روش های راه اندازی موتور سه فاز

یکی از مزایای موتورهای القایی سه فاز، راه اندازی ساده آنهاست. برای راه اندازی یک موتور القایی سه فاز کافی است تا سیم پیچی های استاتور را به شبکه متصل کنیم. در این حالت موتور شروع به حرکت کرده و به سرعت نهایی خود می رسد. یکی از مشکلاتی که موقع راه اندازی این موتورها خود را نشان می دهد، جریان بالایی است که در لحظه راه اندازی از شبکه گرفته می شود.این جریان در حدود 5 تا 8 برابر جریان نامی موتور است که در شبکه هایی که ضعف طراحی دارند ممکن است در لحظه راه اندازی، باعث افت ولتاژ لحظه ای در خط تغذیه موتور می شود. این امر می تواند بر عملکرد مصرف کننده های دیگری که به خط تغذیه متصل است، اثر نامطلوب بگذارد. از طرف دیگر دوام این جریان، می تواند باعث سوختن سیم پیچ های خود موتور نیز شود. بنابراین به منظور کاهش جریان راه اندازی به دنبال روش هایی هستیم که زمان استارت جریان کمتری از مدار بکشند.به همین دلیل موضوع طراحی و انتخاب موتور بسیار حائز اهمیت است.

روش های راه اندازی الکتروموتور سه فاز القایی آسنكرون روتور قفسی

1- راه اندازی مستقیم.

2 – راه اندازی به روش ستاره مثلث.

3- راه اندازی به وسیله اتو ترانسفورماتور متغیر یا روش کمپانساتور.

4- روش راه اندازی با اضافه کردن مقاومت در مدار روتور موتورهای روتور سیم پیچی شده.

5- راه اندازی به روش اضافه کردن مقاومت در مدار استاتور.

6- راه اندازی با استفاده از اینورتر

1-راه اندازی موتور سه فاز به روش مستقیم

مصرف کننده های سه فاز و الکتروموتورهای با قدرت کم را می توان به طور مستقیم به شبکه وصل کرد. در راه اندازی به طور مستقیم (اتصال مستقیم) انواع کلیدهای ساده از قبیل اهرمی (تیغه ایپف چاقویی) زبانه ای، غلتکی استفاده می شود.

 در این روش، الکتروموتور را به صورت مستقیم به شبکه وصل می کنند؛ یعنی با استفاده از یک کلید، سه فاز مستقیماً به سیم پیچ های الکتروموتور متصل می شود. در این حالت، اگر اتصال روی تخته کلم موتور ستاره باشد، به هر کدام از سیم پیچ ها، ولتاژ فاز و اگر اتصال روی تخته کلم مثلث باشد، به هر کدام از سیم پیچ ها، ولتاژ خطی وصل می شود. معمولاً الکتروموتورهای کم قدرت ( حداکثر تا ۳ کیلووات ) را می توان به روش مستقیم راه انداز کرد.

معمولاً این گونه کلیدها 6 کنتاکت (محل اتصال) دارند که 3 کنتاکت ورودی با حرف های R، S، T (حروف سه فاز در شبکه) و 3 کنتاکت خروجی با حروف U، V و W (محل اتصال به مصرف کننده) مشخص و دو حالت یعنی حالت قطع و وصل دارند که با علامت های (O) برای قطع و (I) برای وصل در نقشه های الکتریکی کلیدها را در حالت قطع نشان می دهند مگر آنکه حالت وصل کلید مورد بررسی قرار گرفته باشد.

2-راه اندازی الکتروموتور سه فاز به روش ستاره – مثلث

راه اندازی موتور سه فاز به صورت ستاره – مثلث برای الکتروموتورهای سه فاز 3kW به بالا استفاده می شود. در این روش، ابتدا سیم پیچ های موتور را به صورت اتصال ستاره به شبکه وصل می کنیم و ولتاژ فاز با ولتاژ خط برابر می شود. پس موتور با ولتاژ بالا راه اندازی می شود. پس از اینکه موتور به دور نامی رسید، با استفاده از کلید ستاره – مثلث یا مدار ستاره مثلثی که با کنتاکتور و تایمر طراحی می شود، اتصال سیم پیچ ها را عوض کرده و موتور به صورت مثلث کار دائم را شروع می کند. در این حالت، به هر کدام از سیم پیچ ها، ولتاژ خطی وصل می شود. پس می توان گفت، روش ستاره – مثلث، یک روش راه اندازی به طریقه کاهش ولتاژ است.

   توجه داشته باشید که اگر موتور به صورت ستاره – مثلث راه اندازی شود، در حالت ستاره، جریان هر کدام از فازها، یک سوم جریان موتور در حالت مثلث است. پس، جریان راه اندازی نیز به همان نسبت کم شده، در نتیجه به موتور فشار وارد نمی آید. جریان اتصال مثلث، ۳ برابر حالت ستاره است. بنابراین، موتور در حالت ستاره با توانی ۳ برابر کمتر از حالت مثلث کار می کند. باید توجه کنید که موتوری که به صورت ستاره – مثلث راه اندازی می شود، هیچ گاه در حالت ستاره زیر بار قرار نگیرد.

در حالت استارت ابتدا کنتاکتور ها طوری عمل می کنند که سر بندی ستاره بسته شود یعنی کنتاکتور KM1 و KM2 فعال می شوند و پس از چند ثانیه سر بندی موتور به حالت مثلث می رود یعنی کنتاکتور KM1 در حالت قبلی می ماند و کنتاکتور KM3 آزاد می شود و به جای آن کنتاکتور KM2 فعال می شود.

برای آموزش کامل راه اندازی موتور های الکتریکی کلیک کنید.

3-راه اندازی موتور سه فاز با اتوترانس (کمپانساتور)

 در این روش، با استفاده از یک اتوترانسفورماتور کاهنده که مابین شبکه و موتور قرار می گیرد، ولتاژ وارد سیم پیچ های اتوترانسفورماتور شده، آن را کم کم اضافه کرده تا موتور با ولتاژ پایین شروع به کار کرده، جریان راه اندازی کاهش یابد. سپس، ولتاژ را تا جایی اضافه می کنیم که برابر ولتاژ نامی موتور شده و تمام ولتاژ شبکه مستقیماً به سیم پیچ های موتور برسد. در این نوع راه اندازی، جریان راه اندازی به خوبی کنترل می شود و بهترین روش راه اندازی است. اما به دلیل هزینه بالا فقط در موتورهای با قدرت زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.

به عبارت دیگر برای کاهش جریان ابتدا ولتاژ را پایین آورده و پس از راه اندازی موتور ولتاژ را افزایش داده تا به ولتاژ نامی برسد. نکته ای که باید در این قسمت به آن توجه شود آن است که ولتاژ پایین اجازه راه اندازی موتور با بارش را ندهد. بنابراین موتور راه اندازی نمی شود. این روش نیز کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

4-راه اندازی الکتروموتور سه فاز به روش اضافه کردن مقاومت ها در مدار روتور 

از این روش تنها برای موتور با روتور سیم پیچی شده می توان استفاده کرد.
این روش یکی از راه های کاهش جریان راه اندازی افزایش مقاومت در مسیر روتور می باشد که این روش تنها برای موتور با روتور سیم پیچی شده امکان پذیر است.در این روش، مقاومت های سیمی به صورت سری در مدار سیم پیچی روتور قرار گرفته، در لحظه راه اندازی، ولتاژ شبکه پس از عبور از مقاومت ها وارد سیم پیچ استاتور شده، در نتیجه، موجب کاهش ولتاژ ورودی الکتروموتور می شود و جریان راه اندازی نیز کاهش می یابد.

پس از اینکه موتور به دور نامی رسید، به صورت مرحله ای به وسیله کلید، مقاومت ها را از مدار خارج می کنیم تا ولتاژ مستقیماً به سیم پیچ های موتور متصل شود (مقاومت ها تنها در لحظۀ راه اندازی به صورت پله ای از مدار خارج می شوند). معمولاً از این روش کمتر استفاده می شود.

نکته:
تولید این موتور ها بیشتر در سطح ولتاژ MV (به عنوان مثال موتور هایی با ولتاژ راه اندازی 6.6 کیلو ولت) می باشد.
در سطح ولتاژ پایین این نوع راه اندازی بیشتر مربوط به زمانی بود که درایو های الکتریکی(VFD) و ادوات الکترونیک قدرت مانند IGBT ها وجود نداشت.

×
بستن هشدار

روش اول : تغییر مقاومت رتور در موتورهای با روتور سیم پیچی

در این نوع روتورها به جای استفاده از میله های مسی و حلقه های جوش داده شده به آن ها از سیم پیچ دو یا سه فازی که درون شیارهای روتور قرار می گیرد استفاده می شود. برای اجتناب از پیچیدگی مطلب فرض می کنیم که این سیم پیچی ها دقیقاً مانند سیم پیچی های استاتور قرار داده می شود و اتصال سیم پیچی ها به صورت ستاره است که انتهای آن ها به سه حلقه لغزنده موجود روی محور متصل می شود.

جاروبک هایی که روی این حلقه ها قرار دارند به سه مقاومت خارجی متصل می شوند. با تغییر دادن مقاومت ها می توانیم گشتاور راه اندازی بزرگی، همان طور که در شکل نشان داده شده است به دست آوریم. با سرعت گرفتن موتور مقاومت را کوچکتر می کنیم تا سرانجام سیم پیچی ها اتصال کوتاه شده و موتور در سرعت نامی به کار خود ادامه دهد.

از این موتورها در جرثقیل و بالابرها استفاده می شود. این موتورها به دلیل سیم پیچی های روتور، جاروبک ها و حلقه های لغزنده و احتیاج به مقاومت خارجی، گران قیمت دارند.

اگر مقاومت های خارجی به اندازه کافی برای کار دائمی قدرت داشته باشند، به وسیله موتورهای با روتور سیم پیچی شده می توان سرعت متغیر به دست آورد. سرعت واقعی در هر باری به وسیله طبیعت بار تعیین می شود. آیا در سرعت کمتر بار گشتاور کمتری نیاز دارد؟ اگر منحنی گشتاور – سرعت یک بار مانند منحنی b در شکل قبل باشد، چنین چیزی صادق است و معمولاً در صنعت هم این گونه است. اکنون اگر چهار دسته مقاومت در مدار باشد موتور با لغزش ۳۰٪ و اگر سه دسته مقاومت در مدار باشد موتور با لغزش ۱۷٪ کار می کند.

اکنون باری را در نظر بگیرید که گشتاور آن مستقل از سرعت، ثابت است. منحنی این بار در شکل قبل توسط خطوط نقطه چین C نشان داده شده است. حال اگر چهار دسته مقاومت در مدار باشد موتور با لغزش ۵۸٪ و اگر سه دسته مقاومت در مدار باشد موتور با لغزش ۲۵٪ کار می کند. بنابراین اگر طبیعت بار یا اندازه گشتاور مورد نیاز تغییر کند، سرعت موتور بدون اینکه نیاز به کنترل کننده ای باشد تصحیح می شود. بنابراین چنین موتورهایی از نوع سرعت متغیر هستند.

این موتورها خصوصیت مطلوبی دارند: اگر لغزش ۳۰درصد باشد، ۳۰درصد توان منتقل شده از طريق فاصله هوایی به صورت گرما تلف می شود. اکثر این گرما در مقاومت های خارجی تلف می شود و دمای موتور را افزایش نمی دهد. در موتورهای با روتور سیم پیچی شده مانند موتورهای قفس سنجابی، تغییر در مقاومت روتور در گشتاور ماکزیمم تغییری نمی دهد. مگر اینکه مقاومت R۲ از مقاومتی که به ازاء آن گشتاور راه اندازی با گشتاور ماکزیمم برابر می شود، بیشتر شود.

روش دوم : استفاده از موتور با قفس دوگانه(موتور رتور قفس سنجابی)

برای بهبود یک موتور القایی باید مقاومت روتور در هنگام راه اندازی بزرگ و در هنگام کار کوچک باشد. یک روش گران قیمت برای برآورده کردن این منظور استفاده از روتور سیم پیچی شده با مقاومت های خارجی است.

روش ارزان تر، استفاده از روتور با قفسه دوگانه است. در این موتور، هنگام راه اندازی فرکانس ولتاژ و جریان روتور همان فرکانس استاتور است و قفسه داخلی به دلیل اینکه به طور عمیق تری جاسازی شده است، راكتانس بزرگتری داشته و جریان خیلی کمی از آن عبور می کند. بنابراین در لحظه راه اندازی مقاومت روتور همان مقاومت قفسه بیرونی است. با افزایش سرعت، فرکانس کاهش یافته و جریان قفسه داخلی افزایش می یابد، تا در نزدیکی سرعت سنکرون که جریان از تمام هادی ها عبور می کند و مقاومت خیلی کم شده و باعث می شود که لغزش به دلیل کوچک شدن مقاومت کمتر شود.

5-راه اندازی موتور سه فاز به کمک سافت استارتر Soft Starter

در این روش با کمک یک سافت استارتر، موتور را به آرامی راه اندازی می کنیم. سافت استارتر نقش يك راه انداز نرم و يا توقف کنندۀ نرم را برعهده دارد. در يك سافت استارت ولتاژ از مقدار قابل تنظيمي شروع به افزايش مي كند و به صورت تدريجي افزايش مي يابد، تا حد بالای ولتاژ به موتور اعمال شود. در يك سافت استارتر جريان به ميزان از قبل تعیین شده ای محدود مي شود و پس از پايان زمان راه اندازي جريان كاهش پيدا كرده و به ميزان مورد نياز بار محدود مي شود.

• مقایسه جریان و گشتاور در روش های مختلف راه اندازی موتور القایی سه فاز 

در نمودارهای زیر جریان و گشتاور موتور در روش های مختلف راه اندازی مستقیم، روش ستاره-مثلث و با استفاده از سافت استارتر با یکدیگر مقایسه شده اند.

پس

به یه متخصص
همه تن حریف
توی موتور های الکتریکی تبدیل شو

همچنین مطالعه کنید:

اندازه گیری مقاومت عایقی موتور

حفاظت موتور ها

دوره موتورهای الکتریکی و برق صنعتی