السوفت ستارتر هو وسيلة لبدء حركة المحركات الحثية بإستخدام تقنية تخفيض الجهد أثناء بدء تشغيل المحرك
مكونات أو تركيب السوفت ستارتر soft starter
- ثايريستورات SCR : حيث يتكون من عدد (6) ثايريستورات يتم توصيل كل (2) ثايريستور علي كل فازة من الفازات الثلاثة يتم توصيلهما بشكل معكوس (back to back) .
- متحكم Controller : ويتم التحكم في زاوية الإشعال للثايريستور بإستخدام دائرة منطقية التي قد تكون microcontroller أو PID control ويتم تغذية المايكروكنترولر من المصدر الرئيسي عن طريق انفرتر (موحد) حيث يتم إدخال إشارة السرعة والتيار لدائرة المايكروكنترولر وبناء علي قيمتي السرعة والتيار يقوم بالتحكم في قيمة زاوية الإشعال للثايريستور وبالتالي يتحكم في جهد المصدر المسلط علي المحرك .
- كونتاكتور تشغيل Bypass Contactor : ووظيفته توفير مسار بديل لتغذية المحرك بعد إنتهاء فترة البدء ووصول المحرك إلي سرعته المقننه.
- وسائل فصل وحماية : حيث يتم إستخدام أوفرلود حراري للحماية من زيادة الحمل وكونتاكتور للتحكم في فصل وتشغيل المحرك وقاطع عمومي أو فيوز للحماية من دوائر القصر
فكرة عمل السوفت ستارتر
- يتم تغذية المايكروكنتولر بتيار مستمر DC مناسب من المصدر الرئيسي بواسطة موحد Rectifier
- يقوم المايكروكنترولر بتوليد نبضات pulses هذه النبضات يتم تغذيتها إلي دائرة إشعال الثايريستور firing Circuit تقوم دائرة الإشعال بتكبير هذه النبضات قبل تسليطها علي بوابة gate الثايريستور
- عند بدء حركة المحرك يقوم المايكروكنترولر بتوليد نبضة مخصصة لكل ثايريستور علي حدة ... متي ؟؟... عقب كل مرة تصل دورة ال sinewave إلي الصفر أي كل نصف دورة have cycle
- النبضة الأولي في بداية التشغيل يتم إطلاقها علي بوابات الثايريستورات بالقرب من نهاية نصف الدورة الأولي (بالقرب من الصفر) - أي تكون زاوية الأشعال كبيرة تقترب من 180 (مثلا 175) - وبالتالي قلت فترة التوصيل للثايريستور (من 175 حتي 180) مما يعني إنخفاض التيار أو الجهد المسلط علي المحرك في تلك اللحظة
- ثم تدريجيا يتم تقليل زاوية الإشعال لجميع الثايريستورات وبالتالي زيادة جهد المحرك حتي نصل إلي الجهد الكامل في نهاية فترة البدء للمحرك
- متي يتوقف المايكروكنترولر عن توليد النبضات؟ - حينما يجد أن قيم إشارات السرعة والتيار الواصلة إليه قد وصلت إلي القيم المقننة لها بالمحرك
- بعد انتهاء فترة البدء للمحرك ووصول المحرك للسرعة المقننة يتم عمل bypassing أي توفير مسار بديل للتيار وموازي للسوفت ستارتر بإستخدام ما يسمي ب bypass contactor حيث في هذه الحالة يتوقف السوفت ستارتر بما يشمله من كنترولر وثايريستورات عن العمل ويسري التيار في المسار الموازي البديل .
طرق توصيل السوفت ستارتر مع المحرك الحثي ثلاثي الطور
هناك طريقتين لتوصيل السوفت ستارتر soft starter مع المحرك الحثي ثلاثي الأطوار 3ph induction motor وهما :1 طريقة التوصيل المباشر in line connection
2 طريقة التوصيل دلتا inside delta connection
وكلتا الطريقتين قادرتان على تشغيل السوفت ستارتر والمحرك بنفس الكفاءة ولكن هناك بعض الفروق الأخرى
1) طريقة التوصيل المباشر in line connection
في طريقة التوصيل المباشر للسوفت ستارتر يكون التيار المار في أجهزة الدائرة ( السوفت ستارتر والكونتاكتور والأوفرلود) هو نفسه التيار المسحوب من قبل المحرك لذا يلزم إختيار سعة السوفت ستارتر والكونتاكتور والأوفرلود بحيث تكون مساوية للتيار المقنن للمحركمثال : إذا كان التيار المقنن للمحرك مساويا 100 أمبير يتم إختيار سعة السوفت ستارتر وسعة الكونتاكتور مساوية أيضا 100 أمبير مثل تيار المحركملحوظة : في أغلب أجهزة ال soft starter يكون جهاز الحماية الحرارية overload متضمن داخل جهاز السوفت ستارتر نفسه
أولا : توصيلة دلتا Delta connection
ثانيا : توصيلة ستار Star connection
2) طريقة التوصيل داخل الدلتا inside delta connection
- في هذه الطريقة يتم توصيل السوفت ستارتر كما بالرسم
- هذه الطريقة في التوصيل تجعل من السهل إستبدال دائرة ستار دلتا star/delta موجودة بالفعل بالسوفت ستارتر
عند توصيل جهاز ال soft starter داخل توصيلة الدلتا سوف يكون التيار المار في السوفت ستارتر مساويا ( 3√/1) أي %58 من جهد الخط line voltage
وبالتالي يتم إختيار سعة أجهزة السوفت ستارتر و الكونتاكتور والأوفرلود مساوية ل 58% من التيار المقنن للمحرك
مثال : إذا كان التيار المقنن للمحرك مساويا 100 أمبير يتم إختيار سعة السوفت ستارتر وسعة الكونتاكتور و سعة الأوفرلود مساوية ل 58 أمبير
وبالتالي تكون طريقة التوصيل inside delta connection إقتصادية وأقل تكلفة من طريقة الوصيل المباشر وذلك نظرا لإنخفاض سعة السوفت ستارتر والكونتاكتور وبالتالي إنخفاض تكلفتهما
- في هذه الطريقة يلزم أن يكون المحرك مصمم ومجهز للعمل على توصيلة دلتا أي يحتوي صندوق التجميع الخاص بالمحرك (روزتة التوصيل) على ستة (6) أطراف وبالتالي يتم توصيل ستة كابلات بين السوفت ستارتر وروزتة التوصيل للمحرك
- وفي حالة كانت المسافة طويلة بين جهاز ال soft starter والمحرك ستكون أطوال كابلات التوصيل الستة كبيرة مما يزيد من التكلفة وأحيانا قد تزيد على التوفير الحادث في السعة الأقل للسوفت الستارتر والكونتاكتور فتصبح طريقة التوصيل inside delta connection في هذه الحالة أعلى تكلفة من طريقة التوصيل المباشر
موقع الكونتاكتور contactor في طريقة التوصيل داخل الدلتا
إستخدام جهاز ال soft starter لإقلاع أكثر من محرك بنفس الوقت
إذا كان السوفت ستارتر سيقوم بإقلاع عدة محركات (على التفرع) في نفس الوقت فيجب الأخذ بعين الإعتبار الملاحظتين التاليتين :
- يجب أن يتحمل السوفت ستارتر التيار المقنن لكل المحركات معا
- يجب ان يتحمل السوفت ستارتر تيار الإقلاع starting current لكل المحركات حتى وصول سرعتها للسرعة المقننة
نقاط التحكم في جهاز ال soft starter ووظيفة كل منها
نقاط التحكم بجهاز ال soft starter ووظائفها
- نقطة مغلقة (Normally closed) وهي NC وتسمى R1B أو R2B
- نقطة مشتركة Common وتسمى R1C أو R2C
- نقطة مفتوحة Normally open وهي NO وتسمى R1A و R2A
- RUN : وهنا يغلق الريلاي تلامسه المفتوح ( NO Contact) بمجرد ما يستقبل إشارة بدء السوفت ستارتر في العمل وإقلاع المحرك ويظل الريلاي مغلقا طالما السوفت ستارتر يمرر تيار إلي المحرك وهنا وظيفة الريلاي التحكم في الكونتاكتور الرئيسي للدائرة
- TOR/Bypass : وهنا يغلق الريلاي تلامسه المفتوح ( NO Contact) لتشغيل كونتاكتور التشغيل Bypass contactor وذلك بمجرد إنتهاء فترة إقلاع المحرك (توقف السوفت ستارتر) ويظل مغلقا حتي يستقبل إشارة توقف المحرك عن العمل
- Event : وهنا سوف يفتح أو يغلق الريلاي تلامسه contact عند حدوث أي خطأ او عطل أو عمل أي وقاية ويستخدم عادة لإرسال إشارة خطأ error أو لإيقاف تشغيل الكونتاكتور الرئيسي
دائرة التحكم والقوى لجهاز السوفت ستارتر
- عن طريق محول Q2 يتم تأمين تغذية 220 فولت AC إلى النقطتين (CL1 ، CL2) بالسوفت ستارتر ليتم تأمين التغذية إلي جهاز ال soft starter وتشغيله
- النقطتان (LI1 ، Li2) تستخدم لتشغيل السوفت ستارتر وإيقافه حيث كما يظهر في الشكل مفتاح Push button يسمى S3 عند الضغط عليه يؤمن نبضه pulse للنقطة LI2 ليبدأ المحرك بالإقلاع وعند الضغط علي مفتاح الإيقاف S4 يفتح فيقطع التغذية 24 فولت عن النقطة LI1 ويقف السوفت ستارتر تدريجيا حتي يتوقف تماما حسب الوقت المضبوط عليه
- تم إستخدام أحد مخارج ال soft starter وهو ريلية R2 كما يظهر في الشكل فعند تغذية السوفت ستارتر يغلق الريليه R2 تماسه (Conatact (R2A ، R2C وعند حدوث أي Trip يفتح التماس ويقطع التغذية ثلاثية الطور عن السوفت ستارتر وبالتالي عن المحرك
- وبالضغط على مفتاح التشغيل S2 تصل التغذية او التيار إلى ملف الكونتاكتور KM1 فيغلق الكونتاكتور تلامساته ويوصل التغذية ثلاثية الطور إلي السوفت ستارتر ومع ضغط أي ضغط على المفتاح S3 تصل نبضة pulse إلي المدخل LI2 فيعمل السوفت ستارتر ويقلع المحرك .
- إذا المفتاح S2 وظيفته تشغيل الكونتاكتور KM1 لكن الكونتاكتور KM1 لا يقلع السوفت ستارتر لكن المسؤول عن ذلك هو مفتاح التشغيل S3 هو من يقلع السوفت ستارتر
- Q2 و Q1 إما أن تكون مفاتيح فصل وتوصيل أو فيوز حماية
1) نظام التحكم بسلكين Two-Wire control system
عندما يكون المفتاح S3 فى حالة إطفاء يكون المحرك متوقف وعند الضغط على المفتاح S3 وتشغيله يعمل السوفت ستارتر ويقلع المحرك بشرط وجود تغذية كهربية على نقطتي التغذية الكهربية للسوفت ستارتر (CL1 ، CL2)
ضبط جهاز السوفت ستارتر Soft starter settings
المواصفات الفنية لجهاز soft starter
- يصنع بقدرات وسعات مختلفة قد تتراوح من من 4KW إلى 500KW
- خيار لوصل المقلع الناعم في المحركات الموصولة بشكل مثلثي على التسلسل مع كل ملف
- ضبط الزمن والعزم للمحرك خلال التسارع والتباطؤ
- التحكم بخاصية الـ Bypass خلال نهاية عملية الإقلاع (كونتاكتور يؤمن التغذية للمحرك عند نهاية عملية الإقلاع)
- ريليه حماية حرارية مدمجة
- اظهار مدة الإقلاع وعدد مرات الإقلاع
- إدارة زمن التوقف قبل إعادة الإقلاع مرة أخرى
- ضبط تردد الخط
- اكتشاف تبديل الفازات (phase Sequence Detection)
- ثلاث مداخل منطقية L1، L2 ، L3
- مخرجين ريليه relay قابلين للبرمجة R1, R2
- بروتوكول Modbus عبر Connector نوع RJ45
- اظهار حالة المداخل / المخارج مع قيمة التيار
- إمكانية استعادة ضبط المصنع مع تحديد سجل الأخطاء ووجود دليل تصحيحي الأخطاء
- وجود عدد (4) أزرار LED وهي (communication, Run and Trip,Ready)
مميزات إستخدام السوفت ستارتر لإقلاع المحركات
- يساعد في عملية بدء المحرك وإيقافه بدون حدوث إجهادات ميكانيكية وكهربية للمحرك أو الأحمال .
- تقليل تيار البدء للمحرك بنسبة كبيرة إلي قيمة تتحملها ملفاته الداخليه .
- نادرا ما يحتاج إلي صيانة نظرا لعدم إحتواءه علي أجزاء ميكانيكية متحركة .
- يحمي الأحمال المتصلة مع المحرك في نفس الشبكة من إنخفاض الجهد المفاجئ أثناء فترة بدء المحرك والذي يحدث نتيجة لتيار البدء العالي .
- يستخدم للأحمال التي تحتاج إلي تشغيل وإيقاف بشكل متكرر بدون حدوث حرارة أو إجهادات للمحرك .
- إستخدام كابلات تغذية للمحرك ذات مساحة مقطع أصغر نظرا لصغر تيار البدء الناتج بإستخدام السوفت ستارتر .
- توفير إستهلاك الطاقة أثناء فترة بدء المحرك مقارنة بالطرق التقليدية لبدء المحرك
عيوب إستخدام السوفت ستارتر
- يستخدم فقط في التطبيقات التي تحتاج إلي عزم منخفض أو متوسط : حيث أن السوفت ستارتر يقوم بتخفيض الحهد المسلط علي المحرك أثناء فترة البدء مما ينتج عنه تقليل تيار البدء وبالتالي يقل عزم البدء للمحرك (الذي يتناسب مع مربع التيار) وبالتالي ينحصر استخدامه في الاحمال التى لا تحتاج إلي عزوم بدء عاليه .
- الحرارة العالية : نظرا لإستخدام مكونات شبه موصلات مثل الثايريستور التي ينتج عن استخدامها خرارة عاليه مما يتكلب استخدام وسيلة لتشتيت وتقليل الحرارية او وسائل تبريد .
- إنتاج توافقيات عالية نتيجة استخدام شبه موصلات في مكوناتها مثل الثايريستور والانفرتر
الفرق بين السوفت ستارتر ودائرة ستار دلتا
- السوفت ستارتر يقوم بزيادة الجهد تدريجيا من الصفر وحتي كامل قيمته مع نهاية فترة البدء بينما الستار دلتا يكون الجهد خلال فترة البدء مساويا (3√/1) من الجهد المقنن ثم يزداد فجأه إلي قيمته المقننه .
- في حالة السوفت ستارتر تكون قيمة عزم البدء منخفض إلي متوسط كما يمكن التحكم في قيمة عزم البدء بينما في حالة الستار دلتا يكون عزم البدء منخفضا وثابت القيمة لا يمكن التحكم به .
- يمكن التحكم في زمن بدء المحرك في حالة السوفت ستارتر بينما لا يمكن التحكم في زمن البدء في حالة الستار دلتا
- في حالة الستار دلتا نجد أن اللحظة التى يتم فيها تغيير طريقة توصيل ملفات المحرك من " ستار " إلي " دلتا " فإن ذلك يكون مصحوبا بتيارات عابرة transient currents عالية جدا بينما السوفت ستارتر يقوم بزيادة الجهد تدريجيا وبالتالي زيادة التيار تدريجيا أي لا توجد زيادة حادة وعالية في التيار
- السوفت ستارتر أغلي ثمنا لكنه أكثر كفاءة من الستار دلتا .
- الستار دلتا يستخدم في بدء المحركات في حالة اللاحمل فقط أي لا يكون المحرك محملا بينما السوفت ستارتر يستخدم في بدء المحرك في كلا الحالتين الحمل واللاحمل .
تطبيقات إستخدام السوفت ستارتر soft starter applications
- السيور الناقلة : حيث أن السوفت ستارتر يساعد علي بدء المحرك وإيقاف تشغيله بشكل ناعم بدون إجهادات أو حركات فجائية مما يحافظ علي سلامة المنتج وعدم حدوث خسائر للمنتج الذي يتم نقله علي السيور فيصبح هنا استخدام السوفت ستارتر ضرورة ملحه .
- الأوناش والروافع : لضمان حركة هادئة أثناء رفع وإنزال الأحمال .
- المضخات والضواغط : لتلافي حدوث تغييرات مفاجئة في ضغوط السوائل والغازات وبالتالي تلافي حدوث ظاهرة الطرق داخل المواسير hammering.
- آلات تغليف المنتجات بالبلاستيك .
- كسارات الأحجار والمطاحن .
- السلالم المتحركة .
- المصاعد الكهربائية .
شاهد أيضا
■ شرح المحركات الحثية ثلاثية الأطوار induction motors | التركيب وفكرة العمل
■ جميع أعطال المحركات ثلاثية الأوجه وتتبع أسبابها وعلاجها
■ طرق بدء الحركة في المحركات الحثية ثلاثية الأطوار
■ شرح دائرة ستار دلتا star/delta لبدء حركة المحركات الحثيه
■ بدء حركة المحرك الحثي بإستخدام محول ذاتي Auto-transformer starter
■ شرح مغيرات السرعة للمحركات VFD (الإنفرتر) | فكرة العمل والتركيب والتوصيل والمميزات
■ حساب القاطع / الفيوز / الكونتاكتور / الأوفرلود لموتور او محرك ستار دلتا