Softstart czy falownik? Różnice i wybór do napędu

Jeśli silnik ma po rozruchu pracować ze stałą prędkością, a problemem jest jego uruchamianie, warto rozważyć softstart. Gdy prędkość ma się zmieniać podczas normalnej pracy, punktem wyjścia jest falownik. Oba urządzenia mogą łagodnie rozpędzać silnik, ale dalsza rola każdego z nich jest inna. Taki podział zastosowań pokazuje również ABB w zestawieniu metod rozruchu.

Porównanie dotyczy typowego napędu z trójfazowym silnikiem asynchronicznym. Wybór zacznij od opisania oczekiwanej pracy maszyny. Hasła „pompa”, „wentylator” czy „przenośnik” są zbyt ogólne, aby na ich podstawie wskazać jedno urządzenie. Trzeba wiedzieć, co ma się dziać przy starcie, podczas pracy oraz przy zatrzymaniu.

W tym poradniku

Co robi softstart, a co falownik

Softstart steruje napięciem podawanym na silnik podczas rozruchu. Pozwala wpływać na prąd i moment rozruchowy, ograniczając gwałtowność startu. Istotnym ograniczeniem jest zależność momentu od napięcia: jego obniżenie zmniejsza także dostępny moment. Dlatego samo żądanie „jak najmniejszego prądu” nie wystarcza — silnik musi jeszcze rozpędzić obciążenie. Wyjaśnia to Rockwell Automation w porównaniu softstartów i przemienników częstotliwości.

Falownik, czyli przemiennik częstotliwości, zmienia częstotliwość i napięcie zasilające silnik. Dzięki temu może regulować jego prędkość również po zakończeniu rozruchu. Jest to zasadnicza różnica wtedy, gdy wydajność maszyny ma podążać za zmieniającym się zapotrzebowaniem procesu. Urządzenie może też kontrolować przyspieszanie i zwalnianie. Danfoss: zasada działania przemiennika częstotliwości.

Niektóre softstarty mają dodatkowe funkcje wolnych obrotów. Przykładowo ABB wymienia dla PSTX funkcję Jog w obu kierunkach. Nie należy utożsamiać jej z ciągłą regulacją prędkości właściwą falownikowi. Dopuszczalny czas i warunki takiej pracy trzeba sprawdzić dla konkretnego urządzenia. ABB: funkcje PSTX, Rockwell Automation: porównanie regulacji prędkości.

Porównanie potrzeb napędu

Poniższa tabela pomaga przygotować wymagania do doboru. Wskazany kierunek nie zastępuje sprawdzenia konkretnego modelu.

Potrzeba napędu Kierunek wyboru Co trzeba jeszcze ustalić
Łagodny start, a następnie praca ze stałą prędkością Softstart Czy dostępny moment pozwoli rozpędzić obciążenie?
Zmienna prędkość w trakcie pracy Falownik Jaki zakres prędkości jest rzeczywiście potrzebny?
Wymagający rozruch Porównanie dostępnego momentu i obciążalności rozwiązań Jakiego momentu wymaga maszyna i co zapewnia konkretny układ?
Łagodniejsze zatrzymywanie pompy Sprawdzenie odpowiedniej funkcji zatrzymania Czy celem jest sam stop, czy także regulacja wydajności podczas pracy?
Krótkie przesunięcie mechanizmu na wolnych obrotach Sprawdzenie funkcji Jog Jak często i jak długo mechanizm ma tak pracować?

Podstawą rozróżnienia są kryteria zastosowań Rockwell Automation, opis falownika Danfoss oraz zestawienie funkcji softstartów ABB.

Dwie pompy, dwa różne zadania

Przykład hipotetyczny: rozpatrujemy dwie instalacje z pompami napędzanymi silnikami o takiej samej mocy. W pierwszej pompa napełnia zbiornik i w trakcie cyklu ma pracować ze stałą prędkością. Opisany problem dotyczy wyłącznie gwałtownego uruchamiania. W takim scenariuszu softstart jest kandydatem do dalszej oceny.

W drugiej instalacji zapotrzebowanie na przepływ zmienia się podczas pracy. Założenie projektowe przewiduje dostosowywanie wydajności przez zmianę obrotów silnika. Tutaj należy rozpatrzyć falownik. Sama obecność pompy i taka sama liczba kilowatów na tabliczce nie prowadzą więc do tego samego wyboru.

To przykład porządkujący wymagania, a nie opis wdrożenia ani dobór gotowego zestawu. Przed wskazaniem modelu nadal potrzebne są dane silnika i obciążenia. Takie dane są również podstawą doboru w narzędziu ABB Softstarter Selector.

Oszczędność energii wymaga osobnego uzasadnienia

Falownik może ograniczać zużycie energii przez dopasowanie prędkości do potrzeb procesu. Nie wynika z tego jednak jeden procent oszczędności dla każdego silnika. Danfoss opisuje znaczenie regulacji prędkości i pracy przy częściowym obciążeniu.

Przy porównaniu wariantów przygotuj profil pracy: czas działania, okresy mniejszego zapotrzebowania i obecny sposób regulacji. Bez tych informacji nie wpisuj oczekiwanego zwrotu z inwestycji do uzasadnienia zakupu. Oddziel wymaganie funkcjonalne od rachunku ekonomicznego: potrzeba zmiennych obrotów może przesądzić o falowniku nawet wtedy, gdy korzyścią jest kontrola procesu, a nie oszczędność energii.

Jak przejść od decyzji do konkretnego modelu

Przygotuj krótką specyfikację: wymagany sposób pracy, dane znamionowe silnika, charakter obciążenia, oczekiwany przebieg rozruchu i warunki otoczenia. Zaznacz informacje potwierdzone oraz te, których jeszcze brakuje. Następnie porównuj urządzenia według tych samych kryteriów. Samo dopasowanie mocy w kilowatach nie zamyka doboru; ABB uwzględnia także obciążenie i wymagania aplikacji.

Jeżeli z takiego porównania wynika potrzeba łagodnego rozruchu, przejdź do softstartów. Kolejny etap opisuje poradnik jak dobrać softstart do silnika: pozwoli uporządkować dane potrzebne do wyboru konkretnego wykonania.

Jeżeli potrzebna jest regulacja prędkości podczas pracy, sprawdź kategorię falowników. Więcej materiałów znajdziesz w dziale Rozruch i sterowanie silnikami.