از گذشته تا به امروز راه اندازی موتور الکتریکی یکی از مباحث چالش برانگیز صنایع مختلف بوده است. رفتار متفاوت موتورها در لحظه شروع به کار بر بزرگی این چالش دامن زده است. با توجه به کاربرد گسترده موتورها در صنایع مختلف، راهکارهای مختلفی برای غلبه بر این چالش ها پیشنهاد شده است. یکی از روش های ایمن راه اندازی موتور الکتریکی، استفاده از سافت استارتر برای این منظور است.
استفاده از سافت استارتر مزایای زیادی دارد. در ادامه به بررسی مزایای راه اندازی موتور با سافت استارتر خواهیم پرداخت. آشنایی با این مزایا به شما اطمینان می دهد که سافت استارتر انتخاب مناسبی برای کنترل موتور الکتریکی است. با من همراه باشید تا این موضوع را موشکافی کنیم!
چالش های راه اندازی موتور الکتریکی
موتورها در لحظه شورع به کار رفتاری متفاوت با سایر تجهیزات دارند. هنگامی که یک موتور القایی AC راه اندازی می شود، یک میدان مغناطیسی در استاتور ایجاد می شود که القای میدان مغناطیسی در روتور را به همراه دارد. اثر متقابل این دو میدان مغناطیسی بر هم باعث تولید گشتاور و چرخش موتور می شود. طبق قانون لنز، تشکیل میدان مغناطیسی همراه با ایجاد یک ولتاژ القایی با پلاریته عکس ولتاژ تغذیه است. این ولتاژ القایی متضاد – معروف به EMF برگشتی – نقش محدود کننده جریان موتور را بازی می کند.
با این حال، مقدار EMF برگشتی تولید شده با سرعت موتور رابطه مستقیم دارد. بنابراین در هنگام راهاندازی که سرعت موتور نزدیک به صفر است، EMF برگشتی بسیار کوچک و در نتیجه جریان موتور بسیار زیاد است. این جریان بزرگ به جریان هجومی موسوم است. از سوی جریان کشیده شده توسط موتور در هنگام راه اندازی، به مقاومت سیم پیچ استاتور نیز وابسته است.
در موتورهای مدرن که راندمان بالاتری دارند، به منظور کاهش تلفات حرارتی، مقاومت سیمپیچ کمتر از نمونه های قدیمی موتور است. به همین دلیل چالش جریان هجومی در موتورهای جدید نسبت به موتورهای قدیمی جدی تر است. بیشترین میزان جریان هجومی در نیم سیکل اول ولتاژ رخ می دهد. در منابع مختلف بزرگی این جریان 10 تا 20 برابر جریان نامی درج شده است. در سیکل های بعدی این جریان به 6 تا 8 برابر جریان نامی کاهش می یابد و به جریان راه اندازی موسوم است. بعد از چند ثانیه، با رسیدن موتور به دور نامی، جریان عبوری نیز به جریان نامی می رسد. راه اندازی موتور با سافت استارتر کمک می کند بر این چالش ها غلبه کنیم.
شکل زیر نمودار جریان راه اندازی یک موتور الکتریکی را نشان می دهد:
هرچقدر جریان نامی (توان) موتور مورد استفاده بزرگتر باشد، جریان هجومی بزرگتری را شاهد خواهیم بود. بزرگی این جریان علاوه بر افزایش توان مصرفی، مشکلات جدی نیز به همراه دارد. به دلیل ثابت بودن توان شبکه، افزایش جریان سبب افت ولتاژ خط خواهد شد. این شرایط می تواند به سایر تجهیزات شبکه به ویژه دستگاه های الکترونیکی حساس آسیب وارد کند.
از سوی دیگر شروع به کار ناگهانی موتور سبب ایجاد تکان های شدید مکانیکی می شود. این تنش ها به بخش های متحرک موتور مانند بلبرینگ و … و همچنین بخش های متحرک سیستم مانند چرخ دنده ها و تسمه ها آسیب وارد کرده و عمر آن ها را کم می کند. این تنش در استفاده از پمپ ها بسیار جدی تر است! شروع به کار ناگهانی پمپ سبب افزایش ناگهانی فشار سیال به دیواره خط لوله و آسیب های جدی به آن ها می شود.
تنش های مکانیکی در صورت توقف ناگهانی موتور نیز ایجاد می شوند. برای درک بهتر این وضعیت حالتی را در نظر بگیرید که یک اتومبیل با سرعت بالا در حال حرکت است و ناگهان مجبور به توقف در یک لحظه می شود. تنش ناشی از این توقف به قدری زیاد است که حتی می تواند سبب پرتاب شدن سرنشینان به بیرون از ماشین شود! راه اندازی موتور با سافت استارتر این چالش ها را به حداقل می رساند. علاوه بر این مزایای دیگری نیز دارد که در ادامه مورد بررسی قرار خواهیم داد.
مروری بر عملکرد سافت استارتر
سافت استارتر از جمله روشهای شروع به کار مطمئن و ایمن موتورهای الکتریکی است. سافت استارترها برای کنترل جریان هجومی و راهاندازی مطمئن موتور الکتریکی از روش کاهش ولتاژ راهاندازی بهره میبرند. اساس کار راه انداز نرم به این صورت است که ابتدا موتور با یک ولتاژ کوچک راهاندازی شده و سپس ولتاژ تحویل شده به موتور به صورت تدریجی افزایش پیدا کرده و به ولتاژ نامی می رسد.
روند تدریجی و کنترل شده افزایش ولتاژ سبب میشود فرآیند شتاب گرفتن موتور به آرامی اتفاق بیافتد و سرعت آن به شکل خطی افزایش یابد. راه اندازی موتور با سافت استارتر ضمن کنترل جریان هجومی و راه اندازی نرم موتور، مانع از وقوع تکان های مکانیکی میشود که در اثر اعمال یکبارهی ولتاژ کامل به موتور رخ میدهد.
در بخش قبل اشاره کردیم که توقف ناگهانی موتورها نیز سبب ایجاد تکان های شدید می شود. به همین دلیل استفاده از سافت استارترها برای زمان توقف موتور نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. با به کارگیری این تجهیزات، در طول فرآیند توقف از ولتاژ تغذیه موتور به صورت تدریجی کاسته میشود تا سرعت نیز کاهش تدریجی داشته باشد. این فرآیند تا رسیدن سرعت موتور به صفر و قطع کامل ولتاژ تغذیه ادامه پیدا میکند. لازم به ذکر است تنها برخی از نمونه های سافت استارتر علاوه بر راه اندازی نرم، قابلیت توقف نرم موتور را نیز دارند.
جزئیات بیشتر در مورد این تجهیزات را در مقاله سافت استارتر چیست و چه کاربردهایی دارد ببینید.
مزایای راه اندازی موتور با سافت استارتر
در بخش های قبل با چالش های راه اندازی موتور الکتریکی آشنا شدید. برای غلبه بر این چالش ها راهکارهای مختلفی پیشنهاد شده است. به عنوان مثال استفاده از درایو فرکانس متغیر یکی از این روش هاست که امکان کنترل عملکرد موتور را نیز فراهم می کند. اما سافت استارترها نیز کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف برای راه اندازی موتور الکتریکی دارند. اگرچه راه انداز نرم قابلیت کنترل عملکرد موتور را ندارد، اما مزایای مهمی دارد که در ادامه به بررسی آن ها خواهیم پرداخت.
راهاندازی مطلوب و نرم
این تجهیزات با افزایش ولتاژ به صورت تدریجی و آرام سرعت موتور را تا رسیدن به مقدار نامی به شکل خطی افزایش می دهند. افزایش تدریجی سرعت موتور، مانع از وارد آمدن هرگونه تکانه یا فشار مکانیکی به موتور میشود. این قابلیت از بسیاری آسیب های احتمالی جلوگیری میکند. در حالیکه اگر موتور بدون استفاده از این تجهیزات و مستقیما راه اندازی شود تکان های نسبتا شدیدی به آن وارد خواهد شد.
کاهش شتاب و کنترل سرعت
یکی دیگر از مزایای راه اندازی موتور با سافت استارتر، کاهش شتاب و کنترل سرعت است. سافت استارتر با کنترل زمان هدایت و قطع تریستورها، شتاب راهاندازی موتور را کنترل می کند. نمونه هایی که قابلیت توقف نرم نیز دارند، در زمان توقف سرعت موتور را به آرامی کاهش می دهند.
جلوگیری از نوسان ولتاژ مدار
راه اندازی موتور با سافت استارتر از نوسان ولتاژ مدار جلوگیری می کند. در صورتی که موتور مستقیما به منبع تغذیه متصل شود، جریان هجومی بزرگی از شبکه می کشد. این امر موجب میشود ولتاژ شبکه افت کند. سافت استارتر با کنترل جریان راه اندازی موتور از نوسان ولتاژ مدار جلوگیری می کند.
راهاندازی متعدد در زمان کوتاه
بعضی از برنامهها نیازمند راه اندازی و توقف مکرر موتور، در فواصل زمانی کوتاه هستند. در این کاربردها در صورت راهاندازی مستقیم، جریان بالای راه اندازی موتور سبب ایجاد گرمای زیادی خواهد شد. این گرمای بالا از طول عمر موتور کاسته و حتی ممکن است سوختن موتور را به دنبال داشته باشد. با استفاده از سافت استارترها میتوانیم تعداد دفعات راه اندازی ایمن بیشتری را در زمان معین داشته باشیم.
راه اندازی موتور با سافت استارتر و کاهش دمای موتور
در صورت راهاندازی مستقیم موتور، جریان بزرگی از سیم پیچ عبور میکند که دمای موتور را افزایش می دهد. افزایش دما مشکلاتی مانند کاهش عمر مفید موتور را به همراه دارد. با به کار گیری سافت استارتر، جریان هجومی و در نتیجه دمای موتور به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
افزایش طول عمر موتور
راه اندازی مطلوب و نرم موتورهای الکتریکی، یکی از چالش های اصلی کار با آنها است. در صورتی که بتوان با تمهیداتی راهاندازی و توقف نرمی را برای موتور الکتریکی تدارک دید، به افزایش طول عمر آن کمک بسزایی خواهد شد. سافت استارتر یکی از تجهیزاتی است که با بهره گیری از آن میتوان به این مهم دست یافت. افزایش طول عمر موتور علاوه بر بخش های الکتریکی در بخش های مکانیکی نیز رخ می دهد.
کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری
بیشتر آسیبهای ایجاد شده برای موتورهای الکتریکی و تجهیزات وابسته به آن ها در پروسه راهاندازی بوجود میآید. خرابی بلبرینگ و چرخ دنده، پارگی تسمه ها و … از جمله این چالش ها است. راه اندازی موتور با سافت استارتر عملکرد خطی و روان موتور القایی را به همراه دارد. این موضوع نیاز سیستم و موتورها به تعمیر و نگهداری را کاهش خواهد داد.
بهبود راندمان
راه انداز نرم با کم کردن جریان راه اندازی، مقدار انرژی مصرفی را کم میکند. علاوه بر این به موتور امکان میدهد که مصرف انرژی را به تدریج افزایش دهد. از سوی دیگر با کم شدن مقدار ولتاژ توسط سافت استارتر، کلیدهای مورد استفاده، کنترل جریان کوچکتری را به عهده می گیرند. در نتیجه راندمان کلی موتور بالاتر میرود.
کاهش هزینه های کلی سیستم
سافت استارترها با تاثیر مستقیم بر کاهش مصرف انرژی و همچنین کاهش نیاز سیستم به تعمیر و نگهداری، نقش موثری در کاهش هزینه های کلی سیستم بازی می کند. در بخش های قبل به افزایش طول عمر موتور، و کاهش تعمیر و نگهداری اشاره کردیم. جمیع این قابلیت ها در کنار هم هزینه های سیستم را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند.
جمع بندی
راه اندازی موتور با سافت استارتر از جمله روش های مرسوم برای غلبه بر چالش های شروع به کار موتور الکتریکی است. راه انداز نرم علاوه بر رفع چالش های راه اندای موتر الکتریکی مزایای دیگری از جمله بهبود بهره وری، افزایش عمر مفید سیستم و کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری نیز دارد. با در نظر گرفتن مزایای مختلف استفاده از راه انداز نرم می توان نتیجه گیری کرد که این تجهیزات هزینه های پروژه را کاهش می دهند. همین الان می توانید با مراجعه به فروشگاه پناپ کالا انواع سافت استارتر زیمنس و سافت استارتر اشنایدر را با ضمانت اصالت کالا و خدمات پس از فروش سفارش دهید.