مدار ستاره مثلث با تایمر

افزایش ناگهانی جریان و شوک مکانیکی بالا، از جمله مشکلات رایج در هنگام راه‌اندازی و استفاده از الکتروموتور سه‌فاز است. یکی از راه‌های جلوگیری از این مشکلات، استفاده از مدار ستاره مثلث است. در مدار ستاره مثلث با تایمر، سه کنتاکتور با نام‌های کنتاکتور اصلی، ستاره و در نهایت مثلث، یک تایمر، رله اضافه‌بار و دو کلید برای استارت و استاپ در مدار موتور قرار می‌گیرند. این مدار ستاره مثلث را مدار ستاره مثلث اتوماتیک با تایمر نیز می‌نامند.

در هنگام راه‌اندازی، کنتاکتورهای ستاره و اصلی (نرمال) روشن شده و موتور با جریان پایین راه‌اندازی می‌گردد. پس از این که موتور به سرعت نامی رسید، کنتاکتور ستاره توسط تایمر از مدار خارج شده و کنتاکتور مثلث روشن می‌شود. چنانچه کنتاکتورهای ستاره و مثلث به‌ صورت هم‌زمان متصل شوند، در آن‌ها اتصال کوتاه سه‌فاز رخ می‌دهد. به همین علت از تایمر برای ایجاد وقفه بین اتصال کنتاکتور ستاره و مثلث استفاده می‌شود. مدت‌ زمان جابه‌جایی بین این دو کنتاکتور با توجه‌ به توان موتور و میزان بار آن تنظیم می‌شود؛ با این‌ حال، این تغییر باید به سرعت و با رعایت نکات ایمنی انجام شود.

در این مقاله با انواع روش‌های سربندی ترمینال موتور آشنا می‌شویم؛ سپس به بررسی مدار فرمان و نیز مدار قدرت ستاره مثلث و در نهایت نحوه عملکرد مدار ستاره مثلث با تایمر، طریقه نصب تایمر و مزایا و معایب این مدار می‌پردازیم.

آشنایی با سربندی ستاره مثلث

هر الکتروموتور سه‌فاز از سه کلاف سیم‌پیچ تشکیل شده که دو سر هر کلاف از تخته کلمپ ترمینال موتور برای اتصال به برق سه‌فاز بیرون آمده است؛ در نتیجه در تخته کلمپ هر موتور سه‌فاز 6 پایانه با نام‌های U1, V1 ,W1 و U2 , V2 , W2 مشاهده می‌شود.

ترمینال‌های هم‌نام (مانند U1 و U2)، نشان دهنده دو سر یک کلاف هستند.چنانچه نام ترمینال‌ها مشخص نباشد می‌توانید از مولتی‌متر برای تشخیص ابتدا و انتهای یک کلاف استفاده نمایید. در مقاله سربندی موتور سه‌فاز و نحوه تشخیص آن به طور کامل درباره این موضوع توضیح داده شده است.

محاسبه جریان در حالت ستاره مثلث

در سربندی ستاره ولتاژ و جریان خط (دو سر کلاف) رادیکال سه برابر کمتر از ولتاژ و جریان فاز است. به همین علت، گشتاور راه‌اندازی در سربندی ستاره نیز 13 گشتاور نامی موتور است. معمولاً سربندی ستاره برای راه‌اندازی نرم موتور و جلوگیری از جریان هجومی در هنگام راه‌اندازی استفاده می‌شود. پس از اینکه موتور به سرعت نامی خود رسید، بایستی برای دستیابی به حداکثر گشتاور، اتصالات را به حالت مثلث تغییر داد.

از آنجا که تغییر اتصالات، نیازمند توقف و خاموش‌ شدن کامل موتور است، با استفاده از کنتاکتور ابتدا موتور را در حالت ستاره راه‌اندازی و سپس اتصالات را به مثلث تغییر می‌دهند.

در اتصال ستاره، ولتاژ تغذیه یا ولتاژ خط ۳√ برابر ولتاژ فاز است. اما جریان خط و جریان فاز با هم برابرند. در اتصال مثلث ولتاژ خط با فاز برابر است اما جریان خط ۳√ برابر جریان فاز است. در نتیجه با اتصال ستاره، موتور با جریان کمتری راه اندازی می شود و گشتاور راه اندازی موتور نیز کاهش می یابد.

جریان نامی موتور را می‌توان از روی پلاک موتور یا با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:

در این فرمول:

• In جریان نامی موتور بر حسب آمپر
• P توان نامی موتور بر حسب وات
• V ولتاژ شبکه بر حسب ولت
• η راندمان موتور
• cosφ ضریب توان موتور

در حالت ستاره، جریان راه‌اندازی برابر با 13 برابر جریان نامی موتور است:

 اما در حالت مثلث، جریان راه‌اندازی برابر با جریان نامی موتور است:

نحوه عملکرد مدار ستاره مثلث با تایمر

مدار ستاره مثلث با تایمر (یا ستاره مثلث اتوماتیک)، شامل اجزای زیر می‌شود: 

• 3 کنتاکتور (اصلی، ستاره و مثلث)
• تایمر
• رله اضافه‌ بار حرارتی سه‌فاز
• فیوز یا کلید اتوماتیک برای مدار اصلی
• فیوز یا کلید اتوماتیک برای مدار فرمان
• کلیدهای کنترل فشاری

ولتاژ ورودی از هر فاز توسط یک فیوز جداگانه و یا همگی توسط یک کلید اصلی به کنتاکتور اصلی منتقل می‌شود. کنتاکتور اصلی به‌وسیله یک تایمر به کنتاکتور ستاره و مثلث و همچنین کلید حفاظت موتوری (رله اضافه‌بار حرارتی) متصل شده است.

علاوه بر این، جریان به‌وسیله یک فیوز یا کلید اتوماتیک جداگانه به مدار فرمان کنتاکتورها و رله اضافه‌بار وصل می‌شود؛ در این مسیر دو کلید ON و OFF برای روشن یا خاموش‌کردن دستی الکتروموتور نیز تعبیه می‌شود. پس از اتصال کلید اصلی و استارت موتور، ابتدا کنتاکتور اصلی و ستاره در مدار موتور قرار گرفته و پس از رسیدن به دور نامی، کنتاکتور ستاره باز و کنتاکتور مثلث بسته می‌شود تا موتور با توان نامی خود کار کند.

طریقه نصب تایمر ستاره مثلث

مدار ستاره مثلث با تایمر به دو بخش قدرت و فرمان تقسیم می‌شود. در تصویر زیر به‌صورت شماتیک، مدار قدرت ستاره مثلث با تایمر را مشاهده می‌کنید: 

همچنین دیاگرام مدار فرمان ستاره مثلث اتوماتیک با تایمر را در تصویر زیر می‌بینید:

در نهایت طریقه نصب تایمر برای مدار فرمان و قدرت ستاره مثلث را می‌توانید در تصویر زیر مشاهده کنید:

*راهنمای تصاویر:

• L1,L2,L3: خطوط سه‌فاز
• N و E: نول و ارت
• CB/MCB/MCCB: کلیدهای اصلی مدار
• T: تایمر
• K1/K2/K3: کنتاکتورها
• O/L: رله اضافه‌ بار حرارتی
• NO: نرمال اوپن
• NC: نرمال کلوز
• K1/NO: بوبین نگهدارنده کنتاکتور (نرمالی اوپن - به طور معمول باز)

روش های تعیین زمان ستاره مثلث

برای تعیین زمان تغییر وضعیت ستاره به مثلث به طور کلی چهار راه وجود دارد:

• روش تاکومتر – کرنومتر
• استفاده از محاسبات ریاضی
• روش تایمر – آمپر
• روش سنتی

روش تاکومتر – کرنومتر

در این روش موتور را در حالت ستاره راه‌اندازی و با تاکومتر سرعت شفت موتور را اندازه‌گیری می‌کنیم. هم‌زمان، با کرنومتر زمان رسیدن به 75 تا 80 درصد دور نامی را اندازه می‌گیریم. مدت زمانی که لازم است موتور به 75 تا 80 درصد دور نامی برسد را با کرنومتر ثبت می‌کنیم. برای تغییر حالت ستاره به مثلث از این زمان استفاده می‌کنیم.

استفاده از محاسبات ریاضی

روش دیگری که برای مشخص کردن زمان ستاره مثلث می‌توان استفاده کرد استفاده از رابطه زیر است:

که در این رابطه P توان بر حسب کیلووات است. بر اساس این رابطه برای یک الکتروموتور 22 کیلووات داریم:

یعنی برای یک موتور 22 کیلووات حدود 13 ثانیه زمان لازم است تا دور موتور تا 75 تا 80 درصد مقدار نامی آن برسد تا از ستاره به مثلث انتقال حالت یابد.

روش تایمر – آمپر

در این روش هم نیاز است به وسیله یک تایمر زمان رسیدن جریان موتور به مقدار ثابت در حالت ستاره را اندازه‌گیری کنید و این زمان را می‌توانید به عنوان زمان ستاره مثلث در نظر بگیرید.

روش سنتی

در این روش افراد به کمک تجربه و با گوش دادن به صدای دور موتور، به طور تقریبی دور نامی الکتروموتور را تشخیص می‌دهند و زمان رسیدن به 75 تا 80 درصد دور نامی را اندازه می‌گیرند و روی تایمر تنظیم می‌کنند.

نتیجه‌گیری

به‌ طور کلی 6 روش رایج راه‌اندازی الکتروموتور عبارت‌اند از:

• راه‌اندازی مستقیم
• استفاده از درایوهای کنترل دور (اینورتر)
• راه‌اندازی با سافت استارتر
• روش ستاره مثلث
• راه‌اندازی با اتوترانسفورماتور
• راه‌اندازی با اضافه‌ کردن مقاومت

راه‌اندازی ستاره مثلث شامل چند روش دیگر می‌شود که راه‌اندازی به روش ستاره مثلث با تایمر یکی از رایج‌ترین آن‌ها است. نصب قطعات و سیم‌کشی در این روش نیازمند تسلط به دانش فنی و تجربه کافی در این زمینه است؛ بنابراین پیشنهاد می‌کنیم حتماً از افراد ماهر در زمینه برق، برای نصب و راه‌اندازی تجهیزات خود کمک بگیرید.

همچنین اگر نیاز به راهنمایی بیشتر در زمینه انتخاب و خرید قطعات و تجهیزات صنعتی دارید، کارشناسان کالا صنعتی آماده ارائه مشاوره فنی رایگان به شما عزیزان هستند. با ما در ارتباط باشید.