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.
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. درصورتی‌که کنتاکتورهای ستاره و مثلث به‌صورت همزمان متصل شوند، در آن‌ها اتصال کوتاه سه‌فاز رخ‌داده و به همین علت از تایمر برای ایجاد وقفه بین اتصال کنتاکتور ستاره و مثلث استفاده می‌شود. مدت‌زمان جابه‌جایی بین این دو کنتاکتور باتوجه‌به توان موتور و میزان بار آن تنظیم می‌شود؛ بااین‌حال، این تغییر باید به سرعت و با رعایت نکات ایمنی انجام شود.
در این مقاله با انواع روش‌های سربندی ترمینال موتور آشنا شده و سپس به بررسی 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,U2,V2,W2 مشاهده می‌شود.
ترمینال های هم‌نام، ابتدا و انتهای یک کلاف هستند؛ به‌عنوان‌مثال U1 و U2. درصورتی‌که نام ترمینال ها 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 داده‌ایم.
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 ⅓ 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، برای دستیابی به حداکثر گشتاور اتصالات را به حالت مثلث تغییر می‌دهند. از آنجایی‌که تغییر اتصالات نیازمند توقف و خاموش‌شدن کامل موتور است، با استفاده از کنتاکتور ابتدا موتور را در حالت ستاره راه‌اندازی و سپس اتصالات را به مثلث تغییر می‌دهند.
در تصویر زیر وضعیت تخته کلمپ موتور را برای حالت‌های ستاره، مثلث و ستاره مثلث مشاهده می‌کنید.
نحوه عملکرد مدار ستاره مثلث با تایمر
مدار ستاره مثلث با تایمر شامل اجزای زیر می‌شود:
- کنتاکتورها (اصلی، ستاره و مثلث)
- تایمر
- رله اضافه‌بار 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 ستاره مثلث برای مدار فرمان و قدرت 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 اضافه‌بار حرارتی
- NO: نرمال اوپن
- NC: نرمال کلوز
- K1/NO: بوبین نگه دارنده کنتاکتور (نرمال 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 استارت کرده و با تاکومتر سرعت شفت موتور را اندازه گیری می کنیم؛ همزمان با کرنومتر زمان رسیدن به 75 تا 80 درصد دور نامی را اندازه میگیریم. زمانی که طی مدت رسیدن به 75 تا 80 درصد دور نامی در کرنومتر ثبت میگردد زمان تغییر حالت ستاره به مثلث می باشد.
استفاده از محاسبات ریاضی
روش دیگری که برای مشخص کردن زمان ستاره مثلث میتوان استفاده کرد استفاده از رابطه زیر است:
T=4+2√P
که در این رابطه P توان بر حسب کیلووات است. براساس این رابطه می توان برای یک الکتروموتور 22 کیلووات داریم:
T=4+2×√22=13.38
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 ی یک تایمر زمان رسیدن جریان موتور به مقدار ثابت در حالت ستاره را اندازه گیری کنید و این زمان را میتوانید به عنوان زمان ستاره مثلث در نظر بگیرید.
روش سنتی
در این روش افراد به کمک تجربه و گوش دادن به صدای دور موتور به طور تقریبی دور نامی الکتروموتور را تشخیص داده و زمان رسیدن به 75 تا 80 درصد دور نامی را اندازه گرفته و روی تایمر تنظیم می کنند.
نتیجه‌گیری
به‌طورکلی 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 اضافه‌کردن مقاومت
راه‌اندازی ستاره مثلث شامل چندین روش دیگر می‌شود که راه‌اندازی به روش ستاره مثلث با تایمر یکی از رایج‌ترین انواع آن به شمار می‌رود. 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 قطعات و خرید آن‌ها دارید، کارشناسان کالا صنعتی آماده ارائه مشاوره فنی رایگان به شما عزیزان هستند؛ با ما در ارتباط باشید.