طرق بدء تشغيل المحركات الحثيه Starting methods of Induction motors

عند بدء تشغيل المحرك يسحب المحرك تيار عالى جدا قد تتراوح قيمته من 6 إلى 8 مرات التيار المقنن ويسمى هذا Starting Currentبتيار البدء ويرجع السبب فى ارتفاع قيمة تيار البدء الى أنه فى المحرك الحثى تعتمد القوه الدافعه الكهربيه المستحثه فى ملفات العضو الدوار على قيمة معامل الإنزلاق Slip وتحدد هذه القوه الدافعه قيمة التيارات الماره فى العضو الدوار  حيث يحسب قيمة التيار المار فى العضو الدوار من المعادله الآتيه :   
ولكن أثناء لحظة البدء تكون سرعة المحرك مساويه للصفر n=0 وبالتالى يكون معامل الإنزلاق عند قيمته العظمى(S=ns-n/ns=1) وبالتالى تكون قيمة القوه الدافعه المستحثه فى ملفات العضو الدوار عاليه جدا (SE2) أثناء لحظة بدء التشغيل وبما أن ملفات العضو الدوار مقصوره من الطرفين (Short Circuited) أى أن مقاومتها صغيره جدا R2 فبالتالى يمر تيار عالى جدا فى العضو الدوار نتيجه لكبر SE2 وصغر R2 فى المعادله السابقه مما يعنى بالتبعيه أن التيار المار فى ملفات العضو الثابت والمسحوب من المصدر تكون قيمته عاليه جدا أيضا قد تتراوح قيمته من 6 الى 8 مرات القيمه المقننه ... 
جزء من تيار البدء يستخدم فى توليد عزم للتغلب على القصور الذاتى للكتله الميكانيكيه للمحرك والحمل inertia والجزء المتبقى يسبب حراره عاليه فى العضو الدوار ويتسبب هذا التيار فى وجود بعض المشاكل مثل :
1- حدوث هبوط فى جهد الأجهزه المشتركه مع المحرك فى نفس الخط .
2- رفع درجة حرارة ملفات المحرك مما يؤدى مع التكرار إلى انهيار عزلها .
3- التأثير على وسائل توصيل الكهرباء الى المحرك مثل الكابلات والقواطع وأجهزة الحمايه
لذلك لا بد من إتخاذ بعض التدابير للتقليل من تيار البدء وخصوصا فى المحركات الكبيره وفيما يلى نستعرض أهم الطرق المستخدمه لبدء تشغيل المحركات الحثيه  
طرق بدء المحركات الحثيه هى :

1-      Direct on Line Starter

2-     Stator resistance Starter

3-     Rotor resistance Starter

4-     Autotransformer Starter

5-     Star / Delta Starter

6-     Soft Starter

 1-Direct on line Starter 
فى هذه الطريقه يتم توصيل أطراف العضو الثابت مباشرة على مصدر الجهد وتستخدم هذه الطريقه عادة مع المحركات الحثيه ذو القفص السنجابىٍ ٍٍSquirrel Cage
... من العيوب الواضحه فى هذه الطريقه أنه لا يتم فيها تخفيض تيار البدء أو عزم البدء بل تظل قيم تيار البدء وعزم البدء عاليه كما هى مما قد يشكل خطوره على ملفات الموتور لذلك تستخدم هذه الطريقه للمحركات ذات القدرات المنخفضه (عادة أقل من 5KW )
 ويوضح الشكل التالى دائرة القوى والتحكم المستخدمه فى هذا النوع من طرق البدء .

K1M : Main Contactor   S1 : Start push Button  S2 : Stop push Button  F1: fuses  F2: Overload
Stator  Resistance Starter-2
  إن توصيل مقاومات على التوالى مع ملفات العضو الثابت يؤدى إلى تقليل الجهد المسلط على العضو الثابت نتيجه لهبوط الجهد الحادث على هذه المقاومات وبالتالى يقل تيار البدء ثم بعد إجتياز فترة البدء يمكن إلغاء هذه المقاومات تدريجيا .عيب هذه الطريقه هو زيادة المفاقيد النحاسيه ( I^2 *R )مما يجعلها غير مناسبه للإستخدام خصوصا مع المحركات الكبيره .
3- Rotor Resistance Starter
هذه الطريقه خاصه فقط بالمحرك ذى حلقات الإنزلاق حيث يمكن توصيل مقاومات على التوالى مع ملفات العضو الدوار , وبالتالى فان تيار البدء يقل نتيجه لزيادة المقام فى المعادلة التاليه , وبعد أن يجتاز المحرك فترة البدء يتم إزالة هذه المقاومات تدريجيا وذلك لتجنب زيادة المفاقيد فى دائرة العضو الدوار . هذه تعتبر الطريقه الأفضل للمحركات ذى حلقات الإنزلاق , كما أنها تزيد من عزم البدء للمحرك Starting Torque وذلك لأن مقاومة البدء تضاف إلى R2 وبالتالى فإن الإنزلاق الذى يحدث عنده أعلى عزم يزداد وبالتالى ينتقل موضع العزم الأقصى إلى الأمام مما يعنى الزياده فى عزم البدء للمحرك كما يتضح فى المنحنى الموضح .





External resistance for maximum starting torque = X2-R2
4- Autotransformer Starter 

فى هذه الطريقه يتم توصيل أطراف العضو الثابت بمحول ذاتى ثلاثى الأوجه بحيث يخفض الجهد المسلط على ملفات ال stator  إلى قيمه تتناسب مع تيار البدء المسموح به وبعد إجتياز المحرك فترة البدء يتم تسليط جهد المصدر كاملا على ملفات ال stator  وذلك بفصل المحول . هذه الطريقه مثاليه جدا حيث لا يوجد فيها أى قدره مفقوده كما أنها تعتبر الخيار الأفضل للمحركات التى تم توصيل ملفاتها داخليا من قبل المصنع على شكل نجمه . ويتم التحكم فى قيمة الجهد المطلوبه عن طريق تغيير وضع الـ tapsالموجوده على ملفات المحول عيب هذه الطريقه هو التكلفه العاليه لذلك يستخدم مع المحولات عالية القدره .  
ويوضح الشكل التالى فكرة عمل ال  Autotransformer Starter
  
 ويتم التحكم فى تشغيل الكونتاكتورات بإستخدام دائرة كنترول خاصه بالمحول .
عادة يتم ضبط المحول خلال فترة البدء عند نقاط على الملف الإبتدائى  Taps تتراوح من 50% إلى 80 %


ملحوظه : Line Current  فى هذه الحاله هو التيار المار من الـ Supply حتى الملف الإبتدائى للـ Autotransformer

الجدول السابق يقارن الـ Torque ٍStarting  و Motor Starting current و Line Current فى حالة إستخدام Autotransformer Starter مقارنة بطريقة البدء (D.O.L) Direct on Line Starting والتى يكون فيها
Starting Torque Tst = 2.5 full load Torque
   Starting Current Ist = (6 to 8) full load current

   
   وسيتم شرح الطريقتين الأخيرتين فى مقالات لاحقه .