اگر با موتورهای الکتریکی سر و کار داشته باشید، با چالش های آن نیز دست و پنجه نرم کرده اید! جریان هجومی که موتورها در لحظه شروع به کار از شبکه می کشند، گاهی اوقات حتی سبب افت ولتاژ شبکه می شود. علاوه بر این تنش های مکانیکی ناشی از شروع به کار و توقف ناگهانی موتور، آسیب های جدی به بخش های متحرک سیستم وارد می کند.
غلبه بر این چالش ها به منظور حفظ پایداری و عملکرد مطمئن سیستم ضروری است. سافت استارتر از جمله تجهیزاتی است که برای غلبه بر این چالش ها مورد استفاده می گیرد. در این مقاله به مقایسه سافت استارتر آنالوگ و دیجیتال خواهیم پرداخت. هرکدام از این دستگاه ها مزایا و قابلیت های متفاوتی دارند. با من همراه باشید تا تفاوت ها و شباهت های سافت استارتر آنالوگ و دیجیتال را بررسی کنیم.
لزوم راه اندازی نرم موتور
در یک کارخانه تولید مربا، نوار نقاله ای به منظور جابجایی شیشه ها بین مراحل مختلف در نظر گرفته شده است. شیشه ها پس از پر شدن روی نوار نقاله به مرحله بسته شدن درب هدایت می شوند. ناگهان با قطعی برق مواجه می شویم و نوار نقاله متوقف می شود. تنش شدید ناشی از توقف ناگهانی موتور باعث برخورد شیشه ها با هم و سقوط آن ها از روی نوار می شود!!!
این مثال کوتاه بخشی از چالش های راه اندازی و توقف موتور را بازگو می کند. اگر موتور را به صورت مدیریت شاده یا به عبارت ساده تر به نرمی راه اندازی (و متوقف) کنیم، با این چالش ها مواجه نخواهیم شد. غلبه بر چالش های راه اندازی و توقف موتور الکتریکی منجر به ساخت دستگاه های الکترونیکی مختلف شده است. درایو فرکانس متغیر و سافت استارتر به ما کمک می کنند بر چالش هار راه اندازی موتور غلبه کنیم.
در مقایسه سافت استارتر آنالوگ و دیجیتال، به صورت پیش فرض غلبه بر چالش های راه اندازی موتور الکتریکی به عنوان وجه تشابه در نظر گرفته می شود. راه اندازی نرم موتور الکتریکی علاوه بر رفع چالش های راه اندازی، مزایای دیگری از جمله صرفه جویی در مصرف انرژی و کاهش نیاز سیستم به تعمیر و نگهداری را نیز به همراه دارد.
مقدمه ای بر سافت استارتر و مزایای استفاده از آن
استفاده از سافت استارتر، یکی از روشهای شروع به کار مطمئن و ایمن موتورهای الکتریکی است. سافت استارترها برای کنترل جریان هجومی و راهاندازی مطمئن موتورهای الکتریکی، از روش ولتاژ راهاندازی کاهش یافته بهره میبرند.
سافت استارتر موتور را با ولتاژ کم راه اندازی می کند و به تدریج مقدار ولتاژ را افزایش می دهد. این 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 انداز نرم ضمن کنترل جریان هجومی و شروع به کار نرم موتور، مانع از وقوع تکان های مکانیکی میشود که در اثر اعمال یکبارهی ولتاژ کامل به موتور رخ میدهد.
لغزشهای مکانیکی موتور، علاوه بر راهاندازی در زمان توقف ناگهانی نیز رخ خواهد داد. به همین دلیل استفاده از سافت استارترها در 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.
در مقاله “سافت استارتر چیست و چه کاربردهایی دارد” جزئیات بیشتری در مورد این تجهیزات بیان شده است.
مقایسه سافت استارتر آنالوگ و دیجیتال
سافت استارترها را به روش های مختلف دسته بندی می کنند. به عنوان مثال براساس تکنولوژی به کار رفته در مدار کنترلی، راه اندازهای نرم به دو گروه دیجیتال و آنالوگ تقسیم می شوند. سافت استارتر دیجیتال تکنولوژی بالاتری دارد و علاوه بر ساختار پیچیده تر، امکانات بیشتری در اختیار کاربر می گذارد. سافت استارتر آنالوگ تنظیمات کم تر و مکانیزم ساده تری دارند و در نتیجه امکانات کمتری در اختیار کاربر می گذارد.
علاوه بر تفاوت در مدار کنترلی، تفاوت های دیگری نیز بین این تجهیزات وجود دارد. عموما تعداد فاز تحت کنترل سافت استارترهای آنالوگ و دیجیتال نیز با هم متفاوت است. جالب است بدانید حتی برند تولید کننده تجهیزات نیز در تعیین تعداد فاز تحت کنترل تاثیر گذار است. سافت استارتر زیمنس و سافت استارتر آنالوگ از جمله محصولات پرطرفدار بازار ایران هستند.
سافت استارتر ATS01 که تنها نمونه سافت استارتر آنالوگ اشنایدر است در نمونه های تکفاز کنترل و دوفاز کنترل عرضه می شود. اما سافت استارترهای دیجیتال اشنایدر شامل سری های ATS22 و ATS48 از نوع سه فاز کنترل هستند. در بین محصولات زیمنس نیز سافت استارتر 3RW30 و 3RW40 از جمله نمونه های دوفاز کنترل هستند. سافت استارتر 3RW44 زیمنس از نوع سه فاز کنترل بوده و برای کاربردهای سنگین مورد استفاده قرار می گیرد.
اصطلاحا راه اندازهای نرم آنالوگ را دوفاز کنترل و نمونه های دیجیتال آن را سه فاز کنترل می نامند. در مقایسه سافت استارتر آنالوگ و دیجیتال می توان 5 تفاوت کلی را مورد بررسی قرار داد که عبارتند از:
- تفاوت در روش کنترل
- تفاوت در دقت کنترل پارامترها
- میزان حفاظت از موتور
- امکان ارتباط با شبکه اتوماسیون صنعتی
- پیچدگی و تفاوت قیمت
در ادامه به بررسی هریک از این تفاوت ها می پردازیم.
مقایسه سافت استارتر آنالوگ و دیجیتال در روش کنترل
استارتر نرم دیجیتال و استارتر نرم آنالوگ تفاوت های اساسی در روش کنترل با هم دارند. نمونه های دیجیتال از ریزپردازندهها و تکنیکهای کنترل دیجیتال بهره می برند. استفاده از الگوریتم های دیجیتالی دقیق، دستیابی به کنترل دقیق تر و طیف گسترده ای از تنظیمات و عملکردهای قابل برنامه ریزی را امکانپذیر می کند. علاوه بر این مدار کنترل دیجیتال امکان برقراری ارتباط با سایر بخش های سیستم اتوماسیون را برای سافت استارتر دیجیتال فراهم می کند.
سافت استارتر آنالوگ برای کنترل جریان راه اندازی و گشتاور موتور، به مدارهای کنترل آنالوگ متکی است. در این دستگاه ها از مقاومت های متغیر، خازن ها و سایر اجزای آنالوگ برای تنظیم ولتاژ و جریان موتور در لحظه راه اندازی استفاده شده است. سافت استارتر آنالوگ معمولاً پارامترهای قابل تنظیم کمتر و ویژگی های کنترلی محدودتری نسبت به همتایان دیجیتال خود دارد.
تفاوت آنالوگ و دیجیتال در دقت کنترل
سافت استارترهای دیجیتال به طور کلی دقت بالاتری در مقایسه با سافت استارترهای آنالوگ ارائه می دهند. استفاده از ریزپردازنده ها و تکنیک های کنترل دیجیتال، امکان کنترل دقیق جریان راه اندازی و گشتاور موتور را برای سافت های دیجیتال فراهم می کند. این دستگاهها الگوریتمهای پیشرفته ای دارند که دقت کنترل آن ها را به شدت افزایش می دهد. این دستگاه ها طیف وسیعی از پارامترها شامل ولتاژ، جریان و نرخ شتاب/کاهش سرعت را به دقت تنظیم می کنند. با توجه به دقت بالای تنظیم و کنترل پارامترها، راهاندازهای نرم دیجیتال برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق بر رفتار موتور دارند، مناسب هستند.
سافت استارتر آنالوگ به مدارهای کنترل آنالوگ متکی است و دقت کنترل کمتری دارد. راه اندازهای نرم آنالوگ نیز قادر به تنظیم جریان راه اندازی و گشتاور موتور هستند، اما محدوده تنظیم و دقت آن ها کمتر است. در مقایسه سافت استارتر آنالوگ و دیجیتال از منظر دقت کنترل، نمونه های نرم آنالوگ دقت کمتری دارند. برای کاربردهایی که به دقت بالا یا کنترل دقیق رفتار موتور نیاز نیست سافت استارتر آنالوگ گزینه مناسبی است.
حفاظت از موتور و تفاوت های اساسی
از دید حفاظتی، اصلی ترین تفاوت سافت استارتر آنالوگ و دیجیتال، عملکردهای حفاظتی پیشرفته و قابل تنظیم نسخه های دیجیتال است. در نسخه های آنالوگ اما با حفاظت های محدودتری از نوع ثابت مواجه هستیم. لازم به ذکر است قابلیت های حفاظتی ممکن است بین مدلها و تولیدکنندگان مختلف سافت های دیجیتال و آنالوگ متفاوت باشد. توصیه میشود برای درک دقیق قابلیتهای حفاظتی هر مدل به مشخصات محصول مراجعه یا با یک کارشناس خبره مشورت کنید.
سافت استارتر دیجیتال و ارتباط با شبکه
اتوماسیون صنعتی یکی از راهکارهای ارائه شده برای بهبود فرآیند ها و افزایش بهره وری صنایع است. در سیستم های اتوماسیون یک کنترل کننده صنعتی یا PLC وظیفه برنامه ریزی و نظارت بر عملکرد بخش های مختلف سیستم را بر عهده دارد. لازمه نظارت موثر پی ال سی، ارتباط مداوم و گردآوری اطلاعات از بخش های مختلف سیستم است.
ارتباط تجهیزات صنعتی با استانداردهای ویژه ای انجام می شود که پروتکل نام دارند. هر پروتکل شامل برخی استانداردهای نرم افزاری و سخت افزاری است. جهت ارتباط با هر پروتکل، وجود پورت های ارتباطی ویژه روی تجهیزات ضروری است. سافت استارتر دیجیتال امکان برقراری ارتباط با شبکه صنعتی را دارد.
این در حالی است که سافت استارتر آنالوگ قابلیت اتصال به شبکه را ندارد. برخی از مدل های آنالوگ را می توان با افزدون ماژول های اضافی به شبکه متصل کرد.
سافت استارتر آنالوگ، ساده تر و ارزان تر
آخرین پارامتر مقایسه سافت استارترهای آنالوگ و دیجیتال، تفاوت قیمتی آن ها است. سافت استارترها از نظر پیچیدگی ساختاری، تفاوت های اساسی با هم دارند. نمونه های آنالوگ از سیستم کنترلی و ساختار ساده تری بهره می برند. این ساختار ساده تر، سبب قیمت پایین تر این نمونه ها شده است.
در مقابل سافت استارتر دیجیتال ساختار پیچیده تری دارد. این ساختار پیچیده سبب ارائه امکانات بیشتر و حفاظت کامل تر از موتور شده است. در مقابل هزینه این دستگاه ها بیشتر از نمونه های آنالوگ است.
جمع بندی
چالش های مرتبط با راه اندازی موتورهای الکتریکی و استفاده گسترده از موتورها سبب ارائه راهکارهای مختلفی برای حل آن شده است. سافت استارتر از جمله راهکارهایی است که علاوه بر راه اندازی نرم موتور الکتریکی، امکان توقف نرم (در برخی نمونه ها) را نیز فراهم می کند. علاوه بر این نقش موثری در کاهش مصرف انرژی و کاهش نیاز به تعمیر و نگهداری دارد.
راه اندازهای نرم در دو گروه آنالوگ و دیجیتال عرضه می شوند. در مقایسه سافت استارترهای آنالوگ و دیجیتال پارامترهای متفاوتی را می توان مورد ارزیابی قرار داد. تعداد فاز تحت کنترل، دقت تنظیم پارامترها و قیمت مهمترین تفاوت های این تجهیزات است. شما از کدام نمونه سافت استارتر استفاده می کنید؟ دیجیتال یا آنالوگ؟