آشنایی با انواع روش های راه اندازی موتور های سه فاز

موتور القایی سه فاز نوعی موتور AC آسنکرون است که به صورت گسترده در صنایع برای هدایت بار های مکانیکی مورد استفاده قرار می گیرد. هنگامی که موتور القایی راه اندازی می شود، موتور جریان راه اندازی زیادی می کشد. جریان راه اندازی بالا باعث ایجاد مشکلات زیادی در سیستم تغذیه مانند افت ولتاژ خط و غیره می شود. افت ولتاژ سیستم بر عملکرد سایر لوازم الکتریکی متصل به همان خط تأثیر می گذارد. بنابراین، باید روش‌هایی را برای راه ‌اندازی موتور های القایی تطبیق دهیم تا جریان راه‌ اندازی موتور را به محدوده جریان مجاز کاهش دهیم. موتور های سه فاز به دو نوع موتور های قفس سنجابی و روتور سیم پیچی شده (حلقه لغزان) تقسیم می شوند که در ادامه روش های مختلف راه اندازی آن ها را مورد بررسی قرار می دهیم.

روش های راه اندازی موتور سه فاز قفس سنجابی

روش های راه اندازی برای راه اندازی موتور القایی سه فاز قفس سنجابی به شرح زیر است:

1. راه اندازی موتور سه فاز به روش مستقیم
2. راه اندازی موتور سه فاز با اضافه کردن مقاومت در استاتور
3. راه اندازی موتور سه فاز با کمک اتوترانسفورماتور
4. راه اندازی موتور سه فاز به روش ستاره مثلث
5. راه اندازی موتور سه فاز قفس سنجابی با سافت استارتر
6. راه اندازی موتور سه فاز القایی با داریو فرکانس متغیر (VFD)

راه اندازی موتور سه فاز به روش مستقیم

این روش راه اندازی ابتدایی ترین و ساده ترین حالت در راه اندازی موتور سه فاز است. این روش با سرمایه گذاری کمتر و تجهیزات ساده انجام می شود. اگرچه زمان راه اندازی کوتاه است، اما گشتاور در هنگام راه اندازی کوچک و جریان زیاد است که برای راه اندازی موتور های با ظرفیت کم مناسب است. این روش با نام های راه انداز موتور سه فاز به صورت تک ضرب، ولتاژ کامل یا DOL معروف است. DOL مخفف Direct On Line می باشد.

همانطور که از نام روش راه اندازی به طور مستقیم پیداست، موتور القایی با اتصال مستقیم آن به منبع تغذیه سه فاز راه اندازی می شود. در این روش موتور جریان راه اندازی بالا (حدود 4 تا 7 برابر جریان نامی) و با ضریب توان پایین می کشد. بنابراین، راه اندازی به روش مستقیم برای موتور های نسبتا کوچک (تا 10 کیلو وات) مناسب است.

راه اندازی موتور سه فاز با اضافه کردن مقاومت در استاتور

یکی از روش های رایج راه اندازی موتور سه فاز که مبنی بر اصل کاهش ولتاژ انجام می شود، اضافه کردن مقاومت در استاتور می باشد. در این روش مقاومت خارجی به صورت سری با هر فاز سیم پیچ استاتور در هنگام راه اندازی متصل می شود. مقاومت خارجی باعث افت ولتاژ در آن می شود به طوری که ولتاژ در پایانه های موتور کاهش می یابد. بنابراین، جریان راه اندازی کاهش می یابد.

با شتاب گرفتن موتور، مقاومت های خارجی راه اندازی به تدریج از مدار استاتور قطع می شود. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، مقاومت های راه اندازی به طور کامل قطع می شوند و ولتاژ کامل خط در ترمینال های موتور اعمال می شود. این روش دو اشکال دارد. اول، کاهش ولتاژ در هنگام راه اندازی، گشتاور راه اندازی را کاهش می دهد و در نتیجه زمان شتاب را افزایش می دهد. ثانیا، قدرت زیادی در مقاومت های استارت هدر می رود.

راه اندازی موتور سه فاز با کمک اتوترانسفورماتور

در این روش از اتوترانسفورماتور برای کاهش ولتاژ راه اندازی موتور القایی استفاده می شود. در این روش، اتوترانسفورماتور به گونه ای تنظیم می شود که هنگامی که در مدار قرار می گیرد، 60 تا 80 درصد ولتاژ خط در هنگام راه اندازی را به موتور اعمال کند و سپس با رسیدن موتور به سرعت کافی، آن را به ولتاژ تمام خط متصل کند.

در لحظه اول راه اندازی موتور قفس سنجابی، سوئیچ تعویض شروع به وصل می شود. سپس این سوئیچ، ولتاژ کاهش یافته را از طریق اتوترانسفورماتور به موتور می رساند. در نتیجه، جریان به مقدار مطمئن محدود می شود. هنگامی که موتور به حدود 80 درصد سرعت نامی رسید، اکنون کلید تعویض روی Run  قرار می گیرد و باعث می شود که ترانسفورماتور به صورت خودکار از مدار خارج شده و ولتاژ کامل در ترمینال های موتور اعمال شود. راه اندازی موتور القایی قفس سنجابی با کمک اتوترانسفورماتور مزایای زیادی مانند تلفات توان کم، جریان راه اندازی کم و غیره دارد. این روش برای موتور های بزرگ بیش از 25 اسب بخار استفاده می شود.

راه اندازی موتور های القایی سه فاز به کمک اتوترانسفورماتور برای موتور با ظرفیت زیاد یا عملکرد عادی با راه اندازی بار معین به اتصال ستاره وارد می شود. در این روش، گشتاور راه ‌اندازی همچنان ضعیف است، اما مانند روش ستاره مثلث به یک سوم کاهش نمی ‌یابد. با این حال، اتوترانسفورماتور ها سایز بزرگی داشته و سنگین هستند. هم چنین نمونه های با وزن کمتر با قیمت بالا عرضه می شوند و تعمیر و نگهداری سختی دارند. هم چنین، نمی توان آن ها را جابجا کرد.

راه اندازی موتور سه فاز به روش ستاره مثلث

در روش راه اندازی ستاره مثلثی موتور القایی قفس سنجابی، موتور به صورت ستاره راه اندازی شده و به صورت مثلث کار می کند، یعنی سیم پیچ استاتور موتور برای عملکرد مثلث طراحی شده و در هنگام راه اندازی به صورت ستاره متصل می شود. هنگامی که موتور به سرعت کافی رسید، اتصالات به مثلث تغییر می کنند.

شش سر سیم پیچ استاتور موتور به یک کلید تعویض وصل می شود. در زمان راه اندازی، سوئیچ تغییر روی ستاره قرار می گیرد که سیم پیچ های استاتور را در ستاره متصل می کند. بنابراین، هر فاز  ولت دریافت می کند، که در آن V ولتاژ خط سه فاز است. این کار جریان راه اندازی را کاهش می دهد. هنگامی که موتور به 80 درصد سرعت نامی رسید، کلید به حالت مثلث تغییر پیدا می کند که سیم پیچ های استاتور را در مثلث متصل می کند. در حال حاضر، هر فاز ولتاژ خط کامل می شود.

عیب اصلی این روش کاهش زیاد گشتاور بیان شده به دلیل کاهش ولتاژ در اتصال ستاره در لحظه راه اندازی است. راه اندازی ستاره مثلث برای موتورهای سایز متوسط تا 25 اسب بخار استفاده می شود. راه اندازی ستاره مثلث به دلیل مزایای آن از جمله تجهیزات راه اندازی ساده، هزینه کم، عملکرد قابل اطمینان تر و تعمیر و نگهداری آسان، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد.

راه اندازی موتور سه فاز با سافت استارتر

یکی دیگر از شیوه های راه اندازی موتور های القایی سه فاز، استفاده از سافت استارتر می باشد. سافت استارتر یک دستگاه کنترل نوع جدید است که از مزایای اصلی آن می توان به راه اندازی نرم، بار سبک و صرفه جویی در انرژی و سرعت اشاره کرد. یکی از مهم ترین ویژگی های این دستگاه این است که مدار الکترونیکی در یکسو کننده سیلیکونی موتور، تحت اتصال پشت سر هم منبع تغذیه هدایت می شود. استفاده از سافت استارتر برای اتصال منبع تغذیه به موتور و روش های مختلف کنترل زاویه هدایت در یکسو کننده کنترل سیلیکونی می تواند باعث شود ولتاژ ورودی موتور به تدریج از صفر افزایش یابد و تمام ولتاژ را از ابتدا تا انتها به موتور منتقل کند. هنگام شروع راه اندازی موتور به این روش، گشتاور موتور به تدریج با افزایش سرعت بالا می رود. در واقع سافت استارتر یک تنظیم کننده ولتاژ است که تنها ولتاژ را بدون تغییر فرکانس در هنگام راه اندازی تغییر می دهد.

راه اندازی موتور سه فاز القایی با داریو فرکانس متغیر (VFD)

VFD که مخففVariable frequency Drive  است در واقع یک استارت نرم پیشرفته است که سرعت موتور را با تغییر فرکانس کنترل می کند و می تواند به عنوان استارت موتور و هم چنین برای کنترل سرعت موتور القایی استفاده شود. هم چنین، ولتاژ به نسبت تغییر فرکانس توسط اینورتر PWM برای حفظ شار ثابت در موتور تغییر می کند.

روش های راه اندازی موتور سه فاز روتور سیم پیچی شده (حلقه لغزان)

چهار روش زیر برای راه اندازی موتور القایی روتور سیم پیچی شده (حلقه لغزان) وجود دارد:

1. راه اندازی مستقیم DOL
2. راه اندازی مقاومت در برابر استاتور
3. راه اندازی اتوترانسفورماتور
4. راه اندازی موتور سه فاز با اضافه کردن مقاومت در روتور

راه اندازی DOL، راه اندازی مقاومت در برابر استاتور و راه اندازی اتوترانسفورماتور مانند موتور القایی قفس سنجابی است که در بالا توضیح داده شد. در کاربرد های صنعتی، موتور های القایی روتور سیم پیچی شده عمدتا با استفاده از روش مقاومت روتور راه اندازی می شوند.

راه اندازی موتور سه فاز با اضافه کردن مقاومت در روتور

آخرین روش راه اندازی موتور سه فاز مربوط به روتور می باشد که باید مقاومت هایی را به آن اضافه کنیم. در این روش یک مقاومت متغیر متصل به ستاره از طریق حلقه های لغزشی در مدار روتور متصل می شود. ولتاژ کامل به سیم پیچ های استاتور اعمال می شود. در لحظه شروع، مقاومت متغیر رئوستا در موقعیت خاموش تنظیم می شود. این امر موجب می شود تا حداکثر مقاومت را به صورت سری با هر فاز مدار روتور وارد شود. این امر جریان راه اندازی را کاهش می دهد و در عین حال گشتاور راه اندازی به دلیل مقاومت روتور خارجی افزایش می یابد. با شتاب گرفتن موتور، مقاومت خارجی به تدریج از مدار روتور حذف می شود. هنگامی که موتور به سرعت نامی می رسد، مقاومت های متغیر در موقعیت روشن قرار می گیرد و در نهایت این امر موجب می شود تا کل مقاومت خارجی از مدار روتور حذف شود.

مقایسه روش های متداول راه اندازی موتور سه فاز

حال که با انواع روش های راه اندازی موتور سه فاز آشنا شدید، می خواهیم در این قسمت به مقایسه روش های متداول راه اندازی موتور سه فاز بپردازیم. در جدول زیر تفاوت های راه اندازی موتور سه فاز به سه روش راه اندازی به روش مستقیم، اتوترانسفورماتور و ستاره مثلث را بررسی می کنیم.

نتیجه گیری

در این مقاله برای شما تمامی روش های راه اندازی موتور های سه فاز را به زبانی ساده توضیح دادیم. در صورتی که سوالی دارید می توانید از کارشناسان ما بپرسید تا به صورت کامل شما را راهنمایی کنند.