وقتی یک موتور روشن می شود، جریان هجومی بالایی از منبع تغذیه اصلی اعمال می شود که ممکن است، به خصوص اگر بخش سیم برق نامناسب باشد، باعث افت ولتاژ شود که بر عملکرد گیرنده تاثیر بگذارد. این افت ممکن است به اندازه ای شدید باشد که در تجهیزات نورپردازی دیده شود. برای غلبه بر این مساله در برخی از قوانین، استفاده از موتورها با سیستم های استارت درون خطی مستقیم فراتر از یک قدرت معین منع شده است.
سیستم های استارت مختلفی وجود دارند که با توجه به ویژگی های موتور و بار متفاوت هستند.
این انتخاب تحت تاثیر عوامل الکتریکی، مکانیکی و اقتصادی است.
نوع بار منتقل شده نیز در انتخاب سیستم استارت از اهمیت بالایی برخوردار است.
حالت های استارت اصلی:
استارت مستقیم درون خطی
این ساده ترین حالت است، که در آن استاتور مستقیما به منبع تغذیه اصلی متصل می شود (شکل ۱). موتور با ویژگی های خودش استارت می زند.
وقتی که روشن می شود، موتور مانند یک ترانسفورماتور رفتار می کند، در حالی که ثانویه اش که توسط قفسه روتور با مقاومت بسیار پایین شکل می گیرد در حالت اتصال کوتاه قرار دارد.
جریان القا شده بالایی در روتور وجود دارد که منجر به پیک جریان در منبع تغذیه اصلی می شود:
جریان در زمان استارت = ۵ تا ۸ جریان ارزیابی شده.
میانگین گشتاور استارت این است:
T در زمان استارت = ۰.۵ تا ۱.۵ T ارزیابی شده.
با وجود مزیت های آن (تجهیزات ساده، گشتاور شروع بالا، استارت سریع، هزینه کم)، استارت مستقیم درون خطی تنها زمانی مناسب است که:
– قدرت موتور در مقایسه با منبع تغذیه اصلی که تداخل حاصل از جریان هجومی را محدود می کند، کم است.
– دستگاهی که حرکت داده می شود نیازی به افزایش سرعت تدریجی ندارد یا یک دستگاه تعدیل برای محدود کردن شوک استارت دارد.
– گشتاور استارت می تواند بالا باشد بدون اینکه بر عملکرد ماشین و یا باری که منتقل می شود تاثیر بگذارد.
استارت ستاره – مثلثی
این سیستم استارت (شکل ۲) تنها می تواند با موتوری مورد استفاده قرار گیرد که در آن هر دو انتهای سیم پیچ استاتور سه گانه آن به یک تخته ترمینال متصل شده اند.
علاوه بر این، سیم پیچ را باید به گونه ای انجام داد که اتصال مثلثی مطابق با ولتاژ منبع تغذیه اصلی باشد: به عنوان مثال، یک منبع ۳۸۰ ولت سه فاز نیازمند یک موتور با مثلث ۳۸۰ ولتی و کویل ستاره ای ۶۶۰ ولتی خواهد بود.
اصل این است که موتور را با اتصال سیم پیچ های ستاره ای در ولتاژ منبع تغذیه اصلی استارت بزنیم، که ولتاژ ستاره ای پیش بینی شده موتور را به 3√ تقسیم می کند (در مثال بالا، ولتاژ منبع تغذیه اصلی در ۳۸۰ ولت = ۶۶۰ ولت تقسیم بر 3√).
پیک جریان آغازی (SC) تقسیم به ۳ می شود.
یک موتور ۳۸۰ولت/۶۶۰ ولت با اتصال ستاره ای در ولتاژ پیش بینی شده ۶۶۰ ولتی اش جریانی را جذب می کند که 3√ بار کمتر از یک اتصال مثلثی در ۳۸۰ ولت است. با اتصال ستاره ای در ۳۸۰ ولت، جریان دوباره به 3√ (بنابراین در مجموع به ۳) تقسیم می شود.
از آنجا که گشتاور شروع (ST) متناسب با مربع ولتاژ منبع تغذیه است، آن نیز به ۳ تقسیم می شود.
سرعت موتور زمانی که گشتاور موتور و گشتاور مقاومتی به تعادل می رسند (معمولا در ۷۵ تا ۸۵ درصد سرعت پیش بینی شده) ثابت می شود. سپس سیم پیچ ها به صورت مثلثی متصل می شوند و موتور به مشخصه های خود باز می گردد. تغییر از اتصال ستاره ای به اتصال مثلثی توسط یک تایمر کنترل می شود. کنتاکتور مثلثی ۳۰ تا ۵۰ میلی ثانیه پس از باز شدن کنتاکتور ستاره ای بسته می شود، که مانع اتصال کوتاه بین فازها می شود چون هر دو کنتاکتور نمی توانند به طور همزمان بسته شوند.
سیستم استارت موتور
جریان درون سیم پیچ ها زمانی که کنتاکتور ستاره ای باز می شود قطع شده و وقتی کنتاکتور مثلثی بسته می شود دوباره برقرار می شود. یک پیک جریان کوتاه اما قوی در زمان تغییر به کنتاکتور مثلثی وجود دارد که دلیل آن نیروی ضد برق ران موتور است.
استارت ستاره ای- مثلثی برای ماشین هایی با گشتاور مقاومتی کم و یا ماشین هایی که بدون بار استارت می زنند (به عنوان مثال ماشین های چوب بری) مناسب است. ممکن است تغییراتی برای محدود کردن پدیده های گذرا در بالای یک سطح قدرت خاص مورد نیاز باشد. یکی از این تغییرات تاخیر ۱ – ۲ ثانیه ای در تغییر از ستاره به مثلث است.
چنین تاخیری نیروی ضد برق ران و در نتیجه پیک جریان گذرا را تضعیف می کند.
این مساله تنها در صورتی می تواند مورد استفاده قرار گیرد که ماشین به اندازه کافی اینرسی داشته باشد تا از کاهش سرعت زیاد در هنگام تاخیر زمانی جلوگیری کند.
سیستم دیگر یک استارت ۳ مرحله ای است: ستاره ای- مثلثی + مقاومتی- مثلثی.
در این سیستم همچنان یک وقفه وجود دارد، اما رزیستور در ارتباط سری با سیم پیچ های متصل به مثلث برای حدود سه ثانیه جریان گذرا را کاهش می دهد. این امر مانع از شکستن جریان می شود و از وقوع پدیده های گذرا جلوگیری می کند.
انجام این تغییرات به تجهیزات اضافی نیاز دارد که ممکن است منجر به افزایش قابل توجه هزینه نصب شود.
استارت موتور نیمه سیم پیچ
این سیستم (شکل ۳) که در اروپا به طور گسترده استفاده نمی شود، در بازار آمریکای شمالی (ولتاژ ۲۳۰ / ۴۶۰، نسبت ۱: ۲) کاملا رایج است. این نوع موتور دارای یک سیم پیچ استاتور است که به دو سیم پیچ موازی با شش یا دوازده پایانه خروجی تقسیم شده است. این موتور معادل دو “نیم” موتور با قدرت یکسان است.
در زمان استارت، یک “نیم موتور” به طور مستقیم با قدرت ولتاژ کامل منبع تغذیه اصلی متصل می شود، که جریان آغازی و گشتاور را تقریبا به دو تقسیم می کند. با این حال، گشتاور آن بیش تر از یک موتور قفس سنجابی با قدرت برابر و استارت ستاره ای-مثلثی است.
در پایان فرآیند استارت، سیم پیچ ثانویه به منبع تغذیه اصلی متصل می شود. در این حالت پیک جریان پایین و کوتاه است، زیرا موتور از منبع تغذیه اصلی جدا نشده و تنها یک لغزش کوچک دارد.
استارت استاتور مقاومتی
با این سیستم (شکل ۴)، موتور با ولتاژ کاهش یافته استارت می زند زیرا رزیستورها در حالت سری با سیم پیچ ها نصب می شوند. وقتی سرعت ثابت می شود، رزیستور ها حذف می شوند و موتور مستقیما به منبع اصلی تغذیه متصل می شود.
این فرآیند معمولا توسط یک تایمر کنترل می شود.
این روش استارت اتصال سیم پیچ های موتور را تغییر نمی دهد بنابراین انتهای هر سیم پیچ به خروجی بر روی یک بورد ترمینال نیاز ندارد.
مقدار مقاومت بر اساس حداکثر پیک جریان در شروع یا حداقل گشتاور استارت مورد نیاز برای اینکه گشتاور مقاومت ماشین قادر به انتقال بار باشد محاسبه می شود. در طول مرحله شتاب با رزیستور ها، ولتاژ اعمال شده به ترمینال های موتور ثابت نیست بلکه برابر با ولتاژ منبع تغذیه اصلی منهای افت ولتاژ در مقاومت استارت است.
افت ولتاژ متناسب با جریان جذب شده توسط موتور است. با تضعیف شدن جریان به دلیل شتاب موتور همین اتفاق برای افت ولتاژ در مقاومت رخ می دهد. بنابراین ولتاژ اعمال شده به ترمینال های موتور در هنگام استارت در پایین ترین نقطه است و سپس به تدریج افزایش می یابد.
از آنجا که گشتاور متناسب با مربع ولتاژ در ترمینال های موتور است، نسبت به استارت ستاره ای-مثلثی که در آن ولتاژ در کل اتصال ستاره ای ثابت باقی می ماند سریع تر افزایش می یابد.
بنابراین این سیستم استارت برای ماشین هایی با گشتاور مقاومتی که با افزایش سرعت افزایش می یابد مناسب است ، مانند پنکه و پمپ های سانتریفوژ.
این سیستم دارای مشکل پیک جریان نسبتا بالا در زمان استارت است. این پیک جریان می تواند با افزایش مقدار مقاومت پایین بیاید، اما این امر باعث می شود ولتاژ در ترمینال های موتور بیشتر افت کند و در نتیجه افت شدیدی در گشتاوراستارت ایجاد می شود.
از طرف دیگر، مقاومت در پایان استارت بدون وقفه در تامین برق به موتور از بین می رود، بنابراین هیچ پدیده گذرایی به وجود نمی آید.
استارت اتو ترانسفورماتور
موتور با ولتاژ کاهش یافته از طریق یک اتو ترانسفورماتور برق دهی می شود که پس از تکمیل فرآیند استارت کنار گذاشته می شود (شکل ۵).
فرآیند استارت به سه مرحله تقسیم می شود:
– در مرحله اول، اتو ترانسفورماتور به شکل ستاره ای متصل می شود، سپس موتور از طریق قسمتی از سیم پیچ های اتو ترانسفورماتور به منبع تغذیه اصلی متصل می شود.
این فرآیند در یک ولتاژ کاهش یافته انجام می شود که به نسبت تبدیل بستگی دارد. اتو ترانسفورماتور معمولا برای انتخاب این نسبت به منظور پیدا کردن مناسب ترین مقدار کاهش ولتاژ استفاده می شود.
– اتصال ستاره ای قبل از رفتن به ولتاژ کامل باز می شود. سپس قسمتی از سیم پیچ که متصل به منبع تغذیه اصلی است به صورت یک اندوکتانس در ارتباط سری با موتور عمل می کند. این عملیات زمانی رخ می دهد که سرعت در پایان مرحله اول متعادل می شود.
همچنین ببینید: آموزش اتوکد الکتریکال
– اتصال کامل ولتاژ پس از مرحله دوم انجام می شود که معمولا فقط کسری از ثانیه طول می کشد. بخشی از سیم پیچ اتو ترانسفورماتور که در ارتباط سری با موتور است اتصال کوتاه می کند و اتو ترانسفورماتور خاموش می شود. جریان و گشتاور استارت به نسبت های مشابه تغییر می کنند. فرآیند استارت بدون وقفه در جریان موتور اجرا می شود، بنابراین پدیده های گذرای ناشی از وقفه اتفاق نمی افتد.
با این حال، اگر بعضی موارد احتیاطی رعایت نشود، پدیده های گذرای مشابه می توانند در اتصال کامل ولتاژ ظاهر شوند، زیرا مقدار اندوکتانس که در ارتباط سری با موتور است در مقایسه با اندوکتانس موتور بعد از اینکه آرایش ستاره ای باز می شود، بالا است. این امر منجر به افت شدیدی در ولتاژ می شود که باعث پیک جریان گذرای بالا در اتصال کامل ولتاژ می شود.
برای غلبه بر این مشکل، مدار مغناطیسی در اتوترانسفورماتور دارای یک شکاف هوایی است که به کاهش مقدار اندوکتانس کمک می کند. این مقدار برای جلوگیری از هر گونه تغییر ولتاژ در ترمینال های موتور در هنگام باز شدن آرایش ستاره ای محاسبه می شود.
فاصله هوا باعث افزایش جریان مغناطیسی کننده در اتوترانسفورماتور می شود. این جریان باعث افزایش جریان هجومی در منبع تغذیه اصلی در هنگام انرژی دهی به اتوترانسفورماتور می شود.
این سیستم استارت معمولا در ولتاژ پایین برای موتورهای با قدرت بیش از ۱۵۰ کیلووات استفاده می شود.
با این حال، این کار هزینه تاسیسات را به دلیل گرانی اتوترانسفورماتور بالا می برد.
استارت موتورهای حلقه لغزان
یک موتور حلقه لغزان نمی تواند به صورت مستقیم و درون خطی و با اتصال کوتاه سیم پیچ های روتور آن استارت بزند، چون در اینصورت ممکن است منجر به پیک های جریان غیرقابل قبولی شود.
بنابراین رزیستور ها باید در مدار روتور قرار داده شوند (شکل ۶) و به طور تدریجی اتصال کوتاه شوند، در حالی که استاتور با ولتاژ کامل به منبع تغذیه اصلی متصل است.
مقاومت قرار داده شده در هر فاز برای اطمینان از منحنی سرعت-گشتاور با دقت محاسبه می شود. نتیجه این است که مقاومت باید به طور کامل در زمان استارت گذاشته شود و سرعت کامل زمانی حاصل می شود که اتصال کوتاه کامل انجام شده باشد.
جریان جذب شده کم و بیش متناسب با گشتاور ارایه شده است و حداکثر کمی بیشتر از مقدار نظری است.
برای مثال، برای یک گشتاور شروع برابر با ۲ RT، پیک جریان حدود ۲ RC است. بنابراین این پیک بسیار پایین تر و حداکثر گشتاور استارت بسیار بالاتر از یک موتور قفس سنجابی است، که در آن مقادیر معمول در حدود ۶ RC برای ۱.۵ RT می باشد زمانی که مستقیما به منبع تغذیه اصلی متصل باشد. موتور حلقه لغزان، با استارت روتوری، برای مواردی که پیک های جریان باید پایین باشد و برای ماشین هایی که با بار کامل استارت می زنند بهترین گزینه است.
این نوع شروع بسیار ملایم است، چرا که تنظیم تعداد و شکل منحنی های نشان دهنده گام های متوالی برای الزامات مکانیکی و الکتریکی (گشتاور مقاومتی، مقدار شتاب، حداکثر پیک جریان و غیره) آسان است.
استارت و رها سازی نرم
این یک سیستم استارت موثر ( شکل ۷) برای استارت و توقف ملایم یک موتوراست. از آن می توان برای موارد زیر استفاده کرد:
– محدود کردن جریان
– تنظیم گشتاور
کنترل از طریق محدود سازی جریان یک حداکثر جریان (۳ تا ۴ RC) را در طول مرحله استارت مشخص می کند و عملکرد گشتاور را کاهش می دهد. این نوع کنترل به ویژه برای “ماشین های توربو” (پمپ های سانتریفوژ، پنکه ها) مناسب است.
کنترل از طریق تنظیم گشتاور عملکرد گشتاور را در فرآیند استارت بهینه سازی می کند و جریان هجومی منبع تغزیه اصلی را کاهش می دهد. این برای ماشین های گشتاور ثابت مناسب است.
این نوع استارت می تواند نمودارهای مختلف زیادی داشته باشد:
– عملیات یک طرفه،
– عملیات دو طرفه،
– موازی کردن دستگاه در انتهای فرآیند استارت،
– استارت و رهاسازی چندین موتور به صورت آبشاری (شکل ۷)،
– و غیره
استارت مبدل فرکانس
این یک سیستم استارت موثر برای زمانی است که سرعت باید کنترل و تنظیم شود (شکل ۸). اهداف آن عبارتند از:
– استارت با بارهای اینرسی بالا ،
– شروع با بار زیاد بر روی منابع تغذیه دارای ظرفیت کم برای اتصال کوتاه،
– بهینه سازی مصرف برق تطبیق شده با سرعت “ماشین های توربو”.
این سیستم استارت می تواند در همه نوع ماشین مورد استفاده قرار گیرد.
این راه کاری است که در درجه اول برای تنظیم سرعت موتور مورد استفاده قرار می گیرد، و استارت هدف ثانویه آن است.
همچنین ببینید: آموزش نقشه کشی برق در ایپلن Eplan electric P8
استارت موتور تک فاز
یک موتور تک فاز نمی تواند به تنهایی استارت بزند، بنابراین راه های مختلفی برای راه اندازی آن وجود دارد.
استارت فاز کمکی
در این نوع موتور (شکل ۱۰)، استاتور دارای دو سیم پیچ است که با هم زاویه ۹۰ درجه تشکیل می دهند.
هنگامی که سیستم روشن می شود، چون سیم پیچ ها متفاوت ساخته شده اند، یک جریان C1 از فاز اصلی عبور می کند و یک جریان ضعیف تر C2، که به طور قابل توجهی به مقدار π/2 تغییر می کند، در فاز کمکی جریان می یابد. میدان هایی که تولید می شوند توسط دو جریان به وجود می آیند که نسبت به یکدیگر تغییر فاز می دهند، بنابراین میدان چرخشی ناشی از آن به اندازه کافی قوی است که باعث استارت بدون بار موتور شود.
هنگامی که موتور به حدود ۸۰ % سرعت خود می رسد، فاز کمکی می تواند قطع شود (جفت شدن سانتریفیوژی) یا به کار ادامه دهد. بنابراین استاتور موتور، یا در زمان استارت و یا برای همیشه، به یک استاتور دو فاز تبدیل می شود.
اتصال های یک فاز را می توان معکوس کرد تا جهت چرخش وارونه شود. از آنجا که گشتاور استارت پایین است، باید با افزایش زاویه بین دو میدان الکتریکی که سیم پیچ ها ایجاد می کنند افزایش یابد.
استارت فاز کمکی و مقاومتی
یک رزیستور که در ارتباط سری با فاز کمکی قرار دارد امپدانس خود و زاویه بین C1 و C2 را افزایش می دهد.
عملیات در پایان فرآیند استارت مشابه با زمانی است که فاز کمکی به تنهایی استارت می زند.
استارت فاز کمکی و اندوکتانس
این شیوه به همان شکل بالا عمل می کند، اما مقاومت با یک اندوکتانس در ارتباط سری با فاز کمکی جایگزین می شود تا زاویه بین دو جریان را افزایش دهد.
استارت فاز کمکی و خازنی
این متداول ترین شیوه است (شکل ۱۱)، که در آن یک خازن در فاز کمکی قرار داده می شود. برای یک خازن دائمی، مقدار کاری حدود ۸ μF برای یک موتور ۲۰۰ وات است. استارت های مختلف ممکن است به یک خازن اضافه ۱۶ μF نیاز داشته باشند که وقتی فرآیند استارت تمام شود حذف می شود.
هنگامی که خازنی یک تغییر فاز تولید می کند که نقطه مقابل یک تغییر فاز اندوکتانس است، در طول استارت و انجام عملیات، موتور بیشتر شبیه یک موتور دو فازی با یک میدان چرخشی عمل می کند. ضرایب گشتاور و قدرت بالا هستند. گشتاور شروع ST کم و بیش سه برابر بیشتر از گشتاور اسمی RT است و حداکثر گشتاور Tmax به ۲ RT می رسد.
وقتی استارت کامل می شود، بهتر است که تغییر فاز بین جریان ها حفظ شود، اگر چه مقدار ظرفیت را می توان کاهش داد زیرا امپدانس استاتور افزایش یافته است.
نمودار شکل ۱۱ نشان دهنده یک موتور تک فاز با یک خازن همیشه متصل است. ترتیبات دیگری نیز وجود دارد، مانند باز کردن مدار انتقال فاز توسط یک سوییچ سانتریفیوژی زمانی که یک سرعت معین حاصل می شود.
یک موتور ۳ فازی (۲۳۰ / ۴۰۰ ولت)را می توان با یک منبع تغذیه تک فاز ۲۳۰ ولتی مورد استفاده قرار داد اگر یک خازن استارت داشته باشد و یک خازن عملیاتی برای همیشه به آن متصل شود. این عملیات نیروی کار، گشتاور شروع و ذخیره حرارتی را کاهش می دهد.
تنها موتورهای چهار قطب با قدرت کم تر از ۴ کیلووات برای این سیستم مناسب هستند.
تولید کنندگان جدول هایی را برای انتخاب خازن هایی با مقادیر مناسب فراهم می کنند.
استارت با سیم پیچ قطب سایه دار
این وسیله (شکل ۱۲) در موتورهای با قدرت بسیار پایین (حدود یک صد وات)استفاده می شود. قطب ها شکاف هایی دارند که حلقه های رسانای اتصال کوتاه شده در آن ها قرار می گیرند. جریان القا شده ای که تولید می شود میدان چرخشی را منحرف کرده و باعث شروع فرآیند استارت می شود.
بهره وری در این روش پایین اما نسبت به محدوده قدرت آن کافی است.
هیچ دیدگاهی نوشته نشده است.