راه اندازی الکتروموتور

موتور القایی در هنگام راه‌ اندازی جریان زیادی را می‌ کشد. برای جلوگیری از آسیب به سیم‌ پیچ ‌ها در اثر جریان راه‌ اندازی زیاد، از انواع مختلف استارت استفاده می‌ کنیم. اگر از استارت استفاده نکینم باعث آسیب به سیم پیچ موتور شده وهزینه زیادی را برای تعویض آن یا خرید مجدد الکتروموتور برای ما به همراه خواهد داشت. در بعضی الکتروموتور ها هزینه تعویض سیم پیچ آن برابر خرید 2 یا بیشتر از همان الکتروموتور خواهد بود.

 

 

 

الکتروموتور چگونه کار می کند؟

الکتروموتور با تبدیل انِرژی مکانیکی یکی از پرکاربرد ترین تجهیزات الکتریکی در انواع صنایع حال حاضر ایران و جهان می باشد. بیشتر موتورهای الکتریکی از طریق نیرویی که در میدان مغناطیسی بین سیم پیچ و جریان برق ایجاد می شود کار می کند تا (DC) نیرویی را به شکل گشتاور اعمال شده روی محور موتور ایجاد کنند. موتور های الکتریکی را می توانید با منابع جریان مستقیم مانند باتری ها ( منابع ذخیره انرژی ) یا یکسو کننده های ولتاژ های متناوب به مستقیم و یا منابع متناوب برق (AC) مانند شبکه برق های خانگی و صنعتی ( تک فاز، دو فاز و سه فاز ) اینونترها ( تبدیل مستقیم به متناوب ) یا ژنراتورها ( تولید کننده نیروی برق ) تغزیه کرد. نوع الکتروموتور از نظر توان و قدرت و نیروی مصرفی متفاوت هستند و برای استفاده از آن ها باید اطلاعات کافی و مهم را حتما مد نظر گرفت چرا که استفاده اشتباه باعث خراب شدن کار و غلط درآمدن محاسبات خواهد شد.

دانستنی : موتورها با ابعاد و ویژگی های استاندارد، قدرت مکانیکی مناسب را برای مصارف خانگی و صنعتی مانند دمنده ها، لوازم خانگی، پمپ ها و ماشین آلات صنعتی تولید می کنند. بزرگترین موتور های الکتریکی در فشرده سازی خطوط لوله و سیستم پیشران کشتی ها با قدرت 100 مگاوات استفاده شده اند.

 

راه اندازی الکتروموتور چگونه انجام می شود؟

راه اندازی موتور همان طور که از نامش پیداست، قدرت الکتریکی را برای راه اندازی موتور کنترل کرده و به موتور برای شروع به فعالیت اعمال می کند.

چهار روش راه اندازی برای موتور های الکتریکی می توان در نظر گرفت.

1. روش راه اندای مستقیم
2. روش را هاندای ستاره مثلث
3. روش راه اندازی با سافت استارتر
4. روش راه اندازی با استفاده از درایو یا اینورتر

 

بیشتر بخوانید! انواع الکتروموتور تک فاز، کاربرد الکتروموتور الکتروژن

 

روش راه اندازی مستقیم یا ( DOL )

ساده ترین شکل استارت موتور برای موتور القایی راه اندازی مستقیم بر خط ( Direct On Line ) است. برای راه اندازی مستقیم موتور های الکتریکی به روش مستقیم به فیوزها، کنتاکتور و یک رله اضافه بار نیاز است، کنتاکتورهای الکترومنغناطیسی استفاده شده برای این روش توسط رله اضافه بار حرارتی در شرایط خطا باز می شود و هنگامی که موتور در حال کار است، به صورت الکتریکی بسته می شود.

 

 

اصول راه اندازی به روش مستقیم

کنتاکتورها وسیله ای الکتریکی هستند که وظیفه قطع و وصل یک مدار را برعهده دارند. این تجهیزات می توانند در جریان ‌های بالا مورد استفاده قرار گیرند و به سبب این توانایی بسیار محبوب هستند. کنتاکتور ها از هسته فلزی، سیم ‌پیچ، محفظه، اتصالات یا کنتاکت‌ ها تشکیل شده ‌اند. جریان از سیم ‌پیچ کنتاکتور عبور کرده و با ایجاد میدان مغناطیسی باعث جابجایی کنتاکت متحرک شده و بین کنتاکت‌ ها اتصال رخ می ‌دهد. اتصال بین کنتاکت‌ ها سبب وصل و جاری شدن جریان در مدار می ‌شود. در زمان قطع، جریان از سیم ‌پیچ قطع شده و از بین رفتن میدان باعث جدا شدن کنتاکت‌ ها می ‌شود.

 

 

حفاظت از اضافه بار برای موتورهای الکتریکی برای جلوگیری از فرسودگی و خرابی آن و اطمینان از حداکثر عمر مفید، ضروری است. این کار باعث کارایی بهتر و عمر مفید تر موتور برای کارهای صنعتی می شود.
یک موتور الکتریکی تحت هر شرایطی که دارای اضافه بار می شود و باعث جریان کشیدن بیشتر و تولید حرارت بسیار زیادی می شود. از آنجایی که سیم پیچ های الکتروموتور ها به گرما حساس هستنند، محدودیت های دمایی در علکرد موتور وجود دارد که رله های اضافه بار باعث جلوگیری اضافه بار و جریان کشی بیشتر می شود و حرارت تولیدی را تا حد قابل ملاحضه ای کاهش می دهد.

 

سیم کشی راه اندازی به روش مستقیم ( Direct On Line )

 

1- اتصال کنتاکت اصلی

ترمینال های کنتاکتور را می توان به صورت زیر متصل کرد:
ترمینال L1 از طریق MCB یا MCCB یا فیوزها به فاز R متصل می شود.
ترمینال L2 از طریق MCB یا MCCB یا فیوزها به فاز Y متصل می شود.
ترمینال L3 از طریق MCB یا MCCB یا فیوزها به فاز B متصل می ‌شود.

 

 

کنتاکت معمولا باز ( NO ) :

13 – 14 یا 53 – 54 کنتاکت های معمولا باز هستند ( وقتی رله تحریک شود بسته می شوند )

کنتاکت معمولا بسته ( NC )

96 – 95 کنتاکت معمولا بسته است که در زمان اضافه بار و جریان کِشی زیاد باز می شود.

 

2- اتصال رله اضافه ‌بار

T1، T2 و T3 به رله اضافه ‌بار وصل شده و رله بین کنتاکتور و موتور قرار می‌ گیرد. ترمینال معمولا بسته ۹۵ – ۹۶ رله هم به شاسی استارت وصل می‌ شود.
قلب اصلی راه ‌انداز DOL، سیم ‌پیچ رله است. به طور معمول از ولتاژ تغذیه ورودی ( A1 ) یک فاز ثابت دریافت می ‌کند. هنگامی که سیم ‌پیچ رله فاز دوم را دریافت کند، سیم ‌پیچ فعال شده و آهنربای کنتاکتور میدان الکترومغناطیسی تولید می‌ کند و کنتاکتور اصلی بسته می ‌شود اگر این اتقاق نیوفتد کنتاکتور به مشکل خورده و موتور را نمی توان راه اندازی کرد. در صورت راه اندازی نشدن موتور، کنتاکتور مورد بررسی قرار گیرد و در صورت سالم بودن آن با بسته شدن کنتاکتور موتور راه اندازی خواهد شد.

 

ویژگی های راه اندازی به روش مستقیم

میزان جریان راه اندازی به روش مستقیم : 100 درصد
حداکثر جریان راه اندازی : 6 تا 8 برابر جریان بار
میزان گشتاور راه اندازی در دسترس : 100 درصد

این روش، روشی بسیار ساده و کم ‌هزینه برای راه ‌اندازی است و ساختار ساده آن عیب یابی را آسان می‌ کند. اما در این روش همانطور که گفته شد، جریان راه ‌اندازی بسیار بالا بوده و عمر مفید موتور به واسطه گشتاور راه ‌اندازی زیاد کاهش می ‌یابد و این امر باعث هزینه های اضافی خرید دوباره موتور و تعویض آن می گردد.

 

 

روش راه ‌اندازی ستاره مثلث

این روش محبوب‌ ترین روش راه ‌اندازی موتور است. در این روش موتور با سربندی ستاره و در حالت بی ‌باری وارد مدار می ‌شود و پس از دستیابی به سرعت مناسب به حالت مثلث تغییر وضعیت می ‌دهد.
در این روش به سه کنتاکتور، یک تایمر و یک رله اضافه ‌بار دمایی نیاز است. کنتاکتور ها از کنتاکتور مورد استفاده در روش مستقیم کوچک ‌ترند چرا که تنها وظیفه کنترل جریان سیم‌ پیچ موتور را برعهده دارند. دو کنتاکتور که با نام‌ های کنتاکتور اصلی و کنتاکتور مثلث شناخته می ‌شوند، در زمان راه ‌اندازی در حالت قطع قرار می‌ گیرند، کنتاکتور ستاره در زمان راه ‌اندازی تنها جریان اتصال ستاره (که ۳۳ درصد جریان نامی است) راه ‌اندازی می ‌شود.

چهار حالت کلی را می ‌توان در نظر گرفت:

حالت اول: همه‌ کنتاکتور ها باز هستند و مدار در حالت قطع قرار می ‌گیرد.

حالت دوم (حالت ستاره): کنتاکتور های اصلی و ستاره بسته می‌ شوند و کنتاکتور مثلث در حالت باز قرار می ‌گیرد. موتور در حالت ستاره وارد مدار شده و در ۳۳ درصد جریان و گشتاور روش مستقیم شروع به کار می ‌کند.

حالت سوم (حالت باز): کنتاکتور اصلی بسته، کنتاکتور های مثلث و ستاره باز می ‌شوند. در این حالت در یک انتهای سیم‌ پیچ‌ های موتور ولتاژ قرار گرفته اما سر دیگر باز است و هیچ جریانی نمی ‌تواند از آن عبور کند. موتور روتوری چرخان دارد که مشابه ژنراتور عمل می‌ کند.

حالت چهارم (حالت مثلث): کنتاکتور های اصلی و مثلث بسته‌ اند و کنتاکتور ستاره باز است. موتور به ولتاژ خط وصل است و توان و گشتاور به طور کامل در دسترس هستند.

جزئیات راه ‌اندازی موتور به روش ستاره مثلث

جریان راه ‌اندازی در دسترس: ۳۳ درصد جریان بار کامل
حداکثر جریان راه ‌اندازی: ۱/۳ تا ۲/۶ جریان بار کامل
حداکثر گشتاور راه ‌اندازی: ۳۳ درصد گشتاور بار کامل
این روش در مقایسه با روش‌ های راه ‌اندازی با درایو و سافت استارتر مقرون به صرفه ‌تر بوده و جریان و گشتاور مناسبی برای راه اندازی موتور های با جریان و توان بالا فراهم می‌ کند.

 

 

روش راه ‌اندازی با سافت‌ استارتر

سافت استارتر تجهیزی است که با کاهش گشتاور راه ‌اندازی، جریان راه ‌اندازی را کاهش داده و باعث استارت نرم موتور می ‌شود. یک ترایاک با محدود کردن ولتاژ اعمالی در لحظه استارت باعث کاهش گشتاور و جریان راه ‌اندازی می ‌شود.
مهم ‌ترین مزایای استفاده از سافت استارتر شامل جلوگیری از ضربه ‌های مکانیکی و دمای بیش از حد و ابعاد کوچک دانست. اما از آنجا که سافت استارتر باعث کاهش ولتاژ می ‌شود، ممکن است زیر بارهای سنگین بماند. این عیب بزرگ سافت استارتر باعث می‌ شود، این تجهیز در موارد محدودی قابل استفاده باشد. از طرفی سافت استارتر توانایی کنترل سرعت موتور بعد از استارت را ندارد و این عیب نیز ما را به استفاده از راه‌ حل‌ های بهتری سوق می ‌دهد.

 

 

راه‌ اندازی با استفاده از درایو

این روش را می ‌توان بهترین روش استارت موتورها الکتریکی دانست. چرا که درایوها علاوه بر استارت نرم و بدون فشار به موتور، توانایی کنترل سرعت موتور ها از صفر تا صد را نیز دارند. کاهش جریان راه‌ اندازی، افزایش طول عمر موتور و تامین گشتاور راه ‌اندازی از مزایای استفاده از درایو در راه‌ اندازی موتور است.

الکتروموتور ها و اجزای تشکیل دهنده الکتروموتور تک فاز

 

الکتروموتور سه فاز و تکفاز

وسیله ای که یک الکتروموتور القایی تک فاز را راه اندازی می کند، آغاز گر نام دارد که تنها یک پیچه اضافی در استاتور می باشد.

زمانی که ولتاژ در منبع تغذیه برقرار شود جریانی که در پیچه اصلی ایجاد می شود به دلیل وجود مقاومت در پیچه اصلی ولتاژ تغذیه اصلی را با افت شدید مواجه کرده و در نتیجه ولتاژ به جریان بدل خواهد شد.

الکتروموتور سه فاز و تکفاز

الکترو موتور ها به صورت تک فاز و سه فاز تولید می شوند الکتروموتور های سه فاز بیشتر در کار های صنعتی کاربرد دارند و در توان های کم تری تولید میشوند و الکتروموتور های تک فاز بیشتر در لوازم خانگی استفاده میشوند.

ساختار داخلی الکتروموتور یه فاز و تکفاز

ساختار داخلی هرد و الکتروموتور سه فاز و تکفاز به طور یکسان می باشند. اما با این تفاوت که در تک فاز ها از کلید گریز از مرکز استفاده می شود. این مزیت را الکتروموتور های سه فاز ندارند.

همچنین در دینام ها میدان مغناطیسی دوار محلی است که روتور در آن گردش می کند اما در الکتروموتور سه فاز این استاتور است که به طور معمول و به دلیل سه فاز بودن منبع تغذیه خود ، میدان مغناطیسی را ایجاد می کند.

ایا میدانید روتور قفس سنجاقی چیست؟

معمولا بروی هر وسیله ای یک اسم میگذارند و یا تاریخچه ای دارند و روتور قفس سنجاقی هم از این قاعده مثتثنی نمیباشد.

این روتور را ازاین‌جهت قفس سنجابی می‌نامند که هسته چند تکه استوانه‌ای آن دارای شکاف‌هایی موازی بوده و درون هر شکاف میله‌های رسانای مسی، آلومینیومی و آلیاژی قرار دارد.

این میله‌ها در انتهای خود به‌صورت دائم توسط حلقه‌هایی به یکدیگر اتصال کوتاه دارند. به‌طور مشابه در قفس سنجاب هم حلقه‌ای قرار می‌دهند و سنجاب با حرکت و دویدن بر روی آن باعث چرخش حلقه خواهد شد.

الکتروموتورهای مختلف و همینطور الکتروموتور القایی AC دو بخش اصلی دارند:

1. استاتور: که بخش ثابت بیرونی دینام به حساب می آید.
2. روتور: که بخشی است که موتور در آن گردش می کند.

در الکتروموتور بین استاتور و روتور به طور کارشناسی شده و دقیق، فاصله ای وجودرد.

معمولا در همه انواع الکتروموتور ها و الکتروموتور القایی AC جهت به گردش درآوردن روتور از یک میدان مغناطیسی دوار بهره گرفته می شود.

درمیان الکتروموتور ها و یا دینام ها الکترو موتور های تک فاز ac  طرفدار بیشتری دارد به این دلیل قیمت کمتری نسبت به انهای دیگر دراد و هزینه نگهداری ان کم می باشد.

این  با یک کلاف کار می کند و  به یک منبع تغذیه متصل است در تمامی موتور های برقی روتور انها از نوع سنجاقی می باشد و هنگامی که به یک منبع تغذیه متصل هستند کلاف ها جریان متناوب دارند.

انواع الکتروموتور های تک فاز

 

الکتروموتور تک فاز القایی AC با استارت خازنی

الکتروموتور های خازنی که در بالابر های موجود است و قدرت خاصی برای دستگاه های صنعتی بزرگ است.

این نوع الکتروموتور همانند معمولی با فاز شکسته، این نوع الکتروموتور یک سوئیچ گریز از مرکز داشته که هنگامی که محور الکتروموتور به ۷۵ درصد سرعت نامی می‌رسد، پیچه استارت را از مدار خارج می‌نماید. از آنجا که خازن در مدار استارت است، گشتاور استارت بیشتری تولید می‌کند که معمولاً در حدود ۲۰۰ تا ۴۰۰ درصد گشتاور نامی است

 القایی AC با خازن دائمی اسپلیت

 

این الکتروموتور تک فاز نوعی خازن دائماً متصل به صورت سری به پیچه استارت دارد. این کار سبب آن می‌شود که پیچه استارت تازمانی که محور الکتروموتور به سرعت چرخش نامی خود برسد .

بصورت پیچه‌ای کمکی عمل کند. از آنجا که خازن عملکرد اصلی، باید برای استفاده مداوم طراحی شده باشد.

الکتروموتور تک فاز القایی AC با قطب سایه دار (با حلقه اتصال کوتاه)

این دینام ها با قطب سایه دار فقط یک پیچه یا کلاف اصلی دارند و پیچه یا کلاف راه انداز ندارند. استارت خوردن بوسیله طرح خاص آن که حلقه پیوسته مسی ای را دور قسمت کوچکی از هر قطب الکتروموتور حلقه می‌کند انجام می‌شود.

• الکتروموتور با خازن دائم کار (رله ای): در موتورهای تک فاز رله ای یا خازن دائم کار، از یک خازن به صورت دائم و ثابت در مدار استفاده می شود تا گشتاور و بازدهی موتور به مقدار بهینه نزدیک شود. این خازن ها برخلاف خازن استارتر همیشه در جریان مدار هستند. بنابراین نیاز به کلید گریز از مرکز برای خروج از مدار ندارند.
  الکتروموتور تکفاز با خازن دائم کار در واقع از خازنی ثابت به طور مداوم بهره می گیرد تا در تمام مراحل، کیفیت فنی خود را ثابت نگه دارد. این خازن توان بیشتری برای مقابله با آسیب دیدگی نسبت به حضور مداوم در مدار نسبت به خازن استارتر دارد.خازن دائم در این نوع موتورها ظرفیت کمتری از خازن های استارتر دارد اما بنا به شرایطی خاص، می تواند به عنوان استارتر نیز مورد استفاده قرار بگیرد. اما برعکس این موضوع حتی در شرایط ویژه هم درست نیست. یعنی یک خازن استارت را به دلیل آسیب پذیری بالای آن در برابر حضور مداوم در مدار، نمی توانیم به جای خازن دائم استفاده کنیم.

 

• الکتروموتور القایی دو خازنی (کلاچ دار): دیگر نوع موتورهای تک فاز محبوب در میان مشتریان برای کاربردهای مختلف، موتور القایی دو خازنی است. در این موتورها به دلیل استفاده از دو خازن دائم و استارت، کارکرد موتور در بخش های مختلف مانند استارت، سرعت گیری و کار مداوم شرایط بهینه و مناسبی دارد.

 

• الکتروموتور القایی قطب چاک دار: از نظر قیمتی، موتورهای قطب چاکدار یا قطب سایه دار معمولا شرایط بهتری نسبت به سایر انواع دارند و ارزان تر هستند. البته عملکرد آن ها ملایم نیست و به دلیل نوع راه اندازی با استفاده از مخالفت شار بین قطب ها، گشتاور کمتری نیز نسبت به سایر انواع موتورهای تکفاز با ساختار راه اندازی متفاوت دارند. همچنین لغزش در این نوع از دینام تکفاز بسیار بیشتر از سایر انواع موتورها است.

 

دور خروجی و تعداد قطب

دور خروجی در انواع موتورهای تک فاز معمولا از 750 تا 3000 دور می تواند متغیر باشد. البته با توجه به ویژگی های فنی و مشخصات عملکردی موتورهای دور 3000، استفاده از این نوع مرسوم تر از سایر موتورهای تکفاز با دورهای کمتر است. به همین دلیل است که هرچه از دور 3000 به پایین محصولات را مشاهده می کنیم، تنوع و تعداد انتخاب ها کمتر می شود.

 

تعداد قطب های موتورهای تکفاز معمولا از طریق کارخانه و روی پلاک محصول مشخص می شود. اما حتی اگر هم مشخص نشده باشد. با استفاده از سرعت روتور که روی پلاک نقش بسته است. می توان آن ها را محاسبه کرد.

پوسته الکتروموتور

جنس بدنه مورد استفاده در اکثر انواع الکتروموتور تک فاز. آلومینیومی است. این موضوع به دلیل خاصیت ها و ویژگی های ذاتی این ماده از جمله وزن پایین تر آن نسبت به سایر مواد مانند چدن است. البته در برخی انواع خاص نیز به دلیل نیاز به توان حرارتی و مقاومت بالاتر. جنس بدنه چدنی است.

اما به طور کلی با توجه به اینکه اکثر کاربردهای دینام های تک فاز کوچک و محدود هستند. نیاز به مقاومت حرارتی و خوردگی خاصی ندارند. استفاده از آلومینیوم بهتر و مرسوم تر است. زیرا وزن کل محصول را به شکل قابل توجهی پایین می آورد