کاربردی

درایو فرکانس متغیر چیست؟

اینورتر چیست

درایو فرکانس متغیر (اینورتر) چیست؟

 

مقدمه :

اگر فردی باشید که در اپلیکیشن‌های مختلف با الکتروموتور کار کرده باشید، حتما با چالش غیرقابل کنترل بودن سرعت آن مواجه شده‌اید، مثلا تغییر سرعت نوار نقاله به صورت مکانیکی یا تنش‌های شناورهای آبی در هنگام راه‌اندازی و توقف که باعث فروریختن چاه می‌شود و بسیاری موارد دیگر. در واقع می توان گفت تمامی این موارد و چالش هایی که با آن مواجه می شوید با استفاده از  درایو فرکانس متغیر(VFD ) قابل حل می باشد.

در صورتی که تازه وارد دنیای موتورهای الکتریکی شده باشید، ممکن است اصطلاح “VFD” را زیاد بشنوید.  VFD مخفف Variable Frequency Drive است. اینورتر یا درایو فرکانس متغیر نوعی کنترل کننده دور موتور می باشد که با تغییر فرکانس و ولتاژ داده شده به موتور الکتریکی، آن‌ را به حرکت در می آورد. نام های دیگر VFD عبارتند از: درایو با سرعت متغیر، درایو با سرعت قابل تنظیم، درایو با فرکانس قابل تنظیم، درایو AC، میکرودرایو و اینورتر.

چند نمونه از اینورترهای مطرح در بازار:

 

درایو

 

تعمیر درایو

 

 

درایوهای فرکانس متغیر برای اولین بار در اواخر دهه 1950 در دسترس قرار گرفتند. در طول سال ها، فناوری الکترونیک قدرت، هزینه و اندازه VFD را کاهش داده و از طریق پیشرفت در دستگاه های سوئیچینگ نیمه هادی، توپولوژی های درایو، تکنیک های شبیه سازی و کنترل سخت افزار و نرم افزار، عملکرد درایو را بهبود بخشیده است.

درایو فرکانس متغیر (VFD) نوعی کنترل کننده موتور است که موتور الکتریکی را با تغییر فرکانس و ولتاژ منبع تغذیه آن به حرکت در می آورد. VFD همچنین دارای ظرفیت کنترل زمان افزایش و کاهش سرعت موتور به ترتیب در هنگام استارت یا توقف است.

فرکانس (هرتز) به طور مستقیم با سرعت موتور (RPMs) مرتبط است. به این صورت که، هرچه فرکانس بیشتر باشد، RPM بیشتر می شود. اگر پروژه‌ای نیاز به موتور الکتریکی برای کار با سرعت نامی نداشته باشد، می توان از VFD برای کاهش فرکانس و ولتاژ برای برآورده کردن نیازهای بار موتور الکتریکی استفاده کرد. اگر با توجه به کاربرد نیاز به تغییر سرعت موتور باشد ، VFD می تواند به سادگی سرعت موتور را کم یا زیاد کند تا سرعت مورد نیاز را برآورده کند.

یک سیستم VFD می‌تواند جایگزین کنترلرهای مکانیکی رایج در سیستم‌هایی مانند شیر پمپ‌ها یا بادگیر فن‌ها شود. درایوهای امروزی قابلیت های شبکه و تشخیص را برای کنترل بهتر عملکرد و افزایش بهره وری یکپارچه می کنند. سنسورهای خارجی، سطح مایع یا فشار را کنترل می‌کنند و سپس سیگنال بازخوردی را به VFD ارسال می‌کنند که فرکانس و سرعت موتور را مطابق با نیازهای فرآیند خاص تنظیم می‌کند.

نحوه عملکرد درایو

به طورکلی درایو (اینورتر) از 2 بخش سخت‌افزار و نرم‌افزار تشکیل شده است. بخش سخت افزار خود شامل سه زیربخش یکسوساز، فیلتر لینکDC  و اینورتر تقسیم می‌شود، بخش نرم افزار نیز وظیفه کنترل درایو را برعهده دارد.

بلوک دیاگرام VFD

بلوک دیاگرام یک VFD

در مقاله کنترل کننده های دور موتور(اینورترها)چگونه عمل می کنند به طور مفصل در مورد هرکدام از این بخش‌ها توضیح داده شده است.

شرایط استفاده از VFD

VFD ها ممکن است در شرایطی استفاده شوند که دارای بارهای گشتاور متغیر یا بارهای گشتاور ثابت هستند.

بار گشتاور متغیر باری است که، افزایش سرعت موتور، باعث افزایش بار روی موتور می‌گردد. این نوع بارها تقریباً با فرض اینکه گشتاور بار مورد نیاز متناسب با مجذور سرعت است نشان داده می شوند. بارهای گشتاور متغیر شامل پمپ های گریز از مرکز، فن ها و دمنده ها هستند. VFD های مدوله شده با عرض پالس در بارهای گشتاور متغیر اغلب در کاربردهایی استفاده می شوند که در محدوده اندازه موتور 1 تا 1000 اسب بخار قرار دارند.

 

بار گشتاور متغیر

نمونه‌ی بار گشتاور متغیر و نمودار گشتاور-سرعت  و اسب بخار-سرعت را برای بارهای با گشتاور متغیر

 

کاهش اندک در سرعت چرخش تجهیزات یا جریان سیال باعث کاهش قابل توجه مصرف انرژی می شود. به عنوان مثال، 20٪ کاهش سرعت چرخش تجهیزات (جریان) ، می تواند نیاز برق ورودی را تقریباً 50٪ کاهش دهد.

یک بار گشتاور ثابت باری است که در آن گشتاور مورد نیاز مستقل از سرعت باشد. از آنجایی که اسب بخار مورد نیاز برابر با حاصلضرب گشتاور و سرعت مورد نیاز است، توان ورودی به صورت خطی با سرعت برای کاربردهای گشتاور ثابت تغییر می کند.

نمونه هایی از بارهای گشتاور ثابت عبارتند از: جرثقیل ها، بالابرها، نوار نقاله ها، اکسترودرها، میکسرها، پمپ های جابجایی مثبت، کمپرسورهای هوای رفت و برگشتی و کمپرسورهای هوای چرخشی.

 

بار گشتاور ثابت

نمونه‌ی بار گشتاور ثابت و نمودار گشتاور-سرعت  و اسب بخار-سرعت را برای بارهای با گشتاور ثابت

 

شمای کلی اتصال درایو به موتور و شبکه

 

اتصال درایو به موتور

 

 

مجموعه الکتروسامه، به عنوان مجموعه‌ ای که به صورت تخصصی بر روی درایو فعالیت می‌کند، مفتخر است شما را در انتخاب، نصب و راه‌اندازی درایو، از ابتدا تا بهره‌برداری همراهی کند.

شما همراهان گرامی می‌توانید از طریق پیامرسان واتساپ یا به صورت تلفنی با ما ارتباط برقرار کنید.

 

الکتروسامه

author-avatar

درباره علی فرهودی مقدم

«علی فرهودی مقدم»،کارشناس ارشد مهندسی الکترونیک قدرت و ماشین های الکتریکی، علاقه مند به طراحی و پیاده سازی مدارات الکترونیک قدرت، آشنا به طراحی و شبیه سازی الکتروموتور بوده و در حال حاضر در مجموعه الکترو سامه فعالیت دارد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *