یکی از روش های کنترل جریان راه اندازی الکتروموتورها استفاده از سافت استارتر یا راه انداز نرم می باشد که قصد داریم در ادامه به این مورد بپردازیم با فرنام الکتریک همراه باشید.
سافت استارتر چیست؟
سافت استارت وسیله ی مکانیکی است که با موتور های AC به منظور کاهش موقت بار و گشتاور در سیم اتصال قدرت و افزایش جریان الکتریکی موتور در هنگام راه اندازی استفاده می شود که سبب افزایش طول عمر سیستم و کاهش تنش روی موتور و شفت و کاهش فشار الکترودینامیکی روی کابل های شبکه توزیع برق می شود.
سافت استارتر (Soft Starter) یا راه انداز نرم موتور دستگاهی است که از آن برای کنترل جریان راه اندازی الکتروموتور استفاده می کنند و به عبارتی دیگر با استفاده از این دستگاه توان را به صورت تدریجی به موتور ها انتقال داد. همان طور که می دانید، موتورهای الکتریکی 3 فاز AC، امروزه در صنایع کاربردهای بسیار وسیعی دارند و یکی از مهم ترین دغدغه ها برای استفاده از این موتور ها در صنایع، نحوه راه اندازی آن ها می باشد.
این موضوع هم به جهت عدم آسیب رسانی به شبکه برق متصل به موتورها و همچنین عدم ایجاد اشکال فنی برای موتور حائز اهمیت می باشد. جریان راه اندازی موتورهای الکتریکی در حدود 5 الی 8 برابر جریان نامی موتور می باشد. زمان راه اندازی می تواند از زیر 1 ثانیه تا نیم دقیقه و یا بیشتر طول بکشد. این جریان چند برابری در همین مدت کوتاه باعث ایجاد افت ولتاژ شدید (بسته به سایز موتور) بر روی شبکه برق متصل به موتور می شود و عملکرد تجهیزات حفاظتی و تجهیزات دیگر متصل به شبکه برق را با مشکل مواجه می کند.
سافت استارتر چگونه عمل می‌کند؟
اساسا عملکر یک استارتر نرم موتور، با کنترل مقدار ولتاژی است که از مدارهای موتور عبور می‌کند تا روشن شود. روش کنترل ولتاژ در سافت استارتر با محدود کردن گشتاور در موتور انجام می‌گیرد. گشتاور به نوبه خود به سافت استارتر اجازه می‌دهد تا ولتاژ را کاهش دهد و به تدریج ولتاژ را متوقف کند و نیرو به آرامی جریان داشته باشد.
علاوه بر این، ممکن است برخی از مدل‌های سافت استارتر به جای گشتاور از دستگاه‌های حالت جامد استفاده کنند. این دستگاه‌ها ابزار دیگری برای کنترل میزان ولتاژ مجاز برای عبور از موتور هستند. این سیستم به استارتر اجازه می‌دهد تا جریان را در سه فاز مجزا کنترل کند تا سطوح کنترل دقیق‌تری را فراهم آورد.
بسیاری از سافت استارترهای الکتریکی نیز از یکسری یکسو کننده‌های کنترل شده سیلیکونی (SCR) و یا تریستورها برای محدود کردن ولتاژ به مقدار قابل کنترل‌تری، برای راه اندازی موتور استفاده می‌کنند. این SCRها دارای حالت ON و OFF هستند که در حالت ON، جریان را از خود عبور می‌دهند و در حالت OFF، جریان الکتریکی را کنترل و محدود می‌کنند. هنگامی که دستگاه خود را روشن می‌کنید، SCRها فعال می‌شوند، ولتاژ را محدود می‌کنند و سپس با رسیدن دستگاه به قدرت کامل، شل می‌شوند. این حالت گرمای موتور را پایین نگه می‌دارد و فشار کلی را کاهش می‌دهد.
مزایای استفاده از سافت استارتر
- حذف جریان هجومی و گشتاور لحظه ای در زمان راه اندازی
- افزایش طول عمر موتور و پمپ ها
- افزایش قابلیت اطمینان و راندمان سیستم
- کاهش سایز کابلها و کلید های اتصال به شبکه به علت کاهش جریان موتور
- استارت و استپ سیستم بدون ضربه
- کاهش هزینه ها، مخصوصا هزینه های تعمیر ونگهداری
- شتاب گیری و شتاب دهی نرم
نکته اصلی اینجاست که ما فقط در مواردی که میخواهیم الکتروموتورمان به صورت نرم راه اندازی شود می توانیم از این 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.
انواع سافت استارتر از نظر ساختاری
سافت استارتر دیجیتال: سافت استارتر های دیجیتال دارای صفحه نمایش هستند و می توانیم پارامتر هایی از جمله توان، جریان، دما و نوع روش راه اندازی و غیره را بدست آوریم.
سافت استارتر آنالوگ: این سافت استارتر برعکس سافت استارتر دیجیتال بدون صفحه نمایش می باشد و هیچ گونه پارامتری به ما نشان نمی دهد و به صورت یک سوییچ عمل می کند و دارای دو مدل می باشد:
کاربرد سافت استارتر
با تعریفی که از سافت استارتر شد و متوجه شدیم این قطعه چگونه کار می‌کند و برای چه مواردی استفاده می‌شود، در این بخش میخواهیم در خصوص اینکه در چه زمانی به یک سافت استارتر نیاز داریم و آیا باید برای هر موتوری از این قطعه استفاده کرد، جواب دهیم.
در ابتدای این بحث باید به شما بگوییم که هیچ موتوری مطلقاً به یک استارتر نرم نیاز ندارد. هر موتوری می‌تواند به تنهایی و بدون نیاز به قطعه استارتر، کار کند. این مسئله را عنوان کردیم تا شما برای نصب این قطعه بر روی دستگاه خود پافشاری زیادی نداشته باشید.
با این حال، موتور‌هایی که برای روشن شدن از سافت استارتر استفاده می‌کنند، از امتیاز بالایی برخوردار هستند، چرا که از دستگاه‌ها در برابر خراب شدن محافظت می‌کنند. خیلی از موتورها به دلیل جریان الکتریکی بیش از حدی که در مرحله روشن شدن به آن‌ها وارد می‌شود، در معرض خراب شدن و فرسودگی قرار می‌گیرند.
جالب اینجا است که برای جلوگیری از بروز حادثه و خراب نشدن سیم‌های برق ساختمانی از پوشش‌هایی همچون لوله خرطومی نسوز استفاده می‌کنند. به صورت کلی هر مکان یا دستگاهی که با برق سرو کار دارند، نیازمند ابزار‌هایی برای کنترل یا مهار این انرژی پرقدرت هستند. لوله خرطومی نسوز و سافت استارتر، هردو قطعاتی هستند که متناسب با نیاز کاربری نقش خود را در دایره حفاظتی به درستی انجام می‌دهند.
در بخش زیر به چند مورد از مکان‌هایی که معمولاً از نرم استارترها استفاده می‌شود اشاره می‌کنیم:
1- پمپ
در کاربردهای مختلف پمپ، خطر نوسانات برق وجود دارد. با نصب سافت استارتر بر روی موتور و تغذیه جریان الکتریکی به صورت تدریجی، این خطر تا حد زیادی کاهش می‌یابد.
2- تسمه نقاله
شروع ناگهانی در تسمه نقاله، مشکلاتی در فرآیند کار و لغزش در تسمه‌ها ایجاد می‌کند. با نصب سافت استارتر، تسمه به تدریج راه اندازی می‌شود و شانس بیشتری برای ماندن در مسیر مناسب دارد.
3- فن‌ها و سیستم‌های مشابه
مشکلات احتمالی در سیستم‌های دارای محرک تسمه، مشابه مشکلاتی است که در تسمه نقاله وجود دارد. یک استارت و شروع ناگهانی باعث می‌شود کمربند در خطر لیز خوردن از مسیر خود قرار گیرد، به همین دلیل می‌توان با یک راه اندازی “به صورت نرم” این مشکل را برطرف کرد.
4- هلیکوپترهای برقی
درک اینکه چرا یک شروع ناگهانی در هلیکوپتر می‌تواند فاجعه بار باشد، آنچنان دشوار نیست. اگر پروانه‌ها به طور ناگهانی و شدید با یک موج ناگهانی شروع به حرکت کنند، می‌تواند بسیار خطرناک باشد. در عوض، هلیکوپتر می‌تواند با یک استارت نرم، به پروانه‌ها اجازه دهد تا به آرامی شروع به کار کنند. از دیگر کاربردهای سافت استارتر، استفاده در: کمپرسور، میکسر، سنگ شکن، آسیاب، سانتریفیوژ و … می‌باشد.
نحوه انتخاب سافت استارتر
به طور معمول می توان یک سافت استارت را با توجه به توان موتور انتخاب کرد. در برخی موارد بسته به شرایط راه اندازی (راه اندازی سنگین، تعداد استارت های زیاد سافت در هر ساعت و غیره) سافت استارتر باید یک توان بالاتر از توان موتور انتخاب شود. ظرفیت استارت ها در سافت استارتر ها به ظرفیت تریستور ها و هیت سینک بسیار وابسته است. با استفاده از راهنمای زیر، می توانید به سرعت یک سافت استارت مناسب برای کاربرد های رایج استفاده کنید:
- کاربرد هایی با راه اندازی نرمال: انتخاب سافت استارتر مطابق با توان نامی موتور می باشد. برای سیستم هایی با اضافه بار داخلی، کلاس حفاظتی 10 انتخاب شود.
- پروانه سینه کشتی
- کمپرسور
- آسانسور
- پمپ سانتریفیوژ
- نوار نقاله (کوتاه)
- پله برقی
- کاربرد هایی با راه اندازی سنگین: انتخاب سافت استارتر یک توان بالاتر از توان نامی موتور می باشد. برای سیستم هایی با اضافه بار داخلی، کلاس حفاظتی 30 انتخاب شود.
- فن سانتریفیوژ
- له کننده
- میکسر
- نوار نقاله (طولانی)
- آسیاب
- همزن
در صورتی که تعداد استارت های سافت در هر ساعت بیشتر از 10 بار باشد، سافت استارتر باید یک سایز بزرگتر انتخاب شود.