سافت استارتر چیست

آشنایی با سافت استارتر

مطالعات نشان می دهد که تقریبا 90% الکترو موتورهای استفاده شده در صنعت هیچ روش کنترلی را استفاده نمی ­کنند. در واقع آنها ساده ترین روش که همان استفاده از کنتاکتور هست را دارند و این باعث خرابی ناشی از جریان راه اندازی و گشتاور لحظه ای می شود. سافت استارتر ( soft starter ) و اینورترها از طریق سوئیچ های الکتریکی تا حدود زیادی این مشکل ها را حل کرده اند. سافت استارتر ها قادرند با کنترل شیب راه اندازی و توقف جریان راه اندازی الکتروموتورها را کنترل کنند.

در کاربرد هایی که سرعت موتور تغییر می کند و یا خاصیت انرژی سیوینگ نیاز است باید از اینورترها استفاده کرد ولی در کاربردهایی که سرعت ثابت مهم است اقتصادی ترین روش همان استفاده سافت استارتر است.

در این مقاله مزایای استفاده از سافت استارتر در مقایسه با کنتاکتور و نیز مزایا و ضررهای روش های مختلف سافت استارتر ها را برسی می کنیم. و نیز برخی از مزایای سافت استارتر های مدرن کنونی که  کمک می کند انتخاب بهتری داشته باشید پوشش داده می شود.

مزایای سافت استارتر ها

سافت استارتر ها، عملکرد موتور را از روش های زیر بهبود می دهند.

• شیب یکنواخت راه اندازی و از بین بردن شوک های مکانیکی در مقایسه با کنتاکتورها
• اعمال تدریجی ولتاژ و جریان باعث کاهش شوک های الکتریکی به شبکه می گردد.
• تنظیم بسیار ساده سافت استارتر ( soft starter )
• کنترل دقیق و پیوسته جریان برای مقابله با اضافه جریان ها
• عملکرد مشابه علی رغم راه اندازی های مکرر
• عملکرد قابل قبول حتی اگر مشخصات بار در زمان استارت تغییرات داشته باشد.

همچنین برخی سافت استارت ها رنج وسیعی از مشخصات دارند که کنتاکتور ها ندارند مانند:

1- اندازه گیری و مشاهده کمیت های مختلف

2- قابلیت ترمزی

3- محافظت کامل از موتور

4- قابلیت ذخیره اطلاعات

5- قابلیت ارتباط با سایر کنترلرها در سیستم از طریق شبکه های ارتباطی

روش های مختلف راه اندازی موتور

ستاره- مثلث

در روش ستاره مثلث 6 ترمینال موتور به منبع تغذیه متصل می شوند و نیاز به 3 عدد کنتاکتور وجود دارد . موتورها ابتدا در حالت ستاره ها راه اندازی شده و سپس بعد از زمان اندکی به مُدکاری مثلث وارد می شوند.

در حالت ستاره ولتاژ اعمالی به هر سیم پیچی به مقدار 33 درصد کاهش می یابد. بنابراین جریان گشتاور به مقدار 33 درصد حالت مثلث خواهد بود. بنابراین ممکن است گشتاور ناکافی در زمان راه اندازی در حالت ستاره باشد که باید بعد از راه اندازی کامل به حالت مثلث وارد می شود.

در مقایسه با ستاره/ مثلث، سافت استارت ها شوک های الکتریکی و مکانیکی را ندارند.

– سافت استارت ها توقف های یکنواخت دارند و در برابر نوسان بار عکس العمل بهتری دارند.

البته تنها مزیت کنتاکتورها در مقایسه با سافت استارت ها قیمت رقابتی بود.

استفاده از اتو ترانسفورماتور

اتو ترانسفورماتور در زمان راه اندازی ولتاژ را کاهش می دهند. اتو ترانسفورماتورها رنج مشخصی از ولتاژ دارند که به کمک آن ولتاژ راه اندازی را کنترل می کنند با کاهش ولتاژ راه اندازی، جریان راه اندازی نیز کاهش می یابد و زمان استارت بوسیله یک تایمر کنترل می شود. در این اگر ولتاژ راه اندازی مقدار کمی باشد و یا زمان بدرستی تنظیم نشده باشد شوک جریانی و مکانیکی به مانند روش ستاره/ مثلث رخ خواهد داد.

اتو ترانسفورماتورها در مقایسه با سافت استارتر ها، گشتاور راه اندازی کمتری دارند.

• قیمت بالا و ابعاد بزرگ دارند.
• توقف نرم را تضمین نمی کنند.

مقاومت راه انداز

برای استفاده از مقاومت راه انداز آنرا بین موتور و کنتاکتور اصلی سِری می کنند. ولتاژ افت کرده بر سر مقاومت ها باعث ولتاژ اعمالی به موتور و نیز کاهش جریان و گشتاور می شود. سپس بوسیله یک تایمر و یک کنتاکتور مقاومت ها حذف می شوند و تنظیم دقیق این تایمر از اهمیت ویژه ای برخوردار است ولتاژ راه اندازی با مقدار مقاومت ها مشخص می شود. بنابراین انتخاب دقیق مقاومت ها در مقدار گشتاور جریان راه اندازی تاثیر بسزایی دارد.

در مقایسه با راه اندازی با کمک سافت استارت ها، گشتاور مناسبی ندارند. جریان و گشتاور های لحظه ی در هر پله مقاومت رخ می دهند، بزرگ و گران قیمت هستند، مقاومت معمولا نگهداری بالایی دارند- توقف نرمی ندارند.

اینورترها

اینورتر بوسیله کنترل همزمان ولتاژ و فرکانس می توانند سرعت یک موتور الکتریکی را در حد وسیعی کنترل کنند این روش با توجه به روش کنترل هوشمندی که دارد هم قابلیت اعمال مناسب گشتاور و هم قابلیت کنترل جریان را تا حد بسیار مطلوبی دارند. اینورترها قابلیت کنترل مطلوبی برای حالت کاهش مصرف برق دارند. تنها مزیت رقابتی استفاده از سافت استارت قیمت بسیار مطلوبتر آنها در مقایسه با اینورترهاست.

حداقل سطح مطلوب جریان راه اندازی

سافت استارتها تا هر سطح مطلوبی از جریان راه اندازی قابلیت کاهش آنرا دارند. البته که حداقل سطح مطلوب جریان راه اندازی بستگی به موتور و بار دارد. برای یک راه اندازی موفق موتور باید گشتاور راه اندازی بیشتری در زمان راه اندازی نسبت به آنچه موتور لازم دارد فراهم کند.

کاهش جریان راه اندازی باعث کاهش گشتاور موتور می شود و معمولا جریان راه اندازی بوسیله تجربه تخمین زده می شود ولی پیش بینی دقیق آن احتیاج به تحلیل منحنی های موتور و بار دارد که در زیر می توانید مشاهده کنید.

همانطور که مشاهده می کنید در منحنی زیر گشتاور بار در بخشی از منحنی بیشتر از گشتاور خروجی اعمال شده توسط درایو با روش محدود کردن جریان است بنابراین راه اندازی بار در این روش موفقیت آمیز نبوده و تنها راه آن افزایش جریان اعمالی به موتور توسط سافت استارتر خواهد بود.

انواع مختلف سافت استارتر های سه فاز

• کنترلر تکفاز: این مدل شوک گشتاور را کاهش می دهند ولی جریان راه اندازی را خیر. این نوع کنترل کننده بعنوان کنترلر گشتاور شناخته می شود.
• کنترلر دو فازه: این مدل گشتاور لحظه ای و جریان راه اندازی را کاهش می دهند و البته فاز کنترل نشده جریان راه اندازی بیشتری دارند البته آنها برای همه بار های سنگین مناسب هستند.
• کنترلر سه فاز: این کنترلر بهترین نوع کنترلر سافت استارت که در بهترین شرایط جریان و گشتاور راه اندازی را کاهش می دهند که در آن هر سه فاز ورودی کنترل می شود.

روش های مختلف سافت استارت

سافت استارت های روش های متفاوتی برای کنترل موتورها استفاده می کنند.

روش اعمال ولتاژ با شیب

این روش جدید ترین شکل کنترل پارامتر ها به وسیله سافت استارت هاست و برای کاهش جریان راه اندازی و گشتاور شروع و نیز حذف شوک های مکانیکی و الکتریکی گذرا مناسب است. البته این روش برای کارهای با اینرسی بالا که به مقدار زیادی ولتاژ راه اندازی نیاز دارند مناسب نیست.

روش محدود کردن جریان راه اندازی

در روش جریان محدود سافت استارت تا رسیدن به حد جریان به آن ولتاژ اعمال می کند  و بعد از آن سطح ولتاژ ثابت می شود و زمانیکه جریان افت کرد مجدداً ولتاژ افزایش می یابد و تا رسیدن به ولتاژ نامی این روند ادامه خواهد داشت.

روش جریان ثابت

در این روش جریان از صفر تا رسیدن به سطح مشخصی افزایش می یابد و سپس جریان ثابت نگه داشته می شود  این روش مطلوب زمانهایی است که جریان راه اندازی باید زیر سطح مشخص نگه داشته شود.

شیب جریانی

در این روش جریان از مقدار جریان مشخص شده اولیه تا مقدار حداکثر جریان افزایش می یابد.

• این روش برای کاربردهایی مانند:
• بارهای متغیر در زمان راه اندازی (یک نوار نقاله که شروع بی بار و بار می شود)
• بارهای متغیری مانند پمپ ها که در آن نیاز است فشار به آرامی تغییر داده شود.
• مکانهایی که محدودیت تغذیه دارند مانند مکانهایی که بار با ژانراتور تغذیه می شود.

کنترل گشتاور

کنترل گشتاور بعنوان روشی که در آن سرعت بصورت خطی به موتور اعمال شود معرفی می گردد. کنترل گشتاور با کمک جریان و ضریب قدرت و تنظیم توان خروجی از موتور تا آنجاییکه ممکن باشد ثابت نگه داشته می شود. این روش در کاربردهایی که گشتاور، بار در زمان راه اندازی ثابت است مناسب است.

کنترل شیب راه اندازی

کنترل شیب راه اندازی جدید ترین روش کنترل موتور است در این روش سافت استارت جریان را در حالت استارت موتور و زمان مشخصی شده تنظیم می کند. برای شیب راه اندازی هر کاربردی یک مشخصه راه اندازی مخصوص بر اساس بار و موتور دارد. در این روش 3 منحنی راه اندازی متفاوت برای کاربرد های راه اندازی متفاوت وجود دارد.

بنابراین انتخاب درست، روش راه اندازی کمک شایانی در بهبود و عملکرد کنترلی سافت استارت دارد. سافت استارتر نمایش می دهد عملکرد کنترلی را تا به کمک آن برای راه اندازی های بعدی انتخاب بهتری صورت گیرد. البته این روش ممکن است باعث جریان راه اندازی بیشتری نسبت به روش های سنتی شود.

روش استارت ناگهانی

در روش تزریق لحظه ای جریان در زمان استارت یک گشتاور اضافه در زمان شروع اعمال می شود. سپس به سایر روش ها تزریق جریان مانند شیب جریان و یا جریان راه اندازی ثابت ادامه می یابد. این روش برای بارهایی که به گشتاور راه اندازی بالا در زمان شروع نیاز دارند ولی به آسانی شتاب می گیرند مانند چرخ گردان دستگاه های پرس کاربرد دارد.

روش توقف

سافت استارتر روش های متنوعی برای متوقف کردن موتورها دارند.

• توقف در حالت شفت آزاد
• توقف در حالت کاهش ولتاژ در زمان مشخص
• توقف به کمک زمان تنظیم شده در حالت شیب توقف
• توقف با کمک کاهش جریان در زمان مشخص

تفاوت سافت استارتر و اینورتر

یکی از قابلیت های اصلی اینورترها راه اندازی نرم الکتروموتورها است تا از ضربات به سیستم مکانیکی جلوگیری شود. این کار را اینورترها بوسیله شیب راه اندازی انجام می دهند و در واقع همان کاری است که یک سافت استارتر انجام می دهد. بقیه قابلیت های اینورتر را سافت استارتر ندارد آنها امکان راه اندازی در زیر بار را هم ندارند. بالبطع از لحاظ قیمتی اینورترها قیمت بیشتری دارند و دارای ابعاد بزرگتری هستند.