نحوه انتخاب سافت استارتر

به‌صورت معمول توان سافت ‌استارتر را مساوی با توان موتور انتخاب می‌کنند اما این کار برای همه‌ی تأسیسات مناسب نیست. در مقالات بعدی روش سیم‌بندی داخل مثلث یا 6 سیمه شرح داده شده است. با این کار می‌توانید توان سافت استارتر را کمتر از الکتروموتور انتخاب کنید. با سخت‌تر شدن شرایط محیط، نوع راه‌اندازی‌ها، تعداد استارت در ساعت و غیره باید سایز سافت‌ استارتر را یک یا چند پله بزرگ‌تر از توان نامی الکتروموتور در نظر بگیریم. به‌عبارت‌دیگر ظرفیت استارت در سافت ‌استارترها به ظرفیت تایرستورها و هیت سینک‌ها وابسته است. اگر شرایط سخت و خارج از حالت نرمال باشد، باید سایز تایرستورها و سیستم کنترل حرارت آن‌ها بزرگ‌تر انتخاب شود.

جدول انتخاب سایز ترانسفورماتور

اگر به یک پاسخ سریع برای انتخاب سایز سافت ‌استارتر نیاز دارید می‌توانید از جدول زیر استفاده کنید. این جدول به‌صورت ساده به شما کمک می‌کند که تشخیص دهید آیا سایز سافت‌ استارتر متناسب با شرایط تأسیسات هست یا خیر. روش دقیق‌تر استفاده از نرم‌افزارهای انتخاب سافت ‌استارتر ( مثلا نرم افزار انتخاب سافت استارتر STS، نرم افزار انتخاب سافت استارتر ProSoft و نرم افزار انتخاب سافت استارتر WinStart و…) است که در مقالات قبلی نرم افزارهای انتخاب سافت استارتر به بررسی آن ها پرداختیم.

تأسیسات معمول با راه‌اندازی نرمال	تأسیسات معمول با راه‌اندازی سنگین
کمپرسور	فن سانتریفیوژ
بالابر یا آسانسور	له کننده
پمپ سانتریفیوژ	آسیاب
نوار نقاله کوتاه	میکسر
پله‌برقی	نوار نقاله طولانی
انتخاب سافت ‌استارتر نرمال با سایز مساوی توان موتور. در صورت وجود سیستم اضافه ‌بار داخلی، کلاس حفاظتی 10 انتخاب شود. درصورتی‌که تعداد راه‌اندازی‌ها بیشتر از 6 مورد در ساعت است، انتخاب سافت ‌استارتر باید با یک سایز بزرگتر انجام شود.	انتخاب سافت ‌استارتر نرمال با یک سایز بزرگ‌تر از توان موتور یا انتخاب سافت ‌استارتر Heavy Duty مساوی با توان نامی موتور. در صورت وجود سیستم اضافه‌بار داخلی، کلاس حفاظتی 30 انتخاب شود. درصورتی‌که تعداد راه‌اندازی‌ها بیشتر از 6 مورد در ساعت است، سافت ‌استارتر باید یک سایز بزرگ‌تر انتخاب شود

آیتم های مهم در انتخاب سافت استارتر

برای بیان مشخصات سافت ‌استارتر و محیطی که می‌تواند در آن کار کند، از آیتم‌های متنوعی مانند حرارت، سطح دریا، تعداد استارت و غیره استفاده می‌شود. به‌عنوان‌مثال بارها شنیده‌ایم که افزایش حرارت محیط و ارتفاع از سطح دریا باعث کاهش میزان جریان مجاز سافت ‌استارتر خواهد شد، اما چگونه این اتفاق می‌افتد؟ ممکن است سؤال‌های بسیار زیادی برای ما مطرح شود به‌عنوان‌مثال:

• این عبارت‌ها دقیقاً چه مفهومی دارند؟
• چگونه باید آن‌ها را در انتخاب خود لحاظ کنیم؟
• آیا فرمول‌های خاصی برای محاسبه وجود دارد؟
• آیا اولویت و روند خاصی برای انتخاب مشخصه‌ها وجود دارد؟

در بخش‌های بعدی کتاب سعی شده به مهم‌ترین سؤال‌ها در زمینه‌ی انتخاب سافت ‌استارتر پاسخ داده شود. اولین گام در این پروسه، بررسی ولتاژ‌های سافت‌ استارتر است. ممکن است در مشخصات یک سافت ‌استارتر، ولتاژهای مختلفی را با عنوان‌های متفاوت مشاهده کنید. این ولتاژها توسط استاندارد IEC دسته‌بندی‌شده و در ادامه مفهوم آن‌ها را فرامی‌گیریم.

ولتاژ مدار قدرت سافت استارت (Main Voltage)

این مشخصه برای نمایش مقدار مجاز RMS ولتاژی است که به بخش قدرت یا تایرستورهای سافت ‌استارتر متصل می‌شود. ولتاژ بخش قدرت در شبکه‌های LV در بازه‌ی 200 تا 690 ولت بوده و باید متناسب با ولتاژ مدار اصلی و ارتفاع از سطح دریا باشد. در نظر داشته باشید که اطلاعات قید شده روی سافت ‌استارتر برای دمای محیط 40 درجه و ارتفاع 1000 متر از سطح دریا است. اگر ارتفاع از 1000 متر بیشتر شود، جریان نامی سافت ‌استارتر باید بزرگ‌تر انتخاب شود. با افزایش ارتفاع و عبور آن از 2000 متر، ولتاژ نامی سافت ‌استارتر نیز باید بزرگ‌تر (علت افزایش رنج ولتاژ نامی در ارتفاع‌های بالا، تبادل حرارتی پائین است.) از ولتاژ مدار قدرت انتخاب شود.

ولتاژ تغذیه در انتخاب سافت استارت (Supply Voltage)

این ولتاژ برای تغذیه‌ی داخلی یا برد الکترونیک سافت ‌استارتر بوده و می‌تواند به شکل‌های مستقیم، متناوب و یا هردو باشد. ولتاژ نرمال این بخش در بازه‌های 110 تا 120 و 220 تا 240 ولت است. ممکن است یک سافت ‌استارتر دارای ترمینال‌های متعددی برای ولتاژ تغذیه باشد. حتماً قبل از اتصال هرگونه ولتاژ، پلاک سافت ‌استارتر را بررسی کرده و از میزان ولتاژ مجاز و ترتیب ترمینال‌‌ها مطمئن شوید.

ولتاژ کنترل سافت استارتر(Control Voltage)

در برخی از سافت‌ استارترها ممکن است ولتاژ بخش کنترل شامل فرمان‌های راه‌اندازی، توقف، ریست و ورودی‌های قابل‌برنامه‌ریزی با ولتاژ بخش تغذیه متفاوت باشد. حتماً هنگام راه‌اندازی و سیم‌بندی مدارهای کنترلی باید به مقدار این ولتاژ توجه کنید. بازه‌ی نرمال ولتاژ برای بخش کنترل بین 24 تا 480 ولت است. در تصویر مقابل بخش‌های مدار کنترل، مدار قدرت و مدار تغذیه را مشاهده می‌کنید. ممکن است با توجه به وجود پاور داخلی، تعداد ترمینال‌های روی سافت ‌استارتر متفاوت باشد. به‌عنوان‌مثال در سافت ‌استارتر‌های اوکام، دانفوس و سانترنو ترمینال‌های مشترک و 24 ولت نیز در بخش کنترل وجود دارد.

در تصویر زیر دیاگرام الکتریکی سافت ‌استارتر زیمنس سری 3RW40 با ولتاژ کنترل 24 ولت DC را مشاهده می‌کنید. در این سافت ‌استارتر ترمینال‌های A1 و A2 جهت اتصال ولتاژ تغذیه و ترمینال 3 جهت اتصال فرمان راه‌اندازی و توقف است. پایانه‌های 1 و 2 مربوط به پاور داخلی سافت ‌استارتر بوده و دارای اختلاف پتانسیل 24 ولت است. برای راه‌اندازی کافی است ترمینال 1 از پاور داخلی با پلاریته‌ی مثبت به ترمینال 3 متصل شود.

نکته‌ی مهم در کنترل سافت‌ استارترها با فرمان DC، استفاده از پلاریته‌ی مناسب است. به‌عنوان‌مثال اگر مایل هستید از منبع تغذیه‌ی خارجی (جدا از منبع تغذیه‌ی ترمینال‌های A1 و A2 یا بخش کنترل سافت استارتر) برای کنترل سافت ‌استارتر استفاده کنید، حتماً باید یک نقطه‌ی مشترک ایجاد کنید. در تصویر زیر این نکته به‌خوبی با اتصال قطب منفی (M) تغذیه‌ی PLC به منفی بخش کنترل سافت ‌استارتر (2) نمایش داده شده است. حالا با اتصال پلاریته‌ی مثبت منبع تغذیه‌ی PLC به ترمینال شماره 3، راه‌اندازی و توقف کنترل خواهد شد.درصورتی‌که نقطه‌ی منفی بین دو دستگاه مشترک نشود، اتصال پلاریته‌ی مثبت منبع تغذیه‌ی خارجی باعث راه‌اندازی نخواهد شد.

مطالبی که در حال مطالعه ی آن هستید به صورت تصویری در دوره جامع راه اندازی و حفاظت موتور سه فاز آموزش داده شده است. در این دوره تصویری روش پلاک خوانی موتور، شناخت اصول حفاظت، شناخت تجهیزات راه اندازی و محاسبه سایز آن ها آموزش داده شده است. در بخش عملی می توانید سیم بندی راه اندازی های کنتاکتوری مانند تک ضرب، چپ گرد و راست گرد، ستاره مثلث به همراه نصب و سیم بندی 6 برند سافت استارتر زیمنس، اشنایدر، ABB، دانفوس، اوکام و سانترنو را مشاهده کنید. قسمت آخر دوره مربوط به بازدید از تاسیسات و تابلو برق های مختلف و بررسی چیدمان تجهیزات و سایز آن ها در تابلو برق است. جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص این دوره می توانید صفحه آموزش جامع راه اندازی و حفاظت موتورهای سه فاز را مشاهده کنید.

مطالب ذکر شده در کنترل سافت ‌استارترهای دیگر نیز صادق است. به‌عنوان‌مثال دیاگرام الکتریکی بخش کنترل سافت ‌استارتر دانفوس سری MCD 500 را در تصویر زیر مشاهده کنید. برای تغذیه‌ی این سافت ‌استارتر نیز سه ترمینال در نظر گرفته شده است اما شماره‌های آن A4، A5 و A6 است. در این نمونه ولتاژ 110 تا 120 ولت متناوب به ترمینال‌های A5 و A6، ولتاژ 220 تا 240 ولت متناوب به ترمینال‌های A4 و A6 و ولتاژ 24 ولت مستقیم و متناوب به ترمینال‌های A5 و A6 متصل خواهد شد.

در بخش کنترل این سافت ‌استارتر یک منبع تغذیه‌ی 24 ولت 200 میلی‌آمپر به‌صورت داخلی وجود دارد. پلاریته‌ی منفی این منبع ترمینال 8 و پلاریته‌ی مثبت آن ترمینال‌های 16 و 18 می‌باشد. با اتصال قطب مثبت این منبع تغذیه به ترمینال‌های ورودی، سافت‌ استارتر کنترل خواهد شد. ورودی‌های این سافت ‌استارتر به این شرح هستند:

• ترمینال شماره‌ی 11 به‌صورت قابل‌برنامه‌ریزی
• ترمینال شماره‌ی 15 ثابت و برای راه‌اندازی
• ترمینال شماره‌ی 17 ثابت و برای توقف
• ترمینال شماره‌ی 25 ثابت و برای ریست و قطع اضطراری

دمای محیط در انتخاب سافت استارتر

دمای محیط به‌صورت میانگین دمای اطراف سافت ‌استارتر در یک بازه‌ی 24 ساعته تعریف می‌شود. در اغلب سافت ‌استارترها دمای محیط نباید هنگام عبور جریان نامی از 40 درجه‌ی سانتی‌گراد عبور کند. دمای مجاز سافت ‌استارتر هنگام کار، با توجه به مدل و برند متفاوت بوده و حتماً باید به توصیه‌های شرکت سازنده در این خصوص توجه کنیم. به‌عنوان‌مثال در سافت‌ استارترهای ABB اگر دمای محیط از 40 درجه‌ی سانتی‌گراد عبور کند، از فرمول زیر جهت محاسبه‌ی جریان مجاز استفاده می‌کنیم.

\[I_{e}derated=I_{e}-(\bigtriangleup T\times I_{e}\times 0.008 )\]

 

در فرمول فوق \(I_{e}derated\) حداکثر جریان مجاز بعد از اعمال دما، \(I_{e}\) جریان نامی سافت ‌استارتر، \(\bigtriangleup T\) اختلاف دما و 0.008 فاکتور کاهش جریان می‌باشد. برای درک بهتر از این فرمول به مثال‌های زیر توجه کنید.

مثال 1: یک سافت ‌استارتر با جریان نامی 105 آمپر در دمای 48 درجه نصب‌شده است. میزان جریان مجاز این سافت ‌استارتر پس از 8 درجه افزایش دما به این شکل محاسبه می‌شود.

\[\bigtriangleup T=48-40=8^{\circ}C\]

\[New Current=I_{e}-(\bigtriangleup T\times I_{e}\times 0.008)=105-(8\times 105\times 0.008)=98.28A\]

روش دیگر محاسبه، کاهش 0.8 درصد از جریان نامی به ازای هر درجه افزایش دما است. در این حالت 8 درجه افزایش دما از مقدار پایه 40 درجه، باعث کاهش جریان به میزان 6.4 درصد از جریان نامی خواهد شد.

 

\[\bigtriangleup T=48-40=8^{\circ}C\]

\[8^{\circ}C\times 0.8\%=6.4\%\]

\[6.4\%\times 105A=6.72A\]

\[New Current=105-6.72=98.28A\]

 

مثال 2: یک سافت ‌استارتر با جریان نامی 300 آمپر در دمای 46 درجه نصب‌شده است. میزان جریان مجاز این سافت ‌استارتر پس از 6 درجه افزایش دما به این شکل محاسبه می‌شود.

\[\bigtriangleup T=46-40=6^{\circ}C\]

\[New Current=I_{e}-(\bigtriangleup T\times I_{e}\times 0.008)=300-(6\times 300\times 0.008)=285.6A\]

 

روش دیگر محاسبه، کاهش 0.8 درصد از جریان نامی به ازای هر درجه افزایش دما است. در این حالت 6 درجه افزایش دما، باعث کاهش جریان به میزان 4.8 درصد از جریان نامی خواهد شد.

\[\bigtriangleup T=46-40=6^{\circ}C\]

\[6^{\circ}C\times 0.8\%=4.8\%\]

\[4.8\%\times 300A=14.4A\]

\[New Current=300-14.4=285.6A\]

ارتفاع از سطح دریا

با افزایش ارتفاع از سطح دریا میزان انتقال حرارت یا تهویه کاهش پیدا می‌کند. به همین علت اگر سافت ‌استارتر در ارتفاع بالایی از سطح دریا نصب شود، جریان مجاز عبوری از آن کاهش پیدا می‌کند. در اغلب سافت ‌استارترها مقادیر درج شده برای ارتفاع تا 1000 متر از سطح دریا معتبر است. اگر سافت ‌استارتر در ارتفاع کمتر از 1000 متر نصب شود، نیازی به محاسبه‌ی جریان مجاز نخواهد بود اما در ارتفاعات بیشتر، این کار باید انجام شود. در سافت ‌استارترهای ABB می‌توان از فرمول زیر برای به دست آوردن جریان مجاز در ارتفاع بالاتر از 1000 متر از سطح دریا استفاده کرد.

\[\%of I_{e}=100-\frac{x-1000}{150}\]

 

در فرمول فوق x ارتفاع نصب سافت ‌استارتر از سطح دریا می‌باشد. برای درک بهتر فرمول به این مثال توجه کنید. یک سافت ‌استارتر با جریان نامی 300 آمپر در ارتفاع 2500 متری از سطح دریا نصب‌شده است. مقدار جریان مجاز این دستگاه چقدر کاهش پیدا می‌کند؟

\[\%of I_{e}=100-\frac{2500-1000}{150}=100-\frac{1500}{150}=90\]

\[I_{e}=300\times 0.9=270A\]

 

علاوه بر فرمول فوق، می‌توان از نمودار زیر برای به دست آوردن درصد کاهش جریان مجاز استفاده کرد. این نمودار دارای محور عمومی درصد کاهش جریان و محور افقی ارتفاع از سطح دریا می‌باشد. با توجه به تصویر مشخص است که در ارتفاع 2500 متر از سطح دریا،  تنها مجاز به عبور 90 درصد جریان نامی سافت ‌استارتر خواهیم بود.

تعداد استارت در ساعت

حداکثر تعداد استارت در ساعت برای یک راه انداز نرم به آیتم‌های مختلفی مانند جریان راه‌اندازی، دمای محیط، طول زمان راه‌اندازی و دوره یا تناوب کاری بستگی دارد. نکته‌ی مشترک در تمام فاکتورهای ذکر شده این است که آن‌ها باعث بالا رفتن دمای تجهیزات داخلی سافت ‌استارت می‌شوند. به‌عنوان‌مثال فاکتور چرخه یا تناوب کاری یا Duty Cycle برای نمایش میزان کار سافت ‌استارتر در یک بازه‌ی کار و توقف است. این فاکتور برای مشخص کردن تعداد مجاز استارت در ساعت بسیار اهمیت دارد زیرا میزان خاموش بودن سافت ‌استارتر، بیان کننده‌ی زمان خنک شدن آن است. به‌عبارت‌دیگر اگر سافت ‌استارت جریان راه‌اندازی و جریان نرمال را در زمان طولانی تحمل کند، دمای تجهیزات داخلی آن افزایش پیدا خواهد کرد. بنابراین به زمان کافی برای خاموش بودن و از دست دادن این حرارت نیاز دارد. در تصویر زیر نحوه‌ی محاسبه‌ی فاکتور تناوب کاری یا زمان روشن یا Duty Cycle را مشاهده می‌کنید. این فاکتور به‌صورت درصد محاسبه شده و بیان کننده‌ی نسبت زمان کار به کل زمان کار و استراحت است.

مثال: اگر سافت ‌استارتر در یک بازه‌ی کاری کامل یا Duty Cycle با زمان 10 دقیقه، تنها 5 دقیقه روشن باشد، فاکتور تناوب کاری آن یا On Time معادل 50 درصد است.

\[Intermittense Factor=\frac{5}{10}\times 100\%=50\%\]

اگر همین سافت ‌استارتر در یک بازه‌ی کاری 60 دقیقه‌ای، معادل 45 دقیقه روشن باشد، فاکتور تناوب کاری آن معادل 75 درصد خواهد بود.

\[Intermittens Factor=\frac{45}{60}\times 100\%=75\%\]

در برخی از نرم‌افزارها می‌توان میزان این مشخصه را برای انتخاب سافت ‌استارتر وارد کرد. در نظر داشته باشید که با بالا رفتن میزان زمان روشن، جریان مجاز سافت‌ استارتر و تعداد استارت‌ها در ساعت کاهش پیدا می‌کند. برای محاسبه‌ی فاکتور فوق کل زمان راه‌اندازی، کار نرمال و زمان توقف لحاظ خواهد شد. میزان تعداد استارت مجاز اغلب در کاتالوگ یا راهنمای بهره‌برداری از آن‌ها آورده می‌شود. به‌عنوان‌مثال به دو جدول زیر در خصوص سافت ‌استارترهای زیمنس با کلاس حفاظتی 10 و 20 توجه کنید. در این جداول تعداد استارترها در ساعت قید شده است که در انتخاب سافت استارتر مفید می‌باشد.

کلاس 10 یا راه‌اندازی نرمال
سری 30: حداکثر زمان استارت 3 ثانیه، 300 درصد جریان راه‌اندازی، حداکثر20 استارت در ساعت
سری 40: حداکثر زمان استارت 10 ثانیه، 300 درصد محدودیت جریان، حداکثر 5 استارت در ساعت
زمان روشن یا On Time	30 درصد
ارتفاع از سطح دریا	حداکثر 1000 متر
دمای محیط	40 درجه‌ی سانتی‌گراد

 

کلاس 20 یا راه‌اندازی سنگین
402، 403 و 404: حداکثر زمان استارت 20 ثانیه، 300 درصد جریان راه‌اندازی، حداکثر 5 استارت در ساعت
405 و 406: حداکثر زمان استارت 40 ثانیه، 350 درصد جریان راه‌اندازی، حداکثر 1 استارت در ساعت
زمان روشن یا On Time	30 درصد
ارتفاع از سطح دریا	حداکثر 1000 متر
دمای محیط	40 درجه‌ی سانتی‌گراد

محتوای این مقاله برگرفته از کتاب راه اندازی و حفاظت الکتروموتورهای سه فاز تالیف مثلث زرد می باشد. این کتاب دارای مجوز از وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی بوده و هر گونه کپی و نسخه برداری و انتشار مجدد غیرمجاز بوده و پیگرد قانونی دارد.