ایران پرتو

نمایندگی فروش محصولات زیمنس

سافت استارتر چیست؟

سافت استارتر

سافت استارتر چیست؟

سافت استارت وسیله ی مکانیکی است که با موتور های AC به منظور کاهش موقت بار و گشتاور در سیم اتصال قدرت و افزایش جریان الکتریکی موتور در هنگام راه اندازی استفاده می شود که سبب افزایش طول عمر سیستم و کاهش تنش روی موتور و شفت و کاهش فشار الکترودینامیکی روی کابل های شبکه توزیع برق می شود.

سافت استارتر (Soft Starter) یا راه انداز نرم موتور دستگاهی است که از آن برای کنترل جریان راه اندازی الکتروموتور استفاده می کنند و به عبارتی دیگر با استفاده از این دستگاه توان را به صورت تدریجی به موتور ها انتقال داد. همان طور که می دانید، موتورهای الکتریکی 3 فاز AC، امروزه در صنایع کاربردهای بسیار وسیعی دارند و یکی از مهم ترین دغدغه ها برای استفاده از این موتور ها در صنایع، نحوه راه اندازی آن ها می باشد. این موضوع هم به جهت عدم آسیب رسانی به شبکه برق متصل به موتورها و همچنین عدم ایجاد اشکال فنی برای موتور حائز اهمیت می باشد. جریان راه اندازی موتورهای الکتریکی در حدود 5 الی 8 برابر جریان نامی موتور می باشد. زمان راه اندازی می تواند از زیر 1 ثانیه تا نیم دقیقه و یا بیشتر طول بکشد. این جریان چند برابری در همین مدت کوتاه باعث ایجاد افت ولتاژ شدید (بسته به سایز موتور) بر روی شبکه برق متصل به موتور می شود و عملکرد تجهیزات حفاظتی و تجهیزات دیگر متصل به شبکه برق را با مشکل مواجه می کند.

انواع سافت استارتر از نظر ساختاری (راه انداز نرم موتور)

سافت استارتر دیجیتال
سافت استارتر آنالوگ

سافت استارتر دیجیتال: سافت استارتر های دیجیتال دارای صفحه نمایش هستند و می توانیم پارامتر هایی از جمله توان، جریان، دما و نوع روش راه اندازی و غیره را بدست آوریم.

سافت استارتر آنالوگ: این سافت استارتر برعکس سافت استارتر دیجیتال بدون صفحه نمایش می باشد و هیچ گونه پارامتری به ما نشان نمی دهد و به صورت یک سوییچ عمل می کند و دارای دو مدل می باشد:

سافت استارتر ساده: در آن فقط زمان شروع و ولتاژ مشخص است.
سافت استارتر آنالوگ: در آن مدت زمان توقف سافت استارتر و محدودیت جریان قابل تنظیم می باشد.

خرید سافت استارتر زینمس

انواع سافت استارتر ها از نظر فاز

سافت استارتر دو فاز
سافت استارتر سه فاز

انواع سیم بندی سافت استارترها

سیم بندی سه سیمه
سیم بندی شش سیمه

برای راه اندازی موتورها روش های مختلفی در صنعت وجود دارد به شرح:

راه اندازی مستقیم یا دایرکت آنلاین (D.O.L)
راه اندازی ستاره مثلث
راه اندازی توسط اتو ترانسفورمر
راه اندازی توسط سافت استارتر
راه اندازی توسط اینورتر با درایو فرکانس متغیر

هر کدام از روش های فوق، مزایا و معایب خود را دارند و بسته به نوع پروژه و سایز کیلووات موتور و شرایط شبکه برق متصل به آن و همچنین هزینه مالی که دارند، یکی از روش ها به تشخیص کارشناس پروژه انتخاب و اجرا می شود. راه اندازی مستقیم کم هزینه ترین روش و راه اندازی توسط اینورتر به دلیل تکنولوژی پیشرفته ای که دارد پر هزینه ترین می باشد. در اینجا از توضیح روش های دیگر صرف نظر کرده و به روش راه اندازی موتور با استفاده از سافت استارتر می پردازیم.

روش های کنترل سافت استارتر

سافت استارتر را می توان با سیم کشی مستقیم شاسی های استارت/استپ کنترل کرد یا می توان آن را از طریق اترنت کنترل کرد. هر دو روش کنترلی مزایا و معایب خود را دارند. در روش اتصال مستقیم سیگنال های استارت/استپ نیازی به PLC ندارند در نتیجه روش ارزان تری خواهد بود. با استفاده از روش کنترلی شبکه اترنت، PLC مورد نیاز است. این به شما امکان داشتن فیدبک را می دهد، که قابلیت کنترل و مانیتورینگ قابل تنظیم را ارائه می دهد.

خرید کنتاکتور زیمنس

نحوه عملکرد سافت استارتر

موتور های القایی هنگام راه اندازی 5 الی 8 برابر جریان نامی خود جریان از شبکه می کشند که دلیل جریان راه اندازی بالای موتور ها این است که طبق قانون القای فارادی برای القای ولتاژ باید تغییرات نسبی میدان وجود داشته باشد. مسلما این جریان راه اندازی در طراحی اتصالات برق صنعتی اعم از حفاظت، سیم کشی و غیره می بایست در نظر گرفته شود.

از آن جا که موتور های الکتریکی اغلب حین شتاب گرفتن و رسیدن به سرعت نامی مقدار زیادی جریان از شبکه برق می کشند، می توان از سافت استارتر برای محدود کردن جهش جریان معروف به “جریان هجومی” و کنترل گشتاور موتور های الکتریکی استفاده کرد که منجر به راه اندازی ایمن تر، نرم تر و تدریجی می شود. سافت استارتر ها از موتور الکتریکی شما در برابر آسیب احتمالی محافظت می کنند و در عین حال با کاهش گرمایش ناشی از استارت/استپ های مکرر، کاهش فشار مکانیکی موتور، کاهش تنش های الکترودینامیکی بر روی کابل های برق و شفت موتور، طول عمر موتور الکتریکی شما و کل سیستم را افزایش می دهد.
سافت استارتر برای راه اندازی موتور از روش کاهش ولتاژ استفاده می کند. کاهش ولتاژ راه اندازی، کاهش گشتاور راه اندازی را به دنبال خواهد داشت. لذا روش های کاهش ولتاژ در زمان راه اندازی، برای راه اندازی موتور هایی که زیر بار نیستند و یا بار سبک دارند مناسب است. روش های ستاره مثلث و راه اندازی با اتوترانسفورمر نیز از همین روش کاهش ولتاژ در زمان راه اندازی استفاده می کنند.

سافت استارتر نسبت به دو روش دیگر یک تجهیز جدیدتر و با تکنولوژی بروزتر می باشد و از مزایای استفاده از آن می توان به راه اندازی نرم، سرعت بالا و انرژی سیوینگ در بار های سبک نام برد. یکی از مهم ترین ویژگی های آن اتصال موتور به شبکه برق به واسطه یکسو کننده سیلیکونی موجود در سافت استارتر است. این موضوع این امکان را به ما می دهد که کنترل ولتاژ از 0 تا ولتاژ نامی را در سافت استارتر داشته باشیم که نهایتا منجر به یک راه اندازی نرم می شود. در این روش گشتاور و سرعت موتور همزمان با افزایش تدریجی ولتاژ به نرمی افزایش می یابد. این عمل در زمان استپ موتور به صورت معکوس انجام می شود و لذا استپ نرم موتور را به همراه خواهد داشت و از بروز ضربه های مکانیکی به موتور جلوگیری می کند. در واقع سافت استارتر یک رگولاتور ولتاژ الکترونیکی است و در خصوص فرکانس موتور هیچ تغییری اعمال نمی کند. برای تغییر فرکانس موتور باید از اینورتر و یا همان درایو فرکانس متغیر استفاده کرد.

پس از اینکه موتور توسط سافت استارتر راه اندازی شد دیگر نیازی به حضور سافت استارتر در مدار الکتریکی راه اندازی موتور نمی باشد بنابراین معمولا پس از راه اندازی، سافت استارتر توسط یک کنتاکتور بای پس، از مدار الکتریکی خارج می شود. بعضی از سافت استارتر ها درون خودشان یک کنتاکتور بای پس دارند و دیگر نیازی به کنتاکتور بای پس خارجی نخواهد بود. در زمان سفارش محصول حتما از فروشنده این موضوع را که آیا سافت استارتر دارای کنتاکتور بای پس داخلی می باشد را سوال کنید. تصویر زیر، استفاده از کنتاکتور بای پس را برای خروج سافت استارتر از مدار، پس از راه اندازی نشان می دهد.

خارج شدن سافت استارتر ها از مدار را بای پس می گویند که به دو روش زیر وجود دارد:

بای پس داخلی
بای پس خارجی

بای پس داخلی: در مدار این نوع سافت استارتر ها تیغه های وجود دارد که به صورت موازی هستند که وقتی الکتروموتور به سرعت مورد نظر خود رسید ( سرعت نامی) این تیغه ها اتصالی کوتاه انجام می دهند که سبب خارج شدن سافت استارتر ار مدار شود.

بای پس خارجی: در این نوع سافت استارتر ها یک کنتاکتور وجود دارد که وقتی الکتروموتور به سرعت مورد نظر خود رسید ( سرعت نامی ) این کنتاکتور به وسیله یک رله متصل شده و سافت استارتر از مدار خارج می شود.

سافت استارتر
سافت استارتر

تفاوت سافت استارتر و درایو (اینورتر)

سافت استارتر ها همانند اینورتر ها برای راه اندازی نرم استفاده می شوند با این تفاوت که در سافت استارتر ها درهنگام کارکرد موتور نمی توان سرعت دور الکتروموتور را تغییر داد ولی در اینورتر ها علاوه بر راه اندازی نرم سرعت دور الکتروموتور نیز تغییر می کند همچنین سافت استارتر ها برعکس اینورتر ها توانایی چپ گرد و راست گرد کردن موتور را ندارند به شرطی که از کنتاکتور جهت تغییر فاز استفاده کرد و از هر دو آن ها می توان برای استارت و استپ ایمن موتور القایی استفاده کرد. به غیر از این، آن ها بر اساس ویژگی های مختلف متمایز شده اند. برخی از این ویژگی ها نسبت به دیگری برتری دارند.

 

اجزای سافت استارتر یا راه انداز نرم موتور

در مدار داخلی سافت استارتر سر راه هر فاز دو تریستور (SCR) که به صورت موازی معکوس (پشت به پشت یا ترایاک) وصل شده اند وجود دارد که در مجموع 6 عدد SCR به موتور وصل است. این تریستور ها با استفاده از یک مدار منطقی جداگانه شامل مدار کنترل کننده PID یا یک میکرو کنترلر باشد کنترل می شوند. مدار منطقی با استفاده از یک مدار یکسو کننده از برق اصلی تغذیه می کند.
به غیر از سوئیچ های قدرت و مدار های منطقی، سایر اجزای حفاظتی مانند بریکر یا فیوز، کنتاکتور مغناطیسی برای ایزولاسیون و یک رله اضافه بار (OLR) برای جلوگیری از اضافه جریان استفاده می شود. هنگامی که ولتاژ راه اندازی به مقدار نامی برسد، کنتاکتور بای پس موتور های الکتریکی را بر می دارد و مستقیما به کار می اندازد.

مقایسه روش راه اندازی مستقیم و سافت استارتر

DOL مخفف کلمه Direct On Line است. راه اندازی به روش مستقیم ساده ترین راهی است که می توانید تصور کنید تا یک موتور را راه اندازی کنید. این روش معمولا شامل یک بریکر مدار، کنتاکتور و یک رله اضافه بار برای حفاظت است. هنگامی که موتور به سرعت کامل می رسد سافت استارتر و DOL یکسان عمل می کنند. تفاوت در چگونگی عملکرد آن ها در حین رسیدن آن ها به سرعت کامل است.

اصول کار سافت استارتر

قطعه اصلی مورد استفاده برای کنترل ولتاژ در یک سافت استارتر، تریستور است. تریستور یکسو کننده کنترل شده ای است که هنگامی که یک پالس گیت به نام پالس آتش به آن اعمال می شود، جریان را فقط در یک جهت و در یک زاویه دلخواه عبور می دهد.

زاویه پالس آتش تعیین می کند که چه مقدار از سیکل ولتاژ ورودی باید از آن عبور کند. از آن جا که AC نوسان بین پیک ماکزیمم و مینیمم یک سیکل کامل 360 درجه را تشکیل می دهد، می توانیم از زاویه پالس آتش برای روشن کردن تریستور برای مدت زمان مشخص و کنترل ولتاژ اعمال شده استفاده کنیم. پالس های آتش می توانند بین 0 تا 180 درجه متغیر باشند. کاهش زاویه آتش باعث افزایش دوره هدایت تریستور می شود بنابراین اجازه عبور ولتاژ بالا را می دهد.
دو تریستور به صورت پشت به پشت برای هر فاز به هم متصل می شوند، بنابراین می تواند جریان را در هر دو جهت عبور دهند. (هر نیم سیکل، یک زاویه آتش)

سه جفت تریستور، هر جفت برای فاز جداگانه برای کنترل ولتاژ برای استارت و استپ موتور استفاده می شود. دوره هدایت تریستور به زاویه آتش کنترل شده توسط مدار منطقی بستگی دارد. مدار منطقی شامل کنترل کننده PID یا یک میکروکنترلر ساده است که برای تولید پالس برنامه ریزی شده است. کنترلر با استفاده از اپتو ایزولاتور از منبع تغذیه ایزوله شده و برای تأمین تغذیه DC از یکسو کننده استفاده می شود. پالس های تولید شده توسط میکروکنترلر به مدار آتش تریستور وارد می شوند که قبل از روشن شدن تریستور آن را تقویت می کند.

هنگامی که موتور راه اندازی می شود، کنترل کننده برای هر SCR جداگانه پالس تولید می کند. پالس با استفاده از آشکارساز عبور از صفر تشخیص داده می شود. اولین زاویه پالس آتش تقریباً 180 درجه (دوره هدایت بسیار کم) است تا حداقل ولتاژ را امکان پذیر کند. به تدریج پس از هر عبور صفر، زاویه پالس های آتش شروع به کاهش می کند و دوره هدایت تریستور را افزایش می دهد. ولتاژ از طریق تریستور شروع به افزایش می کند. بنابراین سرعت موتور به تدریج افزایش می یابد.

هنگامی که موتور به سرعت کامل نامی خود (در زاویه آتش 0 درجه) برسد، تریستور ها با استفاده از یک کنتاکتور بای پس از کار در حالت عادی کاملاً بای پس می شوند. از آنجا که تریستور آتش کردن گیت را متوقف می کند، بازدهی سافت استارتر را افزایش می دهد. در حین توقف موتور، SCR کنترل را در دست می گیرد و به منظور تنظیم ولتاژ تغذیه شروع به آتش کردن منظم می کند.

کنتاکتور های بای پس می توانند داخلی یا خارجی باشند. کنتاکتور های بای پس داخلی در داخل سوئیچ های قدرت تعبیه شده اند. هر SCR دارای یک سوئیچ بای پس به صورت موازی است که جریان را در شرایط عادی تامین می کند. در چنین پیکربندی کنتاکتور ها فضای کمی را می گیرد و سافت استارتر ها در طراحی جمع و جور هستند. در حالی که کنتاکتور های بای پس خارجی به صورت موازی با سافت استارت به صورت خارجی متصل می شوند. چنین سافت استارتر هایی حجیم و جاگیر هستند. کنتاکتور های بای پس به معنای قطع یا وصل جریان منبع مدار نیست، بنابراین می تواند یک کنتاکتور با جریان نامی پایین باشد.

خرید کلید حرارتی زیمنس

تکنیک های راه اندازی موتور با سافت استارتر

ولتاژ کامل یا تکنیک دو سر خط: این تکنیک موتور را به ولتاژ کامل منبع تغذیه متصل می کند. برای موتور های کوچک استفاده می شود.
راه اندازی با ولتاژ کاهش یافته: ولتاژ منبع تغذیه را در هنگام راه اندازی موتور کاهش می دهد تا جریان هجومی را کاهش دهد. سافت استارتر از این تکنیک برای راه اندازی موتور القایی استفاده می کند.
راه اندازی چند سرعته: موتور طوری طراحی شده است که دارای چندین سرعت از پیش انتخاب شده باشد که از طریق پیکربندی قطب موتور (سیم پیچ) به دست می آید. افزایش تدریجی سرعت باعث کاهش جریان هجومی می شود.
یکی از مشکلاتی که در هنگام کار با موتور با آن روبرو هستیم، توقف موتور در حال حرکت است. توقف موتور در حال حرکت به صورت یکباره، در بسیاری از سیستم ها می تواند باعث ایجاد تنش در سیستم مکانیکی موتور شود. توقف ناگهانی پمپ های آب می تواند باعث ایجاد ضربه قوچی (Water Hammering) در کل سیستم شود. ضربه قوچی با توجه به شدت آن می تواند عمر موتور و سایر سیستم های مکانیکی را به شدت کاهش دهد. برای جلوگیری از این تنش ها سافت استارتر ها عمل سافت استاپ را نیز انجام می دهند. سافت استاپ با کاهش تدریجی ولتاژ و جریان، عملیات توقف موتور را به صورت تدریجی انجام می دهد تا تنش های ناشی از تغییر ناگهانی به کمترین حد ممکن برسند.

سیم کشی سافت استارتر

سافت استارت دارای اتصالات سیم کشی زیر است:

اتصال مدار قدرت: شامل سیم کشی منبع تغذیه ورودی 3 فاز (380 تا 480 ولت متناوب)، خروجی به موتور و اتصال کنتاکتور بای پس است.
اتصال ترمینال خارجی: یعنی سیم کشی از 12 ترمینال خارجی است که شامل سیگنال کنترل و سیگنال خروجی آنالوگ است.

 

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

تماس