راه اندازی مستقیم موتور سه فاز

موتورهای سه فاز در زمره پرکاربردترین تجهیزات صنعتی قرار می گیرند. کارایی بالا، عمر طولانی و تعمیر و نگهداری ارزان از جمله دلایل اقبال صنایع به استفاده از این تجهیزات است. اما موتورها در کنار همه مزایا، یک چالش اساسی دارند. موتورها در لحظه راه اندازی جریان زیادی از شبکه می کشند که به جریان هجومی موسوم است.

برای غلبه بر این چالش، روش های مختلفی وجود دارد. بسته به توان عملیاتی موتور، روش های راه اندازی موتور سه فاز متفاوتند. در کاربردهای توان پایین، راه اندازی مستقیم موتور سه فاز یک راهکار بهینه است. در این نوشتار به بررسی این روش راه اندازی می پردازیم و مزایا و معایب آن را از نظر می گذرانیم. با من همراه باشید.

کاربرد موتورهای سه فاز در صنعت

براساس تحقیقات کمپانی ABB ، 70 درصد انرژی مورد استفاده در صنایع توسط موتورها مصرف می شود. هر جایی از صنعت را که ببینید ردپای موتور وجود دارد. از پمپ ها و فن های ساده گرفته تا بازوهای مکانیکی پیشرفته همه از موتور بهره می برند. از جمله مهمترین کاربردهای موتور سه فاز در صنایع می توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • فن
  • پمپ
  • میکسر
  • اکسترودر
  • نوار نقاله
  • جرثقیل
  • آسانسور
  • ماشین ابزار
  • سورتینگ و سته بندی
  • و …

در واقع هر صنعتی حداقل از چند موتور الکتریکی بهره می برد. از سوی دیگر فرآیند راه اندازی موتور الکتریکی، یک چالش بزرگ نه تنها برای صنایع که حتی برای شبکه توزیع برق است! جریان هجومی بزرگی که موتورها در لحظه راه اندازی به آن نیاز دارند می تواند سبب افت ولتاژ شبکه شود. دلیل این افت ولتاژ ثابت بودن توان خروجی ترانسفورماتور است. به دلیل ثابت بودن توان، افزایش جریان خروجی کاهش ولتاژ را به همراه دارد.

راه اندازی موتور سه فاز

زمانی که یک موتور القایی توسط منبع AC سه فاز تغذیه می شود، یک میدان مغناطیسی در حال چرخش ایجاد می کند. این میدان با هادی های روتور ارتباط برقرار کرده و سبب ایجاد گشتاور می شود. این فرآیند جریان هجومی قابل توجهی از شبکه AC می کشد.

جریان هجومی بالا می تواند منجر به کاهش قابل توجه ولتاژ سیستم توزیع AC شود. سایر بارهای الکتریکی متصل به همان سیستم، تحت تأثیر این کاهش ولتاژ قرار می گیرند. حتی سیم پیچ های موتور نیز ممکن است بر اثر این جریان هجومی بزرگ بسوزد.

در مورد موتورهای کوچک این چالش جدی نیست و از روش راه اندازی مستقیم موتور الکتریکی استفاده می شود. اما در مورد موتورهای بزرگ این چالش بسیار جدی است. برای راه اندازی این موتورها اغلب از سافت استارتر یا درایو استفاده می شود. لازم به ذکر است بسته به توان موتور، نوع تجهیزات مورد استفاده متفاوت خواهد بود.

راه اندازی مستقیم موتور الکتریکی

همانطور که از نام آن مشخص است، در این روش منبع برق سه فاز مستقیماً به موتور وصل می شود. این روش که (Direct On Line) D.O.L نیز نامیده می شود. این روش ساده ترین و رایج ترین روش راه اندازی مورد استفاده در صنایع مختلف است. راه اندازی موتور به روش مستقیم با استفاده از چند تجهیز ساده انجام می شود. تجهیزات مورد استفاده در این روش عبارتند از:

شکل زیر نمایی از مدار راه اندازی مستقیم موتور سه فاز را نشان می دهد:

راه اندازی مستقیم موتور

در این روش، جریان راه اندازی موتور کاهش نمی یابد. به بیان دیگر در این روش جریان هجومی از شبکه کشیده می شود. بزرگی این جریان معمولاً 5 تا 7 برابر جریان نامی موتور است. جریان راه اندازی موتور در این روش تقریبا غیرقابل پیش بینی است. از این رو، این روش معمولاً برای موتورهای القایی با توان کمتر از 5 کیلو وات مناسب است.

کلید اتوماتیک نسخه پیشرفته کلید مینیاتوری است. بنابراین می توان از کلید اتوماتیک نیز به عنوان بریکر در این مدار استفاده کرد. اما باید توجه داشت که عملکرد بریکرها قدری با هم متفاوت است.

در مقاله “حفاظت از موتور الکتریکی در برابر خطاها” به بررسی انواع مختلف بریکر مورد استفاده در حفاظت از موتور پرداخته ایم.

مزایای راه اندازی مستقیم موتور الکتریکی

روش راه اندازی مستقیم، در جریان های پایین (موتورهای کوچک) قابل استفاده است. در صورت استفاده از این روش راه اندازی از مزایای زیر بهره مند خواهید شد:

  • راه اندازی سریع و راحت
  • هزینه‌ی راه اندازی پایین
  • ایجاد جریان و گشتاور بالا

روش راه اندازی مستقیم موتور سه فاز برای موتورهای کم قدرت که جریان راه اندازی بالایی ندارند مناسب و کاربردی است.

معایب راه اندازی به روش مستقیم

اگرچه مزایای این روش ما را برای استفاده از آن در جریان های کوچک مجاب می کند، اما معایبی نیز دارد. به بیان دیگر در صورت استفاده از این روش باید چالش های زیر را به جان بخرید:

  • کاهش طول عمر موتور و افزایش احتمال آسیب به موتور و سایر تجهیزات
  • نیاز به استفاده از کابل‌های قوی تر به دلیل افزایش جریان راه اندازی موتور
  • احتمال افت ولتاژ شبکه به دلیل جریان هجومی راه اندازی
  • عدم امکان کنترل جریان راه اندازی، گشتاور و دور موتور

جمع بندی

راه اندازی مستقیم موتور سه فاز از جمله روش های رایج راه اندازی موتور در صنایع است. این روش برای راه اندازی موتورها کوچک توان پایین یک انتخاب ایده آل است. این روش نیاز به تجهیزات کمی دارد. از سوی دیگر تجهیزات مورد استفاده در این روش هزینه بالایی ندارند. در مقایسه با روش های راه اندازی موتور با درایو و سافت استارتر هزینه تمام شده این روش بسیار پایین تر است.

در عین حال چالش هایی از جمله کاهش طول عمر موتور، عدم امکان کنترل عملکرد و افزایش قطر کابل های مورد استفاده از جمله چالش های روش راه اندازی مستقیم موتور سه فاز است.