Soft Starter Çalışma Prensibi: Basit Anlatım!

Elektronik motor kontrol cihazları arasında en yaygın olarak kullanılanlardan biri olan Soft starter (Yumuşak yolverici) cihazları, motorların hızlı ve yumuşak bir şekilde çalışmasını sağlar. Bu cihazlar, motorların çalışma esnasında oluşabilecek yük ani değişimlerine karşı koruma ve aynı zamanda enerji tasarrufu sağlar. Peki, soft starter çalışma prensibi tam olarak nasıldır? Bu makalemizde soft starter çalışma prensibi konusunu inceleyeceğiz.

Soft Starter Nasıl Çalışır?

Soft starter, motor uçlarına uygulanan gerilimi yumuşak ve karalı bir ivmelenme için kademeli olarak arttırma temel prensibi ile çalışır. Yapısında bulunan mikroişlemci ve tristörler sayesinde motorun başlangıcı sırasında çektiği yüksek akımlar azaltılabilir.

Üç fazlı AC motorlar, pompaların, konveyör bantların, kompresörlerin ve sayısız diğer makine teknolojisi uygulamalarının çalışması için kendilerini kanıtlamıştır. Doğrudan çalıştırma veya yıldız-üçgen yol verici, aktarma organındaki mekanik bileşenler üzerinde olumsuz etkilere neden olur. Öte yandan, ani başlatmalar, güç kaynağı ağına yük getiren ve ağa bağlı bileşenleri etkileyen gerilim düşüşlerine yol açar. Bu sorunlardan kaçınmak için soft startera (yumuşak yolverici) ihtiyacınız vardır.

Soft starterın nasıl çalıştığını incelemeden önce demeraj akımı kavramına göz atmamızda fayda var.

Asenkron motorlar yapıları gereği ilk kalkışları sırasında (motor gücüne de bağlı olarak) şebekeden normal akımlarının 4-8 katı kadar fazla akım çeker. Bu akıma demeraj akımı denir. Demeraj akımı, başlangıç akımı ve inrush akımı olarak da adlandırılır.

Durmakta olan bir asenkron motora gerilim uygulandığında stator sargılarında meydana gelen manyetik alan kuvvet çizgilerinin tamamı rotor çubuklarını kestiğinden, rotorda endüklenen gerilim ve dolayısıyla rotor çubuklarından geçen akım en büyük değerinde olur. İlk anda rotor dönmediğinden zıt emk en küçük değerindedir ve bu nedenle motor şebekeden en büyük akımı çeker.

Rotor dönmeye başlayınca stator döner alan hızı (ns) ile rotor hızı (nr) arasındaki fark azalmaya başlar. Bunun sonuncu zıt emk’in değeri yükseleceğinden, şebekeden çekilen kalkınma akımı gittikçe azalır.

Yani daha basit olarak şöyle tarif edebiliriz. Motora gerilim uygulandığında motor henüz dönmeye başlamayıp bu gerilime çok fazla direnç gösteremediği için başlangıçta akım seviyesi en yüksektedir. Dönmeye başladıkça direnç artar ve akım da nominal değerine yaklaşır ve en sonunda orada sabit kalır.

Kalkışta çekilen bu aşırı başlangıç akımı kısa sürelidir. Ancak kontrol edilemez ise motor üzerinde elektriksel ve mekanik negatif etkileri olur. Bu etkiler şunlardır:

• Motor kayışlarında aşınma, kopma
• Sargılarda ve dişlilerde yıpranma ve ısınma
• Enerji kaybı
• Pompa sistemlerinde basınç zorlanmaları ve tahribatlar
• Ürün hasarları (konveyör)
• Şebekede gerilim düşmesi ve dalgalanma
• Şebekedeki diğer yüklerin durmasına veya yanlış çalışması
• Kumanda devresindeki anahtarlama elemanlarının yıpranması

Soft Starterın Yapısı

Soft starterın yapısı tristörlerden oluşur. Softstarter, her fazda birbirine ters yönlü 2 adet tristörden oluşan tristor köprülerinin tetikleme açılarının değiştirilmesi ile şebeke frekansı değiştirilmeden, başlangıç geriliminin kademeli olarak arttırılması dolayısı ile başlangıç akımının kontrol edilmesi esasına göre çalışır.

Yol alma süresinin sonunda nominal gerilime ulaşan softstarterlar yavaşlama anında tekrar devreye girmek üzere bir bypass kontaktörü (veya kontağı) üzerinden motorun şebekeye bağlanmasını sağlar.

Böylece tristörlerin aşırı ısınması engellenerek cihazın ömrü uzatılmış olur. Motorun çalıştığı bütün bu süreç boyunca yumuşak yolvericiler sisteme sürekli koruma (termik koruma, faz kaybı algılaması vb.) sağlamaya devam eder.

Şöyle özetleyebiliriz:

Softstarter motorun kalkış akımını yukarıda gösterildiği gibi gerilimi belli bir seviyeden başlatarak sınırlayan görevini yapınca da duruşta tekrar devreye girmek üzere kendini bekleme konumuna alan bir cihazdır.

Softstarter’ın ayarları genellikle üzerlerindeki ekranlar vasıtasıyla kolaylıkla yapılabilir. Bazı markaların ekranlarının Türkçe menü özelliği de olmaktadır. Yukarıda sayılan motor parametreleri ve koruma parametreleri ekran üzerinden girilerek yumuşak yolvericinin verimli çalışması sağlanabilir. Basit yapılı soft starterlarda ise kalkış ve duruş ayarları cihaz üzerindeki potansiyometreler aracılığı ile yapılır.

Soft starterler tek faz, iki faz ve üç faz kontrollü olarak üretilebilir.

Tek fazlı kontrollü

Tek faz kontrollü softstarterlar başlangıçtaki tork etkisini azaltır ancak başlangıç ​​akımını azaltmaz. Direkt yolvericiler ile birlikte kullanılmalıdırlar. Üç fazın sadece bir tanesinde tristör bulunur.

İki fazlı kontrollü

İki fazlı kontrollü softstarterlar tork geçişlerini ortadan kaldırır ve motor yolverme akımını azaltır. Bu tip soft starterlarda iki fazda tristör bulunmaktadır. Kontrol edilmeyen faz, motor çalıştırma sırasında kontrol edilen iki fazdan daha yüksek bir akıma sahiptir. Bu nedenle bu tip soft starterlar bazı motor koruma görevlerini gerçekleştiremezler.

Üç fazlı kontrollü

Üç faz kontrollü softstarterlar üç fazı da kontrol eder, optimum yumuşak başlatma sağlar. Normal şart ve ağır şart uygulamalarda mükemmel bir performans sağlarlar. Motor koruma özelliklerinin çoğunu da bünyelerinde barındırırlar.

Softstarter ve bypass özelliği

Softstarterler dahili veya harici olarak bulunabilen bypass özelliğine sahiptir. Bu özellik tristörlere paralel olarak konumlandırılan kontaklar veya kontaktörler aracılığı ile sağlanabilir. Motorun başlatılması sırasında ilk olarak tristörler yükü üzerine alır ve akım sınırlanır. Motor nominal akımına ulaştıktan sonra tristörlerin daha fazla zorlanmasına gerek yoktur. Bu nedenle enerji tristörler üzerinden alınarak bypass kontakları veya kontaktörleri üzerine aktarılır. Bypass kontaktörü / kontağı, motorun yol alma periyodu tamamlandıktan sonra kapanır ve bir durdurma veya hata komutu algılandıktan sonra tekrar açılır.

Softstarter kullanımının motorlar ve kullanıcılar için birçok faydası vardır:

• Gerilim ve akım kademesiz ve ani değişimlere maruz kalmadan değiştirilebilir.
• Kalkış süresince akım ve momentin esnek ve basit kontrolü yapılabilir.
• Sık yol vermeye uygundur.
• Değişken kalkış koşullarında çalışabilir.
• Yumuşak duruş özelliğinin de kullanımı ile motor duruş süresinin kontrol edilmesi mümkündür.
• Frenleme özelliği ile motor duruş süresinin kısaltılabilmesi sağlanır.
• Gelişmiş motor koruma ve operatör arabirim özelliklerine sahiptir.
• Haberleşme imkanları geniştir.
• Hem normal şart hem de ağır şart uygulamalarda verimli bir şekilde kullanılabilir.
• Direkt yolverme ve yıldız üçgen yolvermede oluşan ani pik gerilimler, mekanik ve elektriksel zorlanmalar yumuşak yolvericide olmaz. Dolayısıyla motor ömrüne pozitif bir etkisi olur.

Soft Starter Motor Bağlantısı

Softstarter’ın standart bağlantısı 3 kablolu bağlantıdır. (direkt bağlantı) Alternatif olarak da 6 kablolu bağlantı (delta bağlantı) da tercih edilebilir. Bu bağlantı genel olarak yıldız üçgen yolvermenin yerine softstarter uygulanacaksa kullanılır. Aşağıda direkt ve delta bağlantının şemalarını görebilirsiniz.

Kaynak