چگونه یک موتور سه فاز را با منبع تغذیه تک فاز و استفاده از VFD راه اندازی و کنترل کنیم؟

راه اندازی موتور سه فاز با تغذیه تک فاز:

موتورهای سه فاز به دلیل راندمان و عملکرد مناسب شان معمولاً در مصارف صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرند.

با این حال، مواردی وجود دارد که یک موتور سه فاز باید با منبع تغذیه تک فاز کار کند.

این می تواند به دلایل مختلفی مانند در دسترس نبودن برق سه فاز، مقاوم سازی سیستم های موجود یا کاربری های خاص باشد.

در چنین مواردی می توان از یک درایو فرکانس متغیر (VFD) برای راه‌اندازی یک موتور سه فاز با منبع تغذیه تک فاز استفاده کرد.

در این مقاله، راهنمای سیم‌کشی، نحوه راه‌اندازی یک موتور سه فاز با منبع تغذیه یک فاز به صورت چپگرد-راستگرد و خاموش و روشن کردن آن با استفاده از VFD همچنین شماتیک سیم کشی و دیاگرام های مدار کنترل آن تشریح شده است.

درک چالش (Understanding the Challenge)

موتورهای سه فاز به گونه ای طراحی شده اند که با سه فاز جریان متناوب (AC) که 120 درجه با یکدیگر اختلاف فاز دارند کار کنند. این طراحی در مقایسه با موتورهای تک فاز، عملکرد نرم‌تر و راندمان بالاتری را ارائه می‌دهد.

هنگام راه اندازی یک موتور سه فاز بر روی منبع تغذیه تک فاز، موتور به دلیل عدم وجود اختلاف فاز مورد نیاز، آنطور که در نظر گرفته شده است کار نمی کند. و از این رو برای راه اندازی یک موتور 3 فاز روی منبع تغذیه تک فاز به یک درایو فرکانس متغیر VFD نیاز داریم.

نقش درایوهای فرکانس متغیر (VFD)

درایو فرکانس متغیر (VFD) یک دستگاه الکترونیکی است که می تواند سرعت و گشتاور یک موتور AC را با تنظیم فرکانس و ولتاژ برق تغذیه الکتروموتور کنترل کند.

VFD ها معمولاً در کاربردهای صنعتی برای صرفه جویی در انرژی، بهینه سازی کنترل موتور و فعال کردن کارکرد موتورها بر روی منابع تغذیه مختلف استفاده می شوند.

راه اندازی موتور سه فاز با منبع تغذیه تک فاز و استفاده از VFD

در این راه اندازی، ما از یک VFD استفاده می کنیم که می تواند منبع تغذیه تک فاز را به یک منبع تغذیه سه فاز تبدیل کند تا بار سه فاز با منبع تغذیه تک فاز کار کند.

اجزای مورد نیاز

1. موتور سه فاز
2. کلید مینیاتور MCB دو پل
3. درایو فرکانس متغیر (VFD)
4. برق تغذیه تک فاز
5. سوئیچ سلکتور برای عملیات ON/OFF و REV/FWD دستی
6. سیم و کابل
7. کنترل کننده منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) برای کنترل عملکرد VFD (اختیاری)
8. مقاومت ترمز برای کنترل سرعت موتور (اختیاری)

سیم کشی و کنترل بار 3 فاز در تغذیه 1 فاز

سیم کشی برق؛

یک VFD را انتخاب کنید که ورودی تکفاز و خروجی سه فاز داشته باشد. معمولاً چنین اینورتری خروجی سه فاز 220 ولت در شبکه برق ایران را ارائه می دهد.

VFD  باید قابلیت تبدیل ورودی تک فاز را به خروجی سه فاز با تنظیمات فرکانس و ولتاژ لازم را داشته باشد. برای سیم کشی مدار قدرت:

• منبع تغذیه تک فاز 230 ولت AC را از کلید مینیاتوری MCB دو پل عبور داده و به ترمینال های قدرت شمال ترمینال L (خط فاز) و N (زمین خنثی) وصل کنید. سیم ارت را هم به ترمینال ارت درایو متصل کنید.
• اکنون پایانه‌های موتور سه فاز (U1،V1 و W1) را به پایانه های خروجی VFD (U، V و W ) متصل کنید. مطمئن شوید که فازهای مختلف را به ترتیب و بصورت صحیح متصل کرده اید. اگر مطمئن نیستید، دستورالعمل های سازنده را برای سایز مناسب سیم و اتصالات دنبال کنید.

سیم کشی کنترل؛

دستگاه های کنترل خارجی (مانند کلیدهای ON/OFF و راستگر/چپگرد، نشانگرها،  PLC و غیره) را به ورودی های دیجیتال کنترل VFD وصل کنید. برای این کنترل اولیه (راستگرد/چپگرد و کنترل سرعت موتور سه فاز) با استفاده از منبع تغذیه تک فاز، مراحل زیر را دنبال کنید:

• DI1  را به ترمینال معکوس (REVERSE) کلید سلکتور وصل کنید.
• DI2  را به ترمینال (FORWARD) در کلید سلکتور وصل کنید.
• GND  را از VFD به پایانه OFF (مشترک) کلید سلکتور و پایانه مشترک (GND) پتانسیومتر وصل کنید.
• AI1  را به ترمینال خروجی و 10 ولت را به ترمینال V_CC پتانسیومتر وصل کنید.
• علاوه بر این، می توانید A+ و B+ را با استفاده از کانکتور RJ45، به PLC خارجی متصل کنید. (اختیاری)
• در صورت تمایل، می توانید یک مقاومت ترمز(breaking resistor) را به ترمینال P+ و PB در VFD متصل کنید.

مراحل راه اندازی موتور سه فاز در برق تک فاز با استفاده از VFD

به پنل کنترل VFD یا رابط نرم افزاری متصل شوید و تنظیمات لازم را برای کاربری موتور سه فاز در یک منبع تغذیه تک فاز انجام دهید. این معمولاً شامل تعیین پارامترهای موتور، جزئیات توان ورودی و فرکانس کاری مورد نظر است.

پس از بررسی تمام اتصالات و تنظیمات، موتور را با استفاده از صفحه کنترل یا رابط کاربری VFD روشن کنید.

VFD برق ورودی تک فاز را به خروجی سه فاز با فرکانس و ولتاژ قابل تنظیم، تبدیل می کند.

عملکرد موتور را کنترل کنید و پارامترهای VFD را در صورت نیاز برای دستیابی به سرعت، گشتاور و کارایی مورد نظر تنظیم کنید.

ممکن است برای بهینه سازی عملکرد موتور در منبع تغذیه تک فاز نیاز به تنظیم دقیق باشد.

سوئیچ سلکتور را می توان برای روشن/ خاموش و عملکرد راستگرد/چپگرد موتور استفاده کرد.

در صورت نیاز اجزای اضافی  مانند مقاومت ترمز و PLC را می توان برای کنترل سرعت و انجام کارهای کنترلی پیشرفته و یا تغییر سرعت و توقف سریع تر استفاده کرد.