مزایای VFD ها، اینورترها و درایوها

در این مقاله در مورد مزایای VFD یا درایوهای فرکانس متغیر که اصطلاحا درایو یا اینورتر نیز نامیده می شوند بحث و بررسی شده است.

مزایای VFD ها، اینورترها و درایوها

مقدمه

استفاده ار درایوهای فرکانس متغیر روز به روز در حال گسترش است. دلایل گسترش استفاده از این تجهیزات بیشتر به دلیل قابل توجه بودن مزایای VFD است در این مقاله به صورت اجمالی به این مزایای VFD خواهیم پرداخت در مقالات جداگانه ای نقش VFD ها در پمپ ها، فن ها و الکتروموتورها از نظر صرفه جویی در مصرف انرژی مورد بررسی قرار خواهد گرفت. در این راستا مطالعه " درایو فرکانس متغیر (VFD) چیست؟ " و " چرا ما به درایوهای سرعت متغیر (VSD) نیاز داریم؟ " و " نکات مهم در خرید درایو فرکانس متغیر " خالی از لطف نیست.

فهرست محتوایی :

  • صرفه جویی انرژی با درایوهای فرکانس متغیر
  • گشتاور متغیر در مقابل گشتاور ثابت
  • چرا بارهای گشتاور متغیر صرفه جویی انرژی قابل توجهی را ارائه می دهند.
  • مصرف انرژی
  • فرایند کنترل تنگ تر با درایوهای سرعت متغیر
  • افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش نیاز به نگهداری آنها
  • مشکلات ناشی از راه اندازی با ولتاژ کامل

صرفه جویی انرژی با درایوهای سرعت متغیر

اگر شما یک موتور القایی AC دارید و این موتور در کاربردی استفاده می شود که نیاز به کار در سرعت حداکثر خود را ندارد. آنگاه می توانید هزینه مصرف انرژی خود را با استفاده از یک درایو سرعت متغیر (VSD) کاهش دهید. درایوهای سرعت متغیر (که همچنین با عنوان درایوهای فرکانس متغیر (VFD) نیز شناخته می شوند) به شما اجازه می دهند، سرعت موتور گرداننده دستگاه را با نیاز فرآیند مورد نظر تطبیق دهد. گشتاور متغیر در برابر گشتاور ثابت درایوهای سرعت متغیر، و بارهایی که در آن به کار می روند به طور کلی به دو گروه تقسیم بندی می شوند: گشتاور ثابت و گشتاور متغیر. پتانسیل صرفه جویی در مصرف انرژی، در کاربردهای گشتاور متغیر بسیار بیشتر از کاربردهایی است که در آنها گشتاور ثابت است. بارهای گشتاور متغیر مشتمل بر پمپ های گریز از مرکز و فن ها که عمده کاربردهای آنها در HVAC هستند. بارهای گشتاور ثابت کانویرهای لرزشی (vibrating conveyers)، پرسهای پانچ، سنگ شکن ها، ماشین های ابزار و بقیه کاربردهایی که درایو از یک نرخ V/Hz ثابت تبعیت می کند.  

چرا بارهای گشتاور متغیر صرفه جویی انرژی قابل توجهی را ارائه می کنند؟

در کاربردهای با گشتاور متغیر، گشتاور مورد نیاز تقریبا با مربع سرعت تغییر می کند، و توان مکانیکی مورد نیاز (hp) تقریبا با مکعب سرعت متغیر است. در نتیجه یک کاهش حتی کوچک در سرعت باعث کاهش قابل توجهی در توان خروجی می گردد. یک موتور در یک کاربرد گشتاور متغیر با ۵۰% سرعت نامی به اندازه ۲۵ درصد توان نامی خود توان مصرف می کند. این موضوع اشاره به روابط و قوانینی دارد که رابطه بین سرعت، جریان، گشتاور و توان خروجی را تعیین می کنند.  

مصرف انرژی درایوهای سرعت متغیر (VSDs) به شما اجازه می دهند که در مقایسه با انواع دیگر تکنیکهای کنترل سرعت در هنگامی که نیاز به سرعت کمتر از سرعت نامی است انرژی کمتری مصرف کنید. که معمولا این حالت در کاربردهای HVAC است.  

فرآیند کنترل تنگ تر با درایوهای سرعت متغیر

در هنگامی که صحبت از کنترل دقیق سرعت می شود هیچ روش کنترلی دیگری را نمیتوان با درایوهای فرکانس متغیر مقایسه کرد. ولتاژ کامل (ولتاژ دو سر خط) راه اندازها فقط میتواند موتور را در سرعت کامل به گردش درآورد. و راه اندازی نرم و راندازهای نرم (سافت استارترها) با ولتاژ کاهش داده شده صرفا سرعت موتور را بتدریج افزایش می دهند تا به سرعت کامل خود برسد. و سرعت را بر می گردانند به حالت ایستادن موتور. اما در سوی دیگر درایوهای سرعت متغیر می توانند به گونه ای برنامه ریزی شوند که در یک سرعت معین کار کنند، در یک سرعت مشخص متقف شوند و مقدار مشخصی گشتاور اعمال کنند. در حقیقت، درایوهای سرعت متغیر AC از لحاظ پاسخ گشتاوری سریع و دقت و صحت سرعت نزدیک به درایوهای DC هستند. اگر چه، موتورهای AC بسیار مطمئن تر و مقرون به صرفه تر از موتورهای DC هستند. که این مزیتها باعث شده بسیار فراگیر شوند. اغلب درایوهای مورد استفاده در این زمینه از نوع کنترل Volts/Hertz بهره می برند. که این درایوها عملکرد در حالت حلقه باز را تامین می کنند. این درایوها هیچ فیدبکی از انجام فرآیند کنترلی ندارند. اما در عمده کاربردهای مورد نیاز به درایوهای سرعت متغیر کافی هستند. اگر چه، بسیاری از درایوهای سرعت متغیر حلقه باز دارای جبران سازی لغزش هستند. که درایو را قادر می سازد جریانهای خروجی اش را اندازه گیری کرده و اختلاف بین سرعت واقعی و مقدار تنظیم شده (مقدار ورودی برنامه ریزی شده)را تخمین بزند. آنگاه درایو به صورت اتوماتیک خودش را بر اساس این مقدار تخمین زده شده به مقدار تنظیم شده منطبق و تنظیم می کند. اغلب درایوهای گشتاور متغیر در کاربردهای فن و پمپ ها دارای کنترل PID هستند که به درایو این امکان را می دهند که بر اساس فیدبک واقعی گرفته شده از فرآیند بر روی نقطه تنظیم شده نگه داشته شود و نه بر اساس تخمین پارامترها. یک ترانسدیوسر یا ترانسمیتر برای آشکار کردن متغیرهای موجود در فرآیند مانند سطوح فشار، نرخ گردش مایع، نرخ گردش هوا یا ارتفاع مایع استفاده می شود. سپس یک سیگنال به PLC ارسال می شود که فیدبک اخذ شده از فرآیند را به درایو منتقل می کند. درایوهای سرعت متغیر به صورت پیوسته از این فیدبک برای تنظیم و نگهداشتن خودشان بر روی نقطه تنظیم شده استفاده می کنند. مقدار دقت بیشتر برای کاربردهای دیگر را می توان با استفاده ار درایوهای که عملکرد حلقه بسته دارند تامین کرد. عملیات حلقه بسته می تواند با استفاده از درایو کنترل برداری field-oriented یا یک درایو کنترل برداری بدون سنسور انجام شود. درایو کنترل برداری field-oriented فیدبک فرآیند را از یک انکودر می گیرد، که اندازه گیری کرده و به درایو انتقال می دهد که آن هم سرعت و فرآیند را مانند یک کانوایر، ماشین ابزار یا اکسترودر کنترل می کند. سپس درایو خروجی ها را به گونه ای تنظیم می کند که مقادیر برنامه ریزی شده سرعت، نرخ، گشتاور و یا موقعیت تامین گردد.    

افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش نیاز به نگهداری آنها

روشهای راه اندازی تک سرعت به صورت ناگهانی موتور را راه اندازی می کند و موتور را تحت گشتاور راه اندازی و جریان راه اندازی بسیار زیادی قرار می دهد که جریان راه اندازی تا ۱۰ برابر جریان بار کامل نیز می رسد. اما در سوی دیگر، درایوهای سرعت متغیر، بتدریج سرعت موتور را افزایش می دهد تا به سرعت عملیاتی موتور برسد و از این طریق تنش های الکتریکی و مکانیکی را کاهش می دهد، و هزینه های تعمیرات و نگهداری را کاهش می دهد. و طول عمر موتور و دیگر تجهیزات دوار را افزایش می دهد. راه اندازهای نرم، یا راه اندازهای نرم با ولتاژ کاهش داده (RVSS)، نیز قادر است سرعت موتور را بتدریج افزایش دهد اما درایوها میتوانند بسیار مناسبتر و هموارتر این کار را انجام دهند. و میتوانند موتور را در سرعتی کمتر از سرعت کامل خود به کار گیرند تا فرسودگی و سائیدگی را کاهش دهند. درایوهای سرعت متغیر همچنین می توانند یک موتور را با یک الگوی مخصوص برای کاهش دادن تنش های الکتریکی و مکانیکی به کار بگیرند. برای مثال، یک الگوی منحنی S (S-curve pattern) برای استفاده در کانوایر میتواند برای کنترل هموارتر شتاب گیری/ شتاب دهی اعمال گردد. که شل شدگی را که ممکن است در حین شتاب گیری یا شتاب دهد رخ می دهد را کاهش می دهد.

مشکلات ناشی از راه اندازی با ولتاژ کامل

در لحظه برق دادن و راه اندازی موتور ، جریان راه اندازی (سرعت صفر) در حدود ۶۰۰% جریان بار کامل الکتروموتور است این جریان زیاد بعد از شتابگیری و افزایش سرعت موتور به تدریج کاهش می یابد. اما همین مساله باعث افت ولتاژ (voltage sag) غیر قابل قبول در سیستم قدرت می شود. که به صورت نامطلوبی بر دیگر بارهای سیستم تاثیر می گذارد. این مساله همچنین می تواند شوک مخرب گردیده و یا باعث فرسودگی داز مدت موتور شود. استفاده از این روش راه اندازی ممکن است شرکت برق را ترغیب کند که محدودیتهایی در مورد حداکثر سایز موتوری که شما میتوانید به شبکه متصل کنید اعمال کند. از آنجا که راه اندازی مستقیم با ولتاژ خط موجب ایجاد مشکلاتی در بالادست سیستم می گردد و برای بقیه مشتری ها و مصرف کنندگان ایجاد مشکل می کند. و راه اندازی و توقف مکرر موتور بر روی عایق های موتور تنش وارد می کند.

منبع : by : Craig Hartman www.vfds.com

نظرات کاربران

Responsive image
سیاوش
1397/02/13

مهندس سلام ایا موتورهای رینکی میتوان با درایو vfd کنترل کرد به صورت چپ گرد و راستگرد ممنون ازتون منتظر جوابتونم

Responsive image
محمدرسول کریمی(مدیر سایت)

سلام سیاوش جان

من منظور شما را خوب متوجه نشدم. اگر منظور شما موتورهای روتور سیم پیچی شده که در بازار به عنوان اسلیپ رینگ شناخته می شوند، است. در این نوع موتور با مقاومتهایی که در مدار روتور بصورت سری قرار داده می شوند جریان راه اندازی را کنترل و گشتاور راه اندازی را افزایش می دهند که فکر می کنم تمامی این عملکردها توسط درایو فرکانس متغیر قابل تامین می باشد.

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code