موتور القایی در هنگام راه اندازی جریان زیادی را می کشد. برای جلوگیری از آسیب به سیم پیچ ها در اثر جریان راه اندازی زیاد، از انواع مختلف استارت استفاده می کنیم. این مقاله را به آموزش راه اندازی الکتروموتور اختصاص می دهیم و چهار روش اصلی راه اندازی الکتروموتور ها را بررسی می کنیم.
با پیوستن به پنجاه و سه هزار دانش پذیر ماهر در دوره « آموزش برق صنعتی ماهر» به راحتی برق صنعتی را درک خواهید کرد.
الکتروموتور
الکتروموتور با تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی یکی از پر کاربرد ترین تجهیزات الکتریکی در صنایع است. بیشتر موتورهای الکتریکی از طریق فعل و انفعال بین میدان مغناطیسی موتور و جریان الکتریکی در سیم پیچ کار می کنند تا نیرویی را به شکل گشتاور اعمال شده روی محور موتور ایجاد کنند.
موتورهای الکتریکی را می توان از منابع جریان مستقیم (DC) مانند باتری ها یا یکسو کننده ها یا منابع متناوب (AC) مانند شبکه برق، اینورتر یا ژنراتور های برق تغذیه کرد. موتور های الکتریکی ممکن است بر اساس ملاحظاتی مانند نوع منبع قدرت، ساختار داخلی و کاربرد طبقه بندی شوند. علاوه بر انواع AC در مقابل انواع DC، ممکن است تعداد فازهای مختلفی از جمله تک فاز، دو فاز یا سه فاز داشته باشند.
شکل 1- الکتروموتور
موتور ها با ابعاد و ویژگی های استاندارد، قدرت مکانیکی مناسب را برای مصارف صنعتی فراهم می کنند. بزرگترین موتور های الکتریکی برای سیستم پیشران کشتی، فشرده سازی خطوط لوله و برنامه های پمپاژ با قدرت 100 مگاوات استفاده می شوند. از جمله دیگر کاربردهای الکتروموتور ها می توان به فن های صنعتی، دمنده ها و پمپ ها، ماشین آلات، لوازم خانگی و ابزارهای برقی اشاره کرد.
راه اندازی الکتروموتور
راه انداز موتور همانطور که از نامش پیداست، قدرت الکتریکی را برای راه اندازی موتور کنترل می کند.
چهار روش راه اندازی برای الکتروموتور ها می توان در نظر گرفت.
- روش راه اندازی مستقیم
- روش راه اندازی ستاره مثلث
- روش راه اندازی با سافت استارتر
- روش راه اندازی با استفاده از درایو یا اینورتر
در ادامه به آموزش روش های راه اندازی الکتروموتور می پردازیم.
1. روش راه اندازی مستقیم یا DOL
ساده ترین شکل استارت موتور برای موتور القایی راه اندازی مستقیم بر خط (Direct On Line (DOL)) است. برای راه اندازی مستقیم به MCB یا MCCB یا فیوز ها، کنتاکتور و یک رله اضافه بار نیاز است. کنتاکتور الکترومغناطیسی توسط رله اضافه بار حرارتی در شرایط خطا باز می شود و هنگامی که موتور در حال کار است، به صورت الکتریکی بسته می شود.
اصول راه اندازی به روش مستقیم
در زمان راه اندازی، کنتاکتور در حالت بسته قرار می گیرد و ولتاژ خط را به سیم پیچ های موتور منتقل می کند. موتور در مدت زمان کوتاهی جریان هجومی زیادی را از مدار می کشد و به سمت سرعت بیشینه حرکت می کند. به شرطی که گشتاور ایجاد شده توسط موتور از گشتاور بار در تمام سرعت ها بیشتر باشد، موتور به سرعت کامل می رسد.
قسمت های مختلف راه اندازی مستقیم
کنتاکتور و سیم پیچ
کنتاکتور ها وسیله الکتریکی هستند که وظیفه قطع و وصل یک مدار را بر عهده دارند. این تجهیزات می توانند در جریان های بالا مورد استفاده قرار گیرند و به سبب این توانایی بسیار محبوب هستند. کنتاکتور ها از هسته فلزی، سیم پیچ، محفظه، اتصالات یا کنتاکت ها تشکیل شده اند. جریان از سیم پیچ کنتاکتور عبور کرده و با ایجاد میدان مغناطیسی باعث جابجایی کنتاکت متحرک شده و بین کنتاکت ها اتصال رخ می دهد. اتصال بین کنتاکت ها سبب وصل و جاری شدن جریان در مدار می شود. در زمان قطع، جریان از سیم پیچ قطع شده و از بین رفتن میدان باعث جدا شدن کنتاکت ها می شود.
شکل 2- کنتاکتور
رله اضافه بار
حفاظت از اضافه بار برای موتور الکتریکی برای جلوگیری از فرسودگی و اطمینان از حداکثر عمر مفید، ضروری است. یک موتور تحت هرگونه شرایط اضافه بار، جریان بیش از حدی را ایجاد می کند که باعث گرم شدن بیش از حد تجهیز می شود.
از آنجا که عایق سیم پیچ موتور به دلیل گرم شدن بیش از حد خراب می شود، محدودیت هایی در دمای عملکرد موتور وجود دارد. رله های اضافه بار در کنترل موتور برای محدود کردن مقدار جریان کشیده شده استفاده می شوند.
نکته: رله اضافه بار در برابر اتصال کوتاه محافظتی انجام نمی دهد.
شکل 3- رله اضافه بار
سیم کشی راه اندازی به روش مستقیم
1- اتصال کنتاکت اصلی
ترمینال های کنتاکتور به صورت زیر متصل می شوند:
ترمینال L1 از طریق MCB یا MCCB یا فیوز ها به فاز R متصل می شود.
ترمینال L2 از طریق MCB یا MCCB یا فیوز ها به فاز Y متصل می شود.
ترمینال L3 از طریق MCB یا MCCB یا فیوز ها به فاز B متصل می شود.
کنتاکت معمولا باز(NO) :
13-14 یا 54-53 کنتاکت های معمولا باز هستند ( وقتی رله تحریک شود، بسته می شوند)
کنتاکت معمولا بسته (NC) :
95-96 کنتاکت معمولا بسته است که در زمان اضافه بار باز می شود.
شکل 4- سیم کشی در روش DOL
2- اتصال رله اضافه بار
T1، T2 وT3 به رله اضافه بار وصل شده و رله بین کنتاکتور و موتور قرار می گیرد. ترمینال معمولا بسته 95-96 رله هم به شاسی استارت وصل می شود.
قلب اصلی راه انداز DOL، سیم پیچ رله است. به طور معمول از ولتاژ تغذیه ورودی (A1) یک فاز ثابت دریافت می کند. هنگامی که سیم پیچ رله فاز دوم را دریافت کند، سیم پیچ فعال شده و آهنربای کنتاکتور میدان الکترومغناطیسی تولید می کند و کنتاکتور اصلی بسته می شود. با بسته شدن کنتاکتور موتور راه اندازی می شود.
ویژگی های راه اندازی به روش مستقیم
میزان جریان راه اندازی در دسترس: 100 درصد.
حداکثر جریان راه اندازی: 6 تا 8 برابر جریان بار.
میزان گشتاور راه اندازی در دسترس: 100 درصد.
این روش، روشی بسیار ساده و کم هزینه برای راه اندازی است و ساختار ساده آن عیب یابی را آسان می کند. اما در این روش همانطور که گفته شد جریان راه اندازی بسیار بالا است و عمر مفید موتور به واسطه گشتاور راه اندازی زیاد کاهش می یابد.
2. روش راه اندازی ستاره مثلث
این روش محبوب ترین روش راه اندازی موتور است. در این روش موتور با سربندی ستاره و در حالت بی باری وارد مدار می شود و پس از دستیابی به سرعت مناسب به حالت مثلث تغییر وضعیت می دهد.
شکل 5- اتصال ستاره و مثلث
شکل 6- اتصالات در راه‌اندازی ستاره مثلث
در این روش به سه کنتاکتور، یک تایمر و یک رله اضافه بار دمایی نیاز است. کنتاکتور ها از کنتاکتور مورد استفاده در روش مستقیم کوچک ترند چرا که تنها وظیفه کنترل جریان سیم پیچ موتور را بر عهده دارند.
دو کنتاکتور که با نام های کنتاکتور اصلی و کنتاکتور مثلث شناخته می شوند، در زمان راه اندازی در حالت قطع قرار می گیرند، کنتاکتور ستاره در زمان راه اندازی تنها جریان اتصال ستاره (که 33 درصد جریان نامی است) راه اندازی می شود.
چهار حالت کلی را می توان در نظر گرفت:
- حالت اول: همه کنتاکتور ها باز هستند و مدار در حالت قطع قرار می گیرد.
- حالت دوم (حالت ستاره): کنتاکتور های اصلی و ستاره بسته می شوند و کنتاکتور مثلث در حالت باز قرار می گیرد. موتور در حالت ستاره وارد مدار شده و در 33 درصد جریان و گشتاور روش مستقیم شروع به کار می کند.
- حالت سوم (حالت باز): کنتاکتور اصلی بسته، کنتاکتور های مثلث و ستاره باز می شوند. در این حالت در یک انتهای سیم پیچ های موتور ولتاژ قرار گرفته اما سر دیگر باز است و هیچ جریانی نمی تواند از آن عبور کند. موتور روتوری چرخان دارد که مشابه ژنراتور عمل می کند.
- حالت چهارم (حالت مثلث): کنتاکتور های اصلی و مثلث بسته اند و کنتاکتور ستاره باز است. موتور به ولتاژ خط وصل است و توان و گشتاور به طور کامل در دسترس هستند.
جزئیات راه اندازی موتور به روش ستاره مثلث
- جریان راه اندازی در دسترس: 33 درصد جریان بار کامل
- حداکثر جریان راه اندازی: 1/3 تا 2/6 جریان بار کامل
- حداکثر گشتاور راه اندازی: 33 درصد گشتاور بار کامل
این روش در مقایسه با روش های راه اندازی با درایو و سافت استارتر مقرون به صرفه تر بوده و جریان و گشتاور مناسبی را فراهم می کند.
3. روش راه اندازی با سافت استارتر
سافت استارتر تجهیزی است که با کاهش گشتاور راه اندازی، جریان راه اندازی را کاهش داده و باعث استارت نرم موتور می شود. یک ترایاک با محدود کردن ولتاژ اعمالی در لحظه استارت باعث کاهش گشتاور و جریان راه اندازی می شود.
شکل 7- سافت استارتر
مهم ترین مزایای استفاده از سافت استارتر شامل جلوگیری از ضربه های مکانیکی، جلوگیری از افزایش دمای بیش از حد و ابعاد کوچک دانست. اما از آنجا که سافت استارتر باعث کاهش ولتاژ می شود، ممکن است زیر بارهای سنگین بماند. این عیب بزرگ سافت استارتر باعث می شود، این تجهیز در موارد محدودی قابل استفاده باشد. از طرفی سافت استارتر توانایی کنترل سرعت موتور بعد از استارت را ندارد و این عیب نیز ما را به استفاده از راه حل های بهتری سوق می دهد.
برای اطلاعات بیشتر درباره سافت استارتر مقاله «سافت استارتر، مزایا و معایب آن» را مطالعه کنید.
4. راه اندازی با استفاده از درایو
این روش را می توان بهترین روش استارت موتور ها دانست. چرا که درایو ها علاوه بر استارت نرم، توانایی کنترل سرعت موتور ها از صفر تا صد را نیز دارند. کاهش جریان راه اندازی، افزایش طول عمر موتور و تامین گشتاور راه اندازی از مزایای استفاده از درایو در راه اندازی موتور است.
شکل 8- درایو
برای آشنایی بیشتر با این روش، مقاله ی «اینورتر یا درایو چیست» راهنمای خوبی خواهد بود.
آنچه در این مقاله بررسی شد، قسمتی بسیار کوچک از برق صنعتی بود. با پیوستن به پنجاه و سه هزار دانش پذیر ماهر در دوره « آموزش برق صنعتی ماهر» به راحتی برق صنعتی را درک خواهید کرد.
منبع : engineeringenotes.com
مقاله‌ای که خواندید بخشی از مطالب دوره آموزش برق صنعتی ماهر است.
برای یادگیری 0 تا 100 این دوره کلیک کن.
اگر به دنبال افزایش مهارت خود در زمینه برق صنعتی هستید،برای دریافت آموزش‌های رایگان در این حوزه، فقط کافیه فرم رو تکمیل کنید.
خیلی عالی خیلی خوب و مفید ممنونم
تشکر از این همه زحمت