راه اندازی الکتروموتورهای سه فاز

الکترو موتورهای یکی از مهمترین تجهیزات در صنایع و کارخانه جات و تجهیزات تهویه مطبوع میباشد. از الکترو موتورها در هواساز ها چیلرهای تراکمی و چیلرهای جذبی مورد استفاده قرار میگیرد. جهت راه اندازی صحیح الکترو موتورها باید شناخت صحیح از سیم بندی و سربندی الکترو موتور داشته باشیم در این مقاله به معرفی انواع الکترو موتورها و چگونگی شرایط راه اندازی میپردازیم.

مشخصات پلاک الکترو موتورها

یکی از مهمترین اطلاعاتی که طراحان و متخصصان به آن نیازمند هستند، مشخصات دقیق مصرف کننده ها میباشد، زیرا این اطلاعات، پایه و اساس کلیه محاسبات و انتخاب لوازم در تابلوهای برق هستند.

1. نام کارخانه سازنده

2. مدل

3. قدرت خروجی بر حسب اسب بخار

4. شماره بدنه

5. ولتاژ کار

6. تعداد فاز (سه فاز تک فاز)

7. مقدار جریان نامی

8. ضریب کارکرد

9. دمای مجاور یا دمای محیط کار

10. تعداد دور در دقیقه

11. مدت زمان کار موتور در بار نامی

12. حروف اختصاری

13. حداکثر بازدهی

14. میزان بازدهی نامی

15. نوع استاندارد NEMA

16 ضریب قدرت

17. کلاس عایقی

18. فرکانس بر حسب هرتز

روی پلاک موتورها ولتاژ نامی سیم پیچها نوشته شده است، مثلا 380/220. ولتاژ کمتر نشانگر ولتاژ هر کلاف خواهد بود، بنابراین باید اتصال موتور طوری انجام شود که ولتاژ بیشتری به آن نرسد، یعنی این موتور به صورت ستاره کار خواهد کرد.

درجه حفاظت IP

عبارت درجه حفاظت نفوذ Ingress Protection یا به اختصار IP، نشان دهنده میزان محافظت و مقاومت قطعات الکترونیکی در برابر نفوذ و ورود اشیا و مایعات میباشد. این عدد با دو رقم نشان داده میشود که رقم اول نشانگر میزان مقاومت در برابر اجسام جامد و رقم دوم میزان مقاومت در برابر مایعات و سیالات میباشد:

IPXY

پارامتر X نشانگر میزان مقاومت در برابر اجسام جامد

پارامتر Y نشانگر میزان مقاومت در برابر مایعات و سیالات

جدول پارامتر x

جدول پارامتر y

الکتروموتورهای سه فاز تک ضرب

بر روی آن 6 پیچ اتصال وجود دارد که هر یک از آنها با حروف اختصاری نامگذاری میشوند. پیچهای همنام مانند U و U1 مشخصه ی دو سر یک کلاف سیم پیچ هستند که سه پیچ اول با نامهای U,V,W مربوط به ورودی 380 میباشند.

با توجه به شکل بالا، متوجه خواهید شد که سیم پیچها چگونه به پیچ-ها متصل هستند. برای مثال پیچهای U و U1 دو سر یک سیم پیچ هستند و همچنین V و V1 ، W و W1 نیز سرهای دو سیم پیچ دیگر هستند.

پیچهای ردیف پایین، یک پله جلوتر از سر دیگر سیم پیچشان قرار گرفته اند و دقیقا رو به روی هم نیستند. این جابه جایی به دلیل سهولت در اتصال مثلث طراحی شده است.

راه اندازی الکترو موتور به روش ستاره

برای اتصال به روش ستاره، سه سیم پیچ موتور مانند شکل زیر به یکدیگر وصل میشوند:

برای اینکه این حالت را روی تخته کلم موتور پیاده کنیم، سه فاز اصلی را به پیچهای U,V,W وصل کرده و سه سر U1, V1, W1 را توسط پلهای کوچکی که روی موتور قرار دارند به هم وصل میکنیم تا حالت ستاره برقرار شود.

در این اتصال ولتاژ داخلی هر سیم پیچ 220 ولت خواهد شد.

در اتصال ستاره متعادل، جریان خطی و جریان فازی با یکدیگر برابر هستند.

IL = IPH

همچنین بین ولتاژ خطی و فازی نسبت  برقرار است. در حالت ستاره جریان موتور به جریان در حالت مثلث میرسد و موتور با دور پایینتری شروع به کار میکند:

IY = 1/3 IΔ

راه اندازی الکتروموتور به روش مثلث

در این اتصال، سه سیم پیچ با هم سری شده و محل تلاقی هر دو سیم پیچ به یک فاز وصل میشود.

برای اینکه این حالت را روی تخته کلم موتور پیاده کنیم، ابتدا باید سه فاز اصلی را به سر پیچهای U, V, W وصل نموده و سپس پیچهای روبروی هر سرپیچ را توسط پلاکهای ارتباطی به هم وصل کنیم.

در اتصال مثلث متعادل، ولتاژ خطی و ولتاژ فازی با یکدیگر برابر هستند:

UL = UPH

همچنین بین جریان خطی و فازی نسبت √3 برقرار است:

IL = √ 3 IPH

راه اندازی به روش ستاره – مثلث  Y-Δ

الکتروموتورهایی که دارای توان بالایی هستند، به دلیل جریان راه اندازی بسیار زیادی که در لحظه ی استارت ایجاد میکنند، باعث قطع کلیدهای حفاظتی و صدمه رساندن به سیمهای ارتباطی میشوند. همچنین بالا رفتن بسیار زیاد جریان، باعث کم شدن ضریب قدرت و در نتیجه، مصرف توان راکتیو خواهد شد.

جریان راه اندازی در حالت ستاره 1/3 حالت مثلث میباشد. به همین صورت سرعت موتور نیز کاهش مییابد. از این رو با سه کنتاکتور میتوان شرایطی را فراهم کرد که ابتدا موتور در حالت ستاره، با سرعت کمتر شروع به حرکت کند و پس از مدت زمان مشخصی، به حالت مثلث برود و با دور نامی خود حرکت کند.

با توجه به توضیحات ارائه شده، در این روش باید اتصال ستاره و اتصال مثلث را در یک موتور به اجرا درآوریم. در این حالت به جای اینکه پلاکهای اتصال را روی تخته کلم ببندیم، آن را روی کنتاکتور اجرا میکنیم.

ابتدا سه فاز را از کنتاکتور اصلی به سر پیچهای W U V,وصلکنیم.  سپس سه فاز دیگر را از کنتاکتور مثلث به پیچهای W1   U1 V, وصل میکنیم.

طراحی مدار فرمان ستاره – مثلث

مراحلی که در زیر توضیح داده میشود، یک روش پیشنهادی است و هر طراحی طبق سلیقه خود، روشهای متفاوتی نیز دارد

ابتدا برای شروع، کارکرد مدار را به صورت فلوچارت و یا نوشتاری )یا روش دلخواه( درمی آوریم

توضیح مدار : ما سه کنتاکتور به نامهای K1, K2, K3 داریم که با زدن شاسی استارت، ابتدا کنتاکتورهای K1, K3 با هم شروع به کار کنند و پس از 15 ثانیه کنتاکتور , K2 به همراه کنتاکتور K3 وصل میگردد.

حال، نحوه عملکرد و هرآنچه را که میخواهیم در مدار داشته باشیم مانند ایمنی بیشتر مدار، هشدارها، حفاظتها و … را ابتدا به عنوان طرح روی کاغذ پیاده میکنیم تا بتوانیم آنچه که در ذهن داریم را عملی کنیم. مدار قدرت و یا شمای حقیقی مدار را میکشیم و مشخصات و نامگذاریها را در آن پیاده میکنیم تا بتوانیم تصویر واقعی تری از مدار داشته باشیم.

پیشنهاد میشود که برای طراحی یک مدار فرمان، برای شروع، ابتدا ساده ترین شکل مدار را پیاده کنید و سپس مرحله به مرحله آن را تکمیل نمایید، زیرا برخی مدارات آنقدر پیچیده میشوند که به صورت ذهنی نمی توان تمام جزئیات آن را تحلیل کرد.

مرحله بعد این است که با فشردن شستی (استارت)، کنتاکتور K1, K3  باید روشن شوند. چون کنتاکتور خط  K1 خط اصلی میباشد و باید تا همیشه روشن باشد، از شروع می کنیم.

حال بویین کنتاکتور K3 به همراه کنتاکتور  K1 باید متصل بماند و به همراه آن ارتباط داشته باشد.

وقتی صحبت از زمان میشود، مدار نیاز به تایمر دارد. بعد از استارت و پس از گذشت 15 ثانیه، یعنی با زدن دکمه استارت، بوبین تایمر نیز باید برقرار شود و شمارش را آغاز کند.

پس میتوانیم بوبین تایمر را هم به بوبینهای دیگر وصل کنیم. با فشردن استارت K1, K3, T به طور همزمان روشن میگردد.

اکنون تایمر در مدار است و عملیات شمارش را شروع کرده است. پس از 15 ثانیه کنتاکتهای تایمر عمل میکنند. میخواهیم در این مرحله کنتاکتور K2 وصل و کنتاکتور K3 قطع میگردد.

بنابراین میتوانیم کنتاکت بسته ی تایمر را با بوبین K3 سری کنیم چون میخواهیم در حالت عادی تایمر، این کنتاکتور وصل شود. سپس کنتاکت باز تایمر را سر بوبین, K2 قرار دهیم تا بعد از عمل کردن تایمرکنتاکت باز آن بسته شده و K2 وصل میگردد.

مهمترین مسئله در این مدار این است که نگذاریم هیچگاه دو کنتاکتور , K2, K3  با هم وصل شوند. زیرا همانطور که در شمای حقیقی مدار دیدید، مدار قدرت آنها با هم تداخل دارد و این امر باعث اتصال کوتاه بین فازها میشود.

اگر بخواهیم دو کنتاکتور با هم قفل شوند و هیچگاه با هم کار نکنند، از Interlock الکتریکی استفاده میکنیم. یعنی کنتاکت بسته, K2 را با بویین کناکتور K3 و همچنین کنتاکت بسته K3 را با بوبین کنتاکتور K2 سری میکنیم. با این عمل، از اتصال دو کنتاکتور به صورت همزمان جلوگیری میشود.

در مورد عمر قطعات و کنتاکتها، باید سعی کنیم پس از اتمام کار تایمر، آنرا از مدار حذف کنیم. برای این کار کافیست لحظه اتمام کار تایمر را  مشخص

کنیم. آن لحظه، هنگام وصل کنتاکتور K2 میباشد. برای این منظور، کنتاکت بسته ی دیگری از کنتاکتور K2  را سر بوبین تایمر قرار میدهیم تا با وصل K2  باز شود و تایمر را از مدار خارج کند.

اکنون تایمر از مدار خارج شده است. ولی اگر کمی دقت کنید، میبینید که با قطع شدن تایمر، کنتاکتهای آن به حالت اولیه باز گشته و اجازه وصل به K2 را نمیدهد. این امر عملکرد مدار را مختل میکند. پس باید از روشی استفاده کنیم که این مشکل حل شود.

کنتاکت باز K2 را به عنوان نگهدارنده، در مدار قرار داده و با کنتاکت باز تایمر، که در این مرحله نقش استارت یا وصل کننده K2 را بر عهده دارد، موازی میکنیم. این کار باعث میشود که وقتی کنتاکتور K2 وصل شد، جریان برق از سمت نگهدارنده به بوبین اعمال شود و تایمر، تاثیری روی آن نگذارد.

از جمله قسمتهای دیگر مدار قرار دادن بیمتال در مدار است. کنتاکت بسته بیمتال را در ابتدای خط فرمان قرار میدهیم تا وقتی بیمتال عمل کرد، کل مدار قطع شود و در آخر از کنترل فاز برای جلوگیری از اختلالات ولتاژ استفاده میکنیم.

مدار بالا نمونه یک مدار ستاره مثلث میباشد. – البته مدارات را میتوان به شکلهای دیگری طراحی کرد، همانطور که شما نمونه های دیگری از مدار ستاره مثلث را دیده باشید که حتی – میتوانند کاملتر از مثال فوق باشند.

تحریریه تیم خدمات فنی مهندسی به فیکس