الکتروموتور, مقالات
راه‌اندازی ماشین‌القایی چند فاز و روش های آن
اسفند
در این مقاله قصد داریم روش‌های مختلف راه‌اندازی موتور القایی 3 فاز را مورد بحث قراردهیم.
فهرست مطالب
1- گشتاور موتور القایی سه فاز
2- روش های راه‌اندازی موتور القایی قفس سنجابی
2-1- روش راه‌اندازی مستقیم
2-2- روش کاهش ولتاژ
3- روش های راه‌اندازی موتور های روتور سیم‌پیچی شده
————————————————–
1- گشتاور موتور القایی سه فاز
قبل از اینکه در مورد روش های مختلف راه‌اندازی موتور القایی 3 فاز بحث کنیم، یادآوری ویژگی لغزش گشتاور موتور القایی سه فاز که در زیر آورده‌شده‌است، بسیار ضروری‌است.
مشخصات گشتاور سرعت
از مشخصه گشتاور لغزش مشخص است که در لغزش یک، گشتاور راه‌اندازی مثبت داریم از این رو می توان گفت موتور القایی سه فاز ماشین خود راه انداز‌است،
پس چرا موتور القایی سه فاز به راه انداز یا استارتر نیاز دارد ؟ پاسخ بسیار ساده‌است.
اگر به مدار معادل موتور القایی سه فاز در زمان راه‌اندازی نگاهی بیندازیم، می‌توانیم ببینیم که موتور مانند یک ترانسفورماتور الکتریکی با سیم پیچ ثانویه اتصال کوتاه شده رفتارمی‌کند،
زیرا در زمان راه‌اندازی ، روتور ثابت و بدون حرکت‌است و emf back ناشی از روتور چرخش هنوز توسعه نیافته است از این رو موتور جریان راه‌اندازی بالایی می‌کشد.
بنابراین دلیل استفاده از استارت در اینجا مشخص است. برای محدود کردن جریان راه‌اندازی بالا، از استارتر موتور القایی استفاده‌می‌کنیم.
————————————————–
2- روش های راه‌اندازی موتور القایی قفس سنجابی
ما از استارت های مختلف برای هر دو نوع موتورهای القایی سه فاز استفاده می‌کنیم.
بگذارید، ابتدا موتور القایی نوع قفس سنجابی را در نظربگیریم.
برای انتخاب یک روش راه‌اندازی برای موتور قفس سنجابی، باید سه نکته اصلی را در نظر بگیریم:
الف) نوع خاصی از استارتر بر اساس ظرفیت توان خطوط برق انتخاب‌می‌شود.
ب) نوع استارتر انتخاب شده بر اساس اندازه و پارامترهای طراحی موتور.
ج) مورد سوم نوع بار بر روی موتوراست یعنی بار ممکن است سنگین یا سبک باشد.
ما روش های راه‌اندازی موتور القایی قفس سنجابی را بر اساس ولتاژ به دو نوع طبقه بندی می‌کنیم. دو نوع عبارتند از:
الف) روش راه‌اندازی ولتاژ کامل و
ب) روش کاهش ولتاژ برای راه‌اندازی موتور القایی قفس سنجابی.
حالا بگذارید هر یک از این روش ها را با جزئیات بیشتر بحث کنیم.
2-1- روش راه‌اندازی مستقیم
این روش همچنین به عنوان روش DOL برای راه‌اندازی موتور القایی قفس سنجابی سه فاز شناخته شده‌است.
در این روش مستقیماً ۳ فاز استاتور موتور القایی قفس سنجابی را به منبع تغذیه وصل می‌کنیم.
موتور در زمان راه‌اندازی، برای مدت زمان بسیار کوتاهی جریان راه‌اندازی بسیار بالایی می کشند (حدود 5 تا 7 برابر جریان کامل بار). مقدار جریان کشیده شده توسط موتور به طراحی و اندازه آن بستگی دارد.
اما چنین مقدار بالای جریان به دلیل ساختار قوی موتور القایی قفس سنجابی به موتور آسیب نمی‌رساند.
چنین مقدار بالای جریان باعث افت ناگهانی ولتاژ در ولتاژ منبع تغذیه‌می‌شود.
یک نمونه زنده از این افت ناگهانی ولتاژ ، کم نور شدن لامپ های موجود در خانه های ما در زمان راه‌اندازی موتور یخچال‌است.
اکنون بیایید معادله کشتاور راه‌اندازی را بر اساس گشتاور کامل بار برای استارت مستقیم استنتاج‌می‌کنیم.
ما مقادیر مختلفی داریم که در گشتاور راه‌اندازی نقش دارند:
ما Ts را گشتاور راه‌اندازی در نظر میگیریم،
Tf گشتاور بار کامل،
If جریان روتور در هر فاز در بار کامل،
Is جریان روتور در هر فاز در زمان راه‌اندازی،
sf لغزش بار کامل،
ss لغزش در زمان راه‌اندازی،
R2 مقاومت روتور،
Ws سرعت سنکرون موتور،
اکنون می توانیم عبارت مربوط به گشتاور موتور القایی را بنویسیم:
از کمک عبارت فوق ما نسبت گشتاور راه‌اندازی به گشتاور بار کامل را می‌نویسیم:
در اینجا فرض کردیم که مقاومت روتور ثابت است و با فرکانس جریان روتور متفاوت نیست.
2-2- روش کاهش ولتاژ
در روش کاهش ولتاژ ، ما سه نوع مختلف از روش راه‌اندازی داریم و اینها در زیر نوشته شده‌است:
- روش راه‌اندازی با مقاومت استاتور
- روش راه‌اندازی با اتوترانسفورماتور
- و روش راه‌اندازی ستاره مثلث
حالا بگذارید هر یک از این روش ها را با جزئیات بیشتر بحث کنیم.
1) روش راه‌اندازی با مقاومت استاتور
راه‌اندازی ماشین‌القایی با مقاومت استاتور در شکل زیر آورده شده‌است:
در این روش ، مقاومت و یا راکتور را در هر فاز اضافه می‌کنیم همانطور که در نمودار نشان داده شده‌است (بین ترمینال موتور و شبکه تغذیه).
از این طریق با اضافه کردن مقاومت می توان ولتاژ را کنترل کرد. فقط بخشی از ولتاژ (x) تغذیه در زمان راه‌اندازی موتور القایی اعمال می‌شود. مقدار x همیشه کمتر از یک است.
به دلیل افت ولتاژ ، گشتاور راه‌اندازی نیز کاهش می‌یابد. معادله گشتاور راه‌اندازی بر اساس درصد ولتاژ X را به دست می آوریم تا تغییرات گشتاور را به علت تغییرات ولتاژ نشان دهیم.
با افزایش سرعت موتور ، رآکتور یا مقاومت از مدار جدا می‌شود و سرانجام با رسیدن موتور به سرعت کار خود، مقاومت ها اتصال کوتاه می‌شوند.
اکنون معادله گشتاور راه‌اندازی را از نظر گشتاور بار کامل برای روش راه‌اندازی مقاومت استاتور استخراج می‌کنیم.
ما مقادیر مختلفی داریم که برای معادله گشتاور راه‌اندازی در زیر نوشته شده‌است:
ما Ts را به عنوان گشتاور راه‌اندازی تعریف می‌کنیم،
Tf گشتاور بار کامل،
If جریان هر فاز روتور در بار کامل،
Is جریان هر فاز روتور در زمان راه‌اندازی،
sf لغزش بار کامل،
ss لغزش راه‌اندازی،
R2 مقاومت روتور،
Ws سرعت سنکرون موتور،
اکنون می توانیم مستقیماً عبارتی برای گشتاور موتور القایی را بنویسیم:
از کمک عبارت فوق ما نسبت گشتاور راه‌اندازی به گشتاور بار کامل را می نویسیم:
رتور
در اینجا فرض کردیم که مقاومت روتور ثابت است و با فرکانس جریان روتور متفاوت نیست. از معادله فوق می توانیم از نظر گشتاور بار کامل ، عبارتی برای گشتاور راه‌اندازی داشته باشیم.
اکنون در زمان راه‌اندازی ولتاژ در هر فاز به xV1 کاهش می‌یابد، جریان راه‌اندازی هر فاز نیز به xIs کاهش می‌یابد. در جایگزینی مقدار Is به عنوان xIs در معادله 1. ما داریم:
این تغییر گشتاور راه ا ندازی را با مقدار x را نشان می‌دهد.
اکنون ملاحظاتی در مورد این روش وجود دارد. اگر مقاومت سری اضافه کنیم، تلفات توان افزایش می‌یابد بنابراین بهتر است از رآکتور سری به جای مقاومت استفاده شود،
زیرا در کاهش ولتاژ مؤثرتر است با این وجود راکتور سری نسبت به مقاومت سری هزینه بیشتری دارد.
مقدار گشتاور راه‌اندازی با کاهش ولتاژ با مقدار نسبت توان ۲ کاهش ولتاژ کاهش می‌یابد.
2) روش راه‌اندازی اتو ترانسفورماتور
همانطور که از نام این روش پیداست، ما اتو ترانسفورماتور را بین منبع تغذیه سه فاز و موتور القایی همانطور که در نمودار داده شده نشان داده ایم متصل می‌کنیم:
اتو ترانسفورماتور یک ترانسفورماتور کاهنده است از این رو باعث کاهش ولتاژ تغذیه در هر فاز از V1 به xV1 می‌شود. کاهش ولتاژ ، جریان را ازIs به xIs کاهش‌می‌دهد.
پس از رسیدن موتور به سرعت نامی خود ، اتو ترانسفورماتور جدا شده و سپس ولتاژ کامل خط اعمال‌می‌شود.
اکنون اجازه دهید تا برای راه‌اندازی گشتاور از نظر گشتاور کامل بار برای روش راه‌اندازی اتو ترانسفورماتور استفاده کنیم. ما مقادیر مختلفی داریم که در بیان برای گشتاور راه‌اندازی در زیر نوشته شده‌است:
ما Ts را به عنوان گشتاور راه‌اندازی تعریف می‌کنیم،
Tf به عنوان گشتاور کامل بار،
If جریان روتور در هر فاز در بار کامل،
Is جریان روتور در هر فاز در زمان راه‌اندازی،
sf به عنوان لغزش بار کامل،
ss به عنوان لغزش راه‌اندازی،
R2 به عنوان مقاومت روتور،
Ws به عنوان سرعت سنکرون موتور،
اکنون می توانیم مستقیماً عبارتی برای گشتاور موتور القایی بنویسیم:
با کمک عبارت فوق ما نسبت گشتاور راه‌اندازی به گشتاور بار کامل را می‌نویسیم:راه‌اندازی ماشین‌القایی
در اینجا فرض کردیم که مقاومت روتور ثابت است و با فرکانس جریان روتور متفاوت نیست.
از معادله فوق می‌توانیم از نظر گشتاور بار کامل ، عبارتی برای گشتاور راه‌اندازی داشته‌باشیم. اکنون در زمان راه‌اندازی ولتاژ در هر فاز به xV1 کاهش‌می‌یابد ، جریان راه‌اندازی هر فاز نیز به xIs کاهش می‌یابد.
در جایگزینی مقدار Is به عنوان xIs در معادله 1. ما داریم
این عبارت تغییر گشتاور اولیه با مقدار x را نشان‌می‌دهد.
3) روش راه‌اندازی ستاره-مثلث
نمودار زیر اتصال روش ستاره مثلث را نشان‌می‌دهد،
این روش برای موتورهایی طراحی شده‌است که با اتصال سیم پیچ مثلث نیز کارمی‌کنند. ترمینال‌های مشخص شده برای فاز استاتور در بالا نشان داده‌شده‌اند.
حالا بگذارید روش کار را ببینیم .فاز استاتور در ابتدا با کمک سوئیچ دوبل سه پل (سوئیچ TPDT ) به ستاره متصل می‌شود که در نمودار با موقعیت 1 نشان داده‌شده‌است و
پس از رسیدن سرعت به حالت پایدار ، سوئیچ به موقعیت 2 که در نمودار بالا نشان داده شده‌است تغییر می‌یابد.
حال اجازه دهید کار مدار فوق را تحلیل کنیم. در حالت اول ترمینال های موتور اتصال کوتاه هستند.
در حالت دوم از نمودار ترمینال های a ، b و c به ترتیب به B ، C و A وصل می‌شوند.
حال بگذارید این عبارت را برای گشتاور راه‌اندازی در شرایط گشتاور بار کامل برای روش راه‌اندازی ستاره مثلث به دست بیاوریم.
ما مقادیر مختلفی داریم که در بیان برای گشتاور راه‌اندازی در زیر نوشته‌شده‌است:
ما Ts را به عنوان گشتاور راه‌اندازی تعریف می‌کنیم،
Tf به عنوان گشتاور کامل بار،
If جریان روتور در هر فاز در بار کامل،
Is جریان روتور در هر فاز در زمان راه‌اندازی،
sf به عنوان لغزش بار کامل،
ss به عنوان لغزش راه‌اندازی،
R2 به عنوان مقاومت روتور،
Ws به عنوان سرعت سنکرون موتور،
اکنون می توانیم مستقیماً عبارتی برای گشتاور موتور القایی را بنویسیم:
رتور
با کمک عبارت فوق ما نسبت گشتاور راه‌اندازی به گشتاور بار کامل را می‌نویسیم:
در اینجا فرض کردیم که مقاومت روتور ثابت است و با فرکانس جریان روتور متفاوت نیست.
بگذارید ولتاژ خط را Vl فرض کنیم ، سپس جریان راه‌اندازی هر فاز هنگام اتصال در موقعیت ستاره ، Iss است که توسط فرمول زیر بدست می‌آید
وقتی استاتور در موقعیت مثلث متصل‌است ، جریان راه‌اندازی را از فرمول زیرداریم:
از معادله فوق داریم:
این نشان می‌دهد که روش کاهش ولتاژ دارای مزایت کاهش جریان راه‌اندازی‌است،
اما نقطه ضعف تمام روش های کاهش ولتاژاین است که سبب کاهش قابل توجهی از گشتاور راه‌اندازی می‌شوند.
————————————————–
3- روش های راه‌اندازی موتور های روتور سیم‌پیچی شده
ما می توانیم از تمام روش هایی که برای راه‌اندازی موتور القایی قفس سنجابی صحبت کردیم به منظور راه‌اندازی موتور روتور سیم‌پیچی شده‌استفاده‌کنیم.
ما در اینجا درباره ارزانترین روش راه‌اندازی موتور روتور سیم‌پیچی شده بحث خواهیم کرد.
افزودن مقاومت های خارجی در مدار روتور
با این کار جریان راه‌اندازی کاهش می‌یابد، گشتاور راه‌اندازی را افزایش می‌دهد و همچنین ضریب توان را بهبود می‌بخشد.
نمودار مدار در زیر نشان داده‌شده‌است: در نمودار مدار ، سه حلقه لغزان نشان داده شده به ترمینال های روتور موتور روتور سیم‌پیچی شده متصل می‌شوند.
در زمان راه‌اندازی موتور ، مقاومت خارجی بطور کامل در مدار روتور اضافه‌می‌شود.
سپس با افزایش سرعت روتور مقدار مقاموت خارجی کاهش‌می‌یابد، اما گشتاور موتور در طول زمان شتاب موتور در مقدار حداکثر باقی می‌ماند.
در شرایط عادی هنگام بهبود گشتاور بار موتور ، مقاومت خارجی برداشته‌می‌شود.
ما می توانیم موتور القایی را با موتور سنکرون مقایسه‌کنیم. مقایسه عاقلانه ای بین موتور القایی و موتور سنکرون در زیر نوشته‌شده‌است،
رتور
- موتور القایی همیشه در ضریب توان پسفاز کار می‌کند در حالی که موتور سنکرون می تواند در هر دو ضریب توان پسفاز و پیشفاز کارکند.
- در موتور القایی مقدار حداکثر گشتاور به طور مستقیم با مربع ولتاژ منبع متناسب‌است در حالی که در ماشین سنکرون حداکثر گشتاور مستقیماً با ولتاژ منبع تغذیه متناسب‌است.
- در موتور القایی ما می توانیم به راحتی سرعت را کنترل کنیم در حالی که در موتورسنکرون ، در شرایط عادی نمی توان سرعت موتور را کنترل کرد.
- موتور القایی دارای گشتاور خود راه انداز‌است در حالی که موتور سنکرون دارای گشتاور خود راه‌اندازی‌نیست.راه‌اندازی ماشین‌القایی
- ما نمی توانیم از موتور القایی برای بهبود ضریب توان سیستم تغذیه استفاده کنیم در حالی که با استفاده از موتور سنکرون می توانیم ضریب توان سیستم تغذیه را بهبود بخشیم.
- این یک ماشین خود تحریک‌است به این معنی که هیچ نیازی به تحریک DC نیست در حالی که موتور سنکرون به طور تحریک دوبل‌است به معنای نیاز به تحریک جداگانه DCاست.
- در موتور القایی در هنگام افزایش بار ، سرعت موتور کاهش می‌یابد در حالی که سرعت موتور سنکرون همیشه ثابت‌است.
مقالات مربتط:
تفاوت بین اتصال ستاره و مثلث – مقایسه ستاره و مثلث
راه انداز ستاره مثلث موتور ۳ فاز القایی
راه انداز یا استارتر موتور الکتریکی چیست؟ انواع راه انداز موتور و روش های راه‌اندازی موتور
درایو موتورهای القایی | راه‌اندازی، کنترل سرعت، ترمز موتور القایی
لینک زبان اصلی مقاله :