق اتفاق افتاده است و یا سیستم ارتینگ کار خود را بدرستی انجام نمی دهد. مدار کنترل ارت الکترونیکی مقادیر را کنترل می نماید و در صورتیکه خطایی رخ داده باشد که امکان آسیب به جان اشخاص و یا امکان خسارت به تجهیزات وجود داشته باشد، دستور حفاظت صادر می نماید.

• کنترل ولتاژ بدنه تجهیزات و نقطه نول

سیستم ارت الکترونیکی مجهز به یک مدار امپدانسی می باشد که نقطه رفرنس سیستم ارت الکترونیکی محسوب می شود، مدار فرمان همواره در حال کنترل ولتاژ نقطه رفرنس سیستم ارت الکترونیکی و نول می باشد، بر اساس نوع و میزان اختلاف ولتاژ بین این دو نقطه نسبت به تخلیه الکتریکی یا قطع خروجی و به اصطلاح حفاظت از برقگرفتگی اشخاص اقدام می نماید

بعنوان مثال ممکن است اختلاف ولتاژ بین مدار امپدانسی ارت الکترونیکی و نول 400 ولت باشد ولی از نوع القا الکتریکی باشد و حامل جریان بالایی نباشد، در اینصورت مدار فرمان و کنترل مرکزی سیستم ارت الکترونیکی، آنرا تشخیص داده و نسبت به تخلیه آن فرمان می دهد ولی از طرفی ممکن است که اختلاف ولتاژ بین نقطه رفرنس و نول 50 ولت و از نوع متناوب باشد، یعنی بدلیل مشکلاتی مانند نشت مستقیم یا غیر مستقیم فاز به بدنه بوجود آمده باشد، در اینصورت مدار کنترل، فرمان قطع خروجی را می دهد چراکه این میزان اختلاف ولتاژ  می تواند تهدیدی جهت جان اشخاص باشد و یا باعث خسارت به تجهیزات و قطعات شود.

 

• کنترل ولتاژ ورودی فاز و نول

عملکرد دیگر مدار فرمان، کنترل ولتاژ ورودی فاز و نول ژنراتور است، اضافه ولتاژهای گذرا همواره یکی از دلایلی هستند که باعث آسیب به تجهیزات می شوند، اضافه ولتاژها بدلیل خطاهایی مانند اتصال بدنه، اتصال کوتاه ، قطع سیمها و کابلها، مشکل در ژنراتور و مولد برق یا مشکل در یکی از تجهیزات مصرف کننده ایجاد می شوند، از طرفی اضافه ولتاژهای لحظه ای ممکن است منشا خارجی داشته باشند مانند برخورد صاعقه و  تاثیرات مخرب آن.

سیستم ارت الکترونیکی اضافه ولتاژ  ناگهانی را کنترل و فیلتر نموده  و از ورود یا تاثیر آن بر تجهیزات جلوگیری می نماید، شایان ذکر است که حفاظت از اضافه ولتاژ در ارت الکترونیکی ارتباطی با عملکرد دستگاه هایی مانند استابلایزر یا UPS ندارد به این معنی که این مدل دستگاه ها ولتاژ عادی خط را بر روی مقدار تعیین شده مثلا 220 ولت تثبیت می نمایند، در واقع ولتاژ تولید شده مولد الکتریکی ممکن است مقداری در حدود 250 ولت داشته باشد و استابلایزر آنرا بر روی 220 ولت تثبیت می نماید در حالیکه اضافه ولتاژها مقادیری بیش از این ولتاژ را دارند و ممکن است تا چندین کیلو ولت نیز برسند و به دلیل خطایی در تجهیزات یا شبکه برق، بوجود آمده اند و مهمترین خصوصیت آنها ولتاژ بسیار بالا در زمان کم است.

 

• کنترل نول

مدار فرمان ارت الکترونیکی از طریق بررسی ولتاژ بین نول و فاز و ولتاژ بین نول و بدنه با نقطه رفرنس و مدار امپدانسی ، اتصال یا قطع نول را کنترل می نماید، همانطور که می دانیم قطع نول یکی از مهمترین خطاهایی است که ممکن است ایجاد شود، این خطا باعث شناور شدن نول و بروز اختلاف ولتاژهای خطرناک می شود، البته احتمال بروز این خطا کم است ولی در هر صورت ممکن است بوجود بیاید و اگر این خطا رخ دهد اشخاص در معرض ولتاژهای خطرناک قرار می گیرند و خسارت به تجهیزات حتمی است. مدار فرمان و کنترل سیستم ارت الکترونیکی، خطای شناور شدن نول را تشخیص داده و به سرعت خروجی را قطع و از آسیب به اشخاص و تجهیزات جلوگیری می نماید.

 

• مدار امپدانسی

سیستم ارت الکترونیکی مجهز به مدار خاصی است که مهمترین وظیفه آن، ایجاد نقطه رفرنس بین بدنه تجهیزات مصرف کننده برق و نقطه خنثی ژنراتور است، این مدار متشکل از قطعات پسیو است و بطور کلی از دو بخش تشکیل شده است

• بخش ذخیره انرژی: امپدانس الکتریکی مدار امپدانسی با بدنه تجهیزات کمتر از 5Ω می باشد، این مدارهر گونه ولتاژ اضافی که بر روی بدنه تجهیزات ایجاد شود را به سمت خود میل می دهد و در خود ذخیره می نماید.
• بخش مصرف کننده: این بخش وظیفه مصرف انرژی ذخیره شده در بخش قبل و تبدیل آن به حرارت را بر عهده دارد .

توضیح: مراحل ذخیره و مصرف در مدار امپدانسی بصورت همزمان و در کسری از ثانیه انجام می شود.

• مدار قدرت

هماننطور که اشاره شد سیستم ارت الکترونیکی کنزا صنعت بصورت سری با تجهیزات قرار می گیرد، بخش مدار قدرت در واقع ورودی و خروجی سیستم ارت الکترونیکی است ، بعنوان مثال تغذیه ورودی سیستم ارت الکترونیکی از دیزل ژنراتور تامین می شود و تغذیه تجهیزات و مصرف کننده ها از بخش خروجی مدار قدرت ، تامین می شود.

ارت الکترونیکی مدل HGHS-I

این مدل وابستگی کمتری به زمین دارد و کارشناسان شرکت کنزا صنعت آنرا جهت استفاده در صنایع و ماشینهای متحرک و استفاده در شرایط سخت که امکان ایجاد زمین مناسب وجود ندارد و یا هزینه بالایی دارد، طراحی نموده اند، مهمترین خصوصیت های این مدل نسبت به مدل های دیگر سیستم ارت الکترونیکی را می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• تخلیه القاء الکتریکی با قدرت بسیار بیشتر
• مجهز به سه طبقه حفاظتی بیشتر نسبت به مدل های دیگر
• تولید نقطه صفر مستقل
• تخلیه الکتریکی بدنه تجهیزات با قدرت دوازده آمپر متناوب
• تخلیه الکتریکی بدنه با قدرت هشت آمپر DC
• مجهز به سیستم هشدار
• امکان طراحی و پیاده سازی در توانهای مصرفی بالا بر اساس سفارش
• حفاظت در مقابل سرج
• حفاظت دقیق در مقابل اتصال بدنه و در زمان کمتر از 60 میلی ثانیه
• حفاظت دقیق در مقابل نشتی جریان بدنه
• هم پتانسیل سازی و تنظیم اختلاف ولتاژها در کل سیستم ماشین اعم از بدنه و تجهیزات
• تخلیه نویزهای فرکانسی