درایو فرکانس متغیر چیست

درایو فرکانس متغیر یا Variable Frequency Drive که به صورت مخفف VFD نامیده می شود، نوعی کنترل کننده موتور است که با تغییر دادن فرکانس و ولتاژ اعمال شده به الکتروموتور آن را به گردش در می آورد. نامهای دیگر VFD :درایو سرعت متغیر، درایو سرعت قابل تنظیم، درایو فرکانس قابل تنظیم، درایو AC، میکرودرایو و اینورتر هستند. فرکانس (یا هرتز) به طور مستقیم با سرعت موتور (RPM) مرتبط است. به عبارت دیگر، فرکانس بیشتر باعث گردش سریعتر موتور و افزایش RPM می شود. اگر یک کاربرد نیاز ندارد که موتور در سرعت کامل نامی خود کار کند ، VFD را می توان جهت کاهش فرکانس و ولتاژ، برای تطبیق با نیازمندی های بار موتور الکتریکی مورد استفاده قرار داد. اگر کاربری سرعت مورد نیازش تغییر کند، VFD به آسانی با افزایش یا کاهش سرعت موتور می تواند موتور را با این نیاز تطبیق دهد.

پرسش سوال از متخصص موتور درایو

درایو فرکانس متغیر چگونه کار می کند؟

اولین طبقه درایو AC فرکانس متغیر، یا VFD، کانورتر (مبدل) است. کانورتر شامل ۶ عدد دیود است. که شبیه شیر یک طرفه در سیستم های لوله کشی عمل می کنند. این دیودها اجازه می دهند جریان فقط در یک جهت که با پیکان در نماد دیود مشخص شده است جاری شود. برای مثال، هنگامیکه ولتاژ فاز A (ولتاژ مشابه با فشار در سیستمهای لوله کشی است) مثبت تر از ولتاژ فازهای B یا C است آنگاه دیود آن باز شده و جریان برقرار می شود.

هنگامی که فاز B مثبت تر از فاز A شود سپس دیود فاز B باز خواهد شد و فاز A بسته می شود. این موضوع برای دیودهایی که در بخش منفی باس قرار دارند نیز برقرار و صادق است. بدینسان، ما با خاموش و روشن شدن هر دیود ۶ پالس جریان را داریم. این روش VFD شش پالس نامیده می شود، که ترکیب استاندارد برای درایوهای فرکانس متغیر جریان است.

نحوه عملکرد درایو فرکانس متغیر

ما می توانیم با اضافه کردن یک خازن بر روی باس DC از ریپل AC خلاص شویم. یک خازن مانند یک مخزن یا انباره در سیستم لوله کشی عمل می کند. این خازن ریپل AC را جذب کرده و یک ولتاژ صاف تحویل می دهد. ریپل AC بر روی باس DC نوعا کمتر از ۳ ولت است. بنابراین، ولتاژ روی باس DC تقریبا ۶۵۰VDC می شود. ولتاژ حقیقی بستگی به عواملی مانند سطح ولتاژ خط AC تغذیه کننده درایو ، سطح عدم تعادل ولتاژ روی سیستم قدرت، بار موتور، امپدانس سیستم قدرت، و هر راکتور یا فیلتر هارمونیکی که بر روی درایو قرار گرفته اند. دارد. مبدل پل دیود که ولتاژ AC را به DC تبدیل می کند. بعضی اوقات تنها با عنوان کانورتر شناخته می شود. مبدلی که ولتاژ DC را به ولتاژ AC بر می گرداند نیز یک کانورتر است، اما برای تمایز دادن از مبدل دیودی، با عنوان اینورتر شناخته می شود. در صنایع متداول شده است که هر مبدلی که DC را به AC تبدیل می کند به عنوان اینورتر شناخته می شود.

مدار درایو فرکانس متغیر

توجه کنید که در یک VFD واقعی، سوئیچهای نشان داده شده در عمل ترانزیستور هستند.   وقتی ما یکی از کلیدهای بالایی اینورتر را می بندیم. فازی از موتور که به آن متصل است به مثبت باس DC متصل می گردد و ولتاژ مثبت روی آن فاز می افتد. و هنگامی که یکی از کلیدهای پایینی را در اینورتر می بندیم. فاز به منفی باس dc متصل شده و ولتاژ آن منفی می شود. بدین سان، ما می توانیم هر فازی را که می خواهیم مثبت یا منفی کنیم و بدین تزتیب فرکانس مورد نظر خود را تولید نماییم. ما می توانیم هر فاز را مثبت، منفی یا صفر کنیم.

نحوه عملکرد درایو فرکانس متغیر

موج سینوسی آبی رنگ تنها برای مقایسه نشان داده شده است. درایو در حالت واقعی این موج سینوسی را تولید نمی کند. توجه کنید که خروجی از VFD یک شکل موج مستطیل شکل است. VFD ها خروجی سینوسی تولید نمی کنند. این شکل موج مربعی انتخاب خوبی برای سیستم توزیع توان نیست، اما برای استفاده در موتور کاملا مناسب است.

اگر ما بخواهیم فرکانس موتور را به ۳۰Hz کاهش دهیم، آنگاه ما به راحتی خروجی اینورتر را خیلی آهسته تر سوئیچ زنی می کنیم. اما، اگر ما فرکانس را به ۳۰Hz کاهش دهیم، آنگاه به منظور ثابت نگه داشتن نسبت V/Hz بایستی ولتاژ را به ۲۴۰V کاهش دهیم. ( به تئوری درایو V/F ثابت مراجعه کنید). چگونه ما خواهیم توانست ولتاژ را کاهش دهیم در حالی که تنها ولتاژی که داریم ولتاژ باس ۶۵۰VDC است؟ این کار مدولاسیون پهنای پالس نامیده می شود. تصور کنید که ما بتوانیم فشار آب مسیر را با باز و بسته کردن بسیار سریع شیر موجود، کنترل کنیم. ذر حالی که انجام این کار در سیستم های لوله کشی عملی نخواهد بود، به خوبی در مورد VFD ها به کار گرفته می شود.

توجه کنید در طی نیم سیکل اول، در نصف زمانهای یک سیکل ولتاژ را در خروجی داریم و در نیم سیکل دیگر ولتاژی نداریم. از اینرو، متوسط ولتاژ خروجی ۲۴۰V، معادل نصف ولتاژ باس تغذیه ۴۸۰V است. با کنترل پالسهای خروجی، می توانیم هر ولتاژ متوسطی که بخواهیم بر روی خروجی VFD ایجاد کنیم.

فرکانس خروجی VFD

چرا از یک VFD استفاده می کنیم؟

۱- مصرف انرژی را کاهش داده و در هزینه های انرژی صرفه جویی می کند.

اگر شما یک کاربری دارید نیاز به کار در سرعت کامل ندارد، انگاه، شما می توانید هزینه های انرژی خود را با کنترل موتور توسط یک درایو فرکانس متغیر کاهش دهید. این یکی از مزایای درایوهای فرکانس متغیر است. VFD ها به شما اجازه می دهند که سرعت تجهیزات گردان متصل به موتور را با توجه به نیازمندی بار منطبق کنید.

روش دیگری برای این کار وجود ندارد. امروزه بیش از ۶۵ درصد توان مصرفی در شبکه مربوط به مصارف الکتروموتورها است. بهینه سازی سیستمهای کنترل موتور با نصب کردن و یا ارتقای VFDها می تواند مصرف انرژی در تاسیسات شما را به میزان ۷۰ درصد کاهش دهد. علاوه بر این، استفاده از VFD ها کیفیت محصولات را افزایش داده و هزینه های تولید محصول را کاهش می دهد. ترکیب مشوقهای مالیاتی مربوط به کاهش مصرف انرژی و تخفیف شرکت برق، می تواند باعث بازگشت سرمایه خیلی کوتاه مدت ۶ ماهه شود.

۲- تولید محصول را با کنترل دقیق تر افزایش می دهد.

با کارکرد موتورها در موثرترین سرعت برای کاربرد مورد نیاز شما، اشتباهات کمتری رخ داده و از اینرو، میزان تولید افزایش خواهد یافت، در نتیجه درآمد شرکت شما افزایش می یابد. با نصب بر روی کانوایرها و تسمه ها ضربه راه اندازی حذف می گردد و پروسه انجام کار سریعتر می شود.

تعمیر انواع اینورتر

۳- عمر تجهیزات را افزایش داده و نیاز به تعمیرات و نگهداری را کاهش می دهد.

در صورت استفاده از VFD عمر تجهیزات افزایش یافته و زمان خواب دستگاه برای تعمیرات و نگهداری کاهش می یابد. هنگامی که موتورها با VFD کنترل می شوند سرعت بهینه موتور تامین می شود. چونکه VFD ها ولتاژ و فرکانس را بطور بهینه کنترل می کنند، VFD حفاظت بهتری از موتور در مواردی نظیر اضافه بارهای حرارتی الکتریکی، حفاظت فاز، اضافه ولتاژ و یا کم بودن ولتاژ و غیره انجام می دهند.

در صورتی که موتور با استفاده از VFD راه اندازی گردد موتور یا بار گردان در معرض شوک لحظه ای راه اندازی مستقیم با ولتاژ خط قرار نخواهد گرفت. و به نرمی و خیلی آرام راه اندازی می شود و از اینرو فرسایش جعبه دنده و تسمه ها حذف می شود. همچنین یک روش بسیار مناسب برای کاهش ضربه قوچ (آن گونه که نامیده می شود) است. چون که می تواند سیکلهای شتاب گیری و شتاب دهی خیلی نرم داشته باشد.

37 دیدگاه

  • با سلام و تشکر از متن جنابعالی.من نیز با همین گرایش تحصیلی هستم.تمایل دارم اگر زحمت نباشه جهت پایان نامه ازتون کمک بگیرم.دوست دارم کا طرح من کاریردی باشه که بشه از اون خدماتی را دریافت نمود.نظری دارید بفرمایید… ارادتمند

    • جناب آقای شعبانی خوشحال می شوم بتوانم به شما کمک کنم. ما خدماتی که برای مشاوره و تدریس ارائه می کنیم مطابق تعرفه های درج شده در بخش مشاوره حرفه ای وبسایت است اما برای دانشجویان پرسیدن سوال پیوسته رایگان بوده و رایگان خواهد ماند. اگر نیاز می بینید می توانید از شماره تلفن درج شده در بالای صفحه اصلی استفاده کنید.

  • سلام یه vfd مدل آی پی ۵ آ دارم که روی موتور نصب هست،ولی تنظیمات آن و روش سیم کشی و نصبش رو نمیدونم لطفا اگر اطلاعاتی دارید برام روی ایمیلم بفرستید که بتونم نصب و راه اندازیش کنم،البته کاتالوگ فارسی هم اگه دارید عنایت بفرمائید متشکرم

    • سلام آقای بهرادفر

      در صورتی که درایو شما از برندهای TECO و TETA باشد تا حدودی می توانم به شما کمک کنم. برای راه اندازی در حالت کلی در اینترنت مدل vfd را سرچ کنید و راهنمای استفاده آن را دانلود کنید.

  • با سلام. مدیر محترم سایت موتوردرایو با اجازه شما محتوای این صفحه را کپی کردم و در سایت خودم (مهرادکیت) گذاشتم. البته در انتهای متلب به عنوان رفرنس ادرس سایت شما را هم قرار میدهم.

    • سلام دوست من

      کپی کردن محتوای سایت مطابق با خواسته موسسه نیست. ما خود هیچ محتوایی را کپی نکرده ایم. و انتظار داریم داریم که دیگران نیز این کار را نکنند. محتوای موجود با صرف هزینه قابل توجهی ایجاد شده است. ما راضی به کپی شدن محتوای مطالب خود در دیگر سایتها نیستیم.

  • سلام.بسیار متشکر از مطالب ارزشمندی که در سایت قرار دادین.من یه سوال برام پیش اومده.یه موتور 2.1 کیلووات دارم که از طریق یه درایو LS با توان 2.2 کیلووات راه اندازی میشه.وقتی فرکانس رو روی 50 هرتز تنظیم میکنم ولتاژی که به موتور از طریق درایو اعمال میشه 170 ولته.خب من توقع دارم با توجه به پلاک موتور وقتی فرکانس رو به 50 میبرم ولتاژ 380 به موتور برسه.ممنون میشم اگه راهنمایی کنین یا اگه مطلبی در این خصوص دارین توو سایت بزارین.بازم تشکر از سایت وزینتون

    • سلام شهرام جان

      ممنونم از لطفی که به ما دارید.در کارکرد درایو معمولا ولتاژ نامی موتور در فرکانس نامی آن اعمال می شود. احتمالا تنظیمات درایو نیاز به بازبینی دارد. دفترچه راهنمای درایو را اگر ندارید دانلود کنید و درایو را مجددا تنظیم کنید.

  • با سلام تازگی این سایتو سرچ کردم خیلی عالی و پرمحتواست ازتون ممنونم یک سوال داشتم یه تردمیل اینورتورش فرمان نمیده یعنی تا ورودی 220 داریم اما خروجی نداریم اولن اینورتورهای تردمیل چه نوعیند دومن وقتی تردمیل تا ورودی 220 داشته باشه اما فرمان استارت توسط کی پد تردمیل نده مشکل اصلیش کجاست در ضمن اینورتور روی مانیتورش اصلن روشن نمیشد منتظر راهنمای خوبتون هستم با سپاس

    • سلام داریوش جان

      من تا حالا ساختمان داخلی تردمیل را ندیدم اما اگر صفحه مانیتور هم ظاهر نمی شود احتمال دارد تغذیه کنترل کننده آسیب دیده باشد.

    • سلام جناب آقای سلطانی

      جهت آموزش تعمیرات اینورتر و درایو نیاز به فضای مناسب و کارگاه مجهز می باشد. ما در حال حاضر کار تعمیرات انجام می دهیم. اما دوره آموزش تعمیرات نداریم.

    • 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.

  • سلام مهندس جان درایو تا چند درصد میتونه سرعت موتور القایی رو بالا تر از سرعت نامی برسونه مثلا برای سرعت سه ال چهار برابر سرعت نامی چه اتفاقی برای موتور ممکنه بیفته

    • سلام حسین جانبرخی درایوها تا فرکانس 400 هرتز را هم پشتیبانی می کنند و خروجی 400 هرتز می دهند اما حقیقت این است که در فرکانس بالای فرکانس نامی موتور درایو در مد توان ثابت کار می کند و ولتاژ را در ولتاژ نامی ثابت نگه می دارد این کار باعث می شود با افزایش فرکانس شار موتور تضعیف گردد. و بر روی تلفات موتور و داغ شدن آن تاثیر می گذارد اما محدودیتی که خیلی زود خودشان را نشان می دهند سیستم یاتاقانها شامل بلبرینگها و نگهدارنده آنها است.

  • سلام جناب مهندس خدا قوت.ما اگه بخواهیم روی موتور های(پمپهاو…)داخل یک بیمارستان مبدل فرکانس نصب کنیم.ایامصرف راکم می کنه اگه مصرف روکم می کنه چند درصد کم میکنه؟هزینه مبدلها چقدر میشه؟فرض کن 50موتور و پمپ داریم.می خواهیم ببینیم گه مقرون بصرفه هست اقدام کنیم.ممنون از راهنماییهای شما بزرگوار

    • سلام قای بادرنگین

      برای الکتروموتوری که با سرعتی نزدیک به سرعت سنکرون می چرخد استفاده از درایو فرکانس متغیر راندمان را افزایش نخواهد داد بلکه باعث کاهش یافتن راندمان کلی مجموعه بدلیل اضافه شدن تلفات درایو می گردد. اما اکثر افراد پس از نصب درایو ابراز می کنند که جریان ورودی آنها کاهش پیدا کرده است این بدلیل جبران توان راکتیو موتور توسط درایو است در مجموعه ای که درست خازن گذاری شده است این مزیت نیز رخ نخواهد داد. درایو فقط در دور متغیر بویژه در هنگام استفاده در فنها و پمپها می تواند در راندمان این مجموعه ها تاثیر بگذارد.

  • سلام یه سوال در مورد فالت vfd روی درایو میکرو مستر 430 داشتم که این فالت بیشتر در چه زمانی ظاهر میشود ؟

    • سلام شاهرخ جان

      هر درایو ویژگیهای خودش را دارد اما اشتراکات زیادی با یکدیگر دارند متاسفانه با درایو مورد نظر شما کار نکرده ام.

  • با سلام منظور از فرکانس مبنا در تنظیم درایو چیست؟ اگر فرکانس نامی موتور است آیا می توان آن را بیشتر از فرکانس نامی گذاشت در این صورت آیا مشکل برای موتور به وجود می آید؟

    • سلام آقای اسدی

      در ادبیات سازندگان و یا کسانی که دفترچه های درایو را ترجمه کرده اند احتمالا به همان معنا که شما می فرمایید است. در صورتیکه فرکانس را از فرکانس نامی موتور افزایش دهید احتمال دارد بدلیل افزایش تلفات موتور بیش از حد داغ کند و یا احتمال دارد به یاتاقانها آسیب وارد شود این محدودیتها بایستی منظور گردد.

  • باسلام ببخشید اگر یک موتور با فرکانس پایین تر کار کند مثلا طراحی موتور ۵۰و۶۰ هرتز باشد ولی در فرکانس ۳۸ کار کند چه مشکلی برای موتور پیش می آید.

    • سلام رضا جان

      این دقیقا همان کاری است که در یک درایو انجام می شود البته همزمان با کاهش فرکانس، ولتاژ نیز کاهش می یابد که این روش را اصطلاحا v/f ثابت می گویند. در صورتیکه موتور در فرکانس پایین تر کار کند حتما بایستی ولتاژ کاهش یابد در غیر اینصورت هسته اشباع شده و داغ می شود. به فرض اینکه همزمان با فرکانس ولتاژ نیز کاهش یابد در دور پایین تر خنک کاری موتور درست انجام نمی شود (سرعت پره فن نیز کاهش یافته است) لذا بایستی درجه حرارت موتور کنترل شود و در صورتیکه زمان زیادی باید در سرعت پایین تر کار کند شاید به نصب فن جداگانه نیاز باشد.

  • سلام جناب مهندس مطالبتون خیلی عالی و علمی بود انشالله خدا به شما عمر با عزت بده و حق تعالی نگهدارتون خیلی استفاده کردم ممنون و خیلی تشکر

    • سلام علی جان

      خیلی متشکرم از لطفی که به بنده دارید. موجب دلگرمی ما شدید. خدا شما را حفظ کند.

  • سلام وقت بخیر در قسمتی از اموزش امده که اگر کلید های پایین اکتیو شوند پلاریته منفی روی خط ظاهر میشوند و فرمودید که در اینجا ترانزیستور همان کلید هستند سوال اینجاست که چگونه ترانزیستورهای پایینی شرط هدایت رو پیدا میکنند چون ترانزیستور بالایش خاموشه و ولتاژی روی درین پایینی موجود نیست که بخواد هدایت بشه .شاید از طریق الکترو موتور این حلقه بسته میشه اگر اینجوره پس میتوان گفت که در حالت بی باری هیچ موجی ایجاد نمیشه و نمیتوان انرا با اسکوپ مشاهده کرد؟!!!!

  • سلام اگر موتور بدون بار به درایو وصل کنیم فرکانس اگر تا 6 هرتز کم کنیم از روی درایو چه اتفاقی رخ می دهد

  • با سلام خدمت آقای مهندس کریمی آیا میتوان با نصب درایو کانورتر v موتور کولر گازی های معمولی را با کاهش فرکانس و به تبع آن کاهش دور موتور به اینورتر تبدیل کرد ؟

    • سلام حمید جان.

      عذرخواهی می کنم خیلی سوال شما را خوب متوجه نشدم. چون کولرهای گازی خودشان معمولا اینورتر دارند در صورت نیاز با تلفنهای موجود در وبسایت با بنده تماس بگیرید.

دیدگاهتان را بنویسید

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