روش های راه اندازی الکتروموتر های AC

آشنایی با روشهای مختلف راه اندازی موتور AC

16

الکترو موتورها یکی از اساسی ترین اجزای تعمین کننده نیروی دورانی  مکانیکی در صنعت هستند. از اینرو راه اندازی وبهره برداری از آنها بسیار اهمیت پیدا می کند. موتورهای الکتریکی AC سه فاز پر کاربرد ترین موتور ها در صنعت هستند. برای راه اندازی الکترو موتورها می توان از روش های مختلفی بر مبنای نوع کابرد و شرایط موتور می توان استفاده نمود . در ادامه روش های مختلف راه اندازی معرفی و شرح داده می شود.

روشهای راه اندازی شامل موارد زیر است :

  1. راه اندازی مستقیم Direct on line یا DOL
  2. راه اندازی ستاره مثلث Star/Dlta
  3. راه اندازی با استفاده از اتوترانسفور ماتور
  4. راه اندازی با استفاده از مقاومت های روتور
  5. راه اندازی با استفاده از سافت استارتر (راه اندازی نرم )
  6. راه اندازی با استفاده از مبدل های فرکانسی (درایو AC یا اینورتر)

راه اندازی مستقیم :

در این روش تغذیه بدون هیچ تغییری در مشخصه آن شامل فرکانس ، سطح ولتاژ و دامنه جریان مستقیم به الکتروموتور متصل می شود . این روش به راه اندازی تک ضرب نیز شناحته می شود. به لحاظ مداری در روش مستقیم برق سه فاز به صورت مستقیم به یک کنتاکتور متصل شده و خروجی کنتاکتور به همراه حفاظت های لازم به الکتروموتور وصل می شود . در این روش کنتاکتور مانند یک کلید قطع و وصل جریان موتور عمل می کند. این روش با مشکلات و مزایایی روبرو است که به شرح آنها خواهیم پرداخت.

مزایای راه اندازی مستقیم الکتروموتور

  1. سادگی روش راه اندازی ، کمترین میزان تجهیزات ، کمترین میزان پیچدگی مدار
  2. هزینه کم و پایین مدار و تجهیزات راه اندازی
  3. به دلیل سادگی مدار عیب یابی و تعمیرات آن ساده است .
  4. راه اندازی مستقیم دارای گشتاور بالا است . این ویژگی می تاوند برای بارهای مکانیکی که در زمان راه اندازی به گشتاور اولیه بالا نیاز دارند یک امتیاز محسوب می شود.

معایب راه اندازی مستقیم الکتروموتور

  1. ضربه جریان یا جریان هوجمی راه اندازی
  2. ضربه گشتاور مکانیکی که در برخی از بارهای مکانیکی می تواند مضر و یا مخرب باشد.
  3. مصرف انرژی بیشتر ناشی از جریان راه اندازی بالا
منحنی گشتاور دور و جریان دور موتور AC
منحنی گشتاور دور و جریان دور موتور AC

 

نکاتی در خصوص راه اندازی مستقیم

در راه اندازی مستقیم ابتدا اتصالات موتور بایستی با توجه به سطح ولتاژ خط تغذیه و ولتاژ نامی موتور مشخص گردد . بر این اساس موتور با اتصال ستاره و یا مثلث در جعبه اتصال موتور سر بندی می شود . عموما برای موتور های تا 4kw با توجه به ولتاژ تغذیه شبکه برق ایران موتورها با اتصال ستاره به روش مستقیم راه اندازی می شوند . موتور ها با توان بالاتر از 4kw را با اتصال مثلث را اندازی می کنند. با توجه به پلاک مشخصات موتور و خواندن سطح ولتاژ موتور می توان به شرایط اتصال موتور پی برد به این صورت که اگر ولتاژ یک موتور برای حالت /y Δ 400/230 قید شده باشد این موتور برای راه اندازی مستقیم فقط به شکل ستاره متصل می شود .

در حالت دوم اگر بر روی پلاک مشخصات موتور سطح ولتاژ به شکل /y Δ 690/400  قید شده باشد این موتور ار با توجه ولتاژ شبکه برق فشار ضعیف ایران می توانید هم به صورت مثلث و هم به صورت ستاره راه اندازی کنید .

مشخصات پلاک موتور AC و نحوه اتصال آن به شبکه برق
مشخصات پلاک موتور AC و نحوه اتصال آن به شبکه برق به حالت ستاره یا مثلث

راه اندازی ستاره مثلث :

راه اندازی الکترو موتور به روش ستاره مثلث را زمانی به اجرا می گذارند که به هر دلیل امکان راه اندازی موتور به شکل مستقیم در حالت مثلث وجود نداشته باشد.

از این دلایل می توان به موارد زیر اشاره نمود:

  1. محدود بودن تامین جریان منبع یا شبکه برق
  2. پایین بودن سایز کابل تغذیه
  3. زیاد بودن طول کابل تغذیه که سبب افت شدید ولتاژ در هنگام راه اندازی می شود.
  4. زیاد بودن هزینه تجهیزان راه اندازی نظیر کنتاکتور ها و کلیدها و تجهیزات حفاظتی نظیر فیوزها و رله های مورد نیاز
  5. امکان ایراد و بروز ضربه مکانیکی در اثر راه اندازی تک ضرب به بار های که نسبت به این مورد حساس هستند بارهایی با اینرسی بسیار بالا

در روش راه اندازی ستاره مثلث با راه اندازی اولیه در حالت ستاره جریان راه اندازی تا یک سوم جریان راه اندازی در حالت مثلث خواهد بود این امر باعث کنترل جریان راه اندازی خواهد شد. اما توجه داشته باشید که در این حالت گشتاور راه اندازی نیز با کاهش روبرو خواهدبود . این مسئله خصوصا در بارهایی که نیاز به گشتاور بالا برای راه اندازی دارند ممکن است راه اندازی موتور ار با مشکل مواجه کند .

راه اندازی ستاره مثلث و مقایسه آن با راه اندازی مستقیم
راه اندازی ستاره مثلث و مقایسه آن با راه اندازی مستقیم

معایب راه اندازی به روش ستاره مثلث

  1. به دلیل کاهش گشتاور راه اندازی معمولا بدون بار راه اندازی شده سپس بار به آن کوپل می شود .
  2. بایستی دو سرس کابل به موتور متصل شود .
  3. برای راه اندازی توسط کنتاکتور نیاز به سه عدد کنتاکتور که این تعداد برای حالت تغییر جهت گردش (چپگرد راستگرد) پنج عدد خواهد بود .
منحنی جریان نسبت به دور موتور ACدر راه اندازی ستاره مثلث
منحنی جریان نسبت به دور موتور ACدر راه اندازی ستاره مثلث

راه اندازی به روش اتوترانسفورماتور

در این روش با استفاده از یک اتوترانسفورماتور ولتاز اعمالی به استاتور الکتروموتور AC   را کاهش داده و با ولتاژ کم ابتدا موتور ار راه اندازی نموده به مرور زمان با افزایش دور موتور ولتاژ را طی چند پله افزایش می دهیم به این ترتیب از ضربه اولیه جریان راه اندازی عبور کرده موتور با جریان اولیه کمتری راه اندازی می شود .

منحنی دور نسبت به گشتاور با تغییر ولتاژدر موتور AC
منحنی دور نسبت به گشتاور با تغییر ولتاژدر موتور AC
مدار راه اندازی موتور AC با استفاده اتوترانسفورماتور
مدار راه اندازی موتور AC با استفاده اتوترانسفورماتور

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مزایای راه اندازی به روش  اتوترانسفورماتور :

  1. کاهش شدید جریان راه اندازی اولیه
  2. کاهش یا حذب ضربه گشتاور راه اندازی اولیه
  3. امکان اعمال تغییر دور در حالت اتصال بار به موتور از طریق راه اندازی با اتوترانسفورماتور

معایب راه اندازی به روش اتوترانسفورماتور

  1. کاهش شدید گشتاور اولیه راه اندازی
  2. ایجاد تلفات در اتوترانسفورماتور
  3. هزینه زیاد و حجیم بودن اتوترانسفورماتور
  4. نیاز به تعمیر و نگهداری تجهیزانت مرتبط مانند کلید سلکتور یا کنتاکتور ها

راه اندازی به روش مقاومت های سری با مدار روتور

این روش راه اندازی فقط در موتور های روتور سیم پیچی یا همان اسلیپ رینگ امکان پذیر است این نوع از موتور ها دارای روتورهایی که داخل شیار های آنها سیم پیچی شده هستند یک انتهای سیم پیچ های روتور به یکدیگر متصل شده و انتهای دیگر به ترتیب به سه حلقه یا رنگ فولادی اتصال دارد . اتصال رینگ ها توسط سه سری ذغال به بیرون موتور منتقل می شود. در بیرون موتور این سه اتصال به یک مجوعه مقاومت که توسط یک کلید انتخاب گر یا سلکتور متصل است مقدار مقاومت بین سه سری سیم پیچ از مقدار زیاد به مقدار کم کاهش می دهد. به این ترتیب می توان علاوه بر کاهش جریان راه اندازی گشتاور راه اندازی افزایش داد .

مدار راه اندازی با استفاده از مقاومت روتور در موتور های AC
مدار راه اندازی با استفاده از مقاومت روتور در موتور های AC
مدار راه اندازی موتور اسلیپ رینگ
مدار راه اندازی موتور اسلیپ رینگ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

مزایا روش راه اندازی به روش مقاومت روتور

  1. راه اندازی با گشتاور زیاد اتفاق می افتد
  2. جریان راه اندازی به شدت کاهش پیدا می کند
  3. از این روش می توان برای تغییر دور موتور نیز می توان استفاده نمود.
تغییر گشتاور موتور اسلیپ رینک نسبت تغییر مقاومت راه انداز و دور موتور
تغییر گشتاور موتور اسلیپ رینک نسبت تغییر مقاومت راه انداز و دور موتور

معایب روش راه اندازی به روش مقاومت روتور

  1. هزینه زیادتر برای مدارات مرتبط به مقاومت روتور
  2. ایجاد تلفات در مقاومت های روتور
  3. پیچیدگی مدارات و نیاز به تعمیر و نگهداری تخصصی
  4. حجیم بودن سیستم راه اندازی مقاومتی

 

راه اندازی به روش سافت استارتر :

سافت استارتر یک وسیله الکترونیکی است که ولتاژ هر فاز کاهش می دهد . به لحاظ عملکردی شبیه به راه اندازی ستاره مثلث است . کاهش ولتاژ اعمال شده به موتور سبب کاهش گشتاور و جریان راه اندازی موتور می شود . ولی مقدار این ولتاژ ثابت یا پله مانند نیست بلکاه به مرور زمان با شیب مشخص و قابل تنظیم افزایش پیدا می کند این امر سبب می شود در عین ثابت بودن جریان موتور موجب  افزایش گشتاور موتور شده موتور در نهایت به ماکزیمم دور و گشتاور خود خواهد رسید .

چگونگی تغییر ولتاژ نسبت به زمان در سافت استارتر
چگونگی تغییر ولتاژ نسبت به زمان در سافت استارتر
منحنی نسبت تغییرات جریان به دور در سافت استارتر
منحنی نسبت تغییرات جریان به دور در سافت استارتر

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای کنترل ولتاژ در سافت استارتر از کنترل زوایه آتش تریستورها استفاده می شود .عملکردی شبیه به دیمر های الکترونیکی که با استفاده از کنترل زاویه آتش ولتاژ را کنترل می کند . در سافت استارتر ها همیشه فرکانس ثابت است. وقتی دور موتور به ماکزیمم دور یا همان دور نامی خود رسید می توانید با یک کنتاکتور بای پس BAYPASS  سافت استارتر را برای جلوگیری از تلفات از مدار خارج نمود.

مدار راه اندازی به روش سافت استارتر
مدار راه اندازی به روش سافت استارتر

همچنین میتوان با استفاده یک سری مدارات جانبی از یک سافت استارتر برای راه اندازی تعداد زیادی موتور استفاده نمود البته به ترتیب و غیر همزمان .

مزایا راه اندازی به روش سافت استارتر

  1. امکان تنظیم گشتاور راه اندازی
  2. امکان تنظیم سرعت شتابگیری موتور
  3. می توانید از یک سافت استارتر برای راه اندازی چندین موتور استفاده کنید
  4. امکان توقف نرم علاوه بر راه اندازی نرم

معایب راه اندازی به روش سافت استارتر

  1. برای بارهایی با اینرسی زیاد عملکرد چشمگیری ندارد
  2. برای تغییر جهت بایستی دو کنتاکتور مجزا پیش بینی کنید
  3. تولید هارمونیک ونیاز به فیلتر

روش راه اندازی با استفاده از مبدل های فرکانس متغیر (اینورتر)

آنچه که در ابزار به اینورتر گفته می شود در واقع یک مبدل فرکانس متغیر FC (Frequency Control) یا راه انداز فرکانس متغیر VFD (Variable Frequency Drive) است که به آن به احتصار درایو نیز گفته می شود.با استفاده از این وسیله الکترونیکی  می توان از طریق کنترل فرکانس دور موتور را تحت کنترل قرارداد .

عملکرد درایو در تغییر گشتاور و دور در نتیجه توان مصرفی
عملکرد درایو در تغییر گشتاور و دور در نتیجه توان مصرفی
منحنی تغییرات ولتاژ به فرکانس در درایو
منحنی تغییرات ولتاژ به فرکانس در درایو

 

 

 

 

 

 

 

 

به این ترتیب شما می توانید موتور ار با فرکانس پایین استارت کرده و جلوی ضربه گشتاور و همچنین ضربه جریان را بگیرید. علاوه بر این می توانید دور موتور را به عامل خارجی وابسته کنید از این طریق می توانید یک فرآیند را تحت کنترل حلقه بسته CLOSE LOOP قراردهید . درایوها به گونه ای طراحی شده اند که می توانید حفاظت موتور را نیز توسط این وسیله به انجام رسانید. همچنین درایو با امکانات خاصی مانند بالاتر دور نامی ، کنترل های گشتاور اضافه DTC  و VVF و کنترل مکتنی یا پوزیشنینگ و……

مزایای راه اندازی با استفاده مبدل فرکانسی اینورتر

  1. صرفه جویی انرزی و بهبود راندمان سیستم
  2. سازگار کردن سرعت دوران موتور با نیازهای فرآیندی
  3. هماهنگ سازی و سازگار کردن توان و گشتاور موتور با نیازهای فرآیندی
  4. بهبود محیط کار
  5. کاهش تنش های مکانیکی ماشین الکتریکی
  6. کاهش نویز به عنوان نمونه ، فن ها و پمپ ها

معایب روش راه اندازی به روش مبدل فرکانسی

  1. هزینه بالا دستگاه مبدل فرکانسی
  2. نیاز به دانش فنی و آموزش های تخصصی
  3. پیچیدگی و تعمیر و نگهداری سخت

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.