به طور کلی، ما اغلب از موتورها در بسیاری از وسایل برقی و الکترونیکی مانند فن، کولر، میکسر، آسیاب، پله برقی، بالابر، جرثقیل و غیره استفاده می کنیم. انواع مختلفی از موتورها مانند موتورهای DC و موتورهای AC بر اساس ولتاژ تغذیه آنها وجود دارد. علاوه بر این، این موتورها بر اساس معیارهای مختلف به انواع مختلفی طبقه بندی می شوند. بگذارید در نظر بگیریم که موتورهای AC بیشتر به عنوان موتورهای القایی، موتورهای سنکرون و غیره طبقه بندی می شوند. در بین همه این نوع موتورها، چند نوع موتور باید با شرایط خاصی کار کند. به عنوان مثال، ما از یک استارت الکترونیکی برای یک موتور تک فاز استفاده می کنیم تا راه اندازی صاف را تسهیل کنیم.
موتور تک فاز
موتورهای الکتریکی که از منبع تغذیه تک فاز برای عملکرد خود استفاده می کنند موتورهای تک فاز نامیده می شوند. اینها به انواع مختلفی طبقه بندی می شوند، اما موتورهای تک فاز پرکاربرد را می توان موتورهای القایی تک فاز و موتورهای سنکرون تک فاز در نظر گرفت.
همچنین بخوانید: اجزای الکتروموتور چیست؟
اگر موتور سه فازی را در نظر بگیریم که معمولاً با منبع تغذیه سه فاز کار می کند که در بین سه فاز، یک تغییر فاز 120 درجه بین هر دو فاز وجود دارد، آنگاه یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می کند. به همین دلیل جریان به روتور القا می شود و باعث برهمکنش بین استاتور و روتور می شود که در نتیجه روتور به چرخش در می آید.
اما در موتورهای تک فاز که فقط با منبع تغذیه تک فاز کار می کنند راه های مختلفی برای راه اندازی این موتورها وجود دارد که یکی از این راه ها استفاده از استارت تک فاز است. در تمام این روش ها، بیشتر فاز دوم به نام فاز کمکی یا فاز شروع تولید می شود تا میدان مغناطیسی دوار در استاتور ایجاد شود.
روش های راه اندازی موتور تک فاز
روش های مختلفی برای راه اندازی موتورهای 1-φ وجود دارد که به شرح زیر است:
- فاز تقسیم یا شروع مقاومتی
- شروع خازن
- خازن شکاف دائم
- خازن شروع به کار خازن
- استارت الکترونیکی موتور تک فاز
فاز تقسیم یا شروع مقاومتی
این روش عمدتاً در موتورهای ساده صنعتی به کار می رود. این موتورها از دو مجموعه سیم‌پیچ به نام‌های سیم‌پیچ شروع و سیم‌پیچ اصلی یا در حال اجرا تشکیل شده‌اند. سیم پیچ شروع از سیم کوچکتری ساخته شده است که با آن مقاومت بالایی در برابر جریان الکتریکی نسبت به سیم پیچی اجرا می کند. با توجه به این مقاومت بالا، میدان مغناطیسی در سیم پیچ شروع با جریان زودتر از توسعه میدان مغناطیسی سیم پیچ اجرا می شود. بنابراین، دو میدان 30 درجه از هم فاصله دارند، اما همین زاویه کوچک خود برای راه اندازی موتور کافی است.
شروع خازن
سیم‌پیچ‌های موتور استارت خازن تقریباً شبیه موتور فاز تقسیم می‌شود. قطب های استاتور 90 درجه از هم جدا شده اند. برای فعال و غیرفعال کردن سیم‌پیچ‌های استارت، از یک کلید معمولی بسته استفاده می‌شود و خازن به صورت سری با سیم‌پیچ استارت قرار می‌گیرد.
با توجه به این خازن، جریان ولتاژ هدایت می شود، بنابراین از این خازن برای راه اندازی موتور استفاده می شود و پس از به دست آوردن 75 درصد سرعت نامی موتور، از مدار جدا می شود.
خازن تقسیم دائمی (PSC)
در روش شروع خازن، پس از رسیدن موتور به سرعت مشخصی از موتور، یک خازن باید قطع شود. اما در این روش یک خازن Run-type به صورت سری با سیم پیچ شروع یا سیم پیچ کمکی قرار می گیرد. این خازن به طور مداوم استفاده می شود و برای جدا کردن آن نیازی به هیچ کلیدی نیست زیرا فقط برای راه اندازی موتور از آن استفاده نمی شود. گشتاور راه اندازی PSC مشابه موتورهای فاز اسپیلت است، اما با جریان راه اندازی کم.
خازن شروع به کار خازن
ویژگی های روش های شروع خازن و PSC را می توان با این روش ترکیب کرد. خازن اجرا به صورت سری با سیم پیچ راه اندازی یا سیم پیچ کمکی وصل می شود و یک خازن استارت با استفاده از یک کلید معمولی بسته در حین راه اندازی موتور به مدار متصل می شود. خازن استارت تقویت کننده راه اندازی موتور و PSC کارایی بالایی را برای موتور فراهم می کند. این پرهزینه‌تر است، اما همچنان گشتاور راه‌اندازی و خرابی بالا را همراه با ویژگی‌های دویدن نرم در قدرت‌های اسب بخار بالا تسهیل می‌کند.
همچنین بخوانید: 6 مرحله راه اندازی الکتروموتور
طرح حفاظتی موتور القایی تک فاز
استارت وسیله ای است که برای کلیدزنی و محافظت از موتور الکتریکی در برابر بارهای خطرناک به وسیله خاموش شدن استفاده می شود. جریان راه اندازی موتورهای القایی AC را کاهش می دهد و همچنین گشتاور موتور را کاهش می دهد.
مدار استارت الکترونیکی
استارت الکترونیکی برای محافظت موتور در برابر اضافه بار و شرایط اتصال کوتاه استفاده می شود. از سنسور جریان در مدار برای محدود کردن جریان خروجی توسط موتور استفاده می شود زیرا در موارد معدودی مانند خرابی یاتاقان، نقص پمپ یا هر دلیل دیگری، جریان گرفته شده توسط موتور از جریان نامی معمولی خود بیشتر می شود. در این شرایط سنسور جریان مدار را برای محافظت از موتور قطع می کند. استارت الکترونیکی برای بلوک دیاگرام مدار موتور در زیر نشان داده شده است.
کلید S1 برای روشن کردن منبع تغذیه از طریق ترانسفورماتور T2 و کنتاکت های N/C رله RL1 استفاده می شود. ولتاژ DC ایجاد شده در خازن C2 از طریق یکسو کننده پل، رله RL2 را انرژی می دهد. با فعال شدن رله RL2، ولتاژ ایجاد شده در سراسر C2 به رله RL3 انرژی می دهد و بنابراین، منبع تغذیه به موتور داده می شود. اگر موتور جریان اضافه می کشد، ولتاژ ایجاد شده در ثانویه ترانسفورماتور T2 به رله RL1 انرژی می دهد تا رله های RL2 و RL3 را قطع کند.
شروع نرم موتور القایی توسط ACPWM
سیستم پیشنهادی برای ارائه استارت نرم موتور القایی تک فاز با استفاده از ولتاژ سینوسی PWM در حین راه اندازی موتور در نظر گرفته شده است. این سیستم از درایوهای کنترل زاویه فاز TRIAC پرهیز می کند و ولتاژ AC متغیر را در طول راه اندازی موتور القایی تک فاز ارائه می دهد. مشابه روش کنترل TRIAC، ولتاژ از صفر تا حداکثر در هنگام شروع در یک بازه زمانی بسیار کم تغییر می کند.
همانطور که در این تکنیک از تکنیک PWM استفاده می‌کنیم که هارمونیک‌های مرتبه بالا بسیار پایین‌تری تولید می‌کند. در این پروژه، ولتاژ AC شبکه به طور مستقیم با استفاده از تعداد بسیار کمتری از اجزای برق فعال و غیر فعال مدوله می شود. از این رو، برای تولید شکل موج ولتاژ خروجی نیازی به توپولوژی مبدل و مبدل های معمولی پرهزینه نیست. نمودار سیم کشی استارت تک فاز موتور در شکل زیر نشان داده شده است.
در این درایو بار به صورت سری با پایانه های ورودی یکسو کننده پل و پایانه های خروجی آن به ماسفت قدرت کنترل شده PWM (IGBT یا Bipolar یا ترانزیستور قدرت) متصل می شود. اگر این ترانزیستور قدرت خاموش باشد، هیچ جریانی از یکسو کننده پل عبور نمی کند و بنابراین بار در حالت OFF باقی می ماند. به طور مشابه، اگر ترانزیستور قدرت روشن باشد، پایانه‌های خروجی یکسوساز پل اتصال کوتاه پیدا می‌کند و جریان از بار عبور می‌کند. همانطور که می دانیم ترانزیستور قدرت را می توان با تکنیک PWM کنترل کرد. از این رو، بار را می توان با تغییر چرخه وظیفه پالس های PWM کنترل کرد.
تکنیک کنترل جدید این درایو برای استفاده در محصولات مصرفی و صنعتی (کمپرسور، ماشین لباسشویی، هواکش) در نظر گرفته شده است که در آن نیاز به در نظر گرفتن هزینه سیستم وجود دارد.
با تشکر از علاقه شما به یادگیری در مورد استارت موتور، امیدواریم در این مقاله ایده مختصری در مورد نقش استارت در محافظت از موتور در برابر جریان های راه اندازی بالا و دستیابی به عملکرد نرم و نرم موتور القایی ارائه شده باشد. برای هرگونه کمک فنی در مورد جزئیات این مقاله، همیشه از شما برای ارسال نظرات خود در بخش نظرات زیر سپاسگزاریم.
همچنین بخوانید: راهنمای انتخاب االکتروموتور مناسب
محاسبه گشتاور راه اندازی در موتور تک فاز
محاسبه گشتاور راه‌اندازی در موتورهای تک‌فاز به فهم دقیق جریان‌های موجود در سیم‌پیچ‌های اصلی و کمکی بستگی دارد. جریان در سیم‌پیچ کمکی به دو مؤلفه عمود بر هم تجزیه می‌شود، که هر یک از این مؤلفه‌ها نسبت به جریان اصلی مطابق یکی از توابع سینوس یا کسینوس عمل می‌کنند.
مؤلفه‌ای که با جریان سیم‌پیچ اصلی زاویه ۹۰ درجه می‌سازد، باعث ایجاد گشتاور می‌شود. از دیاگرام فازوری، این مؤلفه برابر با Is sinθt است. در موتورهای اختلاف فازی، زاویۀ θt معمولاً از ۳۰ درجه بیشتر نمی‌شود، که با در نظر گرفتن sin۳۰ برابر با ۰.۵، ضریب کاهش ۵۰٪ در فرمول محاسبه گشتاور به دست می‌آید.
برای افزایش گشتاور راه‌اندازی، باید اندازه جریان‌های Is و Im افزایش یابد. این امر از طریق کاهش تعداد دور سیم‌پیچی‌ها و به تبع آن کاهش امپدانس آنها ممکن است. با این حال، مجموع جریان‌های Is و Im نمایانگر جریانی است که در لحظه راه‌اندازی از خط کشیده می‌شود. استانداردهای بین‌المللی، به منظور محافظت مصرف‌کنندگان از کاهش ولتاژ هنگام روشن کردن وسایل خانگی، میزان چنین جریانی را محدود می‌کنند.
علاوه بر این، مقاومت قفسه روتور (R2) نیز نقش مهمی در گشتاور راه‌اندازی ایفا می‌کند. افزایش مقاومت آلیاژ مورد استفاده در قفسه روتور یا عدم کاهش سطح مقطع میله‌ها و حلقه‌های انتهایی می‌تواند منجر به افزایش گشتاور راه‌اندازی شود. اما اگر مقاومت بیش از حد افزایش یابد، جریان کاهش یافته و نه تنها گشتاور افزایش نمی‌یابد، بلکه ممکن است کاهش نیز یابد. در موتورهای چندفاز، افزایش مقاومت R2 می‌تواند سرعت بار کامل را کاهش داده و تلفات و دما را افزایش دهد. این موضوع مزیت استفاده از موتورهای راه‌اندازی خازنی را نشان می‌دهد، که در آنها زاویه بین Im و Is تقریباً ۹۰ درجه است و بنابراین گشتاور تولیدی دو برابر موتورهای اختلاف فازی می‌باشد.
بدون دیدگاه