أجهزة الإقلاع النّاعم Soft Starter

توجد العديد من الطرق لتشغيل محرّك مثل: التّوصيل المباشرعلى الخط (DOL)، والتّوصيل النجمي- مثلثي (Star-Delta)، والمحوّلة الذاتية (Auto Transformer)، والمقاومة الابتدائية (Primary Resistor)، أو باستخدام أجهزة خاصة مثل مغيرات التردّد (VFD) والإقلاع النّاعم (Soft Starter)

أساسيّات جهاز الإقلاع النّاعم Soft Starter:

يمكن استعمال أجهزة الإقلاع النّاعم للحدّ من تدفّق التيّار الذي يدعى تيّار الإقلاع ومن عزم المحرّكات الكهربائيّة حيث أنّ المحرّكات الكهربائيّة تتطلّب كميّات كبيرة من الكهرباء خلال تسارعها حتى الوصول للسّرعة الاسمية، وينتج عن هذا الاستخدام إقلاٌعٌ تدريجيٌّ سلسٌ وآمن.

تحمي أجهزة الإقلاع النّاعم المحرّك الكهربائيّ من الضّرر المحتمل، وفي نفس الوقت تطيل عمره وعمر النّظام بأكمله عن طريق تخفيضها للحرارة الناتجة عن التّشغيل والإطفاء المتكرّر، مخفّضةً الضّغط على المحرّك والضغوط الالكتروديناميكيّة على كبلات التّغذية.

يُلقي تيّار الإقلاع أعباءً كبيرةً على نظام التّغذية الكهربائيّة مما ينتج عنه تكلفةً مرتفعة.

ونذكر فيما يلي بعض الامثلة التطبيقيّة لأجهزة الإقلاع النّاعم:

جامع الغبار:

أجهزة الإقلاع النّاعم شائعة الاستخدام في التّطبيقات الصناعيّة التي تملك عطالة حملٍ كبيرةً تتطلّب تيّاراً كبيراً، وكمثالٍ عليها نظام فلترة الهواء الذي يزيل الجزيئات والغازات الذي يُدعى منقّي الهواء(air scrubber) أو جامع الغبار(Dust Collector) والذي يملك مراوح ضخمةً داخلها، وفي هذا المثال التطبيقيّ يستغرق تشغيل المروحة بعض الوقت وينخفض العزم والتيّار على المحرّك عند بدء حركة المروحة، حيث تسحب مروحةُ النظام الهواء َإلى الفلاتر حيث تتجمّع جزيئات الغبار، ويعاد الهواء الذي أصبح نظيفاً إلى المصنع.

أنظمة إمداد المياه:

تعدّ تطبيقات إمدادات المياه استعمالاً آخر رائعاً لهذه الأجهزة الالكترونيّة ذات الحالة الثابتة، وباستعمال المضخّات في العمليّة عليك رفعها ببطءٍ، وإلّا ستسبّب ارتفاعات مفاجئةً للضّغط في نظام المياه  تؤدّي إلى ظروف عملٍ خطيرة.

أنظمة خط سير بحملٍ ثقيل:

يمكن الاستفادة القصوى من أنظمة خطّ سيرٍ بحملٍ ثقيلٍ باستخدام أجهزة الإقلاع النّاعم أيضاً، وتتواجد أجهزة الإقلاع النّاعم داخل لوحة التحكّم ويتمّ تزويدها بتغذيةٍ ثلاثيّة الطّور من الأعلى، و تغذّي من الأسفل خرجاً ثلاثيّ الطّور إلى المحرّك.

طرق التحكم بأجهزة الإقلاع النّاعم:

يمكن التحكّم بها إمّا بأسلاكٍ مباشرةٍ للتوقّف والتّشغيل(start/stop)، أو يُتحكّم بها  منفذ إيثرنت، ولكلتا الطريقتين محاسنهما ومساوئهما، ولا تتطلّب إشارات التوقّف والتشغيل استخدام متحكّماتٍ منطقيّةٍ قابلةٍ للبرمجة (PLC) مما يعني تكلفةً أقلّ، أما باستخدام التحكّم بايثرنت فوجود الـ PLC مطلوب، مما يسمح بتواجد تغذيةٍ راجعةٍ (feedback) موفّراً تحكماً قابلاً للتغيير وإمكانات مراقبةٍ عن طريق الشّاشات.

آلية العمل الداخلية لأجهزة الإقلاع النّاعم

ذكرنا حتى الآن بعض التطبيقات وطريقة توصيل أجهزة الإقلاع النّاعم إلى النظام، وننتقل الآن للتعمّق في آلية العمل الداخليّة لأجهزة الإقلاع النّاعم، حيث يعتبر الترياك هو المكوّن الرئيسي لها والمصمَّم للحدّ من الجهد المطبّق على المحرّك.

يتألّف الترياك من ثايرستورَين متعاكسَين (SCR) ، وعند تطبيق نبضةٍ داخليّةٍ على بوّابتها يسمح للتيّار بالمرور مما يؤدّي إلى تمرير تيّارٍ إلى المحرّك، وتُرسل النبضات بناءً على زمن الهبوط حتى يُطبّق التيّار ببطءٍ على المحرّك مما يسمح للمحرّك أن يعمل ببطءٍ مخفّضاً العزم وتيّار التدفق.

المقارنة بين أجهزة الإقلاع النّاعم وأجهزة التّوصيل المباشر على الخط (DOL):

  • مقارنة المنحنيات:

يعتبر نوع التّوصيل المباشرعلى الخطّ من أبسط الطرق لإنشاء محرّكٍ أساسيٍّ، حيث يتألّف من دارة قاطعٍ (Circuit Breaker)، وكونتاكتور، وريليه للحمل الزائد للحماية، وعندما يصل المحرّك إلى سرعته القصوى، تعمل أجهزة الإقلاع النّاعم والتّوصيل المباشر على الخطّ بذات الطريقة، حيث يكمن الاختلاف بكيفيّة الوصول للسرعة القصوى.

بمقارنة الجهد بين أجهزة الإقلاع النّاعم و التّوصيل المباشرعلى الخط، يمكن ملاحظة وجود تدفقٍّ مباشرٍ للجهد على DOL بينما يستغرق الإقلاع النّاعم وقتاً أطول للوصول للجهد النهائيّ.

ويتمّ تنظيم الجهد بشكلٍ أكبر في الإقلاع النّاعم، أما في DOL  فنجد ارتفاعات مفاجئةً في التيّار عند تشغيل المحرّك.

يكون وصول المحرّك إلى السرعة القصوى أبطأً مع الإقلاع النّاعم وتتمّ بشكلٍ مضبوطٍ أكثر، بينما يصل المحرّك لسرعته تقريبا فوريّاً في DOL، مما يسبّب تأثيرات غير مرغوبة نتحدّث عنها فيما يلي.

ويكون العزم المطبّق على المحرّك عند زيادة السرعة أكبر باستخدام DOL في مقابل زيادةٍ تدريجيّةٍ للعزم باستخدام الإقلاع النّاعم.

  • مقارنة طرق أجهزة الإقلاع النّاعم و التّوصيل المباشر على الخط (DOL) في التطبيقات الصناعيّة:

 لنتعرّف  سبب قدرة أجهزة الإقلاع النّاعم على منع التأثيرات الميكانيكيّة والكهربائيّة غير المرغوبة ، فعند استعمال التّوصيل المباشر على الخط في هذه التطبيقات يؤدي إلى تأثيرٍ مفاجئٍ عند بدء التّشغيل على الحمل إلى جانب تسارعٍ كبيرٍ مما يسبّب التآكل الشديد.

يقود المحرّك مروحة منقّي الهواء باستخدام أحزمة وبكرات، ويسبّب استخدام التّوصيل المباشرعلى الخطّ انزلاق الأحزمة وتلفها.

يسبّب التّوصيل المباشر على الخط في مثال التزويد بالمياه ارتفاعا مفاجئا في مستويات المياه، مما يؤدّي إلى تلفٍ متزايدٍ ينقطع بنتيجته التدفّق.

في المثال التطبيقي الأخير عن نظام خطّ السير: يسبب التّوصيل المباشر على الخط تقييّداً على المكونات التي تقود خطّ السير إلى جانب المزدوجات والمحامل.

 

تؤدي هذه التأثيرات الميكانيكيّة غير المرغوبة إلى ضرورة الصّيانة المستمرّة، وإلى مواعيد إطفاءٍ غير مجدولةٍ، وعمر مكوّناتٍ أقصر، إلى جانب التأثيرات الكهربائيّة التي نريد تجنّبها باستخدام أجهزة الإقلاع النّاعم، ويمكن لتلك الارتفاعات المفاجئة للتيّار التي يسبّبها التّوصيل المباشرعلى الخط أن تحرق الموصلات والمحرّكات.

إذاً تتطلّب التطبيقات الصناعيّة ذات عطالة الحمل العالية تيّار تدفّقٍ كبيرٍ جداً، وتعتبر أجهزة الإقلاع النّاعم خياراً مثاليّاً للتحكّم بالنظام.

كذلك تناول المقال التّوصيل والتحكّم بأجهزة الإقلاع النّاعم ومكوّناتها الداخلية وكيف تتحكّم الترياكات بجهد المحرّك بالاعتماد على زمن الهبوط.

وتضمّن المقال التأثيرات الميكانيكية والكهربائيّة غير المرغوبة التي يمكن منعها باستخدام أجهزة الإقلاع النّاعم.


المصدر:هنا
ترجمة: مي همدر , مراجعة:علي العلي تدقيق لغوي: مي همدر , تصميم: علي العلي, تحرير: علي العلي.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *