محافظت از سافت استارتر

در این مقاله به بررسی انواع محافظت از سافت استارتر می پردازیم. در تصویر زیر مقایسه‌ی منحنی‌های عملکردی سیستم اضافه‌بار الکترونیک یا حرارتی، فیوزهای gL/gG، فیوزهای aM، فیوز نیمه‌هادی و بریکرها را مشاهده می‌کنید. هرکدام از این تجهیزات دارای مشخصه‌ی جریان/زمان خاص خود بوده رفتار متفاوتی را هنگام رخ دادن اتصال‌کوتاه از خود بروز می‌دهند.

تجهیزات محافظت از سافت استارتر

در ناحیه‌ی مشخص شده که باعث آسیب به سافت ‌استارتر می‌شود، تنها فیوز نیمه‌هادی دارای سرعت عملکرد مناسب است. به عبارت ساده‌تر در ناحیه‌ی مشخص شده فیوزهای استاندارد دارای سرعت کافی برای رسیدن به کوردینه سازی تیپ 2 نیستند. به همین علت برای ارتقاء کوردینه سازی و محافظت از سافت ‌استارتر در برابر اتصال‌کوتاه، باید از فیوزهای نیمه‌هادی استفاده کنیم.
برای انتخاب سایز تجهیزات و نوع کوردینه سازی می‌توانید به اسناد یا نرم‌افزار ارائه شده توسط شرکت سازنده‌ی سافت ‌استارتر مراجعه کنید. در نظر داشته باشید که استاندارد UL تأسیسات فشار ضعیف را ازنظر میزان سطح اتصال کوتاه به دو گروه تقسیم کرده است:

• اضافه جریان استاندارد در مدارهای 600 ولت جریان متناوب
• اضافه جریان سنگین در مدارهای 480 ولت جریان متناوب

با توجه به دسته‌بندی فوق ممکن است در کاتالوگ‌ها جداولی مانند نمونه‌ی زیر را مشاهده کنید. در این جدول از سمت چپ به راست مدل سافت ‌استارتر، جریان نامی آن و ستون‌های جریان سنگین و جریان استاندارد آورده شده است.

به‌عنوان‌مثال برای محافظت از سافت ‌استارتر در ولتاژ 480 ولت متناوب با جریان اتصال‌کوتاه سنگین ، از فیوز باقدرت قطع 65 کیلو آمپر استفاده شده است. این مشخصه در ستون جریان استاندارد تا 10 کیلو آمپر کاهش داشته است. جریان نامی هردو فیوز 125 آمپر بوده ولی تیپ آن‌ها متفاوت است. در ستون آخر نیز مشخصه‌هایی برای فیوز نیمه‌هادی را مشاهده می‌کنید. ابتدا باید کنترل کنید که این مشخصه طبق استاندارد یا لیست کدام شرکت تولیدکننده‌ی فیوز است.
راه‌اندازی و توقف با سافت ‌استارتر نیز جریان بالایی از مدار دریافت می‌کند. به همین علت توصیه شده است که تجهیزات فیدر الکتروموتور را بر اساس جریان تک‌ضرب سایز کنید. تجهیزات فیدر به‌صورت کلی شامل سیستم حفاظت در برابر اتصال کوتاه، اضافه‌بار، کنتاکتور، کابل‌ها و دیگر موارد موجود در مسیر تغذیه‌ی سافت ‌استارتر تا الکتروموتور است. درصورتی‌که مایل به استفاده از فیوز برای حفاظت مدار خود هستید، باید آن را بر اساس 400 درصد جریان نامی موتور در زمان راه‌اندازی 20 ثانیه انتخاب کنید. علاوه بر این تعداد استارت در ساعت، زمان روشن، دمای محیط و ارتفاع از سطح دریا نیز بسیار مهم هستند.
توصیه‌های شرکت دانفوس برای حفاظت اضافه جریان سافت ‌استارترهای خود با مد کنترل انطباقی یا Adaptive در زمان راه‌اندازی و توقف بزرگ‌تر از 30 ثانیه به شرح زیر است:

• فیوز استاندارد HRC برای مدار اصلی حداقل 150 درصد جریان کامل موتور
• فیوز اصلی حفاظت موتور بین 100 تا 150 درصد جریان کامل موتور
• تنظیم بخش حفاظت اضافه‌بار بریکر روی 150 درصد جریان کامل موتور
• تنظیم بخش زمان سریع بریکر روی 400 درصد

برای حفاظت مدار و الکتروموتور در برابر خطای اضافه جریان شامل اتصال‌کوتاه و اضافه‌بار می‌توان از ترکیب تجهیزات ذکر شده استفاده کرد. به‌عنوان‌مثال فیوزهای gL/gG، aM، نیمه‌هادی، بریکر، رله‌های اضافه‌بار الکترونیک و حرارتی هرکدام نقش مهمی در حفاظت مدار داشته و باید به‌درستی انتخاب شوند.

حفاظت درایو و سافت استارتر با مدارهای کنتاکتوری متفاوت است. در صورت عدم استفاده از فیوزهای فوق سریع ممکن است تجهیزات الکترونیک آسیب ببینند. این فیوزها با علامت نیمه هادی مشخص شده و در برابر اتصال کوتاه بسیار سریع عمل می کنند. در این ویدئو با انتخاب تجهیزات حفاظت اضافه جریان برای سافت استارتر آشنا می شویم.
این ویدئو برگرفته از دوره راه اندازی و حفاظت موتورهای سه فاز است.

ترکیب حالت‌های محافظت از سافت استارتر

ساده‌ترین حالت استفاده از سافت ‌استارتر راه‌اندازی الکتروموتور به‌صورت خطی است. در این روش ابتدا المان‌های حفاظتی و بعد از آن سافت ‌استارتر نصب خواهد شد. با ترکیب تجهیزات حفاظتی در این روش می‌توان به کوردینه سازی تیپ‌ 1 و 2 دست پیدا کرد.
در نظر داشته باشید که کوردینه سازی ارتباطی به کنتاکتور بالادست و بای‌پس نداشته و الزامی برای استفاده از آن‌ها نیست. به‌عنوان‌مثال در تصویر سه نوع کوردینه سازی در مدار سافت ‌استارتر سه فاز با بای‌پس داخلی را مشاهده می‌کنید. در این مثال از کنتاکتور بالادست استفاده نشده است.

تیپ کوردینه سازی در مدار (a) از نوع 2 بوده و الکتروموتور و سافت‌ استارتر در برابر اتصال کوتاه محافظت شده‌اند. این درجه از حفاظت با ترکیب بریکر و فیوز نیمه‌هادی ایجاد شده است. در مدار (b) تنها از فیوزهای استاندارد استفاده شده و تضمینی برای محافظت از سافت ‌استارتر در برابر اتصال کوتاه وجود ندارد. پس این مدار دارای درجه‌ی حفاظت تیپ 1 است. در مدار (c) از ترکیب فیوز استاندارد و فیوز نیمه‌هادی برای حفاظت مدار و حفاظت از سافت ‌استارتر در برابر اتصال کوتاه استفاده شده و مدار دارای تیپ کوردینه سازی 2 است. در برخی از موارد ممکن است علامت سیستم اضافه‌بار داخلی در بخش قدرت سافت‌ استارتر نمایش داده نشود. اگر مطمئن هستید که سافت‌ استارتر فاقد سیستم اضافه‌بار است، از ادوات جداگانه برای این کار استفاده کنید.
در این بخش استفاده از فیوزهای نیمه‌هادی در سافت ‌استارتر با بای‌پس خارجی و کنتاکتور بالادست نمایش داده شده است. ازآنجایی‌که در این مدار دو مسیر موازی برای عبور جریان وجود دارد، نصب فیوزها می‌تواند به دو شکل انجام شود. مثلاً فیوزها حفاظت کل فیدر را بر عهده داشته باشند و یا تنها برای حفاظت سافت ‌استارتر در نظر گرفته شوند.

ازآنجایی‌که فیوزهای نیمه‌هادی بهتر است برای حفاظت سافت ‌استارتر در برابر اتصال‌کوتاه نصب شوند، می‌توانند در ورودی یا خروجی آن قرار بگیرند. نکته‌ی مهم در این مدار وجود بای‌پس خارجی و کار سافت ‌استارتر تنها در لحظه‌های راه‌اندازی و توقف الکتروموتور است.

در گزینه‌ی (a) ورودی قدرت ابتدا وارد کنتاکتور بالادست شده و بعد از آن دوشاخه می‌شود. شاخه‌ی اول با عبور از فیوزهای نیمه‌هادی وارد ترمینال‌های ورودی سافت ‌استارتر شده و در نهایت به الکتروموتور متصل خواهد شد. مسیر دوم مربوط به ورودی کنتاکتور بای‌پس بوده و قبل از فیوزهای نیمه‌هادی منشعب می‌شود. در این سافت ‌استارتر قسمت اندازه‌گیری در خروجی قرار داشته و به همین علت خروجی بای‌پس نیز به این قسمت متصل خواهد شد. به عبارت ساده‌تر الکتروموتور در هر سه حالت راه‌اندازی، کار دائم و توقف به‌وسیله‌ی سافت ‌استارتر در برابر اضافه‌بار محافظت می‌شود.
در گزینه‌ی (b) عکس این حالت نمایش داده شده است. لوازم اندازه‌گیری سافت ‌استارتر دوم در ورودی قرار داشته و از همین نقطه ترمینال‌هایی برای اتصال به ورودی ‌بای‌پس در نظر گرفته شده است. اگر فیوزهای نیمه‌هادی در ورودی سافت ‌استارتر قرار داده شوند، هردو جریان سافت ‌استارتر و بای‌پس از آن‌ها عبور خواهد کرد. برای جلوگیری از این کار می‌توان فیوزها را در خروجی سافت‌ استارتر و قبل از اتصال خروجی بای‌پس قرار داد.
ممکن است سافت ‌استارتر مورد نظر شما قابلیت نصب فازی یا داخل مثلث را داشته باشد. در اتصال فازی یا اتصال 6 سیمه یا داخل مثلث، موقعیت فیوزهای نیمه‌هادی می‌‎تواند متفاوت باشد. به‌عنوان‌مثال فیوزها می‌توانند طوری نصب شوند که حفاظت کل فیدر را بر عهده داشته و یا تنها حفاظت سافت ‌استارتر را پوشش دهند.

در تصویر فوق از یک سافت ‌استارتر با بای‌پس خارجی به‌صورت 6 سیمه یا داخل مثلث استفاده شده است. در این مدار تنها 58 درصد جریان الکتروموتور از سافت ‌استارتر عبور خواهد کرد. حفاظت این فیدر توسط یک کلید فیوز و فیوزهای نیمه‌هادی در برابر اتصال کوتاه انجام شده و خروجی آن به دوشاخه تقسیم می‌شود.
شاخه‌ی اول مربوط به سافت ‌استارتر و بای‌پس خارجی آن بوده و در نهایت به ابتدای کلاف‌های الکتروموتور می‌رسد. شاخه دوم پس از عبور از سیستم حفاظت اضافه‌‌بار، مستقیم به انتهای کلاف‌ها متصل شده و حدود نیمی از جریان را خود عبور می‌دهد. با توجه به وجود سافت ‌استارترهای مختلف ازنظر تجهیزات اندازه‌گیری، بای‌پس داخلی، خارجی و نصب فازی موقعیت فیوزها می‌تواند تغییر کند. برای آشنایی بیشتر، در این قسمت چند دیاگرام در خصوص حفاظت سافت ‌استارتر با اتصال 6 سیمه آورده شده است.

گروه‌های بهره‌برداری

در استاندارد IEC 60947-4-2 با عنوان تجهیزات نیمه‌هادی جریان متناوب جهت کنترل و راه‌اندازی الکتروموتور، برخی از گروه‌های بهره‌برداری شرح داده شده است. سافت ‌استارترهای فشار ضعیف به‌صورت کلی در گروه AC-53 با زیر شاخه‌های مختلف قرار می‌گیرند. در جدول زیر برخی از گروه‌های دیگر به‌صورت کلی شرح داده شده است .

کد AC-53 به‌صورت کلی برای گروه سافت‌ استارترها جهت راه‌اندازی الکتروموتورهای القایی قفس سنجابی است. این کد با توجه به وجود بای‌پس به دو بخش تقسیم می‌شود:

•  AC-53a: سافت ‌استارترهای طراحی شده بدون نیاز به کنتاکتور بای‌پس
• AC-53b: سافت ‌استارترهای طراحی شده با کنتاکتور بای‌پس