کاربردهای سافت استارتر در صنعت

سافت استارتر (soft starter) یکی از تجهیزات مهم و بسیار کاربردی در راه اندازی موتور الکتریکی و اتوماسیون صنعتی است. سافت استارتر با تغذیه پلکانی و افزایش و یا کاهش تدریجی ولتاژ و جریان از ایجاد نوسانات الکتریکی و بروز استرس های مکانیکی جلوگیری می کند. هدف این مقاله ایجاد درک جامعی از کلیت و کاربردهای سافت استارتر است.

سافت استارتر چیست؟

سافت استارتر یکی از روش های پرکاربرد راه اندازی موتور الکتریکی است. با استفاده از سافت استارتر، ولتاژ تغذیه موتور الکتریکی کنترل شده، و با این تکنیک جریان راه اندازی را می توانیم مهار کنیم.

گشتاور موتور الکتریکی با مجذور جریان رابطه مستقیم دارد. در حقیقت سافت استارتر با کنترل ولتاژ و سپس مهار جریان، گشتاور الکتریکی را مدیریت می کند. تنش های مکانیکی، خطرات و آسیب های جدی به موتور و تجهیزات انتقال نیرو می زند.

همانند فرآیند راه اندازی ، در هنگام توقف هم می توانیم با کنترل ولتاژ و جریان موتور الکتریکی را به آرامی خاموش کنیم. البته همه راه انداز ها این قابلیت را ندارند و در زمان انتخاب سافت استارتر باید با توجه به کاربرد های سافت استارتر و نیاز پروژه به این موضوع توجه داشت. جزئیات بیشتر در مورد این تجهیزات را در مقاله سافت استارتر چیست و چه کاربردی دارد؟ ببینید.

ساختار داخلی سافت استارتر

کنترل ولتاژ در سافت استارتر توسط تعدادی تریستور انجام می شود. تریستورها نیمه هادی های واکنش سریعی هستند که می توانند قدرت موتور را بدون تغییر در فرکانس کنترل کنند. یکسو کننده های کنترل شده با سلیکون که به اختصار SCR یا تریستور نامیده می شوند، در مسیر هر فاز قرار می گیرد. یعنی در مجموع 6 تریستور در هر سافت استارتر تعبیه می شود. تریستور ها توسط مدار منطقی که به صورت جداگانه ای طراحی شده است کنترل می شوند.

یک رله اضافه بار از عبور جریان اضافه در مدار محافظت می کند. یک کنتاکتور بای پس نیز برای خارج کردن سافت استارتر از مسیر تغذیه موتور الکتریکی در زمان رسیدن به ولتاژ نامی در نظر گرفته می شود.

دسته بندی سافت استارتر

دسته بندی راه انداز های نرم بدون در نظر گرفتن کاربرد های سافت استارتر می تواند به صورت های مختلفی انجام شود. طبقه بندی بر اساس توان و مشخصات جریان و ولتاژ، مهم ترین روش است. اما دو روش از انواع روش های دسته بندی سافت استارتر به کاربرد آن نیز مرتبط است. روش اول دسته بندی تعداد فاز تحت کنترل و سپس دسته بندی براساس نوع کارکرد راه انداز است. در ادامه این دو روش طبقه بندی را بررسی می کنیم.

تعداد فاز تحت کنترل

سافت استارتر ها بر اساس تعداد فازی که تحت کنترل دارند و بر اساس آن ولتاژ را مهار می کنند طبقه می شوند.

• سافت استارت تک فاز کنترل

• سافت استارت دو فاز کنترل

• سافت استارت سه فاز کنترل

سافت های تک فاز کنترل گاهی علاوه بر موتور تک فاز در راه انداز های سه فاز هم به کار می رود. در برخی اسناد فنی از سافت استارتر تک فاز و سافت استارتر دو فاز کنترل با عنوان سافت استارتر آنالوگ یاد می کنند. لازم به ذکر است برخی از نمونه های سافت استارتر ATS01 اشنایدر از نوع تکفاز کنترل هستند.

سافت های آنالوگ با ولوم کنترل ها تنظیم می شوند و ساختار ساده ای دارند. سافت استارتر دیجیتال نمایشگر و دکمه های دیجیتالی در اختیار کاربر می گذارد و امکانات کنترلی بیشتری را فراهم می آورد. در زمان انتخاب سافت استارتر مناسب با توجه به نوع موتور و کاربردهای سافت استارتر نوع آنالوگ و یا دیجیتال در نظر گرفته می شود.

سنگین کار یا نرمال کار

منظور از کار نرمال، زمانی است که سافت با جریان خروجی نامی خود کار می کند. اگر این جریان بیشتر از مقدار نامی باشد سافت استارتر در شرایط سنگین کار قرار دارد. عموما مدت زمان کار سنگین در انتخاب سافت استارتر اهمیت دارد. اگر ناچار باشیم موتور را در شرایط کار سنگین راه اندازی کنیم، باید راه انداز توان بالاتری داشته باشد.

کاربرد سافت استارتر

کاربردهای سافت استارتر

سافت استارتر در هر جایی که شتاب تدریجی موتورها برای بهینه سازی فرآیندهای تولید و به حداقل رساندن زمان خرابی ناشی از خرابی تجهیزات مهم است کاربرد دارد. موتورهایی که پس از راه اندازی با سرعت ثابت به کار خود ادامه می دهند، بیشترین کاربرد سافت استارتر را به خود اختصاص می دهند. از جمله کاربردهای سافت در صنعت می توان به موارد زیر اشاره کرد:

صنایع معدنی

معدن به عنوان یک صنعت ضروری در تامین مواد اولیه نقش اساسی دارد. کار معدن و عملیات اجرایی آن پیچیده و سنگین است. حفر، استخراج و انتقال مواد بخشی از عملیات کار معدن است. یکی از موارد کاربرد سافت استارتر در صنایع معدنی است. در این صنایع برای راه اندازی انواع سنگ شکن ، نوارهای نقاله و راه اندازی ماشین آلات سنگین حفاری از سافت استارتر استفاده می شود.

راه اندازی فن ها

فن ها نمونه ای از موتور های الکتریکی هستند که پس از راه اندازی اغلب با سرعت ثابت کار می کنند. با این حال، فن ها نیز به حفاظت در زمان راه اندازی نیاز دارند. سافت استارتر بهترین گزینه برای کنترل راه اندازی فن است راه اندازی فن ها با سافت استارتر اگرچه در ابتدا هزینه بیشتری را به همراه دارد اما با توجه به صرفه جویی در بخش انرژی، کاهش چشم گیر نویز و افزایش عمر فن کاملا توجیه اقتصادی دارد. در صورتی که به کنترل عملکرد فن نیز نیاز دارید، درایو کنترل فن انتخابی ویژه برای شماست.

نوار نقاله

شروع به کار و یا توقف نرم نوار نقاله در اکثر صنایع اهمیت بالایی دارد .به عنوان مثالی از کاربرد سافت استارتر در نوار نقاله می توان صنایع غذایی را نام برد. شیشه های نگهدارنده مواد غذایی باید بدون تنش و تکان شدید بر روی نوار های نقاله جابجا شوند.

علاوه بر حفظ تعادل شیشه ها تکان‌های ناگهانی در هنگام استارت یا توقف موتور، ممکن است به تسمه و سایر تجهیزات مکانیکی آسیب برساند. سافت استارتر ها می توانند راه اندازی و توقف نرم موتور را تضمین کنند.

انتقال بار و بالابر های صنعتی

یکی از موارد مهم کاربرد سافت استارتر، راه اندازی موتور بالابر است. در اغلب موارد موتور بالابر نیروی خود را از طریق تسمه و قرقره به گیربکس و سایر تجهیزات منتقل می کند. اگر موتور به نرمی راه اندازی نشود تنش های مکانیکی علاوه بر موتور می تواند به تسمه و قرقره آسیب برساند. ضمن اینکه سافت استارتر های پیشرفته امروزی امکان تشخیص جریان اضافه بار که یکی از مهم ترین دلایل آسیب در بالابر است را دارند. در کاربردهای پیشرفته تر نیز می توان از درایو کنترل بالابر استفاده کرد.

کنترل پمپ آب یا مایع

یکی دیگر از موارد کاربرد سافت استارتر، صنایع آب و فاضلاب است. فشار داخل لوله های آب باید در رنج مشخصی قرار داشته باشد. فشار بالا در زمان راه اندازی پمپ می تواند به لوله ها آسیب برساند. سافت استارتر می تواند پمپ های دائم کار را به نرمی راه اندازی کند. البته اگر نیاز به تغییر سرعت پمپ در طول فرآیند داشته باشید درایو فرکانس متغیر انتخاب بهتری است.

نقش پیشرفت تکنولوژی بر کاربردهای سافت استارتر

پیشرفت تکنولوژی در طراحی و تولید راه انداز های نرم، منجر به توسعه ویژگی ها و قابلیت های پیچیده ای شده است که عملکرد، سازگاری و کاربردهای سافت استارتر را افزایش داده است. سافت استارترهای مدرن اغلب از سیستم های کنترل مبتنی بر ریزپردازنده استفاده می کنند. این امکان حفاظت پیشرفته موتور، قابلیت های تشخیصی و ادغام یکپارچه با شبکه های اتوماسیون صنعتی را فراهم می کند.

برخی از سافت استارترهای پیشرفته از پروتکل های ارتباطی مانند Modbus،Profibus یا Ethernet پشتسیانی می کنند. این قابلیت امکان اتصال یکپارچه با سیستم‌ های کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده (SCADA) و شبکه‌ های کنترل صنعتی را فراهم می‌کنند.

همچنین ادغام الگوریتم‌های هوشمند و تکنیک‌ های کنترل تطبیقی در برخی از مدل‌ های راه‌انداز نرم، امکان کنترل پویای موتور را فراهم و عملکرد بهینه را در شرایط مختلف بار و سناریوهای عملیاتی تضمین می‌کند. این استراتژی های کنترلی پیشرفته به صرفه جویی در مصرف انرژی، کاهش سایش مکانیکی و افزایش قابلیت اطمینان سیستم کمک شایانی می کند و آنها را برای کاربردهای صنعتی بسیار ایده آل می سازد. کدام یک از کاربردهای سافت استارتر در صنایع مختلف مد نظر شماست؟