أجهزة البدء الناعم Soft Starters

90kw-Soft-Starter-Layout

كل من يتعامل مع المحركات  يعى جيدا طرق بدء التشغيل التقليديه  مثل ” مباشر على الخط ” و ” ستار / دلتا ” وما لها من بعض الجوانب السيئه غير المرغوب فيها على كل من … الشبكه الكهربيه – المحركات – والمعدات الميكانيكيه . كما أن هناك بعض التطبيقات التى لا تصلح لها الطرق السابقه تماما . حيث بالنسبه لطريقة ” التشغيل مباشرة على الخط تكون قيمة تيار البدء فى المدى من 4 – 8 مرات التيار المقنن مما يمثل عبئا على كل من شبكة التغذيه والمحرك وهو مايوضع فى الاعتبار عند التصميم والاختيار لمكونات الشبكه مثل المغذيات ووسائل الحمايه اللازمه .

كذلك فان قيمة عزم البدء تقدر بحوالى مره ونصف القيمه المقننه لعزم المحرك مما يشكل أيضا عبئا ميكانيكيا على جميع الأجزاء الميكانيكيه للمحركات والمعدات .

  أما بالنسبه لطريقة البدء ستار / دلتا فتكون قيمة تيار البدء من 2 – 3 مرات التيار المقنن .. وقيمة عزم البدء أقل من العزم المقنن للمحرك . وعلى الرغم من ذلك فمعروف أنه فى اللحظه التى يتم فيها تغيير طريقة توصيل ملفات المحرك من “ستار” إلى “دلتا” فإن ذلك يكون مصحوبا بحدوث تيارات عابره Transient Currents ذات قيم قصوى عاليه جدا .

مما سبق يتضح مدى الحاجه لإستخدام وسائل جديده لبدء حركة المحركات تؤدى الغرض المطلوب مع تفادى الآثار الجانبيه للطرق التقليديه … ومن هنا نشأت فكرة إستخدام أشباه الموصلات لعمل بادئات التشغيل الهادئه .

نظرية العمل : يتم التحكم فى عمليتى فصل وتوصيل المحركات عن طريق ثايروسترات ( thyristors ) بحيث يتم تسليط جهد المصدر بالتدريج على فتره زمنيه محدده حتى يصل إلى كامل قيمته مع نهاية فترة التشغيل . وبالمثل يمكن التحكم فى فترة توقف المحرك عن طريق تقليل جهد المصدر تدريجيا من كامل قيمته حتى الصفر خلال فتره زمنيه محدده . وبذلك يمكن عمل الإيقاف والتشغيل بدون حدوث تغيرات فجائيه وحاده فى أى من التيار أوالعزم  مما يؤدى إلى تجنب صعوبات كثيره كهربيه وميكانيكيه .

يوضح الشكل التالي تركيب جهاز البدء الناعم Soft starter

 

 

 

 

 

كما يوضح الشكل التالى طريقة عمله حيث يتم ادخال اشارتى السرعه والتيار للمحرك لدائرة تحكم  وبناءا على قيمتى السرعه والتيار تقوم هذه الدائره بالتحكم فى زاوية الإشعال ( firing angles ) للثايرستورات وبالتالى يتم تغيير قيمة الجهد .

 

 

ويوضح الشكل التالى منحنى تغير الجهد مع الزمن لبادئات التشغيل والإيقاف الهادئه مع إمكانية التحكم فى كل من زمن التشغيل وزمن الإيقاف وعزم البدء ليتناسب مع التطبيقات المختلفه .

 

 

 

وباستخدام عملية البدء الناعم يتم ضبط الجهد بحيث تكون قيم تيارات المحرك عند البدء بالقدر الكافى فقط لأن تعطى المحرك عزما يساوى عزم الحمل عند البدء .. وهذه القيم بالطبع لن تؤدى إلى دوران المحرك والحمل ولكنها تؤدى إلى البدء بدون إجهادات ميكانيكيه أو كهربيه .. ثم يقوم جهاز البدء بزيادة الجهد المسلط على المحرك مع الزمن حتى تتزايد السرعه إلى أن تصل إلى أعلى قيمه حيث يكون الجهد قد وصل إلى قيمته المقننة .

 

مزايا إستخدام جهاز البدء الناعم  Soft starter :

1- إنقاص تيار البدء إلى قيمه تتحملها ملفات المحرك .
2- المحافظه على ثبات جهد الشبكه لأن تيار البدء العالى يؤدى إلى خفض جهد الشبكه مما يسبب مشاكل لبقية الأحمال .
3- توفير الطاقه الكهربيه خلال فترات البدء – ويمكن لبعض أجهزة البدء الناعم توفير الطاقه طوال فترات تشغيل المحرك .
4- إستخدام مساحة مقطع صغير للكابلات المتصله من الشبكه للمحرك .
5- بإستخدام طريقة بدء مفتاح ” ستار / دلتا ” نحتاج إلى كابلين كل منهما ثلاثة أطراف من المحرك حتى المفتاح .. ولكن بإستخدام جهاز البدء الناعم تحتاج فقط إلى كابل ثلاثة أطراف .
6- نادرا ما يحتاج إلى صيانه لأنه لا يحتوى على أجزاء متحركه .
7- يساعد على بدء دوران المحرك بدون حدوث إجهادات ميكانيكيه أو كهربيه للمحرك أو الأحمال .

 

التطبيقات : 

مما سبق نستطيع أن ندرك المدى الواسع للتطبيقات التى تستخدم فيها بادئات التشغيل والإيقاف الهادئه وعلى سبيل المثال …. ففى حالة السيور الناقله Conveyer Belts والمستخدمه بكثره فى خطوط النقل والتعبئه – يتضح ضرورة أن تتم عملية الإيقاف والتشغيل بدون أى حركات فجائيه وإلا أدى ذلك إلى حدوث خسائر فى المنتج وهنا يصبح إستخدام هذا النوع من بادئات التشغيل ضروره وليس إختيارا وأيضا تستخدم بكفاءه فى الأوناش والروافع حتى نضمن حركه هادئه أثناء رفع وإنزال الأحمال وأيضا تستخدم فى آلات التغليف بالبلاستيك وكذلك مع المضخات والضواغط حيث يؤدى ذلك إلى تلافى التغيرات الفجائيه فى ضغط الغازات والسوائل داخل المواسير مما يقضى على ظاهرة الطرق hammering داخل المواسير .

 

هذه مقارنه بين طرق البدء المختلفه 

Starting methods comparison 

 

 

 

والمنحنيات التاليه توضح تغير العزم وتيار الدخل وقدرة الدخل لمحرك قدرته 2 حصان مع تغير السرعه لطرق البدء المختلفه .

 

تغير عزوم المحرك مع طرق البدء المختلفه

 

تغير قدرة دخل المحرك مع طرق البدء المختلفه

 

تغير تيار دخل المحرك مع طرق البدء المختلفه