سافت استارتر چیست و تفاوت سافت استارتر با درایو کنترل‌دور

سافت استارتر چیست؟

سافت استارتر (راه‌انداز نرم)، نوعی کنترل­‌کننده موتور است که با کاهش ولتاژ اعمال‌شده به موتور، جریان راه‌اندازی یا جریان هجومی بالا را کاهش می‌دهد. از تریستورهای نیمه‌هادی برای کنترل ولتاژ تغذیه استفاده می‌کند. یک جفت تریستور به‌صورت پشت سر هم برای کنترل جریان در هر دو جهت استفاده می‌شود؛ بنابراین، یک سافت استارتر سه فاز از 6 تریستور برای کاهش ولتاژ در هر سه فاز به‌طور هم‌زمان استفاده می‌کند. این تریستورها به‌طور متناوب برای کاهش ولتاژ ترمینال و جریان هجومی سوئیچ می‌شوند. ولتاژ ترمینال موتورها را می‌توان با تغییر زاویه[1] آتش تریستورها کنترل کرد.

از آنجایی ‌که سافت استارتر تنها ولتاژ تغذیه را در هنگام راه‌اندازی و توقف موتور کاهش می‌دهد، نمی‌تواند سرعت موتور را در طول عملکرد عادی تغییر دهد؛ بنابراین، آن‌ها برای کاربرد سرعت ثابت استفاده می‌شوند.

همچنین سافت استارتر هیچ هارمونیکی در سیستم ایجاد نمی‌کند؛ پس برای حذف هارمونیک‌ها از سیستم نیازی به فیلتر اضافی نیست.

سافت استارتر طراحی بسیار فشرده‌ای دارد و اندازه آن در مقایسه با درایو کنترل‌دور (VFD) بسیار کوچک‌تر است زیرا به قطعات کمتری نیاز دارد. همچنین هزینه کلی سافت استارتر در مقایسه با VFD کمتر می­باشد. این محصول فاقد قطعاتی مانند خازن، IGBT وبورد کنترلی پیچیده است.

اکثر سافت استارترها در  پمپ‌ها و فن‌ها  نصب می‌شوند، اگرچه می‌توان آن‌ها را در بسیاری از کاربردهای موتور دیگر که نیازی به کنترل سرعت ندارند نیز به کار بست. کاربردهای اصلی سافت استارتر عبارتند از: صنایع فولاد (کارخانجات نورد و خطوط فرآوری)، صنایع سیمان، صنایع کاغذ و خمیر، صنایع لاستیک و پلاستیک، صنایع نساجی، صنایع ماشین ابزار، پاور سکتور و کاربردهای مختلف کنترل فرآیند.

سافت استارتر (راه‌انداز نرم) و درایو کنترل‌دور هردو برای کنترل موتورهای الکتریکی به‌کار می­‌روند. از آنجایی ‌که هردوی این‌ها از اجزای نیمه‌هادی برای کار استفاده می‌کنند، بیشتر مردم آن‌ها را با یکدیگر اشتباه می‌گیرند. از هردوی آن‌ها می‌توان برای راه‌اندازی و توقف ایمن موتور القایی استفاده کرد. اما آن‌ها در برخی از ویژگی­‌ها کاملاً متفاوت از یکدیگر هستند و بعضی از این ویژگی‌ها نسبت به دیگری مزیت دارند.

مزایای سافت استارتر:

• جریان هجومی را به طور مؤثری در هنگام راه‌اندازی موتور کاهش می‌دهد.
• هارمونیک تولید نمی‌شود.
• هزینه کم در مقایسه با درایوهای کنترل‌دور
• برای نوار نقاله‌ها، پمپ‌ها و سایر کاربردهای تسمه‌ای مناسب است.
• قیمت کمتر نسبت به VFD

راه‌انداز مستقیم موتور[2] چیست؟

استارتر موتور وسیله‌ای است که برای راه‌اندازی و توقف ایمن موتور القایی استفاده می‌شود. موتور القایی به دلیل مقاومت کم سیم‌پیچی که دارد، مقدار زیادی جریان الکتریکی (تقریباً 8 برابر جریان نامی خود) در هنگام راه‌اندازی می‌کشد. این جریان راه‌اندازی عظیم، جریان هجومی[3] نامیده می‌شود که می‌تواند به سیم‌پیچ‌های داخلی موتور آسیب برساند و طول عمر آن را کاهش دهد و باعث فرسودگی موتور شود.

راه‌­انداز ستاره مثلث موتور برای کاهش جریان راه‌اندازی تا 1/3 روش مستقیم استفاده می‌شود تا بتوان با جریان هجومی و آسیب و تنش مکانیکال کمتر به سیم‌پیچ‌ها یا سایر قطعات مکانیکی، موتور را راه‌اندازی کرد. همچنین با استفاده از بی‌متالدر برابر جریان اضافی از دستگاه محافظت می‌کنند.

VFD[4] (درایو کنترل‌دور یا اینورتر) چیست؟

درایو کنترل‌دور، یک کنترل­کننده  موتور مبتنی بر نیمه‌هادی است. درایو می‌تواند موتورهای الکتریکی را راه‌اندازی و متوقف کند و همچنین سرعت موتور را در حین کار به‌طور کامل کنترل کند. درایو قابلیت کنترل ولتاژ تغذیه و همچنین فرکانس را دارد. از آنجایی ‌که سرعت موتور القایی به فرکانس تغذیه بستگی دارد، VFD بیشتر برای تغییر سرعت موتور در طول کار استفاده می‌شود.

VFD از سه مدار تشکیل شده‌: یکسو کننده، فیلتر DC و اینورتر.

ابتدا ولتاژ خط AC با استفاده از مدار یکسو کننده به DC تبدیل می‌شود. سپس با عبور از فیلتر DC فیلتر می‌شود. سپس ولتاژ DC ثابت با استفاده از مدار اینورتر به AC تبدیل می‌شود. مدار کنترل اینورتر اجازه می‌دهد تا مقدار ولتاژ و فرکانس ولتاژ AC خروجی تغییر داده شود؛ بنابراین در کاربردهایی که سرعت موتور نیاز به تغییر دارد استفاده می‌شود و می‌توان با افزایش فرکانس، از آن برای افزایش نرم سرعت موتور از 0 دور در دقیقه تا سرعت نامی آن و گاهی بالاتر از سرعت نامی آن استفاده کرد. به عنوان مثال، تغییر سرعت فن براساس دما و تغییر سرعت پمپ آب براساس فشار آب ورودی است.

راه اندازی موتور به روش‌های DOL و سافت استارتر نمی‌توانند سرعت موتور را تغییر دهند؛ بنابراین موتور را با گشتاور حداکثر (باقدرت کامل) روشن می‌کنند. درحالی‌که VFD می‌تواند با برنامه‌ریزی برای کارکرد موتور با سرعت مشخص، مصرف برق را به حداقل برساند. اما متأسفانه VFD هارمونیک‌ها را در خط تولید کند، به همین دلیل است که باید فیلترهای اضافی به VFD متصل شوند. به دلیل استفاده از مدارها و قطعات بسیار زیاد، اندازه کلی VFD بزرگ‌تر از سافت استارتر است. همچنین هزینه VFD تقریباً 3 برابر بیشتر از سافت استارتر است.

مزایای درایو کنترل‌دور:

• صرفه‌جویی در مصرف برق مزیت اصلی هر VFD است.
• با استفاده از VFD می‌توان به کنترل کامل بر روی سرعت موتور دست یافت.
• VFD را می‌توان به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی کرد که سرعت موتوری که کنترل می‌کند را براساس عواملی مانند جریان، فشار و غیره تغییر دهد.
• کنترل گشتاور دینامیکی و کنترل سرعت عالی.
• بهترین گزینه برای آسانسور، پله‌ برقی، سنگ شکن، میکسر و غیره که در آن‌ها باید سرعت را علی‌رغم تغییرات بار حفظ کرد.

تفاوت بین سافت استارتر و درایو:

جدول زیر تفاوت‌های اصلی بین سافت استارتر و درایو را نشان می‌دهد.

کجا از سافت استارتر و کجا از درایو کنترل دور استفاده کنیم؟

• سافت استارتر:

در کاربردهایی که کنترل سرعت ضروری نیست.

در کاربردهای با گشتاور کم و متوسط.

در کاربردهایی که هزینه اولیه پایین است.

• درایوهای کنترل دور:

VFDها در شرایطی استفاده می‌شوند که کنترل کامل بر سرعت ضروری است.

در کاربردهای با گشتاور بالا

جایی که هزینه اولیه و اندازه مشکلی ندارد.

[1] Fire angle

[2] Direct Online Starters(DOL)

[3] inrush current

[4] Variable Frequency Drive

منابع:

https://electricaltechnology.org/2021/02/difference-between-vfd-soft-starter.html

https://realpars.com/vfd-vs-soft-starter/

https://www.electricalclassroom.com/difference-soft-starter-and-vfd/

https://www.electricalclassroom.com/difference-soft-starter-and-vfd/

https://blog.acdist.com/soft-starters-applications-and-benefits