سافت استارتر یا راه اندازی نرم و نحوه انتخاب آن! مطالعات نشان داده‌اند که به طور متوسط 90 درصد از موتورهایی که در صنعت استفاده می‌شوند هیچ فرمی از کنترل به جز کلیدهای الکترومغناطیسی ندارند. این امر باعث افزایش سرعت فرسودگی ماشینها می‌شود زیرا شتاب گرفتن سریع منجر به گشتاور آسیب‌زا و نیز کشیدن جریان استارت بالا می‌گردد. سافت استارترها این مشکل را از طریق کنترل جریان در حین روشن و خاموش شدن موتور حل می‌کنند.
در مواردی که سرعت موتور متغیر می‌باشد با استفاده از درایوهای کنترل سرعت می‌توان به میزان قابل توجهی از هدر رفتن انرژی جلوگیری کرد. در مواردی که سرعت موتور ثابت است نیز سافت‌استارترها جزو راه‌حل‌های اقتصادی به شمار می‌روند.
هدف ازین نوشتار معرفی سافت استارترها و بررسی مزیت های استفاده از سافت‌استارتر نسبت به روشهای راه‌اندازی الکترومکانیکی می‌باشد. همچنین در خصوص انتخاب سافت استارتر مناسب نیز توضیحاتی آورده شده است.
مزیت های سافت استارتر
سافت استارتر عملکرد استارت موتور را در بسیاری از موارد بهبود می‌بخشد.
- شتاب گرفتن نرم موتور مانع از ایجاد گشتاور راه‌اندازی بسیار شدید می گردد. این گشتاورهای گذرا در راه‌اندازی موتور به روش مستقیم به احتمال بسیار بالا ایجاد شده و باعث رساندن آسیب به موتور می‌شوند.
- با استفاده از سافت استارتر ولتاژ یا جریان به صورت تدریجی افزایش پیدا می‌کند. برخلاف راه‌اندازی مستقیم که ولتاژ یا جریان به صورت ناگهانی به پیک می‌رسد.
- با استفاده از سافت استارتر می‌توان به راحتی عملکرد استارت موتور را با توجه به نیاز خاص موتور و باری که روی آن است تنظیم نمود.
- سافت استارتر به ما توانایی کنترل دقیق روی محدوده جریان را می‌دهد.
- استفاده از سافت استارتر منجر به ایجاد عملکرد پایدار در موتور می‌شود حتی در صورت استارت های پی‌در‌پی.
- در صورت تغییر بار روی موتور با استفاده از سافت استارتر می‌توان از عملکرد موتور در حین استارت اطمینان حاصل کرد. حتی اگر به صورت پی در پی بار روی موتور را تغییر داده و موتور را روشن کنیم.
سوای از مزایای فوق‌العاده در روشن کردن موتور، سافت استارترها طیفی وسیع از ویژگیهایی را شامل می‌شوند:
- سافت استاپ (خاموش شدن نرم موتور که در از بین بردن ضربه قوچ[1] مفید است.)
- اندازه‌گیری و نظارت (با استفاده از سافت استارتر می‌توان به تاریخچه عملکرد موتور دسترسی داشت)
- حفاظت از موتور و مدار
کاربردها
به طور کلی استفاده از سافت‌استارتر برای همه موتورها می‌تواند دارای مزایایی باشد. به چند مورد از مهمترین مزایای سافت استارتر در زیر اشاره می‌شود.
پمپ‌ها
- به حداقل رساندن شوک هیدرولیکی در خطوط لوله در حین روشن و خاموش شدن موتور
- کاهش جریان راه‌اندازی موتور
- به حداقل رساندن تنش مکانیکی روی شفت موتور
- حفاظت از موتور در برابر تغییر فاز که منجر به حفاظت از موتور در برابر چرخش‌های معکوس موتور می‌گردد.
- راه‌اندازی کنترل شده موتور بدون شوکهای مکانیکی که منجر به کاهش تنش کششی روی تسمه می‌گردد.
- استپ کنترل شده و به دور از شوک مکانیکی موتور
- عملکرد استارت بهینه حتا با وجود بارهای متغیر ( برای مثال وقتی بار روی تسمه تخلیه می شود)
- افزایش طول عمر مکانیکی دستگاه
- کاهش هزینه نگهداری
سانتریفیوژها
- مانع از ایجاد تنش مکانیکی می‌شود.
نسبت به روش ستاره/مثلث مدت زمان راه‌اندازی کمتر می‌شود.
در تله‌کابین‌ها
- منجر به احساس راحتی بیشتر می‌شود و نیز از تاب خوردن تی_بار ها جلوگیری می‌کند.
- نیاز به جریان راه‌اندازی پایین راه‌اندازی موتورهای بزرگ با منبع قدرت ضعیف را امکان‌پذیر می‌کند.
- شتاب‌گرفتن نرم و تدریجی سوای از بار روی موتور.
- حفاظت در برابر تغییر فاز از چرخش معکوس موتور جلوگیری خواهد کرد.
کمپرسورها
- کاهش یافتن شوک مکانیکی، طول عمر کمپرسور، کوپلینگها و موتور را افزایش می‌دهد.
- در شرایطی که ظرفیت بیشینه جریان محدود می‌باشد، جریان استارت محدود شده امکان راه‌اندازی کمپرسورهای بزرگ را فراهم خواهد کرد.
- حفاظت در برابر تغییر فاز از چرخش معکوس موتور جلوگیری خواهد کرد.
فن‌ها
- افزایش طول عمر کوپلینگها از طریق کاهش شوک مکانیکی کاهش یافته
- در شرایطی که ظرفیت بیشینه جریان محدود می‌باشد، جریان استارت محدود شده راه‌اندازی فنهای بزرگ را ممکن می‌کند.
- حفاظت در برابر تغییر فاز از چرخش معکوس موتور جلوگیری خواهد کرد.
میکسرها
- چرخش نرم موتور در حین راه اندازی منجر به کاهش تنش مکانیکی می‌شود.
- جریان استارت کاهش یافته.
انتخاب سافت استارتر:
- مشخص کردن نیاز
- تعیین کاربرد که به شما خواهد گفت جریان راه‌اندازی مورد نیاز چه قدر خواهد بود.
- محاسبه کنید که کدام مدل راه‌اندازی متناسب با کاربرد مد نظر خواهد بود.
گام اول: (انتخاب راه‌انداز)
شما نیاز دارید راه‌اندازی را انتخاب نمایید که ویژگیهای متناسب با کاربرد موردنظرتان را ارائه دهد. این امر شامل موارد زیر است:
- بهترین روش راه‌اندازی برای کاربرد مورد نظر
- آپشن‌های ورودی و خروجی متناسب با تجهیزات جانبی
- روش های حفاظتی به خصوص
گام دوم: (تعیین کاربرد)
کاربردهای متفاوت به طور معمول نیاز به سطوح متفاوتی از جریان استارت دارند. سطح جریان راه‌اندازی بر تعداد دفعاتی که سافت استارتر در هر ساعت می‌تواند راه‌اندازی شود تأثیر می‌گذارد. بعضی از سافت استارترها ممکن است جریان راه‌اندازی متناسب با کاربرد های با توان بالا را نداشته باشند.
گام سوم: (تعیین سایز مناسب راه‌انداز)
سافت استارتر بایستی سایز مناسبی نسبت به موتور و کاربرد آن داشته باشد. یک سافت استارتر انتخاب کنید که نرخ جریان آن حداقل با جریان راه‌اندازی موتور در حداکثر بار برابر باشد.
مثال :
- کاربرد: پمپ سانتریفیوژ
- جریان نامی در حداکثر بار: 213 آمپر
- توقف و راه‌اندازی : نیاز داریم که پمپ روزانه دو بار روشن و خاموش شود.
- ویژگیهای دیگر مورد نیاز: کنترل ضربۀ قوچ الزامی است.
به طور معمول جریان لازم برای راه‌اندازی یک پمپ سانتریفیوژ 350% جریان نامی آن در حداکثر بار خواهد بود. در نتیجه سافت استارتری که انتخاب می‌کنید حداقل بایستی 745.50 آمپر را بتواند تحمل کند. بهترین روش توقف نرم برای مهار کردن ضربه قوچ، کنترل انطباقی می‌باشد.
- عوامل دیگری که ممکن است روی انتخاب سایز مناسب سافت‌استارتر تأثیرگذار باشند مانند شرایط محیطی از قبیل ارتفاع یا دمای محیط ، نحوه اتصال داخلی (از قبیل مستقیم یا مثلث) و…
سافت استارتر و نحوه انتخاب آن
آیا به استفاده از یک کنتاکتور اصلی نیاز داریم؟
سافت استارتر را می‌توان بدون استفاده از کنتاکتور اصلی در مدار نصب کرد اما تکنیکهای کنترل به دلایل زیر استفاده از کنتاکتور اصلی را ضروری می دانند:
- بنا به مقررات و قوانین برقی مربوط به هر کشور
- امکان ایجاد جدایی فیزیکی در شرایطی که سافت استارتر در حال استفاده نیست و نیز در صورتی که سافت استارتر تریپ داده باشد را فراهم می‌کند.
- حتی در صورت خاموش بودن ممکن است جریان نشتی از سافت‌استارتر قابل توجه باشد لذا بنا به دلایل حفاظتی استفاده از کنتاکتور ممکن است ضروری باشد.
- کنتاکتور مورد استفاده برای سافت استارتر باید از نوع AC3 باشد.
کنتاکتورهای بای‌پاس
هنگامی که موتور در سرعت پر کار می‌کند، کنتاکتورهای بای‌پاس سافت استارتر را از مدار خارج می‌کنند و جریان الکتریکی در مسیر بای‌پاس ادامه می‌یابد.
بعضی از سافت‌استارترها در درون خود کنتاکتور بای‌پاس دارند و در سایر موارد بایستی از کنتاکتور بای‌پاس خارجی استفاده گردد.
- کنتاکتورهای بای‌پاس از اتلاف انرژی و نیز داغ شدن تجهیزات جلوگیری می‌کنند.
- کنتاکتورهای بای‌پاس بایستی از نوع AC1 باشند.
- کنتاکتور بای‌پاس خارجی بایستی به ترمینال‌های بای‌پاس سافت‌استارتر متصل گردد.
سافت استارترهای دارای اتصال دلتای داخلی
در اتصال مثلث، سافت استارتر مشخصه جریان را به صورت سری با سیمپیچهای موتور قرار خواهد داد. در این حالت سافت استارتر بایستی جریان فاز را تحمل کند و نه جریان خط را. در نتیجه سافت استارتر می‌تواند موتورهایی با جریان‌هایی بیشتر را راه‌اندازی کند.
- ممکن است در نتیجه استفاده از سافت استارتر با اتصال مثلث داخلی، هزینه‌های نصب نیز کاهش یابد. بایستی وجود کنتاکتور اصلی را نیز در نظر گرفت.
- بدیهی است در موتورهایی که قابلیت اتصال مثلث ندارند راه‌اندازی موتور با استفاده از این روش منطقی نخواهد بود.
سوال: چگونه اتصال ستاره مثلث را با سافت استارتر جایگزین کنیم؟
اگر سافت استارتر دارای اتصال مثلث داخلی می‌باشد کافی است اتصالات ستاره/مثلث را قطع و کلافها را به کنتاکتهای سافت‌استارتر متصل بفرمایید. در غیر اینصورت خروجی سافت‌استارتر را به صورت مثلث متصل کنید.
سوال: آیا می‌توان از سافت استارتر برای راه‌اندازی موتورهای دو سرعته استفاده نمود؟
بله. می‌توان برای راه‌اندازی موتورهای دالاندر و موتورهایی که دو سیم‌پیچ دارند از سافت استارتر استفاده کرد. موتورهای دالاندر در موارد به خصوصی مانند کمپرسور یا فنهای دو سرعته کاربرد دارند. سیمپیچهای موتور دالاندر به صورت خارجی امکان اتصال دارند. (در صورت اتصال ستاره : کند و در صورت اتصال مثلث : دور تند)
موتورهای دارای دو سیم‌پیچ دارای دو نوع تنظیمات قطب مجزا از هم روی یک شفت مشترک هستند. (برای مثال 4 قطبی و 8 قطبی). این تنظیمات با استفاده از یک کنتاکتور AC3 قابل انتخاب خواهد بود.
- نمی‌توان از سافت استارترها برای راه‌اندازی موتورهایی که با استفاده از تغییر فرکانس استاتور، دور موتور را تغییر می‌دهند استفاده کرد.
سوال : آیا می‌توان از یک سافت استارتر برای راه‌اندازی چندین موتور استفاده کرد؟
بله. می‌توان در اتصال سری موتورهای مشابه به این روش عملکرد. مواردی از قبیل طول مدار و… بایستی در محاسبات مدنظر قرار گیرند. بدیهی است در صورتی که بخواهیم موتورها را به صورت مجزا (ناهمزمان) راه‌اندازی کنیم، بایستی به ازای هر موتور یک سافت استارتر، کنتاکتور اصلی و کنتاکتور بای پاس مجزا در نظر گرفته شود.
- از سافت استارتر می‌توان برای راه‌اندازی موتورهای رینگ لغزش استفاده کرد.
سوال : آیا می‌توان از سافت استارتر برای تغییر جهت موتور استفاده کرد؟
خیر، بایستی از کنتاکتور کمکی استفاده شود. (تغییر جهت فازها)
کدهای کاربردی AC53
کدهای کاربردی AC53 جریان نامی (حداکثر جریان قابل تحمل) راه اندازهای نرم را تحت شرایط کاری مشخص تعیین می کنند. کد کاربردی، حداکثر اندازه موتوری که راه انداز نرم می تواند در شرایط تعیین شده با آن کار کند را مشخص می کند. جریان نامی ممکن است با تغییر شرایط کاری، تغییر کند.
کدهای کاربردی AC53a
کدهای کاربردی AC53a میزان جریان و استاندارد شرایط عملکرد یک سافت‌استارتر بدون بای‌پاس را مشخص می‌کند.
مشخصه جریانی که سافت استارتر می‌تواند تحمل کند، تعیین‌کننده بزرگترین اندازه موتوری است که به وسیله این سافت استارتر قابل راه‌اندازی خواهد بود. مشخصات جریان سافت استارتر به مواردی از قبیل تعداد استارت در ساعت، مدت زمان و شدت جریان استارت و درصد سیکلهای عملکردی سافت استارتر (جریان گذرا) بستگی دارد.
در ادامه بخوانید: تفاوت کلید مینیاتوری (MCB) و کلید کمپکت (MCCB)
مشخصه جریان سافت استارتر فقط در صورتی معتبر است که شرایط مشخص شده در کدهای کاربردی در نظر گرفته شده باشد. در شرایط غیراستاندارد سافت استارتر ممکن است جریانی بالاتر یا پایین‌تر از جریان مشخصه داشته باشد.
مشخصه جریان راه‌انداز: جریانی است که در حداکثر بار با در نظر گرفتن سایر شرایط استاندارد عنوان شده در کد کاربری از سافت استارتر عبور می‌کند.
جریان راه‌انداز: بیشینه جریان استارت قابل دسترسی
زمان راه‌اندازی: بیشینه زمان مجاز
سیکل جریان دارای بار: بیشینه درصد هر سیکل کاری که سافت استارتر قادر به کار کردن در آن است.
تعداد استارت در ساعت: بیشینه تعداد راه‌اندازی مجاز در ساعت.
سیکل کاری
سیکل کاری عبارت است از مدت زمان راه‌اندازی + مدت زمان کار تقسیم بر مدت زمان راه‌اندازی + مدت زمان کار + مدت زمان خاموشی
کد کاربردی AC53b
کد کاربردی AC53b مشخصه جریان و شرایط عملکردی استاندارد برای یک سافت استارتر در حالت بای‌پاس را مشخص می‌کند. (به صورت داخلی یا به وسیله یک کنتاکتور بیرونی بای‌پاس شده باشد.)
مشخصه جریان سافت استارتر بیشینه اندازۀ موتوری را که به وسیله آن سافت‌استارتر قابل راه‌اندازی خواهد بود را تعیین می‌کند. مشخصه جریان سافت‌استارتر به تعداد استارت در ساعت، مدت زمان و شدت جریان راه‌اندازی و مدت زمانی که سافت استارتر بین راه‌اندازی‌ها خاموش خواهد بود (یعنی جریان از آن عبور نمی‌کند) بستگی دارد.
مشخصۀ جریان سافت‌استارتر فقط هنگامی دارای اعتبار خواهد بود که شرایط استاندارد مشخص شده در کد کاربری عنوان شده برقرار باشد. در شرایط غیراستاندارد سافت استارتر ممکن است مشخصه جریان بالاتر یا پایینتری در شرایط کار مختلف داشته باشد.
مشخصه جریان راه‌انداز: جریانی است که در حداکثر بار با در نظر گرفتن سایر شرایط استاندارد عنوان شده در کد کاربری از سافت استارتر عبور می‌کند.
جریان راه‌انداز : بیشینه جریان استارت قابل دسترسی
زمان راه‌اندازی: بیشینه زمان مجاز راه‌اندازی
زمان خاموش بودن: کمینه جریان مجاز بین پایان یک استارت و شروع استارت بعدی.
در صورتی که برای راه‌اندازی موتورهای بزرگ (با توان نامی بیشتر از 300 کیلووات) از سافت‌استارتر استفاده کنیم بایستی موارد زیادی را در نظر بگیریم:
- معمولاً در موتورهای بزرگ جنس روتور مسی می‌باشد (نه آلومینیومی) این امر منجر به کاهش گشتاور راه‌اندازی مؤثر شده و ممکن است اینرسی روتور را افزایش دهد.
- افزایش اینرسی روتور ممکن است سبب افزایش مدت زمان راه‌اندازی شود.
- جریان راه‌اندازی در موتورهای بزرگ اصولاً بسیار بیشتر از موتورهای کوچک خواهد بود.
تعداد روشن و خاموش شدن در ساعت بر اساس ویژگیهای موتور محدود خواهد بود
