راه اندازی موتور سه فاز با روش ستاره-مثلث

راه اندازی موتور سه فاز با روش ستاره-مثلث (Star-Delta or Wye-Delta) یکی از رایج‌ترین روش‌هایی است که برای کاهش جریان راه اندازی و جلوگیری از آسیب به موتور و تأسیسات الکتریکی به کار می‌رود. این روش در موتورهای با توان بالا که دارای جریان راه اندازی زیادی هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ادامه مراحل راه اندازی با این روش را شرح خواهیم داد:

مراحل راه اندازی موتور سه فاز به روش ستاره-مثلث:

۱.آماده سازی:

ابتدا مطمئن شوید که موتور و همه اجزای مرتبط به درستی نصب شده‌اند و ایمنی كامل رعایت شده است.

بررسی کنید که ولتاژ تغذیه موتور با ولتاژ اسمی روی پلاک موتور مطابقت داشته باشد.

۲.اتصال ستاره:

در این مرحله سرهای سیم‌پیچی‌های موتور برای شروع در حالت ستاره متصل می‌شوند؛ یعنی هر سه پایانه انتهایی سیم‌پیچ معمولاً با برچسب U2, V2, W2 به هم وصل می‌شوند.

موتور را روشن کنید. در این حالت ولتاژ به هر سیم ‌پیچ معادل 1/√3 (تقریباً 58%) ولتاژ خط خواهد بود. این امر باعث کاهش جریان راه اندازی موتور می‌شود.

۳.سوییچ به مثلث:

پس از گذشت چند ثانیه و رسیدن موتور به سرعت نزدیک به نامی (حدود 80 تا 85 درصد سرعت نامی)، اتصالات باید از حالت ستاره به حالت مثلث تغییر یابند.

این کار معمولاً به صورت خودکار توسط کنتاکتورهای ستاره-مثلث انجام می‌شود.

در این حالت هر سه پایانه ابتدایی سیم‌پیچ (U1, V1, W1) به فازهای مختلف ولتاژ شبکه وصل می‌شوند و پایانه‌های انتهایی باقی‌مانده (U2, V2, W2) به شکلی وصل می‌شوند که هر کدام به پایانه ابتدایی دیگر موتور متصل شوند.

۴.کارکرد نهایی:

پس از تغییر اتصال به مثلث، موتور قادر خواهد بود 100٪ از ولتاژ خط را دریافت کند و وارد حالت دائمی کارکرد شود.

موتور باید در این حالت راه اندازی تا رسیدن به سرعت نامی کاملاً پایدار باشد.

نکته اصلی در استفاده از روش ستاره-مثلث تشخیص زمان مناسب برای تغییر حالت از ستاره به مثلث است. اگر این تغییر زودتر از زمان مقتضی صورت پذیرد، ممکن است موتور جریان راه اندازی بالایی را کشیده و با مشکل مواجه شود. این روش در موتورهایی که ولتاژ ستاره آن ها با ولتاژ شبکه مطابقت دارد، به خوبی کار می‌کند.

در اتصالات سه‌فاز، دو روش رایج اتصال ستاره (Y) و اتصال مثلث (Δ) وجود دارد که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوتی دارند. وقتی صحبت از راه‌اندازی یک موتور سه‌فاز با روش ستاره-مثلث می‌شود، منظور این است که موتور ابتدا با اتصال ستاره راه‌اندازی می‌شود و سپس پس از راه‌اندازی و رسیدن به یک سرعت خاص، به اتصال مثلث تغییر می‌کند.

تفاوت اتصال ستاره و مثلث:

اتصال ستاره (Y)

در این حالت سیم‌پیچ‌های موتور به شکل Y متصل می‌شوند. به این معنی که یک سر هر سیم‌پیچ به هر فاز از منبع تغذیه وصل می‌شود، و سه سر دیگر با هم متصل می‌شوند و به نقطه مشترک، معروف به نقطه‌ نوترال (Neutral) می‌رسند.

جریان راه‌اندازی در اتصال ستاره کمتر است و معمولاً تقریباً 1/3 جریان مثلث خواهد بود. این ویژگی باعث کاهش جریان راه‌اندازی و در نتیجه کاهش گشتاور و توان در حالت راه‌اندازی می‌شود.

اتصال مثلث (Δ)

در این حالت ابتدای هر سیم‌پیچ به یک فاز و انتهای آن به فاز دیگر وصل می‌شود، بنابراین یک دور مثلثی شکل تشکیل می‌شود.

این حالت باعث می‌شود ولتاژ اعمالی به هر سیم‌پیچ با ولتاژ خط برابر باشد و به این ترتیب جریان و گشتاور و توان بالاتری تولید می‌کند. به خاطر داشته باشید که ولتاژ فاز در اتصال ستاره √3 برابر کمتر از اتصال مثلث است.

روش راه‌اندازی موتور سه‌فاز به صورت ستاره-مثلث:

پروسه راه‌اندازی به صورت مرحله ‌به ‌مرحله و با استفاده از کنتاکتورها یا رله‌های خاصی انجام می‌شود که به نام کنتاکتورهای ستاره-مثلث شناخته می‌شوند:

۱.راه‌اندازی اولیه با اتصال ستاره (Y):

موتور با اتصال نمادی Y راه‌اندازی می‌شود. این اتصال جریان هجومی را کاهش داده، و گشتاور راه‌اندازی را به حدی کافی برای شروع حرکت موتور می‌رساند.

۲.تغییر اتصال به مثلث (Δ):

پس از یک دوره زمانی تعیین شده یا رسیدن به سرعت معیّن (معمولاً بین 75 تا 85 درصد سرعت نامیال), اتصال سیم‌پیچ‌ها از ستاره به مثلث تغییر می‌کند. این کار معمولا توسط رله زمانی یا کنترل الکترونیکی انجام می‌شود.

با تغییر به اتصال مثلث، ولتاژ کامل به سیم‌پیچ‌ها اعمال می‌شود و موتور می‌تواند به توان نامی خود برسد و به کار خود ادامه دهد.

این روش تنها برای موتورهایی که برای هر دو نوع اتصال طراحی شده‌اند قابل استفاده است و نیاز به دقت زیادی در تنظیم زمان بین تغییر از ستاره به مثلث دارد تا موتور صدمه نبیند.

سافت استارتر (Soft Starter) و اینورتر (Inverter) دو دستگاه الکترونیکی قدرت هستند که برای کنترل راه‌‌اندازی، سرعت و عملکرد موتورهای الکتریکی سه فاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. با اینکه هر دو دستگاه بر روی عملکرد موتور اثر می‌گذارند، اما هرکدام به شیوه‌ای متفاوت و برای مقاصد خاصی طراحی شده‌اند.

سافت استارتر:

سافت استارترها به ‌منظور کاهش جریان راه‌اندازی و گشتاور در هنگام شروع به کار موتور طراحی شده‌اند. روش کار آن‌ها به این صورت است که در روشن کردن موتور، ولتاژ اعمالی به موتور را به تدریج افزایش می‌دهند تا به ولتاژ نامی برسد. این امر باعث می‌شود جریان بالایی که موجب ایجاد فشار و آسیب به سیستم‌های الکتریکی می‌شود، کاهش پیدا کند.

سافت استارترها بیشتر در ظرفیت‌های بالا و برای موتورهایی که نیازی به تغییر سرعت ندارند و تنها هدف کاهش فشار بر شبکه در هنگام راه‌اندازی است، مورد استفاده قرار می‌گیرند. مثلاً در پمپ‌ها، فن‌ها و دستگاه‌های کمپرسور که بار راه‌اندازی معمولی دارند.

اینورتر درایو متغیر سرعت یا VFD:

اینورترها که با نام‌های درایو متغیر سرعت Variable Frequency Drive یا VFD و درایو AC (AC Drive) نیز شناخته می‌شوند، دستگاه‌هایی هستند که فرکانس و ولتاژ خروجی را برای کنترل سرعت موتور AC تغییر می‌دهند.

علاوه بر این، اینورتر می‌تواند مانند سافت استارتر عمل کرده و جریان راه‌اندازی را کنترل کند. ولی ویژگی اصلی یک اینورتر قابلیت کنترل کردن سرعت موتور در طول زمان کارکرد آن است. این امکان پذیر است چرا که VFD بر قدرت گیری موتور با تغییر فرکانس و ولتاژ تغذیه عمل می‌کند.

اینورترها برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق سرعت دارند مانند باند‌های نقاله، ماشین‌های ابزار دقیق، موتورهای فرآیند و غیره به کار می‌روند.

در نتیجه گزینه مناسب بین سافت استارتر و اینورتر بستگی به نیاز دقیق شما دارد. اگر هدف تنها کاهش جریان هجومی در هنگام راه‌اندازی است، بهترین گزینه سافت استارتر است. اما اگر نیاز به کنترل پیچیده‌تری دارید که شامل تنظیم سرعت و سایر پارامترهای عملیاتی باشد، استفاده از اینورتر توصیه می‌شود.