در بسیاری از مواقع، به دلیل محدودیت‌های زیرساختی یا هزینه‌های بالای تأمین برق سه فاز، امکان دسترسی مستقیم به این نوع برق وجود ندارد. این در حالی است که بسیاری از ماشین‌آلات و تجهیزات صنعتی، به‌ویژه موتورهای سه فاز، برای عملکرد صحیح و بهینه به برق سه فاز نیاز دارند.
روش های راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز
برای راه‌اندازی یک الکتروموتور سه فاز با استفاده از برق تک‌فاز، سه روش رایج وجود دارد:
استفاده از خازن
استفاده از اینورتر یا درایو فرکانس متغیر (VFD)
استفاده از RPC یا مبدل فاز چرخان
در ادامه، هر یک از این روش‌ها را به طور کامل توضیح میدهیم و مزایا و معایب آن‌ها را بررسی میکنیم.
1: راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز به کمک خازن
یکی از ساده‌ترین و رایج‌ترین روش‌ها برای راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز، استفاده از خازن است.
در برق سه فاز، سه سیم وجود دارد که جریان هرکدام با دیگری ۱۲۰ درجه اختلاف فاز دارد. اما در برق تک فاز، تنها دو سیم، یعنی فاز و نول موجود است. از آنجایی که موتورهای سه‌فاز برای کارکرد صحیح به سه فاز نیاز دارند، باید فاز سوم را به صورت مصنوعی ایجاد کنیم. با نصب یک خازن مناسب، اختلاف فاز جدیدی در مدار به وجود می‌آید. این اختلاف فاز، جریانی جدید تولید می‌کند که نقش فاز سوم را ایفا می‌کند. به این ترتیب، موتور تصور می‌کند که به برق سه‌فاز متصل شده است و راه‌اندازی میشود.
البته باید توجه داشت که در این روش، توان و بازده موتور حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد کاهش پیدا می‌کند. با این حال، برای مصارف سبک، خانگی یا کارهای غیر صنعتی، این روش راه‌حلی ساده، کم‌هزینه و مناسب به شمار می‌آید.
راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با خازن
مراحل راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با خازن
برای راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز با استفاده از خازن، مراحل زیر را دنبال کنید:
شناسایی ترمینال‌ها: ابتدا سه ترمینال موتور (U،V وW) را که مربوط به سیم‌پیچ‌های داخلی هستند، مشخص کنید.
اتصال برق تک فاز: فاز و نول برق تک‌فاز را به دو ترمینال موتور مثلا (U و V) وصل کنید.
اتصال خازن: یک خازن بین ترمینال سوم مثلا W و یکی از دو ترمینال متصل به برق (U یا V) قرار دهید.
تست عملکرد: موتور را روشن کرده و عملکرد آن را بررسی کنید. در صورت مشکل، مقدار یا محل اتصال خازن را تغییر دهید.
نکات مهم در اتصال خازن به برق تک فاز
برای راه‌اندازی صحیح و ایمن موتور، اتصال مناسب خازن و نحوه تغییر جهت چرخش موتور اهمیت ویژه‌ای دارد. در اتصال خازن، نباید خازن را مستقیما بین فاز و نول (به‌صورت موازی با منبع تغذیه) قرار داد. در عوض، یکی از پایه‌های خازن باید به فاز یا نول متصل شود و پایه دیگر به یکی از سرهای سیم‌پیچ کمکی موتور که مستقیما به برق وصل نیست.
انواع خازن‌ها در راه اندازی موتور سه فاز با برق تک فاز
در این روش دو نوع خازن برای ایجاد فاز سوم استفاده میشود که عبارتند از:
خازن راه‌انداز: فقط در لحظه‌ی روشن شدن موتور فعال است و پس از راه‌اندازی، توسط یک کلید یا رله به‌طور خودکار از مدار خارج میشود. این خازن گشتاور اولیه لازم برای راه‌اندازی موتور را فراهم می‌کند و معمولا در بارهای سنگین استفاده میشود.
خازن دائم‌کار: این خازن به‌طور دائمی در مدار باقی می‌ماند و به تعادل فازها و عملکرد پایدار موتور در حین کار کمک می‌کند. برای بارهای سبک، تنها همین خازن کافی است.
سیم‌بندی موتورهای سه‌فاز برای کار با برق تک فاز
برای راه‌اندازی الکتروموتورها، بسته به توان و ولتاژ کاری، آن‌ها را به صورت ستاره (Y) یا مثلث (Δ) سیم‌بندی می‌کنند. موتورهای سه‌فاز معمولا به سه خط فاز نیاز دارند، اما در صورت نبود برق سه‌فاز، می‌توان با کمک خازن و اتصال ستاره یا مثلث، آن‌ها را با برق تک‌فاز راه‌اندازی کرد. در ادامه روش سیم‌بندی هر حالت را توضیح میدهیم.
سیم‌کشی خازن در اتصال مثلث (Δ)
در اتصال مثلث، سه سیم‌پیچ موتور طوری به هم وصل می‌شوند که یک حلقه بسته تشکیل دهند؛ یعنی انتهای هر سیم‌پیچ به ابتدای سیم‌پیچ بعدی متصل میشود. سپس دو سیم برق (فاز و نول) به دو نقطه از این مثلث وصل می‌شوند. برای ایجاد فاز سوم، یک خازن بین نقطه سوم مثلث و یکی از دو سیم برق (معمولا فاز) قرار می‌گیرد. این خازن اختلاف فازی ایجاد می‌کند که موتور بتواند گشتاور راه‌اندازی مناسبی داشته باشد.
سیم‌کشی خازن در اتصال ستاره (Y)
در اتصال ستاره، یک سر هر سه سیم‌پیچ به هم متصل میشود و سه سر دیگر آزاد می‌مانند. برای راه‌اندازی، دو سر آزاد مستقیما به فاز و نول وصل می‌شوند و سر سوم از طریق یک خازن به فاز متصل میشود. خازن در اینجا نیز با ایجاد اختلاف فاز، به راه‌اندازی موتور کمک می‌کند.
