روش های راه اندازی الکتروموتور القایی

به عنوان مهندسان اتوماسیون، ما برنامه‌های منطقی را برای سیستم‌های PLC و DCS می‌نویسیم که متغیرهای فرآیند را نظارت می‌کنند، شیر‌ها را باز و بسته می‌کنند، حالت‌های حلقه کنترل را تنظیم می‌کنند، و راه‌اندازی و توقف الکتروموتورها را برای پمپ‌ها، کمپرسورها و سیستم‌های نوار نقاله تنظیم می‌کنند. اکثر خروجی های دیجیتال در سیستم های کنترل با ولتاژ 24 ولت DC یا 120 ولت AC کار می کنند. پس چگونه موتورهای صنعتی سه فاز 480 ولت AC را راه اندازی و متوقف کنیم؟ پاسخ ساده با استفاده از راه انداز موتور است. راه اندازی الکتروموتور القایی به چه صورت است؟ با ما همراه باشید.

انواع راه انداز موتورها

انواع بسیاری از کنترل کننده های موتور در دسترس هستند و انواع و سبک های مختلف همه کاربردهای خاصی در کنترل صنعتی دارند.

تمام کنترل ‌کننده‌های موتور طوری طراحی شده‌اند که تا زمانی که به کنترل‌کننده فرمان داده نشده است که فعال شود از روشن شدن موتور جلوگیری می‌کند. پس از فعال شدن، جریان می تواند در موتور جاری شود، که به سیم پیچ های موتور برق می دهد و موتور شروع به چرخش می کند.

فعال سازی کنترل کننده موتور معمولاً با یک دستگاه الکترومکانیکی تعبیه شده در کنترل کننده انجام می شود که به عنوان کنتاکتور نیز شناخته می شود. از روش های دیگری نیز می توان استفاده کرد.

کنترل کننده های موتور به عنوان راه انداز موتور نیز شناخته می شود. این دستگاه ها اغلب در یک واحد با وسایل قطع کننده مدار، یک کنتاکتور یا نوع دیگری از محرک موتور، حفاظت از اضافه بار مدار، و حفاظت از اضافه بار موتور ارائه می شوند.

کنترل کننده های موتور را می توان بر اساس روش راه اندازی و نوع راه انداز دسته بندی کرد.

روش های راه اندازی کنترل کننده موتور

کنتزل کننده های موتور می توانند بر اساس روش راه اندازی طبقه بندی شوند.

1) با ولتاژ کامل و بدون امکان معکوس کردن  (FVNR) Full Voltage, Non-Reversing

اولین نوع راه اندازی، کنترل کننده موتور بدون امکان معکوس کردن و ولتاژ کامل است. همانطور که از نام آن پیداست، هنگامی که از یک کنتاکتور کنترل کننده فعال می شود، این نوع کنترل کننده موتور، که به عنوان FVNR نیز شناخته می شود، اجازه می دهد تا ولتاژ کامل خط به موتور اعمال شود.

با یک کنترل کننده موتور FVNR موقعیت فازهای خط ثابت است، و موتور فقط در یک جهت گردش می تواند کار کند. یک FVNR را می توان به عنوان یک کنترل کننده با ولتاژ خط در نظر گرفت.

2) با ولتاژ کامل و قابل معکوس کردن جهت دوران

در یک کنترل کننده موتور تحت ولتاژ کامل و قابلیت معکوس کردن جهت چرخش، کنترل کننده دارای دو حالت فعال سازی مجزا است:

• – یکی برای کارکردن موتور در جهت مستقیم و
• یک حالت دیگر برای اینکه موتور در جهت معکوس کار کند.

این کار با اضافه کردن یک کنتاکتور دوم انجام می شود.

• کنتاکتور مستقیم همانند کنترل کننده FVNR عمل می کند و
• کنتاکتور معکوس موقعیت دو فاز را عوض می کند.

این معکوس شدن دو فاز باعث می شود که میدان مغناطیسی در سیم پیچ های موتور معکوس شود و باعث چرخش موتور در جهت مخالف می شود.

حفاظت فیزیکی ویژه ای برای جلوگیری از اثر مخرب فعال شدن همزمان هر دو کنتاکتور وجود دارد.

3) ولتاژ کاهش یافته

نوع سوم روش راه اندازی موتور، راه اندازی با ولتاژ کاهش یافته نامیده می شود. موتورهای بزرگ می توانند جریان راه اندازی بسیار بالایی داشته باشند که ممکن است برای موتور یا خود تغذیه موتور مضر یا مخرب باشند.

این نوع کنترل کننده موتور، مقدار جریان راه اندازی را با کاهش ولتاژ اعمالی به موتور در زمان راه اندازی، محدود می کند.

راه های مختلفی برای انجام این کار وجود دارد، مانند استفاده از اتوترانس، ستاره-مثلث و سافت استارتر. اینها بعدا توضیح داده خواهد شد.

4) چند سرعته

آخرین نوع روش راه اندازی موتور چند سرعته است. کنترل کننده های موتور چند سرعته از حالت جامد یا ابزارهای تبدیل کننده استفاده می کنند تا امکان کنترل موتورها در سرعت های مختلف را فراهم کنند. دو تا از این روش ها، درایو سرعت متغیر و کنترل 2 سرعته در ادامه توضیح داده خواهد شد.

انواع راه اندازی کنترل کننده موتور

اکنون که چهار دسته اصلی کنترل کننده موتور را با روش راه اندازی توضیح دادیم، اکنون شش نوع اصلی راه انداز موتور را شرح می دهیم.

1) راه انداز دستی

اولین مورد، فعال سازی دستی موتور است که به اپراتور نیاز دارد تا موتور را روشن و خاموش کند.

با توجه به ملاحظات ایمنی، راه اندازی موتور بصورت دستی به موتور 10 اسب بخار یا کمتر محدود می شود. آنها را می توان در کاربری های تک فاز یا سه فاز استفاده کرد.

2) راه انداز موتور مغناطیسی

راه انداز موتور مغناطیسی یا استارت مستقیم آنلاین، رایج ترین نوع راه انداز تک سرعته است.

برای راه اندازهای مغناطیسی، یک دکمه فشاری یا یک کلید سلکتور متصل به ورودی دیجیتال PLC برای فعال کردن یک خروجی دیجیتال PLC استفاده می شود. خروجی PLC بوبین را به داخل می کشد که به صورت مغناطیسی کنتاکت های استارت را بسته نگه می دارد و اجازه عبور جریان به موتور را می دهد.

راه انداز موتورهای مغناطیسی با کنترلرهای موتور با قابلیت معکوس کردن FVNR و ولتاژ کامل خط استفاده می شود.

3) راه انداز موتور با اتوترانس

راه انداز اتو ترانسفورماتوری موتورها معمولاً در کاربردهای راه اندازی با ولتاژ کاهش یافته، به ویژه در موتورهای بزرگ استفاده می شود.

1) هنگامی که موتور روشن می شود، دو کنتاکتور وارد می شوند. یکی از این کنتاکتورها به مدار ترانسفورماتور انرژی می دهد و دیگری ترانسفورماتور را به یک پیکربندی ستاره متصل می کند.

خروجی تپ از ترانسفورماتور به سرسیم های موتور متصل می شود.

2) هنگامی که موتور به 85 تا 90 درصد ولتاژ کامل رسید، کنتاکتور ستاره باز می شود و ترانسفورماتور به عنوان یک چوک عمل می کند تا ولتاژ و جریان را به موتور محدود کند.

3) سپس کنتاکتور اصلی بسته می شود و کنترل کننده موتور به عنوان یک FVNR با اعمال ولتاژ کامل به موتور عمل می کند.

3) ستاره – مثلث

راه اندازی موتور با ولتاژ کاهش یافته ستاره مثلث تا حدودی مشابه راه اندازی اتو ترانسی است زیرا از سه کنتاکتور جداگانه در طرح کنترل موتور استفاده می شود.

در ستاره مثلث، موتور در پیکربندی ستاره راه اندازی می شود، که موتور را با حدود یک سوم جریان نامی کامل موتور راه اندازی می کند.

پس از سرعت گرفتن موتور تا نزدیک به سرعت کامل، موتور برای کار مداوم به پیکربندی مثلث تغییر می کند.

5) سافت استارتر

سافت استارتر (راه انداز نرم) روش دیگری برای محدود کردن جریان راه اندازی است. سافت استارترها از تجهیزات الکترونیکی حالت جامد مانند تریاک برای محدود کردن ولتاژ و جریان راه اندازی استفاده می کنند.

یک سافت استارتر اجازه می دهد تا در هنگام راه اندازی موتور ولتاژ به تدریج افزایش یابد. این به موتور اجازه می دهد تا به آرامی شتاب بگیرد و به صورت کنترل شده سرعت ان افزایش بیابد.

6) درایو فرکانس متغیر

یک درایو فرکانس متغیر یا VFD، شبیه به یک سافت استارتر است اما اجازه می دهد تا سرعت موتور با تغییر فرکانس خروجی به موتور تغییر کند. و لذا در سرعتهای پایین هم گشتاور نامی را حفظ کند.

از آنجا که ولتاژ نیز در فرآیند تنظیم می شود، جریان راه اندازی نیز با استفاده از VFD کاهش می یابد.

خلاصه

در این مقاله مروری کوتاه بر چهار نوع تکنیک راه اندازی کنترل کننده موتور و شش نوع دستگاه راه اندازی موتور ارائه شده است.

روش های راه اندازی کنترل کننده موتور

1) با ولتاژ کامل، بدون امکان معکوس کردن

2) با ولتاژ کامل، با قابلیت معکوس کردن

3) کاهش ولتاژ

4) چند سرعته

انواع کنترل کننده های راه انداز الکتروموتور

1) بصورت دستی

2) مغناطیسی

3) اتو ترانس

4) ستاره-مثلث

5) سافت استارتر

6) درایو فرکانس متغیر (VFD)

چه یک کنترل کننده موتور تمام ولتاژ در سراسر خط مورد نیاز باشد یا یک کنترل کننده موتور برای ارائه ولتاژ کاهش یافته در هنگام راه اندازی، برای هر نوع کاربردی یک کنترل کننده موتور وجود دارد که امکان راه اندازی ایمن، کارآمد و کنترل شده را فراهم می کند.