نکات مهم خرید اینورتر یا درایو صنعتی در bargh.center

خرید اینورتر صنعتی در برق سنتر یا درایو صنعتی ، اکثر افراد تصور می‌کنند که درایو الکتریکی تنها برای ما کنترل سرعت موتور را به ارمغان آورد ولی در حقیقت درایو بیش از اینها به صنعت برق بخصوص ماشین‌های AC خدمت نمود، تا پیش از درایو بازار روی خوشی به ماشین‌های AC نشان نمی‌داد و همچنان موتورهای DC با قابلیت کنترل سرعت از مزیت بیشتری نسبت به موتورهای AC برخوردار بودند، چرا که موتورهای AC از مسئله جریان استارت بالا رنج می‌بردند (گاهاً تا 8 برابر سرعت نامی) و همین مسئله باعث ایجاد تنش در منابع تغذیه آنها می‌گشت. در واقع اکثر فرآیندهای کنترلی در موتورهای الکتریکی از طریق اینورتر موتور الکتریکی قابل انجام است. یک درایو موتور الکتریکی وظیفه راه اندازی نرم، کنترل سرعت و …. آن را بر عهده دارد.

در این مراحل بودیم که درایو الکتریکی با ظهور خود به یکباره تمام معادلات مارکت جهانی را به هم زد و امکاناتی از کنترل سرعت گرفته تا صرفه‌جویی در مصرف برق به ارمغان آورد.

به‌صورت کلی به دستگاهی که سبب کنترل یک ماشین الکتریکی شود درایو گفته می‌شود. عمدتاً به درایوی که صرفاً برای ماشین‌های الکتریکی استفاده گردد Electrical drive نیز می‌گویند.

از دیگر ویژگی‌های درایو می‌توان به استارت و استاپ نرم و کاملاً کنترل شده در موتورهای الکتریکی اشاره نمود. با استفاده از درایو، زمان Start و Stop را می‌توان به‌دقت تنظیم نمود. این زمان‌ها می‌توانند کسری از ثانیه و یا صدها دقیقه باشند. توانائی درایو در استارت و استاپ نرم موجب کاهش قابل‌ملاحظه تنش‌های مکانیکی در کوپلینگ‌ها و سایر ادوات دوار می‌گردد.

چرا به درایو نیاز داریم ؟

نیازمندی به درایو را می‌توان از دو بعد بررسی کرد:

1- کاهش چشمگیر تلفات :

مهم‌ترین دلیل برای استفاده از درایو را می‌توان کاهش چشمگیر تلفات آن‌هم در مقیاس بسیار بزرگ (تصمیمات کلان کشوری) دانست.

در زیر دو سیستم کاملاً مشابه را برای شما در نظر گرفته‌ایم، در شکل شماره 1 از درایو استفاده نشده است بلکه به‌صورت قدیمی از یک “Throttling Control” استفاده کرده‌ایم، مشاهده می‌کنید که برای تامین تنها 10 کیلووات توان موردنیاز بار باید 92.5 کیلووات توان تولید نماییم.

در سیستم شماره 2 از درایو استفاده کرده‌ایم و به‌جای تولید 92.5 کیلووات توان تنها باید 43.7 کیلووات توان تولید نماییم که با همین تغییر ساده، 48.8 کیلووات در تولید توان صرفه‌جویی رخ‌داده است.

در مقیاس کلان عدد اعلام شده می‌تواند سبب حذف نیمی از نیروگاه‌های سیکل ترکیبی، آبی و … یک کشور شود به همین دلیل سیاست کلی بسیاری از کشورها ارائه کمک مالی جهت بکار گرفتن عموم مردم از درایو می‌باشد. این مثال تنها به موارد صنعتی پرداخت درحالی‌که مشخصاً لوازم‌خانگی که از درایو استفاده می‌کنند عمدتاً برچسب انرژی A و A+ دریافت کرده‌اند که آنها هم می‌توانند سبب صرفه‌جویی بسیاری در مصرف انرژی در سطح کلان گردند.

2- افزایش انعطاف‌پذیری سیستم

افزایش انعطاف‌پذیری: تصور کنید که شما یک موتور الکتریکی 4 مگاوات دارید و بنابر نیازتان احتیاج است که این موتور در ساعاتی مشخص تنها با توان نامی 1 مگاوات عمل نماید (هدف استفاده بهینه از موتور در توان 1 مگاوات می‌باشد).

با داشتن یک درایو الکتریکی شما به‌راحتی می‌توانید با همان موتور 4 مگاوات خود این نیاز را پاسخ دهید، اگر ما به درایو دسترسی نمی‌داشتیم صرفاً برای چند ساعت باید یک موتور الکتریکی مجزا با توان 1 مگاوات تهیه می‌کردیم!

جایگاه درایو در یک سیستم

به‌صورت کلی در کنار هم قرارگرفتن تعدادی دستگاه جهت انجام یک هدف مشخص مانند کنترل کردن را درایو می‌نامیم، گاهی در این مجموعه مانند تصویر زیر خود موتور الکتریکی نیز شامل می‌شود ولی به‌صورت دقیق مجموعه کنترلی ما که عمدتاً شامل؛ یکسوکننده، اینورتر و سنسورها می‌باشد یک Drive را تشکیل می‌دهد.

همان گونه که در تصویر بالا مشاهده می‌کنید منطقه سبزرنگ به‌عنوان واحد کنترل محسوب می‌شود که اگر ماشین الکتریکی موجود در آن را مجزا در نظر بگیریم شاهد یک درایو الکتریکی خواهیم بود.

در این واحد، کنترل ولتاژ AC در ابتدا توسط Rectifier به ولتاژ DC تبدیل می‌شود، پس از تبدیل نمونه‌های جریان و ولتاژ DC، جهت انجام محاسبات بعدی در واحد کنترل ذخیره می‌گردند، در ادامه ولتاژ DC به ولتاژ AC توسط اینورتر با فرکانس تعیین شده تبدیل می‌گردد در این مرحله نیز از تمام جریان‌های فازی نمونه‌برداری می‌گردد و در نهایت با داشتن چرخش زاویه‌ای موتور و سایر نمونه‌ها می‌توانیم ولتاژ و فرکانس موردنیاز جهت ارائه یک عکس‌العمل مناسب نسبت به بار را تعیین نماییم.

در شکل زیر بلوک دیاگرام کنترل گشتاور یک موتور الکتریکی آورده شده است.

ساختار درایو

همان گونه که در تصویر بالا مشهود است در این سیستم مواردی مانند؛ منبع تغذیه، مدولاتورهای توان (Power Modulators)، موتورهای الکتریکی، بار (Load)، واحد کنترل (Control Unti) و واحد حسگر (Sensing Unit) به چشم می‌خورد.

منبع تغذیه

منبع تغذیه می‌تواند تک‌فاز یا سه‌فاز باشد. منبع تغذیه AC سه‌فاز 50 هرتز رایج‌ترین نوع منبع تغذیه الکتریکی در کاربردهای خانگی و صنعتی است. موتورهای سنکرون که با منبع 50 هرتز تغذیه می‌شوند، دارای بیشینه سرعت 3000rpm هستند. برای سرعت‌های بیشتر از این مقدار، به منبع تغذیه با فرکانس بالاتر نیاز است.

موتورهایی با توان کم و متوسط، با منابع تغذیه 400v تغذیه می‌شوند. البته مقادیر بزرگ‌تر ولتاژ مانند 3.3Kv، 6.6Kv یا 11Kv نیز وجود دارند.

مدولاتور توان

مدولاتورهای توان تجهیزاتی هستند که برای تغییر فرکانس و همین‌طور تغییر شدت توان، به‌منظور کنترل درایوهای الکتریکی مورداستفاده قرار می‌گیرند. درواقع مدولاتورهای توان، توان خارج شده از منبع تغذیه را regulate (تنظیم کردن) می‌کنند. این کنترل و تنظیم به‌گونه‌ای است که در نهایت مشخصه سرعت-گشتاور موتور الکتریکی متناسب با بار آن تنظیم گردد.

مدولاتور توان در عمل مغز اصلی درایو ما بوده و در آن تصمیماتی مانند؛ استارت، ترمز، برعکس شدن جهت چرخش، مدیریت جریان (جلوگیری از آسیب به منبع تغذیه) و به‌صورت کلی تبدیل صور انرژی (DC به AC، AC به DC و …) در این بخش صورت می‌پذیرد.

واحد کنترل

واحد کنترل باتوجه‌به شرایط خاصی که دارد تنها در توان و ولتاژ پایین عمل می‌کند. انتخاب واحد کنترل به نوع مدولاتور و قدرتی که استفاده می‌شود، بستگی دارد. مخصوصاً موقع استفاده از مبدل‌های نیمه‌هادی، واحدهای کنترلی تنوع زیادی دارند. در این شرایط واحد کنترل، شامل یک مدار آتش‌زنی (کلیدزنی) است که در آن از المان‌های خطی و میکروپروسسورها استفاده می‌شود. این واحد برخی مواقع می‌تواند در نقش حفاظت از موتور و مدولاتور توان نیز ایفای نقش نماید.

هدف از ارائه درایو AC یافتن یک جایگزین الکتریکال برای؛ گیربکس‌های مکانیکی، تسمه، کوپل هیدرولیکی، درایوهایDC  و … می‌باشد. از مزایای این درایوها می‌توان به؛ رنج کنترلی بسیار دقیق و نرم در سرعت و گشتاور، پیاده‌سازی حالت بهینه، نگه‌داری آسان، حجم و اندازه کوچک، ارتباطات پیشرفته و بهره‌مندی از تکنولوژی روز اشاره نمود.

در صنعت  AC بر اساس توان آنها دسته‌بندی می‌شوند، دلیل آن هم مشخص است چرا که قرار است حجم بازار ارزیابی گردد تا درنهایت شرکت‌های سرمایه‌گذاری بتوانند یک دید خوب نسبت به آینده با ارقام و نمودار داشته باشند، این دسته‌بندی عبارت است از:

• میکرو  (0 تا 5 کیلووات)
•  Low-End  (5 تا 40 کیلووات)
•  میانی  Midrange (41 تا 200 کیلووات)
•  High-End  (201 تا 600 کیلووات)
• مگا (بیش از 600 کیلووات)

درایو AC نام‌های دیگری نیز دارد که مطرح‌ترین آنها VFD یا variable-frequency drive می‌باشد. از دیگر نام‌ها می‌توان به؛ AFD یا adjustable-frequency drive، VVVF یا variable-voltage/variable-frequency، VSD یا variable speed drive و … اشاره کرد که همگی آنها جهت کنترل سرعت و گشتاور یک موتور الکتریکی AC با تغییر ولتاژ و فرکانس عمل می‌کنند.

درایو VFD

درایو فرکانس-متغیر سیستمی برای کنترل سرعت موتورهای جریان متناوب است. این درایوها افزون بر کاربرد کنترل سرعت، می‌توانند در سرعت‌های پایین به منحنی مشخصهٔ گشتاور-سرعت مطلوبی مشابه موتورهای جریان مستقیم دست یابند، به‌طوری‌که در بسیاری از کاربردها بتوان موتورهای جریان مستقیم را با موتورهای جریان متناوب قفس سنجابی جایگزین کرد.

فرکانس (یا هرتز) به طور مستقیم با سرعت موتور (RPM) مرتبط است. به‌عبارت‌دیگر، فرکانس بیشتر باعث گردش سریع‌تر موتور و افزایش RPM می‌شود. اگر شما در شرایطی نیاز ندارید که موتور در سرعت نامی عمل نماید به‌راحتی می‌توانید با استفاده از یک VFD فرکانس و ولتاژ اعمال شده به موتور را بر اساس نیازتان تنظیم نمایید.

مزایای درایو

1. کاهش مصرف انرژی با استفاده از درایو

اگر می‌خواهید با موتور جریان متناوب (AC) کار کنید که نیازی به کار با تمام سرعت ندارید، پس می‌توانید با کنترل موتور با استفاده از درایوهای سرعت متغیّر (درایو موتور الکتریکی) هزینه مصرف انرژی را کاهش دهید. درایو الکتریکی به شما امکان می‌دهد تا سرعت تجهیزات موتوری را با نیازهای فرآیند تطبیق دهید.

1. گشتاور متغیّر در برابر گشتاور ثابت

به‌طور کلّی، می‌توان درایو موتور و بارهایی را که به آنان اِعمال می‌شود، به دو گروه تقسیم کرد: گشتاور ثابت و گشتاور متغیّر. کاهش مصرف انرژی در کاربردهای گشتاور متغیّر بسیار بیشتر از کاربردهای گشتاور ثابت است. بارهای گشتاور متغیّر شامل پمپ‌های سانتریفیوژی و فن‌ها می‌شود که بخش عمده‌ای از کاربردهای HVAC را تشکیل می‌دهند.

بارهای گشتاور ثابت شامل تسمه نقاله‌های لرزان، ابزار پانچ، سنگ‌شکن‌ها، ابزارهای ماشین و کاربردهای دیگری می‌شود که در آنها درایو از نسبت ثابت V/F ( ولتاژ بر فرکانس) پیروی می‌کند.

1. دلیل کاهش مصرف زیاد انرژی هنگام استفاده از بارهای گشتاور متغیّر

در کاربردهای گشتاور متغیّر، گشتاور مورد نیاز تقریباً با مربّع سرعت و توان اسب بخار مورد نیاز تقریباً با مکعب سرعت تغییر می‌کند، در نتیجه، حتی با کاهش اندک سرعت، توان مورد نیاز تا اندازه زیادی کاهش می‌یابد. در موتوری که با گشتاور متغیر و نصف سرعت کار می‌کند، در مقایسه با کار با تمام سرعت، مصرف انرژی یک چهام می‌شود. این پدیده Affinity Laws نامیده می‌شود که روابط بین سرعت، جریان، گشتاور و توان را مشخص می‌کنند.

هنگامی که نیاز بار کمتر از سرعت کامل است، معمولاً این حالت در کاربردهای HVAC وجود دارد، مصرف انرژی در درایو آسانسوری و درایو موتور الکتریکی در مقایسه با دیگر روش‌های کنترل سرعت، کمتر است.

1. کنترل دقیق‌ترِ فرآیند با استفاده از درایو های سرعت متغیّر با کمک درایو الکتریکی

در رابطه با کنترل دقیق فرآیند، هیچ یک از سایر روش‌های کنترل موتور AC با روش استفاده از درایو موتور الکتریکی قابل مقایسه نیست. استارترهای تمام-ولتاژ (سرتاسر خط) فقط می‌توانند موتور را با تمام سرعت راه بیندازند و استارتر نرم و استارتر نرم با کاهش ولتاژ فقط می‌توانند به‌تدریج سرعت موتور را به سرعت کامل برسانند و دوباره به حالت خاموش برگردند.

1. مشکلات ناشی از استارترهای تمام-ولتاژ

در لحظه دریافت انرژی، جریان روتور قفل‌شده (سرعت صفر) تقریباً 600 % جریان عملیات تمام-بار است. سپس، با جدا شدن بار، این جریان بسیار زیاد به‌تدریج کاهش می‌یابد و موتور سرعت می‌گیرد اما افت ولتاژ غیرقابل قبولی را در سامانه توان ایجاد می‌کند که آثار زیان‌آوری بر روی بارهای دیگر می‌گذارد.

این امر می‌تواند سبب تخریب ناشی از شوک یا فرسودگی بسیار زیاد موتور در بلندمدت شود. استفاده از این روش شروع به کار وادار می کند تا محدودیتی را برای اندازه موتورهای مورد استفاده در همان سیستم وضع شود. زیرا شروع به کار در خط (across the line) مشکلاتی را در جهت مخالف سامانه کاربردی و در نتیجه، مشکلاتی را برای مشتریان دیگر ایجاد کند. افزایش ناگهانی جریان در اثر شروع به کار و توقف‌ ناگهانی موجب می‌شود که بر عایق موتور فشار وارد شود.

6- افزایش طول عمر و کاهش هزینه نگهداری با استفاده از درایو

روش‌های شروع به کار تک-سرعتی موتور را ناگهان روشن می‌کنند و در نتیجه موتور در معرض گشتاور زیاد و افزایش ناگهانی جریان قرار می‌گیرد که تا 10 برابرِ جریان تمام-بار هستند. در سوی دیگر، درایو موتور به‌تدریج سرعت موتور را به سرعت عملیاتی می‌رسانند و فشار مکانیکی و الکتریکی، هزینه تعمیر و نگهداری را کاهش و طول عمر موتور و تجهیزات درایو را افزایش می‌دهند.

درایو می‌تواند موتور را با الگوهای خاصّی به کار بیندازد تا بار دیگر فشار مکانیکی و الکتریکی حداقلی شود. برای نمونه، می‌توان در کاربرد تسمه نقاله از منحنی S-curve برای کنترل افزایش/کاهش شتاب استفاده کرد که پدیده پس‌زنی را کاهش می‌دهد که ممکن است هنگام افزایش یا کاهش شتاب تسمه نقاله رخ دهد.

7- عمر مفید بالا (به دلیل استفاده از مدارات الکترونیک قدرت).

8- توانائی درایو در بازگرداندن انرژی مصرفی در ترمزهای مکانیکی به شبکه.

9- کاهش جریان راه‌انداز کشیده شده از شبکه (جریان راه‌اندازی کمتر از 10 درصد جریان نامی می‌شود).

10- کاهش مصرف انرژی در سیستم‌های دارای فن (درگذشته با وجود موتورهای دور ثابت، کنترل جریان سیال با دمپرها صورت می‌گرفت).

معایب درایو

هزینه ابتدایی همچنان بالاست.

در مدل‌های ارزان پاسخ دینامیکی ضعیف می‌باشد.

سبب تولید سروصدا و نویز می‌گردند.

به دلیل استفاده از الکترونیک قدرت نسبت به نوسانات برقی آسیب‌پذیر می‌باشند.

reference :

www.Bargh.center