موتورهای القایی سه فاز قفسه سنجابی یکی از پرکاربردترین انواع موتورهای الکتریکی در صنعت هستند که به دلیل ساختار ساده، هزینه کم و قابلیت اطمینان بالا مورد توجه قرار گرفته‌اند. این موتورها برای راه‌اندازی نیاز به روشهای مختلفی دارند تا جریان اولیه را کاهش داده و عملکرد مطلوبی داشته باشند.
روش های راه اندازی موتور القایی سه فاز
راه اندازی مستقیم برخط (D.O.L)
همانطور که از نام آن پیداست، موتور القایی با اتصال مستقیم آن به منبع تغذیه سه فاز راه اندازی می شود. در این روش موتور جریان راه اندازی بالا (حدود 4 تا 7 برابر جریان نامی) و با ضریب توان پایین می کشد. بنابراین، راه اندازی DOL برای موتورهای نسبتا کوچک (تا 10 کیلو وات) مناسب است.
راه اندازی مقاومت استاتور
در این روش مقاومت خارجی به صورت سری با هر فاز سیم پیچ استاتور در هنگام راه اندازی متصل می شود. مقاومت خارجی باعث افت ولتاژ در آن می شود به طوری که ولتاژ کاهش یافته در پایانه های موتور موجود است. بنابراین، جریان راه اندازی کاهش می یابد. با شتاب گرفتن موتور، مقاومت های خارجی راه اندازی به تدریج از مدار استاتور قطع می شود. هنگامی که موتور به سرعت نامی رسید، مقاومت های راه اندازی به طور کامل قطع می شوند و ولتاژ کامل خط در ترمینال های موتور اعمال می شود.
این روش دو اشکال دارد. اول، کاهش ولتاژ در هنگام راه اندازی، گشتاور راه اندازی را کاهش می دهد و در نتیجه زمان شتاب را افزایش می دهد. ثانیاً، قدرت زیادی در مقاومت های استارت هدر می رود.
راه اندازی اتوترانسفورماتور
در این روش از اتوترانسفورماتور برای کاهش ولتاژ راه اندازی موتور القایی استفاده می شود. نوارهای اتوترانسفورماتور به گونه ای تنظیم شده است که هنگامی که در مدار قرار می گیرد، 60 تا 80 درصد ولتاژ خط در هنگام راه اندازی به موتور اعمال می شود و سپس با رسیدن موتور به سرعت کافی، موتور را به ولتاژ کامل خط متصل می کند.
در لحظه شروع، کلید متغیر به “استارت” وصل شده و در نتیجه ولتاژ کاهش یافته را از طریق اتوترانسفورماتور به موتور می رساند. در نتیجه، جریان استارت به مقدار مطمئن محدود می شود. هنگامی که موتور به حدود 80 درصد سرعت نامی رسید، اکنون کلید متغیر روی “Run” قرار می گیرد. این امر اتوترانسفورماتور را از مدار خارج می کند و ولتاژ خط کامل در ترمینال های موتور اعمال می شود.
روش راه‌اندازی ستاره مثلث
در روش راه اندازی ستاره مثلثی موتور القایی قفس سنجابی، موتور به صورت ستاره راه اندازی شده و به صورت مثلث کار می‌کند، یعنی سیم پیچ استاتور موتور برای عملکرد مثلث طراحی شده و در هنگام راه اندازی به صورت ستاره متصل می شود. هنگامی که موتور به سرعت کافی رسید، اتصالات به مثلث تغییر می کنند.
شش سر سیم پیچ استاتور موتور به یک کلید تعویض وصل می شود. در زمان راه اندازی، سوئیچ روی “ستاره” قرار می گیرد که سیم پیچ های استاتور را در ستاره متصل می کند. بنابراین، هر فاز V/√3 ولت دریافت می کند، که در آن V ولتاژ خط سه فاز است. این جریان راه اندازی را کاهش می دهد. هنگامی که موتور به 80٪ سرعت نامی رسید، سوئیچ به “مثلث” تغییر می کند که سیم پیچ های استاتور را در مثلث متصل می کند. در این حالت هر فاز ولتاژ خط کامل می شود.
عیب اصلی این روش کاهش زیاد گشتاور بیان شده به دلیل کاهش ولتاژ در اتصال ستاره در لحظه راه اندازی است. راه اندازی ستاره مثلث برای موتورهای سایز متوسط تا 25 اسب بخار استفاده می شود.
راه‌اندازی موتور به کمک سافت استارتر
راه‌اندازی با کمک سافت استارتر یکی از روش های راه اندازی نرم موتورهای القایی به شمار می‌رود. (سافت استارتر هم در موتورهای تکفاز و هم در موتورهای سه فاز به کار می‌رود). این روش راه‌اندازی روشی بسیار مناسب به شمار می‌رود و منجر به کاهش قابل توجه تنشها (هم مکانیکی و هم الکتریکی) می‌گردد. در این روش فرآیندهای راه‌اندازی موتور به صورتی کاملن نرم و به دور از تنش انجام می‌شود.
تکنیک های راه اندازی موتور با سافت استارتر
ولتاژ کامل یا تکنیک دو سر خط
این تکنیک موتور را به ولتاژ کامل منبع تغذیه متصل می کند. برای موتور های کوچک استفاده می شود.
راه اندازی با ولتاژ کاهش یافته
ولتاژ منبع تغذیه را در هنگام راه اندازی موتور کاهش می دهد تا جریان هجومی را کاهش دهد. سافت استارتر از این تکنیک برای راه اندازی موتور القایی استفاده می کند.
راه اندازی چند سرعته
موتور طوری طراحی شده است که دارای چندین سرعت از پیش انتخاب شده باشد که از طریق پیکربندی قطب موتور (سیم پیچ) به دست می آید. افزایش تدریجی سرعت باعث کاهش جریان هجومی می شود.
برای جلوگیری از تنش ها سافت استارتر ها عمل سافت استاپ را نیز انجام می دهند. سافت استاپ با کاهش تدریجی ولتاژ و جریان، عملیات توقف موتور را به صورت تدریجی انجام می دهد تا تنش های ناشی از تغییر ناگهانی به کمترین حد ممکن برسند.
با مقایسه ولتاژ بین سافت استارتر و DOL، می بینیم که یک هجوم مستقیم ولتاژ در DOL وجود دارد که در Soft Starter زمان بیشتری می برد تا به ولتاژ کامل برسد. هنگامی که موتور به سرعت کامل می رسد سافت استارتر و DOL یکسان عمل می کنند. تفاوت در چگونگی عملکرد آن ها در حین رسیدن آن ها به سرعت کامل است.
راه اندازی موتور به کمک درایو
درایو سرعت و گشتاور موتور را با تغییر فرکانس برق ورودی کنترل می کند. با استفاده از درایوها، می‌توان در سرعت‌های پایین به منحنی‌ِ مشخصه گشتاور-سرعت مطلوبی مشابه موتورهای جریان مستقیم دست یافت، به‌طوری‌که در بسیاری از کاربردها می‌توان موتورهای جریان مستقیم را با موتورهای جریان متناوب قفس‌سنجابی جایگزین کرد. این درایورها دارای توپولوژی های گوناگونی می باشند و بسته به نوع توپولوژی ، تغییرات ولتاژ یا جریان را کنترل می‌کند.
- درایوها بهترین گزینه برای کنترل سرعت موتورهای القایی سه‌فاز هستند و بدترین گزینه برای موتورهای تکفاز محسوب می‌شوند. بدانید و آگاه باشید در صورتی که از درایوها برای موتورهای تکفاز استفاده کنید، قطعاً برای موتور مشکل ایجاد خواهد شد.
- درایو باید با نوع موتور انتخابی متناسب باشد. به این مهم دقت کنید.
- در انتخاب درایو به فضای تابلو برق نیز توجه کنید.
روش های راه اندازی موتور القایی رینگ لغزش
چهار روش زیر برای راه اندازی موتور القایی حلقه لغزنده استفاده می شود:
- راه اندازی مستقیم برخط (D.O.L)
- راه اندازی مقاومت استاتور
- راه اندازی اتوترانسفورماتور
- راه اندازی مقاومت روتور
راه اندازی DOL، راه اندازی مقاومت در برابر استاتور و راه اندازی اتوترانسفورماتور مانند موتور القایی قفس سنجابی است (همانطور که در بالا توضیح داده شد) در کاربردهای صنعتی، موتورهای القایی حلقه لغزش عمدتن با استفاده از روش مقاومت روتور راه اندازی می شوند.
روش استارت موتور القایی رینگ لغزش با مقاومت روتور
در این روش یک مقاومت متغیر متصل به ستاره از طریق حلقه های لغزشی در مدار روتور متصل می شود. ولتاژ کامل به سیم پیچ های استاتور اعمال می شود.
در لحظه استارت، اهرم رئوستات در موقعیت “OFF” تنظیم می شود. این حداکثر مقاومت را به صورت سری با هر فاز مدار روتور وارد می کند. این امر جریان راه اندازی را کاهش می دهد و در عین حال گشتاور راه اندازی به دلیل مقاومت روتور خارجی افزایش می یابد.
با شتاب گرفتن موتور، مقاومت خارجی به تدریج از مدار روتور حذف می شود. هنگامی که موتور به سرعت نامی می رسد، دسته در موقعیت “روشن” قرار می گیرد، این امر کل مقاومت خارجی را از مدار روتور حذف می کند.
