مدار ستاره مثلث با تایمر

مدار ستاره مثلث با تایمر یکی از روش‌های راه‌اندازی الکتروموتور سه فاز است که برای کاهش جریان راه‌اندازی و جلوگیری از شوک مکانیکی هنگام راه‌اندازی موتور استفاده می‌شود. در این مدار، با تغییر وضعیت اتصال موتور از ستاره به مثلث، موتور ابتدا با جریان پایین‌تر راه‌اندازی شده و پس از رسیدن به سرعت نامی، در حالت مثلث به کار خود ادامه می‌دهد.

مدار ستاره مثلث اتوماتیک با تایمر از تجهیزاتی مانند کنتاکتور اصلی، کنتاکتور ستاره، کنتاکتور مثلث، تایمر، رله اضافه‌بار حرارتی، تجهیزات حفاظتی و کلیدهای کنترل تشکیل می‌شود. انتخاب و تأمین صحیح این قطعات، نقش مهمی در عملکرد ایمن و صحیح مدار دارد و به همین دلیل آشنایی با تجهیزات برق صنعتی مورد نیاز در طراحی و اجرای این نوع مدارها اهمیت زیادی دارد.

در این مدار، هنگام راه‌اندازی ابتدا کنتاکتور اصلی و کنتاکتور ستاره فعال می‌شوند تا موتور با جریان کمتر شروع به کار کند. پس از زمان تنظیم‌شده در تایمر، کنتاکتور ستاره از مدار خارج شده و کنتاکتور مثلث وارد مدار می‌شود. برای جلوگیری از اتصال کوتاه سه‌ فاز، کنتاکتورهای ستاره و مثلث نباید به‌صورت هم‌ زمان متصل شوند و تایمر وظیفه ایجاد وقفه بین عملکرد آن‌ها را بر عهده دارد.

نقشه مدار ستاره مثلث با تایمر

مدار ستاره مثلث با تایمر از دو بخش اصلی مدار قدرت و مدار فرمان تشکیل می‌شود. مدار قدرت مسیر اتصال موتور سه‌فاز، کنتاکتورهای اصلی، ستاره و مثلث و تجهیزات حفاظتی را مشخص می‌کند و مدار فرمان وظیفه کنترل عملکرد کنتاکتورها، تایمر و کلیدهای روشن و خاموش را بر عهده دارد.

در مدار ستاره مثلث اتوماتیک با تایمر، هنگام راه‌اندازی ابتدا کنتاکتور اصلی و کنتاکتور ستاره فعال می‌شوند تا موتور با جریان پایین‌تر راه‌اندازی شود. پس از رسیدن موتور به سرعت نامی، تایمر باعث خارج شدن کنتاکتور ستاره از مدار و وصل شدن کنتاکتور مثلث می‌شود.

مدار فرمان ستاره مثلث با تایمر

در مدار فرمان ستاره مثلث با تایمر، کنترل تغییر وضعیت موتور از حالت ستاره به مثلث به کمک تایمر انجام می‌شود.

اجزای اصلی مدار فرمان شامل موارد زیر است:

• کلید استارت برای راه‌اندازی موتور
• کنترل فاز
• کنتاکتور اصلی
• کنتاکتور ستاره
• تایمر
• کنتاکتور مثلث
• رله اضافه‌بار حرارتی
• کلید استاپ برای خاموش کردن موتور

پس از فشردن کلید استارت، ابتدا کنترل فاز از سلامت برق ورودی شبکه اطمینان حاصل میکند سپس، کنتاکتور اصلی و کنتاکتور ستاره وارد مدار می‌شوند. در این حالت موتور با اتصال ستاره راه‌اندازی شده و جریان راه‌اندازی کاهش پیدا می‌کند.

پس از زمان تنظیم‌شده در تایمر، کنتاکتور ستاره قطع شده و کنتاکتور مثلث فعال می‌شود تا موتور در حالت مثلث و با توان نامی خود به کار ادامه دهد.

مدار قدرت ستاره مثلث با تایمر

در مدار قدرت، ولتاژ سه‌فاز ورودی پس از عبور از تجهیزات حفاظتی به کنتاکتور اصلی منتقل می‌شود. سپس با عملکرد کنتاکتورهای ستاره و مثلث، نحوه اتصال سیم‌پیچ‌های موتور تغییر کرده و موتور ابتدا در حالت ستاره و سپس در حالت مثلث کار می‌کند.

اجزای اصلی مدار قدرت عبارت‌اند از:

• فیوز یا کلید اتوماتیک مدار اصلی
• کنتاکتور اصلی
• کنتاکتور ستاره
• کنتاکتور مثلث
• رله اضافه‌بار حرارتی سه‌فاز
• الکتروموتور سه‌فاز

در مدار قدرت، اتصال هم‌زمان کنتاکتورهای ستاره و مثلث باعث ایجاد اتصال کوتاه سه‌فاز می‌شود؛ به همین دلیل تایمر برای ایجاد وقفه بین عملکرد این دو کنتاکتور استفاده می‌شود.

راهنمای علائم نقشه مدار ستاره مثلث با تایمر

در نقشه مدار ستاره مثلث با تایمر، معمولاً علائم زیر استفاده می‌شوند:

سربندی ستاره مثلث موتور سه‌ فاز

برای عملکرد صحیح مدار ستاره مثلث با تایمر، ابتدا باید با نحوه سربندی ترمینال موتور سه‌فاز آشنا شد. هر الکتروموتور سه‌فاز از سه کلاف سیم‌پیچ تشکیل شده است که دو سر هر کلاف از تخته کلمپ ترمینال موتور خارج می‌شود. به همین دلیل، در تخته کلمپ موتورهای سه‌فاز معمولاً ۶ پایانه با نام‌های U1، V1، W1 و U2، V2، W2 وجود دارد.

ترمینال‌های هم‌نام مانند U1 و U2 نشان‌دهنده دو سر یک کلاف هستند. برای اتصال صحیح موتور در مدار ستاره مثلث، باید ابتدا آرایش این ترمینال‌ها مشخص باشد. در صورتی که نام ترمینال‌ها مشخص نباشد، می‌توان از مولتی‌متر برای تشخیص ابتدا و انتهای یک کلاف استفاده کرد.

سربندی موتور در حالت ستاره

در اتصال ستاره، سه انتهای کلاف‌های موتور به یکدیگر متصل می‌شوند و سه سر دیگر به خطوط سه‌فاز وصل می‌شوند.

در این حالت، ولتاژ و جریان هر فاز کاهش پیدا می‌کند و موتور با جریان پایین‌تری راه‌اندازی می‌شود. به همین دلیل، سربندی ستاره در مدار ستاره مثلث برای مرحله راه‌اندازی موتور استفاده می‌شود تا جریان هجومی اولیه کاهش پیدا کند.

سربندی موتور در حالت مثلث

پس از رسیدن موتور به سرعت نامی، اتصال موتور از حالت ستاره به مثلث تغییر می‌کند. در اتصال مثلث، کلاف‌های موتور به‌گونه‌ای به یکدیگر متصل می‌شوند که موتور بتواند با توان نامی خود کار کند.

در مدار ستاره مثلث با تایمر، این تغییر وضعیت بدون خاموش کردن کامل موتور انجام می‌شود؛ ابتدا کنتاکتور ستاره از مدار خارج شده و سپس کنتاکتور مثلث وارد مدار می‌شود. برای جلوگیری از اتصال کوتاه سه‌فاز، این دو کنتاکتور نباید به‌صورت هم‌زمان وصل شوند.

محاسبه جریان موتور در حالت ستاره و مثلث

یکی از دلایل اصلی استفاده از مدار ستاره مثلث، کاهش جریان راه‌اندازی موتور سه‌فاز است. در حالت راه‌اندازی، موتور ابتدا به صورت ستاره متصل می‌شود تا جریان کمتری از شبکه دریافت کند. پس از رسیدن موتور به سرعت نامی، اتصال آن به حالت مثلث تغییر می‌کند تا موتور بتواند با توان و گشتاور نامی خود به کار ادامه دهد.

برای درک تفاوت جریان در این دو حالت، ابتدا باید جریان نامی موتور مشخص شود. جریان نامی موتور را می‌توان از روی پلاک موتور یا با استفاده از رابطه زیر محاسبه کرد:

In = P / (√3 × V × η × cosφ)

که در این رابطه:

• In : جریان نامی موتور بر حسب آمپر (A)
• P : توان نامی موتور بر حسب وات (W)
• V : ولتاژ شبکه بر حسب ولت (V)
• η : راندمان موتور
• cosφ : ضریب توان موتور

1- محاسبه جریان موتور در اتصال ستاره

در اتصال ستاره، ولتاژ هر کلاف موتور نسبت به حالت مثلث کاهش پیدا می‌کند. در این حالت:

ولتاژ فاز = ولتاژ خط / √3

همچنین در اتصال ستاره:

جریان خط = جریان فاز

به همین دلیل، جریان راه‌اندازی موتور در حالت ستاره کاهش پیدا می‌کند.

جریان راه‌اندازی در حالت ستاره برابر است با:

Istart(Y) = 1/3 × Istart(Δ)

بنابراین موتور در حالت ستاره با حدود یک‌سوم جریان راه‌اندازی حالت مثلث شروع به کار می‌کند. به همین دلیل، اتصال ستاره برای مرحله ابتدایی راه‌اندازی موتور استفاده می‌شود تا جریان هجومی و تنش مکانیکی کاهش پیدا کند.

2- محاسبه جریان موتور در اتصال مثلث

در اتصال مثلث، ولتاژ خط و ولتاژ فاز با یکدیگر برابر هستند:

ولتاژ خط = ولتاژ فاز

اما جریان خط در این حالت برابر است با:

جریان خط = √3 × جریان فاز

در نتیجه موتور در اتصال مثلث می‌تواند با جریان و توان نامی خود کار کند و بیشترین گشتاور را در اختیار قرار دهد.

جریان راه‌اندازی در حالت مثلث برابر است با:

Istart(Δ) = جریان راه‌اندازی نامی موتور

ارتباط جریان ستاره و مثلث در مدار ستاره مثلث

در مدار ستاره مثلث با تایمر، موتور در لحظه شروع به کار در حالت ستاره قرار می‌گیرد. در این وضعیت، کاهش جریان باعث می‌شود فشار کمتری به شبکه و تجهیزات وارد شود.

پس از اینکه موتور به سرعت نامی رسید، تایمر کنتاکتور ستاره را قطع کرده و کنتاکتور مثلث را وصل می‌کند. در این مرحله، موتور برای دستیابی به حداکثر توان و گشتاور، در حالت مثلث کار می‌کند.

مثال محاسبه جریان در مدار ستاره مثلث

فرض کنید یک موتور سه‌فاز دارای مشخصات زیر باشد:

P = 22000 W

V = 400 V

η = مقدار درج شده روی پلاک موتور

cosφ = مقدار درج شده روی پلاک موتور

ابتدا جریان نامی موتور از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

In = P / (√3 × V × η × cosφ)

پس از مشخص شدن جریان نامی، می‌توان جریان راه‌اندازی موتور را در حالت ستاره و مثلث تعیین کرد.

در حالت ستاره:

Istart(Y) = 1/3 × Istart(Δ)

بنابراین جریان راه‌اندازی در مرحله اول کمتر بوده و پس از تغییر وضعیت به مثلث، موتور به شرایط کاری نامی خود می‌رسد.

کاهش جریان در حالت ستاره باعث کاهش گشتاور راه‌اندازی نیز می‌شود. به همین دلیل، مدار ستاره مثلث برای موتورهایی مناسب است که بتوانند با گشتاور کمتر در لحظه شروع به کار کنند و پس از افزایش سرعت، در حالت مثلث به کار ادامه دهند.

طریقه نصب تایمر ستاره مثلث

تایمر یکی از اجزای اصلی مدار ستاره مثلث اتوماتیک است که وظیفه کنترل زمان تغییر وضعیت موتور از اتصال ستاره به اتصال مثلث را بر عهده دارد. در این مدار، تایمر باعث می‌شود ابتدا موتور در حالت ستاره راه‌اندازی شود و پس از رسیدن به سرعت مناسب، کنتاکتور ستاره از مدار خارج شده و کنتاکتور مثلث وارد مدار شود.

1- اتصال تایمر در مدار فرمان ستاره مثلث

در مدار فرمان، تایمر به کنتاکتورهای ستاره و مثلث متصل می‌شود تا زمان تغییر وضعیت بین این دو کنتاکتور را کنترل کند.

عملکرد مدار فرمان به این صورت است:

1. با فشردن کلید استارت، کنتاکتور اصلی و کنتاکتور ستاره فعال می‌شوند.
2. موتور در حالت ستاره شروع به کار می‌کند و جریان راه‌اندازی کاهش پیدا می‌کند.
3. پس از سپری شدن زمان تنظیم‌شده در تایمر، کنتاکتور ستاره از مدار خارج می‌شود.
4. سپس کنتاکتور مثلث فعال شده و موتور در حالت مثلث به کار خود ادامه می‌دهد.

نقش تایمر در جلوگیری از اتصال کوتاه

یکی از نکات مهم در نصب تایمر ستاره مثلث، جلوگیری از وصل هم‌زمان کنتاکتورهای ستاره و مثلث است.

اگر کنتاکتورهای ستاره و مثلث به‌صورت هم‌زمان متصل شوند، اتصال کوتاه سه‌فاز در مدار ایجاد می‌شود. به همین دلیل، تایمر برای ایجاد وقفه بین قطع کنتاکتور ستاره و وصل کنتاکتور مثلث استفاده می‌شود.

زمان این جابه‌جایی باید با توجه به توان موتور و میزان بار آن تنظیم شود. همچنین این تغییر باید در مدت زمان مناسب و با رعایت نکات ایمنی انجام شود.

2- نصب تایمر در مدار قدرت ستاره مثلث

در مدار قدرت، تایمر به‌صورت مستقیم وظیفه عبور جریان موتور را ندارد، بلکه از طریق مدار فرمان عملکرد کنتاکتورهای ستاره و مثلث را کنترل می‌کند.

مسیر کلی مدار قدرت به این صورت است در ابتدا ولتاژ سه‌ فاز ورودی از طریق فیوز یا کلید اصلی به مدار منتقل می‌شود، سپس کنتاکتور اصلی مسیر اتصال موتور را کنترل می‌کند.

بعد از آن کنتاکتورهای ستاره و مثلث وضعیت اتصال سیم‌پیچ‌ های موتور را تغییر می‌دهند و رله اضافه‌ بار حرارتی از موتور در برابر اضافه‌بار محافظت می‌کند.

3- تنظیم زمان تایمر ستاره مثلث

زمان تغییر وضعیت ستاره به مثلث باید به گونه‌ای تنظیم شود که موتور قبل از تغییر اتصال، به سرعت مناسب برسد. برای تعیین زمان مناسب تغییر وضعیت، روش‌های مختلفی وجود دارد:

1. روش تاکومتر (کرنومتر)
2. استفاده از محاسبات ریاضی
3. روش تایمر (آمپر)
4. روش سنتی

در روش تاکومتر و کرنومتر، موتور در حالت ستاره راه‌اندازی شده و زمان رسیدن آن به حدود ۷۵ تا ۸۰ درصد دور نامی اندازه‌گیری می‌شود. این زمان به‌عنوان زمان تنظیم تایمر استفاده می‌شود.

در روش محاسبات ریاضی نیز با استفاده از رابطه مربوط به توان موتور می‌توان زمان تقریبی مورد نیاز برای تغییر وضعیت را مشخص کرد. برای مثال، در یک موتور ۲۲ کیلووات، زمان لازم برای رسیدن به حدود ۷۵ تا ۸۰ درصد دور نامی حدود ۱۳ ثانیه محاسبه شده است.

ما در کالاصنعتی تمام تلاش خود را کرده ایم تا پاسخ سوالات شما را در این مقاله فراهم و دغدغه های شما را رفع کنیم. در صورتی که در اجرای پروژه خود دچار چالش شده اید یا برای خرید تجهیزات صنعتی نیاز به راهنمایی دارید، پیشنهاد می‌کنیم با کارشناسان متخصص ما تماس بگیرید.