کنترل دور موتور Drive (اینورتر)

تعریف اینورتر در علم الکترونیک:

مبدل جریان مستقیم به جریان متناوب یا اینورتر (Inverter) به المان‌هایی گفته می‌شود که جریان مستقیم را به جریان متناوب تبدیل می‌کند. هرگونه دستگاهی که برق DC را به برق AC تبدیل کند، اینورتر نامیده می‌شود (مبدل DC TO AC).

موج تولیدی توسط اینورترها یک موج مربعی است که می‌توان با استفاده از فیتلرهای مخصوص (سلف و خازن) آن را به موج سینوسی تبدیل کرد. اینورترها هم به صورت تکفاز و هم سه فاز در بازار موجود می‌باشند. عملی که این مبدل ها انجام می‌دهند معکوس عملی است که یکسوکننده ها انجام می‌دهند. اینورترها قطعات متحرک ندارند و در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی استفاده می‌شوند، از منبع تغذیه کامپیوتر گرفته تا ابزار بزرگ حمل و نقل فله. اینورترها معمولا برای تامین جریان AC از منابع DC مانند پانل های خورشیدی یا باتری مورد استفاده قرار می‌گیرند. اینورتر نوسان ساز الکترونیکی قدرت بالا است. دلیل این نام گذاری آن است که این دستگاه عمل عکس مبدل برق AC به DC متداول را انجام می‌دهد. درواقع اینورتر یا درایو AC به دستگاهی گفته می‌شود که به کمک آن می‌توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد بدون آنکه قدرت و گشتاور موتور کاهش یابد. اینورترها در ظرفیت های مختلف ساخته می‌شوند مثلا برای یک موتور با توان 20 اسب بخار باید از اینورتر 20 HP استفاده کرد. از نظر ورودی اینورترها به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می‌گردند. البته خروجی همه آنها سه فاز است. برای اینورترهای با توان بالای 3 اسب فقط از ورودی سه فاز استفاده می‌گردد. برخی از اینورتر های با توان پایین دارای هشداری مبنی بر عدم استفاده از آنها برای روشن کردن لامپ های فلورسنت معمولی هستند. دلیل این هشدار این است که خازن تصحیح توان به صورت موازی با لامپ وصل شده است. با برداشتن خازن مشکل رفع خواهد شد.

اينورتر ها از نظر فاز و شکل موج خروجی

اينورترها از نظر فاز تبديل به دو نوع عمده تک فاز و سه فاز تقسيم بندی می‌شوند، همچنين از نظر شکل موج خروجی به چهار نوع زير قابل تقسيم هستند:

• خروجی به شکل موج مربعی
• خروجی به شکل سينوسی اصلاح شده
• خروجی به شکل سينوسی اصلاح شده
• خروجی به شکل سينوسی خالص

کاربرد اینورتر

اینورتر یا درایو فرکانس متغیر، برای راه اندازی و کنترل دور موتور در بخش های مختلف صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. مانند:

• انواع پمپ های صنعتی و ساختمانی
• سیستم های آب رسانی بوستر پمپ
• فن های صنعتی مثل فن کوره، فن گلخانه، فن تهویه، فن کولینگ تاور، فن تونل و غیره
• بلوئر
• آسانسور
• اسپیندل موتور در دستگاه های CNC چوب و فرزکاری
• ماشین آلات خم و برش
• ماشین آلات جوشکاری
• انواع جرثقیل های سقفی و تاور کرین های سنگین
• نوار نقاله
• دستگاهای اکسترودر
• انواع ماشین آلات صنایع چاپ
• ماشین آلات بسته بندی
• انواع ماشین آلات صنایع تزریق پلاستیک
• پارکینگ های طبقاتی
• انتقال انرژی به روش HVDC
• درایوهای الکتریکی وسیله نقلیه
• استفاده در پنل های خورشیدی
• منبع تغذیه
• منابع برق اضطراری
• گرمکن القایی

اینورتر چگونه مصرف برق را کاهش می‌دهد؟

1. اينورتر به صورت هوشمند ميزان بار وارده به موتور را تشخيص داده و متناسب با همان بار، به موتور جريان می‌دهد و اين جريان در بسياری از مواقع از جريان نامی موتور کمتر است. بنابراین موتور به میزان مصرف از شبکه جریان می‌کشد و نهایتا کاهش هزینه مصرف برق را خواهیم داشت.
2. معمولا ادراه برق، مصرف کننده را به دلیل مصرف بار راکتیو از شبکه برق سراسری جریمه می‌کند، که این موضوع عموما با نصب بانک خازنی در کارخانجات مرتفع می‌شود. از آنجا که موتورهای القایی یکی از مصرف کنندگان اصلی بار راکتیو هستند، می‌توان با استفاده از اینورتر ها این مشکل را برطرف نمود. اینورترها در درون خود دارای بانک خازنی هستند و بنابراین مصرف بار راکتیو موتور را جبران می‌کنند و موتور در نهایت فقط مصرف کننده بار اکتیو از شبکه برق خواهد بود، لذا شامل جریمه نمی‌شود و نیاز به نصب بانک خازنی خارجی نخواهد داشت.
3. به دليل آنکه موتور یک بار راکتيو روی شبکه دارد چنانچه از درايو برای راه اندازی و کنترل موتور استفاده گردد، چون درايو دارای یک بانک خازنی است اين بار راکتيو را جبران می‌نمايد و تنها بار اکتيو را از شبکه برق مصرف می‌نمايد، بنابراين جريان مصرفی بسيار کاهش می‌يابد.
4. در بسياری از کاربردها انرژی زيادی برای راه اندازی لازم است. موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می‌کنند بنابراين ميزان جريان زيادتری هم در حين کار از شبکه استفاده می‌کند. چنانجه از اینورتر استفاده شود، اينورتر به صورت کاملا اتوماتيک اين جريان را در حين راه اندازی به مقدار لازم افزايش و در حين کار به مقدار لازم کاهش می‌دهد، بنابراين به طور کلی هزينه برق مصرفی کاهش چشم گيری خواهد داشت.
5. در بسياری از کاربردها به هنگام راه اندازی، موتور جريان بسيار بالایی از شبکه می‌کشد و موجب کاهش ولتاژ شبکه و ايجاد صدماتی به تاسيسات برق رسانی و ساير دستگاه ها می‌گردد، اين جريان به ۶ برابر جريان نامی موتور می‌رسد که بسيار نامطلوب است، چنانچه از اينورتر استفاده شود اين اضافه جريان بسيار اندک خواهد شد (حداکثر 0.2 برابر). به عنوان مثال اگر يک موتور با جريان نامی ۱۰ آمپر کار کند، در هنگام راه اندازی اين جريان به ۶۰ آمپر می‌رسد و در صورت استفاده از اینورتر اين جريان حداکثر به ۱۲ آمپر می‌رسد، کاهش جريان موتور به صورت اتوماتيک در هنگامی که بار موتور کم می‌شود. اين قابليت به غير از کاهش هزينه برق مصرفی موجب افزايش طول عمر مفيد موتور خواهد شد.
6. امکان استفاده از برق تکفاز ۲۲۰ ولت به جای سه فاز ۳۸۰ ولت برای راه اندازی موتور سه فاز حداکثر با توان 4 کیلووات به اين معنا که می‌توان با برق خانگی یک موتور سه فاز را کاملا به صورت عادی راه اندازی نمود.
7. در پمپ ها و فن ها ميزان دبی با سرعت موتور متناسب است، اما توان مصرفی با مکعب سرعت تناسب دارد. مثلاً اگر دور موتور به ميزان ۵۰% کاهش يابد آنگاه توان مصرفی لازم ۱۲.۵% خواهد بود و اين به مفهوم ۸۷.۵% صرفه جویی در انرژی است.

مزایای استفاده از اینورتر نسبت به روش راه اندازی مستقیم

1. کاهش انرژی مصرفی و لذا کاهش هزینه برق، کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور، امکان تغییر سرعت موتور، امکان تغییر جهت حرکت موتور، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است، امکان کنترل از راه دور، ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور، برنامه ریزی کردن حرکت.
2. کاهش اختلالات در شبکه برق
3. کاهش ضربه های مکانیکی
4. طولانی شدن عمر مفید موتور
5. امکان افزایش سرعت موتور تا 20 درصد سرعت نامی
6. امکان کنترل سرعت و گشتاور موتور به صورت دقیق و کامل
7. امکان تغییر جهت حرکت موتور
8. امکان تغییر زمان صعود و نزول ACC & DCC از 0.1 تا 6000 ثانیه
9. امکان کنترل نحوه استوپ شدن موتور
10. امکان داشتن اضافه بار (در حد توان موتور)
11. راه اندازی نرم موتور بدون هیچگونه ضربه به قسمتهای مکانیکی مثل کوپلینگها، گیربکسها، تسمه ها، زنجیرها و غیره و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مکانیکی را به دنبال خواهد داشت.
12. حفاظت موتور در برابر اضافه بار؛ در این حالت چنانچه بار موتور از مقدار معمول مجاز بیشتر شود، اینورتر موتور را خاموش می‌نماید و به کاربر پیام اضافه بار نشان می‌دهد.
13. جلوگیری از گرم کردن و در نهایت سوختن موتور در کابرد هایی که موتور به طور مداوم چپگرد و راستگرد و یا خاموش می‌شود.
14. در بسیاری از کاربردها به هنگام راه اندازی ،‌موتور جریان بسیار بالایی از شبکه می‌کشد و موجب کاهش ولتاژ شبکه و ایجاد صدماتی به تاسیسات برق رسانی و سایر دستگاهها می‌گردد. این جریان به 8 برابر جریان نامی موتور می‌رسد که بسیار نا مطلوب است.