کنترل دور موتور به تجهیزی که فرآیند تغییر سرعت چرخش یک موتور الکتریکی به دلخواه را برای کاربر فراهم میکند گفته میشود. این کار با هدف دستیابی به شرایط عملیاتی مطلوب، افزایش بهرهوری انرژی، بهبود کیفیت محصول، کاهش استهلاک تجهیزات و افزایش ایمنی در سیستمهای صنعتی انجام میپذیرد. در بسیاری از کاربردهای صنعتی، راهاندازی موتور با سرعت ثابت (سرعت نامی) نه تنها ناکارآمد است، بلکه میتواند منجر به اتلاف انرژی، تنشهای مکانیکی ناخواسته و عدم دستیابی به دقت مورد نیاز در فرآیند شود. کنترل دور موتور امکان تنظیم دقیق سرعت را فراهم میآورد تا با نیاز لحظهای سیستم تطابق پیدا کند.
منظور از کنترل دور الکتروموتور، کنترل سرعت یا RPM آن است و هدف اصلی، افزایش کنترل بهینه روی فرایندهایی است که با موتور انجام میشود. در کنار آن میتوان به مزایایی چون صرفهجویی در انرژی مصرفی و کاهش سر و صدای موتور هم دست یافت. بنابراین کنترل دور را میتوان مهمترین موضوع مرتبط با الکتروموتورها دانست.
در صنعت به کنترل دور موتور، درایو (Drive)، مبدل فرکانسی (Frequency Convertor / FC)، درایو دور متغیر (Variable Speed Drive / VSD)، درایو فرکانس متغیر (Variable Frequency Drive / VFD) نیز میگویند. برای آشنایی بیشتر ابتدا روش های مختلف راه اندازی و کنترل را بررسی میکنیم:
انواع روشهای کنترل موتور تکفاز
بیشتر موتورهای AC از نوع القایی (یا آسنکرون) قفس سنجابی هستند. برای به حرکت درآوردن این نوع موتورها بایستی میدان الکترومغناطیسی دوار در اطراف روتور آنها ایجاد شود. برای ایجاد این میدان دوار و گشتاور اولیه در الکتروموتور تک فاز، لازم است علاوه بر سیمپیچ اصلی، یک سیمپیچ کمکی یا راهانداز هم در استاتور پیچیده میشود. بسته به اتصال این سیمپیچها به یکدیگر و نوع کاربرد موتور، روشهای مختلفی برای راهاندازی الکتروموتور تک فاز وجود دارد:
- استفاده از سیمپیچ کمکی و کلید گریز از مرکز
- استفاده از سیمپیچ کمکی، خازن موقت و کلید گریز از مرکز
- استفاده از سیمپیچ کمکی، خازن دائم و کلید گریز از مرکز
- استفاده از سیمپیچ کمکی، خازن دائم، خازن موقت و کلید گریز از مرکز
- استفاده از قطب چاکدار
اما برای کنترل دور الکتروموتور تک فاز القایی گزینه زیادی پیش رو نداریم. برای این منظور دو روش معرفی میشود:
- روش مقاومتی: استفاده از یک مقاومت متغیر در مدار سیمپیچ استاتور. در این روش با افزایش مقاومت، ولتاژ دو سر سیمپیچ استاتور کاهش و در نتیجه سرعت موتور نیز کاهش مییابد. البته این روش به علت ایجاد تلفات و نیز گرما، خیلی بهینه نیست.
- استفاده از اینورتر فرکانس متغیر (VFD): بر اساس رابطه مستقیم سرعت موتور با فرکانس ورودی، درایو با تغییر فرکانس اعمالی به الکتروموتور تک فاز، سرعت آن را تغییر میدهد.
در کنار موتورهای تک فاز القایی، نوع دیگری از موتورها به نام موتورهای یونیورسال نیز هستند که تغذیه آنها هم AC و هم DC است. یک مزیت مهم این موتورها نسبت به موتورهای القایی، امکان تغییر سرعت با تغییر ولتاژ اعمالی است. در موتور یونیورسال، سیمپیچ روتور با استاتور سری میشود. برای تغییر سرعت تنها باید محل اتصال سیمپیچ روتور را تغییر داد. از موتورهای یونیورسال در لوازم خانگی مانند آبمیوهگیری، همزن برقی، سشوار و جاروبرقی استفاده میشود.
انواع روشهای کنترل موتور سه فاز
برای کنترل سرعت موتورهای سه فاز آسنکرون، هفت روش وجود دارد:
1) تغییر در تعداد قطبها:
میتوان با تغییر تعداد قطبها، سرعت الکتروموتور را تنظیم کرد. برای این کار بایستی اتصالات سیمپیچهای موتور را تغییر داد، یا تحریک مغناطیسی خارجی به موتور اعمال کرد. البته در این روش، گامهای کنترل سرعت محدود است.
2) تنظیم ولتاژ:
با تغییر ولتاژ و فرکانس تغذیه، میتوان گشتاور و سرعت موتور را کنترل کرد.
3) تغییر فرکانس:
رایجترین روش کنترل دور، استفاده از یک درایو (VFD) برای تغییر ولتاژ و فرکانس ورودی موتور است. با این روش میتوان سرعت موتور را در بازه گستردهای کنترل کرد.
4) استفاده از چوک (سلف) سری:
در موتورهای کم توان، میتوان با سری کردن یک سلف یا ترانس با سیمپیچ موتور، سرعت را تنظیم کرد.
5) استفاده از مقاومت در روتور:
با سری کردن یک مقاومت با سیمپیچ روتور و کنترل جریان روتور، میتوان سرعت آن را تغییر داد.
6) استفاده از اتوترانس:
در برخی از کاربردهای خاص صنعتی، میتوان با استفاده از اتوترانس، ولتاژ سیمپیچ موتور و در نتیجه سرعت آن را تنظیم کرد.
7) روش قطب متغیر:
در برخی از کاربردهای خاص، میتوان با تغییر مد تحریک یا توزیع میدان مغناطیسی بین قطبها، سرعت موتور را تنظیم کرد.