همانطور که از نام این الکتروموتور پیداست از جریان متناوب سه فاز برای راه اندازی این موتور استفاده میشود.
موتور سه فاز چیست
بر خلاف مصرف کننده های تک فاز که برای راه اندازی آنها از فاز و نول شبکه برق تک فاز استفاده میشود.
در موتورهای سه فاز از هر سه فاز موجود در شبکه برق صنعتی برای راه اندازی مصرف کنندها استفاده میشود موتورهای سه فاز از توان و گشتاور بالاتری نسبت به موتورهای تک فاز برخوردارند.
و عموماً در کاربردهای صنعتی که جهت به حرکت درآوردن اجسام سنگین به توان و گشتاور زیادی نیاز است مورد استفاده قرار میگیرند.
الکتروموتورها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل میکنند و به آنها موتورهای آسنکرون یا غیر همزمان میگویند.
چرا که سرعت موتور با تعداد میدانهای گردان مغناطیسی موجود در استاتور برابر نیست و به ژنراتورها که عکس موتور عمل میکنند.
و انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل میکنند موتور سنکرون یا همزمان گویند چرا که سرعت چرخش روتور معمولاً با سرعت میدان گردان مغناطیسی موجود در استاتور برابر است.
برای شناخت بهتر عملکرد مصرف کننده های سه فاز ابتدا لازم است اطلاعاتی در مورد برق سه فاز داشته باشیم .
همانطور که میدانیم برق تک فاز دارای یک سیم به نام فاز و یک سیم به نام نول است که این دو سیم با هم اختلاف پتانسیلی در حدود 220 ولت دارند.
اما برق سه فاز دارای سه سیم فاز است که آنها را با نامهای فاز اول یا R و فاز دوم یا S و فاز سوم یا T میشناسیم و گاهاً از سیم نول هم استفاده میشود.
هر کدام از این سه فاز با یکدیگر اختلاف فازی حدود 380 ولت دارند و هر کدام از این سه فاز با سیم نول اختلاف فازی حدود 220 ولت دارند.
در برق تک فاز جهت ایجاد اختلاف پتانسیل از سیم نول استفاده میشود اما در برق سه فاز بعلت وجود اختلاف 380 ولتی بین فازها دیگر نیازی به استفاده از سیم نول نیست.
در برق تک فاز و بنابر فرکانس موجود که در ایران 50 هرتز است و با توجه به سینوسی بودن برق تک فاز جریان در هر ثانیه 50 بار قطع و وصل میشود.
این قطعی در برق سه فاز نیز رخ میدهد اما به دلیل آنکه اگر یک فاز در ناحیه قطع باشد دو فاز دیگر حتما در ناحیه وصل هستند.
جریان قطع نشده و مصرف کننده دچار اختلال در عملکرد نخواهند شد.
ساختمان موتور سه فاز
ساختمان اصلی الکتروموتور سه فاز نیز مانند سایر موتورها از یک قسمت ثابت به نام استاتور و یک قسمت متحرک به نام روتور تشکیل شده است.
و سیم پیچها در استاتور با موقعیت مکانی 120 درجه اختلاف با یکدیگر قرار داده میشوند روتور نیز در دو مدل سیم پیچی شده و بدون سیم پیچی مورد استفاده قرار میگیرد.
در برق صنعتی یا سه فاز بعلت وجود ولتاژ و جریان بیشتر نسبت به برق تک فاز و برای به حداقل رساندن آسیب ها و خطرات استفاده از تجهیزات ایمنی اهمیت و الزام بیشتری دارد.
از این رو از یک محفظه به نام تابلو برق استفاده میکنند تا علاوه بر محافظت در برابر عوامل بیرونی تجهیزات و سیمها و کابلهای استفاده شده نیز سامان دهی شود.
همچنین در تابلو برقها میتوان تجهیزات کنترلی مانند نمایشگرها را نیز نصب نمود.
انواع الکتروموتورهای سه فاز
1– الکتروموتور سه فاز با روتور قفس سنجابی
در اینگونه موتورها استاتور دارای سیم پیچ و روتور فاقد سیم پیچی است و بعلت وجود خطوط کج و مورب بروی روتور به آنها روتور قفس سنجابی گویند.
این خطوط کج باعث حرکت نرم روتور و کم صدا بودن موتور میشوند با اتصال تغذیه به سیم پیچها میدان مغناطیسی داخل آنها ایجاد شده و باعث به چرخش درآمدن روتور میشوند.
جهت کنترل سرعت این موتورها باید از درایو یا اینورتر استفاده کرد.
2– الکتروموتور سه فاز با روتور سیم پیچی شده
در اینگونه از موتورها علاوه بر استاتور، روتور نیز دارای سیم پیچ است با اتصال تغذیه به سیم پیچهای استاتور و سیم پیچهای روتور، موتور شروع به چرخش میکند.
حال با تغییر در ولتاژ اعمال شده به روتور میتوان سرعت موتور را تغییر داد و دیگر جهت کنترل سرعت موتور نیازی به استفاده از درایو یا اینورتر نیست.
الکتروموتور سه فاز پله ای اینگونه موتورها برای دستیابی به موقعیت موتور و ارسال فرمان کنترلی که در موقعیت یا نقطه ای خاص نیاز است مورد استفاده قرار میگیرند.
این موتورها به قطعه ای به نام اینکودر مجهز هستند که با چرخش موتور اینکودر تولید پالس میکند.
و بر اساس تعداد پالس تولید شده توسط اینکودر و ارسال آن به سیستم کنترلی میتوان از موقعیت موتور اطلاع یافت و فرامین لازم را صادر کرد.
تغییر جهت چرخش موتور سه فاز
با اتصال سه فاز R و S و T به سیم پیچها موتور شروع به چرخش میکند حال برای معکوس کردن این چرخش فقط کافیست محل اتصال دو فاز از سه فاز متصل شده را با هم جابجا کنیم.
به اینکار اصطلاحاً چپگرد یا راستگرد کردن موتور میگویند و در بسیاری از فرآیندها استفاده میشود.
راه اندازی الکتروموتورهای سه فاز
1– راه اندازی مستقیم
از این روش جهت راه اندازی موتورهایی با توان کم استفاده میکنند و برق سه فاز را پس از عبور دادن از تجهیزات محافظتی و کلیدهای قطع و وصل مستقیما به الکتروموتور متصل میکنند.
2– راه اندازی به صورت ستاره مثلث
برای راه اندازی موتورهای سه فاز با توان بالا از اتصال ستاره مثلث استفاده میکنند موتورهای سه فاز در زمان راه اندازی جریانی حدود 5 تا 8 برابر جریان نامی موتور از شبکه جریان میکشند.
که باعث افت ولتاژ شده و عملکرد سایر مصرف کننده ها در مدار را دچار مشکل میکند و از طرفی ادامه یافتن این جریان کشی باعث آسیب به موتور و سوختن سیم پیچهای آن میشود.
برای جلوگیری از این امر موتور را ابتدا با اتصال ستاره راه اندازی میکنند و پس از رسیدن به دور نامی توسط تایمر یا کلیدهایی که از نوع غلطکی یا اهرمی و یا زبانه ای هستند.
به حالت مثلث تغییر اتصال میدهند این روش برای موتورهایی با توان بیشتر از 3 کیلو وات انجام میشود.
توان در حالت ستاره یک سوم حالت مثلث و گشتاور نیز در حالت ستاره بسیار کمتر از حالت مثلث است بنابراین اتصال ستاره فقط برای راه اندازی موتور با جریان کم کاربرد دارد.
و موتور نباید در این اتصال زیر بار قرار گیرد.
3 – راه اندازی توسط اتوترانسفورماتور
در این روش از یک ترانسفورماتور کاهنده که بین شبکه برق و موتور قرار میگیرد استفاده میشود ترانس ولتاژ ورودی را دریافت کرده و آن را کاهش میدهد.
و موتور را با جریان کم راه اندازی میکند سپس ولتاژ خروجی ترانس به آرامی افزایش یافته تا موتور به سرعت و جریان نامی خود برسد.
توسط اتوترانسفورماتور جریان راه اندازی به خوبی کنترل میشود اما به دلیل هزینه بالای آن و همچنین بدلیل آنکه موتور تا قبل از رسیدن به توان نامی خود نباید زیر بار قرار گیرد از این روش کمتر استفاده میشود.
4 – راه اندازی توسط سافت استارتر
سافت استارتر دستگاهی است که وظیفه روشن یا خاموش کردن موتور را بصورت آرام و تدریجی برعهده دارد.
در واقع توسط سافت استارتر موتور پس از روشن شدن به یکباره به حداکثر سرعت خود نمیرسد و با خاموش شدن توقف موتور به یکباره انجام نمیشود.
بلکه با یک سیر صعودی یا نزولی به آرامی و تدریجی روشن یا خاموش میشود.
5 – راه اندازی توسط درایو یا اینورتر
درایو یا اینورتر دستگاهی است که توسط آن میتوان تغییراتی در فرکانس بوجود آورد در واقع فرکانس تعداد تکرار یه عملکرد در واحد زمان است.
و از آنجا که فرکانس تاثیر مستقیمی بر روی سرعت موتور دارد از اینورتر استفاده میکنند و موتور را با سرعت دلخواه به چرخش درمی آورند.
با استفاده از اینورتر و تنظیم مدهای کاری و پارامترهای آن میتوان تغییراتی در گشتاور، سرعت موتور، جهت چرخش موتور و غیره بوجود آورد.
با صرف نظر از هزینه اینورتر میتوان گفت راه اندازی موتور توسط اینورتر بهترین روش راه اندازی است چرا که میتوان موتور را با هر سرعت و توان و گشتاور راه اندازی کرد.
بدون آنکه موتور تحت فشار قرار گیرد و دچار آسیب شود و همچنین موتور در هر سرعت و توانی میتواند زیر بار قرار گیرد.
اتصال ستاره مثلث موتور سه فاز
در اتصال ستاره انتهای کلافها بهم وصل شده و ابتدای کلافها به فازهای R و S و T متصل میشوند.
و در اتصال مثلث انتهای کلاف اول به ابتدای کلاف دوم و انتهای کلاف دوم به ابتدای کلاف سوم و انتهای کلاف سوم به ابتدای کلاف اول متصل میشود.
در واقع انتهای یک کلاف به ابتدای کلاف بعدی وصل میشود.
راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز
راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز بیشتر جهت تست عملکرد موتور آن هم در مدت زمان کم کارایی دارد.
چرا که اگر موتور سه فاز با برق تک فاز راه اندازی شود توان موتور یک سوم توان نامی خواهد شد و گشتاور موتور نیز بسیار کم خواهد بود.
برای راه اندازی موتور سه فاز توسط برق تک فاز میتوان از دو روش زیر استفاده کرد:
1– راه اندازی موتور سه فاز با اینورتر
در این روش تغذیه اینورتر توسط برق تک فاز تامین میشود و خروجی اینورتر به موتور سه فاز وصل میشود و پارامترهای اینورتر تنظیم شده و موتور با حالت دلخواه به گردش درمی آید.
نحوه کار موتور با اینورتر پیش تر ذکر شد.
2– راه اندازی موتور سه فاز با خازن
در این روش و در اتصال ستاره از سه نقطه موجود برای اتصال یک نقطه را به فاز و یک نقطه را به نول وصل میکنند و نقطه سوم به یک پایه خازن و پایه دیگر خازن به فاز یا نول وصل میشود.
جهت چرخش موتور در صورت اتصال پایه دوم خازن به فاز معکوس حالت اتصال پایه دوم خازن به نول است.
در اتصال مثلث نیز از سه نقطه موجود جهت اتصال یک نقطه را به فاز و یک نقطه را به نول وصل میکنند و نقطه سوم به یک پایه خازن و پایه دوم خازن به فاز یا نول وصل میشود.
جهت چرخش موتور در صورت اتصال پایه دوم خازن به فاز معکوس حالت اتصال پایه دوم خازن به نول است.
در واقع در هر دو روش خازن باید با فاز و نقطه سوم یا با نول و نقطه سوم بصورت موازی قرار گیرد و خازن نباید با فاز و نول موازی بسته شود.
این خازن از نوع روغنی بوده و وظیفه ایجاد اختلاف پتانسیل بین سیم پیچها را برعهده دارد ظرفیت این خازن به توان الکتروموتور بستگی دارد.
و برای هر اسب بخار توان موتور ظرفیتی در حدود 50 تا 80 میکروفارد برای خازن در نظر میگیرند و همچنین ولتاژ خازن باید بیشتر از 250 ولت باشد.
این روش برای موتورهای سه فاز تا توان حداکثر 2.5 الی 3 کیلووات مجاز است و در توانهای بیشتر خازن آسیب خواهد دید.
