درایو چیست و چرا به آن اینورتر نیز می‌گویند

در اتوماسیون صنعتی، درایو فرکانس متغیر VFD یکی از پرکاربردترین تجهیز برای کنترل موتور است. این تجهیزات الکترونیکی، با توانایی تغییر فرکانس و ولتاژ، می‌توانند بهبود قابل توجهی در کارایی و کارکرد موتورها ایجاد کنند. از این رو، درایو به عنوان یک تجهیز ابزار دقیق فوق العاده ضروری، در بهینه‌ سازی مصرف انرژی و بهبود عملکرد موتور‌ها در اکثر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند.

این تکنولوژی نه تنها در صنایع تولید و فراوری مواد، بلکه در سیستم‌های گرمایش، تهویه و تبرید ساختمان‌ها نیز کاربرد دارد. با استفاده ازاینورتر های VFD، می‌توان به طور هوشمندانه سرعت موتورها را تنظیم کرده و انرژی را بصورت بهینه مدیریت نمود. در حال حاضر، تسلط  در زمینه درایوهای فرکانس متغییر به عنوان یکی از مهارت‌های کلیدی در بازار کار صنعتی تلقی می‌شود. به همین دلیل، این حوزه تقاضای زیادی برای افراد متخصص در این زمینه دارد.

اجزای تشکیل دهنده درایو

• شامل یکسو کننده
• باس DC
• اینورتر
• کنترل کننده PWM
• فیلتر

در ابتدا، ولتاژ AC از طریق یکسوساز به ولتاژ DC تبدیل می‌شود و سپس در یک بانک خازن یا گذرگاه DC نگهداری می‌شود. سپس اینورتر ولتاژ DC را مجدداً به ولتاژ AC تبدیل کرده و با استفاده از IGBTها (ترانزیستور دوقطبی گیت عایق) و تغییر پالس شکل موج، ولتاژ خروجی را تشکل می‌دهد. همچنین فیلتر به عنوان یک جزء مهم، نویزهای فرکانس بالا را از ولتاژ خروجی حذف می‌کند تا از پایداری و کیفیت سیگنال اطمینان حاصل شود.

قطعه اصلی درایو چه نام دارد؟

نیمه‌هادی IGBT یا ترانزیستور دوقطبی گیت عایق، نقش اساسی در عملکرد درایو دارد. دلیل استفاده از ترانزیستور‌های IGBT به داشتن بالاترین سرعت سوئیچینگ این قطعه در مقایسه با سایر نیمه‌هادی‌ها نظیر BJT، ترایاک Triac و ماس فت MOSFET است. این خاصیت به ترانزیستورهای IGBT این امکان را می‌دهد که با فرکانس‌ بالا در کسری از ثانیه کار خود انجام دهند، نتیجه این خصوصیت باعث بهبود عملکرد درایو می‌شود.

آیا همه موتورها برای استفاده با درایو مناسب هستند؟

سازندگان موتورها عبارت اینورتر را در پلاک‌های خود استفاده می‌کنند تا اعلام کنند که موتورهای آنها با درایو سازگار هستند. در صورت دیدن نام‌هایی مانند CT (گشتاور ثابت)، VT (گشتاور متغیر)، PWM (مدولاسیون عرض پالس)، این نشان‌دهنده است که این موتورها قابلیت اتصال به درایو را دارند.

آیا درایو می تواند ولتاژتک فاز 220 ولت را به سه فاز تبدیل کند؟

بله، اما به یاد داشته باشید که قادر نیست ولتاژ متناوب تک فاز را به ولتاژ بالاتر از آن تبدیل کند، که بسیاری از افراد در این مورد اشتباه می‌کنند. درایو این کار را از طریق یک مدار یکسو کننده (تبدیل به ولتاژ DC) انجام می‌دهد. و سپس از طریق اینورتر داخلی، ولتاژ DC را بهAC  سه فاز 220 ولت تبدیل می‌کند. موتور بر اساس این خروجی عمل می‌کند، حتما در نظر بگیرید که خروجی درایو ولتاژ 440 ولت نخواهد بود. به عبارت دیگر، این یک موتور سه فاز با ولتاژ 220ولت متناوب است.

موارد مهم در انتخاب درایو

در انتخاب درایو، باید به عوامل مهم زیر توجه کرد تا اطمینان حاصل شود که درایو انتخاب شده، نیازها و شرایط مورد نظر را به درستی تامین می‌کند. برخی از فاکتورهای اساسی عبارتند از:

• قدرت موتور
• گشتاور مورد نیاز
• جریان خروجی درایو
• عوامل و شرایط محیطی
• محدوده سرعت مورد نیاز موتور

تفاوت سافت استارتر با درایو(اینورتر)

وقتی از سافت استارتر (Soft Starter) و درایو به عنوان دو راهکار اصلی در کنترل موتورها صحبت می‌شود، اختلافات اساسی باید در نظر گرفته شوند. درایوها توانایی تغییر فرکانس موتور را دارد، در حالی که سافت استارتراین قابلیت را ندارد. هر دو از این تجهیزات قابلیت راه‌اندازی و توقف نرم موتور را با تغییر زمان شتاب و کاهش سرعت دارند، اما درایوها تنها می‌تواند سرعت موتور را تغییر دهد، در حالی که سافت استارتر این کار را انجام نمی‌دهد.

سافت استارتر چیست؟

سافت استارتر Soft Starter یک تجهیز الکترونیکی است که برای راه‌اندازی نرم و توقف نرم موتورها استفاده می‌شود. این دستگاه به منظور کاهش شتاب و کاهش سرعت موتورها در زمان راه‌اندازی و توقف استفاده می‌شود تا جلوی ضربه‌ها و فشارهای ناگهانی به سیستم و موتورها گرفته شود. سافت استارتر برای جلوگیری از خستگی و خرابی هنگام شروع یا توقف موتور، عملکردی نرم و پیش‌بینی‌پذیر را فراهم می‌کند.

از ویژگی‌های مهم سافت استارتر می‌توان به کاهش جریان ولتاژ در زمان راه‌اندازی، کنترل شتاب و توقف نرم، و حفاظت از موتور در برابر خطاهای احتمالی اشاره کرد.

انواع بارهای مورد استفاده در درایو

در درایو‌های VFD، دو نوع بار مورد استفاده قرار می‌گیرد: گشتاور ثابت و گشتاور متغیر. در گشتاور ثابت، گشتاور بدون توجه به سرعت، ثابت باقی می‌ماند. مانند: بالابر درام، نوار نقاله و موتورهای کششی.

گشتاور متغیر بر اساس سرعت تغییر می‌کند و نه بر اساس ظرفیت بار. مانند: پمپ‌های گریز از مرکز، دمنده‌ها و فن‌ها.

بیشتر بخوانید:

راهنمای نحوه اتصال سنسور فشار به اینورتر

در سرعت‌های پایین، توان مورد نیاز برای بارگذاری کمتر است، که به تبع آن کشتاور Torque نیز کاهش می‌یابد. در عین حال، در سرعت‌های بالا، نیاز به گشتاور بیشتر احساس می‌شود. این شرایط باعث بهبود کارایی در سیستم می‌شوند و نشان ‌دهنده اهمیت استفاده از درایو در برنامه‌های مختلف صنعتی است.

موارد مهم در انتخاب موتور و پمپ برای درایو

در انتخاب موتور الکتریکی، حتما الکترو موتوری با توان مناسب تهیه نمایید. این اقدام به جلوگیری از گرم شدن بیش از حد، افزایش قابلیت اطمینان، کاهش خرابی و افزایش طول عمر الکترو موتور کمک می‌کند.

بر اساس جریان موتور، درایو را انتخاب کنید!

همیشه مقدار جریان نامی موتور یا پمپ را 10 الی 20 درصد، جریان خروجی درایو در نظر بگیرید.

مثلا: بعضی برق کارها برای پمپ یا موتور 1.5 کیلو وات با جریان 4.2 آمپر، به اشتباه، درایو 1.5KW نصب می‌کنند. این را در نظر بگیرید که درایو 1.5KW قادر به ارائه جریان 3.7A است. پس به هیچ عنوان با کیلووات موتور اقدام به خرید درایو نکنید. برای این مثال، لازم است از درایو 2.2KW استفاده نمایید.

مزایای استفاده از توابع PID در درایو

تابع PID این امکان را به شما می‌دهد که به طور مستقیم سیگنال آنالوگ (ارسالی از یک ترانسمیتر) را به درایو متصل کنید تا سرعت موتور را به طور اتوماتیک تنظیم شود. پس ضرورت استفاده از یک کنترلر جانبی مانند PLC از بین می‌رود.

بطور خلاصه مزایای استفاده از توابع PID عبارتند از: کنترل دقیق سرعت، حذف نیاز به کنترلر یا PLC، کاهش هزینه ها و آسانی راه‌اندازی می‌باشد.

پروتکل های ارتباطی موجود در درایوها

بطور خلاصه پروتکل های ارتباطی برای شبکه کردن یک تجهیز کاربرد دارند. در اکثر درایوها پروتکل های Modbus RTU – Ethernet – Can Open – Profinet و Profibus وجود دارند.

دلیل نصب مقاومت ترمز در درایو

ترمز تزریق DC یک روش است که در حالت توقف، جریان DC را به موتور وارد می‌کند تا با چرخش موتور مخالفت کند و آن را به سرعت متوقف کند. این فرآیند از اهمیت ویژه‌ای در ایستایی و توقف سریع موتورها برخوردار است.

اما باید توجه داشت که زمان dcc تایم را در پارامتر های درایو بر روی عدد بالای 1 ثانیه قرار دهیم. چون ممکن است پس از استفاده طولانی مدت، به سیم ‌پیچ‌های موتور آسیب وارد کند.

حذف نویزهای مزاحم در درایو

برای حذف نویز در درایو و اینورتر ها نکات زیر را رعایت کنید:

اولین نکته مهم و اساسی اتصال درایو به الکترود زمین است. اگر کابل های خروجی روی سینی کابل قرار دارند، اگر ابتدا و انتهای سینی کابل با هادی همبندی به الکترود زمین حفاظتی متصل شوند دیگر نویزی نخواهید داشت.

در هنگام سیم کشی تابلو درایو، کابل ورودی تغذیه درایور (220 یا 380 ولت) حتما بایستی 20 سانتی متر از کابل فرمان فاصله داشته باشد. کابل های خروجی درایو به موتور یا پمپ ها 50 سانتی متر از تمامی کابل های سنسور و ترانسمیتر ابزار دقیق ( ترانسمیتر فشار، سوئیچ فشار و…) باید فاصله داشته باشد.

از دیگر راههای حذف نویز و اثرات خازنی در درایورها استفاده از کابل قدرت‌ شیلد دار است. برای این کار حتما یک طرف شیلد کابل خروجی درایور (سمت موتور یا در سمت الکتروموتور) اگر ارت شود نویزی بوجود نمی‌آید.

در فواصل زیاد (بیشتر از 20 متر) استفاده از فیلتر‌های حذف هارمونیک (چوک) در خروجی درایورها، یکی از راههای حذف اثرا خازنی و نویز است.

اگر از برق ژنراتور برای تغذیه درایو استفاده می‌کنید. حتما چوک ورودی را در مسیر تغذیه درایو (برای حذف نوسانات برق ژنراتور) نصب نمایید.

برند های معتبر تولید کننده درایو

• Danfoss
• ABB
• Yaskawa
• Schneider
• Siemens
• Rockwell
• Fuji
• Toshiba
• Delta
• Mitsubishi

شرکت آداک فرایند سپهر به عنوان مجموعه‌ای معتبر و با‌سابقه در تامین، مشاوره فنی و مهندسی در زمینه انواع درایو و اینورتر فعالیت دارد. متخصصان مجرب این شرکت در طول چند دهه فعالیت خود همواره در جهت رفع مشکلات کارخانه‌ها و صنایع ایران گام برداشته‌اند. شما نیز می‌توانید با یک تماس از خدمات آداک فرایند سپهر بهرمند شوید.