Softstart F&F Filipowski w praktyce - jak go dobrać i jakich błędów unikać?

Softstart F&F w praktyce - jak go dobrać i jakich błędów unikać?

Softstart bywa traktowany jak prosty zamiennik układu gwiazda-trójkąt albo „lepszy stycznik” do silnika. To błędne i niebezpieczne uproszczenie. Urządzenie łagodnego rozruchu jakim jest softstart rzeczywiście może ograniczyć prąd rozruchowy, zmniejszyć szarpnięcie mechaniczne i poprawić kulturę pracy napędu, ale tylko wtedy, gdy zostanie dobrze dobrane, poprawnie podłączone i świadomie skonfigurowane.

W tym artykule skupiam się na praktycznym podejściu do softstartów F&F serii SF. W tym krótkim materiale nie będę omawiać wszystkich parametrów z instrukcji ani budować pełnego układu sterowania silnikiem. Chcę pokazać dwie rzeczy, które w praktyce najczęściej decydują o powodzeniu uruchomienia: jak dobrać softstart do silnika i maszyny oraz jakich błędów unikać przy montażu i konfiguracji.

Softstart to element układu napędowego, a nie samodzielne zabezpieczenie silnika

Na początku trzeba uporządkować jedną rzecz. Softstart nie zastępuje poprawnie dobranych zabezpieczeń silnika i instalacji (ochrony przetężeniowej, przeciwporażeniowej i przeciwprzepięciowej). Zadaniem softstartu jest kontrolowany rozruch silnika indukcyjnego, najczęściej przez stopniowe zwiększanie napięcia doprowadzanego do uzwojeń stojana. Dzięki temu można ograniczyć prąd rozruchowy i złagodzić narastanie momentu elektromagnetycznego.

Nie oznacza to jednak, że softstart można „wpiąć w trzy fazy” i uznać temat za zamknięty. W kompletnym układzie nadal trzeba uwzględnić zabezpieczenie zwarciowe, zabezpieczenie przeciążeniowe, stycznik główny, stycznik obejściowy, obwód sterowania, połączenia ochronne, warunki chłodzenia i wymagania konkretnej maszyny.

Softstart jest więc częścią układu napędowego. Musi współpracować z silnikiem, zabezpieczeniami, stycznikami, automatyką i mechaniką maszyny. Dopiero wtedy można mówić o poprawnie wykonanym rozruchu.

Jak dobrać softstart?

Najczęstszy błąd przy doborze softstartu polega na patrzeniu wyłącznie na moc silnika w kilowatach. Instalator widzi silnik 11 kW, znajduje w katalogu softstart „do 11 kW” i uznaje, że sprawa jest załatwiona. Niestety, to za mało.

Podstawowym parametrem do doboru softstartu powinien być prąd znamionowy silnika odczytany z tabliczki znamionowej, a nie sama moc. Dwa silniki o tej samej mocy mogą mieć różne prądy znamionowe, zależnie od konstrukcji, sprawności, współczynnika mocy, napięcia znamionowego i sposobu połączenia uzwojeń.

Softstartu nie należy dobierać na granicy jego prądu wyjściowego. Jeżeli silnik 11 kW ma na tabliczce znamionowej prąd 22,5 A, a wybrany model softstartu ma prąd wyjściowy 22 A np. SF-110, to taki dobór jest zbyt ryzykowny. Bezpieczniejszym rozwiązaniem jest wybór większego modelu, na przykład SF-150 o prądzie 30 A. Taki zapas daje softstartowi realną możliwość sterowania rozruchem, ogranicza nagrzewanie elementów energoelektronicznych i zmniejsza ryzyko przedwczesnych awarii. Ma to szczególne znaczenie przy cięższym rozruchu, częstych uruchomieniach oraz pracy w szafie sterowniczej o ograniczonym chłodzeniu.

W przypadku softstartów warto traktować moc jako informację pomocniczą. Ostatecznie trzeba sprawdzić, czy prąd wyjściowy wybranego modelu jest odpowiedni dla konkretnego silnika i warunków pracy.

Sama tabliczka znamionowa silnika to dopiero początek

Odczytanie prądu znamionowego silnika jest pierwszym krokiem w doborze softstartu, ale z pewnością nie jedynym. Nie można zapominać, że softstart należy dobrać również do charakteru rozruchu. Inaczej zachowuje się pompa, inaczej wentylator, a jeszcze inaczej przenośnik, mieszadło, kruszarka czy mechanizm uruchamiany pod obciążeniem.

Przy lekkim rozruchu silnik szybko osiąga prędkość roboczą i już od pierwszych chwil nie wymaga wysokiego momentu. Takie warunki występują w wielu aplikacjach pompowych i wentylatorowych, choć zawsze należy uwzględnić specyfikę konkretnej instalacji. W przypadku ciężkiego rozruchu maszyna może charakteryzować się dużą bezwładnością, wysokim tarciem statycznym lub koniecznością startu pod obciążeniem. Silnik wymaga wtedy większego momentu rozruchowego, a softstart przez dłuższy czas pracuje z podwyższonym prądem, co powoduje zwiększone wydzielanie ciepła.

Ma to bezpośrednie znaczenie dla doboru urządzenia. Podczas rozruchu softstart jest obciążony znacznie bardziej niż w trakcie normalnej pracy. Jeżeli rozruch trwa długo, jest często powtarzany lub wymaga wysokiego prądu, softstart musi dysponować odpowiednim zapasem. Dobór „na styk” może prowadzić do pojawiania się błędów, przegrzewania układu, a nawet konieczności takiego ograniczenia parametrów pracy, że część korzyści wynikających ze stosowania softstartu zostanie utracona.

Kiedy warto wybrać większy model softstartu?

Większy softstart warto rozważyć wtedy, gdy maszyna startuje pod obciążeniem, rozruch trwa długo, występuje duża bezwładność albo silnik uruchamia się często. Zapas przyda się również wtedy, gdy softstart pracuje w szafie o podwyższonej temperaturze, z ograniczoną wentylacją albo wtedy, gdy oprócz łagodnego rozruchu planowane jest częste miękkie zatrzymanie.

Nie chodzi o bezrefleksyjne przewymiarowanie każdego softstartu. Chodzi o rozsądny dobór do warunków pracy. Ten sam silnik może wymagać innego podejścia przy lekkiej pompie, a innego przy przenośniku startującym z materiałem. Dlatego przed wyborem modelu warto odpowiedzieć na kilka pytań:

• Czy maszyna startuje lekko, czy pod obciążeniem?

• Jak długo trwa rozruch?

• Ile rozruchów występuje w ciągu godziny?

• Czy potrzebne będzie miękkie zatrzymanie?

• Czy szafa ma zapewnione chłodzenie?

• Czy awaria napędu zatrzyma ważny proces technologiczny?

Dopiero po takiej analizie można odpowiedzialnie dobrać model softstartu.

Stycznik obejściowy nie jest dodatkiem

W układach z softstartami F&F serii SF bardzo ważną rolę pełni stycznik obejściowy (KM2), często nazywany stycznikiem bypass. Podczas rozruchu prąd silnika przepływa przez softstart. Po zakończeniu rozruchu stycznik obejściowy przejmuje zasilanie silnika i odciąża tor energoelektroniczny softstartu.

Podkreślam, stycznik obejściowy to nie zbędny dodatek do schematu. Jeżeli producent przewiduje stycznik obejściowy jako element układu, trzeba go odpowiednio dobrać, podłączyć i sprawdzić podczas uruchomienia. Brak poprawnej pracy bypassu może powodować zatrzymanie silnika po zakończeniu rozruchu, błędy urządzenia albo niepotrzebne skracające żywotność przegrzewanie softstartu.

Najczęstsze błędy przy doborze i uruchomieniu softstartu

1. Dobór softstartu wyłącznie po mocy silnika. Moc w kilowatach pomaga szybko znaleźć orientacyjny zakres urządzenia, ale nie zastępuje prądu znamionowego z tabliczki silnika.

2. W ustawieniach softstartu podaje się rzeczywisty prądu silnika, a nie prąd zabezpieczenia, prąd „z katalogu”, albo wartość dobraną na oko.

3. Podczas pierwszego uruchomienia nie wystarczy sprawdzić, czy silnik ruszył. Trzeba również sprawdzić, czy po zakończeniu rozruchu stycznik obejściowy zadziałał prawidłowo i czy silnik przeszedł do stabilnej pracy.

4. Pozostawienie nastaw fabrycznych bez sprawdzenia, czy pasują do maszyny. To, że silnik ruszył, nie oznacza jeszcze, że softstart został dobrze ustawiony. Rozruch może być zbyt gwałtowny, zbyt długi, zbyt mocno obciążać sieć albo niepotrzebnie męczyć mechanikę.

5. Ustawienie zbyt niskiego napięcia początkowego lub zbyt niskiego limitu prądu. Instalator chce ograniczyć prąd rozruchowy, więc mocno „przykręca” softstart. Problem polega na tym, że silnik przy niższym napięciu ma również mniejszy moment. Jeżeli moment będzie za mały, maszyna nie ruszy poprawnie. Pojawi się buczenie, nagrzewanie, długi rozruch i błąd.

6. Ustawienie parametrów zbyt agresywnie. Jeżeli napięcie początkowe lub limit prądu są zbyt wysokie, rozruch zaczyna przypominać bezpośrednie załączenie silnika do sieci. Wtedy softstart jest w obwodzie, ale nie wykorzystuje się jego największej zalety, czyli ograniczenia udaru prądowego i mechanicznego.

7. Uznanie próby bez rzeczywistego obciążenia za pełne uruchomienie. Silnik bez obciążenia może ruszać pięknie nawet przy nastawach, które nie sprawdzą się w normalnej pracy. Prawdziwym testem jest rozruch maszyny w warunkach roboczych.

8. Brak kontroli zgodności faz. W układzie z softstartem i stycznikiem obejściowym kolejność faz musi być zachowana w torze softstartu, na wyjściu do silnika i w torze bypassu. Błąd może spowodować nieprawidłową pracę, szarpnięcie, problem z uruchomieniem, a w skrajnym przypadku uszkodzenie mechaniki.

9. Podanie napięcia na wejścia bezpotencjałowe. Jeżeli producent opisuje wejście jako bezpotencjałowe, należy je traktować jako wejście przeznaczone do zwarcia styku, a nie do podania obcego napięcia. Przy współpracy z PLC, automatyką maszyny albo innym układem sterowania trzeba stosować odpowiednie separowanie sygnałów, na przykład przez przekaźniki interfejsowe.

10. „Leczenie” problemów przez wyłączanie funkcji kontrolnych albo podnoszenie progów reakcji. Jeżeli softstart zgłasza przeciążenie, zbyt długi rozruch, błąd fazy albo problem z napięciem, najpierw trzeba ustalić przyczynę. Błąd może wynikać z przeciążonej maszyny, złego doboru silnika, ustawienia zbyt niskiego dopuszczalnego prądu rozruchowego w parametrach softstartu, uszkodzenia mechaniki, błędnego podłączenia albo nieprawidłowej pracy stycznika obejściowego.

Jak prawidłowo uruchamiać softstart?

Najlepsza metoda jest prosta. Najpierw trzeba odczytać dane z tabliczki znamionowej silnika i zapisać prąd znamionowy. Następnie należy sprawdzić model softstartu, prąd wyjściowy, sposób podłączenia, zabezpieczenia, stycznik obejściowy i obwód sterowania.

Dopiero potem można przejść do konfiguracji softstartu. Warto zacząć od umiarkowanych nastaw, a następnie wykonać próbę bez obciążenia. Podczas takiej próby trzeba obserwować, czy silnik rusza od razu, czy nie buczy bez obrotu, czy softstart nie zgłasza błędów i czy stycznik obejściowy załącza się prawidłowo.

Następny etap to próba z rzeczywistym obciążeniem. To ona pokazuje, czy ustawienia mają sens. Jeżeli silnik rusza zbyt ospale, trzeba sprawdzić napięcie początkowe, limit prądu, tryb rozruchu i stan mechaniki. Jeżeli rozruch jest zbyt gwałtowny, można go złagodzić. Jeżeli pojawia się błąd, nie należy go kasować bez zastanowienia, tylko ustalić przyczynę.

Warto zmieniać jeden parametr naraz i zapisywać wynik próby. Jeżeli instalator zmieni jednocześnie napięcie początkowe, czas rozruchu, limit prądu i tryb startu, później trudno ocenić, co naprawdę pomogło.

Krótka karta rozruchu ułatwia późniejszy serwis

Przy softstarcie warto zostawić po sobie krótką dokumentację. Nie musi to być rozbudowany protokół. Wystarczy zapisać model softstartu, dane silnika, prąd znamionowy, końcowe nastawy, czas rozruchu, zaobserwowany prąd, sposób zatrzymania i krótką informację o zachowaniu maszyny.

Taka karta bardzo pomaga w utrzymaniu ruchu. Jeżeli po kilku miesiącach rozruch zacznie trwać dłużej, prąd wzrośnie albo pojawią się błędy, można porównać aktualne zachowanie z danymi z pierwszego uruchomienia. Bez takich notatek każda diagnostyka zaczyna się od zgadywania.

Podsumowanie

Softstart F&F serii SF może być bardzo praktycznym rozwiązaniem przy silnikach indukcyjnych, które mają pracować ze stałą prędkością, ale wymagają łagodniejszego rozruchu niż klasyczne załączenie lub układ gwiazda-trójkąt. Przypominam, żeby jednak softstart spełnił swoje zadanie, trzeba dobrać go do prądu silnika, charakteru maszyny, liczby rozruchów i warunków pracy.

W przypadku softstartów F&F serii SF mamy do dyspozycji:

• SF-110, dla silników do 11 kW i prądu do 22 A,

• SF-150, dla silników do 15 kW i prądu do 30 A,

• SF-180, dla silników do 18 kW i prądu do 37 A,

• SF-220, dla silników do 22 kW i prądu do 44 A,

• SF-300, dla silników do 30 kW i prądu do 60 A,

• SF-370, dla silników do 37 kW i prądu do 74 A,

• SF-450, dla silników do 45 kW i prądu do 90 A,

• SF-550, dla silników do 55 kW i prądu do 110 A.

Powyższą listę należy traktować jako punkt wyjścia, a nie jako automatyczną decyzję o wyborze softstartu.

Najważniejsza zasada jest prosta: nie dobieraj softstartu tylko po mocy w kilowatach i nie zostawiaj go bez świadomej konfiguracji. Sprawdź tabliczkę znamionową silnika, dobierz model softstartu z odpowiednim zapasem, poprawnie podłącz stycznik obejściowy, zweryfikuj zgodność faz i wykonaj próbę z rzeczywistym obciążeniem.

Dobrze dobrany i uruchomiony softstart nie działa „jakoś”. Działa powtarzalnie, ogranicza udar prądowy, oszczędza mechanikę napędu i ułatwia późniejszą diagnostykę. Źle dobrany albo ustawiony na przypadkowych parametrach może natomiast stać się kolejnym źródłem problemów w szafie sterowniczej.

Autor: P.Bibik

www.napieciesalama.pl