روش‌های راه اندازی مختلف / ویژگی سافت استارتر

موتورها و روش‌های راه اندازی مختلف

تا به اینجا در رابطه با موتورها و ویژگی‌های ذاتی شان صحبت کردیم و فهمیدیم یک موتور را می‌توان به چه شکل‌هایی به شبکه برق متصل کرد. اما بحث بعدی راه‌اندازی موتورهاست. حال می‌خواهیم ببینیم چه روش هایی برای راه‌اندازی موتورها وجود دارد. قبل از رفتن سر اصل مطلب، ابتدا بیایید بحث سرعت و گشتاور موتورهای القایی را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

سرعت

سرعت موتورهای القایی به دو عامل بستگی دارد: تعداد قطب های استاتور و فرکانس شبکه. در شبکه های ۵۰ Hz سرعت چرخش موتور n را می‌توان از رابطه زیر به دست آورد:

فرمول ویژگی سافت استارتر لیان الکتریک ویرا

در این رابطه p تعداد قطب‌های استاتور است. برای نمونه برای یک موتور ۴ قطب سرعت برابر خواهد بود با:

فرمول 2 ویژگی سافت استارتر لیان الکتریک

این سرعت سنکرون شبکه است. از آنجا که موتورهای القایی از نوع آسنکرون هستند، هیچ وقت به این سرع تنمی‌رسند، اما همیشه نزدیک آن حرکت می‌کنند. زمانی که موتور بی بار باشد سعت آن به سرعت سنکرون بسیار نزدکی است، مثلا ۱۴۹۰rpm، اما با افزایش بار روی موتور سرعت آن نیز کمی افت می‌کند و ممکن است برای مثال به ۱۴۴۵rpm‌ برسد.

سرعت آسنکرون موتور همان “سرعت نامی” درج شده روی پلاک موتور است و به این اختلاف سرعت بین سنکرون و آسنکرون اصطلاحا “لغزش” می‌گویند. در نمودار زیر می‌توانید مفاهیم سرعت‌های نامی و سنکرون و لغزش را روی منحنی سرعت-گشتاور مشاهده کنید.

نمودار ویژگی سافت استارتر لیان الکتریک

 

در جدول زیر نیز می‌توانید سرعت‌های سنکرون مختلف برای تعداد قطب های مختلف را مشاهده کنید:

 

جدول ویژگی سافت استارتر لیان الکتریک

 

روش‌های راه‌اندازی

روش های راه‌اندازی مختلفی برای موتورهای القایی وجود دارد. چهار نوع از رایج‌ترین روش‌ها عبارتند از:

  • راه اندازی مستقیم
  • درایو
  • راه اندازی ستاره مثلث
  • سافت استارتر

تصویری از نمونه تجهیزات مورد استفاده برای هر کدام از روش های مذکور را می توانید در ذیل مشاهده کنید.

ویژگی سافت استارتر 2 لیان الکتریک

روش راه اندازی مستقیم

این روش ابتدایی ترین روش برای راه اندازی موتورها است. تجهیزات استارت تنها شامل یک کنتاکتور و بی متال می شود. مهم ترین عیب این روش این است که جریان راه اندازی بسیار بالایی دارد. این جریان راه اندازی معملا بین ۶ تا ۷ برابر جریان نامی موتور است اما در مواردی بسته به بار جریان می تواند تا ۹ یا ۱۰ برابر جریان نامی نیز بالا برود.

جریان راه اندازی به طراحی و سایز موتور بستگی دارد اما به طور کلی هرچه بار موتور بیشتر باشد جریان راه اندازی نیز بالاتر خواهد بود. نمونه دیاگرام و تجهیزات یک راه اندازی مستقیم را می توانید در شکل زیر مشاهده کنید.

ویژگی سافت استارتر3 لیان الکتریک

در راه اندازی مستقیم گشتاور راه اندازی بسیار بالاست و بیش از حد مورد نیاز برای اغلب کاربردها است. گشتاور مثل نیرو است و نیروی بیش از حد موجب فشار بیش از حد روی کوپلینگ‌ ها و بار می شود. علاوه بر آن در این روش انعطاف پذیری کنترلی بسیار پایین است و همچنین حفاظت از موتور نیز حفاظت مطمئن به شمار نمی رود. کاربردهای بسیار کمی وجود دارند که این روش بهترین انتخاب برایشان باشد و در نتیجه مهندسان عموما به دنبال روش های پیشرفته تری هستند. 

راه اندازی ستاره مثلث

راه اندازی ستاره مثلث جریان و گشتاور راه اندازی را تا حدودی نسبت به راه اندازی مستقیم کاهش می دهد. این راه اندازی عموما دارای سه کنتاکتور، یک بی متال و یک تایمر برای تعیین مدت زمان ماندن در وضعیت ستاره است. برای بهره برداری از موتور در این روش باید اتصال آن در حالت دائم به صورت مثلث باشد.

منطق عملکرد این روش به این صورت است که ابتدا اتصال ترمینال های موتور برای مدت معینی به صورت ستاره بسته می شود. ویژگی اتصال ستاره این است که در این اتصال جریان راه اندازی تا ۷۰% و گشتاور نیز تا ۷۵% نسبت به حالت راه اندازی مستقیم کاهش می یابد. پس از گذشت مدت زمان معین، اتصال موتور به مثلث تغییر می کند تا شرایط کار نرمال ادامه پیدا کند.

این روش راه اندازی تنها زمانی موثر است که موتور بار سنگینی نداشته باشد. اگر موتور تحت بار کامل باشد، نمی تواند به اندازه مورد نیاز گشتاور تولید کند تا سرعت موتور افزایش یابد و اتصال دائمی مثلث برقرار شود. برای مثال زمانی که می خواهیم یک پمپ یا فن را استارت بزنیم، گشتاور مورد نیاز این نوع بارها در ابتدای راه اندازی پایین است و با افزایش سرعت، گشتاور مورد نیاز نیز افزایش می یابد. با رسیدن به ۸۰-۸۵% سرعت نامی، گشتاور بار تقریبا برابر با گشتاور موتور می شود و چون اتصال ستاره گشتاور پایینی تولید می کند، موتور دیگر نمی تواند سرعت بگیرد. با تغییر اتصال به مثلث، موتور می تواند گشتاور مورد نیاز را تولید کند و به سرعت نامی برسد، که البته این تغییر وضعیت با پیک زدن جریان و شوک های مکانیکی همراه خواهد بود. این پیک جریان گاهی می تواند حتی از پیک جریان راه اندازی مستقیم نیز بیشتر باشد.

تجهیزات، دیاگرام تک خطی، و منحنی های های راه اندازی این روش را می توانید در شکل زیر مشاهده کنید.

دیاگرام ویژگی سافت استارتر لیان الکتریک

 

اینورتر

اینورتر یا درایو تجهیز دیگری است که تاثیر منحصر به فردی در راه اندازی موتورهای القایی دارند. درایو ها از دو بخش تشکیل شده اند که در بخش اول برق AC ورودی را به برق جریان مستقیم DC تبدیل می کنند و سپس در بخش دوم مجددا یک برق AC با فرکانس متغیر را در اختیار موتور قرار می دهند. این تجهیزات به طور کامل در مقاله اینورتر (درایو) چیست مورد بررسی قرار گرفته اند و می توانید جزئیات کاملی از نحوه عملکرد آن ها را در این مقاله بیابید.

گاها در برخی کاربردها از درایو تنها برای راه اندازی موتور استفاده می شود بدون این که در زمان کارکرد نرمال موتور نیازی به تغییر سرعت داشته باشیم. این در حالیست که این تجهیزان هزینه های مالی بیشتری را نسبت به سایر روش های راه اندازی به ما متحمل میکنند. درایو به واسطه نحوه عملکرد منحصر به فردش می‌ تواند گشتاور نامی را از سرعت های پایین در اختیار موتور قرار دهدو از طرف دیگر قابلیت ها توقف نرم و انعطاف پذیری کنترلی بسیار بالایی دارد.

 

ویژگی سافت استارتر

ویژگی سافت استارتر نسبت به سایر روش های راه اندازی متمایز است. المان الکترونیکی اصلی سافت استارتر تریستورها هستند که وظیفه رگولاسیون ولتاژ اعمالی به موتور را بر عهده دارند. اساس عملکرد و ویژگی سافت استارتر این است که با محدود کردن ولتاژ در زمان راه اندازی، جریان و گشتاور راه اندازی نیز کم می شود.

در لحظات اولیه راه اندازی با سافت استارتر ولتاژ بسیار پایین ات که باعث می شود هیچ شوک مکانیکی اولیه ای به موتور و بار وارد نشود. با گذشت زمان کم کم ولتاژ و گشتاور افزایش پیدا می کنند و در نتیجه موتور شروع به شتاب گرفتن می کند.

یک ویژگی سافت استارتر و استفاده از این روش راه اندازی امکان محدود کردن گشتاور دقیقا روی مقدار مورد نیاز است، چه موتور بی بار باشد چه با بار کامل. در واقع با این روش می توان گشتاور مورد نیاز بار را در اختیار موتور قرار داد بدون این که در لحظه استارت به یراق آلات موتور و بار آسیبی برسد و در نتیجه هزینه های کمتری بابت تعمیر و نگه داری پرداخت خواهیم کرد. از طرف دیگر، این جریان راه اندازی کاهش یافته باعث خواهد شد در طرف تغذیه نیز دچار افت ولتاژ نشویم.

از دیگر ویژگی سافت استارتر قابلیت توقف نرم است که در رابطه با پمپ ها اهمیت دو چندانی می یابد. با این ویژگی می توان جلوی معظلات سیستم های پمپاژ همچون پدیده ضربه قوچ در لوله های آبرسانی را بهبود بخشید یا به طور کامل مرتفع ساخت. از توقف نرم می توان روی تسمه نقاله ها نیز بهره برد که مانع از آسیب رسیدن یا افتادن بار از روی نقاله در اثر توقف ناگهانی می شود.

 

مشکلات رایج در هنگام راه اندازی و توقف موتورها در جدول زیر لیست شده اند و نشان داده شده است که با استفاده از هر روش چه بهبودی در رابطه با مشکل به وجود آمده حاصل خواهد شد.

 

           مشکل

راه اندازی مستقیم

ستاره-مثلث

اینورتر

سافت استارتر

آسیب رسیدن به تسمه های لاستیکی و بلبرینگ ها

بله

تا حدودی

خیر

خیر

جریان راه اندازی بالا

بله

تا حدودی

خیر

خیر

اصطهلاک و آسیب دیدن گیربکس ها

بله بله (در صورت راه اندازی با بار) خیر

خیر

آسیب دیدن محصولات هنگام توقف

بله بله خیر

خیر

مشکل های آبرسانی ضربه قوچ و کاویتاسیون

بله بله خیر

خیر

پیک جریان هنگام راه اندازی

بله بله خیر

خیر

افت ولتاژ تغذیه

بله بله خیر

افت ولتاژ کم

تعداد کابل های اتصال

۳ ۶ ۳

۳

نیاز به تعمیر و نگهداری

زیاد زیاد کم

بسیار کم

حفاظت کامل از موتور

خیر خیر بله

بله

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *