راه اندازی موتور سه فاز به صورت لحظه ای و دائم

در این مقاله روش طراحی نقشه مدار فرمان و قدرت راه اندازی موتور سه فاز به صورت لحظه ای و دائم را بررسی می کنیم. راه اندازی لحظه ای و دائم اولین گام در طراحی مدار فرمان و قدرت بوده و باید به خوبی فراگرفته شود. هدف این مقاله بررسی عملکرد کلیدهای قطع و وصل فرمان، شستی‌های استارت، استپ و قارچی در مدار فرمان راه اندازی یک الکتروموتور به صورت تک‌ضرب یا Direct On Line Motor Starter است. قابل ذکر است که در مدار قدرت راه اندازی موتور از یک کنتاکتور استفاده می شود.

در مقالات آموزش مدار فرمان با ساختمان کنتاکتور و تمام لوازم جانبی آن آشنا شدیم. همانطور که می دانید کنتاکتور یک کلید قابل کنترل با جریان الکتریکی و از نوع برگشت پذیر است. در اصل دلیل استفاده از کنتاکتور این است که با یک جریان بسیار کم در مدار فرمان، می‌توانیم بارهای بسیار بزرگ را در مدار قدرت قطع و وصل کنیم. این قابلیت به ما اجازه می‌دهد با استفاده از انواع کنترلرها، تایمرها و غیره به سادگی و طبق برنامه‌ریزی مشخص الکتروموتورها، لامپ‌ها، خازن‌ها و کلیه‌ی بارهای قدرت را خاموش و روشن کنیم.

به منظور سیم‌بندی مدارهای لحظه ای و دائم به یک کلید فرمان، شستی استارت، شستی استپ، شستی اضطراری قفل‌شو، فیوز یا بریکر، کنتاکتور، بی‌متال، الکتروموتور، مقداری سیم و لوازم سیم‌بندی نیاز است. از جمله لوازم سیم بندی می توان به ترمینال، وایرشو یا سرسیم، ابزارها مانند پیچ‌گوشتی، سیم چین، سیم لخت کن و  غیره اشاره کرد.

مدار قدرت راه اندازی موتور سه فاز

نقشه یا مدار راه اندازی یک الکتروموتور به صورت تک‌ضرب D.O.L دارای دو بخش مدار فرمان و مدار قدرت است. در این بخش مدار قدرت راه اندازی موتور سه فاز را بررسی می‌کنیم. در نظر داشته باشید که مدار قدرت در راه اندازی موتور سه فاز به صورت لحظه ای و دائم یکسان است. طبق نقشه زیر در ابتدایی‌ترین قسمت مدار قدرت باید یک بریکر یا فیوز ذوب شونده‌ی سه فاز قرار دهیم. این کار برای حفاظت مدار در برابر اتصال کوتاه و در برخی موارد به همراه اضافه بار است. مسائل مربوط به انتخاب تجهیزات در مدارهای تک ضرب و ستاره مثلث را می توانید در بخش تخصصی راه اندازی موتور مطالعه کنید.

برای راه اندازی الکتروموتور سه فاز به یک کنتاکتور با قدرت مناسب و سه پلاتین قدرت نیاز است. این کنتاکتور بعد از فیوزها یا بریکر قرار گرفته و توسط سیم به آن‌ها متصل می‌شود. پس از کنتاکتور یک بی متال وجود دارد. بی‌متال نقش حفاظت در برابر اضافه بار موتور را داشته و کنتاکت های آن در مدار فرمان قرار می گیرد. در ادامه سه فاز خروجی کنتاکتور از بی‌متال گذشته و وارد الکتروموتور می‌شود. برای ورودی و خروجی سیم‌ها می‌توان از ترمینال نیز استفاده کرد. سایز این ترمینال‌ها با توجه به جریان عبوری و قطر سیم‌ها انتخاب می‌شود. تمام بخش‌های ذکر شده را در مدار قدرت زیر مشاهده می‌کنید.

در نقشه مدار قدرت زیر از پنج ترمینال 201 تا 205 جهت اتصال سه فاز به همراه نول و ارت استفاده شده است. خروجی مدار نیز توسط چهار ترمینال به الکتروموتور متصل می شود. سه ترمینال 206 تا 208 را جهت اتصال سه فاز و ترمینال 209 جهت اتصال سیم زمین را مشاهده می کنید.

مدار فرمان با کلید فرمان دو حالته

برای راه اندازی الکتروموتور با کنتاکتور می‌توان مدارهای فرمان مختلفی را طراحی کرد. طبق نقشه زیر ساده‌ترین حالت استفاده از یک کلید فرمان است. در این مدار ابتدا سیم فاز وارد یک بریکر مینیاتوری آمپر پایین می‌شود. این بریکر که می‌تواند یک پل یا دو پل باشد، نقش حفاظت مدار فرمان در برابر اتصال کوتاه را خواهد داشت. در مرحله‌ی بعد خروجی بریکر وارد پلاتین فرمان بی‌متال می‌شود.

همانطور که مشاهده می کنید این کنتاکت به صورت N.C یا نرمال بسته است. پلاتین N.C بی متال با اضافه بار شدن موتور قطع می شود. در این حالت مدار فرمان خاموش شده و باید مشکل موتور را برطرف کنیم. لازم به ذکر است که بی‌متال در مدار قدرت فقط نقش کنترل جریان را داشته و نمی‌تواند سه فاز منتهی به الکتروموتور را قطع کند. در صورت نیاز به قطع مدار قدرت باید از بریکر محافظت موتور یا کلید حرارتی استفاده کنیم.

در ادامه خروجی پلاتین فرمان بی‌متال وارد کلید سلکتوری دو حالته با پلاتین نرمال می شود. خروجی کلید به یک سمت بوبین و سیم نول به سمت دیگر آن متصل شده است. در این مدار فرمان با وصل بریکر مینیاتوری و تغییر وضعیت کلید فرمان از صفر به یک، جریان الکتریکی وارد بوبین کنتاکتور می شود. برقدار شدن بوبین کنتاکتور باعث روشن شدن بارهای متصل شده به آن در مدار قدرت می شود. در این مثال یک الکتروموتور سه فاز به کنتاکتور متصل بوده و با این کلید فرمان کنترل می شود.

توجه داشته باشید که با قرار کلید فرمان روی حالت یک؛ موتور به صورت دائم شروع به کار می کند. این مدار برای بارهایی توصیه می‌شود که حتی پس از قطع و وصل برق باید دوباره شروع به کار کنند. هنگام استفاده از این مدار حتما کنترل کنید که راه اندازی بار بدون هماهنگی خطری ایجاد نکند. به عنوان مثال استفاده از این مدار برای اره برقی اصلا توصیه نمی شود.

مدار فرمان لحظه ای

جهت قطع و وصل الکتروموتور به صورت لحظه‌ای می‌توان از یک شستی استارت به جای کلید فرمان استفاده کرد. با توجه به نقشه زیر در این مدار با وصل بریکر و فشردن شستی استارت بالافاصله کنتاکتور روشن خواهد شد. روشن شدن کنتاکتور به معنی راه اندازی بار متصل شده در مدار قدرت است. در مدار قبل تا وقتی کلید در حالت یک قرار داشته باشد کنتاکتور نیز روشن خواهند ماند. این اشکال در  مدار لحظه ای برطرف شده و می توان گفت که با برداشتن نیروی دست از روی شستی استارت بلافاصله کنتاکتور خاموش می شود. در تصویر زیر نقشه مدار فرمان لحظه ای را مشاهده می کنید.

این مدار اصطلاحا مدار لحظه ای نام دارد چون بدون فشار روی شستی به کار خود ادامه نمی دهد. کاربرد مدار لحظه‌ ای در سیستم‌هایی است که نیاز به دقت و حضور اپراتور دارند. به عنوان مثال کنترل اره، جرثقیل‌ها، پرس‌ها و موارد مشابه را در نظر بگیرید. این مدارها باید به نحوی باشند که اپراتور با برداشتن دست خود از روی کنترلرها بتواند سیستم را متوقف کند. به عبارت دیگر برای قطع سیستم نیازی به صدور فرمان اضافی نباشد.

مدار فرمان دائم

اغلب تاسیسات پس از راه اندازی باید به کار خود ادامه داده ولی دارای حفاظت های خاصی باشند. به عنوان مثال برخی از ماشین آلات باید مدار فرمان دائم داشته باشند اما نباید با قطع و وصل برق به صورت خودکار راه اندازی شوند. به این مسئله ی ایمنی اصطلاحا حفاظت در برابر قطع برق گفته می شود. به عبارت دیگر پس از قطع و وصل برق حتما باید فرمان راه اندازی توسط اپراتور صادر شود. از طرفی برخی از مدارها باید از چند نقطه کنترل شوند.

با بررسی مدارهای قبلی می توان گفت که استفاده از کلید فرمان دو حالته در مدارهای با حفاظت در برابر قطع برق یا کنترل از چند محل توصیه نمی شود. به عنوان مثال تصور کنید از کلید سلکتوری برای راه اندازی یک دستگاه برش استفاده شده باشد. در صورتی که هنگام روشن بودن ماشین برق قطع شود، تمام کارها متوقف خواهد شد. تا این‌جا مشکلی دیده نمی‌شود اما اگر چند دقیقه‌ی بعد برق وصل شود چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در خوش‌بینانه‌ترین حالت، دستگاه بدون حضور شما روشن شده و باعث اتلاف انرژی می‌شود. در نظر داشته باشید که روشن شدن دستگاه بدون هماهنگی باعث بروز اتفاقات بیشتری مانند صدمه به اپراتورها، از بین رفتن مواد اولیه، اشکالات فنی در ماشین و غیره نیز شده است.

از طرفی استفاده از مدار فرمان لحظه ای برای موتور های با ساعت کار طولانی اصلا منطقی نیست. برای پاسخ به تمام نیازهای ذکر شده باید مدار فرمان دائم یا مدار راه انداز دائم را به نحوی طراحی کنیم که دارای حفاظت در برابر قطع برق بوده و امکان کنترل از چند محل را نیز داشته باشد. در ساده ترین حالت می توان مداری طراحی کرد که با یک شستی استارت به صورت دائم روشن شده و از طرفی در مقابل قطع و وصل برق ایمن باشد.

در این حالت و برای ساخت مدار فرمان دائم باید از پلاتین یا تیغه ی پایدار کننده استفاده کنیم. تیغه ی پایدار کننده یکی از پلاتین های فرمان کنتاکتور به صورت N.O یا نرمال باز است. این روش را می توانید در نقشه مدار فرمان زیر مشاهده کنید. در این مدار سیم فاز از بریکر و پلاتین کمکی بی‌متال عبور کرده و به صورت مشترک به ورودی شستی استارت و یکی از پلاتین‌های نرمال باز کنتاکتور متصل می‌شود. در نهایت خروجی شستی استارت و پلاتین نرمال باز کنتاکتور به صورت مشترک به یک سمت بوبین خواهند رسید. سیم نول نیز به سمت دیگر بوبین متصل می شود.

در این مدار هنگامی که شستی استارت فشرده شود کنتاکتور روشن شده و پلاتین کمکی آن نیز بسته می‌شود. طبق مسیر مشخص شده در نقشه زیر  با برداشتن دست از روی شستی، پلاتین آن باز شده ولی جریان الکتریکی از طریق مسیر دوم یعنی پلاتین کمکی کنتاکتور عبور می‌کند. به همین علت به پلاتین نرمال باز کنتاکتور اصطلاحات پلاتین خودنگهدار یا تیغه ی پایدار کننده نیز گفته می شود.

این نوع اتصال مدار فرمان دائم نام داشته و باعث می‌شود بوبین کنتاکتور تا زمان قطع برق به کار خود ادامه دهد. به عبارت ساده‌تر قطع برق اصلی، قطع بریکر فرمان و یا باز شدن پلاتین کمکی بی‌متال در یک لحظه‌ی کوتاه باعث خاموش شدن کنتاکتور و باز شدن پلاتین کمکی آن می‌شود.  قابل ذکر است که وصل مجدد برق به تنهایی نمی‌تواند مدار زیر را روشن کرده و حتما باید شستی استارت مجدد فشرده شود. این پروسه همان ایمنی در برابر قطع برق نام دارد.

استفاده از پلاتین کمکی کنتاکتور مشکل وصل باقی ماندن بعد از قطع برق و کنترل از چند نقطه را حل می‌کند. نکته ی مهم در نقشه مدار بالا این است که اگر خودمان بخواهیم این کنتاکتور را خاموش کنیم راه بهتری به غیر از قطع بریکر یا پلاتین فرمان بی‌متال وجود ندارد؟ چون قطع برق در یک لحظه‌ی کوتاه باعث خاموش شدن کنتاکتور و برگشت آن به حالت اول می‌شود، می‌توانیم از یک شستی استپ با پلاتین نرمال بسته در مدار فرمان استفاده کنیم. طبق نقشه زیر این شستی می‌تواند در سه محل مختلف از مدار نصب شود. توصیه می شود که شستی استپ در بالاترین سطح مدار قرار بگیرد به نحوی که تمام شاخه ها را خاموش کند.

طبق نقشه زیر بهترین محل قرارگیری شستی استپ، بعد از المان‌های حفاظتی مانند بریکر و بی‌متال است. این روش باعث قطع کامل برق مدار فرمان پس از فشردن شستی استپ می شود. مدار زیر را می‌توان با فشردن شستی استارت به صورت دائم روشن کرده و با فشردن شستی استپ به سادگی خاموش کرد. این مدار دارای حفاظت در برابر قطع برق بوده و به صورت خودکار راه اندازی نمی شود. از طرفی با اضافه کردن شستی ها می توان این مدار را از چند نقطه کنترل کرد.

مدار فرمان و قدرت راه اندازی موتور سه فاز به صورت دائم کار

در مقالات مربوط به شستی ها شرح داده شد که شستی های معمولی وابسته به نیروی دست هستند. به عبارت دیگر با برداشتن نیروی دست پلاتین آن ها به حالت اول باز می گردد. به منظور افزایش سطح ایمنی مدار می‌توان از یک شستی قارچی یا قطع اضطراری نیز استفاده کرد. شستی قطع اضطراری را باید بعد از پلاتین کمکی بی‌متال قرار داد تا برق کل مدار فرمان را به صورت دائم قطع کند.در تصویر زیر مدار فرمان و قدرت راه اندازی موتور سه فاز به صورت تک‌ ضرب یا مدار فرمان دائم کار را مشاهده می‌کنید.