روش‌های راه‌اندازی
روش های راه‌اندازی مختلفی برای موتورهای القایی وجود دارد. چهار نوع از رایج‌ترین روش‌ها عبارتند از:
راه اندازی مستقیم
درایو
- راه اندازی ستاره مثلث
سافت استارتر
روش راه اندازی مستقیم
این روش ابتدایی ترین روش برای راه اندازی موتورها است. تجهیزات استارت تنها شامل یک کنتاکتور و بی متال می شود. مهم ترین عیب این روش این است که جریان راه اندازی بسیار بالایی دارد. این جریان راه اندازی معملا بین ۶ تا ۷ برابر جریان نامی موتور است اما در مواردی بسته به بار جریان می تواند تا ۹ یا ۱۰ برابر جریان نامی نیز بالا برود.
جریان راه اندازی به طراحی و سایز موتور بستگی دارد اما به طور کلی هرچه بار موتور بیشتر باشد جریان راه اندازی نیز بالاتر خواهد بود. نمونه تجهیزات یک راه اندازی مستقیم را می توانید در شکل زیر مشاهده کنید.
در راه اندازی مستقیم گشتاور راه اندازی بسیار بالاست و بیش از حد مورد نیاز برای اغلب کاربردها است. گشتاور مثل نیرو است و نیروی بیش از حد موجب فشار بیش از حد روی کوپلینگ ها و بار می شود. علاوه بر آن در این روش انعطاف پذیری کنترلی بسیار پایین است و همچنین حفاظت از موتور نیز حفاظت مطمئن به شمار نمی رود. کاربردهای بسیار کمی وجود دارند که این روش بهترین انتخاب برایشان باشد و در نتیجه مهندسان عموما به دنبال روش های پیشرفته تری هستند.
راه اندازی ستاره مثلث
راه اندازی ستاره مثلث جریان و گشتاور راه اندازی را تا حدودی نسبت به راه اندازی مستقیم کاهش می دهد. این راه اندازی عموما دارای سه کنتاکتور، یک بی متال و یک تایمر برای تعیین مدت زمان ماندن در وضعیت ستاره است. برای بهره برداری از موتور در این روش باید اتصال آن در حالت دائم به صورت مثلث باشد.
منطق عملکرد این روش به این صورت است که ابتدا اتصال ترمینال های موتور برای مدت معینی به صورت ستاره بسته می شود. ویژگی اتصال ستاره این است که در این اتصال جریان راه اندازی تا ۷۰% و گشتاور نیز تا ۷۵% نسبت به حالت راه اندازی مستقیم کاهش می یابد. پس از گذشت مدت زمان معین، اتصال موتور به مثلث تغییر می کند تا شرایط کار نرمال ادامه پیدا کند.
این روش راه اندازی تنها زمانی موثر است که موتور بار سنگینی نداشته باشد. اگر موتور تحت بار کامل باشد، نمی تواند به اندازه مورد نیاز گشتاور تولید کند تا سرعت موتور افزایش یابد و اتصال دائمی مثلث برقرار شود. برای مثال زمانی که می خواهیم یک پمپ یا فن را استارت بزنیم، گشتاور مورد نیاز این نوع بارها در ابتدای راه اندازی پایین است و با افزایش سرعت، گشتاور مورد نیاز نیز افزایش می یابد. با رسیدن به ۸۰-۸۵% سرعت نامی، گشتاور بار تقریبا برابر با گشتاور موتور می شود و چون اتصال ستاره گشتاور پایینی تولید می کند، موتور دیگر نمی تواند سرعت بگیرد. با تغییر اتصال به مثلث، موتور می تواند گشتاور مورد نیاز را تولید کند و به سرعت نامی برسد، که البته این تغییر وضعیت با پیک زدن جریان و شوک های مکانیکی همراه خواهد بود. این پیک جریان گاهی می تواند حتی از پیک جریان راه اندازی مستقیم نیز بیشتر باشد.
نحوه راه اندازی مدار ستاره مثلث به صورت زیر است :
ویژگی سافت استارتر نسبت به سایر روش های راه اندازی متمایز است. المان الکترونیکی اصلی سافت استارتر تریستورها هستند که وظیفه رگولاسیون ولتاژ اعمالی به موتور را بر عهده دارند. اساس عملکرد و ویژگی سافت استارتر این است که با محدود کردن ولتاژ در زمان راه اندازی، جریان و گشتاور راه اندازی نیز کم می شود.
در لحظات اولیه راه اندازی با سافت استارتر ولتاژ بسیار پایین ات که باعث می شود هیچ شوک مکانیکی اولیه ای به موتور و بار وارد نشود. با گذشت زمان کم کم ولتاژ و گشتاور افزایش پیدا می کنند و در نتیجه موتور شروع به شتاب گرفتن می کند.
یک ویژگی سافت استارتر و استفاده از این روش راه اندازی امکان محدود کردن گشتاور دقیقا روی مقدار مورد نیاز است، چه موتور بی بار باشد چه با بار کامل. در واقع با این روش می توان گشتاور مورد نیاز بار را در اختیار موتور قرار داد بدون این که در لحظه استارت به یراق آلات موتور و بار آسیبی برسد و در نتیجه هزینه های کمتری بابت تعمیر و نگه داری پرداخت خواهیم کرد. از طرف دیگر، این جریان راه اندازی کاهش یافته باعث خواهد شد در طرف تغذیه نیز دچار افت ولتاژ نشویم.
از دیگر ویژگی سافت استارتر قابلیت توقف نرم است که در رابطه با پمپ ها اهمیت دو چندانی می یابد. با این ویژگی می توان جلوی معظلات سیستم های پمپاژ همچون پدیده ضربه قوچ در لوله های آبرسانی را بهبود بخشید یا به طور کامل مرتفع ساخت. از توقف نرم می توان روی تسمه نقاله ها نیز بهره برد که مانع از آسیب رسیدن یا افتادن بار از روی نقاله در اثر توقف ناگهانی می شود.
اینورتر یا درایو تجهیز دیگری است که تاثیر منحصر به فردی در راه اندازی موتورهای القایی دارند. درایو ها از دو بخش تشکیل شده اند که در بخش اول برق AC ورودی را به برق جریان مستقیم DC تبدیل می کنند و سپس در بخش دوم مجددا یک برق AC با فرکانس متغیر را در اختیار موتور قرار می دهند.
گاها در برخی کاربردها از درایو تنها برای راه اندازی موتور استفاده می شود بدون این که در زمان کارکرد نرمال موتور نیازی به تغییر سرعت داشته باشیم. این در حالیست که این تجهیزان هزینه های مالی بیشتری را نسبت به سایر روش های راه اندازی به ما متحمل میکنند. درایو به واسطه نحوه عملکرد منحصر به فردش می تواند گشتاور نامی را از سرعت های پایین در اختیار موتور قرار دهدو از طرف دیگر قابلیت ها توقف نرم و انعطاف پذیری کنترلی بسیار بالایی دارد.
