مقاله در مورد راه اندازی موتورهای القایی

بخشی از مقاله

راه اندازي موتورهاي القايي

همانطوري که مي دانيد ، راه اندازي موتورهاي القايي در صنعت از اهميت ويژه اي برخوردار است. به خصوص اين که امروزه استفاده از راه اندازهاي الکترونيکي مانند راه اندازهاي نرم - کنترلر هاي سرعت بسيار مرسوم شده است و لازم است علاقه مندان و کارشناسان اين رشته روشهاي کنترل و راه اندازي موتورها را به شيوه هاي کلاسيک به ديده فراموشي بسپارند و به فراگيري روشهاي بروز بپردازند.
________________________________________
نصب و راه اندازي موتورهاي استارتر
همانطوري كه مي دانيد ، راه اندازي موتورهاي القايي در صنعت از اهميت ويژه اي برخوردار است. به خصوص اين كه امروزه استفاده از راه اندازهاي الكترونيكي مانند راه اندازهاي نرم - كنترلر هاي سرعت بسيار مرسوم شده است و لازم است علاقه مندان و كارشناسان اين رشته روشهاي كنترل و راه اندازي موتورها را به شيوه هاي كلاسيك به ديده فراموشي بسپارند و به فراگيري روشهاي بروز بپردازند.
يكي از روشهاي راه اندازي موتورهاي القايي راه اندازهاي نرم مي باشد كه از طريق آنها موتور ها از طريق كنترل ولتاژ-فركانس در يك زمان مشخص بتدريج از سرعت صفر به سرعت نامي مي رسند كه اين روش امروزه كاملا جا افتاده است.

راه اندازهاي نرم تنها در هنگام راه اندازي بكار مي روند و معمولا پس از راه اندازي توسط يك كنتاكتور باي پس از مدار خارج مي گردند. اين راه اندازها مي توانند به سيستم از كار اندازي نرم نيز مجهز باشند كه كاربرد هاي ويژه اي دارد. ضمن اين كه عموما اين نوع راه اندازها به ترمز الكترونيكي از طريق تزريق جريان مستقيم نيز مجهز مي باشند.
سازندگان اين نوع راه اندازها معمولا حفاظت هاي مورد نياز براي موتور را نيز در راه اندازها تعبيه مي كنند كه از اين طريق حجم راه انداز محدود مي گردد. ضمن اين كه با استفاده از اين گونه راه اندازها نياز به در نظر گرفتن كنتاكتور اصلي نيست . حفاظت هايي كه معمولا در راه اندازهاي نرم پيش بيني مي گردد بشرح زير است :
- حفاظت در مقابل اضافه بار
- حفاظت در مقابل توالي معكوس فازها و دو فاز شدن
- حفاظت در مقابل افزايش حرارت سيم پيچ هاي موتور كه از طريق سنسورهاي حرارتي انجام مي گردد.
- حفاظت در مقابل كاهش ولتاژ
و موارد ديگر كه بسته به سازنده راه انداز مي تواند تغيير كند.
نكته مهم اينجاست كه هنگام بسته شدن كنتاكتور باي پس حفاظت هاي تعبيه شده در راه انداز همچنان فعال مي باشد چون مسير باي پس تنها تايرستورها را باي پس مي كند.
جهت بستن كنتاكتور باي پس بعد از راه اندازي موتور عموما از يك كنتاكت راه انداز استفاده مي گردد كه بعد از رمپ راه اندازي به صورت خودكار فعال مي گردد. لازم به ذكر است كه برخي از راه اندازهاي نرم داراي سيستم باي پس داخلي هستند كه ديگر نياز به در نظر گرفتن كنتاكتور باي پس نيست.

با توجه به اين كه تايرستورهاي بكار رفته در راه اندازهاي نرم حرارت توليد مي كنند اينطور استنباط مي گردد كه در تابلوهاي داراي راه اندازهاي نرم لازم است از فن استفاده گردد. ولي با توجه به كار راه انداز تنها در مرحله استارت ، حرارت توليد شده تنها به مرحله راه اندازي محدود مي گردد و بنابر اين در راه اندازهاي داراي سيستم باي پس تنها تعبيه شكاف هاي عبور هوا متناسب با درجه حفاظتي تابلو توصيه مي گردد. ضمن اين كه اين گونه راه اندازها عموما مجهز به هيت سينك و فن هستند.
اكثر راه اندازهاي نرم مجهز به پورت هاي اطلاعاتي مانند مودباس- پروفي باس و .... جهت تبادل اطلاعات مي باشند كه از اين طريق مي توان از كليه اطلاعات داخل راه انداز مطلع گرديد به اين طريق كنترل اين راه انداز ها توسط سيستم هايي مانند DCS بسيار ساده مي باشد.
- يك هند بوك مفيد در مورد راه اندازهاي نرم كه مطالعه آن را به كليه علاقه مندان توصيه مي كنم.
نصب و راه اندازي انواع اينورتورها

کنترل سرعت موتورهاي الکتريکي از ديرباز در صنعت از جمله مسائل مهم، پيچيده و پر هزينه به شمار مي رفته که اين امر مشکلات زيادي را براي سازندگان ماشين آلات و همچنين صاحبان صنايع ايجاد مي کرده است . در زمانهاي گذشته براي سيستمهايي که در آنها نياز يه موتورهاي الکتريکي با سرعت متغير بوده به ناچار بايستي از موتورهاي DCاستفاده مي شد. استفاده از موتورهاي DC مشکلات زيادي را به همراه دارد . برخي از اين مشکلات عبارتند از :

موتورهاي DC نياز به يکسو سازهاي پر قدرت دارند
موتورهاي DC هزينه تعمير و نگهداري بالايي دارند
موتورهاي DC در مقايسه با موتورهاي AC در يک کلاس مشابه وزن و حجم بيشتري دارند
موتورهاي DC اغلب از موتورهاي AC در کلاس يکسان داراي قيمت بيشتري مي باشند.

مشکلات فوق و برخي دلايل ديگر باعث شده امروزه کمتر از موتورهاي DC استفاده شده و استفاده از موتورهاي AC با سرعت متغير به سرعت در حال رشد باشد . براي کنترل دور موتورهاي AC امروزه درايورهاي زيادي توسط شرکتهاي مختلف ارائه مي گردد . برخي مزاياي اين درايورها به شرح ذيل مي باشد :
داراي قيمتهاي پائيني هستند
از لحاظ فيزيکي فضاي بسيار کوچکي را اشغال مي کنند
به سادگي نصب و راه اندازي مي شوند
به سادگي قابل برنامه ريزي هستند
علاوه بر سيستمهاي دستي در سيستمهاي اتوماتيک نيز قابل استفاده هستند
نياز به منبع تغذيه هاي جدا گانه ندارند
علاوه بر قابليت تغيير سرعت موتور قابليتهاي بسيار ديگري در اين درايورها وجود دارد .
به عنوان مثال: نمايش پارامترهاي فرکانس ، جريان ، ولتاژ ، حفاظت موتورها در مقابل اضافه جريان و ولتاژ ، تنظيم شتابهاي راه اندازي و توقف ، قابليت تغيير جهت چرخش موتور

روشهاي مختلف راه اندازي موتورهاي آسنكرون
در مورد ساختمان و مزايا و معايب اين موتورها در قسمتهاي قبلي اين وبلاگ مطالبي را مشاهده كرديد در اين قسمت از راه اندازي اين موتورها مطالبي‌ را مينويسم اميدوارم مورد توجه تان قرار گيرد .
موتورهاي آسنكرون با توجه به قدرت و ولتاژ آن به طرق مختلف راه اندازي ميشوند و با توجه به اينكه موتور در لحظه شروع به كار جريان زيادي ميكشد و اين جريان زياد علاوه بر اينكه به خود موتور صدمه ميزند به مصرف كننده هاي ديگري كه از اين خط تغذيه مي كنند لطمه زده و كار آنها را مختل مي سازد.

بنابراين براي كم كردن جريان شروع به كار موتور بايد چاره اي انديشيد؟؟
معمولاً به روشهاي زير راه اندازي ميشود در نتيجه جريان راه اندازي‌ كم ميشود :
1- به طور مستقيم
2- توسط كليد يا مدار ستاره – مثلث
3- توسط كمپانساتور
4- راه اندازي بوسيله اضافه كردن مقاومت در مدار روتور
5- راه اندازي بوسيله داخل كردن مقاومت در مدار استاتور
1- راه اندازي موتور به طور مستقيم : براي‌ موتورهايي كه بزرگ نيستند و‌ آمپر زيادي از شبكه نمي كشند بوسيله يك كليد سه قطبي به شبكه متصل ميشوند .

2- راه اندازي ستاره – مثلث : ابتدا ولتاژ اوليه را كه بر هر فاز متصل ميشود ،‌ را كم مى كنيم سپس وقتي كه موتور به دور نرمال خود رسيد ولتاژي كه به هر فاز مي رسد را زياد مي كنيم .
بنابراين در لحظه اول كليد به حالت ستاره بوده يعني ولتاژ دو سر هر فاز به u/√3 تقليل مي يابد در نتيجه موتور با توان 3/1 توان نامي خود كار مي كند .
استعمال كليد روي انواع موتورها با روتور قفسه اي يا روتور سيم پيچي امكان پذير است . ولي در موتورهايي كه با بار زياد كار مي كنند از كليد براي راه اندازي استفاده نمي شود . چون گشتاور مقاوم بار زياد است .

3- راه اندازي توسط كمپانساتور : اين وسيله راه اندازي كه اتوترانسفورماتور كاهنده است بين موتور و شبكه قرار مي گيرد . اين طريق راه اندازي به دليل اينكه جريان شروع به كار و گشتاور شروع به كار هر دو به يك نسبت پايين مي آيند خيلي خوب است . ولي چون هزينه آن گران است فقط در موتورهايي كه قدرت زياد دارند استفاده مي شوند.

4- راه اندازي موتورهاي قفسه اي بوسيله قرار دادن مقاومت سر راه استاتور : براي جلوگيري از عبور جريان زياد در موقع راه اندازي موتور ميتوان مقاومت هايي به طور سري سر راه سيم پيچي هاي موتور قرار دارد . و به تدريج كه موتور دور مي گيرد دسته مقاومتهاي راه انداز را به طرف چپ حركت داده در اين صورت كم كم مقاومتها از سر راه مدار خارج ميشود.
اين طريق راه اندازي به دليل تلفات انرژي در مقاومتها زياد و نيروي كشش در لحظه شروع به كار كم ، استعمال كمي دارد.

5- راه اندازي موتورهاي آسنكرون با روتور سيم پيچي با

قرار دادن مقاومت سر راه روتور : تمام مقاومتهاي راه انداز را سر راه سيم پيچي روتور قرار داد . بدين وسيله مقاومت مدار سيم پيچي روتور را به حداكثر مقدار خود ميرسانند و سپس استاتور را به شبكه برق وصل مي كنند . مقاومت روئستاي روتور به تدريج از مدار خارج ميشود .

در حالت کلي شش روش مختلف براي راه اندازي موتورهاي AC استفاده ميشود:

1. راه اندازي مستقيم ياDOL
2. راه اندازي به روش ستاره مثلث
3. راه اندازي با استفاده از اتوترانسفورماتور
4. راه اندازي با استفاده از راکتور يا مقاومت
5. راه اندازي با استفاده از Soft Starter
6. راه اندازي با استفاده از Frequency Converter

بعنوان مقايسه روشهاي راه اندازي موارد زير قابل ذکر است:
1. بجز روش اتصال مستقيم موتور يا روش DOL در بقيه روشها اصل مهم ، محدود کردن ولتاژ اعمالي به موتور و در نتيجه کاهش جريان راه اندازي موتور ميباشد.

2. به همين دليل در اين روشها زمان راه اندازي نسبت به روش اتصال مستقيم افزايش پيدا ميکند.
3. در روش DOL هيچگونه محدودسازي جريان راه اندازي اعمال نميشود. در نتيجه عبور جريان راه اندازي موجب افت ولتاژ شبکه بصورت محلي شده و اين افت ولتاژ ميتواند به ساير تجهيزات آسيب وارد کند.
4. علاوه بر اين شتاب گيري بسيار سريع موتور در زمان راه اندازي ميتواند باعث آسيب ديدگي اتصالات مکانيکي ، پيچها و ياتاقانها شود. در حالت کلي روش DOL تنها در موتورهاي با ظرفيت کوچک و يا حداکثر متوسط بکار گرفته ميشود.

راه اندازي موتور DC بصورت چپگرد – راستگرد با ميکرو کنترلر و کامپيوتر:
در اين مدار ساده شما ميتوانيد موتور DC را بصورت چپ گرد يا راست گرد راه اندازي نمائيد .
- در اين مدار از ترانزيستور هاي TIP122 تقويت جريان براي موتور استفاده شده . شما ميتوانيد از اي سي ULN2003 بجاي 4 ترانزيستور استفاده نمائيد .
- همچنين در اين مدار براي کنترل چپ گرد راست گرد موتور از پل هيبريد يا (H) استفاده شده است . يعني يا Q1 و Q4 روشن و موتور مثلا" در جهت راست ميچرخد و يا Q2وQ3 روشن و موتور مثلا" در جهت چپ ميچرخد . حسن اين روش اين است که ميتوان عمل ترمز را نيز براي موتور انجام داد . به اين ترتيب که اگر دو سر موتور اتصال کوتاه شود موتور ترمز ميکند . بنابراين يا Q1وQ2 همزمان روشن شوند يا Q3وQ4 .
- همچنين اگر براي راه اندازي از ترانزيستور استفاده ميکنيد حتما" از ديود هرز گرد براي تخليه جريان موتور هنگام قطع ولتاژ استفاده کنيد .
- تغذيه موتور و تغذيه ميکرو را جداگانه و مجزا از يکديگر فراهم کنيد
- در برنامه ميکرو براي تشخيص فرمان شما براي کنترل چپ گرد يا راست گرد بودن موتور از وقفه هاي خارجي استفاده شده است . هر يک از کليد هايي که در شماتيک مدار مشاهده ميکنيد باعث چرخش موتور در يک جهت ميشوند .

- در شماتيک مدار کريستال و نيز پايه ريست باياس نشده اند . شما بايستي اين پايه ها را بصورت مناسب باياس کنيد .
روشهاي راه اندازي موتورهاي سنكرون:
براي راه اندازي موتورهاي سنكرون سه روش اساسي مي توان به كار برد.
1-كاهش سرعت ميدان مغناطيسي استاتور: تا حدي كه روتور بتواند طي نيم سيكل چرخش ميدان مغناطيسي شتاب بگيرد و با آن قفل شود . اين كار را مي توان با كاهش فركانس منبع تغذيه انجام داد.