VFD versus softstarter: wat past het best bij uw motor?
Een motor die hard start, kan automaten laten uitschakelen, een zwak elektrisch systeem doen inzakken, riemen beschadigen of kostbare processtoten veroorzaken. De keuze tussen een VFD en een softstarter draait niet alleen om het beperken van de inschakelstroom. Ze bepaalt of de toepassing alleen gecontroleerd optrekken krijgt of doorlopende regeling van het motortoerental, koppel en energieverbruik.
Voor een onderhoudsteam dat defecte motorregelapparatuur vervangt, hangt de juiste keuze af van de belasting, het proces, de bestaande motor en het aanwezige regelsysteem. Een softstarter kan de praktische, goedkopere keuze zijn voor een motor met vast toerental. Een frequentieregelaar, of VFD, is doorgaans geschikter wanneer het proces na het opstarten toerentalregeling vereist.
VFD versus softstarter: het belangrijkste verschil
Een softstarter verlaagt de spanning die tijdens het optrekken aan een AC-motor wordt geleverd. Door de spanning geleidelijk te verhogen volgens een geprogrammeerde ramp, beperkt deze de startstroom en vermindert hij mechanische schokken. Zodra de motor het volledige toerental heeft bereikt, schakelen de meeste softstarters een interne of externe bypasscontactor in, zodat de motor rechtstreeks op het net draait.
Een VFD wijzigt zowel de frequentie als de spanning die naar de motor worden gestuurd. Omdat het motortoerental de voedingsfrequentie volgt, kan de frequentieregelaar de motor langzaam starten, gecontroleerd versnellen, op een gekozen snelheid laten draaien en afremmen wanneer het proces stopt. De frequentieregelaar blijft tijdens normaal bedrijf in het motorcircuit.
Dat onderscheid is belangrijk. Een softstarter is in de eerste plaats een apparaat om de motor te starten en te stoppen. Een VFD is een motorregelaar die ook zacht starten mogelijk maakt. Als de machine vrijwel altijd op het volledige nominale toerental moet draaien, zijn de extra mogelijkheden van een VFD de kosten of installatievereisten misschien niet waard. Als snelheidswijzigingen deel uitmaken van de normale werking, kan een softstarter niet de regeling bieden die een VFD levert.
Wanneer een softstarter geschikt is
Softstarters worden vaak gebruikt voor pompen, ventilatoren, compressoren, transportbanden, brekers en andere belastingen die na het opstarten op één snelheid werken. Ze zijn vooral nuttig wanneer direct starten een te hoge stroomafname, drukstoten, slippende riemen, belasting van de tandwielkast of spanningsdalingen elders in de installatie veroorzaakt.
Bij bijvoorbeeld een transportband met vast toerental kan een softstarter de motor geleidelijk op toeren brengen en schokken op kettingen, koppelingen en producttransportapparatuur beperken. Bij een centrifugaalpomp kan een gecontroleerde start waterslag helpen verminderen. Sommige modellen bieden ook functies voor zacht stoppen, stroombegrenzing, startboost, fase-uitvalbeveiliging en overbelastingsbeveiliging.
De voordelen zijn duidelijk: lagere aanschafkosten dan een VFD van vergelijkbare grootte, een eenvoudigere configuratie en minder zorgen over harmonischen aan de uitgang van de frequentieregelaar of de lengte van de motorkabel. Met een bypasscontactor draait de motor na het starten op netvoeding, wat continu bedrijf in een oudere installatie eenvoudiger kan maken.
Er zijn beperkingen. Softstarters verlagen de spanning, maar regelen het toerental niet actief. Omdat het beschikbare motorkoppel afneemt wanneer de spanning wordt verlaagd, kan voor toepassingen met een zware belasting of hoge massatraagheid een zorgvuldige instelling van de ramp en stroombegrenzing nodig zijn. Een softstarter kan nog steeds geschikt zijn voor deze toepassingen, maar moet worden gedimensioneerd op basis van de werkelijke belasting en startfrequentie, niet alleen op basis van het motorvermogen.
Wanneer een VFD de betere keuze is
Gebruik een VFD wanneer het motortoerental deel uitmaakt van de procesregeling. Pompen en ventilatoren zijn de duidelijkste voorbeelden. Door het toerental te verlagen, kunnen het debiet of luchtvolume worden verminderd zonder smoorkleppen of luchtkleppen, wat het energieverbruik vaak aanzienlijk verlaagt. Met een VFD zijn ook gecontroleerde acceleratie en deceleratie, PID-procesregeling, vooraf ingestelde toerentallen, koppelbegrenzingen, storingsmeldingen en communicatie met PLC's of gebouwbeheersystemen mogelijk.
Bij transportbanden, mixers, wikkelaars, extruders en werktuigmachines kan een variabel toerental de productie beter regelbaar maken en mechanische belasting verminderen. Een VFD kan een motor ook op een laag procestoerental houden, lijnsnelheden op elkaar afstemmen of het uitgangsvermogen aanpassen op basis van een sensorsignaal. Een softstarter biedt die mogelijkheid niet.
VFD's zijn vaak de technisch betere keuze voor belastingen met een hoge massatraagheid, omdat ze de versnelling kunnen regelen met een gecontroleerde frequentie en spanning. De frequentieregelaar moet echter correct worden gedimensioneerd. Een lange acceleratieramp vermindert de stroomvraag, maar de frequentieregelaar moet nog steeds voldoende overbelastingscapaciteit hebben om de belasting binnen de vereiste productietijd te versnellen. Voor toepassingen met snelle starts, frequente omkeringen of krachtige vertraging kan een grotere frequentieregelaar, remweerstand, regeneratieve oplossing of andere technische voorzieningen nodig zijn.
Een VFD brengt ook installatieaspecten met zich mee die niet over het hoofd mogen worden gezien. De uitgangsspanning kan spanningspieken bij de motor veroorzaken, vooral bij lange motorkabels. Bij oudere motoren voor standaardgebruik moet mogelijk worden beoordeeld of ze geschikt zijn voor gebruik met een frequentieregelaar, en moeten de staat van de isolatie, de lagerbescherming en de koeling bij lage snelheid worden gecontroleerd. Afhankelijk van de installatie kunnen afgeschermde VFD-kabels, uitgangsreactorspoelen, dV/dt-filters, sinusfilters en een correcte aarding nodig zijn.
Vergelijk de afwegingen in de werking
De juiste keuze hangt meestal af van wat er gebeurt nadat de motor op snelheid is gekomen.
Een softstarter is doorgaans de praktische keuze wanneer de motor op één vaste snelheid draait, de startstroom het grootste aandachtspunt is en het proces geen snelheidsregeling vereist. De softstarter kan de mechanische levensduur verlengen door de startschook te verminderen, zonder de bestaande aanpak van de motorregeling te veranderen.
Een VFD is doorgaans gerechtvaardigd wanneer de machine met variabele snelheid moet werken, de druk of het debiet moet handhaven, met automatisering moet samenwerken, het energieverbruik van ventilatoren of pompen moet verlagen of de versnelling en vertraging nauwkeuriger moet regelen. Een VFD kan mechanische smoorkleppen overbodig maken en diagnosegegevens leveren waarmee technici overbelasting, faseproblemen en terugkerende processtoringen kunnen opsporen.
Ga er niet van uit dat een VFD altijd energie bespaart. Bij een pomp met vaste snelheid en positieve verplaatsing, een transportband of een compressor die continu op volle snelheid moet draaien, kan de energiebesparing beperkt zijn. In sommige gevallen veroorzaakt een VFD die op de maximale frequentie draait zelf een klein extra energieverlies. De energiebesparing is het grootst bij belastingen met variabel koppel, met name centrifugaalventilatoren en -pompen, waarbij een lagere snelheid het opgenomen vermogen sterk kan verminderen.
Controles vóór het bestellen van een vervangend exemplaar
Bij het vervangen van een bestaande VFD of softstarter is het vermogen in pk van de defecte eenheid slechts een onderdeel van het identificatieproces. Onderhoudsinkopers moeten de toepassing en de bestaande besturingsgegevens vastleggen voordat ze een vervangend exemplaar kiezen.
Controleer deze specificaties:
- Ingangsspanning, fase, frequentie en beschikbare foutstroom
- Motorspanning, vollaststroom, vermogen in pk, bedrijfsfactor en inschakelduur
- Type belasting, startfrequentie, vereiste aanlooptijd en omstandigheden met een hoge traagheid
- Stuurspanning, start-stopbedrading, analoge signalen, digitale ingangen en PLC- of netwerkcommunicatie
- Behuizingsclassificatie, omgevingstemperatuur, ruimte in het paneel, vrije ruimte voor koeling en bypassconfiguratie
Bij verouderde systemen is extra voorzichtigheid geboden. Een verouderde frequentieregelaar kan zijn geprogrammeerd voor een specifiek acceleratieprofiel, minimumtoerental, koppelverhoging, schakelfrequentie of foutresetsequentie. Vervanging door een nieuwer platform kan inbedrijfstelling, parameterconversie en aanpassing van de bedrading van de besturing vereisen. Als er een exacte vervanger beschikbaar is, kan dat de snelste weg terug naar productie zijn. Als die er niet is, is compatibiliteitsplanning net zo belangrijk als de specificaties van de frequentieregelaar.
Denk verder dan de betrouwbaarheid van de controller
Een defecte VFD of softstarter is soms een symptoom en niet de hoofdoorzaak. Controleer de motorisolatie, fasebalans, blokkering van de belasting, koelventilatoren, kasttemperatuur, vervuilde koellichamen, losse aansluitingen en de kwaliteit van de inkomende spanning. Een frequentieregelaar die herhaaldelijk uitschakelt wegens overstroom, reageert mogelijk terecht op een mechanisch probleem of een beschadigde motor.
Controleer bij toepassingen met een VFD de aarding en de kabelgeleiding, vooral wanneer encoderkabels, analoge signalen en motorkabels hetzelfde traject delen. Elektrische ruis kan intermitterende terugkoppelings- of communicatiestoringen veroorzaken die op een defecte controller lijken. Controleer bij softstarters de bypasscontacten en de zekeringen of stroomonderbrekers aan de voedingszijde. Hitteschade aan aansluitklemmen en contactoren kan tijdens het starten spanningsonbalans veroorzaken.
Used Industrial Parts ondersteunt onderhouds- en reparatieteams die nieuwe, gebruikte en verouderde motorbesturingsapparatuur nodig hebben zonder een lange standaardlevertijd af te wachten. Stem bij spoedinkoop het fabrikantonderdeelnummer af en controleer de elektrische en besturingsvereisten voordat u bestelt. Verzending op dezelfde dag en voorraad met garantie kunnen helpen de tijd tussen een defect besturingsonderdeel en een draaiende machine te verkorten.
De beste keuze is de oplossing die past bij wat de motor daadwerkelijk doet. Als het proces alleen een soepelere start nodig heeft, houd de oplossing dan eenvoudig met een softstarter van de juiste capaciteit. Als de productie afhankelijk is van het regelen van snelheid, debiet, koppel of vertraging, specificeer de VFD dan als onderdeel van het besturingssysteem van de machine, niet alleen als vervanging van een starter.
