سافت استارتر چیست ؟ شناخت نصب تنظیم و بهره برداری از سافت استارتر

شناخت اساس کار ، ساختمان و اجزا ، نصب ، تنظیم و بهره برداری از سافت استارتر ها

9

یکی از روش های راه اندازی موتور راه اندازی به روش ره انداز نرم یا سافت استارتر Soft Starter  است . در این روش می توان با کنترل ولتار یه به عبارتی اعمال ولتاژ از مقادیر کم به موتور جریان راه اندازی موتور را کاهش داد در نتیجه ضزبه جریان و به همراه آن ضربه گشتاور موتور را تحت کنترل قرار داد . همانطور که می دانید موتور های AC از روتور قفسه ای با توجه به ساختار روتورشان در زمان راه اندازی جریانی بین 5 تا 10 برابر جریان نامی را از شبکه دریافت می کنند . این امر علاوه بر ایجاد تلفات در شبکه ، منجر به آسیب و فرسودگی در لوازم و تجهیزات راه اندازی موتور مانند کلیدها و کنتاکتورها و آسیب به اتصالات شده و در بارهایی دارای کوپلینگ ، چرخ وزنجیر و فولی و تسمه هستند باعث فرسودگی زودرس این لوازم خواهد شد. مواردی مانند افت ولتاژ بر روی شبکه اطراف موتور، کاویتاسیون در پمپ‌های سیالات مایع به آنها می توان افزود.

منحنی جریان دور موتور القایی
منحنی جریان دور موتور القایی

اصول کار سافت استارتر

یک softstarter  مانند درایو ( مبدل فرکانسی )فرکانس یا سرعت را تغییر نمی دهد. در عوض ولتاژ اعمال شده به موتور از ولتاژ اولیه تا ولتاژ کامل را افزایش می دهد. در واقع سافت استارتر ولتاژ اعمال شده به موتور را به گونه ای تحت کنترل در آورد و تنظیم می کند که :

  1. موتور موفق به حرکت درآوردن بار شود
  2. جریان شدید اولیه راه اندازی موتور را حتی الامکان کاهش دهد.
  3. پس از راه اندازی به شکل مناسب از مسیر جریان موتور خارج شود.

به این ترتیب سافت استارتر یا کنترل و کاهش ولتاژ اولیه اعمال شده کاهش داده تا از طریق جریانی را که موتور در لحظه اولیه را اندازی از شبکه می کشد را در حد قابل قبول کاهش دهد. برای کاهش ولتاژ می توان قطعات الکترونیک قدرت مانند تریستورSCR به خوبی بهره جست . با استفاده از یک جموعه تریستور و مدارات راه انداز و کنترل زاویه آتش به خوبی می توان سطح موثر ولتاژ در حد لزوم کاهش داده و با استفاده از یک سیستم کنترل آن بر مبنای نیاز به مرور افزایش داد. تا موتور با کمترین میزان جریان دریافتی از شبکه موفق به راه اندازی و به دوران درآوردن بار شود . برای درک بهتر موضوع نیاز به توضیح منحنی گشتاور دور موتور القایی(قفس سنجابی ) هستیم.

منحنی گشتاور دور موتور القایی
منحنی گشتاور دور موتور القایی

همانطور که از منحنی دور نسبت به گشتاور پیدا است . درلحظه استارت اولیه که دور موتور صفر است گشتاور راه اندازی یا استارت Tst بین 1.5 تا 3 برابر گشتاور در دور نامی یا همان Tn است . مقدار این گشتاور برای موتور های سایز کوچک (کمتر از 30Kw ) بین 1.5 تا 2.5 برابر گشتاور نامی و برای موتورهای سایز متوسط از 30Kw تا 250Kw بین 2 تا 3 برابر گشتاور نامی است .

محاسبه گشتاور موتور القایی

برای محاسبه گشتاور نامی می توانید از فرمول زیر استفاده نمائید.

فرمول محاسبه گشتاور موتور القایی
فرمول محاسبه گشتاور موتور القایی

که در این رابطه:

گشتاور در دور نامی Tn= بر حسب نیوتن متر (Nm)

توان مکانیکی خروجی موتور (توان نامی موتور )  Pr =  بر حسب کیلو وات (Kw)

دور نامی موتور  nr= برحسب دور بر دقیقه (rpm)

شفت موتور عموما به یک بار ( مقاوم ) که موتور بایستی با دو و گشتاور نامی خود آن را به گردش در آورد متصل یا کوپل شده است .

هر بار مکانیکی کوپل شده به موتور دارای رفتار مخصوص به خود است . که این رفتار به شکل یک منحنی بر حسب گشتاور دور مشحص می شود . در زیر منحنی گشتاور دور سه نوع از بارهای عمومی نشان داده شده است .

منحنی گشتاور دور با نوار نقاله و آسیاب خورد کن در مقایسه با گشتاور دور موتور القایی
منحنی گشتاور دور با نوار نقاله و آسیاب خورد کن در مقایسه با گشتاور دور موتور القایی
منجنی گشتاور دور بار دوارانی فن و پمپ در مقایسه با منحنی گشتاور دور موتور القایی
منجنی گشتاور دور بار دوارانی فن و پمپ در مقایسه با منحنی گشتاور دور موتور القایی

 

 

 

 

 

 

 

 

منحنی گشتاور دور بار کمپرسور در مقایسه با موتور القایی
منحنی گشتاور دور بار کمپرسور در مقایسه با موتور القایی

با توجه به منحنی های بالا گشتاور موتور باید به شکلی باشد که همیشه میزان آن بالاتر گشتاور بار قرار داشته باشد . در غیر این صورت موتور به دور نامی خود نخواهد رسید و در نتیجه جریان آن نیز به جریان نامی کاهش نخواهد یافت . در این حالت موتور به عبارتی دچار اضافه بار overload خواهد شد.

همچنین بسته میزان اینرسی بار موتور زمان راه اندازی موتور یا رسیدن دور آن به دور نامی تغییرخواهد کرد . هرچه اینرسی بار موتور بیشتر باشد این زمان طولانی تر خواهد بود . در جدوب زیر سه وضعیت بدون بار ، بار نرمال ، بار سنگین را به لحاظ زمان راه اندازی با شرایط را اندازی مستقیم با یکدیگر مقایسه نموده ایم . همانطور که ملاحظه می کنید این زمان با افزایش اینرسی رو به افزایش است .

مقایسه زمان رسیدن به دور نامی در موتور القایی با توجه به نوع بار سبک ، نرمال و سنگین در راه اندازی مستقیم
مقایسه زمان رسیدن به دور نامی در موتور القایی با توجه به نوع بار سبک ، نرمال و سنگین در راه اندازی مستقیم

همانطور که ملاحظه نمودید بار با اینرسی بیشتر زمان طولانی تری را برای رسید به دور و گشتاور نامی نیاز دارد . کاری که سافت استارتر انجام می دهد این است که به موتور یک ولتاز اولیه اعمال می کند تا بر اینرسی اولیه با درو کم غلبه کرده با شروع دوران بار و کاهش اینرسی به مرور ولتاژ را افزایش داده تا دور در یک زمان مشخص به آرامی و نرمی به دور نامی برسد . این افزایش ولتاژ به گونه ای انجام می شود که در طول زمان راه اندازی جریان ثابت باقی بماند . این جریان نه به شدت حالت راه اندازی مستقیم (5 تا 10 برابر جریان نامی ) بلکه در حد قابل قبول 1.5 تا 3 برابر جریان نامی ثابت بماند و در پایان فرآیند راه اندازی بر روی جریان نامی به ثبات برسد .

شکل جریان راه اندازی در سافت استارتر
شکل جریان راه اندازی در سافت استارتر

البته بایدتوجه داشته باشید که میزان جریان اولیه وابسته به میزان سبک یا سنگین بودن بار متفاوت خواهد بود . به این صورت که بارهای سبک را با اعمال ولتاژاولیه کمتر جریان کمتری از شبکه برق دریافت می کنند و بار های سنگین با اعمال ولتاژ اولیه بیشتر جریان بالاتری از سبکه تغذیه دریافت خواهند کرد.

شکل جریان را اندازی در بار سبک و سنگین در سافت استارتر
شکل جریان را اندازی در بار سبک و سنگین در سافت استارتر

هر راه اندازنرم یا سافت استارتر فقط از چند بخش اصلی تشکیل شده است. این بخش ها شامل تریستورهایی  هستندکه می تواند ولتاژ تنظیم شده  را به موتور اعمال کنند و  برد مدار چاپی(PCB) است که برای کنترل تریستورها مورد استفاده قرار می گیرد. علاوه بر این ،به دلیل وجود گرما و برای از بین بردن گرما سینک و فن ها ی در آن تعبه شده است، ترانسفورماتورهای جریان برای اندازه گیری جریان و گاهی صفحه نمایش و صفحه کلید وپوشش یا محفظه خارجی و تعدادی ترمینال  این دستگاه را کامل می کند . در بیشتر موارد به شکل یکپارچه با کنتاکتور بای پس  by-pass  که برای به حداقل رساندن تلفات در کارکرد پس از راه اندازی است به مصرف کنندگان   ارائه شده است . بسته به مدل softstarter و نیاز، می تواند به یک رله اضافه بار (EOL) الکترونیکی داخلی  و یا  به رله خارجی ، ورودی PTC ،امکانات ارتباطی شبکه صنعتی و غیره مجهز باشند .

اجزا اصلی یک سافت استارتر
اجزا اصلی یک سافت استارتر

بلوک دیاگرام سافت استارتر :

سافت استارتر برای کنترل همزمان جریان و گشتاور از یک کنترل حلقه بسته Close Loop استفاده می کند . در این حلقه کنترلی یا نمونه گیری از جریان و ولتاژ و تبدیل آن به توان Pinو مقایسه ان با توان تنظیم شده موتورPmotor و میزان تلفات مجاز Ploss از طریق محاسبه گشتاور فعلی موتور Tmotorو مقایسه ان با گشتاور ایده آل Tidealزاویه آتش تریستور های خروجی را تحت کنترل قرار می دهد .

بلوک دیاگرام سافت استارتر
بلوک دیاگرام یک سافت استارتر

تنظیمات سافت استارتر

برای کنترل جریان راه اندازی ، سافت استارتر دارای تنظیمات مفید و متعدد است . این تنظیمات را می توان به دو گروه اصلی تقسیم کرد.

  1. تنظیمات استارت یا راه اندازی
  2. تنظیمات استاپ یا توقف

تنظیمات استارت :

این تنظیمات مرتبط با راه اندازی اولیه است . که شامل

  • ولتاژ اولیه راه اندازی Uboost
  • زمان رسید به ولتاژ نهایی tRamp up
  • تنظیمات محدود کنندگی جریان راه اندازی XIe
  • تنظیم جریان نامی Ie
  • در انواعی از سافت استارتر نوع بار موتور را نیز می توانید انتخاب نمائید

تنظیمات توقف یا استاپ

این تنظیم معمولا فقط شامل زمان توقف می شود tRamo down

تنظیمات سافت استارتر start ramp , stop ramp
تنظیمات سافت استارتر start ramp , stop ramp

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.