روش های راه اندازی موتور

روش های راه اندازی موتور و مزیت های آن ها

در موتورهای القایی رابطه‌ای مستقیم بین مقدار لغزش و مقدار جریان القایی در روتور وجود دارد. به این ترتیب بیشترین میزان جریان القایی در روتور در هنگام راه‌اندازی به وجود می‌آید. در این حالت موتور مانند ترانسفورماتوری عمل خواهد کرد که سیم‌پیچ ثانویه آن اتصال کوتاه شده باشد. بالا بودن جریان القا شده در روتور موجب بالا رفتن جریان استاتور می‌شود و به همین دلیل میزان جریان راه‌اندازی در استاتور تقریبا بین ۵ تا 7 برابر جریان در بار کامل است. جریان بالای موتور در لحظه راه‌اندازی می‌تواند باعث افت ولتاژ در بقیه مصرف کننده شود اما این جریان بالا در موتور زیاد ادامه پیدا نمی‌کند چون با راه افتادن موتور لغزش به تدریج کاهش یافته و میزان جریان استاتور نیز کاهش می‌یابد.
لذا، با توجه به توضیحات فوق برای راه اندازی موتور آلات روش راه اندازی ستاره-مثلث نسبت به روش راه اندازی مستقیم ارحجیت داشته و توصیه شده است.

2) روش راه اندازی ستاره-مثلث: Star / Delta
در روش راه اندازی ستاره-مثلث برای کاهش جریان راه اندازی، موتور را با اتصال ستاره به برق متصل می کنند سپس بعد از عبور جریان اولیه راه اندازی که در این اتصال 3/1 جریان راه اندازی اصلی است، اتصال سیم پیچ ها را به مثلث تبدیل می کنند. زمان راه اندازی در این روش گاهی به 15 ثانیه می رسد. در صورتی که عمل تغییر اتصال به موقع انجام نشود، ممکن است موتور در زیر بار بماند چرا که توان حالت مثلث 3 برابر توان در حالت ستاره است و موتور برای غلبه بر نیروی مقاوم بار به حالت مثلث احتیاج دارد. به همین خاطر برای تغییر اتصال این روش راه اندازی در مدار از تایمر استفاده می شود.

3 ) روش راه‌اندازی استفاده از اتوترانسAuto Trans. -
 روش دیگر راه‌اندازی استفاده از اتوترانس است. گرچه در این روش ولتاژ راه‌اندازی موتور را پله به پله با اتوترانس کنترل می‌کنیم ولی باز هم مانند روش ستاره – مثلث کنترلی بر جریان راه اندازی نخواهیم داشت. علاوه اینکه این روش پر هزینه بوده و توصیه نمیگردد.

4) روش راه‌اندازی استفاده از سافت استارترSoft Starter -
در این روش به کمک قطعات قدرت مثل تریستور، ولتاژ ورودی موتور را از یک مقدار محدود و کم مثلاً ۱۰۰ ولت تا مقدار نهایی آن مثلاً ۳۸۰ ولت با شیب ملایم و در یک بازه زمانی که توسط ما تعیین می‌شود افزایش می‌دهد و زمانی که ولتاژ اولیه موتور کنترل شود به‌صورت مستقیم جریان راه‌اندازی موتور هم کنترل خواهد شد و موتور خیلی نرم راه‌اندازی می‌شود.

5) روش راه اندازی با درایور فرکانسی VFD (Variable Frequency Drive) -
در این روش به کمکتجهیزاتی تحت عنوان دایور کنترل فرکانس ضمن با ولتاژ ثابت ورودی موتور را از یک مقدار محدود مثلا 10 سیکل برثانیه  تا مقدار نهایی آن که 50 سیکل برثانیه میباشد با شیب ملایم و در یک بازه زمانی که توسط ما تعیین می‌شود افزایش می‌دهد و زمانی که جریان اولیه موتور کنترل شود به‌صورت مستقیم جریان راه‌اندازی موتور هم کنترل خواهد شد و موتور بسیار نرم و در بهترین شرایط و با توجه به نیاز سستم و کنترل کامل از طریق سیستم های راهبری راه‌اندازی می‌شود. این روش بهترین روش برای انواع راهاندازی موتورهای الکتریکی در این مجموعه می باشد ولی در برگیرنده ی  هزینه بالای تجهیزات لازم و جانبی نسبت به سافت استارتر و سایر روش ها میباشد.

  مزیت‌های  روش راه اندازی با سافت استارتر بر روش های راه اندازی مستقیم، مدار ستاره – مثلث و اتوترانس
عموما جهت راه‌اندازی موتورهای سه فاز روتور قفسه‌ای روش‌های مختلفی وجود دارد، یکی از روش‌های متداول روش راه‌اندازی به‌صورت ستاره مثلث است. در این روش سیم‌پیچ‌های موتور به کمک کنتاکتور یا SSR در راه‌اندازی به‌صورت ستاره بسته می‌شود که در این حالت جریان راه‌اندازی را به کمک این روش کاهش داده‌ایم و پس از مدت‌زمان مشخص که بستگی به توان موتور دارد اتصالات سیم‌پیچ‌های موتور را به کمک کنتاکتور یا SSR مثلث می‌کنیم. مشکل های این روش این است که:
 ۱-  هنگام تغییر وضعیت موتور از ستاره به مثلث، همانند روش راه اندازی مستقیم گشتاور گذرای زیان‌آوری ایجاد می‌کند.
۲-با این روش نمی‌توان بهترین میزان جریان برای راه‌اندازی موتور را انتخاب کنیم. مثلاً ممکن است  همانند روش راه اندازی مستقیم محور موتور به باری متصل است که با این جریان راه‌اندازی در حالت ستاره نتواند به دور نامی برسد.
۳- وقتی بخواهیم موتور را استاپ کنیم هیچ کنترلی بر روی ولتاژ یا جریان موتور نداریم و ولتاژ موتور در توقف ناگهان کاهش پیدا می‌کند.
۴- در هنگام تغییر وضعیت موتور از ستاره به مثلث یک شوک جریان به سیم‌پیچ‌های موتور وارد خواهد شد. در مجموع  همه این موارد باعث کاهش عمر مکانیکی خواهد شد.

شکل‌های زیر مقایسه‌ای از روش‌های راه‌اندازی مستقیم، به کمک اتوترانس، ستاره – مثلث و سافت استارتر را نشان می‌دهد.
 
در شکل اول محور افقی سرعت و محور عمودی جریان است همچنین تغییرات شدید جریان در حالت ستاره – مثلث مشخص است و در شکل دوم هم، محور افقی سرعت محور موتور و محور عمودی گشتاور است. تغییرات شدید گشتاور در ستاره – مثلث مشخص است.
اما همانگونه که در فوق توضیح داده شد، کاری که سافت استارتر انجام می‌دهد این است که ، ولتااژ ورودی موتور را از یک مقدار کم مثلاً ۱۰۰ ولت تا مقدار نهایی آن مثلاً ۳۸۰ ولت با شیب ملایم و در یک بازه زمانی که توسط ما تعیین می‌شود افزایش می‌دهد و زمانی که ولتاژ اولیه موتور کنترل شود به‌صورت مستقیم جریان راه‌اندازی موتور هم کنترل خواهد شد و موتور خیلی نرم راه‌اندازی می‌شود. موارد مشروح زیر از کاربردهای سافت استارتر است.
۱- در راه‌اندازی پمپ‌های آب باعث کاهش شوک‌های هیدرولیکی در لوله‌های آب به هنگام راه‌اندازی و توقف می‌شود.این مورد باعث شده کاربرد زیادی در سیستمهای پمپاژ آب داشته باشد. همچنین مکانهایی که ممکن است در اثر پمپاژ اولیه سریع آب ، گل و لای ایجاد شود از سافت استارتر استفاده میشود.
۲- در نوار نقاله‌ها از کشش آنی خود نوار نقاله و آسیب رسیدن به آن و همچنین تجهیزاتی که بر روی نوار هستند جلوگیری می‌کند.
۳- در کمپرسورهای هوا از شوک‌های مکانیکی در لحظه استارت جلوگیری کرده و همچنین با سیستم حفاظتی توالی فاز خود از برعکس تابیدن موتور کمپرسور به هر دلیل جلوگیری می‌کند.
۴- در راه‌اندازی فن‌ها با ایجاد گشتاور نرم، از به وجود آمدن آسیب‌های مکانیکی به موتور جلوگیری می‌کند همچنین نسبت به روش ستاره – مثلث زمان کمتری برای راه‌اندازی فن نیاز دارد.
۵- در سانتریفیوژها علاوه بر راه‌اندازی نرم موتور، در انتها و در وضعیت توقف می‌تواند ترمز DC برای توقف نرم‌تر انجام دهد. (برخی از سافت استارترها این قابلیت را دارند.)
اینها تنها بخشی از کاربردهای سافت استارتر و مزیت‌های آن بودند تنها مشکلی که در سافت استارتر وجود دارد کاهش گشتاور راه‌اندازی به دلیل کاهش ولتاژ راه‌اندازی است که در تکنولوژی‌های جدیدتر این مشکل به مرور در حال رفع شدن است.لذا با توجه به جمیع جهات و اینکه استفاده از روش سافت استارتر نه تنها پرهزینه تر بلکه تا حدی نیز کم هزینه تر( حدودا 3 تا 5 درصد) از سایر روش های راه اندازی میباشد و علی الخصوص باعث کم شده هزینه کابل  کشی ( تا 35 % قطعی) نیز میگردد.