مراحل راه اندازى موتورهاى الکتريکى سه فاز با کليد الکترومغناطيسى (کنتاکتور)

۱ ساختمان و طرز کار کليدهاى مغناطيسى را شرح دهد.

۲ مزاياى استفاده از کنتاکتور را نام ببرد.

۳ مشخصه هاى انتخاب يک کنتاکتور را شرح دهد.

۴ قسمت هاى مختلف يک کنتاکتور را مونتاژ نمايد.

۵ ساختمان و طرزکار و کاربرد تجهيزات جانبى مدارهاى فرمان (شامل فيوز، بى متال، تايمر، ميکروسويچ و لامپ سيگنال) را شرح دهد.

۶ علائم اختصارى به کار رفته در نقشه هاى فرمان و قدرت را تشخيص دهد.

۷ نقشه هاى تک خطى و مسير جريان و مونتاژ و ترمينالى را تشخيص داده و بخواند.

۸ مدار فرمان و قدرت يک موتور ساد هى سه فازه را به وسيل هى کنتاکتور و تجهيزات لازم طراحى کند، ببندد و راه اندازى نمايد.

۹ مدار فرمان و قدرت يک موتور سه فازه را به صورت چپ گرد راست گرد به وسيل هى کنتاکتور دستى اتوماتيک (با استفاده از محدودکننده هاى الکتريکى) طراحى کند، ببندد و راه اندازى نمايد.

۱۰ مدار فرمان و قدرت يک موتور سه فازه را به صورت ستاره مثلث توسط کنتاکتور دستى و اتوماتيک (با استفاده از تايمر) طراحى کند، ببندد و راه اندازى نمايد.

۱۱ مدار فرمان و قدرت يک موتور سه فازه را به صورت ستاره مثلث چپ گرد راست گرد طراحى کند، ببندد و راه اندازى نمايد.

۱۲ مدار فرمان و قدرت ترمز يک موتور سه فازه را به صورت ترمز جريان مخالف و ترمز با جريان مستقيم طراحى و راه اندازى کند.

۱۳ مدار فرمان و قدرت يک موتور سه فازه دالاندر را به صورت معمولى و چپ گرد راست گرد طراحى و راه اندازى کند.

۱۴ مدارهاى فرمان داده شده در تمرين ها را نقشه خوانى نموده و کاربردى را براى آن بنويسد.

۱۵ مدارهاى فرمان و قدرت ماشين هاى الکتريکى و تأسيسات الکتريکى را عيب يابى و رفع عيب نمايد.

مقدمه

بهره برداری مطمئن و بى وقفه از تأسيسات الکتريکى و مراکز توليد نيرو و تأمين انرژى الکتريکى موردنياز تجهيزات برقى کارخانجات صنعتى و مراکز اقتصادى تا حدود زيادى به خصوصيات، ويژگى ها و طرز عمل کليدها و وسايل کنترل مدارها بستگى دارد. در اين فصل منظور از مدارهاى کنترل، مدارهاى فرمان الکتريک ىاند، که از کليدهاى مغناطيسى يا کنتاکتورها استفاده مى کنند.

در مدارهاى فرمان الکتريکى وسايل مختلفى به کار مى رود که مهم ترين آن ها کنتاکتور يا کليد مغناطيسى است. استفاده از کنتاکتور در مدارهاى کنترل، تنوع طراحى هاى مختلف را به وجود مى آورد.

در اين فصل، ضمن آشنايى با اجزاى تشکيل دهنده ى مدارهاى کنترل، با طراحى و اصول کار چندين مدار کنترل نيز آشنا مى شويد.

۱ اجزاى تشکيل دهنده ى مدارهاى کنترل براى طراحى مدارهاى کنترل و کار با آن ها بايد وسايل تشکيل دهنده ى آن را به طور کامل شناخت و به اصول ساختمان و موارد استفاده اين وسايل آشنا شد.

وسايلى که در مدارهاى فرمان به کار مى روند و در اين فصل مورد بررسى قرار مى گيرند، عبارت اند از: ۱ کنتاکتور (کليد مغناطيسى)، ۲ شستى استاپ استارت، ۳ رل هى حرارتى، ۴ رله ى مغناطيسى، ۵ لامپ هاى سيگنال، ۶ فيوزها، ۷ ليميت سوي چها، ۸ کليدهاى تابع فشار، ۹ کليدهاى شناور، ۱۰ چشم هاى الکتريکى (سنسورها)، ۱۱ تايمر و انواع آن، ۱۲ ترموستات ۱۳ کليدهاى تابع دور، ۱۴ حروف و اعداد پلاستيکى، ۱۵ کمربند کابل.

۲ کنتاکتور با کليد مغناطيسى کنتاکتور با استفاده از خاصيت الکترومغناطيس مانند رله ها تعدادى کنتاکت را به يکديگر وصل يا از يکديگر جدا شکل ۱ ۴ مى کند. از اين خاصيت جهت قطع و وصل و يا تغيير اتصال مدار .( استفاده مى شود (شکل ۱ ۴ ۱ ۲

ساختمان کنتاکتور که يکى ثابت و ديگرى U يا E اين کليد از دو هسته به شکل متحرک است تشکيل مى شود. در ميان هسته ى ثابت يک بوبين يا سيم پيچ قرار دارد. وقتى بوبين به برق متصل مى شود با استفاده از خاصيت مغناطيسى، نيروى کششى فنر را خنثا مى کند و هسته ى فوقانى را به هسته ى تحتانى اتصال مى دهد و باعث مى شود که تعدادى کنتاکت عايق شده از يکديگر به ترمينال هاى ورودى و خروجى کليد متصل شود و يا باعث گردد کنتاکت هاى بسته ى کنتاکتور باز شوند. در صورتى که مدار تغذيه ى بوبين کنتاکتور قطع شود، در اثر نيروى فنرى که داخل کليد قرار دارد هست هى متحرک دوباره به حالت اوّل باز م ىگردد. شکل ۲ ۴ طرح ساده اى از يک کنتاکتور را نشان مى دهد. هسته ى متحرک بوبين مراحل باز کردن اجزاى تشکي لدهند هى يک نوع کنتاکتور در شکل ۳ ۴ نشان داده شده است.

۲ ۲ مزاياى استفاده از کنتاکتورها کنتاکتورها نسبت به کليدهاى دستى صنعتى مزايايى به شرح زير دارند:

۱ مصرف کننده از راه دور کنترل مى شود. ۲ مصرف کننده از چند محل کنترل مى شود. ۳ امکان طراحى مدار فرمان اتوماتيک براى مراحل مختلف کار مصرف کننده وجود دارد. ۴ سرعت قطع و وصل کليد زياد و استهلاک آن کم است. ۵ از نظر حفاظتى مطمئن ترند و حفاظت مناسب تر و کامل تر دارند. ۶ عمر مؤثرشان بيش تر است. ۷ هنگام قطع برق، مدار مصر فکننده نيز قطع م ىشود و به استارت مجدد نياز پيدا م ىکند؛ در نتيجه از خطرات وصل ناگهانى دستگاه جلوگيرى مى گردد. ساخته مى شود. DC و AC کنتاکتور براى جريان هاى AC تفاوت اين دو نوع کنتاکتور در آن است که در کنتاکتورهاى از يک حلقه ى اتصال کوتاه براى جلوگيرى از لرزش حاصل از فرکانس برق استفاده مى گردد. نيروى کششى يک مغناطيس الکتريکى جريان متناوب، متناسب با مجذور جريان عبورى از آن و در نتيجه متناسب با مجذور اندکسيون مغناطيسى است. چون تغيير م ىکند، i=Imaxsinomega;t مقدار جريان لحظ هاى با توجه به رابط هى مقدار نيروى کششى مغناطيسى نيز برابر با f =Fmaxsin۲omega;t خواهد شد و تعداد دفعاتى که اين نيرو ماکزيمم و صفر م ىشود، به انداز هى دو برابر فرکانس شبکه خواهد گرديد (شک ل ۵ ۴). در نتيجه، در لحظاتى که مقدار نيروى کششى بي شتر از نيروى مقاوم فنرهاى کنتاکتور باشد، هست هى کنتاکتور جذب م ىشود و در لحظاتى که مقدار نيروى کششى ک متر از مقدار نيروى فنرها شود، هست هى متحرک کنتاکتور تمايل پيدا م ىکند که به محل اوّل خود باز گردد. به اين ترتيب در هست هى متحرک لرزش و صدا ايجاد خواهد شد. اين نوسانات را م ىتوان به وسيل هى يک حلق هى بسته، که در سطح قط بها سطح هر قطب را پوشانده است، 2 3 جاسازى شده و حدود نصف تا از بين برد و لرزش آن را برطرف کرد (شکل ۴ ۴). عمل اين حلقه مانند سي مپيچ ثانوي هى ترانسفورماتورى است که در حالت اتصال کوتاه قرار گرفته و از آن جريان القايى عبور م ىکند و باعث م ىشود در مدار هسته فوران مغناطيسى فرعى ايجاد کند. اين فوران فرعى با فوران اصلى اختلاف فاز دارد و در زمانى که نيروى کششى حاصل از فوران اصلى صفر باشد، نيروى کششى حاصل از فوران فرعى ماکزيمم خواهد بود و در حالتى که نيروى حاصل از فوران ماکزيمم باشد، اين نيرو صفر خواهد بود و چون جمع اين دو نيرو (مانند شکل ۵ ۴) به هست هى متحرک اثر م ىکند، نيروى کششى در هر لحظه از نيروى مقاومت فنر بي شتر خواهد بود. ولتاژ تغذيه ى بوبين کنتاکتورها متفاوت است و از ۲۴ تا ۳۸۰ ولت ساخته مى شود. در اکثر کشورهاى صنعتى براى حفاظت بيش تر، تغذيه ى بوبين کنتاکتورها را زير ولتاژ حفاظت شده ( ۶۵ ولت) انتخاب مى کنند و يا براى تغذيه ى مدار فرمان، ترانسفورماتور مجزاکننده به کار مى برند. ۳ ۲ شناخت مشخصات فنى کنتاکتور نوع کنتاکتور: با توجه به نوع مصرف کننده و شرايط کار، کنتاکتورها قدرت و جريان عبورى مشخصى براى ولتاژهاى مختلف دارند. بنابراين، بايد به جدول و مشخصات کنتاکتور توجه کافى مبذول کرد و انتخاب کنتاکتور را منطبق بر مشخصات موردنياز قرار داد. براى اتصال مصر فکننده به شبکه بايد از کليد يا کنتاکتورى با مشخصات مناسب استفاده کرد که کنتاکت هاى آن تحمل جريان از آن جايى که کنتاکتورها را بيش تر براى راه اندازى الکتروموتورها به کار مى برند، آشنايى با پلاک نصب شده روى راه اندازى و جريان دائمى را داشته باشد. هم چنين در صورت اتصال کوتاه، جريان لحظه اى زيادى که ازمدار عبور مى کند و يا جرقه اى که هنگام قطع مدار ايجاد مى شود، صدمه اى به کليد نزند. به اين منظور و براى اين که بتوانيم پس از طراحى مدار، کنتاکتور مناسب را براى اتصال مصرف کننده به شبکه انتخاب کنيم، بايد با مقادير نامى مربوط به کنتاکتور آشنا شويم. اين مقادير براى کليدهاى غيرمغناطيسى، مانند کليد اهرمى و غلتکى نيز، وجود دارد. در زير با اين مقادير، که معمولاً مه مترين آ نها بر روى بدن هى کليد (شکل ۶ ۴) نوشته شده است،

آشنا مى شويم. براى انتخاب کنتاکتورها درقدرت هاى مختلف مى توان از ۲ ۴ و ۳ ۴ استفاده کرد. ، جدول هاى ۱ ۴ شکل ۶ ۴ مشخصات يک نمونه کنتاکتور تعداد تيغه هاى بسته فرمان تعداد تيغه هاى باز فرمان تعداد کل تيغه هاى فرمان موتورها لازم است که در فصل اول با چند نمونه از آن ها آشنا شده ايد. جدول ۱ ۴ انواع کنتاکتورها و کاربرد آن ها نوع جريان AC DC مورد استفاده بار اهمى بار غير اندکتيو يا با اندکتيويته ى ضعيف گرم کن برقى با ضريب توان حدود cosϕ=۰/۹۵ براى راه اندازى موتورهاى آسنکرون روتور سيم پيچى، بدون ترمز جريان مخالف، جريان راه اندازى بستگى به مقاومت مدار روتور دارد. براى راه اندازى موتور آسنکرون روتور سيم پيچى با ترمز جريان مخالف براى راه اندازى موتور آسنکرون روتور قفسه اى هنگام قطع جريان نامى از تيغه هاى کنتاکتور عبور مى کند تحمل جريان راه اندازى ۵ تا ۷ برابر جريان نامى براى راه اندازى موتور آسنکرون روتور قفسه اى به کار بردن ترمز جريان مخالف تغيير جهت گردش الکتروموتور روتور قفسه اى تعداد دفعات قطع و وصل زياد در فواصل زمانى اندک کنتاکتور کمکى کنتاکتور فرمان بدون داشتن کنتاکت قدرت (کوپل مغناطيسى) استفاده فقط در مدار فرمان بار اهمى بار غير اندکتيو يا با اندکتيويته ى ضعيف گرم کن برقى راه اندازى موتور شنت قطع کردن موتور هنگام کار براى راه اندازى موتور شنت با تعداد دفعات قطع و وصل زياد در فواصل زمانى اندک مدار ترمز راه اندازى موتور سرى قطع موتور هنگام کار راه اندازى موتور سرى با تعداد دفعات قطع و وصل زياد، در فواصل زمانى اندک تغيير جهت گردش موتور مدار ترمز کنتاکتور کمکى کنتاکتور فرمان کوپل مغناطيسى استاندارد و طبقه بندى کنتاکتور AC1 AC2 AC2prime; AC3 AC4 AC11 DC1 DC2 DC3 DC4 DC5 DC11 شرح جدول ۲ ۴: اين جدول از ۷ ستون تشکيل شده است. ستو نهاى اوّل و دوم قدرت موتورها را برحسب کيلووات و اسب بخار براى ولتاژ ۲۲۰ تا ۲۴۰ ولت نشان م ىدهد. ستون سوم و چهارم قدرت موتورها را براى ولتاژ خطى ۳۸۰ ولت مشخص مى کند. ستون پنجم جريان کنتاکتور را براى قدرت هاى موردنظر و ستون ششم جريان بى متال لازم را براى موتور موردنظر معلوم مى کند و بالاخره ستون هفتم فيوز موردنياز را مشخص مى نمايد. اين جدول براى موتورهايى مورد استفاده قرار م ىگيرد که ب هصورت مستقيم به شبکه ى برق متصل شوند. ۳۰ موردنظر است. HP ۲۲ يا KW براى مثال، موتور براى انتخاب وسايل موردنياز در ستونى که بالاى آن ولتاژ ۳۸۰ ۳۰ را پيدا مى کنيم. HP ۲۲ و KW ولت مشخص شده، عدد سپس روبه روى آن، عدد ۶۳ را براى جريان کنتاکتور و عدد ۵۰ ۳۸ را براى جريان بى متال و ۶۳ ۵۰ را براى جريان فيوز معلوم مى نماييم. شرح جدول ۳ ۴: اين جدول براى موتورهاى آسنکرون روتور قفسه اى مورد استفاده قرار مى گيرد که راه اندازى آن به صورت ستاره مثلث باشد. ۳۰ را در نظر م ىگيريم. HP ۲۲ يا KW مثال قبل، يعنى موتور طبق روش قبلى، کنتاکتور موردنياز ۴۰ آمپر و بى متال آن ٣٢ ٢٣ آمپر و فيوز موردنياز ٦٣ ٥٠ آمپر خواهد بود. علت کاهش آمپر کنتاکتور و بى متال نسبت به حالت راه اندازی مستقيم اين است که در اتصال مثلث، که اتصال دائم کار موتور است، جريان مصرفى موتور از دو کنتاکتور به صورت موازى عبور مى کند. ۰ جريان اصلى را / بنابراين، هر کنتاکتور بايد حدود ۵۸ تحمل کند. به همين ترتيب چون بى متال، روى يکى از کنتاکتورها قرار مى گيرد، جريان تنظيمى آن کاهش مى يابد