درایو یا اینورتر چیست و چه کاربردی در صنعت دارد؟
اینورتر یا درایو یک تجهیز و وسیله الکترونیکی کاربردی در مبحث الکتروموتور است که مهم ترین عملکرد آن تغییر سرعت دور موتور با تغییر فرکانس آن می باشد.
به منظور راه اندازی الکتروموتور ها، علاوه بر قطع و وصل جریان در مواقعی لازم است که موتور با دور کمتر و یا بیشتری راه اندازی گردد که در این حالت از درایو استفاده می شود. همچنین این تغییر سرعت در هنگام توقف موتور نیز توسط این تجهیز امکان پذیر است.
از دیگر کاربرد های اینورتر تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب است به گونه ای که در ابتدا برق ورودی AC از طریق یکسوکننده های تعبیه شده در درایو به برق DC تبدیل شده و سپس توسط اینورتر به ولتاژ AC تبدیل می گردد.
در حقیقت تفاوت درایو و اینورتر در این است که درایو توانایی تنظیم فرکانس، ولتاژ و توان ورودی و خروجی را داراست ولی اینورتر ها تنها ولتاژ و توان خروجی را تغییر می دهند. همچنین در اینورتر عمل معکوس کننده جریان AC (مستقیم) به DC (متناوب) انجام می گیرد ولی در درایو علاوه بر این اتفاق، یکسو سازی جریان نیز انجام می شود که منجر به تنظیم کنترل دور موتور می شود. نهایتا می توان گفت اینورتر بخشی از یک درایو محسوب می شود.
معرفی انواع اینورتر و درایو های صنعتی
درایو های صنعتی متناسب با عوامل و شرایط مختلف در انواع متفاوتی تولید می گردند. از جمله پارامتر های موثر در ساخت این تجهیز می توان به نوع فاز، منبع تغذیه، متغیر کنترل، تعداد موتور، سرعت چرخش موتور و موج خروجی اشاره کرد.
فاز درایو: درایو های صنعتی متناسب با برق ورودی و نوع فاز به سه دسته کلی تکفاز به سه فاز (با اتصال برق تکفاز به درایو، برق خروجی سه فاز می باشد و می توان موتور سه فاز را راه اندازی کرد)، سه فاز به سه فاز (برق ورودی و خروجی درایو هر دو سه فاز هستند) و تکفاز به تک فاز (دارای کاربرد کم و قیمت بالایی هستند) تقسیم می شوند.
نوع منبع تغذیه: اینورتر ها بر اساس نوع تغذیه در دو نوع درایو موتور AC و درایو موتور DC تقسیم می شوند.
در نوع درایو AC کنترل سرعت موتور همانند یک موتور القائی سه فاز با تغییر فرکانس منبع موتور انجام می شود. درایو های AC با نام های درایو فرکانس متغیر (VFD) و یا درایو سرعت متغیر (VSD) نیز شناخته می شوند.
ولی درایو DC به منظور کنترل سرعت موتور های DC مورد استفاده قرار می گیرد و در دو نوع درایو DC آنالوگ و درایو DC دیجیتال دسته بندی می شوند که نوع دیجیتال کنترل سرعت دقیق تری را دارا هستند.
نوع پارامتر کنترل: متغیر کنترل عامل دیگری در تفاوت درایو های الکتریکی می باشد. در این پارامتر نوع و مدل کنترل گشتاور و سرعت موتور مورد بررسی قرار می گیرد که بطور کلی در سه مدل درایو توان ثابت، درایو گشتاور ثابت و درایو کنترل برداری موجود است.
تعداد موتور: در یک درایو الکتریکی ممکن است یک موتور و یا تعداد بیشتری در مکانیزم این دستگاه بکار گرفته شود که بر همین اساس درایو ها متناسب با تعداد موتور کاربردی به سه نوع درایو تک موتوره (برای قسمت های مختلف موتور دستگاه یک موتور محرک جداگانه تعبیه شده است مانند ماشین تراش)، چند موتوره (در این مورد برای هر قسمت از دستگاه موتور جداگانه در نظر گرفته می شود مانند جرثقیل) و موتور گروهی (از یک عدد موتور به عنوان درایو برای دو یا چند ماشین استفاده شده و سایر قسمت های ماشین توسط تسمه و قرقره به شفت متصل می شود) دسته بندی می گردد.
سرعت چرخش موتور: عامل دیگری در تفاوت درایو ها، سرعت چرخش موتور آن است که در دو مدل سرعت ثابت (Constant speed drive) و سرعت متغیر (Variable speed drives) موجود است. در نوع سرعت ثابت موتور های القائی با روتور قفس سنجابی و به همراه کنترل دستی استفاده می شوند. ولی در نوع درایو های سرعت متغیر کنترل این سرعت با شتاب، کاهش سرعت، گشتاور و جهت موتور انجام می گیرد که این مدل از درایو ها در کاهش مصرف برق موثر اند.
موج خروجی: آخرین پارامتر موثر در تفاوت درایو ها، متغیر موج خروجی درایو است. در این پارامتر، درایو های الکتریکی به موج خروجی به شکل مربعی، خروجی به شکل سینوسی اصلاح شده یا شبه سینوسی (MSW) و نهایتا خروجی به شکل سینوسی خالص (PSW) دسته بندی می شوند.
درایو سرعت متغیر یا VSD
درایو های صنعتی سرعت متغیر یا Variable speed drives به منظور کنترل سرعت در ماشین های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. در حقیقت این مدل درایو در شرایطی که نیاز به تغییر دائمی و منظم سرعت خروجی موتور باشد، کاربرد دارد. برای مثال در پمپ ها، فن، دستگاه های کمپرسور که بایستی سرعت خروجی به صورت پلکانی تغییر نکند استفاده می گردد.
از جمله مزایای این درایو می توان به ذخیره بیشتر انرژی، تنظیم سرعت، کنترل سرعت که منجر به کنترل مناسب حرکت موتور می گردد. همچنین درایو VSD متناسب با مکانیزم و مشخصات ظاهری در سه سری درایو VSD مکانیکی، درایو VSD هیدرولیکی و VSD الکتریکی یا الکترومکانیکی تولید و عرضه می شوند.
درایو صنعتی VSD مکانیکی در دو نوع درایو تراکشن و گام متغیر موجود است. در مدل تراکشن که به درایو کششی نیز معروف است متشکل چند غلتک فلزی که به یکدیگر جفت شده اند، است و انتقال توان به وسیله آن ها انجام می شود. مدل گام متغیر با نام درایو های تسمه ای و یا پولی شناخته می شود.
درایو های صنعتی VSD هیدرولیکی درایو هایی با سرعت متغیرند که در سه دسته هیدرواستاتیک (این درایو دارای یک پمپ و یک موتور هیدرولیک است)، هیدرودینامیک (در این درایو برای انتقال گشتاور شفت ورودی با سرعت ثابت از روغن و روی شفت خروجی از روتور استفاده می گردد) و هیدروویسکوز مورد استفاده قرار می گیرند.
و نهایتا درایو VSD های الکتریکی آخرین مدل از درایو های سرعت متغیر است که در سه مدل موتور جریان مستقیم، جریان تناوبی و درایو گردابی موجودند.
درایو VFD فرکانس متغیر
درایو صنعتی VFD فرکانس متغیر یا Variable Frequency Drive کنترل کننده موتور های الکتریکی است که با تغییر ولتاژ و فرکانس، موتور را با ولتاژ و سرعت مورد نظر به گردش در می آورد. همچنین از این درایو در مواردی که نیاز به کارکرد موتور با سرعت کامل خود نمی باشد نیز استفاده می شود.
در درایو VFD، اینورتر با کنترل فرکانس برق ورودی AC باعث کنترل سرعت چرخش الکتروموتور و راه اندازی نرم آن می گردد و از آنجا که فرکانس و دور چرخش موتور رابطه مستقیم دارند، با افزایش فرکانس سرعت دور موتور را نیز افزایش می دهد. به منظور کارکرد درایو، برق DC مورد نیاز اینورتر از برق اصلی شهر که AC با ولتاژ 220 ولت و فرکانس 50 هرتز می باشد تامین می گردد و سپس توسط همین اینورتر به برق AC مورد نیاز دستگاه تبدیل می شود.
اجزای تشکیل دهنده درایو های الکتریکی شامل چیست؟
اجزای درایو های الکتریکی شامل قطعات مختلفی می باشد که هریک وظایف منحصر به فردی را ایفا می کنند. این اجزا شامل منبع تغذیه، مدولاتور، واحد کنترل، موتور و واحد سنجش می باشد که شامل مشخصات زیر است.
منبع تغذیه: منبع تغذیه در درایو های صنعتی می تواند هم به صورت منبع DC و هم به صورت منبع AC باشد.
مدولاتور قدرت: مدولاتور یا مبدل وظیفه تنظیم توان خروجی منبع را بر عهده دارد. در حقیقت این تجهیز قدرت انتقالی از منبع به موتور را به صورتی کنترل می نماید که موتور پارامتر سرعت-گشتاور مورد نیاز بار را منتقل نماید. مدولاتور قدرت، انرژی و قدرت موتور را در حد مورد نیاز آن کنترل و منتقل می نماید و در شرایطی که جریان بیش از حد مجاز دریافت شود، مدولاتور این جریان را که موجب افت ولتاژ می گردد را محدود می کند.
واحد کنترل: این قسمت از درایو مدولاتور را به صورت دلخواه راه اندازی می نماید. در حقیقت وظیفه کنترل مدولاتور را بر عهده دارد و سیگنال ورودی نقطه کار درایو را از ورودی به واحد کنترل را تنظیم می نماید.
واحد سنجش: به منظور سنجش سرعت و راندمان و کارایی موتور در درایو های الکتریکی نیازمند بخش و جزئی به نام واحد سنجش می باشد. این قسمت از درایو برای حفاظت از درایو و نیز عملیات حلقه بسته مورد استفاده قرار می گیرد.
موتور: از مهم ترین بخش های یک درایو صنعتی موتور است. این جزء از اینورتر در انواع مختلفی تولید و مورد استفاده قرار می گیرد و هریک نیز دارای سری های گوناگونی می باشند. از جمله انواع مدل های موتور می توان به موتور DC (که شامل سری های شنت، موازی، آهنربای دائم) ، موتور های القائی (شامل روتور سیم پیچی وخطی و قفس سنجابی)، موتور های BLDC و موتور های پله ای یا استپر موتور اشاره کرد.
مزایای اینورتر های صنعتی
- کاهش هزینه و صرفه جویی در انرژی
- عملکرد مستقل از شرایط محیطی
- محدوده وسیعی از قدرت و گشتاور
- بهبود عملکرد موتور
- قابلیت ظرفیت اضافه بار کافی بدون کاهش عمر دستگاه
- تغییر راست و چپ گرد حرکت موتور بدون نیاز به کنتاکتور
- دارای ویژگی کنترل انعطاف پذیر
- راه اندازی آسان و فوری دستگاه
- دارای طیف گسترده ای از سرعت
- قابل استفاده در شایط محیطی مختلف مانند مجاورت با مواد قابل اشتعال، رادیویی و غوطه ور شدن در مایعات
- راندمان بالا و قابل قبول کاربر
- دارای عمر طولانی و پایین بوده هزینه تعمیر و نگهداری
معایب درایو های الکتریکی
- از کار افتادن کل سیستم دستگاه با قطع برق
- دارای هزینه اولیه بالا به دلیل مبدل های قدرت و الکترونیک کنترلر
- عدم کارایی درایو در مکان هایی که منبع تغذیه در دسترس نمی باشد
- ایجاد آلودگی صوتی
- احتمال آسیب سیستم درایو در هنگام خرابی هادی ها یا اتصال کوتاه
انواع روش راه اندازی الکتروموتور های سه فاز
الکتروموتور های سه فاز با روش ها و تحت شرایط مختلفی راه اندازی می شوند که هریک متناسب با پارامتر ها و شرایط موجود دارای مزایا و معایبی هستند.از جمله روش های راه اندازی موتور سه فاز روش مستقیم، روش مدار ستاره مثلث، اینورتر و سافت استارت است که در جدول زیر مورد مقایسه قرار داده شده اند.
| مشخصات و ویژگی | روش های راه اندازی | |||
| مستقیم | ستاره مثلث | اینورتر | سافت استارت | |
| احتمال ایجاد ضربه چکشی در سیستم در حین توقف | بله | بله | برترین روش و راه حل | محدود |
| بالا بودن جریان راه اندازی | بله | خیر | خیر | خیر |
| وجود لغزش تسمه و خوردگی بیرینگ (بلبرینگ) ها | بله | متوسط | خیر | خیر |
| خوردگی و شکستگی دنده گیربکس | بله | بله | خیر | خیر |
| ایجاد ضربه به سیستم انتقال نیرو | بله | بله | خیر | خیر |
| احتمال آسیب به سیستم در هنگام توقف | بله | بله | خیر | خیر |
با مقایسه روش های مختلف برای راه اندازی الکتروموتور ها می توان دریافت که استفاده از اینورتر ها آسیب کمتری به موتور نسبت به سایر روش ها در شرایط مختلف وارد می نماید و بهترین راه به منظور راه اندازی موتور های سه فاز و کنترل دور آن هاست.
کاربرد و کارایی Drive
اینورتر یا درایو های الکتریکی به منظور راه اندازی و کنترل دور موتور در موارد و صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند که شامل موراد زیر است:
آسانسور ها // ماشین آلات جوشکاری و خم و برش // بلوئر ها // انواع پمپ های صنعتی و ساختمانی // سیستم های آبرسانی بوستر پمپ // انواع فن های صنعتی مانند فن کولینگ تاور، فن گلخانه، فن کوره، فن تونل و … // انواع جرثقیل های سقفی // نوار نقاله // دستگاه اکسترودر / انواع ماشین آلات صنایع چاپ // ماشین آلات بسته بندی // پنل های خورشیدی // گرمکن القائی // انتقال انرژی به روش HVDC // پارکینگ های طبقاتی
موارد و نکات لازم به منظور انتخاب درایو و اینورتر
به منظور استفاده از درایو ها و اینورتر ها و دریافت راندمان مطلوب بایستی از اطلاعات و مشخصات اولیه موتور آگاهی کامل داشت و بر اساس این پارامتر ها بهترین مدل و انواع درایو را انتخاب نمود. این مشخصات بر روی پلاک هر موتور تعبیه شده است و هنگام انتخاب و خرید لازم است که به آن ها دقت نمود. از جمله موارد ذکر شده شامل زیر است:
توان خروجی موتور: یکی از مهم ترین پارامتر های مهم در انتخاب درایو توان خورجی موتور و تناسب آن با توان درایو است. علاوه بر اینکه جریان مصرفی موتور پارامتر مهمی محسوب می شود، توان موتور نیز امکان انتخاب درایو مناسب با کاربرد و بار آن را در اختیار ما قرار می دهد.
جریان مصرفی یا آمپر بار کامل موتور: جریان FLA یا جریان مصرفی ماکزیمم (Full Load Amps) یکی دیگر از مهم ترین و قابل اطمینان ترین عامل در انتخاب مناسب درایو است. بدین صورت که جریان FLA موتوربا جریان اسمی درایو مقایسه شده و درایو بایستی با مقدار جریان بیشتری نسبت به موتور انتخاب گردد. این مقایسه برای بار هایی با گشتاور ثابت و بار هایی که به سختی راه اندازی می شوند، حائز اهمیت است.
ولتاژ کاری: به منظور انتخاب مناسب درایو بایستی ولتاژ و توان موتور و ولتاژ درایو متناسب با هم و همچنین متناسب با ولتاژ محل استفاده آن باشد. به عنوان مثال برای موتور هایی با توان 3 اسب بخار و کمتر از آن با درایو هایی با ولتاژ ورودی تک فاز 230 ولت و جریان مصرفی کمتر از 10 آمپر استفاده می شود و در توان های بالاتر از 3 اسب بخار از درایو های سه فاز.
سرعت و فرکانس موتور: یک قاعده کلی برای انتخاب درایو متناسب با سرعت موتور وجود دارد که بدین صورت است که موتور بایستی در سرعتی بیشتر از 20 درصد حداکثر سرعت مجاز کار کند. زیرا در غیر این صورت باعث گرم شدن بیش از حد و آسیب به موتور می شود.
از دیگر موارد و پارامتر های مهم در انتخاب درایو می توان به مد کنترلی، نوع بار (گشتاور متغیر یا گشتاور ثابت)، ابعاد و اندازه موتور اشاره داشت.
به منظور دریافت مشاوره، آگاهی از لیست قیمت خرید و سفارش محصولات با مشاورین و کارشناسان شرکت گذرگاه صنعت و تجارت ایرانیان تماس حاصل فرمایید.
شماره تماس: 20089 888 - 021
فکس : 23015 888 - 021
در اسرع وقت پاسخگو هستیم