زمان راه اندازی الکتروموتور و تاثیرات دمایی آن

رسیدن الکتروموتور به سرعت نامی از لحظه استارت به ساختار الکتروموتور، نوع بار، شیوه راه اندازی و گشتاور الکتروموتور، اینرسی بار، شرایط محیطی و مشخصات منبع تغذیه الکتروموتور بستگی دارد.

 تمامی این موارد آثار و تاثیرات خود را در میزان جریان کشی الکتروموتور نمایان می سازند، یعنی تغییر در هر یک از موارد فوق، بر میزان جریان کشی موتور در طول راه اندازی تاثیر گذارند. همچنین می دانیم که جریان الکتریکی، عامل اصلی ایجاد گرما در الکتروموتور می باشد.

تلفات اهمی سیم پیچ ها، متناظر با مربع جریان الکتروموتور است ( RI² )، هرچقدر زمان راه اندازی به طول بیانجامد مدت بیشتری این جریان که گاه به ۷ برابر جریان نامی نیز می رسد از سیم پیچ ها عبور خواهد کرد که خود عامل تلفات و در نتیجه حرارت و گرما در الکتروموتور می باشد ( ۴۹ برابر گرمای بیشتر نسبت به گرمای تولیدی با جریان نامی ). این مقدار حرارت تولیدی می تواند باعث گداختگی داخلی الکتروموتور گشته و عامل کاهش طول عمر مفید آن گردد.

بنابراین زمان رسیدن به سرعت نامی هر الکتروموتور را عموما با نگاه به محدودیت در دمای تولیدی در هنگام راه اندازی  درنظر می گیرند  و سعی می کنند این زمان را طولانی نکنند تا که از آسیب جدی احتمالی جلوگیری شود. 

کاهش جریان یا  زمان راه اندازی و یا گاهی هر دو، کلیدهای اصلی کاهش حرارت راه اندازی در الکتروموتورها می باشند که می توان با انتخاب صحیح الکتروموتور و شیوه راه اندازی مناسب بدان دست یافت.  یکی از شاخصه های مهم در راه اندازی ایمن و سریع الکتروموتور انتخاب گشتاور راه انداز مناسب می باشد.

خوب است که توجه کنیم که گشتاور راه اندازی، لازمه ی انتخاب گشتاور و توان نامی صحیح برای الکتروموتور است و باید انتخاب گشتاور نامی را با توجه به گشتاور راه انداز به انجام رساند.   

انتخاب گشتاور الکتروموتور:

هرگاه صحبت از گشتاور می شود همگی به گشتاور نامی اشاره دارند اما باید توجه نمود که این گشتاور راه انداز است که قدم شروع حرکت الکتروموتور است و اگر این گشتاور کم باشد ، الکتروموتور یا زیر بار راه اندازی نمی شود و یا به مدت زمان طولانی برای رسیدن به سرعت نامی احتیاج دارد. لذا در انتخاب الکتروموتور باید به گشتاور راه انداز توجه نمود و پس از آن گشتاور نامی.

برای محاسبه گشتاور راه انداز به مقدار اینرسی بار، اینرسی روتور، اینرسی کوپلینگ و اینرسی گیربکس نیاز است و با توجه به زمان راه اندازی متناسب با کارکرد بار ( که بهتر است  بیش تر از ۵ ثانیه نباشد )، گشتاور راه انداز مورد نیاز را پیدا نمود، سپس با در اختیار داشتن این گشتاور، توان متناظر الکتروموتور را محاسبه نمود. خاطر نشان می سازم که سرعت کارکرد بار را باید بدانید و با توجه به ضریب گیربکس و در صورت عدم استفاده از گیربکس، براساس سرعت مستقیم روتور ( سرعت آسنکرون )، محاسبه را به انجام رسانید.

 

محاسبه گشتاور راه انداز:

T_a = J * A

T_a: Acceleration Torque , J: Moment of Inertia, A: Acceleration Rate

T_a = ((J_o*i² + J_L ) / 9.55 ) * (N_M /t₁)

J_o : Rotor Inertia , J_L : Total Load Inertia,

N_M : Operating Speed ( RPM ), t₁ : Acceleration( decelerating ) time (s) ,

 i : Gear Ratio

 

رابطه گشتاور، توان و دور ( سرعت موتور ):

T= 9550 ( P/n )

T: Torque (Nm), P: Power (KW), n: Speed (RPM)

 

 

بدست آمدن گشتاور نامی و توان الکتروموتور از طریق فوق را باید با در نظر گرفتن شرایط محیطی، رژیم کاری، ضریب سرویس، روش خنک کنندگی، شیوه راه اندازی و نوسانات منبع تغذیه مطابقت سازی و اصلاح نمود تا شاخصه های واقعی و ایمن الکتروموتور بدست آید.

 

شیوه راه اندازی:

با توجه به نقش اصلی جریان در افزایش دمای راه اندازی الکتروموتور، بهره گیری از شیوه هایی که از افزایش جریان راه اندازی جلوگیری می کنند، راه حل موثری در کاهش حرارت راه اندازی الکتروموتور نیز می باشند عمومی ترین این روش های راه اندازی در جدول زیر مقایسه شده اند: ستاره / مثلث، سافت استارتر و درایو.

     

با نگاه به جدول فوق می توان نتیجه گرفت که بهترین شیوه راه اندازی الکتروموتورها در جهت کاهش جریان راه انداز، استفاده از درایو ( راه اندازهای فرکانس متغییر ) می باشد. اما نباید از تاثیرات و الزامات کار با درایو چشم پوشی نمود و استفاده از آن را صرفا با یک عامل مثبت سنجید، بلکه باید متناسب با کارکرد و خواسته کاربردی الکتروموتور در هر پروژه و شیوه راه اندازی مناسب آن استفاده نمود و برآیند حاصل از بررسی تمامی نکات مثبت و منفی هر شیوه را ملاک انتخاب آن شیوه قرار داد.

 

 

نتیجه:

زمان رسیدن به سرعت نامی الکتروموتورها را متناسب با میزان حرارت تولیدی در زمان راه اندازی انتخاب می نمایند که بعنوان یک قانون کلی نباید این زمان طولانی باشد.

برای حفاظت و طول عمر الکتروموتور مناسب است که جریان راه اندازی و زمان رسیدن به سرعت نامی را کاهش داد این کاهش زمان راه اندازی نمی بایستی عامل فشار مکانیکی مضاعف بر سیستم ( الکتروموتور + گیربکس + کوپلینگ + بار ) گردد. لذا برای تحقق این امر، انتخاب مناسب الکتروموتور و نیز شیوه راه اندازی آن حیاتی است.

                                  

                                                                                                                            تالیف

                                                                                                                       هانی ادیب آزاد

                                                                                                                        بهمن ۱۳۹۸      

                                                                                                            مدیر فنی شرکت ویستا جم صنعت