زمانی که یک موتور الکتریکی را با روش کنتاکتوری و از طریق اتصال مستقیم به شبکه راه اندازی می‌کنیم، در لحظه‌ی اول جریان هجومی بسیار زیادی در حدود ۶ تا ۱۰ برابر جریان نامی موتور از شبکه کشیده میشود. این موضوع در درازمدت میتواند طول عمر موتور را کاهش دهد. جریان هجومی شدید در زمان راه اندازی موتور الکتریکی، میتواند به دلایل، افزایش دمای موتور، افزایش ولتاژ موتور، کاهش عمر قطعات موتور و افزایش خطر آتش‌سوزی باشد. به همین دلیل از دستگاه‌هایی برای کنترل جریان هجومی استفاده میشود.
در این مقاله از مارش شاپ، به معرفی سافت استارتر و اینورتر می پردازیم که دو نمونه از بهترین دستگاه‌هایی هستند که می‌توانند در زمان راه اندازی الکتروموتور، مانع از آسیب دیدن آن شوند. البته تفاوت سافت استارتر و درایو اینورتر در ادامه ذکر میشود. سافت استارتر (Soft Starter) یک دستگاه است که به جای قطع مستقیم جریان، جریان را به تدریج کم میکند و موتور را به تدریج به کار می‌اندازد. این امر باعث کاهش جریان هجومی میشود و موتور را از آسیب دیدن محافظت میکند. اینورتر (Inverter) یک دستگاه است که به جای قطع مستقیم جریان، جریان را به تدریج کم میکند و موتور را به تدریج به کار می‌اندازد. اینورتر همچنین میتواند ولتاژ و جریان را کنترل کند و موتور را از آسیب دیدن محافظت میکند.
جهت استعلام قیمت یا سفارش اینورتر زیمنس و درایو abb تماس بگیرید. (۰۲۱۹۱۰۹۹۲۲۰)
آشنایی با سافت استارتر یا راه اندازی نرم
دستگاه Soft Starter یک نمونه از دستگاه‌های ساخته شده از تکنولوژی نیمه هادی است که در زمان راه اندازی یا توقف موتور از آن استفاده میشود. این دستگاه میتواند یک شروع و پایان نرم را برای موتور به ارمغان آورد که مانع از آسیب دیدن قطعاتی مثل بیرینگ، یاتاقان و گریبکس خواهد شد. معمولا سافت استارترها با کاهش موقت ولتاژ ترمینال موتور می‌توانند این فرایند را مدیریت کنند.
به صورتی که در زمان راه اندازی موتور، ولتاژ به تدریج از مقدار خیلی کم، شروع به افزایش میکند. در نتیجه سیم‌پیچ‌ها جریان ناگهانی از مدار نمی‌کشند و راه اندازی نرم اتفاق می‌افتد. در این زمان سافت استارتر از مدار خارج شده و کنتاکتور جایگزین آن میشود. این امر باعث میشود که موتور به تدریج به کار آید و از آسیب دیدن قطعات محافظت شود. Soft Starter به دلیل قابلیت‌های آن در کنترل جریان هجومی و کاهش ولتاژ ترمینال موتور، در صنعت برق و مکانیک استفاده میشود.
نیم نگاهی به اینورتر یا درایو فرکانس متغیر
درایوهای فرکانس متغیر (VFD) یک نمونه از دستگاه‌های نیمه هادی هستند که بیشتر برای کنترل گشتاور و سرعت موتور مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها می‌توانند با تغییر فرکانس و ولتاژ سیم پیچ های موتور، سرعت چرخش شفت آن را کنترل کنند. از آنجا که سرعت موتور الکتریکی بر طبق رابطه زیر با فرکانس آن ارتباط دارد، با تغییر کردن f، سرعت هم کم و زیاد میشود؛ پس از این طریق، سرعت موتور در زمان راه اندازی یا توقف آن قابل کنترل است.
به این ترتیب با کنترل نسبت بین ولتاژ و فرکانس اعمالی به موتور الکتریکی، میتوان مانع از جریان کشی زیاد آن در زمان راه اندازی شد. این امر باعث میشود که موتور الکتریکی به تدریج به کار آید و از آسیب دیدن قطعات محافظت شود. اینورتر VFD به دلیل قابلیت‌های آن در کنترل سرعت و گشتاور موتور، در صنعت برق و مکانیک استفاده میشود.
۱- مقایسه نحوه عملکرد سافت استاتر و درایو
درایو (VFD) و سافت استارتر هر دو به عنوان راه انداز و توقف گر موتورهای صنعتی عمل می‌کنند، اما دارای ویژگی‌های متفاوتی هستند. سافت استارتر بیشتر در کاربردهای مورد نیاز است تا در ابتدای راه اندازی جریان بالایی به طرف تجهیزات و موتور الکتریکی حرکت کند. وظیفه سافت استارتر کنترل جریان هجومی است، در حالی که وظیفه درایو یا درایوهای VFD تنظیم دور و سرعت الکتروموتور می‌باشد. درایوهای VFD قادر به کنترل دور و سرعت موتورها در phạmود وسیعی هستند و به همین دلیل در کاربردهای صنعتی و تجاری استفاده می‌شوند. سافت استارترها بیشتر در کاربردهای خاصی مانند راه اندازی موتورهای بزرگ و مهم استفاده می‌شوند. در نتیجه، هر دو از نظر عملکرد متفاوت هستند، اما هر دو به عنوان راه انداز و توقف گر موتورهای صنعتی عمل می‌کنند.
عملکرد داخلی سافت استارتر
سافت استارترها در حالت عادی از 6 تریستور یا «یک‌سوساز کنترل شده با سیلیکون» (SCR) برای راه‌اندازی نرم الکتروموتور استفاده می‌کنند. تریستورها نوعی سوئیچ نیمه‌هادی هستند که می‌توانند ولتاژ و جریان‌های AC را در یک جهت کنترل کنند. هر تریستور از سه قسمت اصلی (پایه) تشکیل شده است: گیت، کاتد و آند.
گیت این پایه سیگنال کنترلی را دریافت کرده و تعیین میکند که تریستور روشن باشد یا خاموش. کاتد ترمینال منفی تریستور است و آند ترمینال مثبت تریستور. تریستورها در سافت استارترها به منظور کنترل جریان هجومی و راه‌اندازی نرم الکتروموتور استفاده می‌شوند. این تریستورها می‌توانند جریان الکتریکی را در یک جهت کنترل کنند و به همین دلیل در سافت استارترها به کار می روند.
عملکرد داخلی درایو
درایو فرکانس متغیر (VFD) از سه جزء اصلی تشکیل شده است: یکسوکننده، فیلتر و اینورتر. یکسوکننده مانند یک دیود عمل کرده و ولتاژ AC ورودی را به ولتاژ DC تبدیل میکند. فیلتر با استفاده از خازن‌ها، ولتاژ DC را صاف میکند تا موتور جریان ورودی نرم‌تری داشته باشد. اینورتر در نهایت با کمک ترانزیستورها، جریان را مجدداً به DC تبدیل نموده و فرکانسی را به موتور ارسال میکند. با کنترل فرکانس، امکان کنترل دور خروجی موتور نیز فراهم میشود. در ایران، درایوهای کنترل دور موتور را با نام اینورتر نیز می‌شناسند. در درایو VFD نیز همانند سافت استارترها می‌توانیم زمان افزایش و کاهش سرعت (Ramp Up/Down) را تنظیم کنیم. این امکان کنترل دقیق تر و نرم تر موتورها را فراهم میکند.
۲- تفاوت سافت استارتر و درایو درنحوه راه اندازی
راه انداز نرم در صنعت برای راه اندازی الکتروموتور به کار می‌رود و در این حالت بیشترین جریان راه اندازی حدود ۲.۵ برابر جریان حالت عادی موتور است. در راه انداز نرم از کلیدهای استاتیکی (SSR) استفاده میشود که در توان های پایین ازترایاک و در توان های بالا از یک جفت تایستور بصورت معکوس و موازی استفاده میشود. در راه انداز نرم تغییر ولتاژ وجود دارد و در واقع با کنترل ولتاژ سینوسی ورودی در هر دو نیم سیکل مثبت و منفی ولتاژ خروجی با همان فرکانس ورودی میشود.
از یک راه انداز نرم میشود تعداد زیادی موتور را با ایجاد یک مدار فرمان مناسب راه اندازی کرد مثلا تعداد ۱۰ دستگاه موتور یا بیشتر را میتوان با یک راه اندازنرم روشن کرد. در راه انداز نرم امکان افزایش دور موتور بیشتر از دور نامی وجود ندارد. مدار ستاره مثلث یا همان مدار دو ضرب هم یک راه انداز نرم است. اما بصورت کنتاکتوری، بیشترین جریان راه انداز حدود چهار برابر است و منحنی راه انداز بصورت جهشی بوده و غیر قابل انتخاب می‌باشد. اینورتر یا کنترل دور بهترین راه اندازنرم موتور است ولی با قیمتی بیش از چهار برابر راه انداز نرم یا همان سافت استارت.
در صنعت از اینور یا کنترل از راه دور بطور عموم برای موتورهایی که نیاز به کنترل سرعت دارند استفاده میشود. تغیرات دورموتور در اینورتر با تغییر فرکانس ایجاد میشود. لذا امکان افرایش فرکانس خروجی تا چندین برابر فرکانس ورودی وجود دارد. در استفاده از کنترل از راه دور امکان افزایش دور موتور بیشتر از دور نامی وجود دارد و با افزایش فرکانس ولتاژ خروجی دور موتور افرایش می‌یابد. با افزایش دور موتور بیشتر از دور نامی در این حالت کاهش گشتاور ایجاد میشود. بطور معمول در اینورتورها از ترانزیستورهای IGBT در قدرت های بالا استفاده میشود و در قدرت های پایین از ترانزیستورهای MOSFET قدرت هم استفاده میشود.
۳- تفاوت سافت استارتر و درایو کنترل دور موتور در مدهای کنترلی
درایوهای سافت استارتر با کنترل بر روی ولتاژ خروجی، به ویژه در کاربردهای صنعتی، کاربرد گسترده‌ای دارند. مدل VF درایو، به عنوان پایه‌ای ترین مدل کنترل، امکان کنترل دقیق تر و نرم تر موتورها را فراهم میکند. با این حال، محدودیت‌هایی دارد که توسعه مدل‌های کنترل دیگر مانند VVVF و VSD را ضروری میکند. این مدل‌های کنترل، امکان کنترل دور موتور بیشتر از دور نامی و کنترل گشتاور موتور را فراهم می‌کنند. در نتیجه، درایوهای سافت استارتر با مدل‌های کنترل مختلف، به کاربردهای صنعتی و غیر صنعتی کمک می‌کنند.
۴- فرق سافت استارتر و اینورتر درروش های مختلف توقف
یک سافت بعد از راه اندازی یک الکترو موتور فقط قادر است به صورت اعمال ولتاژ به منظور توقف و یا روش رها کردن سازی شفت عمل توقف را اجرایی کند. در اینورتر ها از طروق متفاوتی برای توقف الکتروموتورها استفاده می‌کنند. از جمله توقف آرام همانند راه اندازی، قفل کردن شفت، تزریق جریان DC، ترمز دینامیکی و… که هر یک از موارد در هر پروژه‌ای و به تناسب کاری که انجام میشود؛ جایگاه خود را دارند.
۵- بررسی تفاوت های مدار داخلی اینورتر و سافت استارتر
هر تریستور از سه پایانه گیت، کاتد و آند تشکیل شده است. با اعمال پالس به پایانه گیت، تریستور روشن شده و اجازه عبور جریان از آند به کاتد را میدهد. این جریان به سمت موتور منتقل میشود و باعث راه‌اندازی آن می‌گردد. در صورت عدم اعمال پالس به گیت، تریستور در حالت خاموش قرار می‌گیرد و جریان را قطع میکند. این ویژگی به سافت استارتر اجازه میدهد که در حین راه‌اندازی، جریان را به صورت کنترل شده محدود کند. بعد از راه‌اندازی کامل موتور، کنتاکتور به طور خودکار فعال میشود و مسیر جریان را تغییر میدهد. در این حالت، تریستورها دیگر سوئیچ نمی‌شوند و هیچ هارمونیکی به شبکه تزریق نمی‌شود، که این موضوع از نظر کیفیت توان بسیار مهم است.
۶- تفاوت سافت استارتر و اینورتر از نظر کاربرد
سافت استارتر فقط در زمان راه اندازی الکتروموتور وارد مدار میشود. به عبارت بهتر Soft-starter پس از راه اندازی کامل موتور الکتریکی دیگر نقشی در مدار ندارد.
۷- تفاوت سافت استارتر و اینورتر از نظر نحوه قرارگیری در مدار
سافت استارتر هیچگونه حفاظتی از موتور انجام نمی‌دهد؛ به همین خاطر در هنگام قرارگیری در درون مدار، نیاز به استفاده از کلید حرارتی و کلید کامپکت وجود دارد که همین موضوع باعث پیچیده شدن مدار میشود. در حالی که inverter قادر است به عنوان یک ابزار حفاظتی برای الکتروموتور در برابر اضافه بار، جریان و سایر موارد آسیب‌زننده هم مورد لسافلده قرار بگیرد و نیاز به هیچ وسیله جانبی ندارد.
۸- تفاوت مصرف انرژی موتور سافت استارت و اینورتر
سافت استارت و اینورتر هر دو روش‌هایی برای کنترل سرعت موتورهای الکتریکی هستند که می‌توانند مصرف انرژی موتور را بهینه کنند. در مقایسه با سایر روش‌های راه اندازی موتور، سافت استارت و اینورتر می‌توانند مصرف برق و فشار اولیه وارد شده به شبکه را کاهش دهند.
| روش راه اندازی | مستقیم | تابلو ستاره مثلث | سافت استارتر | اینورتر |
|---|---|---|---|---|
| مصرف انرژی الکتریکی | خیلی بالا | زیاد | کم | کم |
| مقدار جریان کشی | خیلی بالا | زیاد | کم | کم |
| قیمت | خیلی کم | کم | متوسط | زیاد |
۹- مقایسه سافت استارتر و اینورتر از نظر قیمت
سافت استارت‌ها فقط برای راه اندازی نرم موتور کاربرد دارند و به مرور از مدار خارج می‌شوند، به همین دلیل قیمت آن‌ها هم ارزان‌تر است. اما در مقابل قیمت انواع اینورتر صنعتی نسبتا بالا است و چون که این ابزار کاربرد گسترده تری دارد.
۱۰- تفاوت سافت استارتر و اینورتر از نظر سرعت ایجادشده در موتور
درایوهای اینورتر قابلیت تغییر فرکانس وجود دارد؛ در نتیجه میتوان سرعت را از حالت نامی موتور بالاتر برد. ولی در سافت استارتر بیشینه سرعتی که میتوان به آن دست پیدا کرد، همان سرعت نامی موتور است.
۱۱-توابع حفاظتی
سافت استارتر و درایو توابع حفاظتی مختلفی دارند تا در صورت وقوع هرگونه اشتباه و خطایی در سیستم عملکرد، فرمان قطع عملیات را صادر و دلیل آن را به اپراتور اعلام کنند. در این میان، درایوها به علت داشتن سیستم هوشمند مبتنی بر میکرو الکترونیک‌ها، دارای دقت بیشتر و عملکرد بهتر بوده‌اند.
۱۲-قابلیت راه اندازی چند موتور
یک سافت استارتر با استفاده از قابلیت به ای پس توانایی راه اندازی ۱۰ موتور یا بیشتر را دارد. در درایوها پیشنهاد همواره بر این است که هر موتور با یک درایو راه اندازی شود تا به وسیله آن بتوان کنترل کامل را بر موتور داشت.
۱۳-مانیتورینگ با شبکه های صنعتی
درایوهای کنترل دور موتور از ابتدای توسعه خود دارای قابلیت ارتباط با سیستم‌های مدباس و سایر پروتکل‌های صنعتی بوده‌اند و این امکان را فراهم کرده‌اند تا انواع عملیات را روی موتورها انجام دهند. استفاده از رابط‌های مختلف مانند RS232، RS485 و LAN نیز این ارتباط را آسان‌تر کرده است.
۱۴-کنترل حلقه بسته
در حال حاضر در بسیاری از درایوها امکان راه اندازی سیستم کنترلی حلقه بسته تحت کنترل PID وجود دارد. این در حالی است که در سافت ها سیستم کنترل خاصی تعریف نشده و یک سافت استارتر تنها به وظیفه اصلی خود تحت قالب راه اندازی نرم عمل میکند.
۱۵-سرعت بالاتر از فرکانس نامی
سافت استارتر ها قادرند الکتروموتورها را ماکزیمم تا محدوده سرعت نامی راه اندازی کنند. درایوها با عامل فرکانس سروکار دارند و براساس قابلیت PWM ، درایوها امکان راه اندازی تا ۴ برابر فرکانس نامی را نیز دارند.
مزیتهای سافت استارتر در مقایسه با اینورتر
• کاهش موثر جریان راه انداز در زمان استارت
• تولید نشدن هارمونیک پس از راه اندازی موتور
• هزینه کم در مقایسه با اینورترها
مناسب برای نوارهای نقاله، پمپ‌ها و سایر کاربردهای تسمه‌ای
سافت استارتر یا درایو اینورتر؟ کدام بهتر است؟
انتخاب بین سافت استارت و اینورتر به نوع کاربرد و شرایط عملیاتی بستگی دارد. در مواردی که کنترل سرعت و تنظیم جریان لازم نیست، سافت استارت میتواند گزینه‌ای مناسب باشد، اما در مواردی که نیاز به کنترل سرعت و تنظیم جریان وجود دارد، اینورتر انتخاب بهتری است. مهم است که قبل از انتخاب، شرایط عملیاتی و نیازهای سیستم را در نظر گرفت. در برخی موارد، حتی ترکیبی از سافت استارت و اینورتر نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرد. در هر صورت، مهم است که قبل از تصمیم‌گیری، تمام جوانب را در نظر گرفت تا انتخاب مناسب‌ترین گزینه انجام شود..
مقایسه کاربرد اینورتر VFD و سافت استارتر Soft Starters
• تاسیسات تصفیه آب
به طور معمول در یک تصفیه خانه جریان مداوم آب وجود دارد که میتوان تصور کرد مقدار ورودی و خروجی باید یکسان باشد. در اینجا به خاطر یکسان بودن ورودی و خروجی و عدم نیاز پمپ به تغییر سرعت برای پمپاژ مقدار کمتر و یا بیشتر سیال، کاربرد سافت استارتر تنها به دلیل کاهش جریان های هجومی مناسب تلقی میشود. با این حال، اگر تقاضای آب برای ورودی و خروجی متغیر شود، به دلیل آن سرعت پمپاژ نیز متغیر خواهد بود و همین موضوع یک VFD را به گزینه ای بهتر برای استفاده تبدیل میکند.
• سیستم فن خنک کننده
کاربرد فن های خنک کننده به این شکل است که زمانی که دمای هوای محیط عملیاتی سنسور به زیاد شود ، فن شروع به کار میکند. پس از فعال شدن فن و رسیدن به دمای مطلوب، فن خنک کننده برای حفظ دمای هوا در همان نقطه سرعتش را کاهش میدهد. مگر اینکه دما را به زیر نقطه تنظیم ببرد، که در آن صورت باید غیر فعال باشد.
یک سناریوی دیگر، افزایش ناگهانی دماست که در این صورت فن باید برای تعدیل شرایط با سرعت بیشتر کار کند. با توجه به پارامتر های موجود و متغیر بودن دما، تنظیم سرعت برای فرآیند، از اهمیت زیادی برخوردار است که تنها درایو میتواند آن را برطرف کند.
سخن نهایی
حالا که تفاوت سافت استارتر و اینورتر را متوجه شدید، امکان این را دارید که مطابق با نیازهای صنعت خود، هریک از این تجهیزات را خریداری نمایید. اگر به دنبال مکانی مطمئن برای خرید این دستگاه‌ها هستید، فروشگاه مارش شاپ به عنوان نمایندگی زیمنس برای خدمت‌رسانی به شما مشتریان آماده است. این فروشگاه به کل ایران ارسال دارد. گزینه‌های زیادی در مارش شاپ هستند که می‌توانید از آن‌ها بهره ببرید. از لوازم حفاظتی الکتریکی و دستگاه‌های تأمین برق گرفته تا موتورهای مختلف و سیستم‌های اتوماسیون صنعتی. جهت خرید می‌توانید با کارشناسان تماس بگیرید.
سوالات متداول در رابطه با تفاوت سافت استارتر و اینورتر درایو
فرق اینورتر با سافت استارتر چیست؟
تفاوت عیانی با یکدیگر ندارند. اما به طور کل اینورتر کاربرد گسترده تری در صنعت دارد. اینورتر قاور است سرعت یک موتور را تغییر دهد در حالی که یک سافت استارتر فقط راه‌اندازی و توقف آن موتور را کنترل میکند.
اینورتر بخریم یا سافت استارتر؟
برای خرید هر یک از موارد بهتر است با توجه به شرایط و صنعت خودتان تصمیم بگیرید.
نقش سافت استارتر در صرفه جویی مصرف برق چیست؟
استفاده از سافت استارتر، در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند، اما تفاوتی در مصرف برق ندارد. وقتی یک موتور روشن میشود، جریان زیادی را می‌کشد. این هجوم جریان اغلب ۵ تا ۶ برابر جریان در حال اجرا با سرعت بار کامل موتور است.
