Wat is Motorstarter? Typen motorstarters en motorstartmethoden

Soorten motorstarters en motorstarttechnieken

Wat is een motorstarter?

Een motorstarter is een elektrisch apparaat dat wordt gebruikt om een ​​motor veilig te starten en te stoppen. Net als bij een relais, schakelt de motorstarter de stroom AAN/UIT en in tegenstelling tot een relais biedt het ook een bescherming tegen lage spanning en overstroom.

De belangrijkste functie van een motorstarter is;

• Een motor veilig starten
• Een motor veilig stoppen
• Om de richting van een motor om te keren
• Om de motor te beschermen tegen lage spanning en overstroom.

Een motorstarter bestaat uit twee hoofdcomponenten die samenwerken om de motor te besturen en te beschermen;

• Elektrische magneetschakelaar :Het doel van de contactor is om de voeding naar de motor AAN/UIT te schakelen door de contactklemmen te maken of te verbreken.
• Overbelastingsbeveiligingscircuit :Het doel van dit circuit is om de motor te beschermen tegen mogelijke schade als gevolg van overbelasting. Een enorme stroom door de rotor kan de wikkeling en andere op de voeding aangesloten apparaten beschadigen. Het detecteert de stroom en verbreekt de voeding.

Waarom hebben we een starter met een motor nodig?

Een motorstarter is essentieel voor het starten van een inductiemotor. Dit komt door de lage rotorimpedantie. De rotorimpedantie hangt af van de slip van de inductiemotor, de relatieve snelheid tussen de rotor en de stator. De impedantie varieert omgekeerd evenredig met de slip.

De slip van de inductiemotor is maximaal, d.w.z. 1 bij stilstand (rustpositie), dus de impedantie is minimaal en trekt een enorme hoeveelheid stroom die inschakelstroom wordt genoemd. De hoge inschakelstroom magnetiseert de luchtspleet tussen de rotor en stator die een EMF in de rotorwikkeling induceert. Deze EMF produceert een elektrische stroom in de rotorwikkeling die een magnetisch veld creëert om koppel in de rotor te genereren. Naarmate de rotorsnelheid toeneemt, neemt de slip van de motor af en wordt de stroom die door de motor wordt getrokken, verminderd.

De hoge inschakelstroom is 5-8 keer de normale nominale vollaststroom. Dus een dergelijke hoeveelheid stroom kan de wikkelingen van de motor beschadigen of verbranden waardoor de machine onbruikbaar wordt en het kan een enorme spanningsdaling van de voedingslijn veroorzaken die andere apparaten kan beschadigen die op dezelfde lijn zijn aangesloten.

Om de motor te beschermen tegen zo'n enorme hoeveelheid stromen, gebruiken we een starter die de initiële stroom voor een korte duur beperkt bij het opstarten en zodra de motor een bepaalde snelheid bereikt , wordt de normale stroomtoevoer naar de motor hervat. Ze bieden ook bescherming tegen foutcondities zoals lage spanning en overstroom tijdens normaal gebruik.

Hoewel kleine motoren met een vermogen van minder dan 1 pk een hoge impedantie hebben en de initiële stroom kunnen weerstaan, hebben ze dus geen motorstarter nodig, maar ze hebben wel een overstroombeveiligingssysteem nodig dat wordt meegeleverd door de DOL (Direct On-Line) starters. De bovenstaande uitleg laat zien waarom we een starter nodig hebben om met een motor te installeren?

Hoe werkt een motorstarter?

Een starter is een besturingsapparaat dat wordt gebruikt voor het handmatig of automatisch schakelen van de motor. Het wordt gebruikt voor een veilige AAN/UIT-regeling van elektrische motoren door de contacten te maken of te verbreken.

De handmatige starter wordt gebruikt voor kleinere motoren waarbij de handbediende hendel handmatig wordt bediend (verplaats de contactenpositie) naar de AAN- of UIT-positie. Het nadeel van dit soort starters is dat ze na stroomstoring moeten inschakelen. Met andere woorden, ze hebben handmatige bediening nodig voor elke (AAN of UIT) handeling. Soms kan deze handeling leiden tot hoge stromen in de motorwikkeling die de motor kunnen verbranden. Daarom wordt het in de meeste gevallen niet aanbevolen waar andere alternatieve motorstarters met beveiliging worden gebruikt, zoals automatische starters.

Aan de andere kant worden de automatische starters die bestaan ​​uit elektromechanische relais en magneetschakelaars gebruikt om de motor AAN/UIT te schakelen. Wanneer stroom door de contactorspoelen gaat, wordt deze geactiveerd en produceert het elektromagnetische veld dat de contacten trekt of duwt om de motorwikkelingen op de voeding aan te sluiten.

De start- en stopdrukknoppen die op de motor en starter zijn aangesloten, kunnen worden gebruikt voor AAN- en UIT-bediening van motoren. De contactorspoelen kunnen spanningsloos worden gemaakt door op de stopknop te drukken, waardoor de spoel spanningsloos wordt gemaakt. Op deze manier bewegen de contactorcontacten terug als gevolg van de veeropstelling naar de normale positie, wat leidt tot het uitschakelen van de motor. Bij stroomuitval of handmatige uitschakeling start de motor niet automatisch totdat we de motor handmatig starten door op de "startdrukknop" te drukken. Het volgende diagram laat zien hoe een DOL-motorstarter werkt voor AAN/UIT-werking.

Soorten motorstarters op basis van startmethoden en -technieken

In industrieën worden verschillende starttechnieken gebruikt om een ​​inductiemotor te starten. Voordat we de soorten motoren bespreken, volgen hier enkele van de technieken die worden gebruikt in motorstarters.

• Vol spanning of over de lijn starter

Dergelijke starters verbinden de motor rechtstreeks met de voedingslijn die de volledige spanning levert. De motoren die via dergelijke starters zijn aangesloten, hebben een laag vermogen, zodat ze geen enorme spanningsval in de voedingslijn veroorzaken. Ze worden gebruikt in een toepassing waar motoren lage nominale waarden hebben en in één richting moeten draaien.

• Volledige omkeerstarter

De draairichting van de driefasige inductiemotor kan worden omgekeerd door twee willekeurige fasen om te wisselen. Zo'n starter bevat twee mechanisch vergrendelde magnetische schakelaars met verwisselde fasen voor voorwaartse en achterwaartse richting. Het wordt gebruikt in een toepassing waar de motor in beide richtingen moet draaien en de magneetschakelaars worden gebruikt om het te regelen.

• Starter met meerdere snelheden

Om de snelheid van een AC-motor te variëren, moet u de AC-voedingsfrequentie of het aantal polen variëren (door de wikkelingen in sommige weer aan te sluiten) van de motor. Dergelijke typen starters laten de motor met een paar vooraf geselecteerde snelheden draaien om aan zijn toepassingen te voldoen.

• Starter met verlaagde spanning

De meest gebruikelijke starttechniek is het verminderen van de spanning bij het starten van de motor om de inschakelstroom te verminderen die de wikkelingen van de motor zou kunnen beschadigen en ook een enorme dip kan veroorzaken qua spanning. Deze starters worden gebruikt voor motoren met een hoge nominale waarde.

Op basis van de hierboven beschreven technieken worden de volgende typen motorstarters gebruikt in industrieën.

Type motorstarters:

We zullen de volgende typen motoren en hun startmethoden bespreken op basis van de bovenstaande motorstartmethoden met voor- en nadelen.

1. Directe online starter (DOL)
2. Statorweerstandsstarter
3. Rotorweerstand of sleepringmotorstarter
4. Autotransformator Starter
5. Star Delta-starter
6. Softstarter
7. Variabele frequentieaandrijving (VFD)

De motorstarters hebben veel typen, maar ze zijn voornamelijk ingedeeld in twee typen.

• Handmatige starter

Dit type starter werkt handmatig en vereist geen ervaring. Een drukknop wordt gebruikt om de aangesloten motor UIT en AAN te zetten. Het mechanisme achter de knop bevat een mechanische schakelaar die het circuit verbreekt of ervoor zorgt dat de motor stopt of start.

Ze bieden ook bescherming tegen overbelasting. Deze starters hebben echter geen LVP (laagspanningsbeveiliging), d.w.z. ze verbreken het circuit niet bij stroomuitval. Het kan voor sommige toepassingen gevaarlijk zijn omdat de motor opnieuw start wanneer de stroomtoevoer is hersteld. Zo worden ze gebruikt voor een motor met laag vermogen. Direct On-Line (DOL) starter is een handmatige starter die overbelastingsbeveiliging biedt.

• Magnetische starter

Magnetische starters zijn het meest voorkomende type starter en worden meestal gebruikt voor AC-motoren met hoog vermogen. Deze starters werken elektromagnetisch als een relais dat de contacten verbreekt of maakt door middel van magnetisme.

Het biedt een lagere en veiligere startspanning en bevat ook bescherming tegen lage spanning en overstroom. Tijdens de stroomuitval verbreekt de magnetische starter automatisch het circuit. In tegenstelling tot handmatige starters, omvat het automatische en externe bediening die de operator uitsluit.

De magnetische starter bestaat uit twee circuits;

• Stroomcircuit; dit circuit is verantwoordelijk voor het leveren van stroom aan de motor. Het bestaat uit elektrische contacten die de stroom van de voedingslijn naar de motor AAN/UIT schakelen via het overbelastingsrelais.
• Besturingscircuit; dit circuit bestuurt de contacten van het stroomcircuit om de stroomtoevoer naar de motor te maken of te verbreken. De elektromagnetische spoel wordt geactiveerd of gedeactiveerd om de elektrische contacten te trekken of te duwen. Dus een afstandsbediening voor de magnetische starter.

Direct online (DOL) starter

DOL, ook wel Direct Online Starter genoemd, is de eenvoudigste vorm van motorstarter die de motor rechtstreeks op de voeding aansluit. Het bestaat uit een magneetschakelaar die de motor verbindt met een voedingslijn en een overbelastingsrelais voor bescherming tegen overstroom. Er is geen spanningsvermindering voor het veilig starten van een motor. Daarom heeft de motor die met dergelijke starters wordt gebruikt, een vermogen van minder dan 5 pk. Het heeft twee eenvoudige drukknoppen die de motor starten en stoppen.

Door op de startknop te drukken, wordt de spoel bekrachtigd die de contactors samentrekt om het circuit te sluiten. En door op de stopknop te drukken, wordt de spoel van de contactor uitgeschakeld en worden de contacten uit elkaar geduwd, waardoor het circuit wordt verbroken. De schakelaar die wordt gebruikt om de voeding AAN/UIT te zetten, kan van elk type zijn, zoals roterend, niveau, vlotter, enz.

Hoewel deze starter geen veilige startspanning levert, biedt het overbelastingsrelais bescherming tegen oververhitting en overstroom. Het overbelastingsrelais heeft normaal gesloten contacten die de spoel van de contactor bekrachtigen. Wanneer het relais wordt geactiveerd, wordt de spoel van de contactor uitgeschakeld en wordt het circuit verbroken.

Voordelen van DOL Motor Starter

• het heeft een zeer eenvoudig en kosteneffectief ontwerp.
• Het is heel gemakkelijk te begrijpen en te bedienen.
• het biedt een hoog startkoppel vanwege de hoge startstroom.

Nadelen van DOL Motor Starter

• De hoge inschakelstroom kan de wikkelingen beschadigen
• De hoge inschakelstroom veroorzaakt een spanningsdip in de voedingslijn.
• Het is niet geschikt voor zware motoren
• Het kan de levensduur van een motor verkorten

Startorweerstandsstarter

Statorweerstandstarter gebruikt de RVS-techniek (reduced voltage starter) om een ​​motor te starten. Externe weerstand wordt in serie toegevoegd met elke fase van de stator van een driefasige inductiemotor. Het is de taak van de weerstand om de lijnspanning te verminderen (daarna de initiële stroom te verminderen) die op de stator wordt toegepast.

Aanvankelijk wordt de variabele weerstand op de maximale positie gehouden, waardoor maximale weerstand wordt geboden. Daarom is de spanning over de motor minimaal (op veilig niveau) vanwege de spanningsval over de weerstand. De lage statorspanning beperkt de aanloopstroom die de motorwikkelingen kan beschadigen. Naarmate de motor de snelheid oppikt, wordt de weerstand verminderd en is de statorfase rechtstreeks verbonden met de hoogspanningslijnen.

Omdat de stroom recht evenredig is met de spanning en het koppel varieert met het kwadraat van de stroom, verlaagt een 2 keer lagere spanning het koppel met 4 keer. Het startkoppel met een dergelijke starter is dus erg laag en moet worden gehandhaafd.

Voordelen van statorweerstand motorstarter

• Het biedt flexibiliteit in startkenmerken.
• De variabele spanningstoevoer zorgt voor een soepele acceleratie
• Het kan worden aangesloten op zowel een ster- als een driehoek-aangesloten motor.

Nadelen van statorweerstand motorstarter

• De weerstanden voeren de stroom af
• Het startkoppel is erg laag door spanningsvermindering
• De weerstanden zijn vrij duur voor grote motoren.

Rotorweerstand of startringmotor

Dit type motorstarter werkt op een motorstarttechniek met volledige spanning. Het werkt alleen op een sleepring-inductiemotor, daarom staat het ook bekend als een sleepringmotorstarter.

Externe weerstanden zijn in stercombinatie met de rotor verbonden via de sleepring. Deze weerstanden beperken de rotorstroom en verhogen het koppel. Dit vermindert op zijn beurt de startstatorstroom. Het helpt ook bij het verbeteren van de arbeidsfactor

De weerstanden worden alleen gebruikt tijdens het starten van de motor en worden verwijderd zodra de motor zijn nominale snelheid heeft bereikt.

Voordelen van rotorweerstand-motorstarter

• Het levert een lage startstroom bij gebruik van volledige spanning.
• Door het hoge startkoppel kan de motor onder belasting worden gestart
• Deze methode verbetert de arbeidsfactor.
• Het biedt een breed scala aan snelheidsregelingen

Nadelen van rotorweerstand-motorstarter

• Het werkt alleen op de sleepring-inductiemotor
• De rotor is duur en zwaarder.

Autotransformator Starter

Een dergelijk type motorstarter gebruikt een autotransformator als een step-down transformator om de spanning die tijdens de startfase op de stator wordt toegepast te verminderen. Het kan worden aangesloten op zowel ster- als driehoekmotoren.

De secundaire transformator van de autotransformator is verbonden met elke fase van de motor. De meerdere tapings van autotransformator leveren een fractie van de nominale spanning. Tijdens het starten bevindt het relais zich in de startpositie, d.w.z. het aftappunt dat een verlaagde spanning voor het opstarten levert. Het relais schakelt tussen de aftappunten om de spanning te verhogen met het toerental van de motor. Eindelijk verbindt het het met de volledige nominale spanning.

In vergelijking met andere spanningsreductietechnieken biedt het een hoge spanning voor een specifieke startstroom. Het helpt bij het leveren van een beter startkoppel.

Voordelen van Autotransformator Starter

• Het zorgt voor een beter startkoppel.
• Het wordt gebruikt voor het starten van grote motoren met een aanzienlijke belasting.
• Het biedt ook handmatige snelheidsregeling.
• Het biedt ook flexibiliteit in startkenmerken.

Nadelen van Autotransformator Starter

• Door het grote formaat van de autotransformator neemt zo'n starter te veel ruimte in beslag.
• Het circuit is complex en relatief duur dan andere starters.

Star Delta Starter

Dit is een andere veelgebruikte startmethode die in industrieën voor grote motoren wordt gebruikt. De wikkelingen van de driefasige inductiemotor worden geschakeld tussen ster- en driehoekverbinding om de motor te starten.

Om de inductiemotor te starten, wordt deze in ster geschakeld met behulp van een driepolig dubbel-worp relais. De fasespanning in sterverbinding wordt verminderd met de factor 1/√3 en het vermindert de startstroom en het startkoppel met 1/3 van de normale nominale waarde.

Wanneer de motor accelereert, schakelt een tijdrelais de steraansluiting van de statorwikkelingen in de delta-aansluiting, waardoor de volledige spanning over elke wikkeling mogelijk is. De motor draait op nominale snelheid.

Voordelen van Star Delta Starter

• Het ontwerp is eenvoudig en goedkoop
• Het vereist geen onderhoud
• Zorg voor een lage piekstroom.
• Het wordt gebruikt voor het starten van grote inductiemotoren.
• Het is het beste voor een lange acceleratietijd.

Nadelen van Star Delta Starter

• Het werkt op een delta-aangesloten motor
• Er zijn meer draadverbindingen.
• Het biedt een laag startkoppel dat niet kan worden gehandhaafd.
• Er is een zeer beperkte flexibiliteit in startkenmerken.
• Er is een mechanische schok bij het overschakelen van ster naar delta.

Soft Starter

De softstarter maakt ook gebruik van de spanningsreductietechniek. Het gebruikt de halfgeleiderschakelaars zoals TRIAC om zowel de spanning als de startstroom die aan de inductiemotor wordt geleverd te regelen.

Een fasegestuurde TRIAC wordt gebruikt om variabele spanning te leveren. De spanning wordt gevarieerd door de geleidingshoek of ontstekingshoek van de TRIAC te variëren. De geleidingshoek wordt minimaal gehouden om een ​​verminderde spanning te leveren. De spanning wordt geleidelijk verhoogd door de geleidingshoek te vergroten. Bij maximale geleidingshoek wordt de volledige lijnspanning toegepast op de inductiemotor en deze draait op nominale snelheid.

Het zorgt voor een geleidelijke en soepele toename van de startspanning, stroom en koppel. Er is dus geen mechanische schok en zorg voor een soepele werking die de levensduur van de machine verlengt.

Voordelen van softstarter

• Het biedt betere controle over de startstroom en -spanning
• Het biedt een soepele acceleratie, dus geen schokken.
• Het vermindert de stroompieken in het systeem.
• Verlengt de levensduur van het systeem
• Zorg voor een betere efficiëntie en geen behoefte aan onderhoud
• Het formaat is klein

Nadelen van softstarter

• Het is relatief duur
• Er is energiedissipatie in de vorm van warmte

Variabele frequentie  Dr ive (VFD)

Net als de softstarter kan een frequentieregelaar (VFD) zowel de spanning als de frequentie van de voedingsstroom variëren. Het wordt voornamelijk gebruikt voor het regelen van de snelheid van de inductiemotor, omdat dit afhangt van de voedingsfrequentie.

De AC van de toevoerleiding wordt omgezet in DC met behulp van gelijkrichters. De pure gelijkstroom wordt omgezet in wisselstroom met instelbare frequentie en spanning met behulp van pulsbreedtemodulatietechniek via vermogenstransistorachtige IGBT's.

Het biedt volledige controle over het motortoerental van 0 tot nominaal toerental. De snelheidsaanpassingsoptie met de variabele spanning zorgt voor een betere startstroom en acceleratie.

Voordelen van variabele frequentie-aandrijving

• Het zorgt voor een betere en soepele acceleratie voor grote motoren
• Het biedt volledige snelheidsregeling met soepele acceleratie en vertraging.
• Het verlengt de levensduur door de afwezigheid van elektrische en mechanische belasting
• Het biedt voorwaartse en achterwaartse werking van een motor

Nadelen van variabele frequentieaandrijving

• Het is relatief duur, tenzij snelheidsregeling noodzakelijk is
• Er is warmteafvoer
• VFD's creëren harmonischen in de elektrische leidingen die van invloed kunnen zijn op elektronische apparatuur en vermogensfactor.