بخش حفاظت سافت استارتر

حفاظت در سافت‌ استارتر به دو بخش داخلی و خارجی تقسیم می‌شود. وجود یا عدم وجود این بخش‌ها و سطح حفاظت با توجه به مدل و برند سافت‌استارتر بسیار متنوع است. حتماً قبل از تهیه‌ی سافت‌استارتر باید فانکشن‌های مورد نظر خود را دقیقاً مشخص کنید زیرا امکان ویرایش قسمت حفاظتی در سافت‌استارترها ساده نخواهد بود. در صورت عدم انتخاب صحیح، مجبور به استفاده از دستگاه‌های جانبی خواهیم بود.

حفاظت داخلی سافت استارتر

حفاظت داخلی برای جلوگیری از آسیب به اجزای داخل سافت‌استارتر مانند برد الکترونیک، تایرستورها و بای‌پس طراحی شده است. اطلاعات کامل در خصوص اجزا و ساختمان سافت استارتر را در مقاله ی سافت استارتر چیست بخوانید. از جمله موارد مهم در حفاظت داخلی سافت‌استارتر می‌توان به کنترل ولتاژ تغذیه، کنترل دمای تایرستورها، دمای هیت‌سینک و دمای بای‌پس اشاره کرد. قابل ذکر است که با کنترل دما می‌توان وضعیت اضافه‌بار اجزای داخلی را به‌دقت مشخص کرد.

هنگام رخ دادن خطاهای داخلی سافت‌استارتر در حالت تریپ قرار گرفته و ریست آن ممکن است سه حالت دستی، از راه دور یا خودکار داشته باشد. نوع ریست خودکار، دستی و از راه‌دور در اغلب سافت استارترها قابل تنظیم است. اغلب خطاهای حرارتی دارای زمان خاصی بوده و نمی‌توان قبل از سپری شدن آن، سافت‌استارتر را ریست کرد. به‌عنوان‌مثال در سافت‌استارترهای آنالوگ زیمنس شما نمی‌توانید تا سپری شدن 60 ثانیه پس از رخ دادن خطای اضافه‌بار بای‌پس، یا 30 ثانیه پس از رخ دادن خطای اضافه‌بار تایرستورها فرمان راه‌اندازی مجدد را صادر کنید. اطلاعات بیشتر در خصوص این مدل سافت استارتر را در مقاله ی سافت استارتر آنالوگ زیمنس مطالعه کنید.

خطاهای ولتاژی به این صورت نبوده و می‌توانند بلافاصله بعد از نرمال شدن شرایط رفع شوند. این ولتاژ مربوط به تغذیه‌ی سافت استارتر است. حفاظت ولتاژ مدار قدرت در گروه حفاظت خارجی قرار می‌گیرد. به‌عنوان‌مثال اگر ولتاژ تغذیه نرمال نباشد، سافت‌استارتر در حالت تریپ قرار خواهد گرفت اما بعد از نرمال شدن ولتاژ، این خطا به‌صورت خودکار رفع خواهد شد.

حفاظت خارجی سافت استارتر

حفاظت خارجی به معنی جدا بودن بخش حفاظتی از سافت‌استارتر نیست. این عبارت یعنی قابلیت‌هایی در سافت‌استارتر وجود دارد که می‌تواند سلامت تجهیزات خارج از خود مانند کابل‌ها و الکتروموتورها (ممکن است بیش از یک الکتروموتور به سافت استارتر متصل شود.) را تضمین کند.

از جمله فانکشن‌های حفاظت خارجی می‌توان به کنترل جریان الکتروموتور، دمای آن، میزان ولتاژ، میزان فرکانس، توالی فاز، قطع ولتاژ، تقارن ولتاژ، تقارن جریان، قطع بار یا الکتروموتور و غیره اشاره کرد. کنترل جریان الکتروموتور می‌تواند به صورت اضافه بار، جریان لحظه‌ای و نشتی جریان یا اتصال زمین باشد. این المان‌های حفاظتی می‌توانند به‌صورت داخلی در سافت‌استارتر وجود داشته باشند و یا با اضافه کردن کیت‌هایی ارتقاء پیدا کنند.

فانکشن‌های حفاظت ولتاژی و فرکانسی اغلب مخصوص سافت‌استارترهای دیجیتال بوده در دیاگرام بخش قدرت نمایش داده نمی‌شوند. از طرفی فانکشن جریانی در برخی مدل‌های آنالوگ و اغلب مدل‌های دیجیتال وجود داشته و ممکن است با علامت بی‌متال در بخش قدرت مشخص شود. این فانکشن به لطف وجود ترانس‌های جریان داخلی به‌صورت الکترونیک یا E.O.L بوده و حفاظت الکتروموتور را بر عهده دارد. تصویر زیر به ترتیب (a) سافت‌استارتر دو فاز بدون حفاظت جریانی، (b) سافت‌استارتر دو فاز با حفاظت اضافه‌بار و (c) سافت‌استارتر سه فاز با حفاظت اضافه‌بار را مشاهده می‌کنید.

نکته‌ی مهم در تصویر قبل؛ وجود حفاظت جریانی روی هر سه فاز سافت‌استارتر (b) است. در این دستگاه کنترل ولتاژ روی دو فاز انجام می‌شود ولی حفاظت جریانی آن به‌صورت کامل روی هر سه فاز نصب‌شده است. به این نکته توجه کنید که هر سه سافت‌استارتر قبلی دارای بای‌پس داخلی هستند. در قسمت‌های قبل شرح داده شد که برخی از سافت‌استارترها دارای بای‌پس خارجی بوده و اغلب یک کنتاکتور به‌صورت موازی با آن‌ها نصب می‌شود. برای اینکه حفاظت جریانی در تمام حالت‌های راه‌اندازی، کار دائم و توقف انجام شود، تعداد ترمینال‌های قدرت این نمونه از سافت‌استارترها بیشتر از 6 و معمولاً 9 عدد است (در سافت استارترهای معمولی 3 ترمینال برای منبع و 3 ترمینال برای الکتروموتور وجود دارد.). برای درک بهتر این موضوع به تصویر زیر که نشان دهنده‌ی یک سافت‌استارتر با بای ‌پس خارجی است، توجه کنید.

در این مدل ترمینال‌های 1/L1 و 3/L2 و 5/L3 جهت اتصال سه فاز ورودی به سافت‌استارتر هستند. این سه فاز با عبور از داخل ترانس‌های جریان وارد تایرستورها شده و در نهایت به ترمینال‌های الکتروموتور با لیبل‌های 2/T1 و 4/T2 و 6/T3 متصل می‌شوند. به عبارت ساده‌تر ترانس‌های جریان در قسمت ورودی سافت‌استارتر وجود داشته و حفاظت در حالت راه‌اندازی و توقف را بدون مشکل انجام می‌دهند. از طرفی با کامل شدن راه‌اندازی، کنتاکتور بای‌پس بسته شده و دیگر جریانی از داخل تایرستورها عبور نخواهد کرد. اگر ترمینال‌های خروجی به‌طرف بای‌پس با لیبل‌های L1B و L2B و L3B در این سافت‌استارتر تعبیه نمی‌شد، بسته شدن بای‌پس به معنی عدم عبور جریان از داخل CTها و ازکارافتادن حفاظت جریانی می‌بود. طبق تصویر زیر، ممکن است ترمینال‌های بای‌پس در سمت خروجی سافت‌استارتر نیز وجود داشته باشد. اگر به هردو تصویر توجه کنید، حداقل یک سمت بای‌پس از داخل ترانس‌های جریان عبور کرده و حفاظت در حالت کار دائم به‌درستی انجام خواهد شد.

حفاظت اضافه بار سافت استارتر

فانکشن‌های حفاظت جریانی ممکن است با توجه به آنالوگ یا دیجیتال بودن سافت‌استارتر شامل یک یا تمام حالت‌های اضافه‌بار، کاهش بار، اضافه جریان لحظه‌ای، نشتی جریان، جریان رتور قفل شده، تقارن جریان و غیره باشد. در سافت‌استارترهای دیجیتال این حفاظت‌ها به‌صورت دقیق و با میزان آمپر و درصد تنظیم خواهد شد. تنظیمات به این شکل است که شما وارد منوهای سافت‌استارتر شده و میزان جریان نامی الکتروموتور یا F.L.C را در آن وارد می‌کنید. این مقدار به‌نوعی مرجع تنظیمات دیگر بوده و در فانکشن‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌عنوان‌مثال اضافه‌بار، کاهش بار، محدودیت جریان، تقارن جریان، جریان ضربه و غیره با درصدی نسبت به جریان کامل یا F.L.C مشخص می‌شوند. قابل ذکر است که نحوه‌ی تنظیم این پارامترها در سافت‌استارترهای دانفوس، اوکام، سانترنو و غیره به‌صورت تصویری در دوره‌های مثلث زرد بررسی شده است. طبق تصویر زیر، تنظیمات حفاظت جریانی در سافت‌استارترهای آنالوگ بسیار ساده بوده و شامل دو مقدار کلاس حفاظتی و جریان بی‌متالی یا Ie خواهد بود.

در نظر داشته باشید که ساده بودن این تنظیمات به معنی ناقص بودن آن‌ها نیست. به‌عبارت‌دیگر حالت‌های تقارن، دوفازی و قطع بار نیز در این مدل‌ها وجود دارد اما درصد آن نسبت به F.L.C ثابت بوده و توسط شما قابل تنظیم نیستند. ازآنجایی‌که توان سافت‌استارتر ثابت بوده ولی ممکن است الکتروموتور متفاوتی را کنترل کند، جریان نامی یا  به‌صورت یک بازه قابل تنظیم خواهد بود. به‌عنوان‌مثال در این نمونه می‌توانید از یک الکتروموتور با جریان 17 تا 32 آمپر استفاده کنید. این جریان مبنای سیستم اضافه‌بار و محدودیت جریان یا Current Limiting است. ولوم دوم مربوط به کلاس حفاظتی بوده که در ادامه بررسی شده است.

کلاس حفاظتی چیست؟

کلاس حفاظتی مشخص کننده‌ی حداکثر زمان عملکرد سیستم اضافه‌بار الکترونیک طبق استاندارد IEC 60947 است. این استاندارد مربوط به حفاظت از الکتروموتورها بوده و دارای منحنی‌های ثابت برای هر کلاس می‌باشد. پس با انتخاب کلاس حفاظتی یا تریپ، یک منحنی استاندارد برای سیستم اضافه‌بار در نظر گرفته خواهد شد.

به‌صورت کلی کلاس حفاظتی مشخص کننده‌ی حداکثر زمان تریپ سافت‌استارتر از استارت سرد با جریان 7.2 برابر جریان نامی یا Ie است. در نظر داشته باشید که جریان نامی یا Ie باید مطابق با اطلاعات پلاک الکتروموتور تنظیم شود. درواقع این جریان مرجع اصلی عملکرد سیستم اضافه‌بار و بخش‌های دیگر سافت‌استارتر است.

در تصویر زیر منحنی‌های مربوط به کلاس‌های حفاظتی 10، 15 و 20 را به دو شکل متقارن و غیرمتقارن مشاهده می‌کنید. در منحنی سمت چپ کلاس‌های حفاظتی با در نظر گرفتن جریان متقارن و در تصویر سمت راست به‌صورت نامتقارن نمایش داده‌شده‌اند.

در خصوص تنظیم بخش حفاظت اضافه‌بار الکترونیک باید چند نکته را در نظر داشته باشید:

1. جریان نامی یا Ie باید مطابق با جریان نامی موتور تنظیم شود.
2. کلاس حفاظتی با توجه به نوع استارت و بار الکتروموتور مشخص می‌شود. به‌عنوان‌مثال کلاس 10 برای حالت نرمال و کلاس‌های بالاتر مثلاً کلاس 20 یا 30 برای راه‌اندازی‌های سنگین یا Heavy Duty است.
3. کلاس حفاظتی به‌نوعی متناسب با زمان راه‌اندازی است یعنی کلاس بالاتر زمان بیشتری به الکتروموتور برای کامل شدن راه‌اندازی در شرایط سخت خواهد داد.
4. خاموش کردن کلاس حفاظتی به معنی خاموش کردن سیستم اضافه‌بار است.
5. اطلاعات قید شده روی سافت‌استارترها اغلب بر اساس کلاس 10 و کار در دمای 40 درجه‌ی سانتی‌گراد هستند.

سافت‌استارترها اغلب مجهز به پلاتین خطا هستند و می‌توانید از آن در مدار فرمان و برای بخش‌های خارجی استفاده کنید. در نظر داشته باشید که این پلاتین تنها مربوط به سیستم اضافه‌بار نبوده و با قرار گرفتن سافت‌استارتر در هر حالت خطا تغییر وضعیت پیدا می‌کند.

به‌عنوان‌مثال در تصویر زیر استفاده از پلاتین برای خاموش کردن کنتاکتور بالادست نمایش داده شده است. در این مدار هنگامی‌که سافت‌استارتر در شرایط غیرعادی قرار بگیرد، بلافاصله تغذیه‌ی بخش قدرت آن قطع خواهد شد.

درصورتی‌که قبل از سافت‌استارتر از کنتاکتور استفاده نشده باشد، می‌توان پلاتین خطا را برای تریپ بریکر بالادست استفاده کرد. برای این کار کافی است از یک بوبین شنت تریپ در بریکر استفاده کرده و آن را وابسته به پلاتین خطا کنیم. نصب و سیم‌بندی بوبین‌های شنت تریپ، آندر ولتاژ، مکانیزم موتوری و غیره در دوره‌ی تصویری بریکرهای فشار ضعیف بررسی شده است.

حفاظت حرارتی الکتروموتور

اندازه‌گیری جریان یکی از راه‌های ساده و پرکاربرد جهت تشخیص اضافه‌بار در الکتروموتورها است. همان‌گونه که می‌دانیم در مدارها و استارترهای مختلف این کار توسط رله‌های بی‌متال یا رله‌های الکترونیک انجام می‌شود. به‌عنوان‌مثال در سافت‌استارترها این کار توسط رله‌ی الکترونیک اضافه‌بار داخلی صورت گرفته که تنظیمات آن در بخش‌های قبلی شرح داده شد. در این روش افزایش جریان دریافتی به معنی افزایش حرارت سیم‌پیچ و به خطر افتادن سلامت الکتروموتور است.

تصور کنید یک الکتروموتور چند صد کیلوواتی در شرایط محیطی بسیار سخت نصب‌شده باشد. در این حالت اندازه‌گیری جریان به‌تنهایی برای حفظ سلامت الکتروموتور کافی نخواهد بود. از طرفی الکتروموتورهایی که در فضای باز و سرد نصب‌شده‌اند، نیاز به شبنم زدایی قبل از راه‌اندازی دارند. این کار توسط سافت‌استارترهای پیشرفته و به‌صورت تزریق جریان DC انجام می‌شود. با این کار دمای سیم‌پیچ بالا رفته و قطرات آب تبخیر می‌شوند.

در هردو حالت ذکر شده نیاز به‌اندازه‌گیری دقیق دمای سیم‌پیچ الکتروموتور بوده و برای این کار از انواع سنسورهای دما استفاده می‌شود. این سنسورها می‌توانند با مشخصه‌های کاری مختلف به‌صورت داخلی یا روی پوسته‌ی الکتروموتور نصب شوند. در نظر داشته باشید که ظرفیت گرمایی سیم‌پیچ با بدنه‌ی الکتروموتور برابر نبوده و باید در تنظیمات نهایت دقت را داشته باشیم.

جهت کنترل دمای سیم‌پیچ به‌صورت مستقیم، در برخی از سافت‌استارترها ورودی سنسور دما تعبیه شده است. این سنسورها می‌توانند به‌صورت آنالوگ یا سوئیچ انتخاب‌شده و به سافت‌استارتر متصل شوند. در این سافت‌استارترها فانکشن‌های حفاظتی برای تشخیص افزایش دمای الکتروموتور و اتصال کوتاه یا قطع شدن مدار سنسور وجود دارد.

در تصویر زیر نحوه‌ی اتصال دو سنسور حرارتی مختلف به سافت‌استارتر آنالوگ زیمنس را مشاهده می‌کنید. سنسور سمت چپ با عنوان Thermoclick به‌صورت سوئیچ بوده و در یک دمای مشخص باز می‌‌شود. توجه کنید در این مدل امکان کنترل پیوسته روی دما وجود نداشته و با رسیدن به یک مقدار مشخص، سافت‌استارتر تریپ خواهد شد. سنسور سمت راست از نوع PTC تیپ A بوده و این مشکل را ندارد. با استفاده از سنسورهای PTC در سافت‌استارترهای دیجیتال می‌توان حالت‌های هشدار و تریپ را به‌صورت جداگانه و با دقت بالا تنظیم کرد. نوع سنسور دما در سافت استارترها متفاوت بوده و حتما باید به راهنمای آن‌ها مراجعه کنید. در این حالت با رسیدن دمای سیم‌پیچ به مقدار تنظیم شده ابتدا یک سیگنال هشدار صادر می‌شود. در ادامه اگر کنترلی صورت نگرفته و دما افزایش پیدا کند، سافت‌استارتر تریپ خواهد شد.