سافت استارتر چیست؟ معایب و مزایای استفاده از سافت استارتر کدامند؟
در این مقاله به عناوین زیر می پردازیم
مبانی سافت استارتر
عملکرد سافت استارتر چگونه است
انواع سیم کشی سافت استارتر
مزایا و معایب سافت استارتر
ساختمان و عملکرد داخلی سافت استارتر
نمونه های کاربرد سافت استارتر در صنایع
مقدمه
روشهای کاملا متفاوتی برای راهاندازی یک موتور الکتریکی مانند « مستقیم یا دایرکت (DOL) »، « ستاره مثلث (Start-Delta) »، « اضافه کردن مقاومت در مدار استاتور »، « کمپانساتور یا اتو ترانسفورماتور متغیر (Auto Transformer) » ، « اضافه کردن مقاومت در مدار روتور موتورهای روتور سیم پیچی شده » و یا استفاده از دستگاه های الکترونیکی قدرت مانند «VFD» وجود دارد. “Soft Starter” هم یکی از روش های راه اندازی موتورها میباشد که هر روشی کاربردها و مزایای خاص خود را دارد.
در این مقاله قصد داریم در میان همه روش های موجود، روش استفاده از “Soft Starter” را مورد بحث قرار دهیم. حال به این موضوع می پردازیم که سافت استارتر یا راه انداز نرم چیست؟
سافت استارتر یا راه انداز نرم چیست؟ مبانی سافت استارتر
هنگامی که موتورها در راه اندازی اولیه تا سرعت کامل اسمی شتاب می گیرند، اغلب به مقدار زیادی انرژی | الکتریسیته نیاز دارند. یک استارت نرم برای کاهش جریان های آنی و محدود کردن گشتاور استفاده می شود، چرا که بدین صورت از تجهیزات خود محافظت کرده اید، عمر موتور خود را افزایش و گرمایش موتور را با شروع و توقف مکرر کاهش داده اید.
بنابراین، یک استارت نرم شتاب ملایم تا سرعت کامل را فراهم می کند و فقط در هنگام راه اندازی از آن ها استفاده می شود. این شروع تدریجی با افزایش ولتاژ اولیه به موتور حاصل می شود.
از استارتهای نرم در سیستم هایی استفاده می کنیم که در هنگام راهاندازی اولیه به کنترل سرعت و گشتاور نیاز دارند و یا سیستم های نیازمند به کاهش جریانهای آنی راهاندازی که با یک موتور بزرگ مرتبط است. هنگامی که یک سیستم مکانیکی (مانند نوار نقاله ها، سیستم های تسمه محور، چرخ دنده ها و غیره) نیاز به استارت ملایم برای کاهش گشتاور و انرژی مکانیکی و تنش با راه اندازی معمولی دارد، می توانیم از یک استارتر نرم | سافت استارتر استفاده کنیم. همچنین میتوانیم از سافت استارترها جهت حذف نوسانات فشار ناشی از سیستمهای لولهکشی و به کارگیری آن در پمپ ها استفاده کرد.
سافت استارترهای الکتریکی ، ولتاژ و در نتیجه جریان ورودی به موتور را کاهش می دهند.بوسیله ی سافت استارترها یک تا سه فاز را می توان کنترل کرد، با این حال کنترل سه فاز معمولا نتیجه مطلوب تری ارائه می دهد. در حالت خاموش ، تریستورها جریان را محدود می کنند، اما در حالت عادی روشن، هر مقدار جریانی را مجاز می کنند. تریستورها در حین افزایش آنی سطح شیب دار، کنترل می شوند و کنتاکتورهای بای پس، پس از دستیابی به حداکثر سرعت برای افزایش بازده کلی، متصل می شوند. اگر سیستم هایی دارید که فقط در هنگام راهاندازی موتور به کنترل سرعت و گشتاور نیاز دارند، سافت استارت های نرم اغلب انتخاب اقتصادی تری هستند.
استارتر های نرم موتور شما را از آسیب های احتمالی محافظت می کنند و در عین حال با کاهش گرمایش ناشی از استارت/ توقف مکرر، کاهش اصطکاک مکانیکی روی موتور و افزایش طول عمر موتور الکتریکی و کل سیستم، طول عمر موتور الکتریکی شما را افزایش می دهند.
جریان اولیه و آنی زیاد همچنین تقاضای زیادی را برای سیستم تامین برق ایجاد می کند که منجر به هزینه اضافی می شود. سافت استارترها برای موتورها معمولا در کاربردهای صنعتی نیز که دارای جریان و بار اینرسی بالا هستند و نیاز به جریان زیادی دارند، استفاده می شود.
نحوه عملکرد سافت استارتر
مطالعات نشان داده است که اکثر موتورهای الکتریکی مورد استفاده در کاربردهای صنعتی از هیچ گونه کنترلی بجز کلیدزنی ساده الکترومکانیکی استفاده نمی کنند. این منجر به افزایش سایش ماشین می شود زیرا شتاب سریع باعث آسیب رساندن به گشتاورهای گذرا و جریان های پیک بالا می شود. سافت استارتر با کنترل اعمال جریان در هنگام شتاب و کاهش سرعت، این مشکل را حل می کند.
در هنگام استارت مستقیم، جریان مصرفی موتور معمولا بین ۶ تا ۸ برابر جریان نامی است. این جریان آنی نامیده می شود. جریان آنی به صورت مکانیکی و الکتریکی موتور را وادار به حرکت می کند. یک راهانداز نرم، جریانهای آنی بالا را محدود میکند. در واقع سافت استارتر یک رمپ تدریجی است و یک توقف را در جایی که توقف ناگهانی در تجهیزات متصل لازم است، ایجاد می کند.
اثرات منفی جریان آنی و توقف ناگهانی
- کمربندهای لغزنده
- ساییدگی و پارگی شدید در کوپلینگ ها، گیربکس ها و یاتاقان ها
- جریان راه اندازی بالا
- نوسانات فشار و چکش آب در سیستم های لوله
- آسیب به مواد و محصولات
شرح نحوه عملکرد سافت استارتر
هنگام اجرای یک استارت نرم، سیگنالی به تریستورها ارسال می شود به طوری که تنها آخرین قسمت از هر نیم دوره منحنی سینوسی ولتاژ از آن عبور می کند. در هنگام شروع، سیگنال زودتر و زودتر ارسال می شود و به بخش بزرگتر و بزرگتری از ولتاژ اجازه عبور از تریستورها می دهد. در نهایت سیگنال شلیک دقیقا پس از عبور از صفر ارسال می شود و اجازه عبور 100% ولتاژ را می دهد.
هنگام اجرای یک توقف نرم، برعکس اتفاق می افتد. ابتدا ولتاژ کامل از تریستورها عبور می کند و با ادامه توقف، سیگنال شلیک دیرتر ارسال می شود و بعدا اجازه می دهد تا ولتاژ کمتر و کمتری از آن عبور کند تا به ولتاژ پایان برسد. سپس دیگر ولتاژی به موتور اعمال نمی شود و موتور متوقف می شود.
انواع سیم کشی سافت استارتر
اتصال استاندارد (اتصال درون خطی)
کنترل های جداسازی و محافظت از موتور به سادگی به صورت سری با سافت استارتر متصل می شوند. موتور با سه سیم به سافت استارتر متصل می شود.
اتصال داخل مثلث
فازهای سافت استارتر به صورت سری با سیم پیچ های جداگانه موتور متصل می شوند. بدین صورت سافت استارتر فقط باید جریان فاز را حمل کند که حدود 58 درصد جریان نامی موتور است. اتصال داخل مثلث را می توان فقط برای استارت های کنترل شده سه فاز اعمال کرد.
نمودار سیم کشی سافت استارتر
مزایای استفاده از سافت استارتر
جریان راه اندازی کم
استارترهای نرم شتاب را در هنگام راه اندازی کنترل می کنند. یک موتور معمولی ولتاژ پایین به شش تا هفت برابر جریان نامی خود در هنگام راه اندازی نیاز دارد. سافت استارتر معمولا می تواند این نیازها را به دو و نیم تا چهار برابر جریان نامی موتور در هنگام راه اندازی موتور کاهش دهد. مزیت چنین فرآیندی افزایش طول عمر سیستم است زیرا فشار مکانیکی روی موتور و شفت و همچنین تنش های الکترودینامیکی روی کابل های برق و شبکه توزیع برق کاهش یافته است.
عملکرد توقف نرم
همچنین میتوان موتور را به صورت نرم متوقف کرد زیرا استارتر های نرم میتوانند به تدریج موتور را به حالت توقف کنترلشده و ایمن کاهش دهند. ترکیب موتورهای الکتریکی با یک استارت نرم نه تنها خطر راه اندازی، شکستگی و زمان تعمیر و نگهداری موتور را کاهش می دهد، بلکه راندمان تولید شما را افزایش می دهد و منجر به توقف می شود.
حوزه های کاربردی گسترده
استارترهای نرم را می توان تقریبا در همه کاربردهایی که موتور وجود دارد استفاده کرد. رایج ترین کاربردها در مواردی که شروع کننده های نرم مورد نیاز است: فن محوری، اره نواری، رانش کمانی، فن گریز از مرکز، پمپ گریز از مرکز، اره مدور، کمپرسور، تسمه نقاله، سنگ شکن، برش، پله برقی، آسیاب، پمپ فشار بالا، پمپ هیدرولیک، آسانسور/آسانسور، آسیاب.
عملکردهای حفاظت از مدار و موتور
استارتر های نرم با استفاده از منحنیهای حرارتی از پیش تعیینشده، قابل انتخاب برای کلاسهای حفاظتی مختلف، استفاده از پروبهای PTC و انجام نظارت فاز، از موتورها محافظت میکنند. علاوه بر این، سافت استارترها با استفاده از حفاظت زیر بار، حفاظت جریان اضافه، حفاظت روتور قفل شده و غیره از ماشین ها محافظت می کنند. این پارامترهای حفاظتی را می توان از واحد کنترل سافت استارتر تنظیم کرد.
سایش مکانیکی کمتر
در کاربردهایی مانند پمپها و کمپرسورها، که میتوانند برای حفظ جریانها یا فشارهای فرآیند حیاتی به استارتهای زیادی در ساعت نیاز داشته باشند، این جریانهای راهاندازی کاهشیافته منجر به گرمایش موتور به طور قابلتوجهی و عمر طولانیتر موتور میشود. افزایش ملایم گشتاور موتور در هنگام راه اندازی موتور نیز می تواند عمر تجهیزات تسمه محور و دنده مکانیکی را افزایش دهد. شتاب و کاهش سرعت نرم، سایش تسمه، چرخ دنده، زنجیر، کلاچ، شفت و یاتاقان را کاهش می دهد.
محافظت از شیب و سنبله
سافت استارتر افت ولتاژ سیستم توزیع را هنگام راه اندازی به حداقل می رساند. این باعث ایجاد اختلال کمتر در شبکه برق می شود. همچنین از جهش های ولتاژ خطرناک محافظت می کند زیرا جریان کمتری از منبع تغذیه خط کشیده می شود. این بدان معنی است که می توان به طور قابل اعتماد از افت ولتاژ خط جلوگیری کرد.
صرفه جویی در زمان
صرفه جویی در زمان در استفاده از استارترهای نرم از طریق یک روش راه اندازی سریع و آسان، طراحی عملیاتی کاربر پسند، عمر طولانی تر تجهیزات سیستم و ایمنی بهبود یافته حاصل می شود. علاوه بر این، یک سافت استارتر تقریبا به هیچ تعمیر و نگهداری دیگری به جز تمیز و شفاف نگه داشتن دریچه های فن نیاز ندارد.
بدون هارمونیک
تصور غلطی وجود دارد که سافت استارتر هارمونیک ها را به شبکه القا می کند. با این حال، کنتاکتور بای پس در طول عملیات پیوسته درگیر خواهد بود که در آن جریان از کنتاکتوری که کمترین مقاومت را دارد عبور می کند. از این رو سافت استارترها هیچ کمکی به هارمونیک ها در شبکه ندارند.
مطالعه بیشتر ، کنتاکتور
کاهش کوبیدن آب
گزینه کنترل پمپ با الگوریتم های پیچیده پمپ در شروع و توقف که نوسانات فشاری را که باعث ایجاد چکش آب می شود به حداقل می رساند. گزینه کنترل پمپ، عمر پمپ و سیستم های لوله کشی را به حداکثر می رساند در حالی که زمان خرابی ناشی از خرابی سیستم را به حداقل می رساند.
بدون خنک کننده اضافی و صرفه جویی در سیم
کنتاکتورهای بای پس داخلی و حفاظت از اضافه بار نیاز به دستگاه های اضافی را برطرف می کنند، اندازه محفظه را کاهش می دهند، زمان نصب و سیم کشی را به حداقل می رسانند و اندازه و هزینه کلی مونتاژ را کاهش می دهند. بای پس یکپارچه اتلاف حرارت بسیار کم را تضمین می کند، بنابراین نه محصول و نه محفظه شما بیش از حد گرم نمی شود. این به جلوگیری از نیاز به تهویه خنک کننده کمک می کند.
صرفه جویی در هزینه و انرژی
استارترهای نرم هنوز هم اقتصادی ترین راه حل در کاربردهای سرعت ثابت هستند. کاهش جریان آنی در هنگام راهاندازی میتواند منجر به کاهش قبوض آب و برق به دلیل کاهش هزینههای تقاضای اوج جریان شود. توان جذب شده توسط موتور در راه اندازی مستقیم مقادیر مضرب جریان نامی (In) دریافت می کند و در نتیجه باعث اتلاف انرژی می شود. سافت استارتر این اثر را کاهش میدهد و تا زمانی که فرآیند راهاندازی کامل نشود، جریان مقادیر تاثیرگذار را نشان نمیدهد.
گزینه های ارتباطی سافت استارتر
پارامترهای عملیاتی سیستم را می توان در سطح سازمانی از طریق یک شبکه ارتباطی نظارت کرد. میتوانید با ارائه دادههایی برای مدیریت فرآیند و تشخیصهای پیشگیرانه، زمان کار را افزایش دهید. استارترهای نرم انواع مختلفی از گزینه های ارتباطی، از جمله Modbus ، Ethernet، ControlNet™، DeviceNet™، و PROFIBUS™ را ارائه می دهند.
گزینه اتصال داخل مثلث در سافت استارتر
برخی از سافت استارتر های نرم را می توان به صورت مثلث به موتور متصل کرد. از آنجایی که جریان جریان در داخل دلتا 58 درصد جریان خط است، می توان از یک سافت استارتر بسیار کوچکتر استفاده کرد که مزیت های هزینه سافت را بیشتر می کند.
اتلاف حرارت کمتر
در یک سافت استارتر با بای پس یکپارچه، جریان از طریق کنتاکتور منتقل می شود، بنابراین هیچ جزء فعال برای تولید گرمای بیشتر روشن نیست.
سافت استارتر اشنایدر ، FAQ
معایب سافت استارتر
استارترهای نرم معمولا گران هستند.
تجمع گرما دمای داخلی پانل را تا حد زیادی افزایش می دهد.(فیلترهای گرد و غبار پانل و اگزوز فن ها باید مورد توجه قرار گیرند).
ساختمان و عملکرد داخلی سافت استارتر
اکنون که در مورد برخی از کاربردها و نحوه اتصال سافت استارتر به یک سیستم صحبت کردیم، اجازه دهید به عملکرد داخلی سافت استارتر بپردازیم. جزء اصلی سافت استارتر یک Teriac است که برای محدود کردن ولتاژ اعمال شده به موتور طراحی شده است. تریاک (Triac) از دو تریستور پشت سر هم یا SCR تشکیل شده است. هنگامی که یک پالس داخلی به گیت آن اعمال می شود و سپس جریان را به موتور ما می فرستد.پالس ها بر اساس زمان رمپ ارسال می شوند بنابراین جریان به آرامی به موتور اعمال می شود. این به موتور شروع نرم ما اجازه می دهد تا به آرامی شروع به کاهش گشتاور و جریان هجومی کند.
یک سافت استارتر معمولی سه فاز از شش تریستور یا یکسو کننده کنترل شده سیلیکونی را استفاده می کند که در یک پیکربندی غیر موازی قرار دارند تا موتورهای الکتریکی به آرامی راه اندازی شوند. تریستور از 3 قسمت تشکیل شده است:
- دروازه منطقی
- کاتد
- آند
هنگامی که یک پالس داخلی به گیت اعمال می شود، جریان را از آند به کاتد می دهد و سپس جریان را به موتور می فرستد. هنگامی که پالس های داخلی به گیت اعمال نمی شوند، SCR ها (یکسو کننده کنترل شده سیلیکون) در حالت خاموش هستند و بنابراین جریان را به موتور محدود می کنند.
این پالس های داخلی ولتاژ اعمال شده به موتور را محدود می کند که جریان آنی را کاهش می دهد. پالس ها بر اساس زمان رمپ ارسال می شوند بنابراین جریان به آرامی به موتور اعمال می شود. موتور متصل به سافت استارتر، با یک جریان صاف خوب راه اندازی می شود و با حداکثر سرعت از پیش تعیین شده بالا می رود. موتور در آن سرعت باقی خواهد ماند تا زمانی که موتور را متوقف کنیم، جایی که استارتر نرم موتور را به روشی بسیار شبیه به سطح شیب دار بالا می برد.
نمونه های کاربرد سافت استارتر در صنایع
گردگیر یا جمع کننده گرد و غبار
سافت استارترها معمولا در کاربردهای صنعتی استفاده میشوند که بار اینرسی بالایی داشته و به جریان زیادی نیاز دارند. یکی از این نمونهها، دستگاه اسکرابر هوا یا جمعکننده گرد و غبار (گردگیر) است. این دستگاه ها دارای فن های بزرگی در داخل ساختمان خود هستند. در این سیستم، مدتی طول می کشد تا فن به حرکت درآید، اما هنگامی که فن حرکت می کند، بار جریان و گشتاور روی موتور کاهش می یابد. در فن، سیستم، هوا را به داخل فیلترهایی که ذرات گرد و غبار در آنجا جمع می شوند می کشد. سپس هوای تمیز به کارخانه رانده می شود.
سافت استارتر زیمنس ، FAQ
سیستم های تامین آب
کاربردهای تامین آب یکی دیگر از کاربردهای عالی سافت استارتر است. هنگام استفاده از پمپ ها در یک فرآیند، بایستی آبه به آرامی به بالا آورده شود. در غیر این صورت، باعث افزایش فشار در سیستم آب می شوید که می تواند منجر به شرایط خطرناک شود.
سیستم های نقاله بار سنگین
سیستم های نقاله ای که بارهای سنگین را جابجا می کنند را می توان با استفاده از یک شروع کننده نرم نیز به حداکثر رساند. یک سافت استارتر در داخل کنترل پنل قرار خواهد گرفت و با برق سه فاز در قسمت بالایی عرضه می شود. سپس در قسمت پایین، برق سه فاز را به موتور می رساند.
نتیجه گیری
تا این جا به این نتیجه رسیدیم که اثرات مکانیکی و الکتریکی نامطلوبی وجود دارد که با استفاده از سافت استارتر | Soft Starter می توان از آن ها جلوگیری کرد. در مقالات دیگر به صورت تخصصی تر و مفصل تر درباره تفاوت سافت استارتر و اینورتر صحبت خواهیم نمود.
تفاوت سافت استارتر و درایو
تفاوت اصلی بین سافت استارتر و درایو این دو این است که یک درایو ، VFD می تواند سرعت یک موتور را تغییر دهد در حالی که یک استارت نرم تنها راه اندازی و توقف آن موتور را کنترل می کند. هنگام مواجهه با یک برنامه کاربردی، قیمت و اندازه به نفع یک شروع کننده نرم است. در صورت نیاز به کنترل سرعت، VFD انتخاب بهتری است.
سلام
با تشکر از لیست کامل تون از سافت های اشنایدر.
کدام دسته از سافت های بالا آنالوگ و کدام دیجیتال هستن؟
با سلام و احترام
سری ATS01 از دسته سافت استارتر های آنالوگ و سری ATS22 و ATS48 از دسته سافت استارترهای دیجیتال می باشند.
سلام خداقوت.
باتوجه به حساسیت کارفرما آیا محصولات این لیست اورجینال می باشد؟
با سلام و احترام
بله. تمامی کالاهای ارائه شده توسط شرکت پناپ اصل، همچین محصولات این شرکت از ۱ سال گارانتی و ۵ سال خدمات پس از فروش برخودار هستند.
سلام
آیا همه سافت استارت های اشنایدر دارای کنتاکتور بای پس داخلی هستند؟
سلام، با تشکر از سوال شما.
خیر، دو مدل ATV22 و ATS01 دارای بایپس داخلی میباشند ولی مدل ATS48 بایپس داخلی ندارند و باید به صورت خارجی، کنتاکتوری برای این کار در نظر گرفته شود.