راه اندازی موتور القایی به روش سافت استارتر

انواع روش‌های راه‌اندازی موتورهای القایی ( راه اندازی به روش سافت استارتر)

در ادامه روش‌های راه‌اندازی موتورهای القایی به راه‌اندازی موتورهای القایی به روش سافت استارتر یا همان روش نرم می‌پردازیم.

در این روش کاربر امکان کنترل نحوه شتاب‌گیری موتورهای القایی تا فرکانس و سرعت نامی را در اختیار دارد که این موضوع به‌طور ویژه بر جریان راه‌اندازی، گشتاور راه‌اندازی و تنش‌های مکانیکی وارد به بار در حالت راه‌اندازی و توقف تاثیر گذار است.

سافت‌استارتر (Soft-Starter) در حقیقت یک تجهیز الکترونیک قدرت است که به ترمینال‌های قدرت موتور متصل شده و از طریق این تجهیز تغذیه موتور صورت می‌پذیرد . با استفاده از سافت‌استارتر نمی‌توان سرعت کارکرد دائمی موتور را کنترل کرد. در برخی انواع سافت‌استارترها پس از رسیدن به فرکانس و ولتاژ نامی، اتصال موتور به شبکه به صورت مستقیم انجام می‌شود. ساختارهای بسیار متنوعی برای سافت‌استارترها ارائه شده است.

درحالت استاندارد معمولا المان سوئیچینگ در سافت‌استارترها تریستورها هستند. با کنترل زاویه آتش تریستورها براساس نوع منحنی شتاب‌گیری مدنظر، ولتاژ تغذیه موتور کنترل می‌شود. سافت‌استارتر می‌تواند براساس کنترل پارامترهای متفاوتی طراحی شده باشد. عمدتا پارامتر اساسی کنترلی سافت‌استارترها شامل ولتاژ موتور، جریان موتور و گشتاور موتور می‌باشد و براساس این پارامتر نیاز بارهای مختلف را برطرف می‌کند.

معمولا دو نوع متداول‌تر سافت‌استارترها با توجه به ساختار کنترلی انواع ولتاژ رمپ و محدود کننده جریان است.

در سافت‌استارترها از نوع ولتاژ رمپ سطح ولتاژ از مقداری از پیش تعیین شده مثلا ۰ ولت به تدریح تا ولتاژ نامی افزایش می‌یابد که نتیجه این کار راه‌اندازی نرم و یکنواخت است. درسافت‌استارترها با ولتاژ رمپ مشخصه جریانی، مشخصه ولتاژی را دنبال می‌کند و بر اساس تغییرات ولتاژ، رفتار می‌کند. با توجه به این‌که سافت‌استارترهای از نوع ولتاژ رمپ کنترل ولتاژ را بر اساس کنترل زاویه آتش تریستورها انجام می‌دهند درحقیقت این مدارات در حین عمل‌کرد خود درحال برش شکل موج سینوسی فازها هستند که منجر به ایجاد هارمونیک و بالا رفتن تلفات و افزایش دمای کابل‌ها و موتور می‌شوند.

دسته دوم سافت‌استارترهای از نوع محدود کننده جریان هستند. در این دسته رگولاسیون ولتاژ یعنی کنترل زاویه آتش به نحوی صورت می‌پذیرد که جریان مصرفی توسط موتور از مقدار تنظیم شده فراتر نرود. معمولا مقدار Set Point برای محدودکننده جریان برابر ۱۷۵% تا ۵۰۰% جریان نامی تنظیم می‌شود.

با توجه به این‌که سافت‌استارتر دقت پارامترهای موتور را نسبت به مشخصات مکانیکی بار افزایش می‌دهد، با استفاده از سافت‌استارترها قابلیت‌های بسیار مهمی مثل انواع شتاب‌گیری­‌ها و انواع حفاظت‌های موتور به بار افزوده می‌شود. به‌علاوه تصحیح روند شتاب‌گیری منجر به کاهش هزینه تعمیرات ادوات مکانیکی، افزایش طول عمر سیستم و بهبود مصرف انرژی نیز می‌شود.

با استفاده از سافت‌استارترها با توجه به ایجاد هارمونیک در شبکه، مشکلاتی مانند محدودیت طول کابل بین سافت‌استارتر و موتور نیز به‌وجود می‌آید که این مشکلات در سیستم‌های با توان‌ بالا بیشتر به چشم می‌آیند.

درهرصورت سافت‌استارترها با کنترل ولتاژ روند راه‌اندازی اولیه را تصحیح می‌کنند و با توجه به وجود ساختار سوئیچینگ، هزینه بالایی درپی دارند. علاوه بر این با توجه به این موضوع که تغییرات ولتاژ باعث تغییرات گشتاور می‌شود (نه تغییرات سرعت!) درحقیقت با استفاده از سافت‌استارتر یا سایر ساختارهای کنترل کننده ولتاژ با تضعیف قدرت موتور، گشتاور بار بر گشتاور موتور غلبه می‌کند و درحقیقت در این حالت موتور تحت فشار قرار دارد که مطلوب نیست.

معمولا سافت‌استارترها قادر به تغییر جهت چرخش موتور نیستند و برای تغییر جهت چرخش موتور باید از تجهیزات دیگری استفاده نمود. به علاوه سافت‌استارترها معمولا پس از اتمام فرآیند شتاب‌گیری و رسیدن به دور نامی از مدار حذف می‌شوند و تغذیه حالت کارکرد دائم موتور به صورت مسقیم انجام می‌شود.

همان‌طور که ابتدا ذکر شد سافت‌استارترها معمولا بر پایه کنترل زاویه آتش تریستورها کار می‌کنند اما ساختارهای دیگری نیز برای آن‌ها وجود دارد. به عنوان مثال در برخی ساختارها از مقاومت‌ استفاده شده است بدین ترتیب که سه فاز اعمالی به موتور از طریق یک کالسکه به ۳ عدد مقاومت موازی توان بالا اتصال دارند که این مقاومت‌ها از یک انتها به شبکه توزیع متصل شده‌اند درنتیجه با تغییر مکانیکی موقعیت کالسکه ولتاژ اعمالی به موتور تغییر می‌کند.

روش‌های دیگری نیز برای تغییر ولتاژ ترمینال‌های موتور به کار رفته‌اند مثل استفاده از اتوترانس و مقاومت‌های پله‌ایی. در روش مقاومت‌های پله‌ایی با توجه به مدت زمان مد نظر برای شتابگیری، تعدادی مقاومت که ابتدا با فازها سری شده‌ بودند به ترتیب در زمان‌هایی مشخص از مدار حذف می‌شوند.

هنگام راه‌اندازی و تست سافت‌استارترها باید با احتیاط کامل مراحل کار را پیش برد زیرا در انواع مختلف این ادوات ممکن است تنها یک یا دو فاز دست‌خوش تغییر شوند و فاز(ها)ی دیگر مستقیما از ورودی به خروجی انتقال می‌یابند.

سافت‌استارترها معمولا در دو دسته آنالوگ و دیجیتال دسته‌بندی می‌شوند که تفاوت آن‌ها بیشتر در نحوه اعمال پارامترها و قابلیت‌های کلی سیستم است.

در سافت‌استارترهای آنالوگ مقادیر مربوط به زمان‌های شتاب‌گیری و توقف، مقدار ولتاژ اولیه، جریان نامی، اضافه جریان مجاز و … معمولا با استفاده از ولوم تنظیم می‌شود اما سافت‌استارترهای دیجیتال معمولا با صفحه نمایش و صفحه کلید پارامتردهی می‌شوند. در سافت‌استارترهای دیجیتال معمولا الگوریتم‌های راه‌اندازی نیز متنوع هستند.

پس در نهایت مزایا و معایب روش سوم راه‌اندازی موتورهای القایی را به‌صورت زیر می‌توان دسته‌بندی نمود:

مزایا:

  • بهبود جریان راه‌اندازی در گشتاور بارهای پایین
  • امکان کنترل نحوه شتاب‌گیری
  • امکان انطباق بار و موتور در راه‌اندازی
  • حفاظت در برابر اضافه جریان طولانی مدت
  • حفاظت غیر مستقیم بر روی گشتاور بار
  • افزایش طول عمر موتور و بار
  • کاهش هزینه تعمیرات
  • استقلال از نوع موتور (جهت راه‌اندازی موتورهای بدون پلاک)
  • راه‌اندازی چند موتور به صورت موازی و هم‌زمان
  • امکان جدا شدن از موتور زیر بار

معایب:

  • عدم توانایی راه‌اندازی بارهای با گشتاور بالا به‌صورت صحیح
  • عدم کنترل مستقیم سرعت
  • عدم کنترل مستقیم جریان (در برخی ساختارها این قابلیت وجود دارد)
  • عدم حفاظت در برابر قفل شدن شفت
  • عدم حفاظت از موتور حین کارکرد نامتعادل
  • عدم بهبود صد درصدی جریان راه‌اندازی
  • عدم تامین گشتاور راه‌اندازی بالا همزمان با حفاظت در برابر اضافه جریان
  • عدم تاثیر در کارکرد دائمی موتور
  • عدم بررسی موقعیت شفت موتور
  • عدم بررسی همخوانی سرعت و ولتاژ اعمالی به موتور
  • عملکرد متغیر با تغییر مشخصات بار
  • تنظیم سخت پارامترها خصوصا برای بارهای غیر خطی
  • درنظر نگرفتن مشخصات دقیق موتور
  • استقلال از نوع موتور ( ممکن است با اعمال اضافه جریان باعث سوختن موتور شود.)
  • افزایش زمان حالت گذرا
  • عدم امکان تغییر جهت چرخش موتور

در بسیاری از کاربردها با گشتاور و دقت پایین که سرعت نهایی موتور مهم نیست می‌توان از سافت‌استارترها استفاده نمود.

باید هم‌چنین توجه داشت که سافت‌استارترها نیز برپایه سوئیچینگ ادوات الکترونیک قدرت طراحی و ساخته شده‌اند و بر همین اساس معمولا همانند درایوها هزینه بالایی در پی دارند.

برای دانلود این مقاله روی لینک زیر کلیک کنید.

© کپی رایت - آگر الکترونیک