วิธีตั้งค่ารีเลย์เวลาแบบดาว-สามเหลี่ยมสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์: ความล่าช้าในการเปลี่ยนสถานะและการเดินสายพื้นฐาน

คำถาม: วิธีการตั้งค่ารีเลย์ตั้งเวลาแบบสตาร์-เดลต้าสำหรับการสตาร์ทมอเตอร์: พื้นฐานเกี่ยวกับความล่าช้าในการเปลี่ยนผ่านและการเดินสาย

เวลา รีเล่ กำหนดระยะเวลาที่มอเตอร์เร่งความเร็วในโหมดสตาร์ ก่อนที่สตาร์ทเตอร์จะเปลี่ยนไปเชื่อมต่อในโหมดเดลต้า อัตราความล่าช้าควรตั้งตามขนาดของมอเตอร์และภาระขณะสตาร์ท รีเลย์จะควบคุมลำดับการทำงานของคอนแทคเตอร์หลัก คอนแทคเตอร์สตาร์ และคอนแทคเตอร์เดลต้า โดยมีช่วงหยุดถ่ายโอนภายในตัว เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดวงจรลัดระหว่างเฟสขณะเปลี่ยนสถานะ
1. เหตุใดสตาร์ทเตอร์แบบสตาร์-เดลต้าจึงจำเป็นต้องใช้รีเลย์ตั้งเวลา
การสตาร์ทแบบตรง (direct-on-line) อาจดึงกระแสไฟฟ้าได้ถึงหกถึงแปดเท่าของกระแสไฟฟ้าเต็มโหลดของมอเตอร์ ในขณะที่การต่อมอเตอร์แบบดาว (star connection) แต่ละขดลวดจะรับแรงดันไฟฟ้าประมาณร้อยละ 58 ของแรงดันไฟฟ้าระหว่างสาย ทำให้กระแสไฟฟ้าระหว่างสายขณะสตาร์ทลดลงเหลือประมาณหนึ่งในสามของค่าแบบตรง โดยทั่วไปอยู่ที่สองถึงสองเท่าครึ่งของกระแสไฟฟ้าเต็มโหลด ข้อแลกเปลี่ยนคือทอร์กซึ่งก็ลดลงเช่นกันเหลือประมาณหนึ่งในสาม ดังนั้นมอเตอร์จึงต้องสามารถเร่งความเร็วได้ภายใต้ทอร์กที่ลดลง
• การต่อมอเตอร์แบบดาว-เดลตา (star-delta) เป็นวิธีที่ใช้กันทั่วไปสำหรับมอเตอร์ที่มีกำลังตั้งแต่ประมาณ 5.5 ถึง 11 กิโลวัตต์ขึ้นไป โดยเฉพาะเมื่อหน่วยงานผู้จ่ายไฟฟ้าหรือเครือข่ายภายในโรงงานจำกัดกระแสไฟฟ้าขณะสตาร์ท
• วิธีนี้เหมาะกับภาระที่ต้องการทอร์กขณะสตาร์ทต่ำ เช่น ปั๊มเหวี่ยงเหิน (centrifugal pumps), พัดลม และเครื่องจักรกลที่สตาร์ทโดยไม่มีภาระ (unloaded) ส่วนภาระที่ต้องการทอร์กสูงหรือมีความเฉื่อยสูง จำเป็นต้องใช้ soft starter หรือวิธีอื่นแทน
•รีเลย์เวลาแบบดาว-สามเหลี่ยมเฉพาะทางจะสร้างช่วงเวลาหยุดเปลี่ยนสถานะที่ตั้งใจไว้ โดยทั่วไปอยู่ที่หลายสิบมิลลิวินาที ระหว่างการเปิดวงจรแบบดาวกับการปิดวงจรแบบสามเหลี่ยม ตัวจับเวลาแบบหน่วงเวลาเปิดทั่วไปไม่สามารถรับประกันช่วงหยุดนี้ได้ ดังนั้นวงจรคอนแทคเตอร์จึงยังคงต้องใช้อุปกรณ์ล็อกเชิงกลหรือล็อกไฟฟ้าที่ถูกต้อง

2. เลือกระยะเวลาแบบดาวจากมอเตอร์และโหลด
ระยะเวลาแบบดาวต้องยาวพอที่มอเตอร์จะเข้าใกล้ความเร็วที่กำหนด แต่ก็ต้องสั้นพอที่มอเตอร์จะไม่ทำงานภายใต้แรงบิดลดลงนานเกินความจำเป็น ส่วนใหญ่แล้วการติดตั้งจะใช้ช่วงเวลาเปลี่ยนผ่านในช่วง 3 ถึง 30 วินาที
•เริ่มต้นจากการอ้างอิงเอกสารของมอเตอร์หรือสตาร์ทเตอร์ หากมีการระบุช่วงเวลาเปลี่ยนผ่านที่แนะนำไว้
•ตามหลักปฏิบัติภาคสนามโดยทั่วไป มอเตอร์ขนาดเล็กที่เริ่มต้นทำงานเบา (กำลังไม่เกินประมาณ 7.5 กิโลวัตต์) มักต้องใช้เวลา 4 ถึง 8 วินาที มอเตอร์ขนาดกลางที่ขับปั๊มและพัดลมมักต้องใช้เวลา 8 ถึง 15 วินาที ส่วนการเริ่มต้นที่มีความเฉื่อยสูงอาจต้องใช้เวลานานถึง 20 ถึง 30 วินาที
•สังเกตกระแสไฟฟ้าของมอเตอร์ขณะเริ่มเดินเครื่อง ขณะต่อแบบดาว (star) กระแสจะเพิ่มขึ้นก่อน แล้วค่อยลดลงเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น จุดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเปลี่ยนการต่อคือช่วงที่กระแสลดลงและเริ่มคงที่ ซึ่งหมายความว่ามอเตอร์ใกล้ถึงความเร็วในการทำงานปกติแล้ว
•หากมอเตอร์ไม่สามารถเร่งความเร็วได้ภายในช่วงเวลาหน่วงสูงสุดที่ยอมรับได้ แสดงว่าโหลดต้องการทอร์กเริ่มต้นมากกว่าที่การต่อแบบดาวจะให้ได้ และควรพิจารณาเปลี่ยนวิธีการสตาร์ทใหม่
•การเปลี่ยนการต่อก่อนถึงเวลาที่เหมาะสมจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าพุ่งสูงอย่างฉับพลันและแรงบิดกระตุกขณะเปลี่ยนผ่าน ส่วนการเปลี่ยนช้าเกินไปจะทำให้มอเตอร์ทำงานภายใต้แรงบิดต่ำและร้อนจัด
•ตรวจสอบและปรับค่าตั้งใหม่ทุกครั้งที่โหลดที่ขับเคลื่อนเปลี่ยนแปลง เช่น หลังจากเปลี่ยนใบพัดปั๊ม หรือดัดแปลงสายพานลำเลียง

3. วิธีการทำงานของรีเลย์เวลาร่วมกับ KM1, KM2 และ KM3
ในมอเตอร์แบบหกขั้วทั่วไป KM1 ใช้ต่อแหล่งจ่ายไฟเข้ากับปลายเริ่มต้นของขดลวด KM3 ใช้เชื่อมปลายสุดของขดลวดทั้งสามเส้นเข้าด้วยกันเพื่อการสตาร์ท และ KM2 ใช้ต่อปลายสุดของแต่ละขดลวดเข้ากับขั้วสายไฟของเฟสที่อยู่ติดกันเพื่อการเดินเครื่อง
• การกดปุ่มเริ่มต้นจะทำให้คอนแทคเตอร์ KM1 และ KM3 ปิดพร้อมกัน โดยมอเตอร์เร่งความเร็วในรูปแบบสตาร์ (star) ขณะที่รีเลย์เวลาเริ่มนับเวลา
• เมื่อสิ้นสุดช่วงสตาร์ (star period) ตัวจับเวลาจะเปิด KM3 รอผ่านช่วงเวลาถ่ายโอนภายในตัวเอง จากนั้นจึงปิด KM2 ขณะที่ KM1 ยังคงอยู่ในสถานะปิดเพื่อการขับเคลื่อนต่อเนื่อง
• KM2 และ KM3 ห้ามปิดพร้อมกันเด็ดขาด การปิดพร้อมกันจะทำให้ขดลวดเชื่อมต่อกันในลักษณะลัดวงจร และเกิดภาวะลัดวงจรระหว่างเฟสบนแหล่งจ่ายไฟ จึงจำเป็นต้องใช้ระบบล็อกเชิงกลและล็อกเชิงไฟฟ้าตามที่แสดงไว้ในแผนผังของสตาร์เตอร์ ควบคู่ไปกับช่วงหยุดถ่ายโอนของตัวจับเวลา
• คำสั่งหยุดหรือการตัดจากโหลดเกินจะทำให้ KM1 และ KM2 ปลดออก และรีเซ็ตตัวจับเวลา เพื่อให้การเริ่มต้นครั้งถัดไปกลับเข้าสู่โหมดสตาร์อีกครั้ง
• ควรเลือกขนาดของคอนแทคเตอร์และรีเลย์ป้องกันโหลดเกินตามกฎเกณฑ์สำหรับสตาร์เตอร์ในมาตรฐาน IEC 60947-4-1 และแผนผังสตาร์เตอร์ โดยรีเลย์ป้องกันโหลดเกินที่ติดตั้งในวงจรสายหลักจะตั้งค่าตามกระแสโหลดเต็มที่ระบุบนแผ่นชื่อของมอเตอร์ ส่วนรีเลย์ที่ติดตั้งในแขนเดลต้า (delta branch) จะตั้งค่าตามกระแสของแขนนั้น ซึ่งโดยทั่วไปเท่ากับ 0.58 เท่าของกระแสโหลดเต็มที่

4. หลีกเลี่ยงกระแสกระชากขณะเปลี่ยนโหมด
ส่วนใหญ่ของความเสียหายที่เกิดขึ้นจากการสตาร์ทแบบสตาร์-เดลต้าจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่เปลี่ยนผ่าน หากการตั้งค่าเวลาหรือการเดินสายผิดพลาด
• ควรเปิดคอนแทคเตอร์แบบสตาร์เสมอ ก่อนปิดคอนแทคเตอร์แบบเดลต้า และห้ามปิด KM2 ขณะที่ KM3 ยังคงอยู่ในสถานะปิด แม้แต่เพียงไม่กี่มิลลิวินาที การเว้นช่วงเวลาสั้น ๆ นี้ทำให้กระแสเริ่มต้นลดลงจนหมดก่อน จึงทำให้ KM2 ปิดลงบนมอเตอร์ที่กำลังหมุน แทนที่จะปิดลงบนวงจรลัดวงจร
• ตรวจสอบให้แน่ใจว่า ขั้วต่อเอาต์พุตของตัวจับเวลาสามารถรองรับกระแสที่ใช้ขับขดลวดของคอนแทคเตอร์ได้ และแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับตัวจับเวลาสอดคล้องกับแรงดันควบคุมของแผง
• ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันวงจรลัดวงจรที่ด้านต้นทาง โดยออกแบบให้รองรับกระแสเดลต้าขณะทำงานของมอเตอร์ พร้อมทั้งมีค่าเผื่อที่เหมาะสม และยังคงให้อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินทำงานอยู่ในทั้งสองโหมดการสตาร์ท

5. ตรวจสอบค่าตั้งค่ารีเลย์ก่อนส่งมอบงาน
การตรวจสอบเบื้องต้นบนโต๊ะทดลองเป็นเวลาห้านาที จะช่วยป้องกันไม่ให้การสตาร์ทครั้งแรกที่หน้างานล้มเหลว
•บริษัท DAQUAN จัดจำหน่ายรีเลย์แบบดาว-สามเหลี่ยมเฉพาะทาง และรีเลย์ตั้งเวลาแบบหลายฟังก์ชันสำหรับควบคุมมอเตอร์ โปรดเลือกรุ่นที่มีช่วงเวลาการตั้งค่าครอบคลุมค่าที่ท่านต้องการใช้งาน พร้อมมีพื้นที่ให้ปรับแต่งได้
•ตรวจสอบแผนผังการทำงานที่พิมพ์ไว้บนตัวรีเลย์: ขาเอาต์พุตแบบดาว ขาเอาต์พุตแบบสามเหลี่ยม และพฤติกรรมการเปลี่ยนสถานะ ต้องสอดคล้องกับลำดับการเริ่มต้นของสตาร์ทเตอร์ที่ระบุข้างต้น
•จ่ายไฟให้รีเลย์จากแหล่งจ่ายไฟควบคุมบนแผง วัดช่วงเวลาโหมดดาวด้วยนาฬิกาจับเวลา และยืนยันว่าช่วงห่างระหว่างการเปิดวงจรโหมดดาวกับการปิดวงจรโหมดสามเหลี่ยมเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอในทุกไซเคิล
•บันทึกค่าการตั้งค่าสุดท้ายลงบนฉลากของแผงหรือแผนผังสายไฟ เพื่อให้เจ้าหน้าที่บำรุงรักษาสามารถตั้งค่ากลับมาเป็นค่าเดิมหลังการเปลี่ยนชิ้นส่วนใหม่
สำหรับภาระงานที่ไม่ปกติหรือสภาวะการจ่ายไฟที่ผิดแผกไป ให้ตรวจสอบค่าการตั้งค่าโดยวัดกระแสไฟฟ้าขณะเริ่มต้นจริงระหว่างขั้นตอนการเดินเครื่อง แทนที่จะอาศัยเพียงหลักการทั่วไปเท่านั้น