بهترین روش های راه اندازی موتور سه فاز [4 روش کاربردی]

در این مقاله از سری مقالات آموزشی نماینده زیمنس در ایران، قصد داریم ۴ روش اصلی و عمده راه اندازی موتور سه فاز را به شما آموزش دهیم. این روش ها بیشترین استفاده در بین مهندسین و تکنسین های برق را دارد. این مطلب برای اولین بار و فقط در این سایت منتشر می شود. با فرض اینکه شما در مورد موتورهای سه فاز یا الکتروموتور ها دانش لازم را دارید، صرفا درباره نحوه شروع به کار آن ها را به شما می آموزیم.

انوع روش های راه اندازی موتور سه فاز

• ۱- راه اندازی مستقیم یا تک ضرب (DOL)
• ۲- راه اندازی ستاره مثلث (Star-Delta)
• ۳- راه اندازی با سافت استارتر (Soft Starter)
• ۴- راه اندازی با درایور های موتور یا اینورتر (Inverter or VFD)

راه اندازی به روش مستقیم

با توجه به معنای آن، استارت موتور بصورت مستقیم انجام می شود. اما برای روشن و خاموش کردن موتور نیاز به کلید داریم. اینکه موتور بصورت دایمی روشن باشد غیر ممکن است. همچنین نمی شود برای هربار خاموش روشن کردن آن پریز را از برق بکشید!

بنابراین کلید مناسب، همان کنتاکتور های قدرت هستند. با استفاده از کنتاکتور های قدرت می توانید موتور های سه فاز را بصورت مستقیم یا تک ضرب روشن و خاموش کنید. برای کنترل کنتاکتور هم می شود از شاسی های استارت و استپ، شاسی های امرجنسی، سیگنال های PLC و هر نوع کلید استفاده کرد.

برای انتخاب کنتاکتور مناسب با استفاده از فرمول و جدول پست زیر را پیشنهاد می کنیم:
انتخاب کنتاکتور بصورت تخصصی 

مزایای راه اندازی مستقیم

• ارزان بودن
• ساده بودن راه اندازی

معایب استارت مستقیم

• با توجه به اینکه موتور های الکتریکی در ابتدای راه اندازی نیاز به گشتاور راه انداز بیشتری دارند، و این موجب افزایش جریان راه اندازی می شود، راه اندازی مستقیم می تواند جریان آستانه ای بیشتری کشیده و به کنتاکتور آسیب بزند. در نتیجه برای انتخاب کنتاکتور مناسب باید دانش و تجریه لازم را داشته باشید. البته در این پست در مورد نحوه انتخاب کنتاکتور نوشته ایم که می تواند به شما کمک کند.

• در نظر داشته باشید راه اندازی تک ضرب برای موتور های با توان کم امکان پذیر است. و برای موتور های توان بالا استارت مستقیم توصیه و استفاده نمی شود.

• عیب بعدی که می توان به آن اشاره کرد، عدم کنترل روی سرعت موتور می باشد. به محض وصل شدن کنتاکتور موتور بعد از مدت زمان خیلی کوتاهی به سرعت نامی خود می رسد.

راه اندازی به روش ستاره مثلث

برای پوشش معایب راه اندازی به روش مستقیم، مهندسان روش غیر مستقیم یا ستاره مثلث را اجرا کردند. از آنجایی که جریان راه اندازی الکتروموتور ها زیاد است، این روش تا حد زیادی پیک جریان راه اندازی را پوشش می دهد. در ادامه روش های راه ندازی موتور سه فاز نحوه راه اندازی ستاره مثلث را شرح می دهیم.

برای استارت موتور با روش ستاره-مثلث نیاز به سه کنتاکتور دارید. کنتاکتور ستاره، کنتاکتور مثلث و کنتاکتور اصلی از جمله آن ها می باشند. شیوه سیم بندی آن ها باید بصورتی باشد که با استفاده از یک تایمر پس از گذشت چن ثانیه کنتاکتور ستاره قطع و کنتاکتور مثلث وارد مدار شود. 

 

اینجا بحث کمی تخصصی تر می شود اما سعی داریم با زبان قابل فهم آن را بیان کنیم. اگر بتوانیم جریان راه اندازی را در لحظه شروع کنترل کنیم، ایمنی بیشتر و آسیب پذیری کمتری خواهیم داشت. در روش ستاره مثلث ابتدا ولتاژ را زیاد و سپس به سراغ جریان می رویم و آن را افزایش می دهیم.

با ثبات توان الکتریکی موتور از حالت ستاره به مثلث انتقال می یابد. در اتصال ستاره ولتاژ بالاتر از ولتاژ خط است. یعنی مقداری حدود 415 ولت دارد. اما در اتصال ستاره ولتاژ همان ولتاژ خط 380 ولت و جریان از جریان خط بالاتر خواهد بود. در راه اندازی تک ضرب هدف تاخیر در به آستانه رسیدن جریان موتور می باشد. بنابراین اینگونه نتیجه می شود که باید اتصال موتور از ولتاژ بیشتر که جریان کمتری دارد به ولتاژ کمتر که جریان بیشتری دارد منتقل شود.

دلیل توازن بین ولتاژ و جریان، پاستگی توان P=VI است. خب فکر میکنم تا اینجا مفهوم و دلیل ستاره مثلث برای شما روشن شد. در ادامه روش های راه اندازی موتور سه فاز، معایب و مزایای راه اندازی ستاره-مثلث را بیان می کنیم.

جداول ارائه شده در پست انتخاب کنتاکتور بصورت تخصصی، شما را برای انتخاب مناسب و اقتصادی کنتاکتور کمک می کند. اینکه هر سه کنتاکتور را با یک جریان حداکثری در نظر بگیرید هزینه بیشتری نسبت به حالت استاندارد دارد. 

مزایای راه اندازی ستاره-مثلث

• کاهش جریان هجومی زمان راه اندازی 
• افزایش طول عمر موتور و قطعات نسبت به راه اندازی مستقیم 
• ایمنی بیشتر

معایب ستاره مثلث

• عدم کنترل کامل جریان راه اندازی
• در برخی موارد هزینه زیاد
• عدم کنترل روی استپ موتور

اینجای مطلب بهتر است در مورد پاراگراف فوق یک توضیح بدهیم. از معایب راه اندازی موتور سه فاز به روش ستاره-مثلث عدم کنترل روی ترمز موتور را نوشتیم. در برخی کاربردهای موتور، علاوه بر کنترل راه اندازی، توجه به ایستادن موتور نیز حائز اهمیت است. استپ یکباره موتور یا آزادی آن پس از قطع جریان را تصور کنید. حتما می تواند خسارت های زیادی به بار آورد.

راه اندازی موتور با استفاده از سافت استارتر

سافت استارتر Soft Starter یک تجهیز الکترونیکی صنعتی محسوب می شود. همانطور که از نام آن بر می آید، راه اندازی نرم توسط سافت استارتر امکان پذیر است؛ پس از روش های فوق، استفاده از سافت می تواند معایب آن ها را برطرف کند.

سافت استارتر ها پیچیده تر از کنتاکتور ها عمل می کنند؛ اجزای تشکیل دهنده آن ها قطعات الکترونیکی و کنترلی می باشند. در واقع بعد از پیشرفت در حوزه الکترونیک و کنترل، سافت استارتر ها در عرصه های مختلف راه اندازی موتور سه فاز ظاهر شدند.

تصویر زیر نحوه اتصالات سافت استارتر زیمنس برای راه اندازی موتور را نشان می دهد:

در سافت استارتر چه می گذرد؟

تجهیزات کنترلی درون سافت ها با فرکانس های بالا کار می کنند. این فرکانس بالا باعث قطع و وصل مکرر قطعات الکترونیکی درون آن ها می شود. در حقیقت قطع و وصل مکرر باعث کنترل روی توان عبوری از قطعات الکترونیکی می شود. اصطلاح قدرت آتش در اینجا کاربرد دارد؛ پس اینگونه نتیجه می شود که با کنترل قدرت آتش (قطع و وصل های مکرر) می توان توان خروجی و در نهایت سرعت موتور را کنترل کرد.

بیان فوق یک بیان ساده از مفهوم سافت استارتر بود که امیدواریم به شما کمک کرده باشد. تا اینجا 3 روش از روش های راه اندازی موتور سه فاز را با هم بررسی کردیم.

سافت استارتر چیست؟ سافت زیمنس و نحوه نصب و کاربرد آن

مزایای استفاده از سافت استارتر

• کنترل زیاد روی جریان های هجومی راه انداز موتور
• ایمنی و حفاظت الکتریکی بیشتر از روش های قبل
• سادگی راه اندازی
• افزایش طول عمر تجهیزات الکتریکی و موتور
• شاید باور نکنید اما در برخی موارد استفاده از سافت استارتر ها به مراتب اقتصادی تر از روش ستاره-مثلث است.

معایب سافت استارتر

• اگر بخواهیم واقع بین باشیم، افزایش هزینه ها در توان های پایین را خواهیم داشت. که صد البته با توجه به افزایش راندمان و طول عمر می تواند یک مزیت محسوب شود.
• عدم کنترل و تسلط روی سرعت موتور

آموزش انتخاب سافت استارتر

روش های متفاوتی برای انتخاب سافت استارتر برای راه اندازی موتور سه فاز وجود دارد. ما در بهزیمنس 5 گام برای انتخاب سافت استارتر را طراحی کرده ایم. تطابق توان سافت استارتر و موتور در اینجا بسیار مهم است. 

البته پیشنهاد ما به شما سافت استارترهای شرکت زیمنس می باشد. بسیار خب، تا کنون با 3 روش راه اندازی موتور سه فاز آشنا شدیم، وقت آن رسیده که روش چهارم را با شما به اشتراک بگزاریم.

راه اندازی موتور با درایو موتور یا اینورتر

کاملترین و بدون نقص ترین روش راه اندازی موتور های سه فاز، استفاده از درایور های موتور می باشد. البته خیلی ها به درایور موتور درایو می گویند. بنابراین منظور ما از درایو و درایور یکی است. اگر یادتان باشید کمی بالاتر، جایی که از معایب استفاده از سافت استارتر گفتیم، عدم کنترل سرعت یکی از آن ها بود. با استفاده از درایور های موتور مبتنی بر فرکانس این مشکل کاملا بر طرف شده است.

به درایور های مبتنی بر فرکانس VFD نیز می گویند. این تجهیز الکترونیکی یک اینورتر است که درون خود جریان AC را به DC و بالعکس تبدیل می کند. قبلا در مورد آن ها، اساس کارشان و حتی انواع آن ها مطلبی را آماده کرده ایم.

درایو موتور، ورودی از جنس AC را به DC تبدیل میکند، سپس با تبدیل به موج های خاص و فرکانس های مورد نظر خروجی AC تحویل خروجی می دهد. تمام این عملکرد توسط 6 عدد قطعه الکترونیکی مانند تریستور انجام می شود. شما با چرخاندن ولوم های روی درایور و یا ارسال سیگنال از طریق کنترل کننده PLC می توانید سرعت موتور خود را کنترل نمایید.

در صنایعی که نیاز به کنترل دور موتور وجود داریم، تنها انتخاب، استفاده از درایور های موتور می باشد. بعنوان یک تشبیه، درایور ها بعنوان راننده موتور ها، فرمان در اختیار دارند.

مزایای استفاده از درایور موتور یا اینورتر

• کنترل کامل روی سرعت و گشتاور موتور
• ایمنی و حفاظت کامل تجهیزات و موتور
• امکان عیب یابی از طریق آن ها
• مناسب ترین روش راه اندازی موتورهای توان بالا

معایب

در مورد درایور ها، خیلی بستگی به کاربرد آن ها دارد. استفاده از آن ها بدلیل کنترل سرعت، کاملا متمایز از بقیه روش ها می باشد. بنابراین با توجه به کاربرد یکسان بین آن ها و سافت استارتر ها می توان از هزینه زیاد بعنوان یک عیب یاد کرد.

انواع درایور موتور زیمنس 

علاوه بر سافت استارتر، شرکت زیمنس درایور های متنوعی دارد که به برخی از آن ها در ذیل اشاره می کنیم. این درایورها از توان 0.12 تا 6000 کیلووات در فشار ضعیف موجود می باشند. 

• میکرومستر (سه سری 420/430/440 )
• زینامیکس ( شامل G120/S120/V20/V90/G110 و … )

راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز

ممکن است شما بخواهید یک موتور سه فاز صنعتی را در خانه روشن کنید. چاره چیست وقتی که شما به برق سه فاز دسترسی ندارید؟ خوشبختانه رشد دانش برق باعث شده هر غیر ممکنی، ممکن شود. از آنجا که 3 فاز با هم اختلاف فاز 180 درجه دارند باید راهی یافت تا بین فاز و نول شهری یک اختلاف فاز اضافه ایجاد کرد.

معمولا با استفاده از یک خازن این اتفاق ممکن می شود. یعنی خازن باعث اختلاف فاز 180 درجه شده و یک مجموعه از 3 فاز با اختلاف بین هر فاز 180 و مجموع 360 درجه به شما می دهد. خب خیلی ساده است که با این حساب توان کم می شود اما کار ساز خواهد بود.

نکات مهم در راه اندازی موتور

1- شاید برای سیستم خود نیاز به تغییر جهت حرکت موتور داشته باشید، یعنی از راستگرد به چپگرد یا بالعکس تغییر جهت دهید. برای این موارد نکات ایمنی ای وجود دارد که باید حتما مدنظر قرار دهید. بزودی در مورد آن ها برایتان می نویسیم.

2- برای راه اندازی موتور ها علاوه بر مواردی که گفته شد در روش های مستقیم و ستاره مثلث باید به حفاظت موتور ها دقت کنید. بنابراین باید از محافظ های حرارتی و اتصال کوتاه در مدارات خود استفاده کنید.

3- در مورد سافت استارتر ها بد نیست بدانید که داشتن بای پس داخلی درون آن ها باعث می شود که در زمان قطع مدار هر 3 فاز قطع شده و ایمنی بالاتری داشته باشید. در نتیجه داشتن بای پس داخلی یه مزیت ایمنی محسوب می شود.

نگاهی به پلاک موتورهای سه فاز؛ چگونه اطلاعات مهم را بخوانیم و تفسیر کنیم؟

اطلاعات مهمی مانند کد توان موتور، ولتاژ نامی، جریان نامی و فرکانس بر روی پلاک موتورها در دسترس شما قرار دارد. این اطلاعات اساسی مهمی هستند که به شما امکان می‌دهند تا موتورهای سه فاز خود را با دقت راه‌اندازی کنید.

بنابراین با داشتن دانش کامل و مفهومی از اطلاعات موجود بر روی پلاک موتورهای سه فاز، می‌توانید برای راه اندازی موتور سه فاز به بهره‌بری بیشتری از این دستگاه‌ها دست‌یابید و در عین حال خطرات احتمالی را به حداقل برسانید.

پلاک موتور سه فاز چه اطلاعاتی دارد؟

پلاک موتور سه فاز شاملی اطلاعات زیر می باشد که برای راه اندازی موتور سه فاز دارای اهمیت است.

• Power Rating (توان موتور): این اطلاعات معمولاً با واحد kW کیلو وات یا HP اسب بخار در پلاک موتور ذکر می‌شود.
• Rated Voltage (ولتاژ نامی): ولتاژ نامی معمولاً با “V” نمایش داده می‌شود، به عنوان مثال: 380V.
• Rated Current (جریان نامی): جریان نامی معمولاً با “A” نمایش داده می‌شود، به عنوان مثال: 18A.
• Frequency (فرکانس): فرکانس معمولاً با “Hz” نمایش داده می‌شود، به عنوان مثال: 50Hz.
• Power Factor (ضریب توان): ضریب توان معمولاً با “cos(θ)” نمایش داده می‌شود.

مشخصه های مکانیکی و فیزیکی پلاک موتور 3 فاز

• Operating Temperature (دمای کاری): دمای کاری معمولاً با درجه سلسیوس (°C) نمایش داده می‌شود.
• Protection Class (کلاس حفاظتی): کلاس حفاظتی می‌تواند با نمادهای مختلفی مانند IP54 نشان داده شود. بطور مثال IP20 محافظت در برابر ذرات بزرگتر از 12.5 میلی‌متر و بدون محافظت در برابر آب و IP54 محافظت کامل در برابر گرد و غبار و محافظت در برابر نفوذ آب از جریانهای پایین تا متوسط را مشخص می کند.
• Rated Speed (سرعت نامی): سرعت نامی معمولاً با “rpm” (دور در دقیقه) نمایش داده می‌شود. این اطلاعات نشان‌دهنده سرعتی است که موتور در شرایط عادی کاری خود دارد.
• Connection (سیم‌بندی): نوع سیم‌بندی می‌تواند با نمادهای ستاره (Y) یا دلتا (Δ) نمایش داده شود.
• Motor Weight (وزن موتور): وزن موتور معمولاً با “kg” (کیلوگرم) یا “lb” (پوند) نمایش داده می‌شود. 

سخن پایانی

ما در مجموعه بهزیمنس رضایت مشتری و مخاظب را بعنوان هدف اصلی دنبال می کنیم. در این پست 4 روش راه اندازی موتورهای سه فاز را بررسی کردیم از مزایا و معایب هر یک گفتیم. و همچنین در پایان به استحضار شما مخاطب گرامی می رسانیم در صورت نیاز به خرید درایور موتور زیمنس، سافت استارتر زیمنس، کنتاکتور های زیمنس می توانید با ما در تماس باشید.