Softštartér, označovaný aj ako polovodičový riadený menič napätia, je elektronické zariadenie, ktoré obmedzením záberového prúdu zabezpečí plynulý rozbeh a dobeh motora. Okrem zníženia spotreby energie pomáha softštartér so zníženým napätím chrániť motor a pripojené zariadenia pred poškodením tým, že riadi svorkové napätie. To obmedzuje počiatočný nábeh elektrického prúdu a znižuje mechanické otrasy spojené so štartovaním motora. Postupným zvyšovaním svorkového napätia motora softštartér vytvára regulovanejšie zrýchlenie motora až do plnej rýchlosti. Soft štartéry sú tiež schopné poskytnúť postupné zastavenie, kde náhle zastavenie môže spôsobiť problémy v pripojenom zariadení. Soft štartér predlžuje životnosť motora a znižuje mechanické otrasy počas štartovania tým, že poskytuje pozvoľnejší nábeh na plnú rýchlosť.

Čas rampy je čas, za ktorý softštartér alebo frekvenčný menič prejde zo štartovacieho napätia na plné sieťové napätie. Dlhší čas rampy znižuje krútiaci moment v motore počas štartovania, čo má za následok pomalšie a plynulejšie zrýchlenie bežné pre aplikácie, ako sú vodné čerpadlá a dopravníky, a všade tam, kde je infraštruktúra, ku ktorej je motor pripojený, vystavená väčšiemu riziku mechanického nárazu.

Frekvenčný menič, označovaný aj ako pohon s premenlivou frekvenciou, predstavuje v súčasnosti najvyšší štandard. Pohony s premenlivou frekvenciou konvertujú konštantnú frekvenciu a napäťový vstupný výkon na nastaviteľnú frekvenciu a zdroj napätia na riadenie rýchlosti striedavých indukčných motorov. Frekvenčný menič je o niečo zložitejšie zariadenie na riadenie motora ako softštartér. Podobne ako softštartér umožňuje pomalé riadené štartovanie a zastavovanie motora. Rovnako umožňuje dynamické riadenie krútiaceho momentu počas prevádzky motora. To znamená, že okrem rozbehu a dobehu motorov možno vďaka frekvenčnému meniču naprogramovať rampy počas celej trasy pohonu.

Aký je medzi nimi rozdiel?

Frekvenčný menič sa používa na reguláciu otáčok. Výstup mení nielen napätie, ale aj frekvenciu. Softštartér je v skutočnosti regulátor napätia. Keď sa motor spustí, výstup zmení iba napätie, nie frekvenciu. Ďalším rozdielom je to, že aj keď má frekvenčný menič všetky funkcie softštartéra, je oveľa nákladnejší ako softštartér a štruktúra vnútorných komponentov je zložitejšia. V neposlednom radu sú rozdielom aj výkonové parametre a možnosti ladenia, pretože frekvenčné meniče ponúkajú viac možností ladenia ako softštartéry.

Frekvenčný menič obsahuje komponenty, ktoré sú aktívnejšie. Hovoríme o bipolárnych tranzistoroch, kondenzátoroch, usmerňovačoch a podobne. Tieto komponenty zvyšujú cenu zariadenia. Ďalším rozdielom je veľkosť zariadenia. Frekvenčné meniče sú zvyčajne o dosť väčšie ako softštartéry. Preto ak vyslovene nepotrebujete frekvenčný menič, softštartér môže byť vhodným nástrojom, ako ušetriť miesto a náklady navyše.

Ďalším a nemenej dôležitým rozdielom je vyžarujúce teplo a prehrievanie. Vo frekvenčných meničoch je oveľa viac aktívnych komponentov, a preto vydá frekvenčný menič rovnakej veľkosti ako soft štartér podstatne viac tepla.

Udržateľnosť a náklady na energie

Vzhľadom na to, že stále viac výrobcov sa snaží zvýšiť udržateľnosť svojich činností a znížiť náklady na energie, pri rozhodovaní medzi softštartérom alebo frekvenčným meničom je dôležitá celková účinnosť. Na jednej strane je možnosť pomocou frekvenčného meniča riadiť otáčky motora, čo môže mať významný vplyv na efektivitu a náklady. Softštartéry však tiež pomáhajú znižovať spotrebu energie motora a pri pohľade na celkovú prevádzku týchto dvoch zariadení softštartéry často prekonávajú frekvenčné meniče z hľadiska prevádzkovej účinnosti, hoci len o niekoľko percent.

Koniec koncov, všetko závisí od konkrétneho aplikačného hľadiska. Ak možno proces optimalizovať alebo ušetriť náklady na elektrinu zmenou a prispôsobením rýchlosti procesu, bude vhodné použiť frekvenčný menič. Keďže frekvenčné meniče riadia rýchlosť motora počas celého procesu, zvyčajne to vedie k významnej energetickej účinnosti. Ak sa nevyžaduje alebo nie je možné prispôsobiť rýchlosť procesu, voľba padá na softštartér.

Pre aké typy aplikácií sú tieto zariadenia vhodné?

Softštartér je tak vhodný pre aplikácie, kde sa vyžaduje postupne riadené spúšťanie alebo zastavovanie, aby sa zabránilo otrasom a napätiu v mechanickom systéme v aplikáciách, ako sú dopravníky, systémy poháňané remeňmi, ozubené kolesá a spojky, a tam, kde sa v potrubných systémoch môžu vyskytnúť tlakové alebo vodné rázy. Softštartéry sa tiež používajú na pohon miešačiek, čerpadiel, miešadiel a podobne. Príkladom využitia softštartéra sú tiež dopravníkové pásy. Ak potrebujete naštartovať dopravníkový pás, ale nechcete, aby sa veci na páse prevrátili, žiaduci je jemný štart. Pomocou softštartéra sa motor pomaly spustí, po nábehu beží na plné otáčky a na konci procesu sa pomocou softštartéra pomaly vypne.

Na druhej strane, frekvenčné meniče sú ideálne pre aplikácie, v ktorých je optimálna úplná regulácia rýchlosti. Poskytnutím prispôsobiteľného ovládania môžu frekvenčné meniče znížiť výkon, keď nie je potrebný, a zvýšiť ho vždy, keď je to potrebné. To je ideálne pri výrobných aplikáciách, v ktorých sa zariadenia používajú vo viacerých procesoch.

Zoberme si napríklad zariadenie na spracovanie potravín. Na výrobnej linke, ktorá vyrába niekoľko typov produktov vyžadujúcich rôzne zariadenia pracujúce pri rôznej teplote spracovania, môže byť potrebné, aby ventilátor neustále upravoval svoj výkon a aby poskytoval optimálne chladenie. V tomto prípade frekvenčný menič poskytuje možnosť upraviť rýchlosť ventilátora a príležitosť ušetriť značnú časť elektrickej energie v porovnaní s nepretržitým chodom ventilátora na plný výkon alebo jeho zapínaním a vypínaním niekoľkokrát za zmenu.

Pohony s premenlivou frekvenciou sú vhodné aj pre čerpadlá, keď chceme regulovať prietok, ale nemôžeme použiť regulačný ventil. Ďalším príkladom sú menšie dopravníkové pásy, kde potrebujete modulovať rýchlosť počas baliaceho procesu, aby ste zvládli akumuláciu, pričom pás treba vtedy spomaliť. Frekvenčný menič prináša oveľa väčšiu flexibilitu v porovnaní so softštartérom, avšak za vyššiu cenu.

Ktorý z nich potrebujem?

Použitie motora na plný výkon pri štartovaní často vedie k mechanickému a elektrodynamickému namáhaniu motora, elektrického systému a pripojených strojov, čo znižuje životnosť a zvyšuje náklady. Tomuto problému možno predísť použitím softštartéra a frekvenčného meniča, čím sa maximalizuje produktivita aplikácie a prevádzková efektivita.

V závislosti od použitia môže byť výber medzi softštartérom a frekvenčným meničom pomerne jednoduchým procesom. Hoci softštartéry a frekvenčné meniče majú veľa rovnakých vlastností, v ich prevádzke sú zjavné mnohé rozdiely. Znateľná výhoda voľby frekvenčného meniča oproti softštartéru je evidentná už v názve samotného softštartéra. Softštartéry majú schopnosť iba znižovať napätie počas nábehu, zatiaľ čo frekvenčný menič má schopnosť regulovať otáčky motora nielen počas nábehu, ale aj počas behu celej aplikácie. Líšia sa však vo svojich riadiacich prvkoch, cene za ich obstaranie a mnohých ďalších aspektoch.

Zdroje

[1] The Difference Between Soft Starters and Variable Frequency Drives. AutomationWorld. [online]. Publikované 15. 9. 2022. Citované 28. 2. 2023. 

[2] How to choose between VFD and soft starter. Nidec Motor. [online]. Publikované január 2020. Citované 28. 2. 2023. 

[3] Benefits of Soft Starter vs. VFDs for Electric Motors. eMotors Direct. [online]. Publikované 12. 8. 2022. Citované 28. 2. 2023.