اتصالات صنعتی و خانگی
تجهیزات فرمان و هشدار
تجهیزات حفاظت و سوئیچینگ
رله کنترلی و نمایشی
تجهیزات اندازه گیری
تجهیزات ابزار دقیق
در این مقاله قصد داریم در مورد روش راه اندازی الکتروموتورها صحبت کنیم . چهار روش اندازی که در زیر آمده است وجود دارد به صورت:
- راه اندازی مستقیم باولتاژ خط
- راه اندازی به روش ستاره مثلث
- راه اندازی با VFD درایو فرکانس متغیر
- استفاده از راه انداز نرم ( سافت استاتر)
در ادامه هرکدام از روشهای بالا توضیح داده خواهد شد و در پایان انواع روشها مقایسه میشود.
- راه اندازی مستقیم:
این روش یکی از مرسوم ترین روش راهاندازی الکترو موتورها میباشد. تجهیزات راه اندازی شامل یک کنتاکتور و یک رلهی حرارتی و یا الکترونیکی است. اشکال این روش، عبور بیشترین جریان ممکن در هنگام راه اندازی است. مقدار نرمال جریان راهاندازی بین 6 تا 7 برابر جریان نامی میباشد ولی تا 10 برابر نیز دیده شده است. علاوه بر جریان راهاندازی، جریانی به نام جریان پیک نیز به علت تخلیه کامل موتور قبل از راهاندازی وجود دارد که مقدار آن در لحظهی راهاندازی تا حدود 14 برابر جریان نامی میرسد. این مقادیر به اندازه و طراحی موتور بستگی دارد ولی معمولا ضرایب برای موتورهای کوچک، بزرگتر است.
در هنگام راه اندازی مستقیم گشتاور راه اندازی نیز بسیار زیاد بود و برای بسیاری از کاربردها، بیش از مقدار لازم است. گشتاور همانند نیرو عمل کرده و نیروی بیش از حد باعث ایجاد تنش در کوپلینگ ها و قسمتهای متحرک می شود. منحنی های جریان و گشتاور راه اندازی در روش راه اندازی مستقیم بر حسب دور در خروجی در شکل های زیر نشان داده شده است
- راه اندازی به روش ستاره مثلث
در این روش ابتدا در زمان راه اندازی موتور را به صورت ستاره میبندند که باعث کاهش جریان و گشتاور راه اندازی میگردد. اجزا شامل سه کنتاکتور، اجزا شامل سه کنتاکتور، یک رلهی اضافه بار و یک تایمر جهت تنظیم زمان اتصال ستاره میباشد. این در روش در صورتی امکان پذیر است که موتور در هنگام کار معمول به صورت مثلث بسته شود.
جریان راهاندازی دریافتی در حدود 30% جریان راهاندازی در روش استارت مستقیم است و گشتاور نیز به حدود 25% مقدار آن درراه اندازی مستقیم کاهش مییابد. این روش راه اندازی برای موتورهایی مناسب است که در هنگام استارت بار کمی دارند. اگر موتور کاملا تحت بار باشد، گشتاور لازم جهت شتابگیری موتور تا سرعتی که برای حالت مثلث مناسب است وجود نخواهد داشت.
در راه اندازی بارهایی مثل پمپ و فن گشتاور بار در ابتدا کم است و متناسب با مجذور سرعت افزایش مییابد. پس از آن که موتور به حدود 80% دور نامی سید گشتاور بار و گشتاور موتور یکسان میشود و موتور دیگر توان افزایش سرعت ندارد. برای رسیدن به سرعت نامی باید اتصال به حالت مثلث در آید. اغلب این حالت باعث ایجاد جهش در جریان و عبور سیال میگردد. در برخی کاربردها این جهش جریان بعضا از حالت راه اندازی مستقیم نیز بیشتر میشود. در کاربردهایی که گشتاور بار بیش از 50% گشتاور نامی موتور است نمی توان از روش ستاره – مثلث استفاده کرد. در شکل زیر منحنی جریان و گشتاور بر حسب دور خروجی در روش ستاره ح- مثلث ملاحظه میشود
- راه اندازی با VFD درایو فرکانس متغیر
اینورتر فرکانس که با نام VFD یا VSD و یا درایو نیز شناخته میشود شامل دو جزء اساسی است که یکی ولتاژ AC (50 یا 60 هرتز) تبدیل کرده و دیگری مجددا ولتاژ DC را به ولتاژ AC البته با فرکانس 0 تا 150 هرتز و بالاتر تبدیل میکند. و چون سرعت الکتروموتور به فرکانس بستگی دارد بدین وسیله میتوان سرعت الکتروموتور را با تغییر فرکانس تنظیم نمود؛ که این خاصیت در کاربردهایی که نیاز به تنظیم سرعت در حین کار دارد بسیار مهم است. در بسیاری کاربردها درایو تنها به منظور راهاندازی و توقف موتور مورد استفاده قرار میگیرد. با تنظیم فرکانس گشتاور یک برابر جریان نامی موتور حتی در دورهای پایین نیز در دسترس است و جریان راهاندازی نیز در حد 5 میشود. خاصیت دیگر حالت توقف نرم است که در برخی موارد بسیار مهم میباشد همچون حالت ضربه چکشی آب در هنگام توقف ناگهانی پمپ و یا توقف یک وار نقاله حامل اجسام شکننده. عمولا برای کاهش نویز و هارمونیک ایجاد شده توسط درایو از فیلتر استفاده میشود.
- استفاده از راه انداز نرم ( سافت استاتر)
- سافت استارتر خواص متفاوتی از سایر روشهای راهاندازی دارد. در ساختار آن از تریستور استفاده شده و ولتاژ اعمالی به الکتروموتور توسط آن تنظیم میگردد. سافت استارتر از کاهش ولتاژ به منظور کاهش جریان استفاده میکند که البته این موضوع باعث کااهش گشتاور راه اندازی میگردد.
در حین اولین مرحله ی راهاندازی ولتاژ اعمالی به الکتروموتور در حدی است که تنها باعث لغزش اولیه دندهها یا محکم شدن تسمه ها یا زنجیرها میگردد. به بیان دیگر باعث حذف ضربات نامطلوب در لحظه ی راه اندازی میشود. به تدریج ولتاژ و گشتاور افزایش مییابد تا سرعت ماشین رو به افزایش گذارد. یکی از برتری های این روش راه اندازی امکان تنظیم گشتاور و مطابق نیاز بار میباشد. در واقع در هنگام استفاده از راه اندازی نرم گرچه تمام گشتاور راه اندازی الکتروموتور در دسترس است ولی این سیستم میتواند گشتاوری به اندازه ی نیاز در اختیار قرار دهد.
- خاصیت دیگر راه انداز نرم عمل توقف نرم است که در هننگام توقف پمپ هایی با هد بالا مانع از ایجاد حالت ضربه ی چکشی سیال میگردد( این ظربه در روشهای راه اندازی مستقیم و ستاره – مثلث باعث آسیب دیدگی پمپ، اتصلات و لوله ها میشود). خاصیت توقف نرم در هنگام توقف نوارهای نقاله نیز باعث جلوگیری از تخریب مواد ناشی از توقف سریع میگردد.
مقایسه روشهای راه اندازی الکتروموتورهای آسنکرون
نتیجه گیری
برای راه اندازی موتورهای روتور قفسه ای دو روش سافت استارتر ها و درایوها از بهترین روشها هستند.اما کجا باید از چه روشی استفاده کرد؟
- اول از همه اینکه اگر می خواهید موتور با بار کامل راه اندازی شود سافت استارتر اصلا گزینه مناسبی نیست.زیرا در سافت استارتر موتور با ولتاژ کامل راه اندازی نمی شود در نتیجه گشتاور راه اندازی موتور کاهش خواهد یافت.مثلا در دستگاه های سنگ شکن که موتور باید با گشتاور زیادی راه اندازی شود و یا در بالابرها که نیاز به گشتاور راه اندازی دارند نمی توان از سافت استارتر استفاده کرد.
- دوم اینکه اگر موتور سه فازی داریم که می خواهیم مرتب آن را روشن و خاموش کنیم نه سافت استارتر مقرون به صرفه است و نه درایو و بهتر است از همان روشهای راه اندازی مستقیم یا ستاره مثلث استفاده شود.در واقع در این حالت ویژه گشتاور یا سرعت یا تغییر هر یک نیاز نیست و فقط روشن و خاموش شدن موتور در زمانهای مشخص مورد نیاز است.
- سوم اینکه اگر برای موتور سه فاز تغییر سرعتهای زیاد و یا سرعتهای بالا نیاز است مسلما درایو بهترین و تنها گزینه خواهد بود. به طور نمونه در صنایع ریسندگی که کشیدن نخ ها و چرخاندن قرقره ها جهت جمع کردن نخ مورد نظر است باید سرعت معقول جمع کردن توسط درایو تعیین شود. و در انتها اگر به راه اندازی موتور سه فاز به صورت ملایم و در یک بازه زمانی مشخص و با گشتاوری حدود 50 درصد گشتاور بار کامل نیاز است بهترین گزینه سافت استارتر خواهد بود
