انتخاب بهترین روش کنترل الکتروموتور سه‌فاز خصوصا در توان‌های بالا، از چالش‌های همیشگی مهندسین برق است. در نیم‌قرن اخیر با پیشرفت علم نیمه‌هادی و به دنبال آن ظهور و پیشرفت تکنولوژی سافت استارتر و اینورتر (درایو AC)، بسیاری از مشکلات و محدودیت‌های کنترل الکتروموتور‌های سه‌فاز مرتفع شده است. در این مقاله به صورت مختصر به مقایسه روشهای کنترل دور الکتروموتور سه‌فاز و مزایا-معایب هرکدام میپردازیم.
سرویس صنعت برق نیوز: انتخاب بهترین روش کنترل الکتروموتور سه‌فاز خصوصا در توان‌های بالا، از چالش‌های همیشگی مهندسین برق است. در نیم‌قرن اخیر با پیشرفت علم نیمه‌هادی و به دنبال آن ظهور و پیشرفت تکنولوژی سافت استارتر و اینورتر (درایو AC)، بسیاری از مشکلات و محدودیت‌های کنترل الکتروموتور‌های سه‌فاز مرتفع شده است. در این مقاله به صورت مختصر به مقایسه روشهای کنترل دور الکتروموتور سه‌فاز و مزایا-معایب هرکدام میپردازیم.
کنترل الکتروموتور چیست؟
کنترل الکتروموتور سه‌فاز یک دستگاه یا تابلوبرق است که با استفاده از آن برق 3 فاز به الکتروموتور سه‌فاز وصل شده و باعث میشود موتور حرکت کرده و به سرعت موردنظر برسد. علاوه‌بر استارت، دستگاه فوق باید حفاظت‌های ضروری را هم روی موتور داشته باشد. در کارخانجات و مراکز صنعتی، استفاده از موتور AC سه‌فاز جایگاه ویژه‌ای دارد و کیفیت راه‌اندازی و کنترل موتورهای AC به 2 دلیل مورد توجه است:
- بهینه‌سازی مصرف انرژی
- کاهش استهلاک مکانیکی سیستم
روشهای راه‌اندازی موتور سه‌فاز
در ارتباط با مطلب فوق روشهای مختلفی به‌کار گرفته میشوند که مهمترین‌اشان عبارتند از:
- راه‌اندازی مستقیم (DOL)
- مقاومت سری با سیم‌پیچ استاتور
- مقاومت روتور (در الکتروموتور‌های اسلیپ رینگ)
- اتوترانس
- روش سیم‌پیچ فاز شکسته
- روش ستاره-مثلث
- راه‌اندازی با سافت استارتر
- کنترل با اینورتر
انتخاب یکی از روشهای فوق بستگی داره به فاکتور‌های الکتریکی، مکانیکی و صد البته بحث اقتصادی و البته نوع بار. در ادامه به معرفی برخی از پرکاربردترین این روش‌ها و مزایا و معایب هرکدام میپردازیم.
راه‌اندازی مستقیم (Direct on-line یا روش DOL)
از اسمش هم پیداست. در این روش، الکتروموتور به صورت مستقیم و فقط در یک مرحله به شبکه برق سه‌فاز با ولتاژ نامی متصل میشود. به این روش راه‌اندازی تک‌ضرب هم میگویند. راه‌اندازی تک‌ضرب ساده‌ترین و ارزان‌ترین روش است و در اون فقط از یک کنتاکتور و استپ/استارت استفاده میشود. و البته یک کلید یا فیوز حفاظتی مناسب.
راه‌اندازی ستاره مثلث (دو ضرب)
در راه‌اندازی موتور سه‌فاز بالای 10 اسب راه‌اندازی دو ضرب (ستاره مثلث) اولین و معقول‌ترین جایگزین برای راه‌اندازی تک‌ضرب یا DOL محسوب میشود. این روش با کاهش جریان راه‌اندازی به حدود 30% روش تک‌ضرب، از کشیدن جریان بیش از حد از شبکه ممانعت میکند. بعلاوه گشتاور راه‌اندازی موتور سه‌فاز هم به حدود 25% میرسد که از این نظر استهلاک مکانیک هم کمتر حواهد شد.
از عمده اشکالات این روش اینه که در هنگام سوئیچ از سربندی ستاره به مثلث جریان‌های شدیدی ایجاد میشود. بعلاوه گشتاور راه‌اندازی هم در بارهای سنگین ممکنه جوابگو نباشد و اصطلاحا الکتروموتور زیر بار میماند.
راه‌انداز نرم (سافت استارتر)
سافت استارتر دستگاهیه که از قطعات نیمه هادی (تریستور) و بردهای الکترونیکی تشکیل میشه. سافت استارتر همانند ستاره مثلث، ولتاژ راه‌اندازی موتور سه‌فاز رو کاهش میده. با این تفاوت که ولتاژ کاملا قابل‌تنظیم است و مثل ستاره مثلث پله‌ای و سوئیچ نیست.
روال کار سافت استارتر اینجوریه که ما متناسب با نیاز و نوع بار و گشتاور لازم برای راه‌اندازی، جریان حداکثر رو تعیین و تنظیم می‌کنیم که معمولا حدود 3 تا 5 برابر جریان بار کامل است. همچنین می‌توانیم طول مدت راه‌اندازی را هم تنظیم کنیم. سپس سافت استارتر با توجه به تنظیمات ما خودش مقدار مورد نیاز ولتاژ را اعمال میکند تا جریان از حد تنظیمی ما بالاتر نرود. در ادامه با دور گرفتن الکتروموتور و کاهش جریان، سافت استارتر ولتاژ رو کم‌کم زیاد میکنه تا ولتاژ الکتروموتور به مقدار نهایی و نامی برسه. سپس سیستم بای‌پس، سافت استارتر رو از مدار خارج میکنه.
در کاربری‌هایی که تغییر سرعت نیاز نیست، سافت استارتر یک راه‌انداز بهتر در مقایسه با ستاره مثلث و با هزینه مناسب‌تر در مقایسه با اینورتر (درایو) می‌باشد.
دستگاه کنترل دور موتور (اینورتر یا درایو)
بیشتر روشهای راه‌اندازی موتور سه‌فاز برمبنای کاهش ولتاژ عمل کرده و جریان راه‌اندازی و گشتاور راه‌اندازی را هم کاهش می‌دهند. اما اینورتر (VFD یا VSD) بر این مبنا کار نمی‌کنه. درایو فرکانس اعمالی به الکتروموتور را بتدریج از 0 تا مقدار نامی افزایش میده و بدین‌صورت سرعت الکتروموتور کاملا نرم بالا میره تا برسه به سرعت نهایی. با اینورتر گشتاور راه‌اندازی بالا بوده و جریان راه‌اندازی پایین است و لذا بهترین روش راه‌اندازی است.
البته خب میدونیم این قابلیت تغیر فرکانس در اینورتر صرفا برای راه‌اندازی نیست. بلکه در اصل برای تنظیم سرعت الکتروموتور و کنترل دور ادوات صنعتی با توجه به نیاز ماست. مثلا وظیفه اینورتر صنعتی این هستش که با کنترل دور هواکش یا فن، شدت جریان هوا را کم یا زیاد میکنه. لذا در کارهایی که نیاز به تغییر دور نداریم، صرفا برای استپ/استارت از نظر هزینه استفاده از سافت استارتر معقول‌تر از خرید اینورتر است.
امروزه شرکت‌های مهم اروپایی و آسیایی در رقابت فشرده با یکدیگر امکانات بسیار زیادی به اینورتر اضافه کرده‌اند. بعنوان مثال کمپانی invt (اینوت) اخیرا امکان کنترل از طریق اینترنت (IoT) را به قابلیتهای خود افزوده است و شما در منزل هم می‌توانید از طریق اپلیکیشن موبایل به کنترل و مانیتور اینورتر اینوت بپردازید. شایان ذکر است بخاطر کیفیت خوب و مناسب بودن قیمت اینورتر اینوت، این روزها از برندهای پرفروش بازار هستش و خیلی از مهندسان و بسیاری از دستگاه‌سازها، درصورت موجود بودن، خرید اینورتر اینوت یکی از گزینه هاشون هستش. البته مانند سایر شرکت‌ها، درایو اینوت مدل‌های مختلفی دارد (GD10, GD20, GD200, GD270, GD350) که در مشخصات و امکانات تفاوت‌هایی با یکدیگر دارند.
و نهایتا اینکه
راه‌اندازی موتور سه‌فاز توسط استارتر‌های الکترونیکی هرسال در حال تکامل و گسترش هستند؛ هرچند روشهای سنتی مثل ستاره مثلث همچنان بخاطر بحث اقتصادی و سادگی همچنان جایگاه خودشون رو دارند. در این مطلب فقط به روشهایی پرداختیم که بیشتر استفاده میشه. ولی با این حال روش‌ها و تکنیک‌های راه‌اندازی الکتروموتور 3 فاز گسترده‌تر از مباحث فوق است و در این ارتباط مقالات بیشتری در وبسایت ما به آدرس www.motorcontrol.ir در دسترس است.
لینک کوتاه
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.