استارتر چیست و چرا مهم است؟

حسن ویسی

استارتر چیست و چرا مهم است؟استارت تنها یکی از بسیاری از اجزای حیاتی خودرو شما است. اغلب بخشی است که شما به آن فکر نمی کنید، اما زمانی که شکست می خورد، می تواند بسیار خسته کننده باشد و شما را سرگردان کند. اگر به دنبال یک شروع کننده هستید، از اینجا شروع کنید. در این راهنمای خرید، بسیاری از جنبه‌های استارت فولکس واگن، نحوه اطمینان از درست کار کردن و چند نکته برای تعویض استارت را پوشش خواهیم داد.

استارتر چیست و چرا مهم است؟

مانند هر قسمت از وسیله نقلیه شما، همیشه خوب است که یک ایده کلی از نحوه عملکرد یک جزء در سیستم مکانیکی داشته باشید. در حالی که یک استارتر پیچیده به نظر می رسد، بخش نسبتاً ساده ای است. استارت به چرخاندن موتور و روشن شدن آن کمک می کند. همانطور که کلید را رها می کنید، استارت دیگر از چرخش می ایستد و موتور به کار خود ادامه می دهد. اگر می خواهید در مورد نحوه کار استارت و اهمیت آن در موتور بیشتر بدانید، این پست وبلاگ را بخوانید.

چگونه می توان شروع کننده ناموفق را تشخیص داد

همانطور که در بالا ذکر کردیم، هنگامی که یک استارتر از کار می افتد، ممکن است ناگهان اتفاق بیفتد و اغلب می تواند بسیار خسته کننده باشد. استارتر ناموفق می تواند شما را سرگردان کند، اما گاهی اوقات می تواند قبل از شکست کامل، چند هشدار به شما بدهد. در این پست، علائمی را که می‌توانید قبل از از کار افتادن استارتر جستجو کنید، پوشش می‌دهیم. بر خلاف بسیاری از قسمت‌های وسیله نقلیه شما، عمر استارت را نمی‌توان با فواصل مسافت پیموده شده اندازه‌گیری کرد، و در صورت خرابی، شکستن آن را کمی سخت‌تر می‌کند.

استارت موتور چیست؟ انواع مختلف استارت موتور

وظیفه اصلی استارت موتور روشن و خاموش کردن موتوری است که به آن متصل است. اینها کلیدهای الکترومکانیکی ویژه ای هستند که شبیه رله ها هستند. تفاوت اصلی بین رله و استارت این است که یک استارت دارای حفاظت اضافه بار برای موتور است. بنابراین هدف استارت دو چیز است، یعنی اینکه برق را به صورت خودکار یا دستی به یک موتور تغییر دهد و در عین حال موتور را از اضافه بار یا خطا محافظت کند.

استارت های موتور بسته به رتبه و اندازه موتور (موتور AC) در رتبه بندی ها و اندازه های مختلف موجود هستند. این استاترها با خیال راحت برق لازم را به موتور سوئیچ می کنند و همچنین از کشیدن جریان های سنگین موتور جلوگیری می کنند. اجازه دهید جزئیات بیشتری در مورد نیاز به استارت موتور، انواع مختلف استارت موتور و همچنین نمودار سیم کشی آنها را ببینیم. در این مقاله ما فقط به استارت موتورهای AC می پردازیم، زیرا آنها اسب های کار در صنایع و کاربردهای تجاری هستند.

طرح کلی

چرا موتورها به استارت موتور نیاز دارند؟
استارت موتور چگونه کار می کند؟
تکنیک های مختلف مورد استفاده در استارت موتورها
تکنیک ولتاژ کامل
تکنیک شروع دوطرفه
تکنیک چند سرعته
انواع استارت موتور
استارتر مقاومت استاتور
استارت ترانسفورماتور خودکار
استارتر دلتا
استارت آنلاین مستقیم
سافت استارتر

چرا موتورها به استارت موتور نیاز دارند؟

یک استاتور برای یک موتور القایی (نوع سه فاز) به منظور محدود کردن جریان راه اندازی مورد نیاز است. در یک موتور القایی سه فاز، emf القایی روتور متناسب با لغزش (سرعت نسبی بین استاتور و روتور) موتور القایی است. این emf روتور جریان را از روتور عبور می دهد.

هنگامی که موتور در حالت سکون است (در شروع)، سرعت موتور صفر است و از این رو لغزش حداکثر است. این امر باعث ایجاد EMF بسیار بالایی در روتور در شرایط راه اندازی می شود و در نتیجه جریان بسیار بالایی از روتور عبور می کند.

از آنجایی که روتور به جریان بالایی نیاز دارد، سیم پیچ استاتور جریان بسیار بالایی را از منبع تغذیه می گیرد. این جریان کششی اولیه می تواند در حد 5-8 برابر جریان بار کامل موتور باشد.

این جریان عظیم در راه اندازی موتور می تواند به سیم پیچ های موتور آسیب برساند و همچنین این جریان می تواند باعث افت ولتاژ زیادی در خط شود.

این افزایش ولتاژ ممکن است بر سایر وسایل متصل به همان خط تأثیر بگذارد. بنابراین، برای جلوگیری از آسیب به موتور و همچنین سایر تجهیزات مجاور، یک استارت برای محدود کردن این جریان راه اندازی ضروری است.

استارت وسیله ای است که جریان بالای اولیه موتور را با کاهش ولتاژ تغذیه اعمال شده به موتور کاهش می دهد. چنین کاهشی برای مدت بسیار کوتاهی اعمال می شود و هنگامی که موتور شتاب می گیرد، مقدار لغزش کاهش می یابد و از این رو یک ولتاژ معمولی اعمال می شود.

استارت موتور علاوه بر حفاظت جریان راه اندازی، حفاظت در برابر اضافه بار، تک فاز و ولتاژ پایین را نیز فراهم می کند.

حفاظت اضافه بار ضروری است زیرا موتور در شرایط اضافه بار جریان بیشتری می کشد و باعث تولید گرمای بیش از حد در سیم پیچ ها می شود. این گرمای اضافی عمر موتور را کاهش می دهد و ممکن است باعث سوختن سیم پیچ ها و در نتیجه آتش سوزی شود.

همه دستگاه‌های استارت دارای مقداری محافظ در برابر گرمای بیش از حد هستند تا جریان زیاد را در هنگام اضافه بار محدود کنند. اکثر این دستگاه ها بر روی مفهوم اضافه بار زمان بندی شده کار می کنند که در آن جریان اضافه بار برای مدت کوتاهی (خیلی چند ثانیه) مجاز است و سپس در صورت وجود جریان برای بیش از آن زمان، موتور را متوقف می کند.

اکثر استارترها به نوارهای دو فلزی برای دستیابی به این عملیات مجهز هستند.

برخی از موتورهایی که دارای امتیاز کمتر از 5 اسب بخار هستند، بدون کاهش ولتاژ تغذیه (در شرایط اولیه) مستقیماً (با استفاده از استارت DOL) وصل می شوند، اما با اضافه بار، حفاظت ولتاژ پایین و حفاظت تک فاز ارائه می شوند. زیرا چنین موتورهایی می توانند جریان راه اندازی بالا را برای مدت کوتاهی تحمل کنند.

استارت موتور چگونه کار می کند؟

اساساً استارت یک وسیله سوئیچینگ است که از کنتاکت های الکتریکی (اعم از ورودی و خروجی) تشکیل شده است. بر اساس عملکرد، استارت ها در درجه اول به دستگاه های دستی و الکتریکی تقسیم می شوند.

استارت دستی شامل یک اهرم در کنار آن است که می تواند روشن یا خاموش شود. معمولاً اینها برای موتورهای کوچکتر استفاده می شوند زیرا قادر به کار از راه دور نیستند.

این نوع استارت موتورها باعث می شود که موتورها بلافاصله پس از قطع برق دوباره راه اندازی شوند. این کارکرد فوری موتور پس از قطع برق ممکن است منجر به جاری شدن جریان های خطرناک به داخل موتور شود و در نتیجه موتور آسیب ببیند. به همین دلیل است که اکثر استارت ها به کلیدهای برق مجهز هستند.

در مورد استارت های الکتریکی، از رله های الکترومکانیکی برای سوئیچینگ هادی های حامل برق استفاده می شود. به این رله ها کنتاکتور می گویند. هنگامی که سیم پیچ در کنتاکتور برق می‌گیرد، میدان الکترومغناطیسی تولید می‌کند و کنتاکت‌های سوئیچ را می‌کشد.

و هنگامی که سیم پیچ قطع می شود، کنتاکت ها به حالت عادی باز می گردند با چیدمان فنری معمولاً استارت‌های موتور با دکمه‌های فشاری (دکمه‌های استارت و استاپ) ارائه می‌شوند تا سیم‌پیچ را روشن و خاموش کنند تا کنتاکت‌ها کار کنند. این استارت های برقی پس از قطع برق تا زمانی که دکمه استارت فشار داده نشود، دوباره راه اندازی نمی شوند.

تکنیک های مختلف مورد استفاده در استارت موتورها

در بیشتر عملیات صنعتی از موتورهای القایی سه فاز در مقایسه با هر نوع موتور دیگری استفاده می شود. تکنیک های مختلفی برای راه اندازی موتور القایی سه فاز استفاده می شود. قبل از دانستن انواع مختلف استارت، اجازه دهید ابتدا در مورد تکنیک های مورد استفاده برای استارت موتورهای القایی بحث کنیم.

تکنیک ولتاژ کامل

این روش اغلب به عنوان راه اندازی مستقیم بر روی خط (DOL) نامیده می شود و رایج ترین راه راه اندازی موتور القایی سه فاز است. در این تکنیک، یک ولتاژ کامل (یا ولتاژ نامی) در سراسر موتور اعمال می‌شود، زیرا این موتور ذاتاً یک موتور خودراه‌انداز است که برای راه‌اندازی آن به ولتاژ کامل نیاز دارد.

این تکنیک فقط برای موتورهایی استفاده می شود که طبق شرح بالا، کمتر از 5 اسب بخار رتبه بندی می شوند. استارت‌های موتوری که از این روش استفاده می‌کنند، استارت‌های DOL نامیده می‌شوند.

تکنیک ولتاژ کاهش یافته: این روش برای موتورهای بزرگ با توانی در محدوده 100 اسب بخار و بالاتر (یا برای موتورهایی که جریان راه اندازی بسیار بالایی مصرف می کند) استفاده می شود. همانطور که قبلاً گفته شد، این موتورهای با نام بالا جریان راه اندازی بسیار بالایی می کشند و همچنین ممکن است باعث افت ولتاژ در خط شوند.

بیشتر بخوانید:

در چنین مواردی از تکنیک کاهش ولتاژ استفاده می شود، جایی که ولتاژ به موتور ابتدا برای چند ثانیه کاهش می یابد تا موتور بچرخد و سپس ولتاژ اعمال شده به ولتاژ تغذیه نامی خود افزایش می یابد و در نتیجه موتور به سرعت نامی خود می چرخد.

استارت‌های موتور که از تکنیک کاهش ولتاژ استفاده می‌کنند، استارت‌های ولتاژ کاهش یافته نامیده می‌شوند. استارت‌های ولتاژ کاهش یافته معمولاً شامل استارت مقاومت استاتور، استارت ترانسفورماتور خودکار و استارت مثلث است.

تکنیک شروع دوطرفه

در برخی فرآیندها لازم است موتور در دو جهت جلو و عقب کار شود. به طور کلی، جهت موتور سه فاز را می توان با تغییر هر دو سیم (به عنوان مثال، تغییر دنباله RYB) منبع تغذیه سه فاز معکوس کرد.

در این روش از دو کنتاکتور با مکانیزم اتصال و قفل مناسب بین آنها برای دستیابی به عملکرد دو جهته استفاده می شود.

تکنیک چند سرعته

در این روش استارترهای موتور برای رساندن ولتاژهای مختلف به موتور برای کارکرد موتور در سرعت های مختلف ساخته می شود.

به طور معمول، این استارت ها برای کارکرد موتور با دو یا سه سرعت مختلف با استفاده از دو یا چند کنتاکتور طراحی شده اند. اکثر این استارت ها با نسخه های ولتاژ کامل و کاهش یافته ساخته می شوند.

انواع استارت موتور

بر اساس تکنیک های فوق، رایج ترین انواع استارتر در زیر فهرست شده است.

استارتر مقاومت استاتور
استارت ترانسفورماتور خودکار
Star-Delta Starter
استارت آنلاین مستقیم
سافت استارتر

این استارت های موتور به طور مفصل در بخش زیر مورد بحث قرار می گیرند.

استارتر مقاومت استاتور

در این روش با اتصال مقاومت های خارجی به صورت سری با هر فاز سیم پیچ استاتور، ولتاژ کاهش یافته به موتور القایی اعمال می شود.

در طول راه اندازی موتور، این مقاومت ها در موقعیت ماکزیمم نگه داشته می شوند به طوری که به دلیل افت ولتاژ زیاد در مقاومت ها، ولتاژ کاهش یافته در سراسر موتور اعمال می شود. نمودار شماتیک این نوع استارت در شکل زیر نشان داده شده است.

هنگامی که موتور سرعت را می گیرد، مقاومت متصل به هر فاز به تدریج از مدار استاتور کاهش می یابد. هنگامی که این مقاومت ها از مدار حذف می شوند، یک ولتاژ نامی (ولتاژ کامل) به موتور اعمال می شود و از این رو با سرعت نامی کار می کند.

استارتر چیست و چرا مهم است؟

در این روش حفظ گشتاور راه اندازی به موتور و در عین حال به حداقل رساندن جریان راه اندازی اهمیت دارد. این به این دلیل است که جریان متناسب با ولتاژ تغییر می کند در حالی که گشتاور مربع ولتاژ اعمال شده متفاوت است.

فرض کنید اگر ولتاژ اعمال شده 50 درصد کاهش یابد، جریان به 50 درصد کاهش می یابد در حالی که گشتاور 25 درصد کاهش می یابد.

ساخت این استارتر ساده است و از همه روش ها به صرفه ترین روش است. همچنین از این استارت می توان برای موتور استفاده کرد چه ستاره ای و چه مثلثی متصل شوند. اما به دلیل اتلاف توان زیاد در مقاومت ها، اتلاف توان زیادی در موتور صورت می گیرد.

علاوه بر این، کاهش ولتاژ باعث کاهش گشتاور در هنگام راه اندازی موتور می شود. با توجه به این محدودیت ها، روش مقاومت برای برخی از کاربردها محدود است.

استارت ترانسفورماتور خودکار

در این روش یک اتو ترانس سه فاز به صورت سری به موتور متصل می شود. این ترانسفورماتور ولتاژ اعمال شده به موتور و در نتیجه جریان را کاهش می دهد. نمودار شماتیک این نوع استارت در شکل زیر نشان داده شده است.

این استارت از کلید تعویض تشکیل شده است که موتور را بین شرایط ولتاژ کاهش یافته و ولتاژ کامل سوئیچ می کند.

هنگامی که این کلید در موقعیت شروع قرار می گیرد، ولتاژ کاهش یافته به موتور اعمال می شود.

این ولتاژ به درصد کسری نوارها بستگی دارد و با تغییر موقعیت لغزنده ترانسفورماتور خودکار کنترل می شود.

هنگامی که موتور به 80 درصد سرعت نامی خود می رسد، سوئیچ تعویض به طور خودکار با استفاده از رله به موقعیت RUN متصل می شود. به همین دلیل، سپس یک ولتاژ نامی به این موتور اعمال می شود. این ترانسفورماتورها دارای مدارهای اضافه بار، بی باری و تاخیر زمانی نیز می باشند.

در این روش، ولتاژ ترمینال موتور برای یک جریان راه اندازی معین در سمت خط در مقایسه با سایر روش های ولتاژ کاهش یافته بالاتر است. بنابراین، این روش بیشترین گشتاور راه اندازی را در هر خط جریان آمپر می دهد.

این استاتور می تواند به هر دو موتور سه فاز متصل به ستاره و مثلث متصل شود. با این حال، این استارت ها گران تر از استارتر مقاومتی استاتور هستند.

استارتر دلتا

Starter Delta متداول ترین راه انداز ولتاژ کاهش یافته است زیرا ارزان ترین استارت در بین همه است. در این روش موتور القایی در هنگام راه اندازی به صورت ستاره و در حین کار با سرعت های نامی به صورت مثلث متصل می شود.

این استارت ها برای کار بر روی استاتور متصل به مثلث یک موتور القایی طراحی شده اند. نمودار شماتیک این استارت در شکل زیر نشان داده شده است.

این استارت از یک کلید TPDT (پرتاب دو قطبی سه قطبی) استفاده می کند و سیم پیچ استاتور را در حالت راه اندازی به ستاره متصل می کند. با توجه به این اتصال ستاره، ولتاژ اعمال شده به موتور با ضریب 1/√3 کاهش می یابد. این کاهش ولتاژ باعث کاهش جریان از طریق موتور می شود.

هنگامی که موتور سرعت را افزایش می دهد، سوئیچ TPST با استفاده از رله ها به طور خودکار در سمت دیگر پرتاب می شود، به طوری که سیم پیچ اکنون به صورت مثلث در سراسر منبع تغذیه متصل می شود. بنابراین ولتاژ معمولی به موتور اعمال می شود (چون در اتصال مثلث ولتاژ یکسان است، VL = VP) و از این رو موتور با سرعت معمولی کار می کند.

این روش در مقایسه با روش های دیگر ارزان و بدون تعمیر و نگهداری است. با این حال، این فقط برای موتورهای متصل مثلث و همچنین عاملی که توسط آن ولتاژ راه اندازی کاهش می یابد، یعنی 1/√3 را نمی توان تغییر داد، مناسب است.

استارت آنلاین مستقیم

همانطور که قبلاً گفته شد، موتورهای با ظرفیت کوچک (زیر 5 اسب بخار) جریان راه اندازی خیلی بالایی ندارند. و بدون استفاده از هیچ راه اندازی، چنین موتورهایی می توانند جریان های راه اندازی را تحمل کنند.

در هنگام راه اندازی نیازی به کاهش ولتاژ موتور نیست و از این رو می توان موتور را مستقیماً به خطوط تغذیه متصل کرد. این نوع چیدمان به کار رفته در استارتر به عنوان استارت مستقیم آنلاین یا به سادگی استارتر DOL نامیده می شود.

اگرچه این استارت ولتاژ راه اندازی را کاهش نمی دهد، اما از موتور در برابر اضافه بار، تک فاز و ولتاژ پایین محافظت می کند. نمودار شماتیک استارت آنلاین مستقیم در شکل زیر نشان داده شده است.

در حالت شروع، معمولاً تماس باز (NO) برای کسری از ثانیه تحت فشار قرار می گیرد و این باعث می شود سیم پیچ مغناطیسی انرژی بگیرد. این شار مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ کنتاکتور را جذب می کند به طوری که موتور اکنون به منبع تغذیه متصل می شود.

کنتاکتور این موقعیت را حفظ می کند در حالی که سیم پیچ از کلید اضافی تامین می شود. هنگامی که یک کلید معمولی بسته (NC) فشار داده می شود، سیم پیچ خاموش می شود و کنتاکتور با آرایش فنری در آنجا توسط منبع تغذیه موتور جدا می شود.

تحت هر شرایط اضافه بار، موتور جریان سنگینی می کشد که باعث گرم شدن بیش از حد می شود. این گرمایش بیش از حد رله های حرارتی را با استفاده از سنسورهای اضافه بار کار می کند. سپس کنتاکت های اضافه بار برای حذف منبع تغذیه موتور عمل می کنند.

این ساده ترین، ارزان ترین و مطمئن ترین روش است و از این رو به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. عیب اصلی استارت DOL این است که موتور در هنگام راه اندازی برای مدت کوتاهی جریان بسیار بالایی می کشد.

سافت استارتر

در این روش از کلیدهای قدرت نیمه هادی برای کاهش جریان راه اندازی به موتور القایی استفاده می شود. این نوع دیگری از استارت ولتاژ کاهش یافته است و به صورت سری با ولتاژ خط اعمال شده به موتور متصل می شود. نمودار شماتیک سافت استارتر در شکل زیر نشان داده شده است.

این استارت از تریستورهای پشت به پشت یا TRIAC در هر فاز سیم پیچ استاتور تشکیل شده است. با کنترل زاویه شلیک به این تریستورها، ولتاژ اعمال شده به موتور بدون پله کاهش می یابد. این نوع کاهش ولتاژ در مقایسه با سایر روش‌های مورد بحث در بالا، عملکرد نرم‌تری را به همراه دارد.

این باعث عدم وجود ضربان های گشتاور می شود و از این رو هیچ تکانی در هنگام راه اندازی موتور وجود ندارد. هنگامی که موتور به سرعت نرمال رسید، زاویه شلیک به تریستورها اعمال می شود تا ولتاژ کامل به موتور اجازه دهد.

برای موتورهای بزرگتر، از درایوهای فرکانس متغیر استفاده می شود که تابع شروع نرم را در خود جای داده است. چنین درایوهایی جریان راه اندازی و همچنین سرعت موتور را تا مقدار دلخواه کنترل می کنند.

این استارت ها همچنین با حفاظت های اضافی مانند اضافه بار، ولتاژ پایین و تک فاز ارائه می شوند.

نتیجه

راهنمای مقدماتی استارت موتور. آنها بخش مهمی از درایوهای موتور مدرن برای ایمن و پروت هستند عملکرد موثر موتورها ما در مورد نیاز به استارت موتور، انواع مختلف استارت موتور و همچنین نمودارهای سیم کشی برخی از تکنیک های رایج استارت موتور آشنا شدیم.