2 روش راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز

راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز، روشی است که در مواقعی که دسترسی به برق سه‌فاز وجود ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این کار به دلایل مختلفی از جمله کاهش هزینه‌ها، سهولت در نصب و راه‌اندازی و … انجام می‌شود. با این حال، باید توجه داشت که راه اندازی موتور سه‌فاز به صورت تک‌فاز، نسبت به حالت عادی آن، دارای محدودیت‌ها و معایبی است.

انواع روش راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز

گاهی اوقات در پروژه‌های تاسیسات برقی مجبور هستیم با وجود داشتن برق تک فاز از موتور سه فاز استفاده کنیم در این مقاله می­خواهیم 2 روش پرکاربرد راه ­اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز را بیان کنیم. این دو روش به شرح زیر می باشد.

1. راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با خازن
2. راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با اینورتر

در ادامه هر کدام از روش­های راه ­اندازی را دقیق ­تر توضیح می‌دهیم با ما همراه باشید.

1. راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با خازن

در این روش از خازن راه‌انداز و خازن دائم(Capacitor Start and Run)  استفاده می­شود. به این صورت که  
یک خازن به همراه سیم‌پیچی موتور به کار گرفته می‌شود تا فاز سوم را شبیه‌سازی کند. به عبارتی دیگر خازن را به یکی از سیم­پیچ­های موتور متصل می­کنیم. مزایای استفاده از خازن برای راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز ساده و اقتصادی بودن آن است، اما در این روش توان خروجی و راندمان موتور کاهش می­یابد.

برای راه‌اندازی یک موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز با استفاده از خازن دائم، محاسبه مقدار مناسب خازن بسیار مهم است. این خازن نقش شبیه‌سازی فاز سوم را ایفا می‌کند تا موتور بتواند به درستی کار کند. در ادامه روش محاسبه توضیح داده می‌شود:

فرمول محاسبه محاسبه خازن برای راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز

مقدار ظرفیت خازن (C) بر حسب میکروفاراد (µF) برای راه اندازی موتور سه فاز معمولاً با استفاده از رابطه زیر تخمین زده می‌شود:

که در آن:

• P توان موتور بر حسب اسب بخار (HP)
• 746 توان هر اسب بخار بر حسب وات
• V ولتاژ خط به خط منبع تغذیه (تک‌فاز)
•  η راندمان موتور (معمولاً حدود 0.85)
•  cosφ ضریب توان موتور (معمولاً حدود 0.8)

می­باشد. به جای استفاده از فرمول بالا می­توانید از روش تقریبی زیر برای محاسبه ظرفیت خازن دائم استفاده کنید.

روش ساده‌تر و تقریبی محاسبه ظرفیت خازن

برای تخمین سریع و ساده ظرفیت خازن راه انداز موتور سه فاز با برق تک فاز، می‌توانید از مقدار زیر استفاده کنید:

به عنوان مثال:

• برای یک موتور 2 اسب بخار، مقدار خازن حدود 2×80=160μFخواهد بود.

نحوه اتصال خازن جهت راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز

در این روش خازن بین یکی از دو فاز تغذیه و یکی از سیم‌پیچ‌های موتور متصل می‌شود. برای اتصال صحیح، باید فازی که برق ندارد یک سر خازن باشد (طبق دیاگرام شکل 1 و 2).

 

نکات مهم در انتخاب خازن برای راه اندازی موتور سه فاز

پس آنکه خازن مورد نیاز برای راه اندازی موتور سه فاز با برق تکفاز را انتخاب کردید برای اطمینان از درست بودن ظرفیت خازن به نکات زیر توجه نمایید.

• پس از نصب، عملکرد موتور را بررسی کنید.
• اگر موتور به سختی راه‌اندازی می‌شود یا گشتاور کافی ندارد، ظرفیت خازن را کمی افزایش دهید.
• اگر جریان مصرفی بالا باشد، ممکن است خازن بیش از حد بزرگ باشد.
• با استفاده از فرمول یا مقادیر تقریبی، می‌توانید ظرفیت خازن مورد نیاز را محاسبه کنید. اما برای عملکرد بهینه، تست عملی و تنظیم دقیق ظرفیت خازن ضروری است.

• ظرفیت خازن باید با توجه به توان موتور انتخاب شود. معمولاً برای هر اسب بخار، 60 تا 100 میکروفاراد کافی است.
• در روش‌های خازنی، موتور نمی‌تواند با تمام ظرفیت خود کار کند و راندمان کاهش می‌یابد.
• از تجهیزات حفاظتی مناسب مانند فیوزها و کلیدهای محافظ موتور برای ایمنی استفاده کنید.
• جریان راه‌اندازی ممکن است در برق تک‌فاز نسبت به سه‌فاز بیشتر باشد، که نیاز به کابل و کلیدهای مناسب دارد.

هر کدام از نکات ذکر شده در بالا می تواند در انتخاب روش مناسب برای راه اندازی موتور سه فاز سودمند باشد.

2. راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با اینورتر

درایو فرکانس متغیر (VFD- variable-frequency drive) یا اینورتر دستگاهی الکترونیکی است که سرعت موتورهای القایی را با تغییر فرکانس برق تغذیه آن‌ها کنترل می‌کند. در شرایطی که تنها برق تک‌فاز در دسترس باشد، اینورترهای تک‌فاز به سه‌فاز راهکاری کارآمد برای راه‌اندازی موتورهای سه‌فاز ارائه می‌دهند.

چگونه یک اینورتر تک‌فاز به سه‌فاز کار می‌کند؟

به طور خلاصه نحوه عملکرد یک اینورتر تک فاز به سه فاز را می­توان در چهار بخش زیر بیان نمود.

1. تبدیل برق تک‌فاز به DC: ابتدا برق تک‌فاز ورودی به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌شود.
2. مدولاسیون پهنای پالس (PWM): سیگنال DC تولید شده، به پالس‌های با پهنای متغیر تبدیل می‌شود. این پالس‌ها با فرکانس و ولتاژ قابل تنظیم تولید می‌شوند.
3. تبدیل به برق سه‌فاز: پالس‌های PWM به سه فاز مجزا تبدیل می‌شوند که شبیه به برق سه‌فاز سینوسی است.
4. تغذیه موتور: برق سه‌فاز تولید شده به موتور سه‌فاز متصل شده و باعث چرخش آن می‌شود.

 

مزایا و کاربرد اینورتر تک‌فاز به سه‌فاز

در این قسمت می­خواهیم مهمترین مزایای استفاده از روش راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با اینورتر را بیان کنیم.

• کنترل دقیق سرعت: با تغییر فرکانس خروجی اینورتر، می‌توان سرعت موتور را به صورت دقیق کنترل کرد.
• گشتاور بالا در سرعت‌های پایین: اینورترها (VFD) گشتاور بالایی در سرعت‌های پایین ارائه می‌دهند که برای بسیاری از کاربردها مناسب است.
• حفاظت از موتور: VFDها دارای ویژگی‌های حفاظتی مختلفی هستند که از موتور در برابر اضافه بار، کاهش ولتاژ و سایر مشکلات محافظت می‌کنند.
• کاهش مصرف انرژی: با تنظیم سرعت موتور متناسب با بار، می‌توان مصرف انرژی را کاهش داد.
• راه اندازی نرم: VFDها امکان راه اندازی نرم موتور را فراهم می‌کنند که باعث کاهش تنش مکانیکی و افزایش عمر موتور می‌شود.
• تغییر جهت دوران: با تغییر فاز خروجی اینورتر، می‌توان جهت دوران موتور را تغییر داد.

در موارد زیر می­توان از اینورتر تک فاز به سه فاز استفاده کرد:

• پمپ‌ها: کنترل دبی و فشار پمپ‌ها
• فن‌ها: کنترل دبی هوا
• نوار نقاله: کنترل سرعت نوار نقاله
• ماشین‌آلات صنعتی: کنترل سرعت و گشتاور ماشین‌آلات صنعتی
• سیستم‌های تهویه مطبوع: کنترل سرعت فن‌ها و کمپرسورها

نکات مهم هنگام استفاده از اینورتر تک‌فاز به سه‌فاز

هنگام استفاده از اینورتر برای راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز بهتر است به نکات زیر توجه نمایید:

• انتخاب اینورتر مناسب: انتخاب اینورتر (VFD) باید با توجه به توان موتور، نوع بار و شرایط محیطی انجام شود.
• نصب صحیح اینورتر: نصب اینورتر باید توسط افراد متخصص و طبق دستورالعمل‌های سازنده انجام شود.
• تنظیم پارامترهای اینورتر: تنظیم پارامترهای VFD برای عملکرد بهینه موتور بسیار مهم است.
• حفاظت: اینورتر باید به سیستم حفاظت زمین متصل شود و از فیوز یا مدار شکن مناسب استفاده شود.

به طور خلاصه، اینورترهای تک‌فاز به سه‌فاز راهکاری کارآمد و انعطاف‌پذیر برای راه‌اندازی موتورهای سه‌فاز در محیط‌هایی با برق تک‌فاز هستند. با استفاده از این دستگاه‌ها، می‌توان کنترل دقیق‌تری بر روی موتورها داشته و بهینه سازی مصرف انرژی را انجام داد.

شرکت نیکسا با سابقه طولانی در پیمانکاری تأسیسات برقی می‌تواند در طراحی راه اندازی موتورهای سه فاز و ساخت تابلو برق مورد نیاز جهت راه اندازی انواع موتورهای سه فاز همکاری داشته باشد.

مقایسه 2 روش راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز

در جدول زیر سعی کردیم دو روش معمول جهت راه اندازی موتور با یکدیگر مقایسه کنیم تا انتخاب روش مناسب راحت تر و سریع تر باشد.

 

روش	مزایا	معایب	کاربردها
راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با خازن	سادگی، هزینه پایین	راندمان پایین، گرم شدن موتور	موتورهای کوچک، کاربردهای خانگی
راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با اینورتر	راندمان بالا، کنترل دقیق	هزینه بالا، پیچیدگی	موتورهای بزرگ، صنایع، کاربردهای خاص

نکات مهم:

• انتخاب روش مناسب: انتخاب روش مناسب به عوامل مختلفی مانند اندازه موتور، بار، شرایط کاری و هزینه‌ها بستگی دارد.
• محاسبات دقیق: قبل از اجرای هر یک از روش‌ها، محاسبات دقیق برای تعیین ظرفیت خازن، اندازه سیم‌پیچی و سایر پارامترها ضروری است.
• ایمنی: در هنگام کار با برق و موتورهای الکتریکی، رعایت نکات ایمنی بسیار مهم است.

توجه: راه اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز، به طور کلی راندمان کمتری نسبت به حالت عادی دارد و می‌تواند باعث کاهش عمر موتور شود. بنابراین، بهتر است در صورت امکان، از برق سه‌فاز استفاده شود.

سخن پایانی راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز

راه‌اندازی موتور سه‌فاز با برق تک‌فاز امکان‌پذیر است، اما انتخاب روش مناسب به توان موتور، کاربرد و هزینه بستگی دارد. استفاده از خازن‌ها برای کاربردهای کوچک و استفاده از اینورترها برای کاربردهای دقیق و صنعتی بهترین گزینه‌ها هستند. شرکت نیکسا به عنوان سازنده تابلو برق صنعتی با بیش از 25 سال سابقه در طراحی و ساخت تابلو برق به کمک متخصصان حرفه ای خود آماده مشاوره و در نهایت طراحی و ساخت انواع تابلو برق می‌باشد.