در صنعت برق، یکی از مهمترین چالشها هنگام راهاندازی موتورهای الکتریکی، کنترل جریان راهاندازی (Starting Current) و کاهش تنش الکتریکی و مکانیکی به شبکه و خود موتور است. موتورهای القایی سهفاز به دلیل ساختار ساده، قیمت مناسب، راندمان بالا و استهلاک کم، بیشترین کاربرد را در صنایع مختلف دارند؛ اما همین موتورها در لحظه استارت، جریان بسیار بالایی از شبکه میکشند که میتواند باعث افت ولتاژ، آسیب به تجهیزات، تریپ کلیدها و حتی داغ شدن سیمپیچها شود.
یکی از رایجترین، اقتصادیترین و سادهترین روشها برای کاهش جریان راهاندازی این موتورها، استفاده از مدار راهانداز ستاره مثلث (Star-Delta Starter) است. این روش سالهاست در صنایع کوچک و بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد و هنوز هم در بسیاری از پروژهها، اولین انتخاب مهندسین برق صنعتی محسوب میشود.
در این مقاله، بهصورت کاملاً تخصصی، قدمبهقدم و کاربردی، مدار ستاره مثلث را از پایه تا سطح پیشرفته بررسی میکنیم؛ بهگونهای که هم برای دانشجویان برق قابل فهم باشد، هم برای تکنسین و مهندس اجرایی قابل استفاده در پروژه واقعی.
مدار ستاره مثلث نوعی سیستم کاهش جریان راهاندازی برای موتورهای القایی سهفاز است که موتور را بصورت موقت در حالت ستاره (Star یا Y) راهاندازی کرده و پس از رسیدن موتور به سرعت مناسب، آن را به حالت مثلث (Delta یا Δ) منتقل میکند.
هدف اصلی این روش:
وقتی موتور القایی در حالت سکون قرار دارد:
بهطور معمول:
جریان راهاندازی در روش مستقیم (DOL) بین ۵ تا ۸ برابر جریان نامی موتور است.
این مقدار جریان برای شبکههای ضعیف، تابلوهای کوچک و پروژههایی با چند موتور همزمان بسیار خطرناک است.
در مدار ستاره مثلث:
| ویژگی | راهاندازی مستقیم (DOL) | راهاندازی ستاره مثلث |
|---|---|---|
| جریان راهاندازی | ۵ تا ۸ برابر نامی | حدود ۲ تا ۳ برابر نامی |
| گشتاور اولیه | بسیار بالا | پایین |
| هزینه تجهیزات | کم | متوسط |
| مناسب برای بار سنگین | ✅ | ❌ |
| تنش مکانیکی | زیاد | کم |
| پیچیدگی مدار | ساده | متوسط |
نتیجه عملی:
اگر بار سبک باشد و هدف کاهش جریان راهاندازی باشد → ستاره مثلث بهترین انتخاب است
اگر بار سنگین در لحظه استارت وجود داشته باشد → ستاره مثلث اصلاً مناسب نیست
هر موتوری را نمیتوان با ستاره مثلث راهاندازی کرد. شرط اصلی این است که:
موتور باید ۶ سرسیم مستقل داشته باشد
یعنی:
این موتورها معمولاً روی پلاک آنها عبارتهایی مثل زیر دیده میشود:
اگر موتور فقط ۳ ترمینال داشته باشد، امکان استفاده از ستاره مثلث وجود ندارد.
در راهاندازی ستاره:
این یعنی:
موتور در لحظه استارت، قدرت زیادی برای چرخاندن بار ندارد.
پس اگر:
ستاره مثلث یا اصلاً موتور را راه نمیاندازد یا باعث گیر کردن و داغ شدن شدید موتور میشود.
ستاره مثلث در پروژههایی استفاده میشود که:
✅ بار راهاندازی سبک است
✅ نیاز به کاهش جریان اولیه داریم
✅ هزینه باید اقتصادی باشد
✅ پیچیدگی بیش از حد مورد نیاز نیست
مصارف رایج:
در یک مدار کامل ستاره مثلث معمولاً داریم:
در بخشهای بعدی تکتک این اجزا را موشکافانه و کاملاً صنعتی بررسی میکنیم.
در این بخش یاد گرفتیم:
مدار ستاره مثلث از دو بخش اصلی تشکیل میشود:
در این بخش فقط روی مدار قدرت تمرکز میکنیم؛ چون مدار قدرت مستقیماً با:
سروکار دارد و کوچکترین اشتباه در آن میتواند منجر به:
وظیفه:
نکته اجرایی مهم:
اگر KM1 ضعیف انتخاب شود، حتی اگر کنتاکتور ستاره و مثلث قوی باشند، سیستم نابود میشود.
✅ آمپر KM1 = برابر یا بزرگتر از جریان نامی موتور
وظیفه:
این کنتاکتور فقط در لحظه استارت فعال است و بعد از چند ثانیه قطع میشود.
✅ KM2 آمپر ≈ ۰.۵۸ × جریان نامی موتور
(چون در حالت ستاره جریان کمتر است)
وظیفه:
این کنتاکتور بعد از قطع ستاره فعال میشود.
✅ آمپر KM3 = تقریباً برابر با KM1
وظیفه:
✅ همیشه بعد از KM1 و قبل از موتور نصب میشود
✅ جریان تنظیمی = برابر جریان نامی پلاک موتور
وقتی دکمه استارت زده میشود:
در این حالت:
اگر در این لحظه صدای «تقه» شدید از موتور شنیده شود یا موتور زور میزند و نمیچرخد → بار اولیه برای ستاره سنگین است.
بعد از مثلاً ۷ ثانیه:
حالا:
این لحظه خطرناکترین لحظه مدار است.
اگر ستاره هنوز قطع نشده باشد و مثلث همزمان وصل شود:
✅ فاز به فاز اتصال کوتاه مستقیم → انفجار → سوختن کنتاکتور → سوختن کابل → آسیب به شبکه
به همین دلیل:
✅ حتماً باید اینترلاک مکانیکی و الکتریکی بین KM2 و KM3 وجود داشته باشد.
ورودی سهفاز
کلید اصلی / فیوز
کنتاکتور اصلی KM1
بیمتال
دو مسیر موازی:
خروجی → ترمینال موتور (U1, V1, W1, U2, V2, W2)
ترمینال موتور معمولاً این شکلی است:
U1 V1 W1
U2 V2 W2
U2 + V2 + W2 → به هم جامپر میشوند
فازها میروند روی U1, V1, W1
U1 ↔ W2
V1 ↔ U2
W1 ↔ V2
یعنی اتصال ضربدری کامل
اشتباه رایج نصابها:
بر اساس جریان نامی موتور انجام میشود، نه جریان ستاره!
مثال:
اگر موتور ۳۰ آمپر جریان نامی دارد:
همیشه:
کابل ارزان = موتور سوخته
اینها چیزهایی هستند که در پروژهها بارها باعث خسارت شده:
❌ حذف اینترلاک بین KM2 و KM3
❌ انتخاب اشتباه آمپر کنتاکتور مثلث
❌ تنظیم اشتباه بیمتال
❌ بستن اشتباه U1 و W2
❌ استفاده از تایمر بیکیفیت
❌ تغییر فازها بعد از تابلو ⇒ چرخش معکوس موتور
❌ ستاره طولانیمدت ⇒ موتور زیر بار ولی با ولتاژ کم ⇒ داغی شدید
قبل از وصل برق اصلی:
✅ با مولتیمتر همه اتصالها را تست کنید
✅ تست کن که همزمان KM2 و KM3 هرگز وصل نشوند
✅ مطمئن شو بیمتال در مسیر اصلی قرار دارد
✅ جهت چرخش موتور را بدون بار تست کن
✅ اولین استارت حتماً بدون بار باشد
اگر:
✅ ستاره مثلث انتخاب مهندسی نیست
✅ باید بری سراغ VFD یا Soft Starter
در این بخش یاد گرفتیم:
اگر بخواهیم خیلی ساده بگوییم:
مدار فرمان تعیین میکند:
بدون مدار فرمان درست:
ستاره مثلث فقط یک مشت کنتاکتور بیمنطق است.
در یک مدار صنعتی استاندارد، این قطعات وجود دارد:
بیایید دقیق و مرحلهبهمرحله جلو برویم:
وقتی استارت زده میشود:
در این لحظه:
✅ موتور در حالت ستاره روشن است
✅ گشتاور کم
✅ جریان کم
تایمر ستاره مثلث از این لحظه شروع میکند به شمردن:
مثلاً روی ۷ ثانیه تنظیم شده است.
در این ۷ ثانیه:
نکته خیلی مهم:
در این بازه اگر بار زیاد باشد، موتور هرگز به دور مناسب نمیرسد و بعد از ورود به مثلث جریان خطرناک میکشد.
بعد از پایان زمان تنظیمشده:
حالا:
✅ موتور ولتاژ کامل گرفته است
✅ توان کامل دارد
✅ کارکرد نرمال صنعتی
با زدن شستی استاپ:
اگر خودنگهدار نداشته باشیم:
پس باید:
این یکی از پایهایترین اصول مدار فرمان صنعتی است.
هدف اینترلاک:
جلوگیری از وصل همزمان KM2 و KM3
روش پیادهسازی:
نتیجه:
اگر هرکدام وصل باشد، دیگری از نظر الکتریکی قفل میشود
✅ اینترلاک الکتریکی = اجباری
✅ نبود آن = خطر مستقیم اتصال کوتاه فاز به فاز
علاوه بر اینترلاک الکتریکی:
این قفل:
حتی اگر اپراتور اشتباه کند یا یک کنتاکت بچسبد، اجازه وصلی همزمان نمیدهد.
✅ در تابلوهای صنعتی استاندارد:
همیشه اینترلاک الکتریکی + مکانیکی با هم استفاده میشوند.
پرکاربردترین در صنعت امروز:
✅ تایمر دیجیتال ریلی
این عدد ثابت نیست و وابسته به:
اما بهصورت تجربی:
| توان موتور | زمان ستاره |
|---|---|
| تا 7.5kW | 3 تا 5 ثانیه |
| 7.5 تا 22kW | 5 تا 10 ثانیه |
| بالای 22kW | 8 تا 15 ثانیه |
ستاره بلندمدت = موتور زیر بار با ولتاژ کم = داغی شدید = سوختن
بیمتال:
وقتی اضافهبار رخ دهد:
✅ بیمتال فقط وقتی مؤثر است که در مدار فرمان هم وارد شده باشد
سناریوی خطرناک:
اگر مدار فرمان صحیح طراحی نشده باشد:
❌ ممکن است موتور مستقیم به مثلث وصل شود
❌ یا بدون ستاره دوباره استارت بزند
❌ یا همزمان ستاره و مثلث فعال شوند
راهحل:
✅ استفاده درست از تیغههای کمکی KM1
✅ ریست شدن تایمر بعد از قطع برق
✅ طراحی ایمن مسیر فرمان
اینها چیزهایی هستند که بارها خسارت زدهاند:
❌ حذف اینترلاک الکتریکی
❌ تنظیم اشتباه تایمر
❌ عبور دادن بوبینها بدون حفاظت فیوز فرمان
❌ استفاده از تیغه NO به جای NC در مسیر قفل
❌ اشتباه گرفتن بوبین 220 و 380
❌ تغذیه اشتباه مدار فرمان از دو فاز مختلف
| ویژگی | مدار ضعیف | مدار صنعتی استاندارد |
|---|---|---|
| اینترلاک | ناقص | کامل |
| حفاظت بوبین | ندارد | دارد |
| تایمر | ارزان و بیکیفیت | صنعتی دیجیتال |
| ایمنی اپراتور | پایین | بالا |
| پایداری در قطع برق | ضعیف | کاملاً ایمن |
هرچه مدار قدرت قوی باشد، اگر:
✅ کل سیستم از نظر ایمنی مردود صنعتی است.
در این بخش فهمیدیم:
بیشتر خطاهای فنی در پروژههای ستاره مثلث از اینجا میآید:
نتیجه:
✅ داغی
✅ اضافهجریان
✅ افت ولتاژ
✅ تریپ بیدلیل
✅ سوختن موتور
پس اگر بخواهیم مهندسی واقعی کار کنیم، باید وارد تحلیل عددی شویم.
فرض کن ولتاژ خط شبکه:
U_line = 400V
ولتاژ هر سیمپیچ:
U_phase(Δ) = U_line = 400V
ولتاژ هر سیمپیچ:
U_phase(Y) = U_line / √3 ≈ 400 / 1.73 ≈ 230V
یعنی:
✅ در ستاره، سیمپیچ فقط ۵۸٪ ولتاژ واقعی خود را میگیرد
اجازه بدید خیلی دقیق و فرمولی جلو برویم:
I_line(Δ) = √3 × I_phase(Δ)
I_line(Y) = I_phase(Y)
با فرض مقاومت ثابت:
I_phase(Y) = I_phase(Δ) / √3
پس:
I_line(Y) = I_line(Δ) / 3
✅ نتیجه مهندسی بسیار مهم:
جریان راهاندازی در ستاره تقریباً یکسوم جریان راهاندازی در مثلث است
گشتاور موتور القایی تقریباً متناسب است با:
T ∝ V²
یعنی اگر ولتاژ کم شود، گشتاور به توان دوم کاهش مییابد.
در ستاره:
V ≈ 0.58 V_nominal
پس:
T ≈ (0.58)² ≈ 0.33
✅ نتیجه:
گشتاور راهاندازی در ستاره ≈ فقط ۳۳٪ حالت مثلث
این یعنی:
فرض کن یک موتور سهفاز داریم با مشخصات:
فرمول توان سهفاز:
P = √3 × V × I × cosφ × η
پس:
I = P / (√3 × V × cosφ × η)
I = 15000 / (1.73 × 400 × 0.85 × 0.9)
I ≈ 28 آمپر
✅ جریان نامی موتور ≈ 28A
بهطور میانگین:
I_start(DOL) ≈ 6 × I_nominal
I_start(DOL) ≈ 6 × 28 ≈ 168A
I_start(Y) ≈ I_start(Δ) / 3
I_start(Y) ≈ 168 / 3 ≈ 56A
✅ یعنی با ستاره مثلث:
این تفاوت یعنی:
✅ کابل نازکتر
✅ افت ولتاژ کمتر
✅ کلید کوچکتر
✅ ضربه کمتر به شبکه
برای همین موتور ۱۵ کیلووات:
اشتباه مرگبار بازار:
بیمتال همیشه روی جریان نامی موتور تنظیم میشود، نه جریان ستاره!
در مثال ما:
✅ بیمتال باید روی حدود 28–30 آمپر تنظیم شود
❌ اگر روی 18 آمپر تنظیم شود → دائم تریپ میدهد
❌ اگر روی 40 آمپر تنظیم شود → موتور میسوزد
شبکههای صنعتی ضعیف زیاد داریم:
افت ولتاژ تقریباً متناسب است با جریان:
ΔV ∝ I
پس اگر جریان از 168A به 56A برسد:
✅ افت ولتاژ هم تقریباً یکسوم میشود
✅ چراغها خاموش نمیشوند
✅ PLC ریست نمیشود
✅ اینورترهای دیگر خطا نمیدهند
در لحظه تغییر:
نتیجه:
❌ شوک مکانیکی به کوپلینگ
❌ ضربه به گیربکس
❌ تنش شدید روی شفت
❌ شکست یاتاقان در درازمدت
✅ راهحل:
| ویژگی | DOL | ستاره مثلث | سافتاستارتر | VFD |
|---|---|---|---|---|
| جریان استارت | 6–8 In | 2–3 In | 2–4 In | 1–1.5 In |
| گشتاور استارت | 100٪ | 33٪ | قابل تنظیم | 100٪ |
| کنترل سرعت | ❌ | ❌ | ❌ | ✅ |
| ضربه مکانیکی | بسیار زیاد | متوسط | کم | بسیار کم |
| قیمت | کم | کم | متوسط | بالا |
نتیجه مهندسی:
✅ ستاره مثلث = اقتصادی، ساده، محدود
✅ VFD = حرفهای، دقیق، گران
اگر همزمان این شرایط وجود دارد:
✅ استفاده از ستاره مثلث از نظر مهندسی تصمیم اشتباه است
✅ باید به سمت سافتاستارتر یا درایو فرکانسی رفت
در این بخش بهصورت عددی یاد گرفتیم:
واقعیت بازار این است که:
پس اگر عیبیابی را درست بلد باشی:
✅ موتور نجات پیدا میکند
✅ تابلو سالم میماند
✅ هزینه پروژه نصف میشود
✅ اعتبار فنی تو بالا میرود
✅ خرابی تایمر
✅ تنظیم اشتباه زمان
✅ قطع بودن بوبین کنتاکتور مثلث
✅ خرابی تیغه NC اینترلاک
✅ افت ولتاژ مدار فرمان
✅ زمان ستاره کوتاه است → موتور هنوز دور نگرفته
✅ تغییر فاز اشتباه در سیمبندی
✅ بار مکانیکی بالا
✅ نبود Dead Time بین ستاره و مثلث
✅ جریان واقعی بیشتر از تنظیم بیمتال
✅ تهویه ضعیف تابلو
✅ کنتاکتور جوش خورده
✅ بار مکانیکی بیش از حد
✅ موتور روی شبکه ضعیف نصب شده
در ۹۰٪ موارد:
مشکل از مدار فرمان است، نه قدرت
✅ آمپر پایین انتخاب شده
✅ نبود اینترلاک
✅ جرقه شدید در لحظه تبدیل
✅ فشار مکانیکی ضعیف فنرها
✅ گرد و غبار صنعتی
قبل از برقدار کردن نهایی:
✅ تست اهمی بوبینها
✅ تست اینترلاک بین KM2 و KM3
✅ تست تایمر بدون موتور
✅ تست فاز چرخش
✅ تست بیمتال با شبیهسازی اضافه بار
✅ استارت اول بدون بار
✅ گرفتن جریان هر فاز
اگر این تستها انجام نشود:
پروژه از نظر فنی تحویل ناقص محسوب میشود.
هر ۳ تا ۶ ماه:
✅ ستاره مثلث اگر نگهداری شود، تا ۱۰ سال هم بدون خرابی کار میکند.
اگر پروژه صنعتی و رسمی است، رعایت این موارد ضروری است:
مدار ستاره مثلث:
✅ اقتصادی است
✅ ساده است
✅ بدون نیاز به الکترونیک پیشرفته است
✅ برای بار سبک صنعتی عالی است
❌ برای بار سنگین فاجعه است
❌ برای کنترل سرعت کاملاً ناتوان است
اگر درست طراحی نشود:
اما اگر:
✅ مدار قدرت درست
✅ مدار فرمان ایمن
✅ محاسبات عددی دقیق
✅ تایمر صحیح
✅ نگهداری منظم
ستاره مثلث یک راهکار کاملاً صنعتی، پایدار و اقتصادی خواهد بود.
در این ۵ بخش یاد گرفتیم:
هدف اصلی از استفاده از مدار ستاره-مثلث چیست؟
هدف اصلی این مدار، کاهش جریان هجومی (Inrush Current) بالا در لحظه راهاندازی موتورهای القایی سه فاز با توان بالا است. این روش، یک راهاندازی با ولتاژ کاهشیافته محسوب میشود.
در هنگام راهاندازی، اتصال ستاره چه مزیت فنیای ایجاد میکند؟
در اتصال ستاره، ولتاژ اعمال شده به هر کلاف موتور کاهش مییابد. این کاهش ولتاژ منجر به کاهش جریان راهاندازی تا حدود یکسوم جریان مستقیم مثلث میشود.
مدار ستاره-مثلث برای راهاندازی چه نوع موتورهایی کاربرد دارد؟
این مدار به طور خاص برای راهاندازی موتورهای القایی سه فاز قفس سنجابی با توان متوسط و بالا، که در هنگام کار عادی اتصال آنها باید به صورت مثلث باشد، مورد استفاده قرار میگیرد.
اجزای الکتریکی اصلی تشکیلدهنده مدار ستاره-مثلث کدامند؟
اجزای اصلی شامل سه کنتاکتور (کنتاکتور اصلی، کنتاکتور ستاره و کنتاکتور مثلث)، یک تایمر برای تنظیم زمان انتقال و یک بی متال (رله حرارتی) برای حفاظت در برابر اضافه بار است.
مدار قدرت ستاره-مثلث چگونه عمل میکند؟
ابتدا موتور با اتصال ستاره (ولتاژ پایینتر) راهاندازی شده و پس از گذشت یک زمان مشخص (تنظیم شده توسط تایمر)، کنتاکتور ستاره قطع شده و کنتاکتور مثلث وصل میشود تا موتور با ولتاژ کامل به کار عادی خود ادامه دهد.
وظیفه تایمر در این مدار چیست و زمان آن چگونه تعیین میشود؟
تایمر مسئول کنترل زمان انتقال از حالت ستاره به حالت مثلث است. این زمان باید به گونهای تنظیم شود که جریان راهاندازی به میزان کافی کاهش یابد، اما موتور هنوز به سرعت نامی خود نرسیده باشد تا تغییر اتصال با کمترین تنش انجام شود.
محدودیت اصلی مدار ستاره-مثلث در کاهش گشتاور راهاندازی چیست؟
با کاهش ولتاژ در حالت ستاره، گشتاور راهاندازی نیز به حدود یکسوم گشتاور نامی کاهش مییابد. این کاهش گشتاور، استفاده از این مدار را برای بارهایی که نیاز به گشتاور راهاندازی بالا دارند، محدود میکند.
برای استفاده از این مدار، موتور باید دارای چند سر سیمپیچ خروجی باشد؟
استفاده از مدار ستاره-مثلث نیازمند دسترسی به هر دو سر هر سه سیمپیچ موتور است؛ لذا موتور باید حداقل دارای شش سر خروجی برای اتصال باشد.
منبع: اصول کار ستاره مثلث
سنسور چیست؟ plc چیست؟ مدار ستاره و مثلث چیست؟ کلید هوایی چیست؟ انرژی تجدیدپذیر و فناوری های نوین تولید برق کلید مینیاتوری چیست؟ فیوز چیست؟ کلید کامپکت چیست؟ تابلو برق صنعتی چیست؟ کلید حرارتی چیست؟ رله و کنتاکتور و کاربرد آنها در تابلو برق صنعتی اگر همه ی جهان به انرژی پاک روی بیاودند چه می شود؟ فرق سردخانه های فول اتوماسیون با سردخانه های سنتی ترموستات های سردخانه ای سردخانه نیتروژنی چیست؟ سردخانه آمونیاکی چیست؟ سردخانه فریونی چیست؟ تابلو برق سردخانه چیست؟ پنل خورشیدی چیست؟ چه کسی برق را کشف کرد؟ سرعت برق راهکارهای افزایش عمر تجهیزات برقی خانگی چگونه مصرف برق را کاهش دهیم؟ کتاب راهنمای جامع STEP7 پیکربندی و برنامه نویسی شبکه اترنت صنعتی با نرم افزار STEP7 پیکربندی و برنامه نویسی شبکه PROFIBUS با نرم افزار STEP7 اتوماسیون صنعتی چیست؟
