معرفی مختصری در ارتباط با اینورترها

اینورتر چیست؟

اینورتر نوعی موتور کنترلر است که موتور الکتریکی را با تغییر فرکانس و ولتاژ منبع موتور الکتریکی، هدایت می کند. نامهای دیگر اینورتر، درایو سرعت متغیر، درایو با سرعت قابل تنظیم، درایو با فرکانس قابل تنظیم، درایو فرکانس متغیر، درایو AC، میکرو درایو نیز می باشد. فرکانس (هرتز) مستقیما با سرعت موتور (RPM) در ارتباط است. به عبارت دیگر، هرچه فرکانس بیشتر باشد، سرعت بیشتر است. اگر کاربردی به موتور الکتریکی جهت راندن در سرعت کامل نیاز نداشته باشد، اینورتر می تواند برای کاهش فرکانس و ولتاژ تا رساندن به خواسته های بار موتور الکتریکی استفاده شود. زمانیکه الزامات سرعت موتور تغییر کند، اینورتر می تواند به آسانی سرعت موتور را تا رسیدن به سرعت مورد نظر پایین و بالا ببرد.

اینورتر چگونه کار میکند؟

اولین قسمت یک اینورتر، مبدل است. مبدل از ۶ دیود تشکیل شده است که مشابه والوهای چک استفاده شده در سیستم های لوله کشی است. دیودها اجازه عبور جریان تنها در یک جهت را می دهند. جهت با فلش در شکل دیود نشان داده شده است. برای مثال هر زمان که یک ولتاژ فاز A (ولتاژ مشابه فشار در سیستم های لوله کشی است) مثبت تر از ولتاژهای فاز B یا C باشد، آن دیود باز می شود و اجازه ی عبور جریان را می دهد. زمانی که ولتاژ فاز B مثبت تر از ولتاژ فاز A باشد، سپس دیود فاز B باز شده و دیود فاز A بسته می شود. همین روال برای سه دیود در سمت دیگر باس اتفاق میافتد. بنابراین از آنجایی که هر دیود باز و بسته می شود، ۶ پالس جریان می گیریم که اینورتر شش پالسه نامیده می شود. که پیکر بندی استاندارد برای اینورتر است.

Untitled

اگر تصور کنیم که درایو با یک سیستم قدرت ۴۸۰V کار می کند، ۴۸۰V مقدار RMS است. در یک سیستم ۴۸۰V مقدار پیک، ۶۷۹V می باشد. همانطور که مشاهده می شود، باس DC اینورتر مقدار ولتاژ DC با ریپل AC دارند. ولتاژ تقریبا بین ۵۸۰V و ۶۸۰V می باشد.

Untitled

می توان با اضافه کردن یک خازن از ریپل AC روی باس DC رهایی یافت. خازن با روشی مشابه یک مخزن یا انباشتگر در یک سیستم لوله کشی عمل می کند. این خازن، ریپل ac را جذب نموده و ولتاژ dc خالص تحویل می دهد. ریپل ac روی باس DC معمولا کمتر از ۳ ولت است.  بنابراین، ولتاژ باس DC تقریبا ۶۵۰VDC می شود. ولتاژ حقیقی به سطح ولتاژ خط تغذیه AC درایو،سطح ولتاژ نامتوازن سیستم قدرت، بار موتور، امپدانس سیستم قدرت و هر راکتور یا فیلتر هارمونیک روی درایو بستگی دارد.

مبدل پل دیود که AC را به DC تبدیل می کند، گاهی اوقات فقط به عنوان یک مبدل معرفی می شود. مبدلی که DC را به AC تبدیل می کند نیز مبدل نامیده می شود اما برای تشخیص آن از مبدل دیود، اکثرا “اینورتر ” نامیده می شود. در صنعت معمول شده است که به هر مبدل DC به AC ، اینورتر گفته شود.

Untitled

توجه داشته باشید که در یک اینورتر واقعی ، سوییچ های نشان داده شده واقعا ترانزیستور هستند. زمانی که یکی از سوییچ های بالا در اینورتر را ببندیم، فاز موتور به باس DC مثبت متصل شده و ولتاژ فاز ، مثبت می شود. زمانی که یکی از سوییچ های پایین مبدل را ببندیم، آن فاز به باس DC متصل شده و منفی می شود. بنابراین، ما می توانیم هر فاز موتور را به خواست خود مثبت یا منفی کرده و هر فرکانسی که می خواهیم تولید نماییم. پس میتوانیم هر فاز را مثبت، منفی و یا صفر کنیم.

Untitled

شکل موج سینوسی آبی صرفا جهت مقایسه نمایش داده شده است. درایو این موج سینوسی را تولید نمی کند. توجه داشته باشید که خروجی اینورتر شکل موج مربعی است. اینورتر، شکل موج خروجی سینوسی تولید نمی کند. شکل موج مربعی برای هدف کلی سیستم توزیع، انتخاب مناسبی نمی باشد اما برای یک موتور کاملا کافی است.

اگر بخواهیم فرکانس موتور را به ۳۰ هرتز کاهش دهیم، می توان به سادگی ترانزیستورهای خروجی اینورتر را قطع کنیم. اما اگر فرکانس را به ۳۰ هرتز کاهش دهیم، می بایست ولتاژ را نیز به ۲۴۰V کاهش دهیم تا نسبت V/HZ حفظ شود. حال چگونه ولتاژ را کاهش دهیم اگر تنها ولتاژی که داریم ۶۵۰VDC باشد؟ این روش PWM یا مدولاسیون پهنای باند نامیده می شود.تصور کنید که می توان فشار یک خط آب را با قطع و وصل کردن والوها در سرعت بالا کنترل کرد. درحالیکه این عمل برای سیستم لوله کشی عملی نیست، برای اینورتر به خوبی کار می کند. توجه داشته باشید که در نیم سیکل اول، ولتاژ در نصف زمان ONو در نیمی دیگر OFF است. با پالس دادن به خروجی، می توان به هر ولتاژ متوسط در خروجی VFD دست یافت.

تصویر زیر قطعات مختلف درایو را نشان می دهد.

Untitled

چرا باید اینورتر استفاده کنیم؟

کاهش مصرف و هزینه های انرژی

اگر کاربردی به راه اندازی در سرعت بالا نیاز ندارد، می توان با کنترل موتور توسط اینورتر، هزینه های انرژی را کاهش داد که از مزایای اینورتر محسوب می شود. اینورتر این امکان را به شما می دهد که سرعت تجهیزات موتور درایو را بر اساس نیاز بار تطابق دهید. هیچ روش دیگری برای کنترل موتور الکتریکی AC وجود ندارد که چنین امکانی را به شما بدهد.امروزه سیستم های موتور الکتریکی مسئول بیش از ۶۵% مصرف توان در صنعت هستند. بهینه سازی سیستم های کنترل موتوربا نصب اینورتر می تواند تا ۷۰% مصرف انرژی را کاهش دهد. به علاوه مصرف اینورتر کیفیت محصول را بهبود بخشیده و هزینه های تولید را کاهش می دهد. ترکیب مشوق های مالیاتی بهره وری انرژی و تخفیفات صنایع،بازده سرمایه گذاری نصب اینورتر در کمتر از شش ماه است.

افزایش تولید با کنترل فرآیند قوی تر

با اداره کردن موتور در بهینه ترین سرعت، اشتباهات کمتری رخ داده و بنابراین سطوح تولید افزایش می یابد که موجب افزایش درآمد شما می شود. روی نوار نقاله و کمربند، تکانهای شدید در شروع حذف می شود.

افزایش عمر تجهیزات و کاهش نگهداری

زمانی که تجهیزات شما توسط اینورتر کنترل شوند و از سرعت بهینه موتور مطمئن باشید، طول عمر بیشترو خرابی کمتری در نتیجه ی نگهداشت خواهند داشت. به علت کنترل بهینه اینورتر بر فرکانس و ولتاژ موتور، اینورتر حفاظت بهتری بر موتور شما برای مسائلی مانند اضافه بار ، اضافه ولتاژ ، حفاظت فاز و … دارد. زمانی که بار را با اینورتر راه اندازی می کنید، موتور و بار در معرض شوک فوری قرار نگرفته و بسیار نرم راه اندازی می شود در نتیجه تسمه، دنده و یاتاقان حذف می گردد.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

پاسخ دهید

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