سافت استارتر (soft starter) چیست؟
![سافت استارتر](https://behnico.ir/wp-content/uploads/2023/02/image.jpg)
![سافت استارتر](https://behnico.ir/wp-content/uploads/2023/02/image.jpg)
سافت استارتر یکی محصولات تحول آفرین صنعت برق می باشد. پیکربندی ستاره – مثلث برای راه اندازی الکتروموتورها تقریبا در تمامی بخش های صنعتی همه گیر شده است. سافت استارتر دقت و حفاظتی که ارائه میکند مهندسان برق رام مجاب ب استفاده گسترده این محصول در سیستم های صنعتی کرده است.
یک موتور القایی مستقیماً به منبع تغذیه متصل است و جریان مغناطیسی ثابتی دریافت می کند، مهم نیست بار چقدر باشد. هر مقداری از فول بار که باشد، ضریب توان موتور القایی کمتر از ضریب توان نامی آن است زیرا با کاهش بار، جریان تولید کننده گشتاور(جریان اکتیو) کاهش می یابد، اما جریان مغناطیسی(جریان راکتیو) تغییر نمی کند.
موتور ها تقریباً همیشه با توان نامی بیش از حداکثر بار مورد نیاز انتخاب می شوند، در نتیجه به ندرت با بار نامی کامل خود کار می کنند. آنها هرگز نمی توانند ضریب توان نامی خود را حتی در حداکثر تقاضای بار به دست آورند. همچنین، اگر بار متغیر باشد، اتلاف انرژی بدتر است. تعرفههای اداره برق برای کاربران صنعتی معمولا جریمههای سنگینی را به همراه دارد هر چه قدر ضریب توان پایین تر باشد تعرفه ی مصرف توان راکتیو با نرخ بالاتری محاسبه می شود. علاوه بر این، در صورتی که قدرت مصرفی از حداکثر قدرت قراردادی فراتر رود، هزینه تجاوز از قدرت نیز به این مجموعه های صنعتی تحمیل می شود.
موتور القایی AC با بار دائمی کوپل است، هنگامی که بدون سافت استارتر کار میکند، جریان راهاندازی بالایی دارد. معمولاً بیش از 7 برابر جریان بار کامل نامی است.
نحوه عملکرد سافت استارتر
شوک مکانیکی وارد شده به روتور یا کوپلینگ ها یا هر چرخ دنده میانی و بار رانده شده توسط جریان راه اندازی بالا زمانی که موتور از خط مستقیم راه اندازی می شود شدیدترین است. حتی دستگاههای راهاندازی با ولتاژ کاهشیافته مانند راهانداز ستاره مثلثی یا استارتهای ترانسفورماتور خودکار، به دلیل پیکهای بسیار جریانی که باعث گشتاورهای گذرا شدید در لحظههای کلیدزنی میانی میشوند، همچنان بارهای شوک وارد میکنند
اثر این گونه شوک های مکرر کاهش عمر و افزایش هزینه تعمیر و نگهداری است.
ساختمان سافت استارتر
سافت استارتر، تقویتکننده جبران ساز شار مغناطیسی اساساً از امپدانس القایی غالب در مداری سری با سیمپیچهای موتور تشکیل شده است تا جریان موتور را از طریق یک تقسیمکننده کنترل کند.
![](https://behnico.ir/wp-content/uploads/2023/02/New-Bitmap-Image1-2.bmp)
در نهایت هنگامی که موتور به سرعت کامل رسید و ولتاژ ترمینال موتور به حدود 90-96٪ رسید، یک دستگاه اتصال کوتاه، آمپر Mag را از مدار موتور قطع می کند و موتور در شرایط کاری عادی کار می کند.
![](https://behnico.ir/wp-content/uploads/2023/02/New-Bitmap-Image1-1.bmp)
اصول کار سافت استارتر
تقویتکننده جبران ساز شار مغناطیسی (FCMA) نقطه مقابل راکتور هسته اشباعپذیر است. FCMA بر اساس اصل مخالفت شار به جای افزودن شار کار میکند و به همین دلیل همیشه در ناحیه غیراشباع خطی مدار مغناطیسی کار میکند. اتصالات شار مخالف روی همان مدار مغناطیسی قرار می گیرند، بنابراین شار کل را کاهش می دهند و در نتیجه امپدانس را کاهش می دهند.
این سیستم طوری طراحی شده است که جریان ثابت از پیش تعیین شده ای را در سیم پیچ های موتور در لحظه راه اندازی ارائه دهد. شار اصلی توسط جریان در سیم پیچ موتور و شار مخالف توسط emf شمارنده موتور با افزایش سرعت موتور ایجاد می شود. بنابراین شار خالص کاهش مییابد و به ولتاژ موتور اجازه میدهد تا به تدریج بین 50 تا 96 درصد افزایش یابد و جریان را در حد پیشثبت نگهداشته و در نتیجه سرعت ملایم در گردش را ایجاد کند. در واقع کاهش جریان اندازی به کالیبراسیون دقیق تر رلههای محافظ می انجامد.
سافت استارت FCMA از طریق یک سیستم منحصر به فرد تقویت کننده مغناطیسی غیراشباع جبران شده با شار برای کنترل جریان موتور و در نتیجه گشتاور موتور در طول شتاب به این امر دست می یابد.
ویژگی اصلی سافت استارتر
- سریعترین دوره بازپرداخت
- از چکش سیال اجتناب می کند
- نصب آسان
- محفوظ
- مناسب برای شرایط عملیاتی شدید
- محدودیت جریان و گشتاور قابل برنامه ریزی
- رمپ های شتاب و کاهش سرعت قابل برنامه ریزی
- پروتاکشن های آنی
ترتیب مراحل کار سافت استارتر
یک سافت استارتر معمولاً در سه مرحله مجزا عمل می کند:
- دوره شیب
- دوره سکونت
- دوره بهینه سازی انرژی
مراحل عملیاتی عملکرد سافت استارتر مطابق شکل زیر است:
![](https://behnico.ir/wp-content/uploads/2023/02/New-Bitmap-Image1-3.bmp)
دوره شیب
1- تظیمات حلقه باز
از لحظه ای که موتور استارت به کار می کند، سیستم ابتدا یک تاخیر ثابت (3 تا 300/500 میلی ثانیه) را برای نظارت بر خود اعمال می کند و سپس باعث می شود که ولتاژی به پایانه های موتور اعمال شود تا گشتاور شکست را به دست آورد.
این ولتاژ پایه در شکل زیر مشخص است. سپس به صورت خطی افزایش می یابد و ولتاژ ترمینال موتور از پایه تا حداکثر ولتاژ افزایش می یابد. در پایان دوره شیب ولتاژ ترمینال موتور برابر با ولتاژ منبع تغذیه ورودی است. به طور استاندارد ولتاژ پایه 40 درصد ولتاژ تغذیه است. با این حال، می توان آن را برای مطابقت با برنامه های مورد نظر تغییر داد. جریان گرفته شده توسط هر موتوری که از موقعیت سکون در یک پیکربندی حلقه باز شتاب می گیرد به سطح شیب دار انتخابی بستگی دارد. زمان شیب کوتاه تر، اوج جریان راه اندازی بیشتر می شود.
![](https://behnico.ir/wp-content/uploads/2023/02/Picture1.png)
![](https://behnico.ir/wp-content/uploads/2023/02/Picture1.png)
برای هر موتور و سیستم بار محرکه، یک رمپ طبیعی وجود دارد که در آن شتاب بار و موتور با نرخ افزایش ولتاژ خروجی مطابقت دارد. انتخاب زمان کوتاه باعث افزایش سرعت شتاب و جریان شروع می شود. زمان طولانی تر، زمان قبل از رسیدن بار به سرعت کامل را طولانی می کند و جریان راه اندازی را کاهش می دهد.
2-تنظیمات حلقه بسته
موارد استفاده این تنظیمات در بار رانده شده دارای اینرسی بالا می باشد، در غیر این صورت راهاندازی آن دشوار است.مانند، یک سیستم همزن که در آن محیط در ابتدای فرآیند چسبناک و سفت است.
زمان شتاب چنین بارهایی ممکن است از نرخ افزایش نرخ ولتاژ رمپ عقب بماند حتی اگر زمان شیب دار طولانی انتخاب شود. در چنین بارهایی ممکن است لازم باشد که زمان کوتاهی را برای اطمینان از گشتاور راه اندازی کافی انتخاب کنید. یک سطح شیب دار کوتاه ولتاژ را به سرعت افزایش می دهد اما ماهیت بار مانع از تطبیق سرعت موتور با آن می شود.
نتیجه ممکن است مازاد تقاضای فعلی باشد. ویژگی محدودیت جریان این مشکل را برطرف کرده است. وقتی خروجی جریان به میزان از پیش انتخاب شده برسد، سطح شیب دار را متوقف می کند. سپس سطح شیب دار نگه داشته می شود تا جریان به طور طبیعی کاهش یابد. ویژگی محدود کننده فعلی فقط در طول دوره سطح شیب دار فرایند سافت استارتر فعال است. کنترل حلقه بستهبه اندازه گیری مداوم و بازخورد جریان تحویلی به پایانه های موتور با استفاده از CT اندازه گیر نیاز دارد.
دوره سکون (استراحت)
استراحت یا دوره سکون زمانی شروع می شود که ولتاژ خروجی به حداکثر می رسد و این دوره برابر با زمان شیب انتخابی تقریباً برابر با 10 ثانیه است. دوره سکون یک ولتاژ ثابت را در مقدار ماکزیمم نگه می دارد. در این حالت زمان لازم را برای موتور و بار محرکه آن پس از تکمیل شتاب و قبل از اینکه سافت استارتر به طور خودکار وارد حالت بهینه سازی انرژی شود، در حالت ثابت نگه می دارد.
دوره بهینه سازی انرژی
مرحله بهینه سازی انرژی، شرایط کارکرد نرمال سافت استارتر است. برای بهینه سازی انرژی این مقدار به طور مداوم با ضریب توان در حال اجرا مقایسه می شود. از خروجی مقایسه، سیستم به طور مداوم نقاط شلیک تریستورها را محاسبه، تنظیم و به روز می کند تا کل انرژی تحویلی به موتور مطابق با تقاضای گشتاور بار بدون اتلاف انرژی در سرازیر شدن موتور باشد. ضریب توان در پایانه های عرضه به این ترتیب در بالاترین مقدار ممکن برای هر شرایط تقاضای بار حفظ می شود.
مدیریت ضریب توان به هیچ وجه از توانایی موتور برای پاسخگویی به بار تقاضا کم نمیکند. عملکرد موتور بیتأثیر است. این ویژگی Soft Starter یک عملکرد کاملاً الکتریکی است که باعث می شود موتور همیشه گشتاور مورد نیاز را ارائه می دهد، اما مجاز است فقط مقدار دقیق جریان مغناطیسی مورد نیاز برای پشتیبانی از گشتاور خروجی را بکشد.
بدون این ویژگی، موتور بدون توجه به بار، حداکثر جریان مغناطیسی را می کشد اثر تابع بهینه سازی انرژی صرفه جویی تجمعی در مصرف انرژی است.
عملکرد توقف ملایم
این ویژگی منحصر به فرد Soft starter است. اثر آن جلوگیری از کاهش ناگهانی و نامطلوب بار است. در حمل و نقل مکانیکی مختلف و سیستم های نقاله و در بسیاری از عملیات پمپاژ هیدرولیکی که حذف ناگهانی ورودی درایو می تواند اثرات نامطلوبی ایجاد کند، مانند چکش سیال در خطوط لوله، مفید است.
سطح شیب دار توقف نرم برای کاهش ولتاژ ترمینال موتور تا 40 درصد حداکثر عمل می کند که در آن زمان تریستورها غیرفعال می شوند. موتور و بار به حالت سکون خواهند رفت.
کاربرد سافت استارتر در صنایع
- صنایع فولاد نورد مایل و خطوط فرآوری
- صنایع فعلی
- گیاهان قندی
- کاغذ و خمیر کاغذ
- لاستیک و پلاستیک
- صنایع نساجی
- بخش قدرت کاربردهای ماشین ابزار
- طرح تامین آب
- برنامه های کاربردی کنترل فرآیندهای مختلف
نتیجه گیری
عملکرد راه اندازی موتورهای القایی قفس سنجابی با استفاده از سافت استارتر، صرفه اقتصادی ارزشمندی را برای انرژی الکتریکی فراهم می کند. مزایای بهینه زمانی به دست می آید که کار موتور شامل چرخه های استارت یا توقف مکرر باشد. اما همچنان در سیستم هایی که در حال کار مداوم هستند، ارزش دارد.