سافت استارتر (Soft starter) چیست ؟ به طور کلی سافت استارتر در ترجمه لغوی به معنی راه انداز نرم میباشد اما در صنعت به دستگاهی گفته میشود که از تعدادی المان نیمه هادی قدرت و بردهای الکترونیکی ساخته شده و به منظور کاهش جریان یا گشتاور الکتروموتور در هنگام راه اندازی مورد استفاده قرار میگیرد. جهت آشنایی با سافت استارتر  در ادامه به توضیح رئوس ذیل خواهیم پرداخت

  • انواع روش های راه اندازی الکتروموتور
  • مزایای سافت استارتر
  • ساختمان داخلی و اصول عملکرد سافت استارتر
  • کنتاکتور با ی پس در سافت استارتر چیست
  • روش های اتصال سافت استارتر به موتور
  • برخی از کاربری های سافت استارتر
  • حفاظت ها در یک سافت استارتر
  • فرق سافت استارتر با اینورتر
  • نحوه انتخاب سافت استارتر برای یک الکتروموتور

انواع روش های راه اندازی الکتروموتور های القائی

علی رغم مزایای فراوان الکتروموتور القائی یکی از معایب این نوع موتورها جریان راه اندازی آنها میباشد که مقدار آن بستگی به طراحی موتور میتواند بین 3 الی 7 برابر جریان نامی باشد و مقدار گشتاور راه اندازی میتواند تا سه برابر گشتاور نامی باشد دلیل بالا بودن جریان راه اندازی در الکتروموتورهای القائی را در مقاله ای دیگر توضیح داده ایم که جهت آشنایی  میتوانید آن را در مقاله های مربوط به الکتروموتور مطالعه فرمایید.

را ه اندازی نرم الکتروموتور علی رغم اینکه باعث کاهش جریان الکتریکی کشیده شده از اداوات الکتریکی شبکه برق چون کابل، ترانس، کلید، ژنراتورها و غیره میشود  منجر به کاهش شدید استهلاک در کوپلینگ ها ، کلاچ ها و سایر تجهیزات مکانیکی متصل به الکتروموتور میشود. جهت راه اندازی نرم و کاهش جریان راه اندازی  موتورهای القایی روش های مختلفی استفاده می شود که متداول ترین  این روش ها را میتوان زیر به صورت زیر تقسیم بندی کرد

   الف)  روش های الکترومکانیکی

  • استفاده از مقاومت راه انداز اولیه
  • راه اندازی ستاره- مثلث

ب) روش های استفاده از نیمه هادی های قدرت

مقایسه جریان راه اندازی روش های  مذکور در شکل زیر نشان میدهد در یک الکتروموتور که در حالت راه اندازی مستقیم جریان آن میتواند تا بیش از 7 برابر مقدار نامی  افزایش یابد در روش ستاره مثلث  پیک این جریان بین 3 الی 4  برابر محدود شده و با سافت استارتر این مقدار میتواند تا 2.5 برابر کاهش یابد  و نهایتا” با یک دستگاه درایو مقدار جریان راه اندازی میتواند به زیر جریان نامی کاهش یابد!

مقایسه جریان انواع روش های راه اندازی الکتروموتور القائی
مقایسه جریان انواع روش های راه اندازی الکتروموتور القائی

مزایای استفاده از یک سافت استارت

  • امکان ایجاد راه اندازی و توقف نرم الکتروموتور
  • کاهش جریان راه اندازی  و افت ولتاژهای لحظه ای در شبکه برق
  • حفاظت کامل الکتروموتور و عدم نیاز به سایر تجهیزات حفاظتی برای الکتروموتور
  • کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری الکتروموتور
  • کاهش استهلاک مکانیکی در کلاچ، پولی، چرخ، زنجیر، یاتاقان، کویتاسیون پمپ وغیره…
  • امکان ایجاد ترمز DC با یک سافت استارتر
  • امکان نمایش و اندازه گیری به بسیاری از پارامترهای الکتریکی در حین کار الکتروموتور
  • حذف پدیده کویتاسیون و ضربه قوچ در پمپ ها
  • کاهش هزینه خرید کلیه تجهیزات الکتریکی مرتبط مثل کابل، ترانسفورمر، ژنراتورها و غیره
مزایای یک سافت استارتر

ساختمان داخلی و اصول عملکرد یک سافت استارتر

سافت استارتر چطور میتواند جریان راه اندازی را کنترل کند؟ اصول عملکرد سافت استارتر ها بر اساس کنترل مقدار ولتاژ الکتروموتور بنا شده است به این ترتیب که با استفاده از تعدادی نیمه هادی قدرت  نحوه  و مقدار ولتاژ اعمالی به الکتروموتور و جریان آن در یک محدوده  زمانی  راه اندازی  کنترل میشود زمان راه اندازی الکتروموتور و چگونگی راه اندازی آن  بسته به تنظیمات و امکانات سافت استارتر مورد استفاده، قابل تنظیم است.

سافت استارتر ها از نظر ساختمان داخلی به دوصورت زیر تقسیم بندی میشود.

  • سافت استارترهای دو فاز کنترل

در یک سافت استارتر دو فاز کنترل تنها روی دو فاز الکتروموتور کنترل انجام میشود و معمولا تنظیمات این نوع سافت استارتر های به صورت آنالوگ و با پتانسیومترها و دیپ سوئیچ ها انجام میشود همچنین در اکثر سافت استارتر های دو فاز کنترل از آنجایی که روی  فاز سوم المان نیمه هادی  وجود ندارد این فاز مستقیم به الکتروموتور وصل میشود لذا حتما نیاز است در ورودی این نوع راه انداز نرم کنتاکتور وصل باشد تا زمانی که الکتروموتور خاموش است برق به آن وصل نباشد .

در این نوع سافت استارترها  میزان گشتاور راه اندازی موتور کمتر از سافت استارترهای سه فاز کنترل خواهد بود .  سافت استارتر دو فاز کنترل برای برخی از کاربری های سبک مثل فن ها، پمپ ها  و غیره قابل استفاده است. همچنین در مواقعی که  ممان اینرسی الکتروموتور پایین بوده و موتور  بعد از راه اندازی کامل بارگزاری میشود از این نوع سافت استارترهای میتوان استفاده کرد.

ساختمان یک سافت استارتر 2 فاز کنترل
ساختمان داخلی یک سافت استارتر 2 فاز کنترل
  • سافت استارتر های سه فاز کنترل:

همانطور که از نام این نوع  راه انداز نرم مشخص است کنترل روی سه فاز الکتروموتور مزایای بیشتری از نظر گشتاور خروجی ایجاد شده، حفاظت ها و انواع مدهای کنترلی پیشرفته دارد معمولا تنظیمات سافت استارترهای سه فاز کنترل بسیار بیشتر و پیشرفته تر  از نوع دو فاز کنترل میباشد و آنها به صورت دیجیتالی و از طریق کیپد تنظیم میشوند.

ساختمان یک سافت استارتر سه فاز کنترل
ساختمان داخلی یک سافت استارتر سه فاز کنترل

روش های اتصال سافت استارتر به موتور

سافت استارتر ها معمولا به یک برق سه فاز برای تغذیه موتور و یک برق تک فاز برای مدار فرمان نیاز دارند. نحوه اتصال نیمه هادی های سافت استارترهای به شبکه برق سه فاز و سیم پیچی های الکتروموتور معمولا به دو روش زیر  میتواند انجام میگیرد

الف – روش اتصال Inline :

در این روش نیمه هادی های سافت استارتر در مسیر خط ولتاژ تغذیه قرار گرفته و سیم پیچی های الکتروموتور را به صورت زیر تغذیه میکنند همان طور که مشاهده میشود در این نوع اتصال جریانی که از نیمه هادی ها عبور میکند جریان خط است.

 

 

روش اتصال Inline
روش اتصال Inline

 

 ب) روش اتصال Inside Delta

در این روش المان های نیمه هادی در داخل  اتصال مثلث الکتروموتور قرار میگیرند تا جریان فاز که مقدارش کمتر از جریان خط است از آنها عبور کند.

روش اتصال Inside Delta
روش اتصال Inside Delta

مزیت این روش نسبت به روش inline این است که با این نوع اتصال میتوان سافت استارترهای با رنج جریانی کوچکتر انتخاب کرد در نتیجه در مقدار هزینه دستگاه، صرفه جویی قابل ملاحضه ای انجام میشود.

نکته: از آنجایی که در اتصال inside delta نیاز است تا هر 6 سر سیم پیچی های موتور با کابل به تابلو soft starter انتقال یابند در مسافت های طولانی هزینه کابل ها باید مد نظر قرارگیرد تا براساس آن یکی از اتصال های Inline  یا Inside Delta که مقرون به صرفه تر است انتخاب شود. بدیهی است که در اتصال Inside Delta ازآنجایی که جریان فاز از کابل های موتور کشیده میشود میتوان کابل های کوچکتری را انتخاب کرد.

کنتاکتور بای پس (Bypass) چیست

همانطور که اشاره شد سافت استارتر از طریق نیمه هادی های قدرت،  الکتروموتور را راه اندازی میکند. بعد از را اندازی کامل الکتروموتور توسط سافت استاتر دیگر لزومی به وجود نیمه هادی ها در مدار نیست و جهت کاهش تلفات و همچنین افزایش عمر آنها ها بهتر است که این المان ها از مدار خارج شوند و الکتروموتور مستقیما از شبکه تغذیه نماید برای این کار معمولا یک کنتاکتور در داخل و یا خارج از سافت استارتر با نیمه هادی های به صورت موازی قرار میگیرد که به آن کنتاکتور بای پس  (Bypass) سافت استارتر گفته میشود که میتواند به  صورت داخلی و یا خارجی باشد معمولا سازنده های معتبر در رنج های توانی پرمصرف این کنتاکتورها را به صورت داخلی در دستگاه تعبیه میکنند اما برای رنج ها توانی بزرگتر بای پس یا با کنتاکتور خارجی انجام میشود ویا از قبل، کنتاکتور داخلی به صورت سفارشی و آپشن به سازنده سفارش داده میشود.

توضیح اینکه جهت انجام بای پس خارجی یک سافت استارتر، معمولا سازنده ها  از طریق رله های سافت استارتر که میتواند به بوبین کنتاکتور بای پس خارجی وصل شود امکان انجام صحیح این عملکرد را (از نظر زمان بندی عمل) برای کاربر فراهم می آورند.

موقعیت قرار گرفتن کنتاکتور بای پس (Bypass) داخلی و خارجی
کنتاکتور بای پس (Bypass) به صورت داخلی و خارجی

 

عملکرد توقف نرم با یک سافت استارتر

با اکثر سافت استارترها،  علی رغم راه اندازی نرم میتوان توقف نرم نیز در الکتروموتور ایجاد کرد و این امکان در بسیاری از کاربری ها مفید میباشد و موجب کاهش چشمگیر استهلاک مکانیکی و افزایش عمر ادوات واصله میشود به عنوان مثال در یک پمپ در صورتی که الکتروپمپ به صورت ناگهانی خاموش شود و توقف کند در لوله های حاوی مایع پدیده ای به نام ضربه قوچ ( Water Hammering ) ایجاد میشود که میتواند موجب ایجاد آسیب دیدگی در لوله ها بشود. استفاده از سافت استارتر امکان توقف نرم الکتروپمپ و درنتیجه حذف این مشکل در لوله ها میشود

نکته : در مواقعی که همراه با سافت استارتر از یک کنتاکتور بای پس استفاده میشود در حین توقف کنتاکتور بای پس از مدار خارج شده و وظیفه توقف را به نیمه هادی های سافت استارتر می سپارد.

برخی از کاربری های که سافت استارتر در آنها استفاده میشود

فرق سافت استارتر با اینورتر

سافت استاتر جهت راه اندازی و یا توقف نرم الکتروموتور استفاده میشود اما یک درایو یا اینورتر علاوه بر انجام راه اندازی و توقف نرم امکان کنترل سرعت الکتروموتور در حین کارکرد را نیز فراهم می آورد

 

تفاوت سافت استارتر با اینورتر
فرق سافت استارتر با اینورتر

 

برخی از مزایای سافت استارتر و اینورتر نسبت به هم:

  • قیمت سافت استارتر بسیار کم تر از درایو است
  • گشتاور راه اندازی با یک درایو میتواند تا 200 درصد گشتاور نامی موتور افزایش یابد اما این امکان در سافت استاتر فراهم نیست
  • در حین کارکرد با فرکانس نامی تلفات سافت استارتر کم تر از تلفات درایو است
  • صرفه جویی در مصرف برق با یک درایو در محدوده زیر سرعت نامی وجود دارد و کاربری های پمپ  و فن این موضوع بسیار حائز اهمیت است
  • یک الکتروموتور با درایو میتواند زیر جریان نامی راه اندازی شود اما جریان راه اندازی با سافت استارتر در کمترین حالت تا 2.5 برابر جریان موتور خواهد بود
  • هارمونیک های آلوده ایجاد شده در شبکه برق توسط سافت استارتر به مراتب کمتر از درایو میباشد
  • امکان با پس کردن سافت استارتر در حین کارکرد به مراتب راجت تر از یک درایو میباشد. و به راحتی میتوان با یک سافت استارتر چندین موتور را راه اندازی کرد
  • با یک درایو امکان کنترل گشتاور موتور نیز وجود دارد اما با یک سافت استارتر فقط شتاب راه اندازی و توقف کنترل میشود

نحوه انتخاب سافت استارتر برای یک الکتروموتور

جهت انتخاب  سافت استارتر برای یک الکتروموتور حداقل مواردی که باید در نظر گرفت به شرح ذیل هستند

1- جریان موتور

همیشه پیشنهاد میشود به جای توان الکتروموتور جریان موتور را جهت انتخاب سافت استارتر یا درایو مد نظر قرار دهید چرا که توان مطرح شده برای الکتروموتور توان خروجی یا مکانیکی  آن میباشد در صورتی که درایو و سافت استاتر در ورودی الکتروموتور و جهت تغذیه الکتریکی آن نصب میشود و از آنجایی که مقدار تلفات الکتروموتورها متفاوت میباشد میزان جریان کشیده شده نیز میتواند متفاوت باشد. بنابراین باید سافت استاتری انتخاب نماییم که میزان جریان دهی آن مساوی یا بیش از جریان نامی الکتروموتور باشد. همچنین در انتخاب سافت استارتر بر اساس جریان باید به نوع اتصال سافت استارتر که Inline یا Inside Delta  است توجه داشت، مثلا اگر دستگاه به صورت Inside Delta نصب میشود باید توجه کرد که جریان نامی موتور را تقسیم بر عدد رادیکال 3 میکنیم و مقدار حاصله جریانی است که سافت استارتر باید بتواند تامین کند.

2- ولتاژ موتور

محدوده  ولتاژ کاری سافت استارتر باید با ولتاژ نامی الکتروموتور سازگار باشد

 

3- شرایط محیطی

الف) دمای محیط: حداکثر دمای محیط استاندارد برای کارکرد دستگاه معمولا در سازنده های مختلف 40 درجه سانتی گراد در نظر گرفته میشود. اگر دمای محیط نصب سافت استارتر بیشتر از مقدار استاندار درنظر گرفته شده در کاتالوگ دستگاه است، به ازای هریک  درجه بالای دمای استاندار مقداری  از جریان دهی دستگاه کاهش خواهد یافت (تقریبا 1 درصد است اما مقدار دقیق را در کاتالوگ دستگاه میتوان یافت )

ب) ارتفاع از سطح دریا: هرچه ارتفاع از سطح دریای محیط نصب دستگاه بالا باشد به دلیل کاهش فشار هوا خنک کاری دستگاه ضعیف تر خواهد شد و در نتیجه مقدار جریان دهی سافت استارتر کم خواهد شد معمولا ارتفاع از سطح دریای 1000 متر به عنوان مقدار استاندارد در نظرگرفته میشود و برای هر 100 متر ارتفاع بیشتر از  1000متر، درصدی از جریان دهی سافت استارتر کاهش خواهد یافت که مقدار  دقیق آن در دفترچه کاتالوگ سازنده آورده میشود ( معمولا مقدار آن 1.5 درصد به ازای هر 100 متر ارتفاع بیشتر میباشد)

 

4- نوع کاربری و رژیم کاری

نوع کاربری براساس شرایط گشتاور بار در حین استارت موتور، مدت زمان راه اندازی، مدت زمان کار و استراحت و تعداد استارت دستگاه در یک ساعت، همگی در انتخاب سافت استارتر موثر هستند و آموزش محاسبات آن خارج از حوصله این مبحث میباشد. طبیعی است که انتخاب دستگاه بر اساس انجام محاسبات بهینه خواهد بود اما به طور کلی جهت انتخاب سریع میتوان کاربری ها را در دوسته سنگین و سبک زیر تقسیم بندی کرد.

 

 تقسیم بندی کاربری ها پر مصرف بر اساس نوع استارت
کاربری ها با استارت نرمال کاربری ها با استارت سنگین
در این کاربریها انتخاب سافت استارتر بر اساس جریان نامی موتور انجام میشود در این کاربریها انتخاب سافت استارتر یک رنج بالاتر از مقدار نامی در نظر گرفته میشود
پمپ سانتریفیوژ  فن سانتریفیوژ
نوار نقاله (کوتاه) نوار نقاله (طولانی)
کمپرسور سنگ شکن
آسانسور آسیاب
پله برقی  همزن صنعتی

 

 

 

نکته : اگر تعداد استارت موتور در یک ساعت بیشتر از ده بار است باید سافت استارت  نسبت به رنج استاندارد یک رنج بالاتر انتخاب شود

 

 

 

جهت آشنایی بیشتر شما با مشخصات سافت استارتر  در فیلم زیر به معرفی سافت استارتر اوکام پرداخته ایم

 

جهت  خرید سافت استارتر مورد نیاز خود، روی این لینک کلیک کنید