راه انداز نرم موتور یا سافت استارتر

راه انداز نرم موتور يا سافت استارتر soft starter چيست؟

 همانطور كه از نامش پيداست وسيله اي است جهت راه اندازي الكتروموتورها بصورت نرم و تدريجي.

با سافت استارتر نمي توان همه موتورها را راه اندازي كرد؟چون موتورها تنوع زياديدارند و سافت استارتر براي گونه خاصي از آنها مناسب است اين موتورها درصنعت به موتورهاي سه فاز القائي يا قفس سنجابي معروفند.مامي توانيم موتور سه فاز را مستقيماً به برق سه فاز زده و راه اندازي كنيم. به اين روش راه اندازي،‌راه اندازي مستقيم يا Direct Online و يا DOL مي گويند اگر شما مستقيماً موتور را به برق سهفاز وصل كنيد. هيچ كنترلي در راه اندازي آن نخواهيد داشت. در حاليكه سافتاستارتر به شما امكان كنترل پريود راه اندازي را مي دهد.در خيلي از اوقات ما نيازي بهاعمال نظارت و كنترل در راه اندازي موتور نداريم. مثلاً در خيلي ازكاربردهاي با موتورهاي توان پايين . اما هنوز موارد زيادي هم وجود دارندكه بايد راه اندازي با كنترلهاي مناسب صورت بگيرد.بايد توجه كنيم كه هنگام راهاندازي يك موتور سه فاز يك سري اتفاقات الكترويكي و مكانيكي رخ ميدهد كهمتفاوت از حالت كار دائم موتور پس از راه اندازي است مثلاً در هنگام راهاندازي موتور جريان خيلي بيشتري نسبت به حالت دائم آن از شبكه مي  كشد.اگر موتور كوچك باشد اشكال خاصي ايجادنمي شود ولي اگر موتور بزرگ باشد ممكن است، اين جريان زياد را برق كارخانهنتواند براحتي تأمين كند.،‌مثلاً كشيدن جريان ناگهاني زياد از برق كارخانه ممكن است باعث افتولتاژ لحظه اي شده و در كار ساير تجهيزات برقي و الكترونيكي اختلال ايجادشود.

پس راه انداز نرم موتور وسيله اي است كه جريان راه اندازي موتور را كاهش مي دهد؟

در واقع ما با تنظيم سافت استارتر  soft starter جريان راه اندازي موتور را به ميزان مورد نياز محدود مي كنيم واجازه كشيدن جريان هاي زياد را از برق كارخانه به موتور نمي دهيم.

يكي از قابليتهاي اصلي راه انداز نرم موتور محدود كردن جريان راه اندازي است ولي هنوز راه انداز نرم قابليتهاي ديگري نيز دارد.

 مفهوم “نرم” در راه انداز نرم موتور چيست؟

مفهوم “نرم” به ويژگيهاي متفاوتي دلالت مي كند. مثلاً نرم به اين معناست كه جلوي تنشهاي الكتريكي و مكانيكي گرفته ميشود.ازسوي ديگر نرم به اين معناست كه موتور تدريجا” دور ميگرد و به دور اسمي خودمي رسد. به صورت طبيعي مدت زمان راه اندازي در هنگام استفاده از سافتاستارتر بيشتر از حالت اتصال مستقيم موتور به شبكه است.به عبارت ديگر سافت استارتر جلوي فشارهاي وارده به موتور را در هنگام راه اندازي مي گيرد؟

يك مثال :. حتماً گاهي اوقات در خيابان بعضي جوانها را در هنگام Take Up ديده ايد! و فشار زيادي كه به لاستيكها و موتور وارد ميشود را حس كرده ايد ! وقتي موتور را مستقيماً به برق وصل مي كنيم شرايط راه اندازي شباهت به Take Up ناگهاني اتوموبيل دارد . بديهي است كه شما اتومبيل خود را به اين صورت راهاندازي نمي كنيد بلكه با كنترل مناسب سرعت خودرو را بتدريج افزايش مي دهيدو آنرا به سرعت مطلوب مي رسانيد.به اين ترتيب عمر مفيد موتور واتصالات و كوپلينگهاي مكانيكي و بار كاهش پيدا ميكند . چون راه اندازي تحتتنش هم به برق كارخانه فشار مي آورد و هم به لحاظ مكانيكي به اجزاي چرخندهفشار مي آورد و استهلاك آنها را بالا مي برد.مي توانيم بگوئيم كه راه انداز نرمموتور وسيله اي است جهت راه اندازي الكتروموتورهاي سه فاز بصورت كنترل شده؟

راه انداز نرم موتور خواصهاي ديگري هم دارد؟بسته به مشخصات طراحـي و كـاربرد،سافت استارتها متنوع بوده و قابليتهاي ديگري علاوه بر قابليت اصلي خود دارند.

 سافت استارتها علاوه بر تفاوت درروشهاي مختلفي كـه براي راه اندازي اعمال مي كنند. در ميزاني كه موتور وخود را حفاظت مي كنند هم تفاوت دارند. مثلا يك راه انداز نرم موتور پشرفتهمي تواند به طور كامل موتور را در مقابل هر نوع خطا حفاظت كند.

سافت استارتر كارهائي از قبيل بـي متـال و كنترل فاز و……. را نيز انجام مي دهدو حفاظت هاي بيشتري را نيز مي تواند اعمال كند

بصورت مدار الكترونيكي از يك راه انداز نرم چگونه استفاده مـي شود.

 به اين شكل نگاه كنيد. نخست برق سه فازبه سافت استارتر وارد مي شود و خروجي سه فاز سافت استارتر به وصل مي شود. در يك كاربرد ساده با استفاده از پانل روي دستگاه ، موتور استارت مي شود. موتور بر اساس تنظيمات از پيش انجام گرفته دور مي گيرد و در يك زمان مشخصبه دور نامي خود مي رسد

دراينجاست كه ماموريت اصلي آن تمام شده است و فقط وظيفه آن حفاظت از موتور است. سافت استارتر كار كنتاكتور ورودي موتور را نيز انجام مي دهدكه بستگي به مدل سافت استارتر دارد.

بطوركلي سافت استارترها به دو نوع بيسيك و مجهز تقسيم مي شوند.

۱- در مدلهايبيسيك يك كنتاكتور باي پاس با سافت استارتر پارالل مي شود كه پس از راهاندازي موتور كنتاكور مذكور عملاً  سافت استارتر را باي پس كرده و از مدارخارج مي كند.

۲- اما در مدلهاي مجهز كنتاكتور باي پس خارجي مورد نياز نيست. بطور مثال در سافت استارترهاي Aucom  مدل Csxi كنتاكتور باي پس وجود دارد ولي مدلهاي IMS2 همواره در مسير مي مانند البته قابليّت گذاردن كنتاكتور باي پس را با حفاظت كامل موتور دارند.

باي پس ؟

يعني آنرا از مدار خارج كنيد و از مسيرديگري برق موتور را تأمين كنيد به عبارتي يك كنتاكتور بصورت موازي با سافتاستارت نصب مي شود. و اين كنتاكتور پس از راه اندازي موتور توسط خود سافتاستارت تغذيه شده و كنتاكتهاي آن وصل مي شود و برق بطور مستقيم به موتوراعمال مي شود.

با توجه به اينكه جريان از مسير خارج ازسافت استارت به موتور وصل ميشود. سافت استارت چگونه موتور را در مقابلاضافه جريان حفاظت مي كند؟

يك مدار ابتدائيسافتاستارت نمي تواند موتور را در مقابل اضافه جريان حفاظت كند، در واقع يكسافت استارت مجهز به راحتي اين كار را انجام مي دهد. قبلاً گفتيم كه سافتاستارتها مدلهاي مختلفي دارند.

 شرح يك مدار سافت استارتر مجهز ؟

برق سه فاز بهورودي سافت استارت وارد ميشود و مجدداً از آن خارج ميشود در بين راهترانسهاي اندازه گيري جريان قرار دارد . بنابراين سافت استارت با كمك آنترانسها دقيقاً جريان موتور را اندازه مي گيرد. از آن كاملتر سافتاستارتهاي كاملاً مجهز هستند كه اساساً در آنها نياز به نصب كنتاكتورخارجي نيست.

 ساير حفاظتهاي يك سافت استارت پيشرفته.

سافت استارتهاي IMS2 ساخت شركت Aucom  نمونهاي از سافت استارتهاي پيشرفته است اين سافت استارت نياز به كنتاكتور بايپس ندارد( در صوتيكه كنتاكتور باي پس اضافه كنيم حفاظت انجام مي دهد) وقادر است موتور را در مقابل اضافه جريان، بر اساس يك مدل گرمائي از موتورحفاظت كند. از سوي ديگر اگر موتور داراي ترميستور حفاظتي باشد ميتوان آنرا به سافت استارت متصل نمود و سافت استارت، موتور را در مقابل قطع شدنفاز ورودي و يا بهم خوردن توالي فازها و همچنين عدم تقارن جريانهاي سه فازحفاظت مي نمايد.وظايف بي متال و كنترل فاز را سافت استارت تقبل نمود.

علاوه بر آن سافت استارت مدل IMS2 شركت IMS2 مي تواند با كنترل گشتاور، نيروي دوراني روي شفت و ساير آسيبهاي مكانيكي، محدود نمايد. (ELectronic shearpin) يا سافت استارت IMS2 در صورت بي بار شدن ناگهاني موتور نظير مواقعي كه تسمه پاره مي شود و يا ساير اشكالات مكانيكي را سنس كرده و هشدار متناسبي مي دهد.

 حفاظت سافت استارت IMS2 ازخود؟

سافت استارتر IMS2 Aucom

سافت استارتر IMS2 Aucom

براي مثال IMS2 شركت Aucom  خودش را در مقابل سوختن SCR ، اشكالات مدار قدرت ، گرم شدن هيت سينگ و يا طولاني شدن زمان راه اندازي حفاظت مي كند.سافت استارت را نمي توان براي راه اندازي همه موتورهاي سه فاز و با هر باري استفاده نمود.چون راه اندازيهاي نرم موتور براي همهبارها و موتورها مناسب نيستند. و معمولاً لازم است با يك متخصص مربوطه مشورت شود.

يك راه انداز براي اينكهبتواند جريان راه اندازي را محدود كند ولتاژ را كاهش مي دهد، كاهش ولتاژباعث كاهش گشتاور راه اندازي موتور ميشود . منظور از گشتاور راه اندازي،نيروي دوراني مورد نياز جهت كندن بار و به چرخش در آوردن آن مي باشد. بنابراين اگر بار طوري باشد كه گشتاور راه اندازي(يا نيروي دوراني راهاندازي)بالائي نياز داشته باشد عملاً با راه انداز نرم موتور نميتوان آنبار را راه اندازي نمود.

چگونگي تشخيص راه انداز نرم براي كاربرد مورد نظر خيلي هم نگران كننده نيست. طبيعتبسياري از بارها طوري است كه گشتاور راه اندازي كمي دارند. براي مثال فنها، كمپرسورها و پمپ ها بارهاي ايده آل براي راه اندازي با سافت استارت ميباشند. اينها در مقياس وسيعي در كارخانجات مورد استفاده قرار مي گيرند.

سافت استارت براي راه اندازي كليه پمپ ها و فن ها جوابگو است ولي ممكن است گاهي اوقات بررسيهاي ديگري نيز مورد نياز باشد. ولي بصورت كلي اين برداشت درست است.

چگونگي راه اندازي پمپ توسط سافت استارت؟

 اولاً در هنكام راه اندازي جريان را به ميزان زيادي محدود ميكندبدين ترتيب تنشهاي الكتريكي وارده به شبكه و موتور را ميگيرد.حتماتوجه دارد كه جريان راه اندازي يك موتور با اتصال مستقيم آن به شبكه حدود ۶ برابر جريان اسمي موتور است. يعني يك موتوري كه جريان اسمي آن۱۰۰A است در هنگام راه اندازي با اتصال مستقيم به شبكه ۶۰۰A از شبكه جريان ميكشد. ثانياً سافت استارت گشتاور (نيروي دوراني) اضافي رابه موتور و پمپ محدود نموده و جلوي خيلي از مشكلات مكانيكي و استهلاك بعديرا مي گيرد. در بعضي از پمپها مثل پمپهاي شفت و غلاف كه در آبياري استفادهميشوند قطعات چرخنده زيادي وجود دارد. تنشهاي مكانيكي هنگام راه اندازي ميتواند عمر آنها را كاهش دهد در بعضي از كاربردها مثل چاههاي عميق آّبكشاورزي، با استفاده از سافت استارتر و دور گرفتن دريجي موتور و پمپ ازتلاطم دوراني ناگهاني آب در داخل چاه مي توان جلوگيري نمود. اين تلاطمهامي توانند به جداره برخي از چااههاي عميق كه ماسه اي هستند آسيب برساند وعمر مفيد چاه را كاهش دهد.‌بامحدود كردن سرعت راه اندازي در پمپها پديده كاويتاسيون راه اندازي هم تحتكنترل در مي آيد.

منظور از كاويتاسيون چيست؟                                              

كاويتاسيون عبارتند از بروز حبابهاييهوائي كه بخار  آب ناشي از كاهش فشار ( يا خلأ ) در پمپ بدليل شتاب سريعايجاد مي شود و بعد  از دور گرفتن پمپ و جبران فشار ، اين حبابها مي تركندو باعث خوردگي تدريجي پره ها مي شود.يكي از دلايل ايجاد كاويتاسيون، استارتناگهاني پمپ و دور گرفتن سريع پره ها است. اين امر باعث مي شود در پشت پرهها خلا درست شده و آب در داخل آن فضا بسرعت تبخير مي شود و تركيدن اينحبابهاي بخار و شتاب ذرات آب اطراف آن با پره ها بسيار خورنده است.

تا اينجا در مورد مزاياي سافتاستارتر در  راه اندازي پمپ توضيح داديم. ولي در هنگام توقف پمپ هم راهانداز نرم در بعضي از كاربردهاي پمپ بسيار مفيد ظاهر مي شود.كه سافت استارترها در هنگام توقف موتور هم آنرا كنترل مي كنند.براي مثال پك پمپ كه هد بالائي دارد را تجسم كنيد.

هد بالا چيست؟

يك پمپ آب را در نظربگيريد، كه آب را از يك موقعيت پائين به ارتفاع بالاتري هدايت مي كند. ايناختلاف سطح را هد مي گويند.يك چنين پمپي در هنگام توقف اختلالاتزيادي درست مي كند. چون پمپ ناگزير است به سيال (مثلاً آب ) بميزاني انرپيجنبشي بدهد كه به آن اختلاف ارتفاع غلبه كند. حالا تجسم كنيد اين پمپ، باقطع كردن كنتاكاور ورودي آن ناگهان خاموش شود. در اين حالت آبي كه در لولهها وجود دارد و داراي انرژي پتانسيل بالائي بسته به هد پمپ مي باشد، بطورناگهاني بطرف پمپ سرازير مي شود. اين آب پس از برخورد به پمپ كه به آن كلهقوچي مي گويند مجدداً به عقب رانده مي شده و اين سيكل چند بار تكرار ميشود تا آنكه انرژي آب تمام شود.

 اين ضربه و نواسانات بعديآن، هم به پمپ و هم به لوله ها مي تواند آسيب بزند.اين موضوع بقدري جدياست كه براي كنترل آن همواره ازيك تجهيزات مكانيكي استفاده مي شود.مثلاًممكن است از يك انباره هوائي براي گرفتن جلو ضربه كله قوچي استفاده كنند. و يا قبل از خاموش كردن پمپ نخست يك شير برقي را در خروجي پمپ ببندد ، كهتازه در اين صورت تنها پمپ حفاظت مي شود، و هنوز معلوم نيست تكليف نوساناتاعمال شده به لوله ها و فيتينگ ها چه مي شود.

سافت استارتر چگونه مسئله را حل مي كند.و چگونه جلو ضربه كله قوچي را مي گيرد؟

سافت استارتر با توقف تدريجي پمپ باعثمي شود كه انرژي پتانسيل آب بتدريج ميرا شود و بدين ترتيب ضمن جلوگيري ازضربه از نواسانات مكانيكي بعدي آن هم جلوگيري مي كند.پس سافت استارتر نقش يك سافت استاپ يا توقف نرم را هم بازي مي كند.و اين خاصيت در خيلي از كاربردها حائز اهميت است.

با اين همه خواصي كه برشمرديم فكرمي كنيد يك سافت استارتر گران قيمت باشد؟

به لحاظ كار چيز بارزشي است وليبه لحاظ قيمت فروش آن گران نبوده و حتي اختلاف قيمت چنداني با راهاندازهاي متداول ديگر، مثل راه انداز ستاره مثلث ندارد.

 در يك سافت استارت ولتاژ از مقدار قابل تنظيمي شروع به افزايش مي كند و بصورت تدريجي پيوسته افزايش مي يابد، تا همهولتاژ به موتور اعمال شود.

   نمي توانيم نتيجه بگيريم كه جريان هم بتدريج از صفر و متناسب با ولتاژ افزايش پيدا مي كند تا به دور اسمي برسد.چون در يك سافتاستارت جريان به ميزان از قبل تعريف شده محدود مي شود و در تمام مدت راهاندازي جريان از آن مقدار اضافه نمي شود . پس از پايان زمان راه اندازيجريان كاهش پيدا كرده و به ميزان مورد نياز بار محدود ميشود.

چه معيارهائي براي انتخاب جريان راه اندازي وجود دارد؟

 اولاً بايد توجهكنيم كه بسته به موتور و بار اگر اين جريان را از يك حدي كمتر انتخابكنيم، ممكن است موتور اصلاً راه اندازي نشود. چون قبلاً گفتم كه با كاهشجريان راه اندازي، گشتاور راه اندازي موتور نيز كم مي شود. حال اگر جريانراه اندازي را آنقدر كاهش بدهيم كه در نتيجه گشتاور راه اندازي موتور ازراه اندازي بار كمتر بشود. اصلاً بار از جا كنده نخواهد شد. (منظور اگرنيروي دوراني توليد شده در شفت موتور از نيروي دوراني مورد نياز براي كندنبار كمتر باشد اصلاً بار حركت نخواهد كرد)دقيقاً مشابه اين كه يكموتور سيكلت كاميوني را به حركت در آورد. نكته ديگري كه بايد به آن توجهكنيم آنست كه هر گاه جريان راه اندازي را كم انتخاب كنيم ، با فرض اينكهبتوانيم به گشتاور مقاوم بار غلبه كنيم، و آنرا به حركت در بياوريم ، مدتزماني كه طول خواهد كشيد تا سرعت موتور به سرعت نامي آن برسد تابع جريانانتخاب شده ما خواهد بود. به عبارت ديگر جريان كمتر مدت زمان بيشتر وجريان بيشتر مدت زمان كمتري طول خواهد كشيد، تا موتور به دور اسمي خودبرسد.

 در يك سافت استارتر ما ناگزير نيستيم تنظيمات مختلفي انجام بدهيم؟بصورت كلي با تنظيم سه، چهار پارامتر كه مشخصه استارت و جريان موتور مي باشد براحتي تنظيم مي گردد.راه اندازهاي ديگري نيز وجود دارندكه يا كم استفاده هستند و يا موارد خاص بكار گرفته مي شوند. منظورم آنستكه زياد متداول نيستند.