شماره تماس (+۹۸۲۱) ۲۷ ۶۹ ۴۴ ۴۴
آدرس ایمیل info@tavanresan.com

اخبار و تازه ها

4 روش راه اندازی الکتروموتور

راه اندازی الکتروموتور یکی از چالش‌های اساسی و همیشگی در صنایع مختلف بوده و متخصصان و صنعتگران همواره تلاش کرده اند تا بتوانند بر این چالش فایق بیایند و به همین منظور روش‌های مختلفی بوجود آمد. 

در صورتیکه راه اندازی الکتروموتور به درستی انجام نشود، شاهد بروز مشکلاتی مانند آسیب به موتور الکتریکی و سایر تجهیزات مکانیکی مرتبط با این دستگاه خواهیم بود.

در نتیجه هدف ما در این مقاله بررسی دقیق و موشکافانه 4 روش اصلی در راه اندازی الکتروموتور به همراه مزایا و معایب هر یک از آنها است تا بدین طریق خسارات ناشی از عدم انتخاب غیر صحیح راه اندازی این تجهیز به حداقل ممکن برسد.

پس آنچه در این مطلب خواهید خواند شامل موارد زیر است.

اهمیت راه اندازی صحیح الکتروموتور

همه ما کم و بیش با دستگاه موتورالکتریکی یا الکتروموتور آشنا هستیم. حتی ممکن است به طور مستقیم یا غیر مستقیم با آن سر و کار داشته باشیم و همانطور که احتمالا می‌دانید این تجهیز در صنعت و همچنین در زندگی روزمره کاربرد فراوان دارد. بنابراین می‌توان گفت وجود الکتروموتور بسیار مهم و حیاتی است.

البته تاکید بر اهمیت بسیار بالای الکتروموتور به این معنی نیست که این دستگاه عاری از اشکال است و از آنجایی که تاثیر و اهمیت این دستگاه بسیار زیاد است، مسلما مشکلات و نحوه برطرف کردن آنها نیز از اهمیت بسیار بالایی برخوردار می‌باشد.

شاید اینجا سوال شود که استفاده از الکتروموتور چه اشکال یا اشکالاتی را ایجاد می‌کند؟

به عنوان مثال جریان بسیار زیاد مصرفی در لحظه استارت الکتروموتور را می‌توان نام برد که اتفاقا اگر راه حلی برای آن در نظر گرفته نشود، مشکلات زیادی مانند آسیب رساندن به سایر تجهیزات الکتریکی و مکانیکی، افزایش هزینه برق مصرفی و ... را به دنبال خواهد داشت.

در واقع الکتروموتور در زمان استارت مستقیم و بدون تجهیزات واسط کنترلی، بطور میانگین مقدار جریانی در حدود 7 برابر جریان نامی از شبکه می‌کشد که این اتفاق یک چالش اساسی در حوزه مدیریت مصرف انرژی محسوب می‌شود.

اهمیت این مشکل زمانی بیشتر مشخص خواهد شد که بخواهیم از چندین الکتروموتور استفاده کنیم. در چنین حالتی مقدار جریان مصرفی بسیار زیاد بوده و این مقدار بسیار زیاد جریان، باعث بروز مشکلاتی مانند آسیب رساندن به شبکه برق و سایر تجهیزات الکتریکی خواهد شد و همچنین هزینه برق مصرفی هم افزایش چشمگیری خواهد یافت.

در واقع می‌توان اینطور گفت که راه اندازی الکتروموتور بصورت صحیح و اصولی نه تنها در حفاظت از تجهیزات، بلکه در میزان برق مصرفی و هزینه مربوط به آن نیز تاثیر بسیار زیادی دارد بطوریکه صنعتگران با دانستن و رعایت کردن روش‌های صحیح و اصولی، قادر به اتمام پروژه‌های خود با صرف هزینه‌های کمتر خواهند بود.

به همین منظور می‌بایست راهکارهایی را برای جلوگیری از بروز این قبیل مشکلات اتخاذ کرد.

یکی از این راهکارها تغییر در نحوه راه اندازی الکتروموتور است. در واقع در این مقاله می‌خواهیم برای رفع مشکلاتی که بواسطه میزان جریان بالای مصرفی در لحظه استارت الکتروموتورها بوجود می‌آید، روش‌هایی را برای راه اندازی این تجهیز معرفی کنیم و در ادامه مزایا و معایب هر یک را برشماریم. اما پیش از آن بهتر است ابتدا تعریف دقیقی از واژه الکتروموتور داشته باشیم.

الکتروموتور چیست؟

الکتروموتور یا موتور الکتریکی، نوعی وسیله یا تجهیز الکتریکی است که وظیفه تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را بر عهده دارد.

الکتروموتورها نیز مانند هر وسیله الکتریکی دیگر برای به حرکت درآمدن و شروع کار نیازمند مقدار مشخصی انرژی می‌باشند.

انرژی لازم برای به حرکت درآوردن الکتروموتورها را می‌توان توسط منابع جریان متناوب مانند شبکه برق، ژنراتورها و یا اینورترها و همچنین از طریق منبع‌های جریان مستقیم مانند باتری‌ها و یا یکسوکننده‌ها تامین کرد.

در این مقاله بصورت اختصاصی به معرفی و بررسی انواع روش‌های راه اندازی
الکتروموتورهای AC یا جریان متناوب خواهیم پرداخت.

موتورهای الکتریکی را می‌توان با توجه به کاربردها، نوع جریان ورودی و نوع حرکت خروجی طبقه بندی کرد.

هر الکتروموتور از دو قسمت متحرک و محرک تشکیل شده است که به قسمت متحرک روتور و به قسمت محرک استاتور گفته می‌شود. در الکتروموتور قسمت متحرک یا روتور به دلیل گشتاور ناشی از نیروی ایجاد شده توسط میدان مغناطیسی در استاتور به دور محور خود می‌چرخد.

روش‌های راه اندازی الکتروموتور

همانطور که در ابتدای این مقاله گفته شد الکتروموتورها در لحظه استارت جریان بسیار زیادی را به نسبت جریان نامی موتور استفاده می‌کنند و از آنجایی که این دستگاه کاربرد بسیار زیادی در صنعت و زندگی روزمره دارد، می‌توان گفت این اتفاق یک مشکل بسیار بزرگ محسوب شده و باید راهکاری برای آن در نظر گرفت.

از آنجایی که جریان مصرفی در لحظه استارت بالا است، مسلما نوع و چگونگی راه اندازی الکتروموتور در میزان جریان مصرفی آن در لحظه استارت تاثیر دارد.

راه اندازی الکتروموتور شامل 4 روش اصلی است که عبارتند از:

  1. راه اندازی به روش مستقیم
  2. راه اندازی به روش ستاره – مثلث
  3. راه اندازی توسط سافت استارتر
  4. راه اندازی توسط اینورتر

راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم

اولین و ساده‌ترین روش راه اندازی الکتروموتور، راه اندازی به روش مستقیم یا Direct On Line است که بصورت DOL نمایش داده می‌شود. ضمن اینکه در ایران به این روش تک ضرب هم گفته می‌شود.

در این روش کنتاکتور توسط رله حرارتی در شرایط خطا باز و در زمانی که شرایط برای کار موتور مناسب است، بسته می‌شود.

اتصال الکتروموتور به شبکه برق در این روش بصورت مستقیم بوده و بین منبع برق و الکتروموتور هیچ المان کنترلی خاصی قرار نمی‌گیرد. در واقع اتصال جریان سه فاز منبع برق تنها توسط یک کلید و کنتاکتور به سیم پیچ‌های الکتروموتور انجام می‌شود. در این روش به کلیدهای مینیاتوری (MCB) یا کلیدهای اتوماتیک کامپکت (MCCB)، کنتاکتور و یک رله اضافه بار نیاز است.

راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم
راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم

در راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم، اگر اتصال روی تخته کِلِم موتور ستاره باشد، روی هر کدام از سیم پیچ‌ها ولتاژ فاز و اگر اتصال به صورت مثلث باشد، روی هر سیم پیچ ولتاژ خطی قرار می‌گیرد.

ضمن اینکه باید به این موضوع اشاره کرد که روش راه اندازی الکتروموتور بصورت مستقیم تنها می‌تواند الکتروموتورهای کم توان یا بعبارتی الکتروموتورهای تا توان 3 کیلووات را راه اندازی کند و برای الکتروموتورهای با توان بیش از 3 کیلووات می‌بایست از روش‌های دیگر استفاده شود.

نمودار ولتاژ سیم پیچ‌ها در راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم
نمودار ولتاژ سیم پیچ‌ها در راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم

در روش مستقیم راه اندازی الکتروموتور، به دلیل اینکه حداکثر ولتاژ شبکه به یکباره روی سیم پیچ‌های استاتور (محرک) اعمال می‌شود، سیم پیچ‌های استاتور حداکثر میدان مغناطیسی را تولید می‌کنند. بنابراین روتور (متحرک) خطوط میدان مغناطیسی بیشتری را قطع کرده و در نتیجه بالاترین میزان سرعت و گشتاور را خواهند داشت.

 در این روش گشتاور اولیه بالاست و دلیل آن هم حداکثر ولتاژ شبکه است که روی سیم پیچ‌ها اعمال می‌شود و درنتیجه الکتروموتور جریان اولیه بالایی را از شبکه می‌کشد.

روش مستقیم برای راه اندازی الکتروموتور روشی نامناسب محسوب می‌شود. چرا که تجهیزات راه اندازی فقط شامل یک کنتاکتور و یک رله الکتریکی است.

مقدار جریان راه اندازی در این روش ممکن است به بیش از 7 برابر جریان نامی موتور برسد که البته گزارشاتی با مقادیری تا 10 برابر نیز وجود دارد. این میزان بالای جریان باعث وارد شدن ضربه شدید به سیستم شده و درنتیجه آسیب زیادی به بخش مکانیکی خواهد رساند که علاوه بر صرف هزینه بالای انرژی موجب کوتاه شدن عمر مفید سیستم و در بر داشتن هزینه بالای تعمیر و نگهداری نیز خواهد شد.

نمودار جریان در راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم
نمودار جریان در راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم

ضمن اینکه در لحظه استارت موتور در روش مستقیم، مقدار گشتاور راه اندازی نیز بسیار بالا و بیش از حد نیاز است که باعث ایجاد ضربه شده و به مرور زمان باعث ایجاد صدمات در قسمت‌های مکانیکی موتور از قبیل کوپلینگ می‌شود.

نمودار گشتاور در راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم
نمودار گشتاور در راه اندازی الکتروموتور به روش مستقیم

البته باید به این مورد هم اشاره کرد که بدلیل اینکه کنتورهای نصب شده جهت اندازه‌گیری مصرف برق به طور اتوماتیک و هر 15 تا 30 دقیقه یکبار از مقدار جریان مصرفی نمونه برداری کرده و آن را ثبت می‌کنند، در صورتی که راه اندازی موتور در بین این لحظات انجام شود، مبلغی نیز به عنوان جریمه به هزینه مصرفی برق اضافه خواهد شد.

مزایای راه اندازی مستقیم

  • راه اندازی سریع و راحت
  • بیشترین گشتاور ممکن در هنگام شروع به کار
  • هزینه‌ی راه اندازی پایین و مقرون بصرفه
  • عیب یابی آسان
  • ایجاد جریان و گشتاور بالا
  • مناسب و کاربردی برای موتورهایی با حداکثر توان 3 کیلووات

معایب راه اندازی مستقیم

  • کاهش عمر موتور و سایر تجهیزات بواسطه آسیب ناشی از جریان راه انداز بالا
  • استفاده از کابل‌های قوی
  • افت ولتاژ شبکه در لحظه راه اندازی
  • افزایش هزینه برق مصرفی
  • جریان بالای روتور قفل شده
  • عدم کنترل جریان راه اندازی، گشتاور و دور موتور
  • ایجاد اختلال و نویز لحظه‌ای

راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره - مثلث

این نوع روش راه اندازی را می‌توان برای موتورهای سه فاز با توان بیش از 3 کیلووات و کمتر از 10 کیلووات بصورت ستاره - مثلث مورد استفاده قرار داد. همچنین روش راه اندازی الکتروموتور با استفاده از روش ستاره - مثلث در موتورهایی با شش ترمینال قابل دسترس که در حالت دائم کار (مثلث) هر سیم پیچ آن بتواند ولتاژ خط شبکه را (در ایران 380 ولت) تحمل نماید استفاده می‌شود.

در لحظه استارت، توسط کنتاکتور ستاره سیم پیچ‌های الکتروموتور بصورت اتصال ستاره وارد مدار می‌شوند. در نتیجه با فرض اینکه ولتاژ شبکه 400 ولت باشد، مقدار ولتاژ دو سر هر سیم پیچ برابر با 230 ولت خواهد بود. به بیان دیگر راه اندازی الکتروموتور با ولتاژ کمتر و در نتیجه جریان کمتر انجام می‌شود.

در ادامه پس از راه اندازی و رسیدن الکتروموتور به دور نامی، با استفاده از کلید ستاره - مثلث یا مدار ستاره - مثلثی که با کنتاکتور و تایمر طراحی می‌شود، اتصال سیم‌پیچ‌ها را عوض کرده و الکتروموتور در حالت مثلث کار دائم را شروع می‌کند و به حالت توان کامل سوئیچ می‌شود.

راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره - مثلث
راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره - مثلث

در حالت مثلث، ولتاژی برابر 400 ولت به هر یک از سیم پیچ‌ها وارد می‌شود. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که روش ستاره - مثلث، یک روش راه اندازی الکتروموتور محسوب می‌شود که در آن افزایش ولتاژ در 2 مرحله اتفاق می‌افتد. یعنی ابتدا در مرحله اول یا همان حالت ستاره، حدودا 58% ولتاژ روی سیم پیچ‌ها است. در ادامه و حالت مثلث که مرحله دوم محسوب می‌شود این ولتاژ به مقدار 100% می‌رسد.

نمودار ولتاژ (هر کلاف سیم پیچ موتور) در راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره - مثلث
نمودار ولتاژ (هر کلاف سیم پیچ موتور) در راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره - مثلث

در صورتی که راه اندازی الکتروموتور با استفاده از روش ستاره - مثلت باشد، جریان هر کدام از فازها در حالت ستاره به مقدار یک سوم جریان موتور در حالت مثلث است که این مورد برای جریان راه اندازی نیز صادق است. یعنی جریان راه اندازی نیز به همان نسبت کمتر خواهد بود.

نمودار جریان در راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره - مثلث
نمودار جریان در راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره - مثلث

از آنجایی که در زمان راه اندازی و در حالت ستاره، بواسطه اینکه توان یک سوم است، گشتاور هم کاهش می‌یابد، در نتیجه می‌توان گفت راه اندازی با استفاده از روش ستاره - مثلث جهت کاربردهایی مناسب است که در زمان شروع باری روی موتور نباشد یا دارای باری با گشتاور کم باشد و به هیچ وجه برای راه اندازی بارهای سنگین مناسب نیست.

برای انواعی از پمپ‌ها هنگامی که دور موتور در حالت ستاره به 80 درصد دور نامی می‌رسد مصادف با زمانی است که هنوز گشتاور بار به گشتاور نامی موتور نرسیده است. لذا شتاب‌گیری متوقف می‌شود و برای رسیدن به سرعت نامی باید کنتاکتور مثلث موتور را به حالت مثلث ببرد و این کلیدزنی از حالت ستاره به مثلث اغلب باعث ایجاد پیک جریانی در حدود 3 تا 6 برابر جریان نامی خواهد شد.

نمودار گشتاور در راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره - مثلث
نمودار گشتاور در راه اندازی الکتروموتور به روش ستاره - مثلث

در اینجا توجه به چند نکته حائز اهمیت است :

  • با توجه به اینکه جریان راه اندازی در حالت ستاره یک سوم جریان راه اندازی در حالت مثلث است، می‌توان نتیجه گرفت که با این مقدار جریان راه اندازی فشار چندانی به موتور وارد نخواهد شد.
  • الکتروموتوری که با روش ستاره - مثلث راه اندازی می‌شود تنها در حالت مثلث باید زیر بار قرار گیرد و به هیچ وجه نباید در حالت ستاره زیر بار قرار داده شود.
  • مقدار جریان اتصال در حالت مثلث 3 برابر مقدار جریان در حالت ستاره است. در نتیجه می‌توان گفت توان موتور در حالت ستاره یک سوم مقدار توان موتور در حالت مثلث است.

مزایای روش ستاره - مثلث

  • جریان پایین در هنگام راه اندازی
  • استهلاک کم
  • مناسب برای موتورهایی با توان بین 3 تا 10 کیلووات
  • کاهش جریان روتور قفل شده به مقدار یک سوم

معایب روش ستاره - مثلث

  • راه اندازی پیچیده‌ و دشوار
  • گشتاور راه اندازی پایین
  • استفاده از دو کابل به منظور راه اندازی
  • پالس‌های جریان بالا در هنگام تعویض از ستاره به مثلث
  • قدرت راه اندازی کم در شرایط تحت بار

راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر

شاید بهتر باشد که پیش از پرداختن به راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر، توضیح مختصری در مورد این دستگاه بدهیم.

سافت استارتر یا راه انداز نرم یک تجهیز الکتریکی است که وظیفه کاهش جریان را در لحظه راه اندازی با استفاده از برخی تجهیزات برق صنعتی مانند تریستور بر عهده دارد و همان طور که پیش تر نیز گفته شد، کاهش جریان راه اندازی باعث کاهش آسیب‌های وارده به الکتروموتور خواهد شد.

این روش برای راه اندازی موتورهایی که بار ندارند و یا بار سبک دارند مناسب است. با اینکه این دستگاه به عنوان یک سیستم حفاظتی عمل می‌کند اما باید به این نکته توجه شود که سافت استارتر کنترلی بر روی دور موتور ندارند.

همانطور که از اسم سافت استارتر مشخص است، در روش راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر، انتظار راه اندازی آرام موتور را داریم. در واقع سافت استارتر نقش یک راه انداز و یا متوقف کننده نرم را بر عهده دارد.

راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر
راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر

در یک سافت استارتر، ولتاژ از مقدار کمی به صورت تدریجی افزایش می‌یابد تا زمانی که مقدار ولتاژ اعمالی به مقدار قابل توجهی برسد. در نتیجه می‌توان گفت روش راه اندازی توسط سافت استارتر، روشی به منظور راه اندازی آرام یا اصطلاحا نرم موتور است.

نمودار ولتاژ در راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر
نمودار ولتاژ در راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر

در ادامه و پس از پایان زمان راه اندازی، از مقدار جریان کاسته و تنها محدود به میزان مورد نیاز بار می‌شود.

با توجه به عدم رفع کامل مشکلات الکتریکی (پیک زیاد جریان راه اندازی) و صدمات مکانیکی (ایجاد تنش و ضربات مکانیکی به شافت موتور در لحظه راه اندازی) استفاده از سافت استارترها در صنعت افزایش یافت.

ساختمان سافت استارتر به گونه ای طراحی شده است که ولتاژ مورد نیاز موتور در مدت زمانی بین 1 تا 60 ثانیه به موتور اعمال می‌گردد.

نمودار جریان در راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر
نمودار جریان در راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر

مدت زمان قابل انتخاب در سافت استارترهای مختلف با یکدیگر متفاوت می‌باشد. لذا بسته به مدت زمان راه اندازی و نوع بار موتور، پیک جریان راه اندازی بین 5/1 تا 3 برابر جریان موتور خواهد بود. پیک جریان راه اندازی به دلیل پایین بودن ولتاژ اولیه در زمان راه اندازی و در نتیجه کاهش گشتاور راه انداز در موتور می‌باشد. لذا بهترین کاربرد برای سافت استارترها، جهت راه اندازی الکتروموتورهایی است که نیاز به گشتاور راه اندازی بالا نداشته باشند.

مزایا، معایب و کاربردهای سافت استارترها نسبت به مدار راه انداز ستاره - مثلث به شرح ذیل می‌باشد.

سرعت و گشتاور الکتروموتور در روش راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر به تدریج و همزمان با افزایش ولتاژ، افزایش می‌یابد. همچنین زمانی‌که موتور می‌خواهد متوقف شود این عمل به صورت معکوس صورت می‌گیرد و استپ موتور به آرامی انجام می‌شود. به همین دلیل ضربه به موتور وارد نمی‌شود.

نمودار گشتاور در راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر
نمودار گشتاور در راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر

در مورد راه اندازی الکتروموتور توسط سافت استارتر باید به این نکته توجه شود که این روش برای تمامی الکتروموتورها با هر توانی مناسب نیست. در حقیقت این روش برای موتورهایی که توان پایین دارند مقرون بصرفه نیست و بهتر است از اینورتر برای این نوع موتورها استفاده شود.

مزایای راه اندازی توسط سافت استارتر

  • راه اندازی و توقف نرم موتور
  • سیم کشی ساده
  • حفاظت بالا و استهلاک کم
  • جریان راه اندازی کم
  • کاهش در هزینه‌های مربوط به تعمیر و نگهداری
  • ضربه چکشی آب کمتر (برای راه اندازی پمپ ها)
  • کاهش جریان روتور قفل شده به میزان مورد نیاز
  • کاهش هزینه های مربوط به صدمات مکانیکی (کوپلینگ و شافت)
  • حفاظت کامل موتور (شامل حفاظت اضافه بار و کم باری)
  • اشغال فضای کم در تابلو
  • کاهش تلفات گرمایی در موتور
  • قابلیت تنظیم به صورت آنالوگ و دیجیتال
  • کاهش نویز لحظه ای شبکه نسبت به روش مستقیم

معایب راه اندازی توسط سافت استارتر

  • هزینه خرید اولیه
  • کاهش گشتاور روتور قفل شده
  • عدم کنترل روی جهت کارکرد موتور
  • مناسب نبودن برای الکتروموتورهایی با بار سنگین

کاربردها راه اندازی توسط سافت استارتر

  • پمپ: راه اندازی نرم ، کاهش ضربه قوچ ، حفاظت موتور
  • فن:‌ آشکار سازی کم باری و اضافه بار ، گشتاور ترمز در زمان توقف
  • کمپرسورهای اسکرو : حفاظت در برابر جابجایی فاز ، دادن کنتاکت هنگام تخلیه اتوماتیک زمان توقف
  • کمپرسورهای پیستونی : مانیتورینگ نمودار راه اندازی ، مدیریت راه اندازی مجدد اتوماتیک
  • نوار نقاله : مانتیورینگ اضافه بار در اتصال کوتاه یا شکستگی شافت
  • میکسرهای بدون بار : تقویت Boost در راه اندازی
  • و ...

راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر

آخرین روش راه اندازی الکتروموتور که در این مقاله می‌خواهیم به آن بپردازیم، راه اندازی به روش اینورتر یا درایو فرکانس متغیر است که در واقع برای موتورهای سه فاز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

البته شاید سوال شود که چرا به درایو فرکانس متغیر (Variable Frequency Drive)، اینورتر هم گفته می‌شود؟

برای پاسخ به این پرسش

پیشنهاد می‌کنیم مقاله اینورتر چیست؟ را مطالعه نمایید.

در روش راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر، هم می‌توان از اینورترهای تک فاز به سه فاز و هم از اینورترهای سه فاز به سه فاز استفاده کرد.

راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر
راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر

راه اندازی الکتروموتور به وسیله اینورتر به عنوان بهترین روش راه اندازی الکتروموتور شناخته می شود. چرا که مزایای آن نسبت به سایر روش ها بیشتر و همچنین معایب آن نیز نسبت به روش‌های دیگر کمتر است.

از جمله مهمترین مزایای استفاده از اینورتر به منظور راه اندازی الکتروموتور، کنترل گشتاور و سرعت موتور است که در نتیجه آن صرفه جویی در مصرف برق را خواهیم داشت. ضمن اینکه با کنترل جریان و بواسطه آن سرعت و گشتاور در لحظه استارت از بروز صدمات به سایر تجهیزات جلوگیری می‌کند و در نتیجه هزینه تعمیر و نگهداری نیز کاهش می‌یابد.

تنها اشکالی که برخی افراد نسبت به استفاده از اینورتر برای راه اندازی الکتروموتور عنوان می‌کنند، هزینه نسبتا بالاتری است که این روش در ابتدای فرایند راه اندازی نسبت به سایر روش ها دارد. البته در ادامه استفاده از اینورتر در راه اندازی الکتروموتور باعث کاهش هزینه های برق مصرفی و همچنین کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری سایر الکتروموتور و سایر تجهیزات مکانیکی می‌شود.

بطور خلاصه می‌توان اینطور گفت با اینکه راه اندازی موتور توسط اینورتر مشکلاتی را نیز به همراه دارد، ولی مزایای آن به قدری زیاد است که از این روش به عنوان بهترین روش برای راه اندازی الکتروموتور یاد می‌شود.

روش راه اندازی الکتروموتور موارد استفاده و کاربرهای متعددی دارد. در واقع از این روش در کاربردهایی که نیاز به کنترل سرعت و گشتاور، کاهش مصرف انرژی و همچنین کاهش حداکثری صدمات وارده و تنشهای مکانیکی است مورد استفاده قرار می‌گیرد.

جهت برطرف کردن نواقص سافت استارتر و حذف کامل پیک جریان در لحظه راه اندازی موتور می توان از اینورتر یا درایو فرکانس متغیر (VFD) استفاده کرد.

نمودار جریان در روش راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر
نمودار جریان در روش راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر

اینورتر دارای ساختمان الکترونیکی کاملتری نسبت به سافت استارتر می باشد. استفاده از IGBT در مدار قدرت اینورتر یا درایو توانایی کنترل همزمان ولتاژ و فرکانس را در آن به دنبال داشته است. اینورتر قادر است با ثابت نگه داشتن گشتاور نامی موتور آن را به صورت نرم راه اندازی و سرعت آن را کنترل نماید. در نتیجه جریان راه اندازی در هیچ شرایطی از جریان نامی موتور بالاتر نخواهد رفت.

نمودار ولتاژ در روش راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر
نمودار ولتاژ در روش راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر

همچنین با استفاده از روش های کنترلی از جمله وکتور کنترل، می‎‌توان گشتاور راه اندازی موتور را تا حد 2 برابر افزایش داد. از دیگر مزایای اینورترها، حفاظت الکتریکی کامل موتور شامل اضافه بار، باز بودن مدار خروجی، اتصال کوتاه خروجی، ایجاد حالت ژنراتوری و غیره می باشد.

نمودار گشتاور در روش راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر
نمودار گشتاور در روش راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر

مهمترین مزیت کنترل دور موتورها توسط اینورتر صرفه جویی در مصرف انرژی می‌باشد. بدیهی است که کاهش مصرف برق در موتورها در شرایط فعلی امری مهم و قابل ملاحظه می باشد. با کنترل دور موتورهای بکار رفته در انواع بالمیل، پمپ، کمپرسور و فن ها با کاهش 10% از سرعت موتور می توانیم در لحظه ی راه اندازی به میزان 1/27% در مقدار مصرف انرژی برق صرفه جویی نماییم.

مزایای راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر

روش راه اندازی موتور با اینورتر روش بسیار خوب و مطمئنی است. این روش مزایای زیادی دارد که در زیر به برخی از آنها اشاره خواهیم کرد. 

  • کنترل مداوم جهت، سرعت و گشتاور
  • تغییر دهنده ی جهت دور بدون نیاز به کنتاکتور
  • روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع برق اصلی
  • کاهش ضربه های مکانیکی و در نتیجه افزایش طول عمر بخش مکانیکی مثل کوپلینگ ها، گیربکس‌ها، تسمه‌ها، زنجیرها و...
  • بیشترین حفاظت از الکتروموتور و افزایش طول عمر آن
  • حفاظت موتور در برابر اضافه بار
  • کاهش هزینه برق مصرفی
  • کاهش جریان راه اندازی
  • امکان دستیابی به فرکانس بالاتر از فرکانس نامی
  • دارا بودن PLC داخلی در برخی از اینورترها که نیاز به کنترلر خارجی را از میان می‌برند
  • قابلیت اتصال به انواع شبکه های صنعتی
  • گشتاور راه اندازی بالا (نسبت به روش ستاره مثلث و سافت استارتر)
  • امکان افزایش فرکانس بیش از فرکانس نامی
  • عدم نیاز به بانک خازنی

معایب راه اندازی الکتروموتور توسط اینورتر

  • هزینه‌ اولیه‌ خرید اینورتر
  • ایجاد نویزالکترومغناطیس
  • ایجاد هارمونیک در شبکه برق
  • خروجی اینورتر کاملاً سینوسی نیست و به صورت پالس PWM و شبه سینوسی می‌باشد

 

سخن پایانی

تقریبا همه ما می‌دانیم که اهمیت الکتروموتورها بسیار زیاد و غیر قابل انکار است. بطوریکه کاربردهای این تجهیز در صنایع مختلف به قدری گسترده است که عدم استفاده از آن را غیر ممکن می‌کند.

با توجه به اهمیت بسیار زیاد الکتروموتور، نقش موثری که بویژه در کاربردهای صنعتی دارد و همچنین قیمت این نوع تجهیز، باید با در نظر گرفتن عوامل و فاکتورهای مختلف، شرایطی را مهیا کنیم تا کمترین آسیب به این دستگاه و سایر دستگاه‌های مرتبط با آن وارد شود.

یکی از این عوامل نوع راه اندازی الکتروموتور است که به 4 روش اصلی تقسیم می‌شود و در صورتیکه راه اندازی الکتروموتور به درستی انجام نشود، شاهد آسیب به موتور الکتریکی و سایر تجهیزات مرتبط با این دستگاه خواهیم بود.

حال با توجه به توضیحات داده شده هدف ما در این مقاله این است تا با ارایه و بررسی 4 روش راه اندازی الکتروموتور، خسارات ناشی از عدم انتخاب غیر صحیح راه اندازی این تجهیز را به حداقل برسانیم.

امیدواریم این مطلب مورد توجه شما قرار گرفته باشد. ضمن اینکه بسیار خوشحال خواهیم شد که سوالات و نظرات خود را در انتهای این برگه و در قسمت پرسش و پاسخ با ما در میان بگذارید تا از این طریق بتوانیم به بهتر و کامل تر شدن هر چه بیشتر این مطلب و سایر مطالب در این حوزه بپردازیم.

 

سوالات متداول

  • بیش از ده روش برای راه اندازی الکتروموتور وجود دارد. بسیاری از این روش ها بصورت عملی کاربردی ندارند. مهمترین و اصلی‌ترین روش‌های راه اندازی الکتروموتور شامل 4 روش می‌شوند که شامل: راه اندازی مستقیم، راه اندازی ستاره - مثلث، راه اندازی توسط سافت استارتر و در نهایت راه اندازی توسط اینورتر می‌باشند که بصورت مفصل در مقاله بالا به آن پرداخته شده است.>
  • اگر بخواهیم یک روش را به عنوان بهترین روش برای راه اندازی الکتروموتور معرفی کنیم، قطعا باید راه اندازی با استفاده از اینورتر یا درایو فرکانس متغیر (VFD) را نام ببریم. در واقع استفاده از اینورتر با توجه به تمامی مزیت هایی مانند راه انداز نرم، امکان اتصال به شبکه، امکان کنترل جهت، سرعت و گشتاور در هر لحظه، کاهش مصرف انرژی و کاهش صدمات وارده به تجهیزات مکانیکی و بسیاری موارد دیگر بهترین و مناسب‌ترین روش در میان روش‌های راه اندازی الکتروموتور است.>
  • مسلما ارزان‌ترین روش راه اندازی الکتروموتور، روش مستقیم (DOL) یا تک ضرب است که تنها مناسب موتورهایی با توان حداکثری 3 کیلووات کاربرد دارد.>
  • در جواب این سوال باید گفت خیر. چرا که سرعت با فرکانس و تعداد قطب ها مرتبط بوده و مستقل از سایر پارامترها می‌باشد.>