آموزش صفر تا صد راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز
در این مطلب راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز را به شما آموزش خواهیم داد. حتماً بسیاری از شما دستگاه‌هایی دارید که روی آن الکتروموتور 20 اسب بسته شده است، از انواع موتورهای بالابر ساختمانی گفته تا موتور بتونیر یا حتی موتور پمپ‌های آب خانگی و غیره. گاهی اوقات ممکن است در شرایطی قرار بگیرید که دسترسی به برق تک‌فاز ممکن نباشد.
در این صورت چه باید کرد؟ آیا راهی برای راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز وجود دارد یا باید چاره دیگری اندیشیده شود؟ ما در ادامه به این سؤالات پاسخ خواهیم داد. اما در کل باید گفت بله، راه‌اندازی موتور سه‌فاز به‌صورت تک‌فاز شدنی است اما یک راهکار دائمی نیست و نباید همیشه این کار را انجام دهید، دلایل آن را در ادامه خواهیم گفت و اطلاعات کاملی در اختیار شما قرار خواهیم داد. با ما همراه باشید.
راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز به دو روش
راه انراه‌اندازی الکتروموتور 15 اسب در شبکه تک‌فاز به دو طریق یا دو روش ممکن است، یک روش با استفاده از یک قطعه خازن و دیگری به‌وسیله اینورتر؛ برای اینکه بهتر به‌خاطر بسپارید دوباره در زیر هرکدام را نام‌برده و تک‌به‌تک توضیح خواهیم داد:
- راه‌اندازی موتورهای سه‌فاز با برق تک‌فاز به‌وسیله خازن
- راه‌اندازی موتور سه‌فاز با تک‌فاز به‌وسیله اینورتر تک‌فاز به سه‌فاز
روش اول: راه‌اندازی موتورهای سه‌فاز با برق تک‌فاز به‌وسیله خازن
نکاتی که درباره این روش باید بدانید این است که صرفاً از آن در مواقعی استفاده می‌شود که دسترسی به برق سه‌فاز وجود ندارد. طبیعتاً اگر وجود داشت شما هم الان در حال خواندن این مطلب نبودید و نیازی به امتحان کردن این روش وجود نداشت.
یکی دیگر از مواردی که می‌توان به این روش استناد کرد زمانی است که می‌خواهید یک الکتروموتور سه‌فاز را تست کنید، اما برای تست، برق سه‌فاز ندارید، در این حالت به دلیل اینکه برای چند لحظه می‌خواهید تست را انجام دهید می‌توان، از برق تک‌فاز بهره برد.
الکتروموتورها دو مدل سیم‌بندی دارند:
سیم‌بندی مثلثی
سیم‌بندی ستاره‌ای
درصورتی‌که سیم‌بندی الکتروموتور مثلثی باشد و ولتاژی معادل ۲۳۰ ولت داشته باشد، راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز آسان‌تر است، هرچند در سیم‌بندی مدل ستاره‌ای نیز این امکان وجود دارد اما به دلیل اینکه ولتاژ تغذیه موتور تک‌فاز پایین است، سرعت موتور خیلی کاهش می‌یابد.
این نکته مهم را فراموش نکنید!
کاربرد دینام صنعتی، شاید توضیح این نکته در قالب یک مثال خیلی بهتر باشد. فرض کنید بازیکنی مثل کریستیانو رونالدو با یک توپ چهل‌تکه شوت بزند، قدرت و سرعت توپ چقدر است؟ بر اساس برآوردها میانگین سرعت شوت‌های رونالدو ۱۲۰ تا ۱۵۰ کیلومتر بر ساعت است! رقم شگفت انگیزی است، حالا اگر قرار باشد یک فرد آماتور یا یک نوجوان با این توپ شوت بزند سرعت شوت چقدر کاهش خواهد یافت؟ مشخص نیست ولی قطعاً رقمی کمتر از ۷۰ کیلومتر بر ساعت است؛ بنابراین رابطه نیرو با سرعت یک رابطه متقابل است. پس اگر شما قصد راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز را دارید، در واقع دارید یک‌سوم نیرو وارد می‌کنید، پس انتظار نداشته باشید موتور سه‌فاز تمام سرعت و توان خود را به نمایش بگذارد.
به همین دلیل توان الکتروموتور شما به یک‌سوم کاهش پیدا خواهد کرد و چیزی در حدود 30 درصد از گشتاور خود را از دست خواهد داد
روتور الکتروموتور برای گردش نیاز به اختلاف فاز دارد، پس اولین نکته برای این کار ایجاد اختلاف فاز در تغذیه سیم‌پیچی استاتور است. برای این کار از چه چیزی باید استفاده کنیم؟ خازن.
پیش‌ازاین اشاره کردیم که مدل سیم‌بندی الکتروموتورها به دو صورت است، یکی سیم‌بندی مثلثی و دیگری ستاره‌ای. کافی است در هر یک از مدل‌ها مطابق شکل زیر یک خازن اضافه کنیم.
اما یک نکته مهم در انجام این کار وجود دارد. به‌هیچ‌وجه خازن نباید به‌صورت موازی با برق تک‌فاز نصب شود. کاری که شما باید انجام دهید این است که یک طرف خازن را اتصالی که تغذیه دارد وصل کنید و طرف دیگر را به قسمتی که تغذیه نمی‌شود.
خازن موردنیاز برای راه‌اندازی موتور سه‌فاز در شبکه تک‌فاز
بهترین خازن برای این کار خازن‌های روغنی است، ظرفیت خازن را هم می‌توانید بر اساس توان موتور محاسبه کنید که تقریباً برای هر اسب بخار چیزی معادل 50 میکرو فاراد باید به ظرفیت خازن اضافه شود.
مزایا و معایب راه‌اندازی موتورهای سه‌فاز با برق تک‌فاز با خازن
در جدول زیر مزایا و معایب استفاده از روش خازنی برای راه‌اندازی موتور سه‌فاز به تک‌فاز را می‌توانید مشاهده کنید:
مزایا معایب
هزینه کمی دارد توان موتور به یک سوم کاهش می‌یابد
تجهیزات آن در دسترس است گشتاور موتور کاهش می‌یابد
روش دوم: راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز با اینورتر
دستگاه‌هایی به نام اینورتر وجود دارد که می‌تواند برق تک‌فاز ۲۲۰ ولت شهری را گرفته و آن را به برق سه‌فاز ۲۲۰ ولت تبدیل کند. در این روش شما نیازی نیست کار خاصی انجام دهید، فقط کافی است برق تک‌فاز را به ورودی اینورتر وصل کنید تا برق خروجی سه‌فاز را دریافت کنید. در شکل زیر می‌توانید این فرایند را مشاهده کنید.
مزایا و معایب راه‌اندازی موتورهای سه‌فاز با برق تک‌فاز با اینورتر
قطعاً این روش، روش بسیار مطمئن‌تر و آسان‌تری است و اگر بابت هزینه خرید اینورتر مشکلی ندارید، بهتر است این راه بی‌دردسر را انتخاب کنید. در جدول زیر می‌توانید مزایا و معایب این روش را نیز مشاهده کنید:
مزایا معایب
سهولت انجام کار قیمت بالای دستگاه اینورتر در مقایسه با خازن
عدم کاهش قدرت موتور برای کارهای موقتی به صرف نیست
عدم کاهش گشتاور الکتروموتور —
راه اندازی سافت یا نرم الکتروموتور —
عدم آسیب به الکتروموتور —
اصول راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز از طریق خازن
می دانیم که دلیل به حرکت در آمدن روتور گردش میدان مغناطیس استاتور بود که این خود ناشی از وجود اختلاف فاز در برق تغذیه ورودی بود حالا وقتی یک الکتروموتور سه فاز را میخواهیم راه اندازی کنیم باید به طریقی در تغذیه سیم پیچی‌های استاتور اختلاف فاز ایجاد کنید تا تغییر موقیت میدان و در نتیجه به حرکت در آمدن روتور را ایجاد کنیم برای این کار از یک خازن استفاده میشه تا یک اختلاف فاز در تغذیه سیم پیچی‌های الکتروموتور ایجاد بشه
در راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز همون طوری که در شکل بالا میبینید خازن نباید به صورت موازی با برق تک فاز قرار بگیره بلکه یک سرش باید به اتصالی که سر تغذیه وصل شده وصل باشه و سر دیگه به نقطه‌ای که تغذیه نمیشه باید متصل باشه، همچنین در صورتی که نیاز هست جهت موتور عوض بشه فقط کافیه سر مشترک خازن با تغذیه را بین فاز یا نول جا به جا کنید به این نکته توجه کنید که جابجای محل فاز‌ها تاثیری در تعویض جهت نخواهد داشت بلکه جابجایی سر تغذیه خازن روی فاز یا نول منجر به تعویض جهت میشه به عبارتی دیگر سر غیر مشترک خازن که فقط به سیم پیچ وصله و به صورت مستقیم تغذیه نمیشه باید ثابت بمونه و همچنان به صورت مستقیم تغذیه نشه.
مشخصات خازن مورد نیاز برای راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز چیست؟
چون این خازن به صورت دائم در مدار قرار میگیره باید از نوع روغنی باشه و محاسبه ظرفیت اون هم محاسبات پیپیده داره، اما معمولا به صورت تجربی و تقریبی به ازای هر اسب از توان موتور یه چیزی معادل ۵۰ میکرو فاراد به ظرفیت خازن باید اضافه بشه همچنین اگه نیاز هست تا گشتاور بیشتری در راه اندازی وجود داشته باشه میتونیم برای افزایش ظرفیت خازنی در لحظه راه اندازی از یک خازن موقتی استفاده بکنیم تا بعد از را اندازی از مدار خارج بشه
محاسن و معایب راه اندازی الکتروموتور سه فاز با برق تک فاز از طریق خازن چیست؟
محاسن:
کم هزینه بودن، دسترسی سریع به تجهیزات مورد نیاز
معایب:
کاهش قدرت موتور به ۱/۳ مقدار نامی، کاهش گشتاور راه اندازی موتور
روش‌های راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز
1- استفاده از درایو 2 -استفاده از خازن شیفت فاز و 3- استفاده از RPC از روش‌های راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز می باشد که به بررسی این روش ها در این مقاله می پردازیم.
۱- استفاده از درایو
همانطور که در مقاله‌ی”اینورتر یا درایو چیست و چه کاربردی دارد؟” بیان شد، Variable Frequency Drive یا اینورتر، تجهیزی است که از هجوم جریان راه‌اندازی جلوگیری کرده و موتور را از لحظه‌ی راه‌اندازی تا سرعت نامی کنترل می‌کند. قابلیت تک‌فاز به سه‌فاز درایو بهترین گزینه برای راه‌اندازی یک موتور سه فاز با استفاده از منبع تغذیه تک فاز است. در این روش، درایو برق تک‌فاز را دریافت کرده و در خروجی خود برق سه‌فاز را به موتور تحویل می‌دهد.
موارد زیر تعدادی از مزایای این روش هستند:
- شروع نرم (Soft Start) را می‌توان با تنظیم پارامترهای درایو به دست آورد.
- تجربه‌ی عملکرد خوب (قدرت و گشتاور مناسب موتور) با تنظیم سرعت توسط درایو.
- تشخیص اضافه بار و اضافه ولتاژ با استفاده از درایو.
- استفاده از این روش بسیار ساده است، کافی است منبع تغذیه را به ورودی تک‌فاز درایو و اتصال موتور سه‌فاز را به خروجی درایو وصل کرد.
- درایوها در ظرفیت‌های مختلف برای موتورهای مختلف در دسترس هستند.
۲- استفاده از خازن شیفت فاز
در این روش برای راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز از یک خازن استفاده می‌شود، که به آن خازن شیفت فاز یا Phase Shift Capacitor گفته می‌شود. با اتصال یک فاز و یک نول به شمش‌های موتور اتصال یک فاز برق به موتور انجام شده و یک شمش آزاد باقی می‌ماند. پس از انتخاب خازن با ظرفیت مناسب یک سر را به شمش آزاد و سر دیگر را به شمش فاز وصل می‌کنیم. پس از این اتصال موتور با گشتاور مناسب بدون هیچگونه ارتعاش و صدای اضافه راه‌اندازی می‌شود.
از مزایای این روش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.
با اتصال خازن به شمش آزاد و شمش نول به راحتی می‌توانیم جهت چرخش موتور را عکس کنیم.
روشی کم‌هزینه است و تجهیزات آن معمولا در دسترس است.
این روش دو عیب بزرگ هم دارد:
کاهش گشتاور موتور
کاهش 65 درصدی توان موتور
۳- استفاده از RPC
RPC (Rotary Phase Converter) یا مبدل دوار فاز که سیگنال‌های سه فاز را با استفاده از منبع تک فاز از طریق حرکت چرخشی تولید می‌کند. RPCها بسیار گرا‌‌‌‌ن‌تر از درایوها هستند و استفاده از آن‌ها برای تبدیل فاز موتور به ندرت کاربردی است.
روش‌های راه‌اندازی موتور سه فاز با برق تک‌فاز
- استفاده از درایو
ü مزایا: گشتاور و توان مناسب موتور، تشخیص اضافه بار و اضافه ولتاژ و استارت نرم.
v معایب: هزینه‌ی زیاد نسبت به روش دوم.
- استفاده از خازن شیفت فاز
ü مزایا: ساده و ارزان بودن
v معایب: کاهش توان و گشتاور موتور
- استفاده از RPC
ü مزایا: دقت بالا
v معایب: هزینه‌ی بسیار زیاد