ما هي طريقة توصيل السوفت ستارت و فكرة عمله؟ جهاز متحكم كهربائي مهم يستخدم في تشغيل المحركات ذو القدرات العالية للتخلص من تيار الاقلاع الناتج عند لحظة تشغيل المحرك الكهربائي.
سنتعرف في موضوعنا هذا عن أحد أهم طرق تشغيل المحركات الكهربائية بواسطة جهاز المتحكم سوفت ستارتر، فـ ما هو السوفت ستارتر وما فكرة عمله؟
ما هو السوفت ستارتر؟
السوفت ستارتر (بالإنجليزية: Soft Starter) هو جهاز متحكم يعمل على التخلص أو تخفيض قيمة تيار بدء التشغيل للمحركات الكهربائية AC، ويستخدم بشكل خاص للمحركات الكهربائية ذو القدرات 5 حصان حتى 1000 حصان حسب ما هو متوفر في السوق من قدرات قياسية. ويطلق على السوفت ستارتر أيضاً بجهاز المقلع الناعم.
والهدف الأساسي من تركيب جهاز السوفت ستارتر للمحركات الكهربائية ذو القدرات العالية، هو التخلص من تيار الإقلاع العالي لحظة التشغيل، ولكن إذا تم توصيل المحرك بالطريقة المباشرة DOL، سوف يتسبب ذلك في توليد تيار عالي جداً لحظة الإقلاع تتراوح من 3 إلى 8 أضعاف التيار الطبيعي لحظة التشغيل.
بينما في طريقة ستار دلتا تحدث مشكلة وجود الارتفاع النبضي للتيار لحظة التحول من ستار إلى دلتا، لذلك يعد جهاز السوفت ستارتر الخيار الأمثل مقارنة مع الطرق التقليدية في حل ومعالجة مشكلة ارتفاع التيار بشكل نهائي. ويستخدم مع المحركات ذو القدرات العالية التي تتكرر فيها عدد مرات التشغيل والفصل وبها تيار إقلاع عالي جداً، بينما مع المحركات الصغيرة نستخدم التوصيل المباشر أو ستار دلتا حسب القدرة.
فكرة عمل السوفت ستارتر
يقوم جهاز المقلع الناعم أو السوفت ستارتر بالتحكم في الجهد المغذي للمحرك الكهربائي تدريجياً بواسطة عنصر الثايرستور SCR على فترة زمنية محددة (وهذه الفترة قد تكون 10 ثواني- 20 ثانية- 30 ثانية وأكثر حسب قدرة المحرك الكهربائي) حتى يصل إلى كامل سرعته.
وبذلك يتخلص الجهاز من تيار الإقلاع العالي، وبالتزامن مع انتهاء الفترة الزمنية ووصوله للسرعة الكاملة، يدخل الكونتاكتور الالتفافي بالدائرة مع خروج وحدة الثايرستور عن العمل، وبهذا يستمر عمل المحرك بكامل قدرته دون حدوث أي تغيرات مفاجئة بالتيار أو العزم.
ملحوظة مهمة: يعمل السوفت ستارتر في الغالب على تشغيل المحرك بشكل تدريجي وبنعومة فقط، ولكن هناك أجهزة مخصصة تعمل على التشغيل والإيقاف التدريجي معاً.
مميزات استخدام جهاز السوفت ستارتر
- تخفيض تيار الإقلاع لحظة تشغيل المحرك إلى قيمة يمكن للملفات تحملها.
- يحافظ على استقرار جهد شبكة الكهرباء.
- يساهم في توفير الطاقة الكهربائية المغذية للمحرك.
- مع التخلص من تيار الإقلاع العالي، يمكنك توصيل كابل بمساحة مقطع صغير ومناسب حسب قدرة المحرك.
- سهول توصيله ولا يحتاج إلى الكثير من التوصيلات كـ دائرة ستار دلتا.
- يعمل على زيادة سرعة المحرك بشكل تدريجي وناعم، بعكس دائرة ستار دلتا.
بهذا نكون قد وضعنا لكم في مقال ما هو السوفت ستارتر وفكرة عمله؟ بعض المعلومات التعريفية عنه، ولماذا يستخدم، وما مميزاته عن الطرق التقليدية (دائر ستار دلتا/ التوصيل المباشر) المتبعة في توصيل المحرك الكهربائي.
مكونات جهاز السوفت ستارتر
مكونات جهاز السوفت ستارتر، نستعرض لكم المكونات الأساسية لجهاز المتحكم الكهربائي “السوفت ستارتر” الذي يعد من أبرز أحد الطرق المستخدمة في إقلاع المحركات الكهربائية.
سنتعرف في هذا المقال على أهم ما يوجد داخل جهاز المقلع الناعم.
مكونات جهاز السوفت ستارتر
يتكون المقلع الناعم (السوفت ستارتر) عمومًا من الأجزاء الآتية:
- لوحة كهربائية مطبوعة (PCB).
- البالوعة الحرارية (Heat sink) ومراوح التبريد.
- الثايرستورات (Thyristors).
- الغلاف الخارجي.
اللوحة الكهربائية المطبوعة (PCB)
تحتوي اللوحة على قطع إلكترونية لتكوين دارات التحكم بزاوية الإشعال أو القدح للثايرستور، بناء على الجهد والتيارات المرجعية، ولحساب القيم المختلفة، كمعامل القدرة، وقيمة القدرة الفعالة، إضافة إلى بعض الخواص الأخرى مثل: مراقبة وحماية المحرك الكهربائي. ويتم التحكم في المنظومة عن طريق المعالج الدقيق.
البالوعة الحرارية (Heat sink) ومراوح التبريد
تكون على شكل قطعة من المعدن عادة ألمنيوم لها ريش معدنية، من أجل زيادة مساحة السطح الملامسة للهواء، ووظيفتها تبديد الحرارة وتسريبها إلى الوَسَط المحيط، بهدف تبريد القطع الإلكترونية المختلفة، ولا سيما الثايرستورات التي تولد حرارة عالية، نتيجة مرور تيارات عالية من خلالها.
للبالوعة الحرارية دور مهم في الحفاظ على سلامة القطع الإلكترونية وعدم تلفها أو احتراقها؛ ولزيادة فعالية البالوعة الحرارية في تبديد الحرارة يمكن تركيب مراوح كهربائية صغيرة تقوم بتحريك الهواء، للوصول إلى تبريد أفضل وأسرع.
الثايرستورات (Thyristors)
تصنع الثايرستورات من أشباه الموصلات على شكل قطع إلكترونية، يوصل كل زوج منها بشكل متعاكس، ويوضع كل زوج بالتوالي مع أحد الفازات الواصلة إلى المحرك.
وباستخدام الثايرستورات يمكن زيادة أو إنقاص الجهد الواصل للمحرك بشكل تدريجي، من أجل تحقيق إقلاع وإيقاف ناعمين، ويتم ذلك بالتحكم في زاوية الإشعال للثايرستور تتحكم في مدة الوصل والفصل.
الغلاف الخارجي
يصنع الغلاف أو الأطار الخارجي للسوفت ستارتر من البلاستيك أو المعدن أو الأثنين معاً، ووظيفته حماية الأجزاء الداخلية من التلف الميكانيكي أو الكهربائي، إضافة إلى حماية المكونات الداخلية ولا سيما اللوحات الإلكترونية من الغبار والأوساخ.
وبما أنه لا يتمتع بدرجة حماية IP عالية، يفضل حينها وضعه داخل خزانة، كالتي تحتوي على اللوحات الكهربائية من أجل حماية أفضل.
كيف يعمل السوفت ستارتر؟
كيف يعمل السوفت ستارتر؟ يستخدم جهاز السوفت ستارتر كأحد طرق تشغيل المحركات الكهربائية بحيث يتخلص من تيار البدء العالي بواسطة التشغيل التدريجي، وللسوفت ستارتر مسمى آخر وهو المقلع الناعم.
نستعرض لكم آليه عمل جهاز المقلع الناعم؟
ما هو السوفت ستارتر (Soft Starter)؟
السوفت ستارتر أو المقلع الناعم هو جهاز يتحكم في بدء إقلاع المحرك إلكترونيا وذلك بالضبط الدقيق لعزم بدء الحركة، والتحكم بتمرير جهد منخفض ثم يرفع هذا الجهد تدريجياً أن يصل إلى قيمته المقننة، ما ينتج عن ذلك خفض تيار البدء لحظة التشغيل.
يعد جهاز المقلع الناعم الخيار الأفضل للتحكم في تشغيل وإيقاف المحركات الكهربائية، لكنه لا يتفوق على جهاز VFD.
ملحوظة مهمة: يمكن لبعض بادئات الحركة الناعمة أن توفر إمكانية إيقاف الحركة بشكل تدريجي وناعم أيضاً وليس جميعها.
كيف يعمل السوفت ستارتر؟
على العكس مع بدء الحركة التقليدية (التشغيل المباشر/ ستار دلتا)، فإن المقلع الناعم يسمح بالضبط الدقيق لعزم بدء الحركة، لتلاشى الهزات الميكانيكية التي تكون سبب التآكل وزيادة معدلات الصيانة.
ويعتمد عمله على تمرير طاقة كهربائية بجهد منخفض، ثم يرفع هذا الجهد تدريجياً إلى أن يصل إلى قيمته المقننة؛ بالتالي تخفيض تيار بدء الحركة، ثم خفض تسارع الدوران العالي الذي قد يسبب إتلاف المحرك والمعدات التي يقودها.
وتتم عملية تخفيض جهد المصدر الواصل للمحرك بواسطة ثايرستورات بداخل المقلع الناعم، وتعرف الثاريرستورات بأنها عناصر إلكترونية مصنوعة من أشباه الموصلات، وهي المسؤولة عن زيادة أو إنقاص الجهد الواصل للمحرك بشكل تدريجي من أجل تحقيق إقلاع وإيقاف ناعمين كما في بعض الأنواع.
ويتم ذلك بالتحكم في زاوية الإشعال للثايرستور التي تتحكم في زمن التوصيل والقطع، فمثلاً عند إقلاع المحرك تكون زاوية الإشعال كبيرة، والجهد الواصل قليلاً، ثم يبدأ بزيادة الجهد تدريجياً حسب زمن منحدر البدء عن طريق تقليل زاوية الإشعال شيئا فشيئا، حتى يصل إلى السرعة المطلوبة أو المقننة.
الفرق بين السوفت ستارتر وانفرتر VFD
الفرق بين السوفت ستارتر وانفرتر VFD، على كل فني كهرباء أن يعرف جيداً أهم الفروق بين جهاز السوفت ستارتر والانفرتر VFD.
تابعوا معنا لنتعرف إلى الفرق الجوهري بين جهاز Soft Starter وجهاز VFD.
السوفت ستارتر
هو جهاز يسمح بالضبط الدقيق لعزم بدء الحركة للمحرك، ويمد المحرك بالطاقة بجهد منخفض، ثم يرفع هذا الجهد تدريجياً إلى أن يصل إلى قيمته المقننة؛ ما ينتج عن ذلك خفض تيار بدء الحركة، ومن ثم خفض تسارع الدوران العالي.
ومن هنا نستنتج أن جهاز السوفت ستارتر يتحكم في جهد المصدر المغذي للمحرك بواسطة الثايرستورات المسؤول عن انقاص وزيادة الجهد الواصل للمحرك بشكل تدريجي، من أجل تحقيق إقلاع ناعم.
انفرتر VFD
يطلق عليه أيضاً بعدة مسميات أخرى، مثل: مبدل التردد VSD (Frequency conerter starting) أو مغير التردد (VFD).
هو جهاز يقوم بتحويل الجهد المتناوب إلى جهد مستمر، ثم يعيدها مرة أخرى إلى جهد متناوب، لكن بتردد متغير من 0 إلى 250Hz.
بالتالي يمكن القول بأن جهاز الـ VFD يتحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير تردد الخرج، ما يتيح بدء تشغيل وإيقاف ناعمين للمحركات، كذلك يمكنه تنظيم السرعة للتطبيقات التي تحتاج إلى سرعة ثابتة ومنتظمة خلال التشغيل.
الفرق بين السوفت ستارتر وانفرتر VFD
| السوفت ستارتر | الانفرتر VFD |
|---|---|
| يتحكم في سرعة المحرك عن طريق تغيير جهد المصدر | يتحكم في السرعة عن طريق تغيير التردد |
| يمد المحرك بجهد منخفض لحظة بدء التشغيل ثم يرفع الجهد تدريجياً إلى قيمة جهد المصدر | يمد المحرك بتردد منخفض ويزيد إلى قيمة الضبط |
| لا يمكنه التحكم في تنظيم السرعة خلال مدة التشغيل | يمكنه تنظيم سرعة المحرك |
| يستخدم مع محركات ثابتة السرعة | يستخدم مع محركات متغيرة السرعة |
| يستخدم في الإقلاع الناعم وكذلك الإيقاف لبعض الأنواع | يستخدم للإقلاع والإيقاف الناعم مع تحكم بالسرعة خلال مدة التشغيل |
| يعتمد عمله على الثايرستورات | يعمل كعمل الانفرتر لكن بتردد متغير |
| يوفر عزم دوران منخفض وثابت | يوفر عزم دوران منخفض إلى متوسط قابل للتعديل |
| مرتفع الثمن مقارنة مع دوائر ستار دلتا | أكثر تكلفة مقارنة مع سوفت ستارتر وأكثر كفاءة |
| لا يوجد توافقيات | ينتج عنه توافقيات، بالتالي تحتاج لدوائر خاصة لإزالة التشوهات الحاصلة بالموجه |
طرق توصيل سوفت ستارتر
طرق توصيل سوفت ستارتر، جهاز مهم يستخدم في الإقلاع التدريجي للمحركات الكهربائية ذات القدرات المتوسطة التي تبدأ من 5 حصان فأكثر.
نظرة عامة عن سوفت ستارتر
يعد جهاز سوفت ستارتر من أحد طرق البدء الناعم للمحركات الحثية، ويعتمد فكرة عمله على البدء الناعم للجهد المغذي للمحرك حتى يتجنب التغيرات المفاجئة في الجهد، والحفاظ على المحرك الكهربائي.
وهناك بعض أنواع أجهزة سوفت ستارتر تتوفر فيها خاصية الإيقاف التدريجي وذلك بتخفيض الجهد المغذي تدريجياً إلى أن يصل للصفر فولت.
ويتوفر المقلع الناعم في السوق بقدرات عدّة، فمثلاً: أجهزة سوفت ستارتر ABB موديل: PSE تتوفر بتيارات مقننة تتراوح بين 18 أمبير حتى 360 أمبير.
طرق توصيل سوفت ستارتر
هناك طريقتين لتوصيل جهاز سوفت ستارتر وهما:
التوصيل داخل الخط
تعد هذه الطريقة من أسهل الطرق وأشهرها استخداماً، وفيها يتم توصيل جميع الفازات بشكل متوال مع مفتاح الحماية الخاص بزيادة الحمل، ثم الكونتاكتور الرئيسي ثم إلى أطراف دخل سوفت ستارتر والخرج مع أطراف المحرك الكهربائي.
في هذا التوصيل تأكد من أن استطاعة السوفت ستارتر متوافق تماماً مع قيمة التيار المقنن للمحرك، فمثلاً، إذا كان تيار المحرك 100 أمبير، سوف يحتاج إلى سوفت ستارتر بسعة 100 أمبير، نفس الأمر ينطبق على الكونتاكتور والاوفرلود.
التوصيل داخل دلتا
يمكن بهذه التوصيلة وضع جهاز سوفت ستارتر في دارة دلتا، عندها يكون الجهاز معرض بنسبة 58% من إجمالي قيمة التيار، (أي 1/ جذر 3)، بالتالي يمكن استخدام سوفت ستارتر أصغر حجما، ما يقلل من ثمن الشراء.
ملحوظة مهمة: هذه الطريقة تصلح فقط لبعض الأنواع وليست جميعها، فشركة ABB لا تنصح بتوصيل أجهزة سوفت ستارتر سلسلة PSE18…..PSE370 داخل دلتا.
التوصيل التخطيطي لجهاز السوفت ستارتر
ملحوظة مهمة: هناك طريقة لتوصيل جهاز المقلع الناعم (سوفت ستارتر)، وهي بواسطة القاطع الالتفافي ووظيفته العمل على إخراج الجهاز عن الدارة بعد وصول المحرك إلى أقصى سرعة لحظة بداية التشغيل، ثم يعمل المحرك بواسطة القاطع الالتفافي.
خطوات وتركيب توصيل السوفت ستارتر
خطوات تركيب وتوصيل السوفت ستارتر، سنتعلم في هذا المقال كيفية توصيل جهاز السوفت ستارتر شنايدر ATS48 بالطريقة المثالية، وما يجب اخذه بالاعتبار خلال التركيب والتوصيل.
تابعنا عبر صفحة الفيس بوك ليصلك كل ما هو جديد من مقالات موقع فولتيات.
خطوات تركيب وتوصيل السوفت ستارتر
إليك الخطوات المثالية لتركيب وتوصيل جهاز سوفت ستارتر من شنايدر ATS48:
الخطوة الأولى: تأكد من فصل كافة مصادر التغذية الكهربائية قبل البدء في عملية التركيب.
الخطوة الثانية: عمل ثقوب في اللوحة أو الخزانة حسب أبعاد جهاز السوفت ستارتر، (كل جهاز له أبعاده الخاص).
الخطوة الثالثة: ترك فراغ كافي من جميع الجهات مع مراعاه التهوية داخل اللوحة المخصصة للجهاز.
الخطوة الرابعة: البدء في توصيل كابل مصدر التغذية 3 فاز على أطراف الجهاز الرئيسية (L1-L2-L3)، مع مراعاه وضع قاطع رئيسي ومفتاح حماية وفيوزات.
الخطوة الخامسة: توصيل أطراف المحرك (U1-V1-W1) مع الأطراف (T1-T2-T3)، مع مراعاه استخدام أسلاك بمساحة مقطع مناسب للتيار المقنن للمحرك الكهربائي.
الخطوة السادسة: توصيل طرفين من أطراف مصدر التغذية الرئيسي على كل من (CL1-CL2)، وفي حال
