موتور دالاندر و مدار قدرت و فرمان راه اندازی آن

موتور دالاندر یکی از موتورهای القایی کاربردی است که در صنعت بسیار استفاده می شود.

در مداراتی که نیاز است سرعت موتور را تغییر دهیم، موتور دالاندر یک انتخاب مناسب است.

در این مقاله با موتور دالاندر، نحوه سر بندی و طراحی مدار قدرت و فرمان برای این موتور آشنا خواهیم شد.

1# موتور دالاندر چیست و چگونه کار می‌کند؟

موتور دالاندر یکی از انواع موتورهای القایی سه فاز است که در صنعت برای کاربردهایی که نیاز به دو سرعت متفاوت دارند، استفاده می‌شود.

مزیت اصلی این موتور این است که تنها با یک دسته سیم‌پیچ، امکان دستیابی به دو سرعت متفاوت را فراهم می‌کند.

2# سرعت موتورهای القایی سه فازه

در موتورهای القایی روتور قفس‌سنچابی، سرعت روتور به سرعت میدان دوار استاتور وابسته است.

این سرعت طبق رابطه زیر تعیین می‌شود:

• f: فرکانس شبکه

• P: تعداد قطب‌های استاتور

هرچه فرکانس بیشتر شود، سرعت افزایش پیدا می‌کند.

هرچه تعداد قطب‌ها بیشتر شود، سرعت کاهش پیدا می‌کند.

در عمل تغییر فرکانس شبکه محدودیت دارد؛ بنابراین راهکار ساده‌تر، تغییر تعداد قطب‌های موتور است.

این ایده اساس طراحی موتورهای چندسرعته و به‌ویژه موتور دالاندر است.

مثلا موتور دو سرعته دو سیم پیچ مجزا دارد که با تغذیه سیم پیچ اول موتور با دو قطب و با تغذیه سیم پیچ دوم موتور با چهار قطب کار خواهد کرد.

بنابراین با تغذیه سیم پیچ دوم سرعت موتور نصف خواهد شد.

اینگونه موتورها شامل چند سیم پیچ کاملا مجزا هستند که در یک پوسته قرار گرفته‌اند و مانند چند موتور مجزا عمل می کنند.

با برق دار کردن یک سیم پیچ، بقیه سیم پیچ ها هیچ اتصال برقی ندارند و بالعکس.

1-2# معایب

• به دلیل وجود چند سیم پیچ مصرف سیم بالایی دارند.
• به دلیل حجم بالای سیم پیچی، حجم و وزن زیادی دارند.

نوع دیگری از موتورهای چند سرعته وجود دارد که معایب بالا را شامل نمی شود.

در ادامه به بررسی این نوع موتورها خواهیم پرداخت.

3# نحوه سربندی موتور دالاندر

موتورهای سه فاز القایی (آسنکرون) دو سرعته دالاندر فقط یک دسته سیم پیچ (یک دسته شامل سه سیم پیچ برای سه فاز) دارند و دو دور مختلف را با همین یک سیم پیچ (با تغییر تعداد قطب ها) فراهم می کنند.

در موتورهای معمولی شش سر از سیم پیچ ها (دو سر هر سیم پیچ) به تخته کلم منتقل می شود و u1,u2 و v1,v2 و w1,w2 دو سر سیم پیچ هر یک از سیم پیچ ها هستند.

در موتور دالاندر، هر کلاف به دو قسمت تقسیم شده و خروجی آن‌ها به ترمینال‌ها منتقل می‌شود.

1-3# حالت‌های سربندی

1. مثلث دوبل (ΔΔ) → دور تند

2. ستاره–مثلث (Y/Δ) → دور کند

توجه: در بسیاری از منابع قدیمی (و حتی برخی مقالات) اشتباهاً به حالت دوم "ستاره دوبل" گفته می‌شود، در حالی که صحیح آن ستاره–مثلث است.

بنابراین مطابق شکل زیر با اتصال شبکه به u1, v1, w1 اتصال مثلث خواهیم داشت.

با وصل کردن سه راس u1, v1, w1 به هم و تغذیه u2, v2, w2 اتصال دو ستاره موازی خواهیم داشت.

مدار راه اندازی ستاره – مثلث مربوط به راه اندازی موتورهای القایی سه فازه تک سرعته معمولی است.

توجه داشته باشید که شکل های مثلث و ستاره موتور دالاندر هیچ ارتباطی با مفهوم مدار راه اندازی ستاره – مثلث ندارد.

در موتور دالاندر با تغذیه در حالت مثلث دور کند و در حالت ستاره دوبل دور تند را خواهیم داشت.

در موتور دالاندر تعداد قطب ها از حالت تند به کند دو برابر می شود و بنابراین سرعت موتور با ضریب 2 تغییر خواهد کرد.

امکان حرکت موتور با سرعتی با ضریب کمتر یا بیشتر از 2 در این موتورها وجود ندارد و همواره سرعت دور تند 2 برابر سرعت دور کند خواهد بود.

مفهوم کنترل سرعت در این موتورها صادق نیست چرا که برای کنترل سرعت یک بازه مشخص برای تعیین سرعت خواهیم داشت.

اما در موتور دالاندر مفهوم انتخاب سرعت مطرح است که باید بین دو سرعت موتور یکی را انتخاب کنیم.

4# مدار قدرت راه اندازی دو سرعته

برای راه‌اندازی موتور دالاندر دو سرعت، نیاز به مداری داریم که بتواند این دو حالت سربندی را ایجاد کند.

• در حالت مثلث دوبل (دور تند): کنتاکتور K1 سه فاز را به سیم‌پیچ‌ها وصل می‌کند.

• در حالت ستاره–مثلث (دور کند): با قطع K1 و وصل کنتاکتورهای K2 و K3، سیم‌پیچ‌ها به شکل ستاره–مثلث متصل می‌شوند.

برای هر سرعت، باید رله حرارتی (بی‌متال) متناسب با جریان همان دور استفاده شود.

تغییر توالی فاز باعث تغییر جهت گردش موتور خواهد شد، پس باید در هر دو حالت اتصال، فازبندی یکسان رعایت شود.

مدار قدرت مناسب این موتور در شکل زیر نشان داده شده است.

مطابق شکل، با عمل کردن کنتاکتور k1m سه فاز به u1 v1 w1 متصل خواهند شد و موتور در حالت مثلث (دور کند) راه اندازی خواهد شد.

با قطع k1m و عمل کردن کنتاکتور k2m سه سر قبلی اتصال کوتاه خواهند شد و k3m سه فاز را به u2 v2 w2 اعمال خواهد کرد.

باید توجه داشت که در این موتور نیز تغییر توالی فاز موجب تغییر جهت چرخش موتور خواهد شد.

بنابراین در دور کند هر فازی به u1 متصل می شود و در دور تند همان فاز باید به u2 متصل شود.

بقیه سرها نیز از این قاعده مستثنی نیستند.

اگر در تغییر از مثلث به ستاره جای فازها عوض شود با تغییر سرعت موتور جهت چرخش نیز عوض خواهد شد و این بسیار خطرناک و نامطلوب است.

در این مدار از دو بی متال استفاده شده است؛ چرا که جریان مصرفی موتور در دوحالت کند و تند برابر نیستند.

هر کدام از بی متال ها باید متناسب با جریان موتور درآن دور باشند.

دو نوع مدار قدرت برای موتورهای دالاندر تعریف می شود.

در مدار قدرت به روش وابسته از یک دسته فیوز برای هر دو سرعت استفاده می شود؛ اما در روش قدرت مستقل برای هر سرعت یک دسته فیوز جداگانه در نظر گرفته می شود.

5# مدار فرمان راه اندازی دو سرعته

با توجه به مدار قدرت طراحی شده در بخش قبل می دانیم که کنتاکتور 1 به تنهایی دور کند موتور را امکان پذیر می کند.

باید کنتاکتورهای 2 و 3 با هم عمل کنند تا موتور با دور تند راه اندازی شود.

حتما باید توجه داشت که هرگز نباید کنتاکتورهای 1 و 2 با هم فعال شوند؛ چرا که با اتصال کوتاه سه فاز مواجه خواهیم شد.

بنابراین شرط فعال شدن کنتاکتورهای 2 و 3 غیر فعال بودن کنتاکتور 1 است.

مدار فرمان راه اندازی موتور دالاندر دو سرعته انتخاب دور آزاد در شکل زیر نشان داده شده است.

در این مدار انتخاب سرعت آزاد است؛ یعنی می توان موتور را به دلخواه با دور تند یا کند راه اندازی کرد و برای تغییر دور باید موتور استاپ شود سپس دور بعدی انتخاب شود؛ اما در بسیاری موارد در ضمن کار نیاز به تغییر دور وجود دارد.

به همین جهت به مدار فرمان انتخاب دور ترتیبی نیاز داریم.

بدین منظور از مدار نشان داده شده در شکل زیر بهره می گیریم.

در انتخاب دور ترتیبی موتور با دور کند و در نتیجه جریان کمتری راه اندازی می شود.

سپس می توان به دور تند تغییر وضعیت داد؛ اما امکان بازگشت از دور تند به کند وجود ندارد.

بازگشت از دور تند به کند می تواند به موتور آسیب برساند.

با توجه به شکل با استارت کردن S2 برق مستقیما به بوبین کنتاکتور 1 متصل نمی‌شود؛ بلکه یک رله شیشه‎‌ای را تحریک می‌کند و تیغه باز رله شیشه‌ای مسیر جریان را برای بقیه مدار باز نگه می‌دارد.

6# مدار قدرت و فرمان راه اندازی موتور دالاندر دو سرعته چپگرد راستگرد

با ترکیب مدار دالاندر و مدار چپگرد–راستگرد، می‌توان موتوری داشت که علاوه بر دو سرعت، قابلیت تغییر جهت گردش هم داشته باشد.

بخش سمت راست مدار دقیقا مدار دلاندر دو سرعته است با این تفاوت که به جای شبکه اصلی با بخش سمت چپ تغذیه می شود.

بخش سمت چپ نیز همان مدار قدرت چپگرد راستگرد معمولی است.

با توجه به الزامات مربوط به عمل کردن کنتاکتورها در مدار قدرت می توان مدار فرمان زیر را برای راه اندازی موتور دالاندر دو سرعته چپگرد راستگرد در نظر گرفت.

جمع‌بندی

در این مقاله با موتور دالاندر، نحوه سر بندی، مدار قدرت و فرمان تغییر سرعت و جهت آشنا شدیم.

موتور دالاندر نوعی موتور القایی دو سرعته است که تنها با یک سیم‌پیچ، امکان تغییر سرعت با نسبت 1 به 2 را فراهم می‌کند.

حالت‌های صحیح سربندی آن مثلث دوبل (ΔΔ) و ستاره–مثلث (Y/Δ) هستند.

استفاده از این موتور در صنایع باعث صرفه‌جویی در هزینه سیم‌پیچی و فضای فیزیکی می‌شود.