مقدمه کنترل سرعت موتورهای سه فاز
موتورهای سه فاز القایی یک یاز پرکاربردترین ماشین های الکتریکی در صنعت هستند . این موتورها به دلیل استحکام بالا , هزینه نگهداری کم , راندمان مناسب و قابلیت کار مداوم , در اغلب سامانه های صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند .
یکی از مهمترین نیازها در بهره برداری از این موتور ها , کنترل سرعت آنهاست . کنترل سرعت موتور نه تنها برای عملکرد صحیح سیستم حیاتی است , بلکه باعث کاهش مصرف انرژی, جلوگیری از تنش های مکانیکی و افزایش عمر تجهیزات نیز میشود .
برای کنترل سرعت موتورهای سه فاز , روش های گوناگونی وجود دارد که هر کدام مزایا و محدودیت ها و کاربردهای خاص خود را دارند . در این تحقیق , تمام روش های مهم کنترل سرعت به صورت مفصل توضیح داده شده و برای هر روش مثال های واقعی ارائه شده است .
سرعت موتور القایی از رابطه زیر به وجود میآید : سرعت سنکرون برابر است با صد و بیست ضرب در فرکانس تقسیم بر تعداد قطبها . این رابطه نشان میدهد که سرعت موتور به دو عامل اصلی بستگی دارد:
با دانستن این ،موضوع تمام روشهای کنترل سرعت در اصل
بر همین دو پارامتر اثر میگذارند
یا فرکانس را تغییر میدهند
یا تعداد قطب را عوض میکنند
یا با ایجاد تغییر در لغزش سرعت را کم یا زیاد میکنند.
فصل دوم
در این روش از موتوری استفاده میشود که سیم پیچ استاتور آن قابلیت تغییر اتصال .دارد با تغییر اتصال، تعداد قطبها عوض شده و سرعت سنکرون تغییر میکند.
نمونه سرعتها:
مثلاً برای برق با فرکانس پنجاه هرتز:
چهار قطب حدود هزار و پانصد دور در دقیقه
شش قطب حدود هزار دور در دقیقه
هشت قطب حدود هفتصد و پنجاه دور در دقیقه
کاربردها:
فن های بزرگ صنعتی
پمپ های چند سرعتی
دستگاه هایی که تنها دو یا سه سرعت مشخص لازم دارند.
معایب :
سرعت فقط در چندحالت گسسته قابل انتخاب است
نیاز به موتور قطب چندگانه
مزایا :
ساده
قابل اعتماد
بدون نیاز به تجهیزات الکترونیکی
۲. کنترل سرعت با تغییر فرکانس (روش رایج با استفاده از درایو یا اینورتر)
در این روش با استفاده از یک دستگاه به نام مبدل فرکانس، فرکانس برق ورودی به موتور تغییر داده می.شود این بهترین و پیشرفته ترین
روش کنترل سرعت است.
اصول کار:
فرکانس کم – سرعت کم
فرکانس بالا . سرعت بالا
مثال:
اگر فرکانس از پنجاه هرتز به بیست و پنج هرتز کاهش یابد، سرعت
تقریباً به نصف میرسد.
اگر فرکانس به شصت هرتز برسد، سرعت موتور کمی بالاتر از حالت
عادی میشود.
کاربردها
نوار نقاله
آسانسورها
پمپهای فشار ثابت
تهویه صنعتی
دستگاه اکسترودر همزن صنعتی و هر سیستم نیازمند کنترل دقیق
معایب
• قیمت اولیه نسبتاً بالا
• نیاز به تابلو و تهویه مناسب
مزایا:
• کنترل کاملاً نرم و دقیق
• کاهش مصرف انرژی تا چهل درصد
. حفاظت کامل موتور
• افزایش عمر تجهیزات مکانیکی
۳. کنترل سرعت با تغییر ولتاژ
در این روش، ولتاژ ورودی موتور کاهش داده میشــود تـا گشتاور کم شده و سرعت نیز پایین بیاید. این روش برای کاربردهایی مفید است که بار سبک باشد و نیاز به گشتاور زیاد نباشد .
کاربردها
فنهای سبک
دمنده های کوچک
پمپهای کوچک
مثال:
اگر ولتاژ یک موتور از چهارصد ولت به سیصد ولت برسد سرعت تحت بار کاهش پیدا میکند
مزایا:
ساده
ارزان
. استفاده با رله یا کنترلرهای ساده
معایب
• کاهش گشتاور
• مناسب نبودن برای بارهای سنگین
• گرم شدن موتور در بار زیاد
۴. کنترل سرعت با افزودن مقاومت در مــدار روتـــور فقط در موتور قفس سنجاقی سیم پیچ دار یا موتور روتور سیم بندی شده
این موتورها دارای حلقههای لغزان در روتور هستند. با اضافه کردن مقاومت خارجی به مدار روتور لغزش افزایش یافته و سرعت کاهش پیدا میکند.
مثال:
در جرثقیلهای قدیمی از این روش برای شروع حرکت نرم و کنترل سرعت استفاده میشد.
کاربردها
بالابرهای قدیمی
آسیابها
ماشین آلاتی که در گذشته نیاز به راه اندازی نرم داشتند
مزایا:
• امکان تولید گشتاور بالا در سرعت کم
• مناسب برای بارهای سنگین هنگام راه اندازی
معایب
اتلاف انرژی در مقاومت
نگهداری دشوار
منسوخ شدن و جایگزینی با درایو فرکانس
۵ کنترل سرعت با استفاده از مبدلهای مکانیکی ( گیربکس پولی و تسمه )
این روش در واقع تغییر سرعت موتور نیست بلکه تغییر سرعت خروجی شفت به کمک قطعات مکانیکی است.
انواع
گیربکس حلزونی
گیربکس شافت مستقیم
گیربکس دور متغیر
پولی قابل تغییر قطر
کاهنده تسمه و چرخ دنده
مثال کاربردی
در دستگاه های نوار نقاله قدیمی از پولیهای با نسبتهای مختلف برای تغییر دور استفاده میشد.
معایب
کنترل غیر دقیق
نیاز به توقف برای تغییر سرعت در اغلب مدل ها
فرسایش مکانیکی
مزایا:
قابل استفاده در هر محیط صنعتی
بسیار ساده
قیمت مناسب
۶ .کنترل سرعت با منبع تغذیه چند فرکانسه صنعتی (قدیمی)
قبل از فراگیر شدن اینورتر از دستگاههایی استفاده میشد که فرکانسهای گوناگون تولید می کردند این روش دیگر کاربرد صنعتی ندارد مگر در موارد خاص تحقیقاتی.
کاربرد بسیار محدود
• آزمایشگاه ها
تست موتورهای خاص
7.کنترل سرعت با تزری ق جري جريان در استاتور ( روش بسیار قدیمی و کم کاربرد)
در برخی روشها با تزریق جریان کمکی یا ایجاد تغییر در میدان مغناطیسی، سرعت تا حدی کنترل میشد امروزه تقریباً حذف شده است.
فصل سوم
مقایسه کامل روشها
1.روش تغییر قطب
سرعت گسسته
بدون کنترل دقیق
مناسب فن و پمپ چند سرعتی
2.روش تغییر ولتاژ
ارزان
گشتاور کم
فقط برای بار سبک
3.روش مقاومت روتور
گشتاور خوب
اتلاف انرژی بالا
منسوخ شده
4.روش گیربکس
تغییر سرعت مکانیکی
بدون کنترل دقیق
ساده و ارزان
5.روش تغییر فرکانس (درایو)
بهترین و کاملترین روش
قابل تنظیم از صفر تا سرعت بالاتر از نامی
مناسب همه صنایع
صرفه جویی انرژی
فصل چهارم
مثال های کاربردی واقعی
مثال ۱
آب ساختمان بلند پمپ
برای تنظیم فشار در کل ،ساختمان از اینورتر استفاده میشود تا سرعت متناسب با میزان مصرف تنظیم گردد این کار باعث کاهش مصرف انرژی و جلوگیری از ضربه قوچ میشود.
مثال ۲
نوار نقاله بسته بندی
برای تنظیم سرعت حرکت بستهها درایو فرکانس روی موتور نصب میشود. سرعت نوار بسته به تعداد سفارشها قابل تنظیم است.
مثال :
فن های تهویه گلخانه
در گلخانه ها معمولاً از فنهای چند سرعتی با موتور دو قطب یا چهار قطب استفاده میشود تا شدت تهویه در سطحهای مختلف تنظیم شود.
خلاصه مطلب کنترل سرعت موتورهای سه فاز
میتوان گفت که امروزه بهترین و کاملترین روش کنترل سرعت موتور سه فاز روش تغییر فرکانس با استفاده از اینورتر است. این روش نه تنها کنترل دقیق، نرم و قابل برنامه ریزی فراهم میکند بلکه مصرف انرژی را به طور چشمگیری کاهش داده و عمر موتور و تجهیزات را افزایش
می دهد.
سایر روشها همچنان در برخی کاربردهای خاص وجود دارند، اما روند صنعت به سمت کنترل الکترونیکی با فرکانس متغیر است.
دیدگاه خود را بنویسید
