در این ویدیو، می‌خوایم در مورد نحوه‌ی کار استارترهای ستاره مثلث برای موتورهای القایی سه فاز صحبت کنیم.
فراموش نکنین که الکتریسیته خطرناکه و می‌تونه مرگ‌بار باشه. برای انجام کارهای برقی، باید توانایی و مهارت لازم رو داشته باشین.
متن ویدیوی نحوه‌ی عملکرد استارتر ستاره مثلت موتور القایی سه فاز
خب… این یه استارتر ستاره مثلث واقعیه و در پایان این ویدیو می‌تونین به من بگین که هر بخش چه کاری انجام می‌ده و کل سیستم چطور با هم کار می‌کنن. خب… برای این ویدیو می‌خوام از کدگذاری قدیمی قرمز، زرد، آبی برای فازها استفاده کنم. فقط برای اینکه فکر می‌کنم راحت‌تر دیده می‌شن. گرچه، نسخه‌های رنگی استفاده شده در ایالات متحده، انگلستان، محدوده‌ی اتحادیه اروپا و اتریش رو در همین ویدیو بهتون نشون می‌دم.
موتورهای سه فاز تقریبا در تمام ساختمان‌های صنعتی و تجاری استفاده می‌شن در داخل یه موتور القایی سه فاز سه سیم‌پیچ مجزا داریم که از اون‌ها برای تولید میدان مغناطیسی چرخشی استفاده می‌شه. وقتی که جریان AC رو از هر کدوم از سیمپیچها عبور بدیم سیم‌پیچ، یه میدان مغناطیسی ایجاد می‌کنه که با تغییر مسیر الکترون‌ها شدت و قطبیت رو تغییر می‌ده. اما اگه هر سیم‌پیچ رو به یک فاز متفاوت وصل کنیم.
جهت الکترون‌های هر فاز در مقایسه با سایر فازها، در زمان‌های مختلف به جلو و عقب تغییر می‌کنه. این یعنی، میدان مغناطیسی شدت و قطبیت رو در مقایسه با سایر فازها در زمان‌های مختلف تغییر می‌ده. برای توزیع این میدان مغناطیسی باید این سیمپیچها رو ۱۲۰ درجه نسبت به آخرین فاز بچرخونیم، و بعد اون‌ها رو با استاتور موتورها ترکیب کنیم تا یه میدان مغناطیسی چرخشی ایجاد کنیم.
این میدان مغناطیسی چرخان، باعث چرخش روتوری می‌شه که در درون سیمپیچها قرار گرفته و بعد می‌تونیم از اون برای راه‌اندازی پنکه‌ها پمپ‌ها و غیره استفاده کنیم. یه جعبه‌ی ترمینال الکتریکی در بالا و گاهی اوقات در کنار موتور قرار گرفته جعبه رو میارم اینجا تا بهتر ببینین. در درون جعبه‌ی ترمینال الکتریکی شش ترمینال (پایانه) الکتریکی داریم.
هر ترمینال یه حرف و عدد متناظر داره. اینجا U1, V1 و W1 داریم و بعد W2, U2 و V2 سیم‌پیچ فاز یک به ترمینال‌های U دو وصل شده سیم‌پیچ فاز دو به ترمینال‌های V دو وصل شدن و بعد سیم‌پیچ فاز سه رو داریم که به ترمینال‌های W دو وصل شدن. اینجا یه نمونه از جعبه‌ی ترمینال الکتریکی یه موتور القایی رو می‌بینین.
حالا می‌خوام مطمئن بشم که این موضوع رو کاملا درک کردین. توجه کنین که ترمینال‌های سیم‌پیچ از بالا تا پایین، آرایش متفاوتی دارن تا چند لحظه‌ی دیگه، دلیلش رو متوجه می‌شیم. حالا منبع توان فاز سه رو میاریم و به ترمینال‌های مربوط به خودشون وصل می‌کنیم. همیشه طرف منبع رو به ترمینال‌های U1, V1 و W1 وصل می‌کنیم. حالا برای اینکه موتور رو راه‌اندازی کنیم باید مدار رو کامل کنیم و دو راه برای انجام این کار وجود داره راه اول، تنظیمات مثلثه.
برای این کار، ترمینال‌های روبروی هم رو از U1 به W2، و V1 به U2 و W1 رو به V2 وصل می‌کنیم. اینطوری تنظیمات مثلث ایجاد می‌شه. حالا اگه یه جریان AC رو از فازها عبور بدیم، می‌بینیم که با وارونه کردن جهت توان AC در هر فاز، در یک زمان متفاوت الکتریسیته از یک فاز به فاز بعدی جاری می‌شه.
به همین خاطر، ترمینال‌هایی با تنظیمات مختلف داریم. چون اتصال روبرو داریم که با وارونه شدن جهت الکترون‌ها در زمان‌های مختلف، امکان جاری شدن الکتریسیته رو بین فازها فراهم می‌کنه.
حالا… یه روش دیگه برای اتصال ترمینال‌ها استفاده از تنظیمات ستاره‌ست. در این شیوه، تنها در یه سمت ترمینال‌های موتور W2، U2 و V2 رو وصل می‌کنیم. به این ترتیب یه طراحی معادل به طراحی ستاره خواهیم داشت. حالا اگه جریان AC رو از این سیمپیچها عبور بدیم، می‌بینیم که الکترون‌ها بین فازها در ترمینال‌ها مشترک می‌شن. حالا، دوباره به این نمونه‌ی واقعی ترمینال‌های موتور نگاه می‌کنیم.
می‌تونین بهم بگین که از کدوم روش استفاده شده؟ سه، دو، یک… درسته. تنظیمات مثلث دو روش تنظیماتی که در موتور مثلث یا ستاره دیدیم، روش‌های ثابت هستن. برای تغییر دادن اون‌ها، باید توان رو قطع کنیم. ترمینال‌های موتور رو باز کنیم و اون‌ها رو دوباره مرتب کنیم.
خب… این کاملا کاربردی نیست. پس چطور می‌تونیم خودکارش کنیم؟ برای این کار، باید از تعدادی کنتاکتور استفاده کنیم. اون‌ها طراحی‌های مختلفی دارن اما اگه داخل یکی از اون‌ها رو نگاه کنیم می‌بینیم که عملکرد اولیه‌ی اون، یه سوییچه که می‌تونه یه مدار رو ایجاد کنه و یا قطع کنه تا از این طریق، جریان الکتریسیته رو در هر سه فاز به‌طور همزمان، کنترل کنه.
خب… کنتاکتور اصلی رو برمی‌داریم و منبع فاز سه رو به یه طرف وصل می‌کنیم و بعد طرف دیگه رو به ترمینال‌های مرتبط در جعبه ترمینال الکتریکی موتور القایی وصل می‌کنیم. بعد کنتاکتور دوم رو برمی‌داریم که از اون در مدار مثلثی استفاده خواهیم کرد و سه فازمون رو با این تغذیه می‌کنیم.
از اینجا، فاز ۱ رو به ترمینال V2 وصل می‌کنیم که سیم‌پیچ فاز دو هست بعد فاز دو رو به ترمینال W2 وصل می‌کنیم که سیم‌پیچ فاز سه هست و در آخر، سیم فاز سه رو به ترمینال U2 وصل می‌کنیم که سیم‌پیچ فاز یکه. حالا یه کنتاکتور دیگه برمی‌داریم که در مدار ستاره ازش استفاده می‌کنیم و توان سه فازمون رو به اون وصل می‌کنیم.
در این بالا، هر سه فاز رو به هم وصل می‌کنیم. قاب کنتاکتورها رو برمی‌دارم تا ببینیم چه اتفاقی میوفته. حالا با تنظیمات ستاره شروع می‌کنیم و برای این کار، هر دو ترمینال‌های کنتاکتور ستاره و اصلی رو فعال می‌کنیم تا مدار رو کامل کنن.
حالا الکتریسیته رو از مدار عبور می‌دیم الکتریسیته از هر فاز و سیم‌پیچ عبور می‌کنه و به ترمینال‌های موتور می‌رسه و به کنتاکتور ستاره می‌ره. جایی که مسیر الکترون‌ها مشترک خواهد بود. اینطوری امکان جاری شدن اون‌ها به داخل و بیرون با تغییر جهت هر فاز، فراهم می‌شه.
روش اتصال ستاره، قبل از سوییچ به تنظیمات مثلث، برای چند ثانیه اجرا می‌شه برای اتصال مثلث، کنتاکتور ستاره رو قطع می‌کنیم و بعد اتصال مثلث رو می‌بندیم. همه‌ی این اتفاق‌ها خیلی سریع رخ می‌دن حالا الکتریسیته به داخل جریان داره اما جهت‌شون از هم جدا می‌شه به هر دو کنتاکتور اصلی و مثلث جاری می‌شه.
الکتریسیته‌ی درون مسیر کنتاکتور اصلی به سیم‌پیچ‌های موتور جاری می‌شه و برقی که در مسیر کنتاکتور مثلثی جریان پیدا کرده در جهت مخالف ترمینال‌های موتور به جریان در‌میاد بعد هر کدوم با وارونه شدن جهت، بین فازهای مختلف جاری می‌شن.
برای کنترل تغییر از کنتاکتور ستاره به مثلث تنها از یه تایمر استفاده می‌کنیم. به این ترتیب، تنظیمات بعد از یه مدت مشخص به‌صورت خودکار تغییر می‌کنه.
علاوه بر این، نسخه‌های پیشرفته‌تری هم وجود داره که آمپر یا سرعت موتور رو بررسی می‌کنه. اگه در آمریکا زندگی می‌کنین، احتمالا دیدین که از این رنگ‌ها استفاده می‌شه. این برای منبع سه فاز ۲۰۸ ولته اما اگه از منبع سه فاز ۴۰۸ ولت استفاده کنین، می‌بینین که رنگ‌ها متفاوت هستن.
در بریتانیا، کشورهای حوزه اتحادیه‌ی اروپا، می‌بینین که از این رنگ‌ها برای فازها استفاده می‌شه. اگه در بریتانیا هستین، احتمالا با این نسخه‌ها به رنگ‌های قرمز، زرد و آبی روبرو می‌شین. این یه سیستم رنگی قدیمی و منسوخ شده‌ست اما تاسیسات قدیمی هنوز وجود دارن.
خب به تصویر واقعی استارتر ستاره مثلث برمی‌گردیم، می‌تونین بهم بگین که هر کدوم از بخش‌ها چیه؟ سه، دو، یک… درسته این کنتاکتور اصلیه. این کنتاکتور مثلثه. این کنتاکتور ستاره‌ست. و این هم تایمره.
توجه کنین که روی کنتاکتور ستاره دو سیم به یه پایانه متصل شدن تا نقطه‌ی ستاره ایجاد بشه. خب… چرا از استارترهای ستاره مثلث استفاده می‌کنیم؟ ما از استارتر ستاره مثلث برای کاهش جریان هجومی در زمان روشن شدن موتور، استفاده می‌کنیم.
وقتی یه موتور القایی بزرگ در مثلث راه‌اندازی بشه جریان راه‌اندازی می‌تونه بیش از پنج برابر از جریان بار کامل که زمان ثابت شدن و راه‌اندازی عادی موتور رخ می‌ده، بزرگ‌تر باشه.
این جهش بزرگ در جریان سبب بروز مشکلات زیادی می‌شه سیستم الکتریکی ساختمون با این افزایش نیاز ناگهانی روبرو می‌شه، دمای زیرساخت الکتریکی به سرعت زیاد می‌شه.
که در نهایت موجب از کار افتادن لوازم و یا حتی آتش‌سوزی می‌شه افزایش ناگهانی نیاز به برق سبب کاهش ولتاژ در تمام سیستم الکتریکی ساختمون می‌شه. این کاملا قابل مشاهده‌ست چون چراغ‌ها کم‌سو می‌شن این مسئله مشکلات زیادی رو برای تجهیزات حساس مثل کامپیوترها، سرورها و سیستم‌های امنیتی به وجود میاره. پس برای کاهش جریان راه‌اندازی کافیه تا ولتاژ راه‌اندازی رو کاهش بدیم تنظیمات ستاره، ولتاژ سیم‌پیچ رو در مقایسه با تنظیمات مثلث، تا حدود ٪۸۵ کاهش می‌ده.
ولتاژ کمتر، سبب ایجاد جریان کمتر می‌شه جریان درون سیم‌پیچ، در تنظیمات ستاره حدود ٪۳۳ تنظیمات مثلث خواهد بود این مسئله باعث کاهش نیروی چرخشی می‌شه نیروی چرخشی (گشتاور) تنظیمات ستاره در مقایسه با تنظیمات مثلث، حدود ٪۳۳ خواهد بود.
خب، یه مثال اساسی و ساده رو بررسی می‌کنیم تا ببینیم که اینجا دقیقا چه اتفاقی افتاده حالا فرض کنیم که یه موتور داریم که با ولتاژ منبع رایج اروپا، یعنی ۴۰۰ ولت به‌صورت مثلث وصل شده.
این یعنی وقتی از مولتی‌متر برای محاسبه‌ی ولتاژ بین هر دو فاز استفاده می‌کنیم مقدار ۴۰۰ ولت رو خواهیم دید به این ولتاژ خط به خط می‌گیم راستی اگه مولتی‌متر ندارین پیشنهاد می‌کنم که حتما یه مولتی‌متر برای جعبه ابزارتون تهیه کنین.
این ابزار برای پیدا کردن هر نوع خطای الکتریکی، بسیار ضروریه و البته درک‌تون از الکتریسیته رو هم افزایش می‌ده لینک مدل و محلی که می‌تونین ازش مولتی‌متر تهیه کنین رو این پایین می‌بینین.
حالا، اگه دو انتهای یه سیم‌پیچ رو محاسبه کنیم دوباره ولتاژ خط به خط ۴۰۰ ولت رو مشاهده می‌کنیم فرض کنیم که هر سیم‌پیچ، یه مقاومت یا مقاومت ظاهری داره. مثل این توان AC که ۲۰ اهمه این یعنی مقدار جریان ما در سیم‌پیچ بیست آمپر خواهد بود.
می‌تونیم این عدد رو از ۴۰۰ ولت تقسیم بر ۲۰ اهم به دست بیاریم که برابر با ۲۰ اهمه اما جریان درون خط متفاوت خواهد بود مقدارش ۳۴.۶ آمپره و اون رو از تقسیم ۲۰ آمپر بر جذر سه به دست میاریم که مقدار ۳۴.۶ آمپر رو بهمون می‌ده.
به این خاطره که فاز به دو سیم‌پیچ وصل شده حالا اگه به تنظیمات ستاره نگاه کنیم یه ولتاژ خط به خط ۴۰۰ ولتی می‌بینیم و امکان محاسبه بین هر دو فاز رو بررسی می‌کنیم اما در تنظیمات ستاره اما همه‌ی سیم‌پیچ‌های ما در نقطه‌ی ستاره یا نقطه‌ی نول برخورد خواهند داشت.
از این نقطه‌ست که می‌تونیم اگه لازم باشه یه سیم نول راه‌اندازی کنیم پس این بار که ولتاژ رو در دو انتهای هر سیم‌پیچ محاسبه کردیم مقدار ۲۳۰ ولت رو به دست میاریم.
به این خاطره که سیم‌پیچ مستقیما بین دو فاز، مثل نسخه‌ی مثلث، وصل نشده یه انتها به فاز وصل شده اما انتهای دیگه به نقطه‌ی اشتراک یا نقطه‌ی نول وصله بنابراین ولتاژ مشترکه و کمتر خواهد بود، چون یه فاز همیشه معکوسه.
با تقسیم ۴۰۰ ولت بر جذر سه که بهمون ۲۳۰ ولت می‌ده ما مقدار ۲۳۰ ولت رو مشاهده می‌کنیم زمانی که ولتاژ کم باشه جریان هم کم خواهد بود اگه سیم‌پیچ ۲۰ اهم مقاومت یا مقاومت ظاهری باشه جریان با تقسیم ۲۳۰ ولت بر ۲۰ اهم محاسبه می‌شه که مقدار ۱۱.۵ آمپر به دست میاد جریان خطی در این طراحی هم ۱۱.۵ آمپر خواهد بود.
پس می‌بینیم که با یه اتصال مثلثی سیم‌پیچ بین دو فاز در معرض ۴۰۰ ولت کامل قرار می‌گیره اما اتصال تنها در معرض ۲۳۰ ولت بین نقاط فاز و نول قرار داره بنابراین می‌بینین که ستاره از ولتاژ کم‌تری استفاده می‌کنه و همینطور جریان هم در مقایسه با نسخه‌ی مثلثی، کم‌تره و به همین خاطره که اول از اون استفاده می‌کنیم.
ترجمه: مینا مقدس نژاد (عضو تیم تحریریه وک شاپ)
منبع ویدیو: YouTube