کنترل دور موتور  AC  به وسیله درایو ها :

 

 

درایو های AC هم سرعت موتور های القایی و هم سرعت موتور های سنکرون را با تنظیم فرکانس تغذیه ی موتور کنترل می کنند . درایو های AC با عناوین: درایو های تنظیم سرعت (ASD) ، یا درایوهای تنظیم فرکانس (AFD) ، یا درایوهای فرکانس متغیر(UFD)، یا درایو سرعت متغیر (VSD) و یا همه مبدلهای فرکانس (FC) نیز شناخته می شوند .

 

 



اولین موتور
AC در سال 1899 طراحی شد. موتور های AC با استفاده از القای الکترومغنا طیسی انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند موتورهای AC دارای:

*
سرعت ثابت، که با فرکانس تغذیه معین می شوند
.
*
گشتاور ثابت


می باشند
.

قطعا سرعت ثابت در تمامی پروسه ها وکاربردها مناسب نیست و لازم است که بتوان سرعت را متناسب با نیاز تغییر داد
.

ماشین
آلات صنعتی اغلب با موتور های که دارای تجهیزاتی جهت تنظیم سرعت می با شند، کار می کنند . چنین موتور هایی دارای ابعاد بزرگتر و توان های بالاتری نسبت به موارد مشابهی که در دریلهای الکتریکی و مخلوط کنها بکار می روند دارند .این موتور ها معمولا در یک سرعت ثابت به کار می روند. در صورتیکه نیاز به کنترل سرعت باشند از درایو AC (سرعت متغیر) استفاده می شود .درایوهای AC در کاربرد های گوناگون صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. بعنوان یک مثال ساده درایو های AC اغلب همراه با فنها جهت تنظیم جریان هوا در سیستم های بزرگ گرمایش و هوای مطبوع مورد استفاده قرار می گیرد جریان آب و مواد شیمیایی در پروسه های صنعتی اغلب، با تنظم سرعت پمپها کنترل می شود .

بعلاوه درایو های
AC دور متغیر معمولادر کاربردهای پیچیده محیط های نامناسب و سخت نظیر میلهای کاغذ، کندن تونل ، دستگاه های دریل در صنعت نفت و یا معدن نیز مورد استفاده قرار می گیرند.

کنترل
پروسه و کاهش مصرف انرژی دو دلیل اولیه برای استفاده از درایوهای AC می باشد. درایوهای AC در اصل برای کنترل پروسه ساخته شدند ، اما کاهش مصرف انرژی نیز به همان میزان دارای اهمیت است

ذخیره ی انرژی با استفاده از درایو های
AC :

مصرف
انرژی اغلی در درایو های AC کمتر از کاربردهای سرعت ثابت است. پمپها و فنها دارای بیشترین مصرف انرژی می باشند. در صورتیکه یک فن با سرعت ثابت کار کند ممکن است که جریان هوا گاهی اوقات بیشتر از مقدار مورد نیاز باشد. جریان هوای اضافی را می توان با یک دمپر محدود نمود اما مفیدتر آنست که بتوان جریان هوا را با تنظیم سرعت موتور ، تنظیم نمود.

تنظیم سرعت بعنوان وسیله ای جهت کنترل پروسه
:

موارد زیر فواید کنترل پروسه با استفاده از درایوهای
AC می باشند :

*
عملکرد هموارتر
(Smoother)
*
کنترل افزایش شتاب

*
سرعتهای مختلف برای هر پروسه

*
جبرانسازی تغییرات در متغیرهای پروسه

*
امکان عملکرد آرام (کند) به منظور
Setup
*
تنظیم سرعت تولید

*
مکان یابی دقیق

*
کنترل گشتاور و یا
Tension

مثال
:

درایو
AC عملکرد یکنواخت تری در مقایسه با کارکردهای دمر ثابت دارد. برای مثال در یک ایستگاه انتقال فاضلاب ، فاضلاب از طریق لوله های ، تحت نیروی گرانشی ، به یک چاه منتقل می شود. و از این پخش به پروسه تصفیه پمپ می شود.

در
صورت استفاده از پمپهای سرعت ثابت ، پمپها به گونه ای تنظیم می شوند که در صورتیکه مایع داخل چاه به حد بالای مشخصی رسید استارت شده و در صورتیکه سطح آن به حد پایین رسیده استپ شوند. این روشن ، خاموش شدنهای پیوسته پمپها موجب کشیده شدن جریان الکتریکی بالا هنگام استارت موتور و در نتیجه ایجاد تنشهای گرمایی و الکترو مغناطیسی در موتور و تجهیزات کنترل قدرت میگردد. پمپها و لوله ها تحت فشارهای مکانیکی و هیدرولیکی قرار می گیرند . پروسه تصفیه فاضلاب دارای مجموعه ای از تنشها در طول انتقال فاضلاب می باشد .

در صورت استفاده از درایوهای
AC ، پمپها بصورت پیوسته کار می کنند و سرعت آنها با افزایش سطح مایع در چاه افزوده می شود. بدین ترتیب جریان ورودی با جریان خروجی متناسب گشته و پروسه بصورت یکنواخت انجام می گیرد.



 

درایو دور متغیر یا کنترل VSD برای موتورهای القایی

با افزایش کاربرد موتورهای القایی در صنعت بحث کنترل این موتورها اهمیت ویژه های پیدا کرده است. درایو الکتریی در موتورهای الکتریکی عبارت است سیستمی که سرعت و گشتاور یک موتور الکتریکی را کنترل می‌کند.درایو VFD یک سیستم برای کنترل کردن سرعت چرخش یک موتور AC با کنترل کردن فرکانس تغذیه اعمال شده به موتور الکتریکی است.

 



 
VFD به نامهای AFD (درایو فرکانس قابل تنظیم) یا VSD (درایو سرعت متغیر) نیز خوانده می‌شود. همچنین به مدارهای اینورتری که دارای فرکانس و ولتاژ خروجی قابل تغییر باشند درایو الکتریکی گفته می‌شود. این درایو بر این اصل عمل می‌کند که سرعت سنکرون یک موتور AC به فرکانس تغذیه آن موتور AC بستگی دارد و همچنین بر اساس رابطه زیر به تعداد قطبهای آن موتور.

در این رابطه RPM تعداد دور بر دقیقه، f فرکانس منبع تغذیه و p تعداد قطبهای موتور است. عملکرد موتورهای سنکرون طبق رابطه فوق است و در موتورهای القایی سرعت رتور کمی کمتر از این سرعت سنکرون است. به طور مثال در یک موتور 60 هرتز با تعداد قطب 4، دور سنکرون برابر 1800، RPM است. برای یک موتور القایی تحت بار کامل این سرعت حدود RPM1750 است (اختلاف به دلیل وجود لغزش در موتور است)
شرحی بر سیستم
VFD: موتورهای استفاده شده در سیتم VFD معمولاً سه فاز هستند. شکل زیر بلوکی از این سیستم را نشان داده است. سیستم کنترل کننده فرکانس به وسیله اپراتور فرمان گرفته و توان AC را به یک توان AC با فرکانس متغیر تبدیل می‌کند.

 



  
عملکرد
واسط اپراتور در سیستم VFD : اپراتور به وسیله یک صفحه کلید و یک صفحه نمایش (LCD) بر کارکرد موتور کنترل دارد. این کنترلرها معمولاً عبارتند از:
 1-
استارت و استاپ موتور الکتریکی

 2-
بر عکس کردن جهت چرخش موتور

 3-
سوئیچ کردن بین حالت دستی یا حالت اتوماتیک کنترل دور موتور

 (
چنانچه
عمل کنترل قرار باشد از طریق کامپیوتر انجام شود نیاز به یکی از پروتکل های ارتباط سریال داریم) شروع کار موتور به این صورت است که ابتدا به موتور یک ولتاژ همراه با فرکانس پائین (مثلاً 2 هرتز) داده می‌شود تا از شوکهای اولیه وارده به موتور در هنگام استارت جلوگیری شود. چنانچه موتور به این صورت استارت نشود در ابتدای کار جریان کشیده شده تا 3 برابر مقدار نامی افزایش می یابد. یک سیستم VFD با روش استارت درست می تواند 150% گشتاور شروع را تنها با کشیدن 150% جریان ایجاد کند. بعد از مرحله استارت، فرکانس و ولتاژ توسط اپراتور یا کامپیوتر جهت افزایش سرعت موتور زیاد می‌شود.

 

بنابراین باهم به پاسخ چند سوال توجه می کنیم:

اینورتر چیست؟

- اینورتریا درایو AC به دستگاهی گفته می شود که به کمک آن می توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد بدون آنکه قدرت و گشتاور موتور کاهش یابد. اینورترها در ظرفیتهای مختلف ساخته می شوند مثلاً برای یک موتور با توان 20 اسب بخار باید از اینورتر 20 HP استفاده کرد.

 

انواع اینورتر از نظر ورودی کدامند؟

- از نظر ورودی اینورترها به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می گردند. البته خروجی همه آنها سه فاز است. برای اینورترهای با توان بالای 3 اسب فقط از ورودی سه فاز استفاده می گردد.

 

انواع اینورترها از نظر کاربرد کدامند؟

- از نظر کاربرد اینورترها به دسته های مختلفی تقسیم م ی شوند. برای راه اندازی پمپ ها، فن ها،آسانسور،جرثقیل، نوارهای نقاله ، دستگاههای اکسترودر و...... از اینورتراستفاده می شود. برای پمپ و فن از اینورترهای با گشتاور متغیر و برای آسانسورونوار نقاله و جرثقیل از اینورتر با گشتاور ثابت و برای اکسترودرها از اینورتر با فیدبک PG بهره برداری میکنند.

 

مزایای استفاده از اینورترها چیست؟

- 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.

 مزایای استفاده از كنترل كننده های دور موتورهای الكتریكی  :

– عمر مفید بالا (به دلیل استفاده از مدارات الكترونیك قدرت)

-توانائی کنترل دور موتور در بازگرداندن انرژی مصرفی در ترمزهای مكانیكی و یا مقاومت های الكتریكی به شبكه

-كاهش جریان راه اندازی كشیده شده از شبكه (جریان راه اندازی كمتر از 10 درصد جریان نامی می شود)

-كاهش مصرف انرژی در سیستم های دارای فن (در گذشته با وجود موتور های دور ثابت، كنترل جریان سیال با دمپرها صورت می گرفت)

-كاهش تنش های الكتریكی (به دلیل راه اندازی و توقف نرم) و در پی آن كاهش تنش های مكانیكی و این خود باعث كاهش هزینه های تعمیر و نگهداری می شود.

-افزایش دامنه تغییرات ممكن برای سرعت موتور نسبت به روش های مكانیكی

اینورتر چگونه مصرف برق را کاهش می دهد؟

- اینورتر به صورت هوشمند میزان بار وارده به موتور را تشخیص داده و متناسب با همان بار، به موتور جریان می دهد و این جریان در بسیاری از مواقع از جریان نامی موتور کمتر است.

 

 اینورتر

معرفی درایو یا اینورتر

دستگاهی الکترونیکی است که بوسیله آن می توان سرعت موتورهای سه فاز را تغییر داد . از دیگر کاربردها و مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد :

تنظیم کننده سرعت موتور (کنترل دور)

تغیر دهنده جهت دور به راحتی و بدون نیاز به کنتاکتور

روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی

 کاهش ضربه های مکانیکی و در نتیجه افزایش طول عمر مفید قسمت مکانیکی

 حفاظت موتور در مقابل افزایش ولتاژ و جلوگیری از آسیب دیدن موتور  

راه اندازی نرم موتور بدون هیچگونه ضربه به قسمتهای مکانیکی مثل کوپلینگها ، گیر بکسها ، تسمه ها ، زنجیرها و ... و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مکانیکی را به دنبال خواهد داشت .  

حفاظت موتور در برابر اضافه بار؛ در این حالت چنانچه بار موتور از مقدار معمول مجاز بیشتر شود ، اینورتر موتور را خاموش می نماید و به کاربر پیام اضافه بار نشان می دهد .

جلوگیری از گرم کردن و در نهایت سوختن موتور در کابرد هایی که موتور به طور مداوم چپگرد و راستگرد و یا خاموش می شود .  

 

 

کاهش هزینه برق مصرفی :

به دلیل آنکه موتور یک بار ر-اکتیو روی شبکه دارد چنانچه از درایو برای راه اندازی و کنترل موتور استفاده گردد چون درایو دارای یک بانک خازنی می باشد این بار ر-اکتیو را جبران می نماید و تنها بار اکتیو را از شبکه برق مصرف می نماید ، بنابراین جریان مصرفی بسیار کاهش می یابد .

همچنین چون در بسیاری از کارب ر دها انرژی زیادی برای راه اندازی لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می کنند بنابراین میزان جریان زیادتری هم در حین کار از شبکه استفاده می کند .

چنانجه از اینورتر استفاده شود ، اینورتر به صورت کاملا اتوماتیک این جریان را در حین راه اندازی به مقدار لازم افزایش و در حین کار به مقدار لازم کاهش می دهد ، بنابراین به طور کلی هزینه برق مصرفی ک اهش چشم گیری خواهد داشت .

 

 

 کاهش جریان راه اندازی :

در بسیاری از کاربردها به هنگام راه اندازی ،‌موتور جریان بسیار بالایی از شبکه می کشد و موجب کاهش ولتاژ شبکه و ایجاد صدماتی به تاسیسات برق رسانی و سایر دستگاهها می گردد . این جریان به 6 برابر جریان نامی موتور می رسد که بسیار نا مطلوب می باشد .

چنانچه از اینورتر استفاده شود این اضافه جریان بسیار اندک خواهد شد ( حداکثر 0.2 برابر ) به عنوان مثال اگر یک موتور با جریان نامی 10آمپر کار کند در هنگام راه اندازی این جریان به 60آمپر می رسد و در صورت استفاده از اینورتر این جریان حداکثر به 12آمپر می رسد .

کاهش جریان موتور به صورت اتوماتیک در هنگامی که بار موتور کم می شود . این قابلیت به غیر از کاهش هزینه برق مصرفی موجب افزایش طول عمر مفید موتور خواهد شد .

امکان استفاده از برق تکفاز 220 ولت به جای سه فاز 380 ولت برای راه اندازی موتور سه فاز حداکثر با توان 3 HP ( 2.2kw ). به این معنا که می توان با برق خانگی یک موتور سه فاز را کاملا به صورت عادی راه اندازی نمود .

 قابلیت داشتن دورهای مختلف به صورت حافظه ای .تبدیل یک موتور یک دور به یک موتور چند دور با سرعتهای دلخواه

 

 

امکان ایجاد فشار ثابت در کاربرد پمپها :

به این ترتیب که با تغییر دور موتور فشار مورد نظر را ثابت نگه میدارد . به عنوان مثال فشار آب یک مخزن را ثابت نگه می دارد بنابراین در هنگام مصرف آب دور موتور به صورت خودکار زیاد می شود و در هنگامی که آب مصرف نمی گردد دور موتور به صورت خودکار کاهش می یابد . بنابراین دور موتور با مقدار مصرف تغییر می نماید بنابراین آب با فشار ثابت به تمام نقاط می رسد .

مکان اتصال انکدر به اینورتر که باعث می شود دور یک موتور با موتور دیگر یکسان شود .

کنترل دور به صورت خودکار در مواردی که لازم است دور موتور بسته به میزان محصول تولید شده تغییر کند .

 

 

مقایسه عملکرد سافت استارتر با اینورتر ها

الف-راه انداز نرم:

۱-راه انداز نرم درصنعت برای راه اندازی الکتروموتور بکار میرود و دراین حالت بیشترین جریان راه اندازی حدود ۲٫۵ برابرجریان حالت عادی موتوراست محنی راه اندازی با یک شیب مناسب وقابل انتخاب است.

۲-در راه اندازنرم ازکلیدهای استاتیکی(SSR)استفاده میشود که درتوانهای پایین ازترایاک و در توانهای بالا ازیک جفت تایستور بصورت معکوس وموازی استفاده میشود

۳-درراه اندازنرم تغییر ولتاژ وجود دارد و در واقع با کنترل ولتاژسینوسی ورودی درهردو نیم سیکل مثبت و منفی ولتاژخروجی باهمان فرکانس ورودی میشود.

۴-از راه انداز نرم میشود بعنوان کنترل دورهم استفاده کرد ولی درصنعت استفاده نمیشود،اما(دیمر،،کنترل نورلامپ،،کنترل دورپنکه،،،)یک راه اندازنرم تک فازاست که بعنوان کنترل دور استاتیکی استفاده میشود

۵-ازیک راه اندازنرم میشود تعدادزیادی موتور را با ایجادیک مدارفرمان مناسب راه اندازی کرد مثلا تعداد۱۰ دستگاه موتور یا بیشتر را میشود با یک راه اندازنرم روشن کرد.

۶-در راه اندازنرم امکان افزایش دور موتور بیشتراز دور نامی وجودندارد

۷-مدارستاره مثلث یا همان مداردوضرب هم یک راه اندازنرم است اما بصورت کنتاکتوری و بیشترین جریان راه انداز حدود چهاربرابراست است ومنحنی راه انداز بصورت جهشی میباشد و غیرقابل انتخاب.

«کلیدهای استاتیکی یاهمان SSR درجریانهای مختلف دربازار وجود دارد»

ب- اینورتر یا کنترل دور

۱-راه اندازی الکتروموتور با بیشترین جریان راه اندازی حدود جریان عادی موتور بایک منحنی تقریباخطی قابل انتخاب

۲-اینورتر بهترین راه اندازنرم موتور است ولی باقیمتی بیش ازچهاربرابر راه اندازنرم یاهمان سافت استارت

۳- درصنعت از اینور یا کنترل دور بطور عموم برای موتورهایی که کنترل سرعت لازم است استفاده میشود

۴-تغیرات دور موتور در اینورتر با تغییرفرکانس ایجادمیشود لذا امکان افرایش فرکانس خروجی تا چندین برابرفرکانس ورودی وجود دارد

۵-دراستفاده ازکنترل دور امکان افزایش دورموتوربیشترازدورنامی وجودداردباافزایش فرکانس ولتاژ خروجی دور موتورافرایش می یابد

۵-بطورمعمول دراینورتورها از ترانزیستورهای IGBT درقدرت های بالااستفاده میشود ودرقدرت های پایین ازترانزیستورهای MOSFET هم قدرت استفاده میشود

در مجموع سافت استارتر همانطور كه از نامش پیداست تنها در هنگام راه اندازی یك الكتروموتور كاربرد دارد. الكتروموتورها به دلیل كشیدن جریان ۶ تا ۸ برابر جریان نامی در هنگام راه اندازی صدمات زیادی می بینند بطوریكه عمده استهلاك الكتروموتورها در هنگام راه اندازی می باشد. بوسیله سافت استارتر راه اندازی از طریق افزایش كنترل شده فركانس یا ولتاژ انجام می گیرد و با این كار Energy Saving  نیز صورت می گیرد.

اینورتر محدود به زمان راه اندازی نمی باشد و در هر لحظه می توان بوسیله سیگنالهای كنترلی كه معمولا ۴~۲۰ mA می باشد سرعت الكتروموتور را كنترل نمود

اینورتر قابلیت های بسیار زیادی دارد از قبیل : راه اندازی نرم موتور، چپگرد راستگرد کردن موتور وتغییر دور موتور.

والبته قیمت بالاتری نیز دارد. حال آنکه سافت استارتر فقط برای راه اندازی نرم موتور استفاده میشه.

 


 

از اینورترها در سه ناحیه استفاده می گردد :

1-  فعالیتهای گشتاور ثابت مثل میکسرها , اکسترودرها , نوارهای نقاله و . . .

2-  فعالیتهای توان ثابت مثل کشش و دستگاههای ماشینی.

3-  فعالیتهای گشتاور متغیر مثل فن و پمپ.

در پمپها و فنها میزان دبی با سرعت موتور متناسب است. اما توان مصرفی با مکعب سرعت تناسب دارد. مثلاً اگر دور موتور به میزان 50% کاهش یابد آنگاه توان مصرفی لازم  12.5% خواهد بود و این   به مفهوم 87.5%  صرفه جویی در انرژی است.

 

منبع : http://bia2bargh.blogsky.com/1390/08/02/post-24

 

 ---------------------------------------------------------------------------

.

 

این شرکت با دارا بودن کادری مجرب از مهندسین برق  ،  توانایی طراحی ، اجرا  و تأمین قطعات ، اتوماسیون ماشین آلات صنعتی و همچنین اجرای پروژه های  اتوماسیون صنعتی را دارد .

جهت مشاوره و طراحی یا  اجرای پروژه  تماس بگیرید :

 

شماره تلفن های تماس :

09125280703    مهندس سلمانی


اینورتر / کنترل دور موتور / تابلو اینورتر / کنترل سرعت موتور / مجری سیستم کنترل / اجرای سیستمهای کنترل / سازنده تابلو اینورتر / انواع  اینورتر / کنترل اینورتر با  plc 

 



شبکه اجتماعی فارسی کلوب | Buy Mobile Traffic | سایت سوالات