สาระมอเตอร์ไฟฟ้า วิธีการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส

รายละเอียดบทความ

สาระมอเตอร์ไฟฟ้า วิธีการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟส

วิธีการสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ 3 เฟสแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ

1. การสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง (Direct on line starting) 
เป็นการสตาร์ทด้วยแรงดันเต็มพิกัด (Full-Voltage Starting)   วิธีการสตาร์ทมอเตอร์แบบนี้เป็นที่นิยมกันมาก ใช้สำหรับมอเตอร์ที่มีขนาดเล็ก ซึ่งมอเตอร์จะถูกต่อผ่านอุปกรณ์สตาร์ทแล้วต่อเข้ากับสายไฟกำลังโดยตรง ทำให้มอเตอร์สตาร์ทด้วยแรงดันเท่ากับสายจ่ายแรงดันทันทีทันใด และกระแสขณะสตาร์ทสูงถึงประมาณ 600 % ของแรงดันเต็มพิกัด ก่อให้เกิด อันตรายต่อมอเตอร์ หรือวงจรไฟฟ้าอื่น ๆ ที่ต่อร่วมสายจ่ายกำลังมอเตอร์ได้

วงจรสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง หมายถึง วงจรที่มีการต่อแหล่งจ่ายไฟฟ้ากำลังเข้าสู่ตัวมอเตอร์เพื่อเริ่มเดิน (start) มอเตอร์โดยตรง โดยไม่ผ่านอุปกรณ์หรือวิธีการลดแรงดันใด ๆ ก่อนถึงตัวมอเตอร์ เป็นการสตาร์ทด้วยแรงดันเต็มพิกัด (Full-VoltageStarting) วิธีการสตาร์ทมอเตอร์แบบนี้เป็นที่นิยมกันมากใช้สำหรับมอเตอร์ที่มีขนาดเล็ก ซึ่งมอเตอร์จะถูกต่อผ่านอุปกรณ์สตาร์ทแล้วต่อเข้ากับสายไฟกำลังโดยตรง ทำให้มอเตอร์สตาร์ทด้วยแรงดัน เท่ากับสายจ่ายแรงดันทันทีทันใดทำให้มอเตอร์มีกระแสขณะสตาร์ทสูงถึงประมาณ 600 % ของแรงดันเต็มพิกัด

ส่วนประกอบของวงจรสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง

1. วงจรแสดงการทำงาน (Schematic Diagram) 
ของวงจรสตาร์ทมอเตอร์โดยตรง แบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ ทำหน้าที่ตัดกระแสไฟฟ้าออกจากคอล์ยแม่เหล็กของคอนแทกเตอร์ และทำให้มอเตอร์หยุดทำงานตำแหน่งของปุ่ม Stop มักจะวางไว้เหนือปุ่ม Start

2. วงจรสตาร์ท (Start Circuit) 
ทำหน้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้าไปเข้าคอล์ยแม่เหล็ก ทำให้คอนแทคเตอร์ทำงานจ่ายกำลังไฟฟ้าไปยังมอเตอร์

3. วงจรคงสภาพการทำงาน (Holding หรือ Maintaining Circuit) 
ทำหน้าที่รักษาสภาพการทำงานของคอนแทคเตอร์เอาไว้ หลังจากวงจรสตาร์ทเปิดวงจร

4. วงจรป้องกันมอเตอร์(Protection Circuit) 
ประกอบด้วยฟิวส์ และโอเวอร์โหลด ทำหน้าที่ป้องกันมอเตอร์จากการเกิดโอเวอร์โหลด และป้องกันการลัดวงจร

2. การสตาร์ทโดยวิธีการลดแรงดัน (Reduced Voltage Starting) 
เป็นการลดกระแสในขณะสตาร์ทมอเตอร์ไม่ให้สูงจนเป็นอันตรายจึงต้องมีการลดแรงดันในขณะสตาร์ทซึ่งเป็นผลทำให้กระแสในขณะสตาร์ทลดลงด้วย การสตาร์ทมอเตอร์โดยวิธีการลดแรงดันมีหลายวิธีเช่น 

2.1  การใช้หม้อแปลงออโต้ (Auto-Transformer Reduced-Voltage Starter) 
วิธีการสตาร์ทมอเตอร์แบบนี้ใช้หม้อแปลงออโต้ที่มีขดลวดหลายชุดที่สามารถเปลี่ยนแท็ปแรงดันได้หลายระดับเช่น 50%, 65% หรือ 80% ของแรงดันสายจ่าย เป็นต้น

2.2 การสตาร์ทโดยการใช้ชุดขดลวดบางส่วน (Part-Winding Starter) 
การสตาร์ทแบบนี้ใช้ขดลวดแยกกัน 2 ชุดต่อขนานกันภายในสเตเตอร์ของมอเตอร์ สามารถลดกระแสขณะสตาร์ทได้ถึง 20%-35 % ของกระแสเต็มพิกัด

2.3  การใช้ความต้านทานปฐมภูมิ (Primary Resistance Starter)
เป็นวิธีการที่ง่ายที่สุด โดยการใช้ความต้านทานต่ออนุกรมกับขดลวดแต่ละเฟสของมอเตอร์ ทำให้แรงดันขณะสตาร์ทตกคร่อมความต้านทานและขดลวดมอเตอร์ในแต่ละเฟสรับแรงดันจากสายจ่ายกำลังประมาณ 70%-80%และเมื่อมอเตอร์หมุนไปได้สักระยะหนึ่งความต้านทานก็จะถูกตัดออกไปและปล่อยให้มอเตอร์รับแรงดันจากสายจ่ายได้โดยตรง

2.4 การใช้ขดลวดเหนี่ยวนำปฐมภูมิ (Primary Reactance Starter)
เป็นวิธีการสตาร์ทมอเตอร์ที่มีลักษณะคล้ายกับการใช้ความต้านทานในข้อ 2.3 แต่ใช้ขดลวดเหนี่ยวนำต่อแทนความต้านทานมีข้อดีกว่าการใช้ ความต้านทานคือ สามารถลดการสูญเสียพลังงานไฟฟ้าเนื่องจากความร้อนได้

2.5  การสตาร์ทแบบสตาร์-เดลตา  (Star-Delta Starter)
การสตาร์ทแบบสตาร์-เดลตานี้เป็นวิธีการที่นิยมใช้กันมาก เนื่องจากออกแบบง่าย และเหมาะสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์สามเฟสแบบเหนี่ยวนำใช้สำหรับมอเตอร์ที่มีการต่อขดลวดภายในที่มีปลายสายต่อออกมาข้างนอก 6 ปลาย และมอเตอร์จะต้องมีพิกัดแรงดันสำหรับ การต่อแบบเดลตาที่สามารถต่อเข้ากับแรงดันสายจ่ายได้อย่างปลอดภัย ปกติพิกัดที่ตัวมอเตอร์สำหรับระบบแรงดัน 3 เฟส 380 V จะระบุเป็นเป็น 380/660 V ในขณะสตาร์ทมอเตอร์จะทำการต่อแบบสตาร์ (Star หรือ Y)  ซึ่งสามารถลดแรงดันขณะสตาร์ทได้ และเมื่อมอเตอร์หมุนไปได้สักระยะหนึ่งมอเตอร์จะทำการต่อแบบเดลตา (Delta หรือ D) ซึ่งจะได้กล่าวถึงรายละเอียดในโมดูลต่อ ๆ ไป

2.6  การสตาร์ทสลิปริงมอเตอร์  (Slip ring motor starter)
มอเตอร์สลิปริงเป็นมอเตอร์ที่มีโรเตอร์เป็นแบบขดลวดพัน และมีวงแหวนลื่น (Slip ring) สำหรับต่อความต้านทานภายนอกเข้าไปยังขดลวดโรเตอร์ในการเริ่มสตาร์ทมอเตอร์มีจุดประสงค์เพื่อลดกระแสขณะสตาร์ท 

2.7  การสตาร์ทโดยการใช้อุปกรณ์โซลิดสเตต (Solid State motor starter)
เป็นการสตาร์ทมอเตอร์โดยการใฃ้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นประเภทโซลิดสเตต โดยปกติเป็นพวกเอสซีอาร์ (Silicon Control Rectifier; SCR) ซึ่งในขณะที่มอเตอร์เริ่มเร่งความเร็วอุปกรณ์โซลิดสเตต จะช่วยควบคุมแรงดันและกระแสให้เหมาะสม เอสซีอาร์มีความสามารถในการสวิตช์ได้อย่างรวดเร็วทำให้แรงบิดขณะสตาร์ตเรียบไม่กระชาก 

การลดแรงดันขณะสตาร์ทแบบสตาร์เดลต้า
การสตาร์ทมอเตอร์ 3 เฟสที่มีขนาดใหญ่เกินกว่า 5 กิโลวัตต์นั้นไม่สามารถใช้วิธีการสตาร์ตรงได้ (Direc Staart) ได้ เนื่องจากกระแสสตาร์ทสูงมาก(ปกติค่ากระแสสตาร์ทสูงประมาณ 5 - 7 เท่า ของค่ากระแสตามปกติของค่ากระแสตามปกติ ของค่าพิกัดมอเตอร์ )จึงต้องการอาศัยเทคนิค การสตาร์ทมอเตอร์ ที่สามารถลดกระแสขณะสตาร์ทมอเตอร์ได้มิฉะนั้นแล้วการสตาร์ทมอเตอร์ขนาดใหญ่ จะทำให้เกิดผลเสียแก่ ระบบไฟฟ้าหลายประการ เช่น
1. ทำให้เกิดไฟแสงสว่างวูบหรือกระพริบ
2. ทำให้อุปกรณ์ป้องกันแรงดันไฟฟ้าตกทำงาน
3. อาจเกิดโอเวอร์โหลดแก่ระบบจ่ายไฟเข้าโรงงาน เช่นหม้อแปลงไฟฟ้า
4. อาจทำให้ฟิวส์แรงสูงที่ระบบจ่ายไฟฟ้าขาด
5. กระทบต่อการทำงานของมอเตอร์ตัวอื่นๆในโรงานที่ทำงานในสภาวะโอเวอร์โหลดอาจดับหรือหยุดทำงานได้เพราะไฟตก

ดังนั้นมอเตอร์ที่มีขนาดสูงกว่า 5 กิโลวัตต์ต้องใช้เทคนิคการสตาร์ทมอเตอร์แบบลดกระแสซึ่งมีอยู่ 3 วิธี
1. การสตาร์ทแบบสตาร์-เดลต้า
2. การสตาร์ทแบบลดกระแสแบบตัวต้านทาน 
3. การสตาร์ทโดยใช้หม้อแปลงลดแรงดัน
ในบทนี้จะกล่าวถึงเฉพาะการสตาร์ทแบบสตาร์-เดลต้าเท่านั้น การสตาร์-เดลต้าหมายถึง ขณะสตาร์ทมอเตอร์เป็นแบบสตาร์และเมื่อมอเตอร์หมุนไปด้วยความเร็ว 75%ของความเร็วพิกัด มอเตอร์จะต้องหมุนแบบเดลต้า

การสตาร์ทแบบสตาร์-เดลต้า สามารถทำได้2 วิธี
1.ใช้สตาร์-เดลต้าสวิตช์
2. ใช้คอนแทคเตอร์
วงจรและหลักการทำงานของการสตาร์ทแบบสตาร์-เดลต้า