الکتروموتور، ستاره مثلث
راه اندازی ستاره مثلث الکتروموتور سه فاز | ترفندها و نکات
تیر
بعید میدونم تا حالا درباره راه اندازی ستاره مثلث چیزی نشنیده باشید. ولی با این حال مطمئنم چیزهایی در این باره هست که خیلی هامون بهش توجه نکردیم و از کنارشون به سادگی گذشتیم. پس بیاید یک بار هم که شده با هم بشینیم و تمام جزئیات رو در مورد اتصال و مدار ستاره مثلث الکتروموتور سه فاز مرور کنیم.
امروزه روش های مختلفی برای راه اندازی موتور سه فاز وجود داره؛ مثل راه اندازی مستقیم (DOL) و یا دستگاه های خوب و پیشرفته ای مانند سافت استارتر یا اینورتر. ولی راه اندازی با مدار ستاره مثلث همچنان جایگاه خاص خودش رو حفظ کرده و در صنعت زیاد استفاده می شه یا از قدیم در تابلو برق ها استفاده شده.
به راه اندازی ستاره مثلث الکتروموتور، راه اندازی دو ضرب هم می گویند.
آنچه در این مقاله می‌خوانید:
در استارت مستقیم (DOL) الکتروموتور سه فاز، ثانیه های اول راه اندازی، جریان چند برابری از شبکه کشیده می شه. تا 8 برابر جریان بار کامل یا حتی بیشتر. مشکلاتی که ایجاد میکنه:
- در شبکه برق افت ولتاژ ایجاد می کنه که اگر شدید باشد مشکلات زیادی پیش میاد.
- گشتاور راه اندازی بیشتر از مقدار لازمه که باعث میشه به مرور زمان استهلاک و صدمات مکانیکی به وجود بیاد .
بنطرتون کارهای روزمره زندگیمون هم اینطور نیست؟ من هم احساس میکنم همیشه موقع شروع یه کاری انرژی و فشار زیادی باید بذارم. ولی بعدش کار معمولا ادامه اش بسیار راحت تره. شما چطور؟
اگه شما هم مشکل من رو دارید باید فکری کنیم که استارت کارهامون راحت تر باشه؛ نه؟
راه اندازی ستاره مثلث چیست؟
در الکتروموتور سه فاز راه اندازی ستاره مثلث روشی هستش برای کاهش جریان راه اندازی و کاهش گشتاور استارت. توضیح اینکه اگه الکتروموتور بصورت ستاره سربندی بشه، جریان و گشتاورش حدود 1/3 حالتی هستش که مثلث سربندی می شه.
ایده اصلی اتصال ستاره مثلث از اسمش پیداست:
“سربندی کلاف های استاتور در شروع راه اندازی برای چند ثانیه بصورت ستاره بسته می شه و بعد از دور گرفتن الکتروموتور، سربندی به مثلث تبدیل می شه”
با این کار جریان راه اندازی به 1/3 میرسه. به همین سادگی. این روش بیشتر در موتورهای بزرگتر از 10 اسب (7.5 کیلووات) رایج هستش.
دو مقاله کاربردی که حتما ارزش خوندن رو دارند:
شروط راه اندازی ستاره مثلث
به صورت کلی 2 مطلب برای استفاده از راه اندازی ستاره مثلث برای الکتروموتور 3 فاز ضروریه:
- شرط اول ولتاژ نامی: حتما بایستی ولتاژ نامی الکتروموتور بصورت 380/660 ولت باشه. در واقع بایستی کار نامی الکتروموتور بصورت 380 ولت مثلث طراحی شده باشه. مثلا الکتروموتور زیر رو نمی تونیم با اتصال ستاره مثلث راه اندازی کنیم. چون ولتاژ نامی حالت مثلث اش 230 ولت هستش:
ولی می تونید الکتروموتور زیر رو بصورت ستاره مثلث راه اندازی کنید. چون ولتاژ نامی حالت مثلث اش 415-380 هستش:
معمولا الکتروموتورهای 3 فاز بزرگتر از 4 اسب (3 کیلووات) داری ولتاژ نامی 380 ولت هستند. از این صفحه میتونید رابطه بین رنج ولتاژ و توان الکتروموتور سه فاز رو بررسی کنید.
- شرط دوم سر کلاف ها: بایستی هر 2 سر کلاف ها (مجموعا 6 سر) در تخته کلم الکتروموتور در دسترس باشند. با باز کردن درپوش تخته کلم این 6 ترمینال رو خواهید دید. در اینجا u1,u2 دوسر کلاف فاز اول، v1,v2 دوسر کلاف فاز دوم و w1,w2 دوسر کلاف فاز سوم هستند. به محل قرارگیری سر هر کلاف بیشتر توجه کنید!
طریقه عملکرد راه اندازی ستاره مثلث
خب حالا سوال اینه که چطور میشه این کار رو کرد؟ یعنی چطور میشه سربندی رو برای چند ثانیه ستاره بست و سپس در “حین کار” اون رو به مثلث تغییر داد؟
واسه این کار شما باید یه تابلو برق با نقشه ستاره مثلث برای الکتروموتور سه فاز اتون داشته باشید. معمولا داخل تابلو برق ستاره مثلث بصورت زیر هستش. سیم کشی و قطعات رو می بینید. همونطور که دیده میشه 3 تا کنتاکتور و برخی تجهیزات دیگه استفاده شده. این یه تابلو برق کامل با مدارقدرت و مدار فرمان ستاره مثلث اتوماتیک با تایمر هستش.
دقت کنید که 6 سر الکتروموتور با کابل به کنتاکتورهای داخل تابلو وصل میشه. روند راه اندازی ستاره مثلث در ویدئو زیر نشون داده شده.
همانطور که در ویدئو می بینید با زدن دکمه استارت، ابتدا کنتاکتور خط و کنتاکتور ستاره بسته می شن و لذا سربندی کلاف ها به صورت ستاره در میان. یعنی عملا یه همچین اتصالی برقرار میشه:
لذا الکتروموتور سه فاز به صورت ستاره راه اندازی می شه و شروع به کار می کنه و در عرض چند ثانیه دور الکتروموتور به سرعت نهایی پایدار می رسه. یعنی حدود 85-75% سرعت نامی. در این حالت گشتاور الکتروموتور و بار با هم بالانس شده اند.
سپس در این لحظه تایمر عمل میکنه و در مدار فرمان ابتدا کنتاکتور ستاره قطع شده و سپس کنتاکتور مثلث وصل می شه و سربندی الکتروموتور مثلث میشه. در واقع الکتروموتور سه فاز میره روی حالت نامی خودش و به کارش ادامه میده. عملا اتصالات به این صورت برقرار میشه:
جریان و گشتاور راه اندازی در اتصال ستاره مثلث
همانطور که در ویدئو فوق دیده می بینید، در حالت ستاره نسبت به مثلث ولتاژ فاز 58% یا 3 √ /1 است و با توجه به اینکه
Istart ∝ (Voltage) ²
Tstart ∝ (Voltage) ²
لذا با توجه به روابط فوق در راه اندازی ستاره مثلث نسبت به روش DOL جریان و گشتاور راه اندازی 33% یا 1/3 خواهد بود. البته این ها مقادیر تئوری اند. با توجه به وجود تلفات و فاکتور های دیگر، مقادیر واقعی و در عمل برای جریان راه اندازی 30% و برای گشتاور راه اندازی 25% خواهند بود.
مثال عددی جریان راه اندازی ستاره مثلث
بیاید برای روشن شدن بیشتر مطلب مثالی عددی بیاریم. فرض کنید یک الکتروموتور با ولتاژ نامی 380 ولت مثلث داریم. همچنین امپدانس هر کلاف این الکتروموتور 0.4 اهم هستش.
اگه راه اندازی به صورت DOL باشه، کلاف ها بصورت مثلث سربندی می شن. در این حالت ولتاژ اعمالی به هر فاز همان 380 ولت خواهد بود و جریانی که از هر فاز (کلاف استاتور) می گذره رو با قانون اهم محاسبه می کنیم:
Iphase = Vphase ÷ Zphase = 380 ÷ 0.4 = 960 A
در اینجا با توجه به سربندی مثلث جریان هر خط 3 √ برابر جریان فاز خواهد بود. پس:
ILine = Iphase × √3 = 960 × 1.732 = 1662.72 A
اما اگه همین الکتروموتور رو در شبکه سه فاز 380 ولت بخوایم با اتصال ستاره مثلث راه اندازی کنیم، در هنگام راه اندازی سربندی بصورت ستاره خواهد بود. پس ولتاژ هر کلاف الکتروموتور (ولتاژ فاز) به اندازه 3 √ /380 خواهد بود:
Vphase = VLine ÷ √3 = 380 ÷ 1.732 = 220 v
در اینجا هم با توجه به قانون اهم جریان الکتروموتور محاسبه میشه:
Iphase = Vphase ÷ Zphase = 220 ÷ 0.4 = 554 A
در سربندی ستاره الکتروموتور، جریان خط و فاز برابرند. پس جریان راه اندازی 1662.72 در راه اندازی DOL (سربندی مثلث) به مقدار 554 در راه اندازی اتصال ستاره مثلث (سربندی ستاره در هنگام راه اندازی) رسیده.
مشکلات و عیوب راه اندازی ستاره مثلث
- مسئله اول: دیدیم در راه اندازی با اتصال ستاره مثلث گشتاور راه اندازی حدود 1/4 گشتاور راه اندازی DOL هستش. این مقدار گشتاور راه اندازی برای استارت بارهای سبک یا الکتروموتور هایی که اصولا به صورت بی بار راه اندازی می شوند (مثلا اره های صنعتی برش چوب) کافیه. ولی در بارهای سنگین ممکنه به مسئله بخوریم. اگر گشتاور استارت برای راه اندازی بارهای سنگین کافی نباشه، الکتروموتور دور نمیگیره و بار راه اندازی نمی شه.
در نمودار زیر به دلیل کم بودن گشتاور استارت نسبت به گشتاور مورد نیاز الکتروپمپ، بار فقط تا حدود 50% سرعت نامی دور گرفته است و بیشتر از اون زور الکتروموتور نمیرسه. لذا راه اندازی در چنین شرایطی با موفقیت همراه نخواهد بود.
لذا قبل از استفاده از این سیستم بایستی مطمئن شد که آیا گشتاور ستاره مثلث برای استارت الکتروموتور سه فاز کافیه یا نه. چون بعدا دیگه چیزی برای تنظیم وجود نداره.
- مسئله دوم: مسئله دیگه ای که در راه اندازی ستاره مثلث وجود داره ایجاد پیک جریان هنگام سوئیچ از سربندی ستاره به سربندی مثلث است. توضیح اینکه اصولا برای اجتناب از اتصال کوتاه شدن فازها، چیزی حدود 50-30 میلی ثانیه تاخیر وجود داره بین قطع شدن کنتاکتور ستاره تا وصل شدن کنتاکتور مثلث. یعنی در این چند میلی ثانیه جریان الکتروموتور سه فاز کاملا قطع می شه. در این تغییر وضعیت سربندی به دلیل وجود نیروی مقاوم-الکترومغناطیس در هسته استاتور، جریان های لحظه ای بزرگی ایجاد میشه.
این مسئله جریان سوئیچینگ در راه اندازی بارهایی مثل الکتروپمپ می تونه بسیار حادتر باشه. در این بارها در هنگام تغییر سربندی از ستاره به مثلث، (یعنی حدود 85-80% دور) هنوز گشتاور بار از مقدار نهایی بسیار کمتره چون بخش بزرگی از گشتاور بار در دورهای بالای 80% به وجود میاد (موقعی که الکتروموتور در حالت مثلث کار می کنه). ازاین رو افزایش گشتاور مورد نیاز بار در سربندی مثلث نسبت به سربندی ستاره در این قبیل بارها بر شدت جریان گذرا خواهد افزود که می تونه از جریان راه اندازی DOL هم بیشتر باشه!
مثالی برای جریان سوئیچینگ و مقایسه راه اندازی DOL و ستاره مثلث
در اینجا به مقایسه راه اندازی DOL و راه اندازی ستاره مثلث برای یک پمپ 10 اسب (7.5 کیلووات) گراندفوس پرداخته ایم. همانطور که در شکل مشخصه در راه اندازی DOL جریان تا بیش از 130 آمپر هم رسیده است. و بعدش جریان کم شده و به مقدار نامی جریان الکتروپمپ محدود شده.
در راه اندازی ستاره مثلث در شکل زیر مشاهده می شه که جریان اولیه به کمتر از 70 آمپر رسیده است. هر چند همونطور که می بینیم در حالت تغییر از وضعیت ستاره به مثلث (ثانیه 1.7) جریان گذرایی به اندازه جریان راه اندازی DOL به وجود اومده!
روش های کاهش جریان سوئیچینگ
برای محدود کردن این جریان لحظه ای –مخصوصا در بارهای سنگین- می توان روش هایی را به کار گرفت. از جمله:
- اضافه کردن تاخیر 2-1 ثانیه ای بین تغییر سربندی: اگه این کار انجام بشه نیروی مقاوم الکترومغناطیسی در هسته کم شده و لذا دامنه جریان سوئیچینگ کاهش پیدا میکنه. البته این روش تنها در مواردی قابل اجراست که اینرسی بار بالا باشه و وجود این تاخیر باعث کاهش قابل توجه سرعت نشه. مانند فن ها و آسیاب بالمیل.
- اضافه کردن مقاومت سری هنگام سوئیچ به مثلث: در این صورت راه اندازی عملا در سه مرحله انجام می شه و در هنگام تغییر سربندی به مثلث، یک مقاومت سری با استاتور قرار می گیرد تا دامنه جریان گذرا کم بشه. این مقاومت می تونه بعد از مثلا 3 ثانیه از مدار خارج بشه.
البته استفاده از هرکدام از این روش ها مستلزم استفاده از تجهیزات اضافیه که باعث افزایش هزینه خواهد شد.
نقشه مدار ستاره مثلث اتوماتیک
اگه شما بخواهید تابلو برق ستاره مثلث برای راه اندازی الکتروموتور سه فاز بسازید، نیاز به نقشه دارید. معمولا مدار و نقشه ستاره مثلث به صورت جداگانه برای مدار قدرت و مدار فرمان ارئه می شوند.
نقشه مدار قدرت ستاره مثلث
مدار قدرت ستاره مثلث معمولا ثابته که در زیر دیده می شه (مدار سمت چپ) و در اون سه عدد کنتاکتور K1, K2, K3 اجزای اصلی هستند و همچنین تجهیزات حفاظتی نیز شامل کلید حفاظت مغناطیسی و فیوز نیز به صورت های مختلف (با توجه به حفاظت تجهیز) در مدار به کار می روند.
نقشه مدار فرمان ستاره مثلث اتوماتیک با تایمر
نقشه مدار فرمان برای راه اندازی ستاره مثلث الکتروموتور سه فاز می تونه به صورت های مختلفی باشد. بستگی به این داره که از چه تجهیزاتی برای فرمان قراره استفاده بشه. ولی برای صدور فرمان تغییر سربندی از ستاره به مثلث معمولا تایمر بیش از هر چیزی استفاده میشه. در زیر مدار فرمان ستاره مثلث اتوماتیک با تایمر رو می بینید (مدار سمت راست).
و اما سخن پایانی
راه اندازی الکتروموتور به صورت ستاره مثلث با همه مزایا و معایبی که داره امروز توی صنعت ما همچنان مورد توجه هستش و خوبه که ما به همه جوانب کار با این روش آشنا باشیم تا بتونیم در هنگام لزوم بهترین تصمیم رو بگیریم. بنده در این مقاله سعی کردم مطلب جامع و کاملی رو درباره مدار و اتصال ستاره مثلث ارائه بدم. با این حال از اونجایی که هیچ مطلبی 100% نیست، در جهت تکمیل هرچه بیشتر بحث خوشحال میشم نظرات و تجربه هاتون رو در پایین صفحه برای بنده و سایر خوانندگان عزیز بنویسید تا استفاده کنیم.
همچنین در صورت تمایل به خرید تابلو برق ستاره مثلث میتونید با پیکربندی نقشه تابلو خودتون، بهترین قیمت تابلو برق رو از ما دریافت نمائید.
شما به این مقاله چه امتیازی می‌دهید؟ 😊
سلام ودرود
اول ممنون از توضیحات خوبتون
دوم اینکه اگه ممکنه در مورد تایمر ستاره مثلث(منظورم این تایمری که تو مطلب نوشتین نیست تایمرهایی که به همین نام مثلا تایمرستاره مثلث شیواامواج) و نحوه قرار گرفتن اون تو مدار توضیح بدین اگه درست متوجه شده باشم اگه از این تایمر استفاده کنیم دیگه نیازی به کنتاکت کمکی و اون تجهیزات تاخیر بین دو سوییچ نیست .درسته؟
سلام و تشکر از توجه‌اتون
قطعا با استفاده از تایمرهای ویژه ستاره مثلث، مدار ساده‌تری خواهید داشت.
منتها پیشنهاد میکنم کاتالوگ و راهنمای اون تایمر رو مطالعه بفرمائید.
یا توی واتس‌آپ برای من بفرستید تا ببینم.
موفق باشید.
سلام وقتتون بخیر بابت توضیحاتتون ممنونم.
فقط یه سوال داشتم اونم اینکه اصولا برای چه الکتروموتورهایی مدار ستاره مثلث استفاده میشه؟
منظورم اینه که توان الکتروموتورها چقدر باید باشه که مدار ستاره مثلث بسته بشه؟
یا نه برا هر موتوری با هر توانی که باشه مدار ستاره مثلث میبندیم؟
ممنونم از توضیحاتتون
سلام. وقت شما هم بخیر
اولا راه اندازی ستاره مثلث از نظر الکتریکی برای کاهش جریان راه اندازی اولیه و نیز از نظر مکانیکی برای کاهش گشتاور یا تنش یا فشار اولیه به قسمتهای مکانیکی است.
ثانیا روش راه اندازی ستاره مثلث فقط در الکتروموتورهایی قابل انجامه که سربندی نامی اشون برای ولتاژ نامی 380 ولت، مثلث باشه. که معمولا برای موتورهای کیلووات بالا اینطوره. مثلا بالاتر از 5.5kW.
در این حالت اغلب روی پلاک موتور هر دو ولتاژ 380 و 660 ولت نوشته شده.
البته حالت های خاص هم ممکنه وجود داشته باشه.
واقعا اصل مطلب رو ادعا کردید بالای 20 تا 30 مقاله خوندم از همه بهتر بود ولی میشه کاملترش کرد بنده حقیر برای کامل کردن مطالب شما حاضرم
باسلام
ضمن تشکر خیلی قشنک واضح و گیرا راهنمایی فرمودید.
باتشکر
تشکر از ابراز لطف اتون جناب میرشفیعی
مطالبتون مفید بود
خیلی عالی بود ممنون مهندس.
ارادت
ممنون از شما . واقعا همونی بود که می خواستم،کامل و بدون نقص
موفق باشید
بسیار عالی و کارامد
با سلام و تشکر از تو ضیحات شما
ببخشید چه موتور هایی رو می تونیم به صورت فقط ستار یا فقط مثلث راه اندازی کنیم
متاسفانه سوالتون یه مقدار گنگ هستش. لطفا بیشتر توضیح بدید.
مثلا موتوری که ولتاژ نامی اون 220/380 باشه رو در شبکه برق ایران فقط میتونید بصورت ستاره راه‌اندازی کنید. و ستاره استفاده کنید.
سلام مطالب برقی درحد سطح بالا بصورت گویا وبه زبان ساده ارائه کرده بودید خیلی ممنون
سلام جناب سلیمانی.
خوشحالم که مفید بوده. با آرزوی موفقیت
بادرود و سپاس از اساتید سوالم اینه که در سربندی مثلث سر و ته کلافها فرق داره یا هر کودوم از دوسر کلاف رو خاستیم میتونیم مثلن u1 در نظر بگیریم.ینی از نظر ساختار کارخونه ای چیزی بنام سر و ته داریم؟
درود بر شما
بله. سر و ته کلافها فرق میکنه. باید توی اتصال رعایت بشه.
سیم بندی نشان داده شده از کنتاکتور به سر موتور در عکس زیر اشتباه است.
star-delta-electrical-panel.jpg
متشکرم از ابراز لطف‌اتون
آرزوی تندرستی دارم براتون
یه دونه ای – عالی مهندس فوق العاده بود
ممنون از لطف‌اتون جناب عباس‌زاده
خوشحالم که مفید بوده
قربان شما
آقا پیج اینستاتون وجود نداره، حذف شده؟
ممنون از مطلب مفیدتون، اگر در سربندی الکتروموتور برای راه اندازی ستاره مثلث توالی فاز رو ندونیم و مولتی متر هم در اختیار نباشه روشی برای تشخیص وجود داره؟در مصاحبه استخدامی از من پرسیدن