دلایل پیشتازی اینورتر یا VFD ها

 دلایل پیشتازی اینورتر یا VFD ها

به طور قطع میتوان گفت که اینورتر یا همان درایو AC روش پیشرو در کنترل موتورها است، این مقاله فنی نگاهی نزدیکتر به ویژگیهای مختلف درایو AC و سطح عملکردی که درایوها می توانند ارائه کنند خواهد داشت. البته در صورت تمایل به آشنایی بیشتر می توانید لینک های " درایو فرکانس متغیر (VFD) چیست؟  " و " روش اتصال اینورتر به موتور " و " نحوه سیم کشی اینورتر (درایو فرکانس متغیر) " رانیز مطالعه بفرمایید.

در این دیاگرام، کارکردهای اصلی و پایه ای یک درایو AC ارائه شده است. همان طور که می بینید چهار قسمت مختلف در کنترل درایو موتور AC وجود دارد. این قسمتها شامل واسط کاربر، موتور، منبع تغذیه الکتریکی و واسط فرآیند می باشند.

 دیاگرام کنترل همان اینورتر یا درایو AC

شکل 1 – دیاگرام کنترل همان اینورتر یا درایو AC

یک منبع الکتریکی برق مورد نیاز درایو را تغذیه می کند. یکی از معیارهای انتخاب درایو ولتاژ و فرکانس تغذیه آن است. درایو AC ولتاژ و فرکانس را تبدیل کرده موتور را تغذیه می کند. این فرآیند تبدیل توسط سیگنالهای دریافت شده از فرایند یا کاربر از طریق واسطه های فرآیند و واسطه کاربری کنترل می شود.

واسط کاربر این قابلیت را ایجاد می کند که درایو AC پایش گردیده و اطلاعات مختلف فرآیند از درایو اخذ گردد. این کار باعث می شود درایو با باقی تجهیزات کنترل فرآیند به آسانی یکپارچه گردیده و باعث ایجاد مزیت در بهتر شدن سیستم های کنترل فرایند می گردد.

منحنی های ظرفیت بار یک موتور با اینورتر یا درایو AC

اگر موتور بدون مبدل فرکانسی گردانده شود، منحنی باردهی آن نمی تواند بهبود بیابد. گشتاور مشخصی را در سرعتی مشخص تولید خواهد کرد و از گشتاور ماکزیمم نمی توان فراتر رفت.

نمودار گزینه های بارگزاری درایو مبدل فرکانس

 شکل 2 - گزینه های بارگزاری درایو مبدل فرکانس

با یک اینورتر مبدل فرکانس، گزینه های بارگزاری مختلفی وجود دارد. منحنی استاندارد، منحنی 1 (Curve 1) در دیاگرام فوق، می تواند به صورت پیوسته استفاده شود، باقی منحنی ها فقط برای برخی دوره های زمانی می توانند استفاده می شوند. بدین دلیل که سیستم خنک کاری موتور برای این نوع استفاده های سنگین طراحی نشده است. این توانمندی باردهی بیشتر ممکن است در جاهایی برای مثال در حین راه اندازی بار مورد نیاز باشد.در برخی کاربردها به گشتاوری معادل دو برابر گشتاور نامی در زمان راه اندازی نیاز است. با استفاده از یک مبدل فرکانسی این کارامکان پذیر است، این بدین معنی است که می توان موتور را برای کار معمول خود سایز کرد و گشتاور راه اندازی زیاد را به درایو سپرد. این اقدام هزینه سرمایه گذاری را کاهش می دهد.

برای ایجاد و استفاده از این خصوصیت خیلی مهم است که بار، درایو AC و موتور با هم منطبق باشند. در غیر اینصورت موتور یا کانورتر بیش از اندازه داغ شده و آسیب خواهد دید.

برخی از مهمترین ویژگیهای درایو AC به شرح زیر می باشد.

  1. عملکرد معکوس کردن جهت دوران و زمانهای رمپ شتابگیری و شتابدهی

  2. تنظیمات گشتاور متغیر V/Hz و تقویت کردن گشتاور

  3. حذف لرزشهای مکانیکی

  4. امتداد کار الکتروموتور در صورت قطع لحظه ای برق ورودی

  5. حفاظت در برابر وضعیت واماندگی (Stall) موتور

  6. جبران سازی لغزش

  7. استارت Flying

  8. ویژگیهای زیست محیطی

         a: EMC

ویژگیهای درایو AC برای کنترل بهتر فرآیند

درایوهای AC درای ویژگیها و دستورات داخلی هستند که بعضی اوقات برای کنترل بهتر فرآیند مورد نیاز هستند. مثالهایی از این ویژگیها در ادامه آورده شده است. برای مثال با ورودی و خروجی ها اطلاعات مختلفی از فرایند می تواند به درایو تغذیه شود که موتور بر طبق آن کنترل خواهد شد.

از سمت دیگر، بار می تواند به منظور جلوگیری از خطاهای آزار دهنده محدود گردد تا ماشین در حال کار و کل سیستم درایو حفاظت گردد.

در پاراگرافهای بعدی ویژگیهای ارائه شده با جزئیات بیشتری تشریح می گردد.

1- معکوس کردن

معکوس کردن جهت دوران موتور با اینورتر یا یک درایو ACخیلی ساده انجام می شود. با مبدل فرکانس شرکت TECO به سادگی با فشردن یک دکمه این کار انجام می شود. علاوه بر آن، تنظیم کردن زمانهای مختلف برای رمپ شتابگیری و شتابدهی امکان پذیر است.

شکل رمپ نیز می تواند بر طبق دلخواه و نظر کاربر اصلاح گردد. در دیاگرام یک رمپ S شکل ارائه شده است. امکان دیگر می تواند رمپ خطی باشد.

معکوس کردن موتور با رمپهای شتابگیری و شتابدهی

شکل 3 – معکوس کردن موتور با رمپهای شتابگیری و شتابدهی

2- کنترل گشتاور

کنترل گشتاور با استفاده از یک اینورترAC نسبتا ساده است. در صورتی که گشتاور راه اندازی بالا مورد نیاز باشد تقویت گشتاور یک ضرورت است. تنظیمات U/F گشتاور متغیر به این معنی است که حداکثر گشتاور موتور می تواند در سرعتهای پایین تر از سرعت معمول وتور بدست بیاید.

تنظیمات کنترل گشتاور موتور

شکل 4- تنظیمات کنترل گشتاور موتور

3- حذف لرزشهای مکانیکی

لرزشهای مکانیکی می تواند با بای پس کردن سرعتهای بحرانی حذف گردد. این بدین معنی است که وقتی موتور به نزدیکی سرعت بحرانی آن شتاب می گیرد، درایو به سرعت واقعی موتور اجازه نخواهد داد سرعت مرجع را دنبال بکند. هنگامی که از نقطه بحرانی عبور کرد، موتور سریعا به منحنی مقرر خود باز خواهد گشت و از سرعت بحرانی گذر خواهد کرد.

4- امتداد کار الکتروموتور در صورت قطع لحظه ای برق ورودی

این عملکرد در هنگامی استفاده می شود که ولتاژ برق ورودی قطع شود. در چنین موقعیتی، درایو AC با استفاده از انرژی جنبشی موتور گردان به کار خود ادامه خواهد داد. درایو به طور کامل تا هنگامی که موتور می چرخد و برای درایو انرژی تولید می کند عملیاتی خواهد بود.

امتداد کار الکتروموتور در صورت قطع لحظه ای برق ورودی

شکل 5 – امتداد کار الکتروموتور در صورت قطع لحظه ای برق ورودی

 

5- حفاظت در برابر وضعیت واماندگی (Stall)

با یک اینورتر یا درایو AC، موتور می تواند با استفاده از این ویژگی در برابر وضعیت واماندگی محافظت گردد. می توان محدوده نظارت را تنظیم کرد و تعیین کرد که اینورتر به شرایط واماندگی موتور چگونه واکنش دهد.

اگر سه شرایط زیر به طور همزمان برقرار گردد. حفاظت فعال می شود

  • فرکانس اینورتر زیر مقدار فرکانس از پیش تنظیم شده Stall باشد.
  • گشتاور موتور به محدوده معینی افزایش یابد، محاسبه شده بوسیله نرم افزار درایو یا اینورتر.
  • و در نهایت شرط آخر این است که موتور در شرایط Stall در زمانی درازتر از مدت تنظیم شده بوسیله کاربر باقی بماند.

شکل 6 – عملکرد Stall

6- جبران سازی لغزش

 در صورتی که گشتاور بار موتور افزایش یابد، همان گونه که در شکل نشان داده شده است سرعت موتور کاهش خواهد یافت. برای جبران کردن این لغزش، منحنی گشتاور-سرعت می تواند با مبدل فرکانس اصلاح شود به طوری که اگر گشتاور افزایش یابد سرعت در همان سرعت پیشین باقی بماند.

جبران سازی لغزش

شکل 7 - جبران سازی لغزش

 

7- استارت Flying

این ویژگی هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که یک موتور به یک چرخ طیار (flywheel) یا یک بار اینرسی بالا متصل شده است. استارت Flying حتی بدون یک فیدبک سرعت نیز کار می کند. در صورتی که موتور در حال چرخش باشد، اینورتر در ابتدا با ولتاژ کاهش یافته راه اندازی می گردد و سپس سرعت با روتور دوار سنکرون می شود. بعد از سنکرونیزاسیون ولتاژ و سرعت به مقدار منطبق افزایش می یابند.

استارت Flying

شکل 8 - استارت Flying

8 - ویژگیهای زیست محیطی

هر سیستم اینورتر یا درایوی باید بتواند استرس های محیطی مختلفی نظیر رطوبت یا اختلالات الکتریکی را تحمل کند. موتور قفس سنجابی خیلی جمع و جور است و می تواند در شرایط خیلی سخت استفاده شود. درجه حفاظت IP54 تضمین می کند که می تواند در محیط پر گرد و خاک کار کرده و می تواند تحت ترشحات قطره های آب تحت هر زاویه ای قرار گیرد.

مبدل فرکانس معمولا دارای درجه حفاظت IP21 هستند. این بدین معنا است که دست زدن به قسمتهای برقدار غیر ممکن شده است و ریختن قطرات آب به صورت عمودی هیچ خسارتی ایجاد نخواهد کرد. اگر درجه حفاظت بالاتری نیاز باشد برای مثال می تواند با نصب کردن درایو درون یک کابینت یا تابلو با درجه حفاظت مورد نیاز تامین گردد. در چنین حالتی، لازم است که مطمئن شویم دمای داخل کابینت از محدوده مجاز تجاوز نخواهد کرد.

EMC (سازکازی الکترومغناطیسی)

یکی دیگر از ویژگیهای محیطی سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) است. خیلی مهم است که سیستم اینورتر یا درایو الزامات استاندارادی اتحادیه اروپا را تامین کرده باشد.

این بدین معنا است که سیستم درایو می تواند اختلالات هدایتی و تابشی را تحمل کند و اینکه خود درایو هیچ پارازیت هدایتی یا تابشی را به منبع تغذیه الکتریکی یا محیط اطراف نمی فرستد.

 دیاگرام سیستم اینورتر و سازگاری الکترومغناطیسی

شکل 9 - سیستم اینورتر و سازگاری الکترومغناطیسی

در پایان مطالعه یکی از مقالات سایت ما که در مورد تعمیرات در این زمینه می باشد خالی از لطف نیست. " عیب یابی و تعمیر اینورتر "

مرجع

http://electrical-engineering-portal.com/ac-drive-motor-control-method

 

 

نظرات کاربران

Responsive image
حسن
1396/04/13

ممنونم از مقاله خوب شما.

نظر خود را ثبت نمایید

CAPTCHA code