راهنمای جامع: درایو یا سافت‌استارتر؟

راهنمای جامع: درایو یا سافت‌استارتر؟

قبل مقایسه درایو و سافت‌استارتر بهتر است کمی با دلیل راه‌اندازی موتورهای الکتریکی و روش‌های راه‌اندازی آشنا شویم.

 

راه‌اندازی موتورهای الکتریکی و روش‌های راه‌اندازی

همانطور که می‌دانید موتورهای الکتریکی با تشکیل میدان مغناطیسی کار می‌کنند. در هنگام راه‌اندازی، موتور الکتریکی به طور ناگهانی نیاز به ایجاد میدان مغناطیسی دارد که به آن میدان مغناطیسی اولیه می‌گویند. برای ایجاد میدان مغناطیسی اولیه و حفظ آن ما نیاز به توان راکتیو داریم که منجر به کشیده شدن جریان 6 تا 8 برابر جریان نامی موتور از شبکه می‌شود. این افزایش جریان را جریان هجومی (Inrush Current) می‌نامند. به بیان ساده‌تر میدان مغناطیسی اولیه و توان راکتیو مورد نیاز برای تشکیل میدان مغناطیسی دلیل اصلی به وجود آمدن جریان هجومی است.

جریان هجومی به تجهیزات و موتورالکتریکی آسیب می‌زند، عمر مفید آن‌ها را کاهش می‌دهد، باعث نوسانات ولتاژ می‌شود و در عملکرد سیستم‌های حفاظتی اختلال ایجاد می‌کند. برای جلوگیری از مشکلات ناشی از جریان هجومی در سیستم الکتریکی ما نیازمند راه‌اندازی موتورهای الکتریکی هستیم بگونه‌ای که جریان هجومی به حداقل مقدار خود برسد. از روش‌های راه‌اندازی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

 

• راه‌اندازی مستقیم یا تک ضرب (Direct On-Line: DOL) : حداکثر 3 تا 5 کیلووات
• راه‌اندازی ستاره-مثلث یا دو ضرب: 5 کیلووات به بالا
• اتوترانسفورماتور
• اضافه کردن مقاومت به روتور یا استاتور: باعث افزایش تلفات می‌شود.
• سافت‌استارتر (Soft Starter)
• درایو

 

معرفی سافت‌استارتر (Soft Starter) و درایو (VFD)

سافت‌استارتر

وظیفه اصلی سافت‌استارترها روشن (Start) و خاموش (Stop) کردن نرم موتورالکتریکی است، به این معنی که با کنترل ولتاژ ورودی به وسیله ادوات الکترنیک قدرت، جریان راه‌اندازی و گشتاور تولید شده را کنترل می‌کنند. همین فرآیند در خاموش کردن نرم موتور الکتریکی هم اعمال می‌شود. این کار به ما اطمینان می‌دهد که گشتاور تولید شده هم به تدریج کاهش می‌یابد. در طی خاموش و روشن کردن نرم موتور فرکانس ثابت می‌ماند که برابر با فرکانس شبکه است. در شکل 1 و 2 به ترتیب مشخصه جریان-سرعت (I-n) و مشخصه گشتاور-سرعت (M-n) به روش DOL و استفاده از سافت‌استارتر نشان داده شده است.

 

 

عنصر الکترونیک قدرت استفاده شده در سافت‌استارترها تریستور (Thyristor) است، به تریستورها یکسوساز کنترل شده با سیلیکون (Controlled Rectifier Silicon: SCR) نیز می‌گویند. در هر فاز دو SCR‌ به صورت غیرموازی (Anti-Parallel) وجود دارد تا بتواند برش ولتاژ را در هر نیم‌سکل مثبت و منفی یک دوره تناوب انجام دهد. ناگفته پیداست که بعد فرآیند خاموش و روشن شدن موتور الکتریکی تریستورها از مدار خارج می‌شوند تا موتور الکتریکی به کار عادی خود ادامه دهند که به این عمل بای‌پس (Bypass Mode) شدن می‌گویند. در توان‌های پایین کنترل ولتاژ روی دوفاز انجام می‌شود و بجای یک فاز شینه قرار می‌دهند که در شکل 3 دیاگرام شماتیکی و در شکل 4 زاویه فاز کنترلی آن نشان داده است اما در توان‌های بالا کنترل ولتاژ روی هر سه فاز صورت می‌گیرد.

 

 

 

مزایا و کاربردهای سافت‌استارتر

مزایای سافت‌استار:

• روشن شدن نرم (Soft Start)
• خاموش شدن نرم (Soft Stop)
• سوئیچینگ بدون وقفه (Uninterrupted Switching) بدون پیک جریان تا بار سنگینی روی سیستم وارد نشود.
• کامپکت بودن که موجب می‌شود فضای کم‌تری اشغال کند.

 

کاربرد سافت‌استارتر:

• تسمه نقاله (Conveyor Belts)
• نوار نقاله غلتکی (Roller Conveyor)
• فن‌ها
• پمپ‌های چرخان (Rotary Pump) و پمپ‌های پیستونی (Piston Pump)
• کمپرسورها
• پمپ‌های هیدرولیکی
• همزن‌ها (Agitators)
• اره دیسکی یا گردبر (Circular saws) و اره‌های نواری (Band saws)

 

راهنمای انتخاب سافت‌استارتر

برای انتخاب درست اول باید مشخص کنیم برای چه کاربردی سافت‌استارتر می‌خواهیم. در حالت کلی ما با دو نوع کاربرد سر و کار داریم:کاربرد با راه‌اندازی معمولی (Normal Start) مانند کمپرسور، آسانسور، پله‌برقی، پمپ گریز از مرکز و تسمه تقاله و کاربرد با راه‌اندازی سنگین (Heavy Duty Start) مانند فن سانتریفیوژ، تسمه نقاله طولانی، میکسر، دستگاه سنگ‌شکن و دستگاه آسیاب. نحوه‌ی انتخاب به صورت خلاصه در جدول زیر ارائه شده است:

 

راه‌اندازی معمولی	راه‌اندازی سنگین
نحوه انتخاب	مشخصات	نحوه انتخاب
سافت‌استارتر برابر توان نامی موتور انتخاب شود. برای واحدهای دارای حفاظت اضافه‌بار کلاس قطع 10 استفاده شود.	·         تعداد استارت زیاد در ساعت ·         شرایط راه‌اندازی سخت مانند زمان راه‌اندازی طولانی، اینرسی بار بالا، گشتاور راه‌اندازی زیاد ·         نیاز به تجهیزات خاص مانند سیستم خنک‌کننده قوی‌تر، کنتاکتور و قطعات با درجه کاری بالا، حفاظت‌های ویژه	برای سافت‌استارتر معمولی یک پله بالاتر از توان نامی موتور انتخاب شود. برای سافت‌استارتر خاص  برابر توان نامی انتخاب شود. برای واحدهای دارای حفاظت اضافه‌بار کلاس قطع 30 استفاده شود.

 

درایو

ساده‌ترین روش برای کنترل سرعت موتور کار کردن آن در سرعت نامی است. اما بسیاری از کاربردها نیاز به سرعت متغیر دارند. قبل از ظهور درایو فرکانس متغیر (Variable Frequency Drive: VFD) تکنولوژی‌های مختلفی برای کنترل سرعت موتورهای الکتریکی استفاده می‌شدند، از جمله : شیرهای کنترل، موتورهای سوخت فسیلی و تسمه‌های دور متغیر. در صنعت از اصطلاحات مختلفی برای درایو استفاده می‌شود که از معروف‌ترین آن می‌توان به VFD ، VSD (Variable Speed Drive) به معنای درایو سرعت متغیر و اینورتر اشاره کرد که با توجه به ساختار درایو اینورتر غلط‌ترین اصطلاح رایج است.

روش‌های کنترلی متفاوتی در درایوها استفاده می‌شود اما دو روش کنترلی برداری (Vector) و نسبت ولتاژ به فرکانس (V/f) رایج‌تر هستند. درایوها از سه بخش یکسو‌کننده، لینک DC‌ و اینورتر تشکیل شده‌اند. بلوک‌ دیاگرام آن نشان در شکل 5 و دیاگرام مداری درایو 6 پالسه در شکل 6 نشان داده شده است. ناگفته پیداست که تمام مزایا و کاربردهای سافت‌استارتر را می‌توان برای درایو نیز ذکر کرد.

 

 

 

یکسوکننده (Converter) : یک مبدل الکترونیک قدرت تمام موج است که ورودی AC را به DC تبدیل می‌کند.

لینک DC (DC Bus) : لینک DC که با نام باس DC نیز شناخته می‌شود خروجی یکسو‌کننده را به ورودی اینورتر متصل می‌کند. لینک DC‌ به عنوان یک فیلتر عمل می‌کند تا خروجی نامنظم و ریپل‌دار یکسوکننده نزدیک به ‌DC خالص شود.

0اینورتر (Inverter) : یک مبدل الکترونیک قدرت است که خروجی لینک DC را دریافت می‌کند و با عمل کیلدزنی DC را به AC‌ تبدیل می‌کند. با تنظیم فرکانس کلیدزنی می‌توان به فرکانس‌های مختلفی در خروجی دست یافت.

منطق کنترلی (Control Logic) : این بخش پالس‌های لازم برای نیمه‌هادی‌های قدرت مانند SCRها یا ترانزیستورها را فراهم می‌کنند. برای تولید پالس از میکروکنترلر استفاده می‌شود.

 

جدول مقایسه سافت‌استارتر و درایو

 

ویژگی‌ها	درایو	سافت‌استارتر
نوع کنترل	کنترل کامل بر سرعت، گشتاور و جهت حرکت موتور	فقط کاهش جریان راه‌اندازی و افزایش تدریجی ولتاژ
کنترل سرعت در حین کار	دارد (کاملا قابل تنظیم)	ندارد (فقط در لحظه راه‌اندازی)
صرفه‌جویی در انرژی	بسیار بالا به ویژه در بارهای متغیر مانند پمپ و فن	محدود، بیشتر در زمان راه‌اندازی
حجم و قیمت	معمولا بزرگتر و گران‌تر	کوچک‌تر و ارزان‌تر
نصب و راه‌اندازی	نیاز به تنظیمات بیشتر و گاهی آموزش فنی	ساده و سریع
کاربردها	کاربردهای سرعت متغیر	کاربردهای سرعت ثابت مثل کمپرسو، سنگ‌شکن
محافظت از موتور	محافظت کامل (جریان، ولتاژ، اضافه بار، دما و …)	معمولا محافظت پایه (جریان راه‌اندازی)
نویز الکترومغناطیسی (EMI)	بیشتر و نیاز به فیلتر یا شیلد	بسیار کم
عمر موتور	افزایش عمر به دلیل راه‌اندازی نرم و کنترل دقیق	افزایش نسبی عمر موتور به دلیل کاهش جریان اولیه
برگشت‌پذیری موتور (Reverse)	دارد	ندارد (مگر با مدار خارجی)
قابلیت شبکه و اتوماسیون	بالا (پروتکل‌هایی مثل Modbus , Prfibus و …)	محدود

 

بطور خلاصه اگر نیاز به کنترل سرعت و گشتاور دارید درایو را انتخاب کنید در غیر این صورت مسائل اقتصادی را در نظر بگیرید.

 

ارائه مشاوره تخصصی

کارشناسان پدیده فرسام صنعت آماده‌ ارائه هرگونه خدمات از جمله مشاوره، طراحی و نصب برای سازمان یا پروژه شما هستند.

برای دریافت مشاوره رایگان یا استعلام قیمت، همین حالا با ما تماس بگیرید.