زمانی که یک موتور الکتریکی را با روش کنتاکتوری و از طریق اتصال مستقیم به شبکه راه اندازی میکنیم، در لحظه ی اول جریان هجومی بسیار زیادی در حدود 6 تا 10 برابر جریان نامی موتور از شبکه کشیده میشود. این موضوع در درازمدت می‌تواند طول عمر موتور را کاهش دهد. به همین دلیل از دستگاه‌هایی برای کنترل جریان هجومی استفاده میشود. سافت استارتر و اینورتر دو نمونه از بهترین دستگاه‌هایی هستند که می‌توانند در زمان راه اندازی الکتروموتور، مانع از آسیب دیدن آن شوند. زیرا جریان را کم کرده و به نوعی به راه اندازی نرم موتور کمک می‌کنند.
سافت استارتر چیست؟
Soft Starter یک نمونه از دستگاه‌های ساخته شده از تکنولوژی نیمه هادی است که در زمان راه اندازی یا توقف موتور از آن استفاده میشود. این دستگاه می‌تواند یک شروع و پایان نرم را برای موتور به ارمغان آورد که مانع از آسیب دیدن قطعاتی مثل بیرینگ، یاتاقان وگریبکس خواهد شد. معمولا سافت استارترها با کاهش موقت ولتاژ ترمینال موتور می‌توانند این فرایند را مدیریت کنند. به صورتی که در زمان راه اندازی موتور، ولتاژ به تدریج از مقدار خیلی کم، شروع به افزایش می‌کند. در نتیجه سیم‌پیچ‌ها جریان ناگهانی از مدار نمی‌کشند و راه اندازی نرم اتفاق می‌افتد. در این زمان سافت استارتر از مدار خارج شده و کنتاکتور جایگزین آن میشود.
اینورتر چیست؟
درایوهای فرکانس متغیر هم نوعی از دستگاه‌های نیمه هادی هستند که بیشتر برای کنترل گشتاور و سرعت موتور مورد استفاده قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها می‌توانند با تغییر فرکانس و ولتاژ سیم پیچ های موتور، سرعت چرخش شفت آن را کنترل کنند. از آنجا که سرعت موتور الکتریکی بر طبق رابطه زیر با فرکانس آن ارتباط دارد، با تغییر کردن f، سرعت هم کم و زیاد میشود؛ پس از این طریق، سرعت موتور در زمان راه اندازی یا توقف آن قابل کنترل است. به این ترتیب با کنترل نسبت بین ولتاژ و فرکانس اعمالی به موتور الکتریکی، می‌توان مانع از جریان کشی زیاد آن در زمان راه اندازی شد.
در این رابطه، N سرعت بر اساس دور بر دقیقه با rpm است. به علاوه f نشان دهنده فرکانس و p تعداد قطب‌های موتور هستند.
بررسی تفاوت های مدار داخلی اینورتر و سافت استارتر
یک سافت استارتر معمولی سه فاز دارای 6 تریستور است که هر کدام از آن‌ها از سه قسمت گیت، کاتد و آند ساخته شده‌اند. زمانی که یک پالس تحریک به گیت آن اعمال میشود، جریان از آند به کاتد رفته و سپس به سمت موتور ارسال میشود. اما در زمانی که پالسی به تریستور اعمال نمی‌شود، تریستورها در حالت خاموش قرار گرفته و جریان ورودی به موتور را محدود می‌کنند. پس از راه اندازی کامل موتور، مسیر جریان از کنتاکتور بسته میشود و همین موضوع باعث میشود که هیچ عمل سوئیچینگی انجام نشده و در نتیجه هارمونیکی به شبکه تزریق نشود.
در سمت مقابل، درایوهای فرکانس متغیر دارای سه جزء اصلی یکسو کننده، فیلتر وIGBT هستند. در این دستگاه‌ها برق شهری وارد قسمت یکسوکننده شده و سپس توسط مجموعه خازن و سلف صاف میشود. پس از این، وارد یک مجموعه 6 تایی از IGBT ها میشود که می‌توانند دامنه و فرکانس این ولتاژ AC را برای ما تغییر دهند. از آنجا که ما به طور دائمی قادر هستیم کنترل موتور را با استفاده از اینورتر در دست بگیریم، یک سوئیچینگ دائمی در مدار خواهیم داشت که باعث اعمال شدن هارمونیک بر روی موتور و شبکه خواهد شد.
تفاوت سافت استارتر و اینورتر از نظر کاربرد
به طور کلی سافت استارتر تنها در لحظه راه اندازی الکتروموتور وارد مدار میشود. به عبارت بهتر Soft-starter پس از راه اندازی کامل موتور الکتریکی دیگر نقشی در مدار نخواهد داشت. برای درک بهتر این موضوع بهتر است قدری با مدار داخلی این شیوه راه اندازی نرم موتور آشنا شویم. سافت استارترها در دو دسته کلی با کنتاکتور داخلی و بدون آن قرار می‌گیرند. پس از راه اندازی کامل موتور توسط سافت استارتر، کنتاکتور عمل اتصال کوتاه کردن تریستورهای موجود در آن را انجام داده و مسیر جریان موتور به جای تریستورها، توسط کنتاکتور بسته میشود. از این رو عملا سافت استارتر از مدار خارج خواهد شد و دیگر ما هیچ کنترلی بر روی موتور نخواهیم داشت.
این در حالی است که کاربرد اینورتر تنها به زمان راه اندازی محدود نمی‌شود و در هر لحظه‌ای می‌توان از این وسیله برای کنترل موتور استفاده کرد. بنابراین با خرید انواع اینورتر می‌توانید از قابلیت‌های بی‌شمار آن در کنار راه اندازی نرم موتور استفاده کنید. برای مثال اینورتر ها قابلیت چپگرد و راستگرد کردن موتور را در خود دارند و یا می‌توان از آن‌ها برای کنترل سرعت موتور هم استفاده کرد.
تفاوت سافت استارتر و اینورتر از نظر نحوه قرارگیری در مدار
باید بدانید که سافت استارتر هیچ حفاظتی از موتور انجام نمی‌دهد؛ به همین دلیل در زمان قرارگیری در داخل مدار، نیاز به استفاده از کلید حرارتی و کلید کامپکت وجود دارد که همین موضوع باعث پیچیده شدن مدار خواهد شد. در حالی که inverter می‌تواند به عنوان یک ابزار حفاظتی برای الکتروموتور در برابر اضافه بار، جریان و سایر موارد آسیب‌زننده هم استفاده شود و نیاز به هیچ وسیله جانبی ندارد. در نتیجه مدارهای موجود با حضور اینورتر، بسیار ساده‌تر خواهند شد. از سوی دیگر به دلیل وجود PLC داخلی در اینورترها، می‌توان هرگونه عملیات کنترلی دلخواه را با استفاده از این وسایل انجام داد. به عبارت بهتر اپراتور می‌تواند inverter را بر اساس نیاز برنامه‌ریزی کرده و به این ترتیب عملیات ساده کنترلی را مدیریت کند.
تفاوت مصرف انرژی موتور سافت استارت و اینورتر
به طور کلی می‌توان گفت که سافت استارت و اینورتر از نظر مصرف انرژی موتور تفاوت زیادی با هم ندارند. با این حال اگر بخواهیم این دو را با سایر روش‌های راه اندازی الکتروموتور مقایسه کنیم، باید بدانید که استفاده از سافت استارتر و اینورتر می‌تواند تا حد زیادی مصرف برق و فشار اولیه ی وارد شده به شبکه را کاهش دهد. به طور کلی از چهار روش برای راه اندازی یک موتور الکتریکی استفاده می‌شوند که در جدول زیر مصرف انرژی الکتریکی، مقدار جریان کشی و قیمت هر یک از آن‌ها را با هم مقایسه کرده‌ایم.
مقایسه سافت استارتر و اینورتر از نظر قیمت
به دلیل اینکه سافت استارت‌ها به جز برای راه اندازی نرم موتور کاربرد دیگری ندارند و از مدار خارج می‌شوند، قیمت آن‌ها هم ارزان‌تر است. اما در مقابل قیمت انواع اینورتر صنعتی نسبتا بالا است و این موضوع دقیقا به دلیل گسترده بودن کاربرد این نوع از وسایل است. به ویژه برای موتورهای سنگین، استفاده از اینورتر می‌تواند بسیار هزینه‌بر باشد؛ در نتیجه برخی از صنعتگران که نیازی به دیگر قابلیت‌های این وسیله ندارند، سافت استارت را به جای آن استفاده می‌کنند.
البته باید بدانید که در بعضی موارد، استفاده از یک اینورتر ایرانی می‌تواند در مقایسه با یک سافت استارتر خارجی بسیار مقرون به صرفه‌تر باشد.
بررسی تفاوت های سافت استارتر و اینورتر از نظر سرعت ایجادشده در موتور
همانطور که گفتیم در درایوهای اینورتر قابلیت تغییر فرکانس وجود دارد؛ در نتیجه می‌توان سرعت را از حالت نامی موتور بالاتر برد. ولی در سافت استارتر بیشینه سرعتی که می‌توان به آن دست پیدا کرد، همان سرعت نامی موتور است که با فرکانس برق شهری حاصل میشود. به همین دلیل اگر شما نیاز به اعمال فرکانسی بیشتر از برق شهر به موتور و به تبع آن افزایش بیشتر سرعت موتور دارید، استفاده از اینورتر توصیه میشود. اما اگر صرفا نیاز به قطع و وصل داشته باشید، سافت استارتر می‌تواند نیاز شما را برطرف کند.
مقایسه مزیت ها و برتری های سافت استارتر نسبت به اینورتر
به طور قطع نمی‌توان گفت که آیا سافت استارت برای شما گزینه بهتری است یا اینکه باید از اینورتر استفاده کنید. به همین دلیل در ادامه مهم‌ترین مزیت‌های این دو دستگاه را برای شما آورده‌ایم تا راحت‌تر بتوانید در این باره تصمیم‌گیری کنید. مزیت‌های اصلی استفاده از دستگاه‌های سافت استارت از قرار زیر است:
- کاهش موثر جریان راه انداز در زمان استارت
- تولید نشدن هارمونیک پس از راه اندازی موتور
- هزینه کم در مقایسه با اینورترها
- مناسب برای نوارهای نقاله، پمپ‌ها و سایر کاربردهای تسمه‌ای
استفاده از درایو در مدار، مزایای زیر را برای شما به دنبال دارد:
- صرفه‌جویی در مصرف برق
- قابلیت کنترل سرعت موتور با فیدبک گرفتن از سنسور های دما وفشار وتمامی سنسورهای آنالوگ
- امکان کنترل گشتاور دینامیکی و کنترل کامل سرعت
- بهترین گزینه برای آسانسورها، پله برقی‌ها، سنگ شکن‌ها و میکسرها
- قابلیت حفاظت در برابر اضافه بار
بالاخره سافت استارتر بهتر است یا اینورتر؟
باید بدانید که هیچ یک از این دو بر دیگری برتری مطلق ندارد و نمی‌توان یک حکم قطعی را در این باره صادر کرد. برای مثال در تاسیسات تصفیه آب به دلیل اینکه جریان راه اندازی بسیار زیاد است و نیازی به کنترل سرعت نیست، سافت استارت یک گزینه بسیار عالی خواهد بود. با این حال برای یک سیستم فن خنک‌کننده اینورتر انتخاب بهتری است؛ زیرا نیاز به سرعت متغیر در حین کار وجود دارد.
تصمیم‌گیری در این مورد بستگی به عوامل مختلفی دارد که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کنترل سرعت: اگر نیازی به کنترل سرعت ندارید، سافت استارت برای شما بهترین گزینه است.
- قیمت: اگر بودجه اولیه پروژه شما محدود است و نمی‌توانید هزینه زیادی را صرف خرید اینورتر کنید، سافت استارت برایتان بهتر است. اما باید دقت کنید که در صورت نیاز به کنترل سرعت و گشتاور، این وسیله نمی‌تواند نیاز شما را برطرف کند.
- اندازه: سافت استارتر در مقایسه با اینورتر کوچک‌تر است.
سخن پایانی
به طور کلی استفاده از اینورتر برای راه اندازی موتور الکتریکی نه‌تنها در راه اندازی نرم به شما کمک می‌کند، بلکه می‌تواند مزیت‌های دیگری مانند کاهش مصرف انرژی، کنترل سرعت و گشتاور موتور و تغییر جهت آن را هم برای شما داشته باشد. در کنار این‌ها اگر نیاز به روشی دارید که با هزینه کمتری وظیفه به کار انداختن نرم موتور الکتریکی را انجام دهد، می‌توانید از سافت استارت استفاده کنید. در این مقاله از گروه فنی مهندسی الکترونت تفاوت سافت استارت و اینورتر را بررسی کردیم و این دو وسیله پرکاربرد را از جنبه‌های مختلف مورد مقایسه قرار دادیم.
