نحوه راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز

موتورهای القایی با توجه به نوع منبع تغذیه AC به دو نوع تقسیم می شوند. موتور القایی سه فاز و موتور القایی تک فاز. در بیشتر کاربردهای صنعتی و کشاورزی، موتور القایی سه فاز در مقایسه با موتور القایی تک فاز کاربرد زیادی دارد. به دلیل کمبود برق، برق سه فاز به طور مداوم در کاربردهای کشاورزی در دسترس نیست. در این حالت، یک فاز از سوئیچ عامل باند (GOS) جدا می شود. بنابراین، بیشتر اوقات، دو فاز از سه فاز موجود است. اما با هر ترتیب خاصی نمی توان موتور سه فاز را روی منبع تغذیه تک فاز کار کرد.

روش های راه اندازی موتور سه فاز

همان گونه که می دانیم موتور القایی سه فاز یک موتور خود استارت می باشد. همانطور که سیم پیچ استاتور موتور القایی سه فاز یک میدان مغناطیسی دوار ایجاد می کند، این یک تغییر فاز 120 درجه ایجاد می کند. اما در مورد موتورهای القایی تک فاز، میدان مغناطیسی ضربانی القا می شود. از این رو، یک موتور القایی تک فاز یک موتور خود راه انداز نیست. برای اهداف شروع به مقداری کمک اضافی نیاز دارد.

ویدئو نحوه تست و راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز

در اینجا نیز به ترتیبی دیگر نیاز داریم تا موتور القایی سه فاز را روی یک منبع تغذیه تک فاز کار کنیم. سه روش وجود دارد؛

• استفاده از خازن استاتیک (روش تغییر فاز)
• استفاده ازVFD (درایو فرکانس متغیر)
• استفاده از مبدل چرخشی

در این مقاله به طور مختصر به بررسی هر روش می پردازیم.

استفاده از خازن استاتیک

هنگامی که برق سه فاز AC را به استاتور موتور القایی سه فاز می دهیم، میدان مغناطیسی چرخشی متغییر با زمان 120 درجه از هم تولید می شود. اما در مورد موتور القایی تک فاز، میدان مغناطیسی ضربانی القا می شود. و در این حالت گشتاور اولیه (گشتاور راه اندازی) تولید نمی گردد. در موتورهای القایی تک فاز، از یک سیم پیچ اضافی برای ایجاد تغییر فاز استفاده می شود. به جای سیم پیچ راه اندازی، از خازن یا سلف نیز برای ایجاد جابجایی فاز می توان استفاده کرد.

مشابه این اصل، می ‌توان از سیم ‌پیچ سه فاز موتور القایی سه فاز استفاده کرد و سیم ‌پیچ را با استفاده از خازن یا سلف جابجا نمود. هنگامی که موتور القایی سه فاز با منبع تغذیه تک فاز راه اندازی شد، به طور مداوم با ظرفیت کاهش یافته کار می کند. خروجی خالص یا راندمان موتور 2/3 از ظرفیت نامی آن کاهش می یابد.

این روش به روش مبدل فاز استاتیک یا روش تغییر فاز یا روش سیم پیچی نیز معروف است.

در برخی ترتیبات، از دو خازن استفاده می شود. یکی برای استارت و دومی برای حین کار. ظرفیت خازن استارت 4 تا 5 برابر بیشتر از خازن در حال کار است. نمودار مدار این آرایش در شکل زیر نشان داده شده است.

خازن استارت فقط برای اهداف شروع استفاده شده و پس از راه اندازی از مدار جدا می شود. خازن در حال کار همیشه در مدار باقی می ماند. در اینجا همانطور که در شکل نشان داده شده است، موتور به صورت ستاره متصل می شود. و هر دو خازن در بین دو فاز سیم پیچ متصل می شوند.

منبع تغذیه تک فاز دارای دو ترمینال می باشد. یک ترمینال به ترکیب سری سیم پیچ و ترمینال دوم با یک ترمینال باقی مانده از سیم پیچ سه فاز متصل می شود. گاهی اوقات فقط از یک خازن استفاده می شود. این نوع چیدمان در شکل زیر نشان داده شده است.

در بیشتر موارد، موتورهای القایی کوچک در اتصال ستاره ای متصل می شوند. در اینجا، ما یک موتور القایی سه فاز متصل به ستاره گرفته ایم. برای افزایش سطح ولتاژ از یک اتوترانسفورماتور استفاده می شود. زیرا سطح ولتاژ منبع تغذیه سه فاز 400-440 ولت و سطح ولتاژ تغذیه تک فاز 200-230 ولت برای 50 هرتز تغذیه می باشد.

بیشتر بخوانید : تفاوت بین موتورهای AC و DC چیست؟

ما می توانیم بدون استفاده از ترانسفورماتور از این مدار استفاده کنیم. در این حالت، سطح ولتاژ در توان تک فاز (200-230 ولت) باقی می ماند. در این شرایط نیز موتور کار خواهد کرد. اما از آنجایی که ولتاژ پایین است، گشتاور تولید شده توسط موتور کم است. این مشکل را می توان با اتصال یک خازن راه اندازی اضافی حل کرد. این خازن به عنوان خازن راه اندازی یا خازن قفل فاز شناخته می شود.

در صورت نیاز به تغییر جهت موتور ، نمودار اتصال را مطابق شکل زیر تغییر دهید.

معایب استفاده از خازن

محدودیت های روش خازن استاتیک در زیر ذکر شده است.

• توان خروجی موتور القایی سه فاز به میزان 2/3 قدرت بار کامل کاهش می یابد.
• این روش می تواند برای یک هدف موقت استفاده شود. برای برنامه های در حال اجرا مداوم مناسب نیست.
• در این روش اثر بارگذاری به طور مداوم در دو فاز است. این امر باعث کاهش طول عمر موتور می شود.

با استفاده از VFD

VFD به معنای درایو فرکانس متغیر است. وسیله ای است که برای کنترل موتور (قابل تنظیم سرعت در هنگام کار) استفاده می شود. VFD جریان ورودی موتور را بر اساس تقاضا (بار) تنظیم می کند. این دستگاه به موتور اجازه می دهد تا در شرایط بارهای مختلف به طور موثر کار کند.

این روش برای کارکردن یک موتور القایی سه فاز روی منبع تغذیه تک فاز بهترین است. در این مورد، یک منبع تک فاز موجود به عنوان ورودی به VFD داده می شود. VFD منبع تغذیه تک فاز را با یکسو کردن به DC تبدیل می کند. مجدداً منبع DC را به منبع AC سه فاز تبدیل می کند. و فرکانس خروجی سه فاز توسط VFD تنظیم می شود.

از این رو، برق موجود (تک فاز) به VFD داده می شود و خروجی (برق سه فاز) VFD به عنوان ورودی یک موتور سه فاز استفاده می شود. همچنین جریان راش در هنگام راه اندازی موتور را از بین می برد. علاوه بر این، راه اندازی نرم موتور را از حالت سکون تا شرایط سرعت کامل فراهم می کند. انواع و درجه بندی های مختلفی از VFD برای کاربردها و موتورهای مختلف موجود است. شما فقط باید VFD مناسب را برای برنامه های خود انتخاب کنید.

هزینه VFD بیشتر از یک خازن استاتیک است. اما عملکرد بهتری به موتور می دهد. هزینه VFD کمتر از مبدل فاز دوار است. بنابراین در بیشتر کاربردها به جای مبدل های فاز دوار از VFD استفاده می شود.

مزایای VFD

مزایای استفاده از VFD برای راه اندازی موتور القایی سه فاز بر روی منبع تغذیه تک فاز در ادامه ارائه شده است:

• با تنظیم پارامتر VFD، می توانیم به استارت نرم موتور دست پیدا کنیم.
• کار کردن با بهترین عملکرد و کارایی بیشتر، آسان است.
• دارای عملکرد خود تشخیصی است که برای محافظت از موتور در برابر اضافه ولتاژ، اضافه بار، گرمای بیش از حد و غیره استفاده می شود.
• برای دستیابی به کنترل خودکار موتور برنامه ریزی شده است.

استفاده از مبدل فاز چرخشی یا دوار

روش دیگری که استفاده می شود، راه اندازی یک موتور القایی سه فاز بر روی یک منبع تغذیه تک فاز با استفاده از مبدل فاز دوار (RPC)  است. که این فرآیند بسیار گران می باشد. در مقایسه با سایر روش ها بهترین عملکرد را خواهد داشت. زیرا مبدل فاز دوار یک سیگنال سه فاز کامل در خروجی تولید می کند. همچنین، به طور گسترده استفاده نمی شود زیرا هزینه مبدل چرخشی بسیار بالا است.

نمودار اتصال مبدل فاز دوار در شکل زیر نشان داده شده است.

مجتمع آموزش برق برگزار کننده دوره های برق صنعتی مانند: آموزش تابلو برق صنعتی ، آموزش برق صنعتی ، آموزش سیم پیچی موتور ، آموزش هوشمند سازی ساختمان ، آموزش PLC ، … می باشد. برای دریافت مشاوره با کارشناسان آموزشگاه تماس حاصل نمایید.