راه‌اندازی الکتروموتور، یکی از چالش‌های مهم در صنعت است که روش‌های مختلفی برای آن وجود دارد. این روش‌ها به منظور اطمینان از راه‌اندازی روان و کنترل شده موتور و جلوگیری از آسیب دیدن الکتروموتور و تجهیزات مربوط به آن است. در این مقاله 6 روش رایج راه‌اندازی الکتروموتور مورد بررسی قرار گرفته است، که هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند و برای کاربردهای خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
راه‌اندازی الکتروموتور
همانطور که اشاره شد روش‌های مختلفی برای راه‌اندازی موتورهای صنعتی وجود دارد، اما مواردی که در ادامه مورد بررسی قرار می‌گیرند، 6 روش رایج راه‌اندازی الکتروموتور است:
- راه اندازی مستقیم (DOL یا Direct-on-line)
- راه اندازی ستاره-مثلث (Star-Delta)
- راه اندازی اتوترانسفورماتور (Auto-Transformer)
- راه اندازی سافت استارتر (Soft Starter)
- راه اندازی الکتروموتور با درایو اینورتر
- راه اندازی با اضافه کردن مقاومت
راه اندازی مستقیم الکتروموتور
راه‌اندازی مستقیم الکتروموتور یا روش DOL به این معنی است که موتور به صورت مستقیم به منبع تغذیه(سه فاز یا تک فاز) متصل می‌شود و هیچ تجهیزی بین این دو قرار نمی‌گیرد. این روش با نام روش تک ضرب نیز مشهور است و روشی ساده و مقرون به صرفه برای کاربردهایی است که گشتاور کمی در هنگام راه‌اندازی دارند؛ بنابراین از این روش برای راه‌اندازی الکتروموتورهای تک فاز و سه فاز کوچک تا متوسط استفاده می‌شود.
روش DOL بیشتر برای موتورهایی استفاده می‌شود که به دفعات روشن و متوقف می‌شوند، همچنین در این روش از یک سیستم کنترل شامل کنتاکتور و یک محافظ اضافه بار مانند رله حرارتی استفاده می‌شود، که کنتاکتور در این سیستم مانند یک کلید قطع و وصل عمل می‌کند. از آن جایی که این روش راه‌اندازی نسبتاً ساده است بنابراین عیب‌یابی آن نیز راحت‌تر از سایر روش‌ها است.
معایب روش راه اندازی DOL
اما این روش مانند هر روش دیگری معایبی نیز دارد که در زیر به آن اشاره شده است:
همانطور که می‌دانید جریان راه‌اندازی اولیه موتورها 5 تا 10 برابر جریان نامی است. اما در این روش بسته به نوع موتور، جریان راه‌اندازی می‌تواند به 15 برابر جریان نامی هم برسد. همچنین اگر برای موتورهایی با گشتاور بالا از این روش استفاده شود، به دلیل گشتاور بالای موتور در لحظه استارت ممکن است مشکلاتی مانند لقی، نا متعادل کردن بار کانوایرها، پاندولی جرثقیل و خسارت دیدن تجهیزات دیگر به وجود آید. برای آگاهی از روش‌ها و راهکارهای مختلف عیب یابی الکتروموتور، مقاله عیب یابی الکتروموتور تکفاز و سه فاز را مطالعه فرمایید.
در تصویر زیر یک پیکربندی ساده از روش راه اندازی مستقیم الکتروموتور را مشاهده می کنید
راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره-مثلث الکتروموتور
روش راه اندازی ستاره-مثلث الکتروموتور که به روش مثلث-وای (Δ-Y) یا دو ضرب نیز شناخته می‌شود، بیشتر برای راه‌اندازی موتورهای با اندازه متوسط تا بزرگ به کار می‌رود. هدف اصلی این روش، کاهش جریان راه‌اندازی است، به همین علت برای راه‌اندازی موتور از اتصال سیم پیچ ستاره‌ای استفاده می‌کنیم و پس از اینکه الکتروموتور به سرعت معینی رسید، اتصالات را به پیکربندی مثلث (ولتاژ کامل) تغییر می‌دهیم.
گشتاور و جریان راه اندازی در حالت ستاره، یک سوم حالت مثلث است و توان هم تقریباً به همین میزان کاهش می‌یابد. بنابراین اگر موتور تحت بار راه‌اندازی شود، خوب است بدانید سربندی ستاره‌ای گشتاور لازم را تامین نمی‌کند. در روش راه‌اندازی ستاره-مثلث الکتروموتور باید موتور بدون بار استارت شود، در غیر این صورت احتمال اینکه سیم پیچ تحت فشار سوخته و موتور از کار بیفتد، بسیار زیاد است.
روش ستاره مثلث با کاهش ولتاژ در هنگام راه‌اندازی، جریان هجومی و تنش‌های مکانیکی موتور را کاهش می‌دهد و برای کاربردهایی که بار اینرسی بالایی دارند یا نیاز به شروع به کار نرم الکتروموتور دارند، مناسب است.
برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص نحوه سیم پیچی و آزمایش درست کار کردن آن، مقاله تست سیم‌پیچی الکتروموتور سه فاز و آزمایش سیم پیچ و سربندی الکتروموتور تک فاز را نیز مطالعه فرمایید.
در تصویر زیر روش راه‌اندازی ستاره-مثلث الکتروموتور را مشاهده می‌کنید.
راه اندازی الکتروموتور با اتوترانسفورماتور
راه‌اندازی الکتروموتور با اتوترانسفورماتور یا اتوترانس، روش دیگری است که برای کاهش جریان هجومی در هنگام راه‌اندازی موتور استفاده می‌شود. در این روش یک ترانسفورماتور خودکار به صورت سری با موتور جفت می‌شود و تا ولتاژ ورودی را در حدود 50 تا 80 درصد ولتاژ کامل در هنگام شروع به کار موتور کاهش می‌دهد و پس از رسیدن موتور به سرعتی معین، ولتاژ کامل را به آن اعمال می‌کند.
در راه‌اندازی الکتروموتور با اتوترانسفورماتور ولتاژ ورودی به صورت موقت کاهش داده می‌شود، در نتیجه جریان هجومی و فشار روی موتور و سایر تجهیزات متصل به آن نیز به حداقل می‌رسد. از این روش معمولاً برای موتورهای بزرگ با بار اینرسی بالا استفاده می‌شود.
مزیت این روش نسبت به روش ستاره-مثلث در این است که ولتاژ ورودی به موتور در هیچ نقطه‌ای قطع نمی‌شود و موتور سرعت خود را از دست نمی‌دهد. همچنین زمان سوئیچ کردن بین ولتاژ اولیه کاهش یافته و ولتاژ کامل کمتر است و می‌توان آن را مطابق با نیازهای هر کاربرد تغییر داد.
راه اندازی الکتروموتور با سافت استارتر
سافت استارتر وسیله‌ای الکترونیکی است که به تدریج ولتاژ اعمال شده به موتور در هنگام راه‌اندازی را افزایش می‌دهد و در نتیجه شتاب نرم و کنترل شده‌ای برای الکتروموتور ایجاد می‌کند. این امر با استفاده از نیمه هادی‌هایی مانند تریستورها یا SCR ها که ولتاژ و جریان اولیه موتور را کنترل می‌کنند، انجام می‌شود. برای آشنایی بیشتر با روش‌های کنترل دور موتور، می‌توانید مقاله کنترل دور الکتروموتور را مطالعه فرمایید.
همچنین در روش راه‌اندازی الکتروموتور با سافت استارتر، ولتاژ و گشتاور موتور به تدریج افزایش می‌یابد در الکتروموتور بدون استرس یا فشار ناشی از جریان هجومی اولیه، به سرعت یا گشتاور نامی خود می‌رسد. از این روش معمولاً در کاربردهایی که نیاز راه‌اندازی نرم و ملایمی دارند استفاده می‌شود؛ از جمله سیستم‌های نوار نقاله، پمپ آب و کمپرسورها.
راه اندازی الکتروموتور با درایو اینورتر
استفاده درایو فرکانس متغیر (VFD) که یکی از انواع اینورتر است، بهترین روش برای راه‌اندازی الکتروموتورها است اما نسبت به سایر روش‌ها پیچیده‌تر و سخت‌تر است. در روش راه‌اندازی الکتروموتور با درایو اینورتر، سرعت و گشتاور موتور را با تغییر فرکانس و ولتاژ کنترل می‌کنند.
درایو VFD، ابتدا برق ورودی AC (جریان متناوب) را به برق DC (جریان مستقیم) تبدیل می‌کند و سپس فرکانس و ولتاژ آن را به میزان مورد نیاز تغییر داده و مجدداً به برق AC تبدیل می‌کند. در این فرآیند، علاوه بر کنترل سرعت و گشتاور موتور، در مصرف برق هم صرفه جویی می‌شود. از روش راه‌اندازی الکتروموتور با درایو اینورتر در کاربردهایی استفاده می‌شود که نیاز به کنترل دقیق سرعت، بهره وری انرژی و کاهش تنش‌های مکانیکی دارند.
راه اندازی الکتروموتور با افزایش مقاومت
در روش راه‌اندازی الکتروموتور با افزایش مقاومت، یک یا چند مقاومت خارجی را به صورت سری با سیم پیچ‌های الکتروموتور قرار می‌دهند تا در هنگام راه‌اندازی، جریان هجومی را محدود کنند. همزمان با شتاب گرفتن موتور، این مقاومت‌ها به تدریج از مدار حذف می‌شوند تا ولتاژ نامی در ترمینال‌های الکتروموتور اعمال شود. از روش راه‌اندازی الکتروموتور با افزایش مقاومت معمولاً برای موتورهای کوچک یا کاربردهایی که نیاز به گشتاور راه‌اندازی کمی دارند استفاده می‌شود. علاوه بر مطالبی که تا اینجا گفته شد، پیشنهاد می‌شود مقاله راه اندازی الکتروموتور توسط کلید دستی را نیز مطالعه کنید.
مقایسه روش های راه اندازی الکتروموتور
هریک از روش‌های راه‌اندازی گفته شده، مزایا و معایب خاص خود را دارد و باید برای کاربرد خاصی استفاده شود. در جدول زیر مقایسه روش‌های راه‌اندازی الکتروموتور که تا اینجا گفته شد، به صورت خلاصه بیان شده است:
| روش راه اندازی |
مزایا |
معایب |
| راه‌اندازی مستقیم (DOL) |
-ساده و مقرون به صرفه
-شروع به کار ایمن
-بیشترین گشتاور ممکن در هنگام شروع به کار
-عیب یابی آسان |
- جریان بالای روتور قفل شده
- افزایش مصرف برق و هزینه‌های جانبی
- امکان ایجاد لقی یا سایر آسیب‌ها در اثر ضربه موتور به علت گشتاور بالا |
| راه‌اندازی ستاره-مثلث |
کاهش جریان روتور قفل شده تا حدود یک سوم |
- پالس‌های جریان بالا در هنگام تعویض از ستاره به مثلث
- اگر اینرسی بار کم باشد، روش مناسبی نیست.
- کاهش گشتاور روتور قفل شده
- تحت بار قدرت راه‌اندازی کمی دارد و باید بدون بار استارت شود.
- برای راه‌اندازی به دو عدد کابل نیاز دارد.
- سه عدد کنتاکتور برای استارت و استاپ در حالت عادی و برای چپ گرد و راست گرد به 5 عدد کنتاکتور نیاز دارد. |
| راه‌اندازی اتوترانسفورماتور |
کا هش جری ان روتور قفل ش ده |
- پالس‌های جریان هنگام تغییر از ولتاژ کاهش یافته به ولتاژ کامل
- کاهش گشتاور روتور قفل شده |
| راه‌اندازی سافت استارتر |
- راه‌اندازی «نرم» الکتروموتور
- بدون پالس جریان
- ضربه چکشی آب کمتر (برای راه اندازی پمپ ها)
- کاهش جریان روتور قفل شده به میزان مورد نیاز |
- کاهش گشتاور روتور قفل شده |
| راه‌اندازی با درایو اینورتر (VFD) |
- بدون پالس جریان
- کمتر شدن ضربات چکشی آب (برای راه‌اندازی پمپ ها)
- کاهش جریان روتور قفل شده به میزان مورد نیاز
- قابل استفاده برای تغذیه مداوم موتور
- برای چپ گرد و راست گرد کردن موتور نیازی به کنتاکتور نیست.
- کاهش مصرف برق
- گشتاور راه‌اندازی بالایی دارد.
- نیازی به بانک خازنی ندارد.
- کاملاً از موتور حفاظت می‌کند و نیازی به تجهیزات حفاظتی دیگری ندارد.
- امکان دستیابی به فرکانس بالاتر از فرکانس نامی
- هزینه بهره برداری کاهش می‌یابد. |
- قیمت بالا
- خروجی اینورتر کاملاً سینوسی نیست و به صورت پالسی است.
- در شبکه برق هارمونیک ایجاد می‌کند. |
نتیجه گیری
با توجه به قیمت الکتروموتور و نقش مؤثری که در کاربردهای صنعتی دارد، اگر به درستی راه‌اندازی نشود احتمال ایجاد خسارت و آسیب دیدگی موتور و سایر تجهیزات مرتبط با آن افزایش می‌یابد؛ با توجه به اهمیت مطالب گفته شده باید روش راه‌اندازی الکتروموتورها به درستی انتخاب شود. در این مقاله به طور کامل درباره انواع روش‌های رایج راه‌اندازی الکتروموتور صحبت کردیم با این حال، اگر نیاز به راهنمایی های بیشتری دارید، می توانید با کارشناسان کالا صنعتی در تماس باشید تا از مشاوره تخصصی رایگان این وبسایت بهره مند شوید.
خیر؛ سرعت با تعداد قطب ها و فرکانس در ارتباط است و به سایر پارامترها ربطی ندارد. در روش ستاره مثلث، فرکانس یا تعداد قطب های دینام تغییری نمی کند، بنابراین دور موتور نیز ثابت است. اما اگر موتور تحت بار استارت شود، به علت اینکه ولتاژ اولیه در حالت ستاره ای کم تر از ولتاژ نامی است، به موتور فشار آمده و با دور کم شروع به کار می کند. در حالی که اگر موتور با سربندی ستاره ای بدون بار راه اندازی شود، دور اولیه تغییری نخواهد کرد.