مدار ستاره مثلث چیست؟

موتورهای القایی اهمیت زیادی در دنیای صنعت دارند و راه اندازی آن‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. برای راه اندازی موتورهای القایی از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود که سربندی ستاره مثلث از رایج‌ترین آن‌ها است. در این مقاله می‌خواهیم شما را با سربندی ستاره مثلث آشنا کرده و تفاوت آن را با دیگر روش های راه اندازی موتور القایی مانند سافت استارتر و اینورتر مورد بررسی قرار دهیم.

چرا نیاز به روش های راه اندازی موتور القایی داریم؟

به طور کلی به مجموعه‌ای از دستگاه‌ها و قطعات جانبی که درون تابلو برق قرار می‌گیرند و با انتقال برق شبکه به سیم‌پیچ‌های موتور، الکتروموتور را از سرعت صفر به سرعت موردنظر ما می‌رسانند، راه انداز موتور سه فاز گفته می‌شود. این راه اندازی موتور القایی باید با کمترین مقدار کنش انجام شود تا موتور آسیبی نبیند.

یکی از ساده‌ترین راه‌ها برای راه انداختن یک الکتروموتور این است که آن را به طور مستقیم به برق وصل کنیم. اما نکته مهم اینجا است که همه موتورهای الکتریکی در زمان راه اندازی، مقدار زیادی جریان (حدود 6  تا  10 برابر جریان نامی) می‌کشند که  این جریان بالا می‌تواند به  موتور، شبکه،  مصرف‌کننده‌ها و مسیرهای عبور جریان آسیب بزند. به همین دلیل است که موتورهای سه فاز را با استفاده از روش های راه اندازی موتور القایی مانند ستاره مثلث، سافت استارتر و اینورتر راه اندازی می‌کنند.

مدار ستاره مثلث چیست؟

بعد از اتصال مستقیم مثلث، یکی از روش‌های سربندی موتور به نام ستاره مثلث شناخته می‌شود. کاربرد اتصال ستاره و مثلث بیشتر در مواردی است که نیاز به گشتاور پایین در موتور داشته باشیم و توان موتور از 10 اسب بخار بیشتر باشد. اگر می‌خواهید بدانید که مدار ستاره مثلث چیست؟ باید بگوییم که با روشی روبرو هستیم که جریان راه اندازی و به تبع آن گشتاور استارت موتور را کاهش می‌دهد. چراکه در این روش ابتدا موتور به روش ستاره به شبکه متصل شده و بسته به اینرسی باری که روی آن است بین چند ثانیه تا چند دقیقه بعد آرایش به حالت مثلث تغییر وضعیت می­دهد تا حداکثر توان از موتور قابل حصول باشد. عمل تبدیل وضعیت موتور از ستاره به مثلث توسط سه عدد کنتاکتور و یک تایمر انجام می‌شود.

نحوه عملکرد سربندی ستاره مثلث

علت نام‌گذاری سربندی ستاره مثلث این است که در شروع راه اندازی موتور، به مدت چند ثانیه، سربندی کلاف‌های موتور به صورت ستاره بسته می‌شود. اما پس از رسیدن موتور به 80 درصد سرعت در بار نامی، این سربندی به مثلث تبدیل خواهد شد. زیرا جریان راه اندازی در اتصال مثلث زیاد است و از طرفی بیشترین گشتاور را در همین حالت خواهیم داشت. به همین دلیل در ابتدای کار، برای کاهش جریان راه اندازی موتور تا حدود 30 درصد، از سربندی ستاره استفاده کرده و سپس آن را به مثلث تبدیل می‌کنیم تا بتوانیم ضمن کم کردن جریان اولیه، از گشتاور حداکثری هم استفاده کنیم.

در سربندی ستاره مثلث از سه کنتاکتور، واحد فیوز یا قطع کننده جریان اتوماتیک برای مدارهای اصلی و کنترل، یک کلید اضافه بار حرارتی و یک تایمر استفاده می‌شود. کنتاکتورها وظیفه دارند که جریان‌های سیم‌پیچ را کنترل کنند و در حین کار، تنها دو عدد از آن‌ها به نام کنتاکتور دائم یا مثلث، داخل مدار هستند. کنتاکتور سوم به عنوان کنتاکتور ستاره شناخته می‌شود که تنها در زمانی که اتصال ستاره برقرار است، وارد مدار خواهد شد. این کنتاکتور می‌تواند جریان راه اندازی اولیه را تا 33 درصد کم کند.

مزیت های مدار ستاره مثلث چیست؟

همان‌طور که گفتیم ما برای کم کردن جریان هجومی در زمان راه اندازی اولیه موتور، از مدار ستاره مثلث استفاده می‌کنیم. اما استفاده از سربندی ستاره مثلث یا دلتا استار مزیت‌هایی دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم:

• جلوگیری از افزایش شدید جریان
• جلوگیری از افزایش دما در زیرساخت‌های الکتریکی، خرابی قطعات و آتش‌سوزی‌های الکتریکی
• جلوگیری از افت ولتاژ در کل سیستم
• محافظت از سایر دستگاه‌ها مانند سرورها و کامپیوترها در برابر کاهش سطح ولتاژ شبکه
• قیمت مناسب

علت جایگزینی مدار ستاره مثلث با اینورتر

قیمت مناسب و دیگر مزیت‌های سربندی ستاره مثلث باعث شده که این مورد از روش های راه اندازی موتور القایی هنوز هم در بسیاری از قسمت‌ها مورد استفاده قرار بگیرد. اما استفاده از مدار ستاره مثلث برای راه اندازی موتورها، معایبی هم دارد که همین موضوع باعث شده از روش‌های راه اندازی نرم مانند اینورتر و سافت استارتر به جای ستاره مثلث استفاده شود. اصلی‌ترین دلایل جایگزینی سربندی دلتا استار یا اینورتر عبارت‌اند از:

• کم بودن گشتاور شروع (حدود 30 تا 50 درصد کمتر از حالت راه اندازی مستقیم موتور)
• احتمال آسیب به بخش‌های مکانیکی به دلیل شوک مکانیکی زیاد در لحظه راه اندازی
• نیاز به وجود سه کنتاکتور و یک تایمر
• نیاز به دو مجموعه کابل از استارت تا موتور
• ایجاد تنش و شوک جریان در زمان تغییر اتصالات از ستاره به مثلث
• کاربردی نبودن در جرثقیل‌ها، بالابرها، سنگ‌شکن‌ها و سایر مواردی که نیاز به گشتاور اولیه زیاد دارند

استفاده از اینورتر به جای سربندی ستاره مثلث باعث می‌شود که همه قطعات اضافه حذف شده و تنها یک درایو موتور جایگزین آن‌ها شود. البته باید بدانید که در این حالت هم از همان ابتدا موتور را به صورت مثلث می‌بندیم، اما برای کاهش فشار به قسمت‌های مکانیکی و افزایش طول عمر آن‌ها، از روش های نرم برای راه اندازی موتور القایی استفاده می‌کنیم.

مزیت های استفاده از اینورتر به جای سربندی ستاره مثلث

در راه اندازی نرم موتور، به کمک قطعاتی مانند تریستور و IGBT می‌توان ولتاژ را با یک شیب ملایم افزایش داد. در نتیجه شوک‌های مکانیکی و فشارها تا حد زیاد کاهش پیدا می‌کنند. اصلی‌ترین مزیت‌های اینورتر در مقایسه با سربندی ستاره و مثلث عبارت‌اند از:

• با استفاده از اینورتر دیگر هیچ حالت گذاری رخ نمی‌دهد و جریان هجومی به وجود نمی‌آید.
• گشتاور اضافی راه اندازی ایجاد نشده و از استهلاک قطعات مکانیکی جلوگیری می‌شود.
• علاوه بر راه اندازی نرم، می‌توان کاری کرد که موتور به صورت نرم متوقف شود.

بیشترین کاربرد راه اندازی نرم موتور القایی با استفاده از اینورتر در پمپ‌های هیدرولیکی است که مانع از ایجاد گل و لای در پمپاژ اولیه می‌شود. علاوه بر این در موارد دیگری مانند کمپرسورهای هوا، راه اندازی فن‌ها، نوار نقاله و سانتریفیوژ هم از اینورتر استفاده می‌شود. شما می‌توانید برای خرید یا استعلام قیمت اینورتر صنعتی بر روی لینک درج‌شده کلیک کنید.

سخن پایانی

سربندی ستاره مثلث به دلیل قیمت مناسبی که دارد، هنوز هم در بسیاری از صنایع پرکاربرد است. ما در این مقاله از پینیون به این سوال پاسخ دادیم که مدار ستاره مثلث چیست و چه تفاوتی با دیگر روش های راه اندازی موتور القایی مانند سافت استارتر و اینورتر دارد. جدول زیر به طور خلاصه تفاوت‌های میان روش های راه اندازی نرم و دلتا استار را نشان می‌دهد.

سوالات متداول

• آیا میتوان همه موتورهای القایی را به روش ستاره مثلث راه اندازی کرد؟

خیر. برای تشخیص بهترین روش های راه اندازی موتور القایی باید قبل از راه اندازی، پلاک الکتروموتور را بخوانید. در این حالت باید دقت کنید که سیم‌پیچ‌های موتور القایی برای ولتاژ خطی طراحی شده باشند. به عبارت بهتر در ایران تنها موتورهایی را می‌توان با استفاده از سربندی ستاره مثلث راه اندازی کرد که بر روی پلاک آن‌ها Δ400 یا λ/Δ660/400 درج شده باشد. برای آشنایی با نحوه پلاک خوانی الکتروموتور می‌توانید مقاله ما را در این مورد مطالعه کنید.

• کم بودن گشتاور راه اندازی در سربندی ستاره مثلث چه مشکلاتی را ایجاد میکند؟

زمانی که با بارهای سنگین رو به رو هستیم، کم بودن گشتاور می‌تواند ما را دچار مشکل کرده و از دور گرفتن الکتروموتور جلوگیری کند. اما در مواردی که بار سبک داریم یا با موتورهایی مواجه هستیم که به صورت بی‌بار راه اندازی می‌شوند، کاربرد اتصال ستاره و مثلث با محدودیت رو به رو نخواهد شد.