سافت استارتر یکی از انواع تجهیزات صنعتی است. سافت استارتر در لغت به معنای راه اندازی نرم می‌باشد. راه اندازی نرم به معنای این است که موتور به تدریج و با آهستگی به دور اسمی خود برسد.

الکتروموتورها در زمان راه اندازی ولتاژی ما بین 6 تا 8 برابر ولتاژ نامی مصرف می‌کنند که این عمل سبب راه اندازی آن‌ها با تنش‌ها و ضربات الکتریکی و مکانیکی فراوانی می‌شود که رفته رفته موجبات استهلاک آن را فراهم می‌کند. وظیفه ی سافت استارتر همان طور که از نامش پیداست، راه اندازی نرم و آهسته الکتروموتور است. به این صورت که با محدود کردن ولتاژ مانع از کشیدن ولتاژ بیش از حد از منبع می‌شود و در نتیجه راه اندازی نرم را به همراه دارد.

مشخصات فنی سافت استارتر

انواع سافت استارتر موجود در بازار را می‌توان به سه مدل آنالوگ بدون حفاظت، آنالوگ با حفاظت و دیجیتال تقسیم کرد.

سافت استارتر‌ها دارای معایب و مزایایی هستند. سافت استار دارای مزایایی همچون کاهش افزایش طول عمر و استحکام موتور‌ها و پمپ‌ها، جریان و گشتاور مکانیکی بالا در هنگام راه اندازی، افزایش قابیلت اطمینان، کاهش تنش و استرس بر تجهیزات انتقال و کوپلینگ‌ها، کار در دمای بالا، نگهداری، کارکرد و برنامه ریزی آسان، کاهش هزینه‌ها، سیم کشی ساده و ... می‌باشد. از معایب آن هم می‌توان عدم امکان سرعت تغییر موتور، عدم امکان تغییر جهت موتور، عدم امکان افزایش سرعت موتور و ... را نام برد.

کاربری‌های سافت استارتر

سافت استارتر در صنعت مورد استفاده فراوانی قرار می‌گیرد. ازجمله این کاربری‌ها می‌توان به پمپ‌ها، میکسرها، آسیاب‌ها، سنگ شکن‌ها، کانوایرها، فن‌ها، مخلوط کن‌ها، پودرکننده‌ها، پله‌های متحرک، بلوورها، اگزوسترها، خرد کن‌ها و... اشاره کرد.

تفاوت سافت استارتر و درایو

همانطور که پیش تر اشاره کردیم سافت استارتر وظیفه ی راه اندازی نرم یک موتور را به عهده دارد. تفاوت سافت استارتر و درایو در این است که درایو علاوه بر راه اندازی نرم مزایایی همچون کنترل کردن دور الکتروموتور، تغییر جهت و سرعت، افزایش استحکام و مقاومت، کاهش مصرف انرژی و ... دارا می‌باشد.

برای راه اندازی موتورهای روتور قفسه ای دو روش سافت استارتر‌ها و درایوها از بهترین روشها هستند. اما کجا باید از چه روشی استفاده کرد؟

اینکه چرا بایستی انتخاب درستی داشته باشیم از دو جهت  اهمیت است:

1. ابتدا اینکه ما نیازهای متنوعی از نظر فنی در صنعت داریم که می‌بایست انتخاب تجهیزات درستی جهت رفع آنها داشته باشیم
2. مورد دوم که مهم است بحث هزینه‌هاست. به طور مثال هزینه سافت استارتر و یک درایو در برخی موارد بسیار زیاد است و انتخاب درست در این حالت خیلی مهم به نظر میرسد.

ما انتخاب بین این دو تجهیز را به صورت موردی عنوان می‌کینم که اگر به هر یک از این موارد برخورد کردید انتخاب درست تری داشته باشید.

• مورد اول- اگر می‌خواهید موتور  با بار کامل راه اندازی شود سافت استارتر اصلا گزینه مناسبی نیست. زیرا در سافت استارتر موتور با ولتاژ کامل راه اندازی نمی‌شود در نتیجه گشتاور راه اندازی موتور کاهش خواهد یافت. مثلا در دستگاه‌های سنگ شکن که موتور باید با گشتاور زیادی راه اندازی شود و یا در بالابرها که نیاز به گشتاور راه اندازی دارند نمی‌توان از سافت استارتر استفاده کرد.
• مورد دوم- اگر موتور سه فازی داریدکه بسته به شرایط مرتب آن را روشن و خاموش می‌کنید، نه سافت استارتر مقرون به صرفه است و نه درایو و بهتر است از همان روشهای راه اندازی مستقیم یا ستاره مثلث استفاده شود. در واقع در این حالت ویژه گشتاور یا سرعت یا تغییر هر یک نیاز نیست و فقط روشن و خاموش شدن موتور در زمانهای مشخص مورد نیاز است. موردی که فقط اینجا وجود دارد انتخاب درست کلاس موتور از نظر سیکل کاری است.
• مورد سوم- اگر برای موتور سه فاز تغییر سرعتهای زیاد و یا سرعتهای بالا نیاز است مسلما درایو بهترین و تنها گزینه خواهد بود. به طور نمونه در صنایع ریسندگی و چله کشی که کشیدن نخ‌ها و چرخاندن قرقره‌ها جهت جمع کردن نخ مورد نظر است باید سرعت معقول جمع کردن توسط درایو تعیین شود.
• مورد چهارم- اگر به راه اندازی موتور سه فاز به صورت ملایم و در یک بازه زمانی مشخص و با گشتاوری حدود 50 درصد گشتاور بار کامل نیاز است بهترین گزینه سافت استارتر خواهد بود. مثلا برای نوارهای نقاله‌ها به خصوص زمانی که بر روی نوار نقاله اقلام حساس به لرزش شدید وجود دارد بهترین گزینه سافت استارتر است.
• نکته اینکه از درایو هم می‌توان در این مورد استفاده کرد و استارت‌ها و استاپهای نرمی به موتور داد ولی باید دید در توان خاصی از موتور مورد استفاده مقرون به صرفه است؟
• مورد پنجم- در مواردی که می‌خواهیم درصدی صرفه جویی در مصرف انرژی داشته باشیم (کاربردهایی مثل پمپ‌ها و فن‌های سانتریفوژ) بهترین گزینه درایو خواهد بود.

نکات ایمنی در استفاده از سافت استارتر

• همیشه قبل از تماس با قسمت‌های برق دار سافت استارتر برق ورودی به آن را قطع نمایید.
• حداقل 3 دقیقه منتظر بمانید تا ولتاژ ذخیره شده در برخی از قسمت‌های برق دار و خازن‌های موجود در آنها خالی شود.
• برق ورودی به سافت استارتر بایستی زمین شده باشد (نوع برق ورودی Y باشد).
• فیوز مورد استفاده در ورودی سافت سارتر از نوع فیوز‌های نیمه ‌هادی با سرعت قطع بالا انتخاب شود.
• برای اینکه  از موتور در برابر جریان به‌ درستی حفاظت کند، نباید جریان موتور کمتر از 30 درصد جریان سافت استارتر باشد.
• برای ارت نمودن بدنه سافت استارتر از سیم ارت مجزا استفاده نمایید.
• تمامی قسمت‌های بردهای الکترونیکی و تجهیزات آن‌ها به الکتریسیته ساکن حساس هستند. بدون استفاده از دستبند مناسب ارت با این قسمت‌ها هرگز تماس برقرار نکنید.
• اندازه کابل ارت مورد استفاده برای سافت استارتر با توجه به جدول سایزینگ کابل ارت بر حسب نوع سافت استارتر انتخاب شود. کابل ارت را به شین ارت یا به چاه ارت با مقاومت کمتراز 10 اهم وصل نمایید.
• از کابل نول برای اهداف ارت استفاده نکنید. از یک کابل مجزا برای این کار استفاده شود.
• ارت سافت استارتر را با تجهیزاتی که با جریان‌های بالا (موتورهای ولتاژ بالا، دستگاه‌های جوشکاری و غیره) کار می‌کنند، مشترک نکنید.
• در صورتی که بیشتر از یک سافت استارتر استفاده می‌شود، ارت آن‌ها باید مطابق استاندارد انجام شود.
• همیشه بدنه موتور را ارت نمایید. موتور را در تابلویی که سافت استارتر در آن قرار دارد ارت نمایید.
• سیم خروجی سافت استارتر به موتور بایستی از کابل ورودی، کابل‌های سیگنال و کنترل مجزا شود.

سافت استارتر را به دو روش زیر می‌توان استفاده نمود

اتصال سه سیمه استاندارد

 در این حالت از الکتروموتور سه سیم خارج می‌شود که مستقیماً به خروجی سافت استارتر U،V،W وصل می‌شوند و جریان عبوری از سافت استارتر معادل جریان الکتروموتور می‌باشد. در صورت اتصال سه سیمه سافت استارتر، مقدار پارامتر 150 باید صفر انتخاب شود. (0=P150)

اتصال 6 سیمه مثلثی

در این نوع اتصال از الکتروموتور شش سیم خارج می‌شود و جریان عبوری از سافت استارتر1/1. 3 برابر جریان الکتروموتور می‌باشد که برای کاهش هزینه‌ها و استفاده از سافت استارتر توان پایین تر برای الکتروموتور‌های توان بالا استفاده می‌شود. در این حالت باید اختلاف قیمت حاصل از هزینه کابل و کابل کشی و کاهش قیمت حاصل از انتخاب سافت استارتر توان پایین محاسبه و بررسی شود و در صورت مقرون به صرفه بودن می‌توان از این روش استفاده کرد. در صورت بستن سافت استارتر به صورت اتصال 6 سیمه مقدار پارامتر 150 باید یک انتخاب شود. (1=P150)

 فرمان‌های ورودی و خروجی در سافت استارتر

سافت استارتر دارای 5 تیپ کانکتور می‌باشد که به نام‌های X1E – X1D – X1C – X1B – X1A نام گذاری شده است.

1. کانکتورX1A- این کانکتور شامل ترمینال‌های 1، 2 و PE می‌شود و برای تغذیه برد الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای تغذیه این قسمت نیاز به ولتاژ متناوب بین 110  تا 230 ولت می‌باشد.
2. کانکتور X1B- این کانکتور ترمینال‌های شماره 3 تا 17 را شامل می‌شود و دارای 5 ورودی ایزول دیجیتال و یک ورودی PTC و دو خروجی آنالوگ می‌باشد.
3. کانکتور X1C- این کانکتور شامل ترمینال‌های شماره 3 تا 17 بوده و دارای سه رله می‌باشد. رله ی اول و دوم رله ای با یک کنتاکت نرمالی باز می‌باشند و به ترتیب ترمینال‌های 18-19 و 20-21 را به خود اختصاص داده‌اند. ولی رله سوم یک رله با دو کنتاکت باز و بسته می‌باشد که ترمینال 23 تغذیه (مشترک) و ترمینالهای 22 و 24 آن به ترتیب نرمالی باز و نرمالی بسته می‌باشند.
4. کانکتور X1D- این کانکتور شامل ترمینال‌های شماره 25 تا 32 بوده و دارای 4 ورودی می‌باشد که به سیستم داخلی سافت استارتر ارتباط دارد.
5. کانکتور X1E- این کانکتور شامل ترمینال‌های شماره 33 و 34 بوده و برای تغذیه فن داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

انواع مدل‌های کنترلی سافت استارتر

شیب ولتاژ(voltage ramp)-(0=P202)

ولتاژ به صورت شیب دار به موتور داده می‌شود و در این حالت هیچ فیدبکی از ولتاژ و جریان گرفته نمی‌شود. تنظیم پارامترها و برنامه ریزی سافت استارتر در این رابطه کنترلی به آسانی صورت می‌گیرد.

حد جریان (current limit)-(1=P202)

 جریان کشیده شده از سافت استارتر در هنگام راه اندازی موتور توسط مقدار ماکزیمم تعیین شده، محدود می‌شود. در این روش تنظیم پارامترها و برنامه‌ریزی سافت استارتر به آسانی صورت می‌گیرد.

کنترل پمپ(pump control)-(2=P202)

روش کنترل بهینه می‌باشد و گشتاور مورد نیاز برای راه اندازی آرام پمپ‌ها را ارائه می‌دهد. اگر خطایی در حین استارت موتور مشخص شود، تمام اتصالات سافت استارتر به برق ورودی و موتور را بررسی نمایید. همچنین سطح ولتاژ برق ورودی فیوزها و کلید‌های حفاظتی واقع در مدار برق ورودی به سافت استارتر را چک کنید.

کنترل گشتاور ( torque control )-(3=P202)

با استفاده از الگوریتم کنترل گشتاور جهت راه اندازی مناسب بارها مورد استفاده قرار می‌گیرد. کنترل گشتاور به سه صورت با یک نقطه تنظیم، با دو نقطه تنظیم و سه نقطه تنظیم انجام می‌شود.

گشتاور ثابت (constat)-(1=125&P120)

گشتاور خطی (linear)-(2=125 & P120)

گشتاور مربع (square)-(3=125&P120)

برای این روش کنترلی امکان چهار حالت زیر وجود دارد:

1. بار با گشتاور راه اندازی بالا
2. بار با گشتاور ثابت و منحنی سرعت S
3. بار با گشتاور درجه 2 و منحنی سرعت خطی
4. بار به صورت درجه 2 و گشتاور راه اندازی بالا

شیب جریان(current ramp)-(4=P202)

در این روش کنترلی علاوه بر محدود بودن جریان ماکزیمم در حین راه اندازی، مقادیر ابتدایی و انتهایی جریان نیز قابل تنظیم می‌باشند.

برندهای سافت استارتر

از انواع برندهای سافت استارتر می‌توان به موارد ذیل اشاره کرد:

• سافت استارتر ایموترون سوئد
• سافت استارتر دانفوس دانمارک
• سافت استارتر فن اکسین نیوزیلند
• سافت استارتر ABB
• سافت استارتر زیمنس

اصول کار سافت استارتر در هنگام راه اندازی الکتروموتور

به دو شکل زیر توجه کنید در شکل نخست دیاگرام مداری یک سافت استارتر آورده شده است و شکل موجهای تولید شده حاصل از عملکرد سافت استارتر در شکل زیر آمده است. با استفاده از شش عدد SCR که به صورت پشت به پشت متصل شده اند. سافت استارتر قادر به تنظیم ولتاژ اعمال شده به موتور در هنگام راه اندازی از صفر ولت تا ولتاژ نامی خط تغذیه است. فیدبک تامین شده از موتور به مدار، کنترل زوایای آتش کردن SCR را به منظور تثبیت و پایدار سازی موتور در حین شتاب گیری، انجام می‌دهد. توجه به نکات زیر می‌تواند مفید واقع شود.

1. بر خلاف VFD (درایو فرکانس متغیر) در سافت استارتر فرکانس تغییر پیدا نمی‌کند.
2. در سافت استارتر فقط ولتاژ و جریان تغییر می‌یابند.

مشخصه‌های عملکردی سافت استارتر و منحنی‌ها کمک می‌کنند درک رفتار سافت استارتر راحت تر گردیده و بتوان رفتار آن را با ادوات مشابه مقایسه کرد. در شکل زیر دو منحنی مشخصه جریان-سرعت و گشتاور-سرعت برای دو حالت استفاده از سافت استارتر در زمان راه اندازی و عدم استفاده از آن (راه اندازی با ولتاژ خط) آورده شده است. همان طور که ملاحظه می‌گردد سافت استارتر در لحظه راه اندازی جریان راه اندازی را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می‌دهد و در سوی دیگر گشتاور نیز کاهش می‌یابد و از این رو شاید استفاده از آن در بارهایی که نیاز به گشتاور راه اندازی قابل توجهی دارند امکان پذیر نباشد.

امکانات و ویژگیهای سافت استارتر

• را ه اندازی و توقف نرم
• استارت پالسی (ضربه)
• کنترل شیبهای جریان
• کنترل مشخصه پمپ
• فیدبک انکودر/تاکو
• کنترل و تنظیم مشخصه‌های توقف/راه اندازی برای بارهای متغیر

که در ادامه هر کدام از ویژگیها و مشخصات ذکر شده تشریح می‌گردد.

مشخصه راه اندازی نرم

مطابق منحنی‌های زیر و تنظیمات سافت استارتر می‌توان موتور را به آرامی با ولتاژ 10 تا 50 درصد ولتاژ نامی آن راه اندازی کرد. شیب زمان افزایش ولتاژ تا مقدار نامی آن را می‌توان از 1-30 ثانیه تنظیم کرد.

مشخصه راه اندازی ضربه ای در هنگامی مورد استفاده قرار می‌گیرد که به گشتاور راه اندازی قابل توجهی نیاز باشد. در این حالت یک پالس ولتاژ با 80% ولتاژ نامی اعمال می‌شود. طول پهنای پالس بین صفر تا 2 ثانیه متغیر است.

مشخصه توقف نرم کنترل کننده با یک شیب رفته رفته ولتاژ موتور را کاهش داده و در نتیجه گشتاور و جریان نیز کاهش می‌یابد. و بر اثر آن سرعت موتور کاهش یافته و متوقف می‌شود. این عمل اغلب در بارهای با اینرسی زیاد استفاده می‌شود در این بارها توقف ناگهانی ممکن است باعث خسارت به محصول یا سیستم گردد. زمان توقف قابل تنظیم 1-30 ثانیه است.

• باعث جلوگیری از کاویتاسیون و چکش کاری بر روی پمپ‌ها می‌شود
• از واژگونی اجسام بر روی کانوایرها جلوگیری می‌کند.

مشخصه محدود کنندگی جریان