Verschil tussen Soft Starter & VFD (Variable Frequency Drive)

Frequentieregelaars (VFD's) en zachte starters zijn verschillende soorten motoraanrijdingsapparaten, hoewel hun gebruik van halfgeleidercomponenten vaak verwarring veroorzaakt. Hoewel beide veilig starten en stoppen van asynchrone motoren mogelijk maken, verschillen ze aanzienlijk in werking, functionaliteit en toepassingsvoordelen.

VFD's regelen zowel spanning als frequentie om de motorsnelheid dynamisch te beheren, geschikt voor variabele belastingsscenarios. Zachte starters gebruiken echter spanningsopbouw om de inrushstroom tijdens het opstarten te beperken, zonder de snelheid na activering aan te passen. Dit fundamentele verschil definieert hun rollen: VFD's excelleren in snelheidsgevoelige, energie-efficiënte toepassingen, terwijl zachte starters kosten-effectieve, vereenvoudigde starting bieden voor vaste-snelheidsmotoren.

Voordat we dieper ingaan op de verschillen tussen VFD's en zachte starters, is het essentieel om een motorstarter te definiëren.

Motorstarter

Een motorstarter is een cruciaal apparaat ontworpen om de werking van een asynchrone motor veilig te initiëren en te stoppen. Tijdens het opstarten trekt een asynchrone motor een aanzienlijke inrushstroom—ongeveer 8 keer de genoemde stroom—doorwege de lage spoelweerstand. Deze piek kan interne windingen beschadigen, de levensduur van de motor verkorten of zelfs tot verbranding leiden.

Motorstarters verminderen dit risico door de startstroom te verlagen, de motor te beschermen tegen mechanische stress (bijv., plotselinge schokken) en elektrische schade. Ze faciliteren ook veilige shutdowns en bevatten vaak ingebouwde bescherming tegen lage spanning en overstroom—wat ze onmisbaar maakt voor betrouwbare motorkoppeling.

Zachte Starter

Een zachte starter is een gespecialiseerde motorstarter die de inrushstroom beperkt door de spanning die aan de motor wordt toegevoerd, te verlagen. Het gebruikt halfgeleiderthyristors voor spanningsbeheer:

• Thyristorconfiguratie: Parels van back-to-back thyristors beheren stroomverloop in beide richtingen.

• Driefase systemen: Vereisen 6 thyristors om de spanning over alle drie fasen gelijktijdig te verlagen, waardoor een evenwichtige start wordt gegarandeerd.

De thyristor heeft drie terminals: anode, kathode en gate. Stroomverloop wordt geblokkeerd totdat een spanningse impuls wordt toegepast op de gate, wat de thyristor activeert en stroomtoevoer toestaat. De hoeveelheid stroom of spanning gereguleerd door de thyristor wordt beheerd door het aanpassen van de firing angle van het gatesignaal—dit mechanisme vermindert de inrushstroom die aan de motor wordt geleverd tijdens het opstarten.

Bij het starten van de motor wordt de firing angle ingesteld om een lage spanning te leveren, die geleidelijk toeneemt naarmate de motor versnelt. Wanneer de spanning de netspanning bereikt, behaalt de motor zijn genoemde snelheid. Een bypass contactor wordt meestal gebruikt om tijdens normale bedrijfsomstandigheden direct netspanning te leveren.

Tijdens het afsluiten van de motor wordt het proces omgekeerd: de spanning wordt geleidelijk verlaagd om de motor te vertragen voordat de invoer wordt afgesneden. Aangezien een zachte starter alleen de toegangsspanning tijdens het opstarten en afsluiten wijzigt, kan hij de motorsnelheid tijdens normale bedrijfsomstandigheden niet aanpassen, wat zijn gebruik beperkt tot constante snelheidsapplicaties.

Belangrijke voordelen van zachte starters zijn:

• Geen harmonische generatie: Elimineert de noodzaak voor extra harmonische filters.

• Compact ontwerp: Kleiner voetafdruk dan VFD's door minder componenten, waardoor de totale kosten worden verlaagd.

VFD (Variable Frequency Drive)

Een frequentieregelaar (VFD) is een halfgeleidergebaseerde motorstarter die veilige motorstart/stopfuncties mogelijk maakt, terwijl deze ook volledige snelheidsbeheer tijdens de bedrijfsomstandigheden biedt. In tegenstelling tot zachte starters regelen VFD's zowel de toegangsspanning als de frequentie. Aangezien de snelheid van een asynchrone motor rechtstreeks verbonden is met de toegangsfrequentie, zijn VFD's ideaal voor toepassingen die dynamische snelheidsaanpassing vereisen.

Een VFD bestaat uit drie kerncircuits: een rectifier, een DC-filter en een inverter. Het proces begint met de rectifier die de AC-netspanning omzet naar DC, die vervolgens wordt gladgestreken door het DC-filter. Het invertercircuit transformeert vervolgens de stabiele DC-spanning terug naar AC, waarbij het logische besturingssysteem nauwkeurige aanpassing van zowel de uitgangsspanning als de frequentie mogelijk maakt. Dit stelt de motorsnelheid in staat om soepel van 0 toeren per minuut (RPM) naar de genoemde snelheid—en zelfs daarboven door de frequentie te verhogen—te verlopen, waardoor een grondige controle over de koppel-snelheidskenmerken van de motor wordt mogelijk gemaakt.

Door de toegangsfrequentie te variëren, maakt een VFD dynamische snelheidsaanpassing tijdens de bedrijfsomstandigheden mogelijk, waardoor het ideaal is voor toepassingen die real-time snelheidsmodulatie vereisen. Voorbeelden hiervan zijn ventilatoren die hun snelheid baseren op temperatuur en waterpompen die reageren op binnenkomende waterdruk. Aangezien het motorkoppel rechtstreeks evenredig is aan zowel de toegangsstroom als de spanning, stelt de mogelijkheid van de VFD om beide parameters te reguleren fijnkorrelige koppelcontrole mogelijk.

In tegenstelling tot traditionele starters zoals DOL (direct-on-line) en zachte starters—die de motor slechts op volle snelheid kunnen laten draaien of stoppen—optimaliseren VFD's de energieverbruik door de motor op geprogrammeerde snelheden te laten werken. Echter, deze flexibiliteit gaat gepaard met compromissen: VFD's genereren lijnharmonieën, wat extra filters nodig maakt, en hun complexe schakeling (bestaande uit rectifiers, filters en inverters) resulteert in een grotere form factor en hogere kosten—typisch drie keer zo hoog als die van een zachte starter.