راه اندازی موتور القایی به روش ستاره مثلث
راه اندازی موتورهای الکتریکی، به ویژه موتورهای سه فاز، اهمیت چشمگیری دارد. هنگامی که موتورهای الکتریکی را راه اندازی می‌کنیم، جریان ورودی بسیار بالاتر از جریان نامی از شبکه برق به موتور می‌رسد، که ممکن است باعث آسیب به مدارها شود. به همین دلیل، برای راه اندازی موتورهای سه فاز، از روش‌های متنوعی استفاده می‌شود تا جریان راه اندازی به حداقل ممکن کاهش یابد. این روش‌ها شامل استفاده از اینورتر، سافت استارتر، راه اندازی مستقیم و دیگر روش‌ها می‌شوند که در این مقاله، به بررسی راه انداز ستاره مثلث می‌پردازیم.
راه انداز ستاره مثلث چیست؟
ستاره مثلث یک تکنیک راه اندازی موتورهای القایی سه فاز است که در آن، نحوه اتصال سیم‌ها از حالت “ستاره” به “مثلث” تغییر می‌کند. این روش یکی از راهکارهای رایج در راه اندازی موتورهای القایی سه فاز محسوب می‌شود. در این رویه، موتور ابتدا در حالت ستاره قرار می‌گیرد و به مدت زمانی خاص فعالیت می‌کند. پس از رسیدن موتور به سرعت حدود ۸۰ درصد از سرعت نامی در بار، سیستم به حالت مثلث تغییر می‌کند. این روش بهینه برای راه اندازی موتورهای القایی و افزایش کارایی آنهاست.
چرا از راه انداز ستاره مثلث برای موتور القایی سه فاز استفاده می شود؟
استفاده از راه انداز ستاره مثلث برای موتورهای القایی سه فاز به دلیل مزایای فنی و عملکردی آن جهت بهبود گشتاور و کاهش جریان راه اندازی بسیار موثر است. در این روش، جریان ولتاژ راه اندازی به موتور سه فاز، به ۶ تا ۷ برابر بار نامی موتور می‌رسد. با اعمال راه انداز ستاره مثلث، جریان راه اندازی به میزان قابل توجهی کاهش یافته و این امر منجر به کاهش صدمات و آسیب‌های ناشی از جریان راه اندازی بالا بر روی موتور می‌شود. برای درک بهتر این روش، نیاز است تا به معرفی مدارهای ستاره و مثلث و روابط مرتبط با آنها بپردازیم.
فرمول های ستاره مثلث
راهکارهای اتصال ستاره و مثلث در موتورهای القایی سه فاز، فرمول‌های مختلفی دارند که تأثیر مستقیم بر ولتاژ و جریان موتور دارند. در اتصال ستاره، ولتاژ تغذیه یا ولتاژ خط برابر ۳√ بر ولتاژ فاز است، در حالی که جریان خط و جریان فاز با هم برابرند. از سوی دیگر، در اتصال مثلث، ولتاژ خط با فاز برابر است اما جریان خط ۳√ برابر جریان فاز است.
اگر امپدانس هسته را برابر Z در نظر گیریم، متوجه خواهیم شد که جریان فاز در اتصال ستاره تنها ۳۳ درصد جریان فاز در اتصال مثلث است. این اختلاف در جریان باعث می‌شود که موتور با اتصال ستاره با جریان کمتری راه اندازی شود، که در نتیجه گشتاور راه اندازی موتور نیز کاهش یابد. این اطلاعات مهم برای بهینه‌سازی عملکرد موتورها و افزایش کارایی آنها است.
روش سربندی موتور ستاره مثلث
روش سربندی موتور ستاره مثلث یکی از روش‌های پیشرفته برای اتصال و بهره‌مندی بهتر از موتورهای سه فاز است. در این روش، یک جعبه ترمینال با شش ترمینال U1، V1، W1 و U2، V2، W2 بر روی موتورهای سه فاز قرار دارد. ترمینال‌های U به فاز ۱، ترمینال‌های V به فاز ۲ و ترمینال‌های W به فاز ۳ متصل می‌شوند.
در اتصال ستاره، ترمینال‌های U2، W2 و V2 به ترتیب به ترمینال‌های W1، V1 و U1 متصل می‌شوند. این سربندی در شکل‌های بالا به دقت نمایش داده شده است. برای تغییر از حالت ستاره به مثلث، ابتدا تغذیه باید به‌طور کامل قطع شود، سپس سیم‌بندی تغییر کرده و دوباره تغذیه وصل شود. این عملیات به‌طور مستقیم ممکن نیست، از این رو از راه انداز ستاره مثلث استفاده می‌شود.
روش ستاره مثلث با استفاده از سه کنتاکتور و یک تایمر به‌طور کامل کار می‌کند. این مدار موتور را در حالت ستاره راه‌اندازی می‌کند تا جریان راه‌اندازی به حداقل برسد. سپس با استفاده از فرمان تایمر، مدار به حالت مثلث تغییر پیدا می‌کند. این روش باعث افزایش بهره‌وری و بهینه‌سازی عملکرد موتورهای سه فاز می‌شود.
تشخیص اتصال ستاره یا مثلث
برای تشخیص اتصال ستاره یا مثلث در موتورهای الکتریکی، روشی ساده و موثر وجود دارد. کافی است به جعبه ترمینال موتور نگاه کنید و تصاویر زیر را با هم مقایسه کنید. اگر ترمینال‌های ورودی و خروجی به یکدیگر متصل باشند، نشانگر اتصال به صورت مثلث است.
به عبارت دیگر، اگر اتصالات مستقیم بین ترمینال‌های ورودی و خروجی ایجاد شده باشد، موتور به صورت مثلث متصل است. اما اگر ترمینال‌های مجاور به یکدیگر متصل باشند، این نشانگر سربندی موتور با اتصال ستاره است. این روش ساده به افراد امکان می‌دهد با سرعت و به دقت اتصال موتور را تشخیص دهند و بهینه‌سازی نحوه عملکرد آن را انجام دهند.
مدار ستاره مثلث در موتور سه فاز
مدار ستاره مثلث در راه انداز موتورهای سه فاز به عنوان یک روش پیشرفته و مؤثر مطرح می‌شود. برای اجرای این روش، ابتدا تجهیزات مختلفی مانند یک کنتاکتور اصلی، یک کنتاکتور مثلث، یک کنتاکتور ستاره و یک تایمر به مدار اضافه می‌شوند.
کنتاکتور مثلث، به عنوان یک کلید مغناطیسی با دو هسته E یا U و یک بوبین، وظیفه کنترل و فرمان مدار را بر عهده دارد. این کنتاکتور با ایجاد نیرو الکترومغناطیسی و استفاده از خاصیت مغناطیسی، کنتاکت‌ها را به هم متصل می‌کند.
تایمر نیز به عنوان یک وسیله فرمانی موثر در مدارهای کنترل اتوماتیک عمل می‌کند. این دستگاه بر عهده دارد که مدار را به مدت زمان مشخصی کنترل کند.
حالا که با تجهیزات مورد نیاز در مدار ستاره مثلث آشنا شدیم، به بررسی عملکرد این راه انداز می‌پردازیم.
تغذیه سه فاز به کنتاکتور اصلی و سه ترمینال ورودی موتور یعنی U1، V1 و W1 در جعبه ترمینال می‌رود. کنتاکتور مثلث نیز به فازهای تغذیه و ترمینال‌های V2، U2 و W2 متصل می‌شود. کنتاکتور ستاره، از یک سمت به سه فاز ورودی و از سمت دیگر، سه ترمینال را به هم متصل می‌کند تا اتصال ستاره ایجاد شود.
نکته مهم برای تشخیص کدام کنتاکتور در تابلو برق برای راه انداز ستاره مثلث نصب شده است: اگر ترمینال‌های یک کنتاکتور به هم متصل باشند، آن کنتاکتور به عنوان کنتاکتور ستاره شناخته می‌شود.
پلاک موتور سه فاز
پلاک موتور سه فاز حاوی اطلاعات حیاتی برای بهینه‌سازی و راه‌اندازی صحیح آن است. با توجه به ولتاژ ۲۲۰/۳۸۰ که بر روی پلاک مشخص شده و در نظر گرفتن ولتاژ شبکه ایران که ۳۸۰ ولت است، مشخص می‌شود که موتور در حالت مثلث به ۲۲۰ ولت نیاز دارد. اتصال موتور به ولتاژ ۳۸۰ ولت شبکه در حالت مثلث منجر به آسیب به آن می‌شود. اما در حالت ستاره، موتور قادر است ولتاژ ۳۸۰ ولت را تحمل کرده و به‌صورت ایمن راه‌اندازی شود.
اطلاعات موجود در پلاک موتور، زمانی که ولتاژ به صورت ۳۸۰/۶۶۰ درج شده باشد، به این معناست که ولتاژ مثلث ۳۸۰ ولت و ولتاژ ستاره ۶۶۰ ولت است. با توجه به ولتاژ شبکه ایران، موتور قادر است به صورت همزمان در حالت ستاره و مثلث راه‌اندازی شود. حالت ستاره باعث کاهش جریان و توان به ۱/۳ می‌شود، در حالی‌که در حالت مثلث جریان نامی از آن عبور می‌کند. این اطلاعات اساسی به کنترل و بهره‌وری موتور کمک می‌کنند.
در این مقاله، به راه اندازی موتورهای الکتریکی سه فاز به صورت ستاره مثلث پرداختیم. با تشریح تجهیزات مورد نیاز و عملکرد کنتاکتورها و تایمرها، به بهره‌وری و ایمنی در راه‌اندازی موتورها پرداختیم. همچنین، در خصوص ولتاژهای مختلف و انتخاب حالت‌های ستاره و مثلث برای موتورها، توضیحات جامعی ارائه کردیم.
