تفاوت درایو و سافت استارتر چیست؟

موتورهای القایی سه فاز به عنوان پرکاربردترین محرکه‌های الکتریکی در اتوماسیون صنعتی شناخته می‌شوند. یکی از چالش‌های اصلی این موتورها، نحوه راه‌اندازی و کنترل سرعت آن‌ها می‌باشد. موتورهای الکتریکی در زمان راه‌اندازی مستقیم، جریانی چندین برابر جریان نامی خود طلب می‌کنند، که اعمال این جریان باعث استهلاک و تنش‌های مکانیکی بر اجزاء دستگاه می‌شود. یکی از بهترین راه‌حل‌های این مسئله، استفاده از تجهیزاتی مانند سافت استارتر و درایو VFD می‌باشد. در این مقاله به ویژگی‌ها، کاربرد و تفاوت درایو و سافت استارتر می‌پردازیم.

سافت استارتر چیست؟

سافت استارتر دستگاهی است که موجب کاهش جریان هجومی و ضربه‌های مکانیکی در لحظه راه‌اندازی الکتروموتورها می‌شود. این تجهیز با افزایش تدریجی ولتاژ اعمال شده به موتور، آن را از آسیب‌های ناشی از جریان‌های ناگهانی بزرگ و تنش‌های مکانیکی، محافظت می‌کند. سافت استارترها روش‌های نگهداری بسیار راخت‌تری نسب به اینورتر دارند و برای پیشگیری از خرابی و تعمیر سافت استارتر بهتر است روش‌های نگهداری آن را مطالعه کنید.

اینورتر چیست؟

اینورتر و یا داریو فرکانس متغییر (VFD) وسیله‌ای است که علاوه بر فراهم کردن استارت نرم، امکان کنترل سرعت و گشتاور را در موتورهای الکتریکی از طریق تغییر فرکانس و ولتاژ خروجی مهیا می‌کند. این دستگاه در واقع ولتاژ و فرکانس جریان اعمال شده به سیم‌پیچ‌های موتور را تغییر داده و نه‌تنها در هنگام راه‌اندازی و توقف، بلکه در طول کارکرد موتور، سرعت و گشتاور را به طور پیوسته کنترل می‌کند.

جهت خرید اینورتر و کسب اطلاعات بیشتر با شماره تلفن 87700210 تماس بگیرید.

تفاوت‌ درایو و سافت استارتر

حالا که با نحوه کارکرد و ساختار هر یک از این تجهیزات آشنا شدیم. می‌توان گفت تفاوت سافت استارتر و اینورتر به کاربرد و عملکردشان در کنترل موتورهای الکتریکی مربوط می‌شود. در ادامه جدولی جهت خلاصه‌سازی تفاوت‌های این تجهیرات تهیه نموده‌ایم، در ادامه جدول به بررسی هر یک از ویژگی‌های این دو دستگاه می‌پردازیم.

تفاوت در ساختار اینورتر و سافت استارتر

ساختار سافت استارترها از سه جفت تریستور که به صورت موازی معکوس متصل شده‌اند، تشکیل شده است. این تریستورهای نیمه‌هادی می‌توانند ولتاژ اعمالی به موتور را کنترل کرده و امکان افزایش تدریجی ولتاژ و درنتیجه گشتاور راه‌اندازی نرم را فراهم می‌سازند.

ساختار درایوها از سه بخش اصلی یکسوساز، صافی خازنی (باس DC) و سیستم IGBT، تشکیل شده است. اینورتر با با استفاده از این بخش‌ها جریان AC را به جریان DC فیلتر شده‌ی صاف تبدیل می‌کند و سپس با استفاده از روش PWM به ولتاژ AC سه فاز تبدیل می‌کند.

مقایسه عملکرد درایو و سافت استارتر

سافت استارتر با کنترل تدریجی ولتاژ اعمالی به موتور و از طریق تریستورهای خود باعث کاهش جریان راه‌اندازی شده تا موتور به آرامی به سرعت نامی برسد. پس از کنترل سرعت موتور، تیغه‌های کنتاکتور با‌ی‌پس موجود در سافت استارتر، بسته می‌شود و سیستم به طور خودکار برق اصلی را بدون عبور از ترانزیستورها تامین می‌کند. این عملکرد باعث افزایش کارایی در سیستم و همچنین سافت استارتر می‌شود.

در درایوهای فرکانس متغییر، ابتدا برق AC ورودی توسط یک یکسوساز به DC تبدیل می‌شود. ولتاژ تولید شده از بخش DC Bus درایو که از بانک‌های خازنی تشکیل شده است، می‌گذرد و بوسیله این بخش به ولتاژ DC صاف تبدیل می‌شود. در مرحله آخر این ولتاژ DC از طریق سیستم IGBT با استفاده از روش مدولاسیون عرض پالس (PWM) به یک ولتاژ AC سه فاز متقارن تبدیل می‌شود. سیستم خروجی AC سه فاز می‌تواند مقادیر دامنه و فرکانس را بسته به کنترل کننده (مانند PLC) به صورت پیوسته تغییر دهد. بدین ترتیب اینورتر سرعت موتور را در طول عملیات تنظیم می‌کند. اینورترها را می‌توان عضو اصلی سیستم‌های اتوماسیون صنعتی به حساب می‌آورد، چراکه توانایی ارائه موج سینوسی خالص را دارند. البته نگهداری اینورتر نیاز به دقت بیشتری دارد و در صورت کوچکترین خطا در عملکرد آن باید سریعا جهت تعمیر درایو اقدام کرد.

کاربرد اینورتر و سافت استارتر

سافت استارت‌ها

معمولا در صنایعی که نیاز به تغییر سرعت ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. سیستم‌های صنعتی ساده که فقط نیاز به کنترل ضربه‌های مکانیکی و جلوگیری از جریان‌های هجومی دارند، بیشترین موارد کاربرد این دستگاه است. در ادامه به صنایع پرکاربرد سافت استارتر می‌پردازیم.

• فن‌ها و دمنده‌های بزرگ که با سرعت ثابت کار می‌کنند، اما نیاز به حفاظت در هنگام راه‌اندازی دارند.
• نوار نقاله‌ها ساده، جهت جلوگیری از لرزش‌های ناگهانی و آسیب مکانیکی
• پمپ‌های آب یا مایعات جهت جلوگیری از افزایش ناگهانی فشار آب

اینورترها

با توجه به نحوه عملکرد اینورترها، استفاده از این دستگاه‌ها برای سیستم‌هایی که نیاز به تنظیم سرعت و کنترل گشتاور در طول فرآیند دارند، پیشنهاد می‌شود. در ادامه به موارد پرکاربرد این تجهیز می‌پردازیم.

• سیستم‌های تهویه مطبوع، گرمایش و سرمایش
• سیستم‌های نیازمند کنترل سرعت متغییر مانند نوارنقاله‌ها، پمپ و فن‌ها
• سیستم‌هایی که نیاز به عملکرد نرم و سرعت ثابت دارند مانند آسانسور‌ها و پله‌های برقی
• ذخیره انرژی خورشیدی و بادی
• وسایل نقلیه الکتریکی مانند خودروهای الکتریکی و موتورهای قایق‌رانی

تفاوت سافت استارتر و VFD از نظر کنترل سرعت

در سیستم‌هایی که از سافت استارتر جهت راه‌اندازی استفاده شده است، سرعت موتور بعد از استارت، ثابت و برابر با فرکانس شبکه می‌شود. وظیفه سافت استارتر تنها رساندن سرعت موتور به همان سرعت نهایی است.

اینورتر می‌تواند سرعت موتور را از نزدیک صفر تا بالاتر از سرعت نامی برساند. این دستگاه با کنترل فرکانس می‌تواند تاثیر مستقیم بر سرعت موتور داشته باشد.

تفاوت در کنترل جریان و ولتاژ

سافت استارترها، تنها توانایی تغییر ولتاژ را دارند. با کاهش ولتاژ می‌توانند باعث کاهش جریان و گشتاور در موتور شوند. اما چون فرکانس شبکه ثابت می‌ماند، سرعت نهایی موتور تغییر نمی‌کند.

می‌دانیم که اینورترها می‌توانند هم ولتاژ و هم فرکانس را کنترل کنند. بنابراین با تغییر در هر دو پارامتر باعث تغییر در سرعت و گشتاور و مدیریت دقیق آن‌ها می‌شود.

تفاوت سافت استارتر و درایو در صرفه‌جویی انرژی

سافت استارتر چون فقط در زمان راه‌اندازی اولیه فعال است و پس از آن در سیستم فعالیتی ندارد. درنتیجه صرفه‌جویی انرژی در طول عملیات‌های سیستم، ایجاد نمی‌کند.

با استفاده از اینورتر در سیستم‌هایی که بارهای گشتاور متغییر دارند مانند پمپ و فن‌ها، شاهد کاهش چشمگیر توان مصرفی هستیم. با توجه به قانون مکعبی که در زیر مشاهده می‌نمایید، می‌توان گفت اگر سرعت فن نصف شود، توان مصرفی تقریبا به یک‌هشتم کاهش پیدا می‌کند.

P ∝ ³(speed)

مزایا و معایب اینورتر و سافت استارتر

اینورترها و سافت استارترها هر دو ابزاری حیاتی در کنترل الکتروموتورها هستند که برای کاهش جریان هجومی، محافظت از تجهیزات مکانیکی و افزایش عمر موتور طراحی شده‌اند. شناخت و درک تفاوت‌ها، مزایا و معایب هر یک از این تجهیزات، برای انتخاب راه‌حل مناسب هر کاربرد، بهینه‌سازی عملکرد، صرفه‌جویی در هزینه‌ها و جلوگیری از آسیب‌های احتمالی به تجهیزات، بسیار حیاتی است. در جدول زیر به مقایسه مزایا و معایب این دو دستگاه می‌پردازیم.