سافت استارترها (طراحی، تنظیمات و سیگنال­ها)

اجزای تشکیل‌دهنده در طراحی سافت استارتر عبارتند ازمدار چاپی ، هیت‌سینک، تریستورها، فن­ها، و بدنه (پلاستیکی یا فلزی). مدارهای کنترلی در طراحی سافت استارتر می توانند از نوع آنالوگ، دیجیتال و یا ترکیبی از آنها باشد. سیگنال­های خروجی می توانند به صورت توابع قابل برنامه ریزی باشند که امکان انتخاب های متفاوتی را به کاربر می‌دهد. سافت‌استارترها می‌توانند مجهز به رله‌های اضافه‌بار الکترونیکی (EOL) باشند که جایگزین رله های بی متال حرارتی مرسوم می­شود.

 رله های  EOL دقت بسیار بهتری نسبت به رله های سنتی دارند، زیرا مقادیر به صورت الکترونیکی محاسبه می‌شوند که در شرایط کارکرد دائم موتور عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهند. از آنجا که نیاز به برقراری ارتباط مخابراتی بین دستگاه های مختلف و هم چنین بین دستگاه ها و یک ابزار کنترلی در یک شبکه رو به گسترش است، بسیاری از سافت استارترهای امروزی مجهز به پورت هایی برای چنین ارتباطاتی می باشند. در این نوع ارتباطات می توان از چند کابل فیبر نوری به جای استفاده صدها هزار سیم بهره برد. امروزه پروتکل­های مخابراتی بسیاری وجود دارند که برخی از آنها مانند Modbus, Profibus, Devicenet, Interbus-S, Lon Worksنسبت به سایرین متداول­تر هستند.

اجزای مختلف تشکیل دهنده در طراحی سافت استارتر در شکل (1) نشان داده شده است.

 

شکل 1 اجزای مختلف تشکیل دهنده طراحی سافت استارتر

 

• PCB برای کنترل زمان آتش تایریستورها بر اساس جریان و ولتاژ مرجع، و هم چنین محاسبه مقادیر دیگری مانند ضریب توان و توان اکتیو مورد استفاده قرار می گیرند. این بُرد همچنین می تواند برای ذخیره اطلاعات گذشته، ثبت رویدادها، نشانگر روند فرآیند و موارد دیگر مورد استفاده قرار گیرد.
• هیت سینک (Heat Sink) برای دفع حرارت تولید شده به دلیل عبور جریان از سافت استارتر در طول فرایند استارت و کارکرد نرمال موتور مورد استفاده قرار می گیرد. ظرفیت هیت سینک نشانگر ظرفیت جریان استارت و جریان کارکرد سافت استارتر می باشد.
• فن ها برای افزایش ظرفیت خنک کنندگی هیت سینک ها استفاده می شوند. بسته به اندازه و طراحی سافت استارترها از یک یا دو یا چند فن استفاده می شود. برخی از  طراحی سافت استارترهای کوچک اصلا فن ندارند، بنابراین تعداد دفعات استارت محدود خواهد شد.
• محفظه در طراحی سافت استارتر می تواند از مواد پلاستیکی، فلزی یا ترکیبی از این مواد ساخته شوند و عملکرد آن محافظت از اجزای داخلی سافت استارترها در برابر آسیب های مکانیکی و الکتریکی وارده می باشد. همچنین برای محافظت از قطعات در برابر گرد و غبار و خاک نیز استفاده می شود. برای محافظت کامل در برابر گرد و غبار و خاک، زمانی که درجه حفاظت محیطی (کلاس IP ) واحد بسیار کم است، استفاده از تابلوبرق نیز توصیه می‌شود.
• تایریستورها اجزای نیمه رسانا هستند که در یک جفت سری و در دو یا سه فاز از مدار اصلی قرار می‌گیرند. آنها سطح ولتاژ را (با افزایش یا کاهش) در هنگام استارت و توقف تنظیم می کنند، همانطور که در شکل (2) نشان داده شده است. در طی کارکرد نرمال شبکه و پس از عبور از حالت استارت، تریستورها به طور کامل و در تمام سیکل وارد مدار هستند و هدایت انجام میدهند.

 

شکل 2 ولتاژ عبوری تایریستورها

 

حالت استارت: تایریستورها در ابتدا اجازه عبور بخشی از ولتاژ را می­دهند و سپس مقدار آنرا افزایش می­دهند، که به زمان شیب (Ramp Time) که برای استارت موتور در نظر گرفته شده است، بستگی دارد.

حالت توقف: تایرستورها در حال عبور تمامی ولتاژ هستند و زمانی که سافت فرمان توقف را صادر می­کند، بر اساس زمان شیب که برای توقف در نظر گرفته شده است، شروع به کاهش مقدار ولتاژ عبوری می کند.

 

تنظیمات معمول:

این بخش شامل شرح مختصری از پارامترهای معمول تنظیم در طراحی سافت استارتر است که در بیشتر نرم افزارها نیز موجود می باشد. سایر تنظیمات ممکن است بسته به نوع و طراحی سافت استارتر و سازنده آن، قابل تنظیم باشند. تنظیمات را می توان با تنظیم پتانسیومتر، تغییر دیپ سوئیچ ها، استفاده از یک صفحه کلید، و یا اتصال به رایانه انجام داد.

شیب استارت (Start ramp) زمانی است که سافت استارتر از ولتاژ اولیه شروع به کار می کنند تا زمانی که به ولتاژ نهایی برسد. زمان شیب نباید خیلی طولانی باشد زیرا سبب گرمای اضافی در موتور می شود و ممکن است باعث ایجاد اضافه بار در موتور و عملکرد رله شود. اگر موتور در حالت بی بار راه انداری شود، زمان استارت از زمان شیب تنظیم شده کمتر خواهد بود و اگر بار اضافی بر روی موتور قرار داشته باشد، زمان استارت از زمان شیب تنظیم شده بیشتر خواهد بود.

شیب توقف (Stop ramp) زمانی که توقف نرم موتور مورد نیاز است، برای مثال در پمپ ها و تسمه نقاله، استفاده می شود. شیب توقف زمانی که موتور از میزان ولتاژ نهایی خود به ولتاژ ابتدایی (ولتاژ توقف) می رسد، بکار می رود. اگر زمان شیب روی صفر تنظیم شود، توقف مانند توقف مستقیم خواهد بود.

 

 محدودیت جریان (current limit) برای کاربردهایی استفاده می شود که یک جریان راه اندازی محدود مورد نیاز است. با رسیدن به حد تعیین شده برای جریان، سافت استارتر به طور موقت افزایش ولتاژ را متوقف می کند تا جریان از حد تعیین شده پایین تر بیاید، پس از آن افزایش ولتاژ را تا رسیدن به مقدار نهایی ولتاژ ادامه می دهد.

 

شکل 4

 

ولتاژ کاهشی (TVR Stop) نوع خاصی از رمپ توقف (Stop Ramp) می باشد. می توان این ولتاژ را طوری تنظیم کرد تا بعد ازرسیدن به حد مشخصی، سرعت موتور سریعا شروع به کاهش کند. برای موتورهای کم بار، سرعت تا رسیدن موتور به ولتاژ خیلی کم کاهش نمی یابد، اما با استفاده از عملکرد ولتاژ کاهشی می توانید این پدیده را از بین ببرید و این ویژگی به خصوص برای توقف پمپ ها مفید است.

جریان نامی موتور (Motor FLC)، امکان تنظیم جریان نامی موتور را بر روی سافت استارتر برای موتور مورد استفاده امکان پذیر می سازد. این تنظیم ممکن است مقادیر دیگر، مانند سطح عملکرد رله اضافه بار، سطح عملکرد محدودیت جریان و غیره را نیز تحت تاثیر قرار دهد.

نشانگرهای مختلف

نشانگرها یا سیگنال‌ها در طراحی سافت استارتر بسته نوع و همچنین تولید کننده تجهیز از یکدیگر متفاوت هستند. برخی از رایج ترین نشانگرها در ادامه توضیح داده شده است :

Ready نشان می دهد که منبع تغذیه به سافت استارتر متصل شده و آماده استارت موتور است.

 Run نشان می دهد که شیب استارت تکمیل شده و موتور به ولتاژ کامل و سرعت نامی رسیده است. در صورت استفاده از کنتاکتور برای ایجاد یک مسیر اتصال کوتاه، در این مرحله فعال می شود.

Fault می تواند انواع مختلفی داشته باشد. وجود خطای داخلی در خود سافت استارتر، خطا در سمت تغذیه ( قطع فاز، از دست رفتن فیوز منفجر یا موارد مشابه) یا در طرف موتور (موتور درست متصل نشده باشد، فاز از دست رفته باشد و غیره) می توانند از عوامل ایجاد این نشانه باشند.

Overload نشان می دهد حفاظت اضافه بار فعال شده است و از دلایل آن می توان به جریان زیاد موتور، زمان استارت طولانی، استارت پی در پی و با دفعات بالا، تنظیم و کلاس عملکردی اشتباه اضافه بار و یا ترکیبی از این موارد باشد.

Overtemperature نشان می دهد که سافت استارتر (SOFT STARTER) بیش از حد گرم شده است. تعداد بالای استارت ، میزان جریان بالا، و یا زمان استارت  بسیار طولانی می تواند از دلایل این اتفاق باشد.