مشخص کردن زمان ستاره مثلث

یکی از چالش هایی که هنگام کار با الکتروموتورهای سه فاز با آن مواجه ایم، نحوه ی راه اندازی آن هاست. الکتروموتور های سه فاز به دلیل داشتن راندمان (بازدهی) بالا در صنایع مختلف و برای کاربردهای فراوان به کار برده می شوند. با این وجود اصلی ترین مشکلی که در زمان استفاده از آن ها برمی خوریم کنترل و نحوه ی راه اندازی آن ها می باشد. دلیل آن هم جریانی است که در هنگام استارت از شبکه می کشند هست. مخصوصا در الکتروموتورهای توان بالا، که باعث تریپ دادن (قطع کردن) کلید های محافظ مانند کلید اتوماتیک (MCCB)، کلید مینیاتوری (MCB)، فیوزها و دیگر تجهیزات حفاظتی و یا افزایش هزینه های برق و جریمه شدن می شود.

برای راه اندازی الکتروموتور و جلوگیری از مشکلات احتمالی روش های مختلفی به شرح زیر وجود دارد؛ که در این مقاله کلیات مهمی درمورد روش ستاره مثلث گفته میشود. به طور کلی الکتروموتور را میتوان به روش های زیر راه اندازی کرد:

راه اندازی مستقیم
استفاده از درایوهای کنترل دور موتور (اینورتر)
استفاده از سافت استارتر
روش ستاره مثلث
سربندی ستاره مثلث
الکتروموتورها در روش مستقیم به جریان راه اندازی بالایی احتیاج دارند که این جریان زیاد در شبکه اختلال ایجاد می کند. از طرفی استفاده از روش های 2 و 3 هم هزینه بر هستند لذا مقرون به صرفه ترین روش برای محدود کردن جریان راه اندازی، استفاده از روش ستاره مثلث می باشد. استفاده از روش ستاره مثلث با تایمر از پرکاربرد ترین روش ها برای محدود کردن جریان راه اندازی است.
آشنایی با سربندی های ستاره و مثلث
قبل از پرداختن به موضوع زمان تعویض ستاره مثلث بد نیست با سربندی های ستاره و مثلث آشنا شویم. الکتروموتور های سه فاز از سه کلاف (سیم پیچ) تشکیل شده اند که دو سر هر کلاف از تخته کلم یا محل قرارگیری ترمینال های موتور برای اتصال به برق سه فاز بیرون آمده اند؛ پس در نتیجه هر موتور سه فاز دارای شش ترمینال هست که با نام های U1,V1,W1,U2,V2,W2 نام گذاری می شوند.

مشخص است که هر یک از ترمینال های هم نام، سر و ته یک کلاف هستند، به عنوان مثال U1 و U2 سر و ته یک سیم پیچ در موتور است و به همین صورت برای دیگر ترمینال ها داریم. در صورت مشخص نبودن نام ترمینال های موتور میتوانید از مولتی متر هم استفاده کنید.
روش اتصال ستاره مثلث بسته به نوع موتور و نیازهای سیستم، انتخاب می‌شود.معمولا با توجه به نوع بار و گشتاور حرکتی مورد نیاز، الکتروموتورها با اتصال ستاره راه اندازی شده و بدنبال آن جهت افزایش گشتاور به حالت مثلث سوئیچ میشوند. برای اتصال و راه اندازی موتور کافی است ترمینال های U1,V1,W1 را به ترتیب به فاز اول، دوم و سوم وصل کرده و سه سر دیگر را به صورت شکل های زیر وصل کنید تا اتصال ستاره یا مثلث شکل گیرد.
محاسبه جریان موتور در حالت ستاره مثلث
اتصال ستاره و اتصال مثلث دو روش سیم بندی موتور در سیستم سه فاز است. در اتصال ستاره، ولتاژ خط برابر با ۳√ برابر ولتاژ فاز است و جریان خط و جریان فاز با هم برابرند. اما در اتصال مثلث، ولتاژ خط برابر با ولتاژ فاز است و جریان خط ۳√ برابر جریان فاز است. اگر امپدانس هسته را برابر Z در نظر بگیریم، جریان فاز در اتصال ستاره ۳۳ درصد جریان فاز در اتصال مثلث است. بنابراین، با اتصال ستاره، موتور با جریان کمتری راه اندازی می شود و گشتاور راه اندازی موتور نیز کاهش می یابد.

برای محاسبه جریان موتور در حالت مثلث، از رابطه زیر استفاده می‌کنیم:

I_line = √3 * I_phase

در این رابطه، I_line نشان دهنده جریان خط است و I_phase نشان دهنده جریان فاز است. بنابراین، در حالت مثلث، جریان موتور برابر با جریان فاز ضربدر جذر سه خواهد بود.

طریقه نصب تایمر ستاره مثلث
استفاده از روش مدار ستاره مثلث با تایمر از پرکاربرد ترین روش ها برای محدود کردن جریان راه اندازی است. در این روش با گذشت زمان مشخصی از تایمر که باید روی آن تنظیم کنید سربندی الکتروموتور از حالت ستاره به مثلث تغییر کرده و مشکلات ذکر شده جلوگیری می کند. در شکل زیر طریقه نصب تایمر ستاره مثلث آمده است.
در ادامه ی این مقاله قصد داریم زمان تغییر سربندی ستاره به مثلث را تعیین کنیم.

مراحل سربندی از ستاره به مثلث
برای اینکه سر بندی ها از ستاره به مثلث برود لازم است تا سه مرحله طی شود که این مراحل به صورت زیر است:

منبع تغذیه به طور کامل قطع شود.
اتصالات ترمینال های کلاف موتور به حالت مثلث بسته شود.
مجددا منبع تغذیه وصل گردد.
مشخص است که انجام این مراحل در عمل امکان پذیر نمی باشد و باید تغییر سربندی از ستاره به مثلث در کسری از ثانیه و اتومات انجام گیرد. به همین دلیل برای اینکه بتوانیم این سر بندی ها را تغییر دهیم نیاز به سه عدد کنتاکتور داریم و برای اینکه مشخص کنیم پس از چه مدت زمانی سربندی ها از ستاره به مثلث تغییر پیدا کند نیاز به یک تایمر خواهیم داشت.

شکل زیر، نقشه مدار قدرت ستاره مثلث با استفاده از سه کنتاکتور است که در آن KM1 کنتاکتور اصلی، KM2 کنتاکتور ستاره و KM3 کنتاکتور مثلث می باشد.

سه فاز به کنتاکتور اول و از خروجی آن به U1,V1,W1 وصل می شود.
کنتاکتور دوم در ورودیشان به اتصال کوتاه می شود و خروجی آن به U2,V2,W2 متصل می گردد.
کنتاکتور سوم که به کنتاکتور مثلث معروف است ورودی آن به سه فاز و در خروجی به U2,V2,W2 وصل می گردد.
منبع: https://www.kalasanati.com/%D8%A7%D8%AE%D8%A8%D8%A7%D8%B1-%D9%88-%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA/%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA-%D8%A8%D8%B1%D9%82-%D8%B5%D9%86%D8%B9%D8%AA%DB%8C-%D9%88-%D8%A7%D8%AA%D9%88%D9%85%D8%A7%D8%B3%DB%8C%D9%88%D9%86/1657/%D9%85%D8%B4%D8%AE%D8%B5-%DA%A9%D8%B1%D8%AF%D9%86-%D8%B2%D9%85%D8%A7%D9%86-%D8%B3%D8%AA%D8%A7%D8%B1%D9%87-%D9%85%D8%AB%D9%84%D8%AB