Soft Starter

سافت استارتر (Soft Starter)

برای راه اندازی الکتروموتورهایی با توان بالا، روش‌های مختلفی وجود دارد. از جمله روش‌هایی که در گذشته استفاده می‌شد؛ استفاده از روش ستاره مثلت بود. علت عدم راه اندازی الکتروموتورها (به خصوص در توان بالا) به روش مستقیم، استفاده از جریان هجومی بالا در راه اندازی است که در برخی از آنها به ده برابر جریان نامی نیز می‌رسد. استفاده از این جریان بسیار بالا حداقل دو نتیجه به همراه دارد:
1- افت شبکه به دلیل جریان کشی بالا
2- استهلاک مکانیکی برای الکتروموتور به علت تنش بالا در هنگام راه اندازی

بر همین اساس و با گذشت زمان دستگاهی ساخته شد که اساس عملکرد آن بر مبنای کنترل ولتاژ بود. این دستگاه که سافت استارتر یا راه انداز نرم نامیده می‌شود، در پایه‌ای ترین حالت دو وظیفه را برای ما انجام می‌دهد:
1- راه اندازی و توقف نرم (آرام) الکتروموتورها
2- کنترل گشتاور و جریان راه اندازی

سافت استارترها بر حسب پارامتر های کنترلی برنامه ریزی شده در برد PCB شان در مدل‌های متنوع و گوناگونی کار می‌کنند. اما اساس مشترک همه آن‌ها راه اندازی نرم الکتروموتورها است. تفاوت استفاده از سافت استارتر به جای استفاده از مدار کنتاکتوری ستاره مثلث به کنترل جریان و گشتاور باز می‌گردد. مدار کنترل یک سافت استارتر بر اساس برند خریداری شده می‌تواند به صورت آنالوگ و یا دیجیتال باشد. علاوه بر آن یک سافت استارتر می‌تواند تعدادی ورودی و خروجی فرمان و سیستم حفاظت داشته باشد که این ورودی و خروجی‌ها می تواند فیکس یا قابل برنامه ریزی باشد.
بخش‌های حفاظتی یک سافت استارتر بر اساس برند و مدل تهیه شده، شامل حفاظت های ولتاژ، جریان، فرکانس، بار، حرارت و… است. سیستم حفاظت بار در سافت استارتر های جدید به صورت الکترونیکی بوده و دارای دقت بالاتری نسبت به نمونه مشابه آنالوگ (رله ای) است.
با به روز شدن صنایع و سیستم‌های اتوماسیون صنعتی در مدل‌های پیشرفته‌تر، شبکه‌های صنعتی نیز برای سافت استارترها تعریف شده است تا بتوان آن‌ها را از راه دور و با استفاده از شبکه هایی مانند Modbus,Profibus و… کنترل کرد.

انواع سافت استارتر

به طور کلی سافت استارتر های موجود در بازار، فارغ از انواع حفاظت‌هایی که می‌توانند داشته باشند، به دو دسته تقسیم می‌شوند:

1- سافت استارتر با بای پس داخلی ( Soft Stater with Bypass)

این مدل در برخی نمونه‌ها با کنتاکتور داخلی همراه است. در مدار مجموعه سافت استارتر تیغه‌هایی با مدار داخلی سافت استارتر موازی شده است که مستقیما به ورودی و خروجی متصل است. زمانی که الکتروموتور توسط سافت استارتر راه اندازی شد و به دور نامی خود رسید، این تیغه ها وارد عمل شده و سافت استارتر را از مدار خارج می‌کنند.

2- سافت استارتر با بای پس خارجی ( Soft Stater without Bypass)

در این مدل دیگر نشانی از تیغه یا کنتاکتور داخلی نیست. در این نمونه ما یک کنتاکتور را در خارج از سافت استارتر با آن موازی می کنیم. زمانی که موتور توسط سافت استارتر به جریان نامی رسید؛ رله تعبیه شده در مدار به کنتاکتور فرمان اتصال می دهد و سافت استارتر با استفاده از کنتاکتور خارجی تعبیه شده، بای پس می‌شود.
با توجه به موارد ذکر شده، شاید به نظر برسد که به دلیل این که برای بای پس خارجی نیاز به ادوات، تجهیزات و به طور کلی مدار خارجی داریم، استفاده از این مدل به صرفه نیست. لازم به ذکر است که عموم کارشناسان برق این نظر را دارند که چون بای پس داخلی بعد از مدت زمانی ممکن است از بین برود (حال به سبب استهلاک یا ایراد در مدار مانند عبور جریان بیش از حد از تیغه ها)، استفاده از نمونه بدون بای پس (یا بای پس خارجی) به صلاح‌تر است.

مشخصات فنی سافت استارتر

در هنگام خرید یک سافت استارتر باید مشخصات فنی زیر را در نظر گرفت و با آگاهی کامل از نوع مصرف کننده و عملیات مورد انتظار، خرید را انجام داد.
• ولتاژ نامی ( ولتاژ مصرفی)
• تعداد فاز ( تکفاز / سه فاز)
• جریان نامی (جریان مصرفی)
• کاربرد محصول ( ماشین ساده، ماشین سنگین، ماشین استاندارد، پمپ، فن و…)
• قدرت یا توان بر حسب کیلووات ( معمولاً 0.37 الی 315 کیلووات)
• میزان گشتاور راه اندازی الکتروموتور
• نوع محصول ( دارای بای پس داخلی / فاقد بای پس داخلی)
• مدت زمان راه اندازی قابل تنظیم
• روش توقف موتور
• آیتم های حفاظتی
• پشتیبانی از شبکه های صنعتی و اتصال به سیستم های اتوماسیون صنعتی

نحوه عملکرد سافت استارتر

استفاده از سافت استارتر در یک پروژه برای راه اندازی الکتروموتورها در مقایسه با دیگر روش‌های راه اندازی، مزایای زیر را به همراه دارد.
• عدم وجود جریان هجومی در هنگام راه اندازی و گشتاور لحظه‌ای
• کاهش استهلاک الکتروموتورها و افزایش طول عمر کوپلینگ‌ها، بلبرینگ‌ها، یاتاقان و…
• افزایش ایمنی و اطمینان
• افزایش راندمان سیستم
• کاهش هزینه‌های مصرف برق و صرفه جویی انرژی
• کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری
• قابلیت کنترل و آگاهی از شرایط الکتروموتور
• راه اندازی و توقف بدون ضربه و به صورت نرم
• کاهش سایز کابل‌های قدرت

کاربرد سافت استارتر

به طور کلی در هر مکانی که شما از الکتروموتورهای قدرت استفاده می‌کنید، می‌توانید از یک سافت استارتر برای راه اندازی و کنترل آن الکتروموتور استفاده نمایید. برهمین اساس می توان کاربردهای زیر را برای سافت استارترها مثال زد:

1- جابجایی مواد به کمک نوار نقاله
2- جابجایی بارهای سنگین نظیر آسانسور، تاور، جرثقیل و پله برقی
3- جابجایی میعانات آبی و گازی با استفاده از پمپ‌ها
4- جابجایی هوا و سیستم‌های تهویه با استفاده از فن‌ها
5- استفاده در میکسرهای صنعتی
6- استفاده از دستگاه‌های اکسترودر
7- استفاده در دستگاه‌های برش، خم، تزریق
و…

نحوه نصب سافت استارترها

نحوه نصب سافت استارترها بسیار راحت است. تنها قسمت مهم در نصب تنظیمات آن است که باتوجه به برند و مدل خریداری شده که آنالوگ و یا دیجیتال است، باید به دفترچه آن‌ها مراجعه نمایید. سافت استارتر مانند کنتاکتور شامل دو نوع سیم بندی است: قدرت و فرمان.

1- بخش قدرت

سه ورودی قدرت را به مدار کنتاکتور می‌دهیم و سه خروجی قدرت را به موتور متصل می‌کنیم. توجه نمایید که سافت استارتر نیاز به ولتاژ تغذیه برای خود دارد. بر همین اساس یک فاز و یک نول به قسمت تغذیه آن می‌دهیم. حال ممکن است هر سه خروجی سافت استارتر شما مجهز به تریستور باشد یا تنها دو فاز مجهز به تریستور باشد. بر همین اساس از کنتاکتور پیش از اتصال سافت استارتر به منبع برق تغذیه استفاده می‌کنیم.

2- بخش فرمان

بخش فرمان به منظور برق رساندن به بوبین کنتاکتور و تغذیه خود سافت استارتر بسته می‌شود. به این منظور فاز خروجی از مینیاتوری را به کلید گردان داده و از خروجی کلید گردان دو انشعاب برای بوبین کنتاکتور و تغذیه سافت استارتر می گیریم. در ادامه نول آنها را متصل می‌کنیم. سافت استارتر نمونه ما که از مدل Sirius شرکت زیمنس است؛ از نوع آنالوگ بوده و شامل دو رله می‌شود. یکی از رله ها در هنگام روشن شدن فعال می‌شود و رله دیگری برای استفاده بای پس است. در نهایت پتانسیومترهای موجود بر روی سافت استارتر را تنظیم می‌کنیم ( در نمونه دیجیتال، تنظیمات با استفاده از کی پد لحاظ می‌شوند).

تفاوت سافت استارتر با اینورتر (درایو)

یک سافت استارتر بر خلاف یک اینورتر تنها ولتاژ را کنترل می‌کند و کنترلی بر روی فرکانس ندارد. پس زمانی که نیاز به تنظیم دور موتور در سرعت و گشتاور مشخصی باشد، نمی‌توانیم از سافت استارتر کمک بگیریم. هم چنین یک اینورتر حد متوسط موجود در بازار دارای پارامترهای کنترل دیگری نظیر کنترل گشتاور، کنترل PID و… است که این موارد برای سافت استارتر تعریف نشده است. درایو دارای ساختار بسیار پیچیده تری نسبت به سافت استارتر است و در سخت افزار خود از نیمه هادی صنعتی دیگری با نام IGBT بهره می‌برد. در یک درایو ولتاژ AC به DC تبدیل شده و در نهایت با روش PWM تبدیل به پالس‌های AC می‌شود. توابع حفاظتی درایو بسیار پیچیده‌تر و تکمیل‌تر از توابع حفاظتی سافت استارترها است. همچنین اینورترها قابلیت پشتیببانی از سیستم کنترل حلقه بسته را به تنهایی دارند. این در حالی است که سافت استارترها این قابلیت را ندارند. از دیگر مزیت‌های درایوهای کنترل دور موتور می‌توان به مدهای مختلف راه اندازی و توقف اشاره کرد. برای اطلاعات بیشتر می توانید به مقاله محصولات Drive (اینورتر) از دسته محصولات اتوماسیون صنعتی مراجعه فرمایید.

نکات ایمنی در استفاده از سافت استارتر

برای استفاده از یک سافت استارتر با برند معتبر و استاندارد موارد زیر را حتما در نظر داشته باشید:

1- برق ورودی شما باید دارای ارت (Earth or Ground) باشد.
2- برای ارت کردن بدنه سافت استارتر از سیم ارت مجزا استفاده کنید و از نول شبکه استفاده نکنید.
3- در صورت نیاز به تماس با بردهای الکترونیک سافت استارتر از دست بند ارت استفاده کنید. تجهیزات الکترونیکی به الکتریسیته ساکن حساس هستند.
4- ارت سافت استارتر را با ارت تجهیزات قدرت بالا نظیر الکتروموتورهای سنگین، دستگاه‌های جوشکاری و… مشترک نکنید.
5- همواره بدنه موتور را در تابلویی که سافت استارتر در آن قرار گرفته است؛ ارت نمایید.
6- اتصالات و سایز سیم‌ها را مطابق با دفترچه راهنما انتخاب و سیم بندی نمایید.
7- سیم های قدرت را از سیم های فرمان و سیگنال به طور کامل تفکیک کنید.
8- نصب دو یا چند سافت استارتر داخل یک تابلو را با توجه به دستورات یادداشت شده در دفترچه راهنما انجام دهید.