سافت استارتر و نقش آن در سیستم‌های صنعتی
واحد نویسندگی دندان لند
مرداد 19, 1402
130301
سافت استارتر یا راه‌انداز نرم
از سافت استارترها چه می‌دانید؟ نام دیگرشان راه‌اندازهای نرم است. به نظر شما برای یک قصعه صنعتی که در ماشین‌آلات سنگین و پیچیده کاربرد دارد این نام مناسب است؟ د رادامه این نوشته با ما همراه باشید تا از چند و چون کار این راه انداز نرم سر در بیاوریم.
سافت استارتر چیست و چه نقشی در سیستم‌های صنعتی دارد؟
سافت‌استارتر یا راه‌انداز نرم دستگاهی است که همراه موتورهای جریان متناوب استفاده می‌شود تا به صورت موقت بار و گشتاور واردشده بر سیستم انتقال قدرت را در زمان راه‌اندازی موتور کاهش دهد. استفاده از راه‌اندازهای نرم باعث کاهش تنش مکانیکی وارد شده بر موتور و محور می‌شود و تنش‌های الکترودینامیک واردشده بر کابل‌های قدرت و شبکه توزیع نیروی الکتریکی را کاهش می‌دهد و موجب بالارفتن طول عمر سامانه می‌شود.
راه‌انداز نرم با کاهش دادن ولتاژ در زمان راه‌اندازی باعث کاهش گشتاور موتور القایی جریان‌متناوب می‌شود. راه‌اندازهای نرم به صورت سری بین موتور و منبع تغذیه قرار می‌گیرند و با استفاده از فناوری‌های حالت جامد جریان موتور و در نتیجه ولتاژ اعمال‌شده بر آن را کنترل می‌کنند. در تئوری، می‌توان راه‌انداز نرم را درون اتصال مثلث موتوری که به صورت مثلث بسته شده‌است نیز به کار گرفت. راه‌اندازهای نرم دارای عملکرد توقف نرم نیز هستند که کاهش تدریجی گشتاور موتور را کنترل می‌کند.
از دیگر روش‌های راه‌اندازی نرم می‌توان به راه‌اندازی ستاره‌مثلث، استفاده از اتوترانسفورماتور و تغییر تعداد قطب‌های موتور اشاره کرد. با این وجود با ظهور نیمه‌هادی‌های قدرت قابل اطمینان و اقتصادی، استفاده از راه‌اندازه‌های نرم الکترونیکی رو به افزایش است. راه‌انداز نرم جایگزینی برای درایوهای سرعت‌متغیر نیستند. راه‌انداز نرم شتاب را واپایی نمی‌کند. سافت استارتر، کلید حرارتی و اینورترها از جمله محصولاتی هستند که کیفیت و مرغوبیت آنها در تولید نهایی بسیار اثرگذار است.
سافت استارتر چگونه عمل می‌کند؟
در بسیاری از راه‌اندازهای الکترونیکی با استفاده از شش تریستور در هنگام راه‌اندازی مانع رسیدن از بخش بزرگی از ولتاژ تغذیه به موتور می‌شوند و رفته‌رفته ولتاژ را افزایش می‌دهند تا نهایتاً موتور به ولتاژ نامی خود برسد. این راه‌اندازها روش‌هایی برای تنظیم مدت‌زمان رسیدن به ولتاژ کامل و شیب افزایش ولتاژ را دارا هستند. به‌طور معمول جریان راه‌اندازی به گونه‌ای کنترل می‌شود که از سه‌برابر جریان بار کامل تجاوز نکند و مدت‌زمانی راه‌اندازی نزدیک به ۳۰ ثانیه است. در برخی از طراحی‌ها پس از اینکه موتور سرعت گرفت تریستورها را با استفاده از کنتاکتور از مدار خارج می‌کنند.
بارهایی که لختی بیشتری دارند نیاز به مدت‌زمان راه‌اندازی بیشتری خواهند داشت. راه‌اندازهای نرم عموماً دارای مشخصات نامی ۱۰ راه‌اندازی در ساعت با مدت‌زمان ۳۰ ثانیه هستند. باید توجه داشت که هر توقف نرم معادل یک راه‌اندازی نرم خواهد بود، بنابراین هر راه‌اندازی و توقف معادل دو بار راه‌اندازی است. همچنین ممکن است برخی راه‌اندازها حلقه‌بسته باشند که می‌توانند برای حفاظت موتور در برابر اضافه‌جریان یا قطع تغذیه استفاده شوند. برخی از انواع راه‌انداز نرم ممکن است دارای کنارگذار درونی باشند.
الکتروموتور در سایز‌های بزرگتر را نمی‌توان به صورت مستقیم راه اندازی کرد چون که با جریان راه اندازی ۴ الی ۱۰ برابر جریان نامی مواجه خواهیم شد پس از روش‌هایی مثل ستاره مثلث ، سافت استارتر و درایو صنعتی (اینورتر) استفاده می‌کنیم.
گروه صنعتی پارس خورشید واردکننده انواع سافت استارتر، اینورتر و کلیدهای حرارتی از برندهای برتر جهانی است، کافی است سری به صفحه محصولات این قطعات در سایت پارس خورشید بزنید تا انتخاب برایتان راحت تر شود.
راه‌اندازی با مقاومت متغیر در سیم‌پیچ روتور
این روش تنها در موتورهای القایی روتور-سیم‌بندی‌شده قابل استفاده است. مقاومت متغیر از راه حلقه‌های لغزش با سیم‌پیچ روتور سری می‌شود. پس از پایان راه‌اندازی می‌توان مقاومت را از مدار خارج کرد. میزان مقاومت لازم برای راه‌اندازی به مقاومت داخلی روتور و راکتانس موتور -استاتور و روتور بستگی دارد. با افزایش مقاومت جریان ورودی به موتور کاهش و ضریب‌توان افزایش می‌یابد تا جایی که حداکثر گشتاور حاصل می‌شود، پس از آن جریان ورودی همچنان کاهش می‌یابد و ضریب توان افزایش می‌یابد ولی گشتاور کاهش پیدا خواهد کرد. این موتورها و در نتیجه این روش راه‌اندازی، کاربرد خانگی و تجاری ندارد زیرا کاربرد اصلی موتور روتورسیم‌بندی شده در فن‌ها و پمپ‌ها است، بنابراین این روش راه‌اندازی تنها در سامانه‌های صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سافت استارتر در چه مواقعی به دردر می‌خورد؟
دلیل اصلی استفاده از سافت استارتر، کاهش ولتاژ موتور در هنگام راه اندازی موتور است. کاهش ولتاژ موتور باعث می‌شود که الکتروموتورها در هنگام روشن شدن شتاب کمتری داشته باشند. سافت استارترها در صنایع مختلف برای راه اندازی آرام و محافظت از الکتروموتورهایی با توان بالا استفاده می‌شوند. سافت استارترها با کاهش گشتاور موتورها و زیاد کردن آن به مرور باعث امنیت آن می‌شوند. بهتر است از سافت استارترها در موتورهایی که دارای سرعت ثابتی هستند، استفاده شود. در صنایع مختلف برای راه‌اندازی و حفاظت از فن‌ها، پنکه‌ها، تسمه نقاله، پمپ آب و… از سافت استارتر استفاده می‌کنند. سافت استارتر علاوه بر افزایش امنیت تجهیزات، در کاهش لغزش و حرکت موتورها در حین روشن شدن و انجام کار مؤثر است.
از دیگر کاربردهای سافت استارتر:
- پمپ
- فن
- کمپرسور
- نوار نقاله
- میکسر
- سنگ شکن
- آسیاب
- سانتریفیوژ
- و …
چند نوع سافت استارتر در بازار وجود دارد؟
سافت استارترها با توجه به نوع برند و نحوه کارکرد انواع مختلفی دارند. سافت استارترها ممکن است به لحاظ میزان ولتاژ و نحوه عملکرد با هم دیگر متفاوت باشند. به طور کلی سافت استارترها به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند که عبارتند از:
- سافت استارتر آنالوگ: سافت استارتر آنالوگ قدیمی‌تر هستند و برای راه‌اندازی آنها از دیپ سوئیچ یا پتانسیومترهایی که روی دستگاه اصلی نصب شده است، استفاده می‌شود.
- سافت استارتر دیجیتال: سافت استارتر دیجیتال که نسبت به مدل آنالوگ جدیدتر هستند از امکانات پیشرفته‌تری برخوردار هستند. به سافت استارترهایی که تنظیمات و روشن شدن آن توسط نمایشگر انجام شود، سافت استارترهای دیجیتال می‌گویند. سافت استارتر دیجیتال قابلیت دسترسی و ارتباط با شبکه‌های صنعتی را دارند.
سافت استارتر به چه نحوی نصب می‌شود؟
نحوه نصب سافت استارتر با اینورتر متفاوت است. سافت استارتر شامل سه عدد ورودی و سه عدد خروجی می‌شود. همچنین در سافت استارتر برای روشن کردن از کنتاکتور سیم‌بندی قدرت و فرمان استفاده می‌شود. برای روشن کردن سافت استارتر به یک جریان برق جداگانه نیاز است. در سافت استارتر از کنتاکتور استفاده می‌شود تا قبل از روشن‌شدن، برق به الکتروموتور متصل نشود. در ادامه با تنظیم سافت استارتر از طریق صفحه نمایش یا پتانسیومتر، برای راه‌اندازی نرم الکتروموتورها اقدام می‌کنند. تنظیم پارامترها در سافت استارترها نیاز به مهارت و تجربه بالایی دارد. با توجه به نوع الکتروموتور نحوه روشن کردن سافت استارتر باید تنظیم شود.
مزایای استفاده از سافت استارتر
- حذف جریان هجومی و گشتاور لحظه‌ای در زمان راه اندازی
- افزایش طول عمر موتور و پمپ ها
- افزایش قابلیت اطمینان و راندمان سیستم
- کاهش سایز کابلها و کلیدهای اتصال به شبکه به علت کاهش جریان موتور
- استارت و استپ سیستم بدون ضربه
- کاهش هزینه‌ها، مخصوصا هزینه‌های تعمیر ونگهداری
- شتاب گیری و شتاب دهی نرم
چطور سافت استارتر را کنترل کنیم؟
سافت استارتر را می‌توان با سیم کشی مستقیم شاسی‌های استارت/استپ کنترل کرد یا می‌توان آن را از طریق اترنت کنترل کرد. هر دو روش کنترلی مزایا و معایب خود را دارند. در روش اتصال مستقیم سیگنال‌های 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 می‌دهد، که قابلیت کنترل و مانیتورینگ قابل تنظیم را ارائه می‌دهد.
اجزای مهم سافت استارتر
در مدار داخلی سافت استارتر سر راه هر فاز دو تریستور (SCR) که به صورت موازی معکوس (پشت به پشت یا ترایاک) وصل شده‌اند وجود دارد که در مجموع ۶ عدد SCR به موتور وصل است. این تریستورها با استفاده از یک مدار منطقی جداگانه شامل مدار کنترل کننده PID یا یک میکرو کنترلر کنترل می‌شوند. مدار منطقی با استفاده از یک مدار یکسو کننده از برق اصلی تغذیه می‌کند.
به غیر از سوئیچ‌های قدرت و مدار‌های منطقی، سایر اجزای حفاظتی مانند بریکر یا فیوز، کنتاکتور مغناطیسی برای ایزولاسیون و یک رله اضافه بار (OLR) برای جلوگیری از اضافه جریان استفاده می‌شود. هنگامی که ولتاژ راه اندازی به مقدار نامی برسد، کنتاکتور بای پس موتورهای الکتریکی را بر می‌دارد و مستقیما به کار می‌اندازد.
