سافت استارتر یا راه انداز نرم چیست؟
1.سافت استارتر چیست ؟
اگر با زبان انگلیسی آشنایی داشته باشیم از اسم آن معلوم هست که سافت استارتر (soft starter) به معنی چیزی هست که استارت را نرم انجام میدهد و سافت استارت (soft start) به معنی راه اندازی نرم است، بنابراین ما با وصل کردن این دستگاه به الکتروموتور می توانیم الکتروموتور را به صورت نرم راه اندازی بکنیم.
همانطور که می دانید الکتروموتور در سایز های بزرگتر را نمی توان به صورت مستقیم راه اندازی کرد چونکه با جریان راه اندازی 4 الی 10 برابر جریان نامی مواجه خواهیم شد پس می آییم از روش هایی مثل ستاره مثلث ، سافت استارتر و درایو صنعتی (اینورتر) استفاده می کنیم.
2.نکات مثبت سافت استارتر (راه انداز نرم موتور)
• راه اندازی نرم: بر خلاف روش های معمول راه اندازی موتور، سافت استارتر شرایط افزایش بسیار تدریجی ولتاژ را فراهم می کند. بنابراین سرعت ایجاد شده منجر به راه اندازی بسیار آرام موتور شده و هیچ گونه فشار مکانیکی یا تکان که منجر به آسیب موتور شود؛ وجود ندارد.
• تنظیم شتاب و کاهش سرعت: شتاب و کاهش سرعت موتور به صورت کامل قابل تنظیم می باشند. تغییر پالس آتش به آرامی یا با سرعت می تواند شتاب لحظه راه اندازی و کاهش سرعت در هنگام توقف موتور را کنترل کند. این قابلیت در سیستم هایی به کار برده می شود که در آن شتاب راه اندازی نیاز به تنظیم داشته باشد.
• جلوگیری از نوسان برق: به این دلیل که در زمان راه اندازی معمول یک موتور، ولتاژ به طور کامل به آن اعمال می گردد، جریان راه اندازی بسیار بالایی به موتور وارد می شود که موجب ایجاد نوسان در مدار می شود. سافت استارتر چنین جریانی را محدود کرده و در نتیجه از نوسانات برق جلوگیری می کند.
• راه اندازی بیش از یک بار موتور: گاه در برخی از پروژه ها نیاز است تا موتور چندین بار در مدت زمان کمی راه‌اندازی و متوقف شود. با استفاده از روش های معمول راه اندازی موتور مانند Direct On Line (DOL)، به علت جریان راه اندازی بالا، دمای موتور بیش از حد افزایش می یابد. سافت استارترها تعداد مراحل راه اندازی یک موتور را در مدت زمانی مشخص به میزان قابل توجهی و بدون بالا رفتن دما، افزایش می دهند.
• کنترل افزایش دما: افزایش بیش از حد دما در موتور از مشکلات بسیار جدی محسوب می شود. این اتفاق زمانی رخ می دهد که در هنگام راه اندازی موتور، جریان بالایی از سیم پیچ عبور کند. با استفاده از سافت استارتر، جریان راه اندازی کاهش پیدا کرده و در نتیجه از گرم شدن بیش از حد موتور جلوگیری می کند.
• افزایش طول عمر موتور: سافت استارتر در مقایسه با یک راه انداز معمولی، طول عمر موتور را بهبود می بخشد. که علت آن عملکرد کنترل شده و عدم وجود فشار الکتریکی و مکانیکی بر موتور است.
• تعمیر و نگهداری آسان: موتورهای القایی که به وسیله سافت استارترها راه اندازی می شوند چون راه اندازی آن ها به صورت تدریجی انجام می شود، کمتر دچار ایرادات مکانیکی شده و در نتیجه نسبت به استارت های معمول موتور به تعمیر و نگهداری کم تری نیاز دارند.
• راندمان بالا: سافت استارترها جریان راه انداز را کاهش می دهند در نتیجه مصرف انرژی نیز به صورت قابل توجهی کاهش خواهد یافت.
• اندازه مناسب و کوچک: راه انداز نرم موتور نسبت به سایر تجهیزات که برای راه اندازی الکتروموتورها مورد استفاده قرار می گیرند، اندازه مناسب تری برای نصب و جانمایی دارند.
• قیمت مناسب: هزینه پایین‌تر سافت استارترها برای خرید در مقایسه با سایر تجهیزات راه انداز موتور هم چون اینورتر (VSD) ها، موجب افزایش تقاضای خرید این تجهیزات کاربردی شده است.
3.کاربردهای سافت استارتر (Soft Starter)
• پمپ
• فن
• کمپرسور
• نوار نقاله
• میکسر
• سنگ شکن
• آسیاب
• سانتریفیوژ
و …
4.انواع سافت استارتر
فن‌ها، موتورها و هر وسیله الکتریکی و مکانیکی که دارای تسمه محرک است، به کمک راه اندازهای نرم، به صورت آرام راه اندازی می‌شوند تا از لغزش تسمه و همچنین افزایش فشار هوا جلوگیری شود. سافت استارترها انواع مختلفی دارند که هر کدام برای دستگاه‌های خاص مورد استفاده قرار می‌گیرند.
راه انداز نرم مکانیکی
راه انداز نرم الکتریکی
سافت‌استارتر آنالوگ
راه انداز نرم دیجیتالی
سافت استارتر تک فاز
سافت استارتر سه فاز
1)راه انداز نرم مکانیکی
سافت استارتر مکانیکی، نوعی از soft starterهاست که کمتر به جریان الکتریکی و بیشتر به محلول‌های فیزیکی و مکانیکی متکی است. استارترهای نرم مکانیکی به کلاچ‌ها و کوپلینگ‌های مختلف متکی هستند که از سیالات، شات فولادی یا نیروهای مغناطیسی برای کاهش میزان گشتاور در موتور استفاده می‌کنند. سافت استارترهای مکانیکی نیز همانند استارترهای الکتریکی، ولتاژ مجاز برای عبور از موتور را محدود می‌کند و به آن اجازه میدهد تا به آرامی و آسان‌تر روشن شود. این مقاله پیرامون راه اندازهای نرم الکتریکی است. از این رو، در ادامه در مورد انواع الکتریکی راه اندازهای نرم صحبت شده است.
2)راه انداز نرم الکتریکی
سافت استارتر به طور موقت نحوه اتصال موتور را در مدار الکتریکی تغییر میدهد. سافت استارترهای الکتریکی، با کاهش موقت ولتاژ یا جریان ورودی، گشتاور را کاهش می‌دهند. در این دستگاه‌ها، از یک سری تریستور یا یکسو کننده کنترل شده سیلیکونی (SCR) استفاده می‌شود. تریستور هنگام شروع کار موتور سبب محدود کردن ولتاژ به مقدار قابل کنترل‌تر برای موتور می‌گردد. SCRها دارای حالت ON (روشن) و OFF (خاموش) هستند. در حالت ON جریان را عبور می دهند و در حالت OFF جریان الکتریکی را کنترل و محدود می‌کنند. هنگامی که دستگاه خود را روشن می‌کنید، این SCRها فعال می‌شوند و ولتاژ را محدود می‌کنند؛ سپس با رسیدن دستگاه به قدرت کامل، آرام می‌شوند. این کار حرارت موتور را پایین نگه می‌دارد و فشار کلی را کاهش میدهد. راه اندازهای نرم الکتریکی می‌توانند از نوع دیجیتال و یا آنالوگ باشند که در ادامه توضیح داده شده است.
سافت استارترهای الکتریکی می‌توانند از دستگاه‌های حالت جامد (solid state devices) برای کنترل جریان و در نتیجه ولتاژ اعمال شده به موتور استفاده کنند. سافت استارترهای حالت جامد (Solid state soft starters) دارای قابلیت های زیر هستند:
• می‌توانند یک یا چند فاز از ولتاژ اعمال شده به موتور القایی را با کنترل سه فاز کنترل کنند.
• این قابلیت را دارند که به صورت سری به موتور متصل شوند.
• می‌توانند در داخل حلقه مثلث (Δ) یک موتور ولتاژ اعمال شده به هر سیم‌پیچ را کنترل کنند.
3)سافت استارتر آنالوگ
این راه اندازهای نرم صفحه نمایش ندارند. در واقع سافت استارترهایی که صفحه نمایش ندارند، با عنوان آنالوگ شناخته می‌شوند. استفاده مدل های آنالوگ آسان بوده و امکاناتشان نیز نسبت به انواع دیجیتالی محدود است. وضعیت کار سافت استارتر و نمایش خطا با لامپ های LED نمود داده می‌شود. در این دستگاه‌ها، قابلیت تنظیم ولتاژ راه اندازی و زمان راه اندازی وجود دارد.
4)سافت استارتر دیجیتالی
راه اندازهای نرم دیجیتالی، دارای صفحه نمایش هستند. پارامترهایی مانند جریان، دما، روش راه اندازی و توان را می‌توان از طریق صفحه نمایش دیجیتالی دستگاه مشاهده و تنظیم کرد. علاوه بر ولتاژ و زمان راه اندازی، نحوۀ راه اندازی را نیز می‌توانید تعیین کنید. با استفاده از برخی از برندهای دیجیتال، می‌توان چندین الکتروموتور را راه اندازی کرد؛ قابلیتی که سافت استارترهای آنالوگ آن را ندارند. در استارترهای دیجیتالی همچنین امکان ارتباط با دیگر تجهیزات اتوماسیون وجود دارد. برخی از این دستگاه‌ها دارای بای پس و برخی دیگر بدون بای پس هستند. به طورکلی، بای پس به معنی ایجاد یک مسیر جایگزین برای عبور جریان برق است.
5.قسمت های مختلف سافت استارتر
هر سافت استارتر به طور معمول از قسمت های زیر تشکیل شده است:
• شش عدد تریستور (SCR)
• برد الکترونیک
• مدار منطقی
• مدار کنترل کننده
• هیت سینک
• فن
• بدنه
تریستورها بخش قدرتی سافت استارتر را تشکیل می‌دهند و همانطور که قبلا بیان شد، کنترل ولتاژ را بر عهده دارند. به این صورت که کار افزایش و کاهش ولتاژ را در زمان راه اندازی موتور و توقف آن انجام می‌دهند. اما زمانی که الکتروموتور به دور نامی خود برسد، تریستور تمام ولتاژ را از خود عبور میدهد و دیگر کنترلی بر مقدار ولتاژ نخواهد داشت. با اتصال معکوس دو تریستور، ترایاک شکل می‌گیرد.
در راه اندازهای نرم، برد الکترونیک وظیفه کنترل نحوه کار تریستورها، اعمال تنظیمات و حفاظت‌ها را بر عهده دارد. بسته به نوع سافت استارتر، این برد می‌تواند ورودی و خروجی‌های فرمان را دریافت و برنامه خود را بر روی آن‌ها اعمال کند. مدار منطقی با استفاده از یک مدار یکسو کننده، از برق اصلی تغذیه می‌کند. در مسیر هر فاز، دو تریستور وجود دارد؛ تریستورها به موتور وصل می‌شوند و توسط مدار منطقی کنترل می‌شوند.
گرمای ناشی از کارکرد دستگاه توسط هیت سینگ به فضاهای اطراف منتقل می شود. بنابراین، هیت سینک نیز وظیفه انتقال گرما و دور کردن آن از راه انداز نرم را بر عهده دارد.
علاوه بر اجزای بالا، سافت استارترها شامل بخش‌های دیگری نیز هستند که می‌توان از آن‌ها به عنوان اجزای حفاظتی یاد کرد. این اجزا عبارتند از:
• فیوز (بریکر)
• کنتاکتور مغناطیسی جهت ایزولاسیون.
• رله اضافه بار جهت جلوگیری از جریان اضافه.
6.مزایای سافت استارتر
کاهش مصرف انرژی.
کاهش کلیدهای اتصال به شبکه تغذیه.
کاهش طول کابل ها و صرفه جویی اقتصادی.
کاهش خطر افزایش ناگهانی جریان برق در مدارها.
کم کردن ولتاژ در لحظۀ راه اندازی موتور.
افزایش طول عمر موتور و اجزای دیگر دستگاه.
قابلیت تغییر زمان استارت و قطع کردن دستگاه.
کاهش احتمال داغ شدن بیش از حد موتور.
فشارهای الکترودینامیکی بر کابل های برق و شبکه توزیع برق را کاهش میدهد.
برخلاف بیشترِ اینورترها، سافت استارترها معمولاً فضای زیادی را اشغال نمی‌کنند؛ بنابراین، در شرایط کمبود فضا، مناسب و کارآمد هستند.
در راه اندازی موتور با soft starter، گشتاور راه اندازی الکتروموتور، گشتاور راه اندازی در حالت راه اندازی مستقیم است.
استفاده از سافت استارتر، زمان شیب tH الکتروموتور را به 1 ثانیه الی 3 ثانیه افزایش میدهد. این درحالیست که در روش راه اندازی مستقیم، این زمان حدود 0.2 –5 ثانیه است.
نکته اصلی اینجاست که ما فقط در مواردی که میخواهیم الکتروموتورمان به صورت نرم راه اندازی شود می توانیم از سافت استارتر استفاده کنیم و نمی توانیم سرعت الکتروموتور را با استفاده از این وسیله تغییر دهیم. تغییراتی که از طریق سافت استارتر می شود انجام داد: کم کردن ولتاژ در لحظه راه اندازی – تغییر زمان استارت و استپ – کم کردن ولتاژ راه اندازی و تنظیم مقدار حفاظت بار و یک سری تنظیمات دیگر که بسته به نوع سافت استارتر دارد که اگر بخواهیم قدرت و گشتاور موتور را تغییر دهیم و سرعت موتور را کاهش یا افزایش دهیم و المان های بیشتری نیاز داشتیم از اینورتر جهت راه اندازی الکترو موتور استفاده می کنیم.
7.معایب سافت استارتر
کاهش ولتاژ و افت گشتاور باعث می‌شود موتور زیر بار بخوابد.
اگر بار الکتریکی موتور کم شود، جریان الکتریکی که از شبکه تغذیه تأمین می‌گردد نیز کم خواهد شد. این مورد به ویژه در سافت استارترهایی که به پمپ ها و فن ها متصل می‌شوند، رخ میدهد.
بالا رفتن درجه حرارت هیت سینک.
ره اندازهای نرم که از طریق دو فاز کنترل می‌شوند این عیب را دارند که فاز کنترل‌نشده همیشه مقداری عدم تعادل جریان را نسبت به فازهای کنترل‌شده نشان میدهد.
8.سخن پایانی درباره سافت استارتر
سخن پایانی درباره سافت استارتر
در این مقاله آموختیم سافت استارتر یا راه انداز نرم دستگاهی الکترونیکی است که برای کنترل جریان راه اندازی موتورهای الکتریکی به کار می‌رود. به عبارت ساده‌تر، سافت استارتر با کاهش تدریجی ولتاژ اعمال شده به موتور در هنگام راه اندازی، جریان راه اندازی را محدود کرده و از آسیب رسیدن به موتور و سایر تجهیزات جلوگیری می‌کند، همچنین مزایا و معایب استفاده از راه انداز نرم موتور را گفتیم تا بتوانید انتخابی آگاهانه داشته باشید