راه اندازی موتور القایی با ولتاژ مستقیم خط

در این مقاله روش راه اندازی مستقیم موتورهای القایی و مدارات مرتبط تشریح شده و مزایا، معایب و محدودیتهای آن بررسی شده است.

راه اندازی موتور القایی با ولتاژ مستقیم خط

روشهای مختلفی برای راه اندازی الکتروموتورهای القایی به کار گرفته می شوند. همان طور که می دانید موتورهای القایی در حین راه اندازی جریان بیشتری از منبع تغذیه می کشند. برای جلوگیری از صدمه به سیم پیچ ها یا مدار تغذیه بدلیل عبور جریان راه اندازی زیاد، روشهای راه اندازی مختلفی به کار گرفته می شود.

در این مقاله سعی داریم در مورد یکی از روش های راه اندازی صحبت کنیم. البته قبل از آن بهتر است به چند روش راه اندازی دیگر نیزتوجه نمایید :

1 - راه اندازی مستقیم  " سافت استارتر (Soft Starter) چیست؟ "

2 - راه اندازی به روش ستاره مثلث " راه اندازی ستاره مثلث "

3 - راه اندازی با VFD " درایو فرکانس متغیر (VFD) چیست؟ "

ساده ترین روش راه اندازی موتور القایی راه اندازی مستقیم با ولتاژ خط (Direct On Line starter) است. راه انداز مستقیم با خط (DOL) مشتمل بر یک MCCB یا مدار شکن، کنتاکتور و یک رله اضافه بار برای حفاظت موتور است. کنتاکتور الکترومغناطیسی می تواند توسط رله حرارتی اضافه بار (بی متال) تحت شرایط ایجاد خطا (fault) از مدار خارج شود. نوعا، کنتاکتور با استفاده از دکمه های استارت و استپ جداگانه کنترل می گردد، و یک کنتاکت کمکی از کنتاکتور دو سر شستی استارت قرار داده می شود و اصطلاحا آن را پایدار می کند. و بوبین کنتاکتور تا هنگامی که شستی استپ را فشار نداده اید فشرده (وصل) بوده و موتور به کار خود ادامه می دهد. یک نمونه از راه اندازهای مستقیم با ولتاژ خط برای الکتروموتور القایی در شکل زیر نشان داده شده است.

راه انداز مستقیم موتور القایی

شکل (1) : راه انداز مستقیم با ولتاژ خط ساخت شرکت Square D

اصول کار راه انداز مستقیم با ولتاژ خط (DOL)

با فشردن شستی استارت بوبین کنتاکتور برقدار شده و کنتاکتهای آن بسته می شود، و ولتاژ کامل خط بر روی سیم پیچهای موتور اعمال می شود. موتور در یک زمان خیلی کوچک جریان هجومی خیلی زیادی می کشد، میدان مغناطیسی در هسته ایجاد شده و سپس جریان به جریان روتور قفل موتور محدود می گردد. در موتور گشتاور راه اندازی ایجاد شده و شروع به شتاب گرفتن می کند تا به سرعت کامل برسد. با شتاب گرفتن موتور، جریان آغاز به کاهش یافتن خواهد کرد، اما تا رسیدن به سرعتهای زیاد نوعا حدود 85% سرعت سنکرون افت جریان قابل توجه نیست. منحنی جریان راه اندازی واقعی تابعی از طراحی موتور و ولتاژ ترمینال و مستقل از بار موتور می باشد. بار موتور بر روی زمان صرف شده برای شتاب گیری آن تا رسیدن به سرعت کامل تاثیر می گذارد و از اینرو بر زمان جریان راه اندازی اثر قابل توجهی دارد اما تاثیری بر روی دامنه جریان راه اندازی ندارد. اگر گشتاور ایجاد شده توسط موتور در تمام مدت سیکل راه اندازی بیشتر از گشتاور بار باشد، موتور به حداکثر سرعت خود خواهد رسید. و اگر گشتاور ایجاد شده توسط موتور در هر قسمت از سیکل راه اندازی کمتر از گشتاور بار باشد، گشتاور شتاب دهنده متوقف شده و موتور خواهد ایستاد. اگر گشتاور راه اندازی یک موتور که به صورت مستقیم راه اندازی می شود برای بار ناکافی باشد، موتور بایستی با یک موتور که گشتاور راه اندازی بالاتری دارد جایگزین گردد. گشتاور شتاب دهنده گشتاور ایجاد شده توسط موتور منهای گشتاور بار است. و با شتابگیری موتور با توجه به منحنی گشتاور سرعت موتور و منحنی گشتاور-سرعت بار تغییر خواهد کرد. زمان راه اندازی بستگی به گشتاور شتاب دهنده و اینرسی بار دارد.

راه اندازی مستقیم حداکثر جریان راه اندازی و حداکثر گشتاور راه اندازی را دارد.

این موضوع ممکن است برای سیستم تغذیه برق مشکل ایجاد کند. یا ممکن است برای بار گردان مشکلات مکانیکی ایجاد شود. پیوسته در هنگام راه اندازی موتور یک افت ولتاژ ملاحظه می شود. که این افت ولتاژ برای استفاده کنندگان شبکه توزیع نامطلوب است. اما اگر موتور خیلی بزرگ نباشد تاثیر آن خیلی قابل توجه نیست.

اجزای سیستم راه اندازی مستقیم با ولتاژ خط

کنتاکتورها و بوبین

کنتاکتورهای مغناطیسی کلیدهای با عملکرد الکترومغناطیسی هستند که یک تجهیز ایمن و راحت برای اتصال و قطع کردن مدارات انشعاب ایجاد می کنند. کنتاکتورهای مغناطیسی مورد استفاده در مدار موتور از انرژی آهنربای مغناطیسی برای بستن کلیدها استفاده می کنند. آهنربای مغناطیسی از یک بوبین سیم پیچی شده که بر روی یک هسته آهنی قرار گرفته است تشکیل شده است. هنگامی که جریان از طریق بوبین عبور می کند، قسمت آهنی آهنربا مغناطیس شده ، و میله آهنی که آرمیچر نامیده می شود را جذب می کند. قطع یا وقفه در جریان گذرنده از بوبین سیم پیچی، باعث جدا شدن آرمیچر و قرار گرفتن با یک فاصله هوایی می شود. در شکل زیر نحوه عملکرد یک کنتاکتور مغناطیسی تشریح شده است. ساختمان داخلی کنتاکتور با فرستادن سیگنال کنترل از سمت مدار فرمان (کنترل) بوبین برق دار شده و باعث جذب قسمت متحرک به سمت قسمت ثابت کنتاکتور می شود و جریان برق از سمت تغذیه به سمت بار جاری می گردد. راه اندازهای کنتاکتوری تجهیزات الکترومکانیکی هستند که یک وسیله ایمن، راحت و اقتصادی برای راه اندازی و توقف موتورها ایجاد می کنند. و دارای مزیت کنترل پذیری از راه دور هستند. بخش اعظم کنترلکننده های موتور که در بازار فروخته می شوند از این نوع هستند. کنتاکتورها دارای سه کنتاکت NO اصلی و تعدادی کنتاکت با توان کمتر به نام کنتاکتهای کمکی دارند (از هر دو نوع NO و NC) که برای مدار کنترل استفاده می شوند. یک کنتاکت از اجزای فلزی هادی که یک مدار الکتریکی را قطع یا وصل می کنند تشکیل شده است.

  • NO نرمال باز (در حالت عدم تحریک باز است)
  • NC نرمال بسته (در حالت عدم تحریک بسته است)

یک نمونه کنتاکتور در شکل زیر آورده شده است. ترمینالهای A1 و A2 اتصال به بوبین تحریک هستند. کنتاکتور قدرت  

رله های اضافه بار (حفاظت اضافه بار)

حفاظت اضافه بار برای یک موتور الکتریکی جهت جلوگیری از سوختن آن و اطمینان یافتن از حداکثر طول عمر کاری ماشین ضروری است. تحت هریک از شرایط اضافه بار، موتور جریان اضافه ای از شبکه می کشد که باعث گرم شدن بیش از حد آن می شود. نظر باینکه گرم شدن بیش از حد باعث تخریب عایق سیم پیچی می شود، برای حفاظت از گرم شدن بیش از اندازه آن محدودیتهای بر دمای عملیاتی موتور قرار می دهند. رله های اضافه بار برای محدود کردن مقدار جریانی که موتور از مدار قدرت می کشد بر روی کنترل کننده موتور به کار گرفته می شود.

نکته: رله اضافه بار در مقابل اتصال کوتاه حفاظت ایجاد نمی کند. این کار وظیفه تجهیزات حفاظتی اضافه جریان مانند فیوزها و مدارشکن ها است،که معمولا در محفظه ای قرار گرفته اند که بتوانند براحتی تعویض شوند

 

 

 

 

آسان ترین و ایده آل ترین روش حفاظت اضافه بار برای یک موتور استفاده از یک عنصر حسگر جریان است که مشخصاتی خیلی شبیه به منحنی گرم شدن موتور داشته باشد و در هنگامی که جریان آن از جریان بار کامل موتور عبور کند عمل کرده و مدار موتور را باز می کند. عملکرد تجهیز حفاظتی باید به گونه ای باشد که اضافه بارهای کوتاه مدت و بی ضرر را اجازه بدهد. اما هنگامی که اضافه بار خیلی امتداد یافت موتور باید سریعا از خط تغذیه قطع شود.

رله اضافه بار حرارتی (بی متال)

در شکل زیر یک رله اضافه بار حرارتی که در بازار تحت عنوان بی متال نیز شناخته می شود نشان داده شده است.

بی متال مدار فرمان

بطور عادی فیوزها برای تامین حفاظت در برابر اضافه بار طراحی نشده اند. فیوز در مقابل اتصال کوتاه شدن (حفاظت اضافه جریان) حفاظت می کند. موتور در هنگام راه اندازی جریان هجومی زیادی می کشد و فیوزهای متعارف هیچ راه تشخیصی بین جریان راه اندازی موقت و بی ضرر و اضافه بار زیان آور و مضر ندارد انتخاب فیوز با توجه به جریان "بار کامل" انجام می شود و در این صورت با هر بار استارت موتور فیوز خواهد سوخت. و در سمت دیگر ، اگر فیوز به اندازه کافی بزرگ انتخاب شده باشد تا جریان هجومی راه اندازی را عبور دهد، در مقابل اضافه بارهای کوچک و ومضر که ممکن است بعدا برای موتور رخ دهد. نمی تواند حفاظت ایجاد کند.

رله اضافه بار قلب حفاظت از موتور است. دارای ممشخصه زمان-قطع-معکوس است که راه اندازی را مجاز کرده و از قطع مدار در حین دوره شتاب گیری (هنگامی که جریان هجومی کشیده می شود) جلوگیری می کند، و همچنان در حین کارکرد موتور، در برابر اضافه بارهای کوچک بالاتر از جریان بار کامل، از موتور حفاظت می کند. رله های اضافه بار تجدید شدنی هستند و می توانند بارها تریپ داده و بدون نیاز به جایگزین کردن مجددا ریست شوند. با این وجود، رله های اضافه بار نمی توانند جای تجهیزات حفاظت در برابر اضافه جریان را بگیرند.

رله اضافه بار از یک واحد حسگر جریان تشکیل شده که در مسیر عبور جریان موتور قرار گرفته است، به علاوه یک مکانیزمی که توسط واحد حسگر به کار انداخته می شود که به صورت مستقیم یا غیر مستقیم برای قطع کردن مدار به خدمت گرفته شده است.رله های اضافه بار می توانند در سه گروه حرارتی، مغناطیسی و الکترونیکی تقسیم بندی شوند.

1- رله های حرارتی: همان طور که از نام آن بر می آید رله های اضافه بار حرارتی بر افزایش دماهای ایجاد شده توسط جریان اضافه بار به منظور به کار انداختن مکانیزم تریپ موتور تکیه دارد. رله های اضافه بار حرارتی می توانند مجددا به دو نوع جزیی تر شامل: آلیاژ ذوب شونده و بی متال تقسیم بندی گردند.
2- رله مغناطیسی: رله های اضافه بار مغناطیسی تنها به افزایش جریان واکنش نشان می دهد و از درجه حرارت تاثیر نمی پذیرد.
3- رله الکترونیکی: رله های الکترونیکی یا اصطلاحا رله های حالت جامد، ترکیبی از قطع سریع، قابلیت تنظیم پذیری و سهولت در نصب هستند. آنها می توانند در بسیاری از کاربردهای دقیق ایده آل باشند.  

سیم کشی مدار فرمان و قدرت راه انداز مستقیم

در این مدار اتصالات به همراه علائم نشان دهنده اجزای مختلف این راه انداز نشان داده شده است که در ادامه تشریح می گردد. مدار فرمان و قدرت راه اندازی مستقیم

تشریح مدار اتصال

خطوطی که با R ، S و T نمایش داده شده اند به تغذیه شبکه قدرت متصل می شوند. K1 : کنتاکتور مغناطیسی مدار است. FT1: رله اضافه بار حرارتی است که در مدار موتور قرار گرفته است. M : که به صورت دایره نشان داده شده است الکتروموتور القایی سه فاز است.  

این مقاله در حال توسعه و تکمیل است

منبع : http://electrical-engineering-portal.com

نظرات کاربران

Responsive image
ldel
1397/07/12

سلام یک تابلو برای یک پمپ هیدرولیک که موتور 11 کیلووات (15 HP) دارد رو دیدم که بصورت راه اندازی مستقیم مثلث بود، آیا نبایست بصورت ستاره مثلث راه اندازی میشد؟؟ و اینکه اگر کسی درمورد نحوه راه اندازی یک پاور یونیت هیدرولیک برای پیستون یکطرفه رو میدونه ممنون میشم راهنمایی کنه؟؟ یعنی نحوه عملکرد و شرح کار

Responsive image
محمدرسول کریمی(مدیر سایت)

سلام دوست عزیز

الزاما نیاز نیست که موتور با روشهای راه اندازی راه اندازی شود و می تواند مستقیم با ولتاژ خط (DOL) راه اندازی گردد. در شاریطی که شما به گشتاور کامل در زمان راه اندازی نیاز دارید نمی توانید از روش ستاره-مثلث استفاده کنید. اون کارکردی که مد نظر شما است نمی دانم دقیقا چه نوع باری ایجاد می کند. در صورت نیاز با تلفنهای موجود در وبسایت تماس بگیرید تا در حد امکان راهنمایی کنم.

Responsive image
مجید
1396/02/01

با سلام به خاطر مطالب عالیتون از شما متشکرم لطفا ادامه این مقاله را هر چه زودتر بزارید چطور شده که دیگه فعال نیستید

Responsive image
محمدرسول کریمی(مدیر سایت)

سلام مجید جان

از اینکه مقالات و اطلاعات ارائه شده مورد توجه شما قرار گرفته است خیلی خوشحال هستم. مدتی بدلایل اینکه اولویت و مشغله اصلی ساختار وبسایت بود وقتی باقی نمی ماند که بر روی مقالات بگذاریم.در حال حاضر وبسایت جدید با امکانت قابل توجه و محیط مناسب تر تکمیل و بارگزاری شده که شما ملاحظه میفرمایید. انشالاه ادامه مسیر تکمیل مقالات نیمه کاره، ارائه اطلاعات جدید و مشاوره به دوستان عزیز خواهد بود.

Responsive image
میلاد حبیبی
1395/11/27

ثانیا میخواستم بدونم جهت پیش راه اندازی و راه اندازی موتور(انواع مختلف با توان های مختلف) چه مواردی مورد اهمیت است و چگونه باید تست ها رو انجام داد؟ لطفا در صورتی که سایت مربوط به پیش راه اندازی و راه اندازی در زمینه ترانس و یوپی اس و دیزل ژنراتور رو نیز میشناسید که مانند سایت شما پر محتوا باشد به من معرفی کنید. قبلا از شما کمال تشکر را دارم

Responsive image
محمدرسول کریمی(مدیر سایت)

سلام میلاد جان

در موارد فنی به طور کلی شما مسائل پایه ای و اساسی را از کتاب های کلاسیک دانشگاهی فرا می گیرید. یا در هنرستان می آموزید اما در مورد مسایل عملی و نکات مربوط به آن به شما استفاده از User Guide ، Application Note و User manual شرکتهای سازنده بزرگ نظیر جنرال الکتریک، ABB، زیمنس، TI و ... را توصیه می کنم. یعنی من مقدار بسیار زیادی از اطلاعات فنی خودم را از راهنماهایی که این شرکتها منتشر کرده اند بدست آوردم.

اما در مورد وبسایت، من وبسایت فارسی خوب نمی شناسم که بتواند به شما کمک کند، اصلا به همین دلیل تصمیم گرفتم موسسه موتور درایو و وبسایت motordrive.ir را راه اندازی کنم. اما در مورد وبسایتهای انگلیسی زبان

http://electrical-engineering-portal.com/ را پیشنهاد می کنم.

Responsive image
میلاد حبیبی
1395/11/27

با سلام در ابتدا از شما دوست گرامی جهت راه اندازی سایت و ارسال مطالب مفید و کاربردی کمال تشکر را دارم.

Responsive image
عیرضا
1395/09/11

واقعا سایتتون عالیه ممنون

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code