مقایسه جامع درایوهای مدیوم ولتاژ و درایوهای ولتاژ پایین

فهرست مطالب

آیا باید از درایوهای مدیوم ولتاژ استفاده کنید؟

برای آشنایی بیشتر با درایوهای مدیوم ولتاژ ابتدا باید به این نکته توجه کرد که بیشتر تکنسین‌ها و مهندسان صنعت با درایوهای ولتاژ پایین (LV) آشنایی دارند و از مزایا و محدودیت‌های آنها مطلع هستند. اما افراد کمی با مزایا و محدودیت‌های درایوهای مدیوم ولتاژ (MV) آشنا هستند، زیرا این درایوها به اندازه‌ی درایوهای ولتاژ پایین رایج نبوده‌اند. در بسیاری از کاربردها، می‌توانید هم از درایو ولتاژ پایین و هم از درایو مدیوم ولتاژ استفاده کرده و نتایج خوبی بگیرید. اما اگر در تصمیم‌گیری میان این دو نوع درایو دچار تردید هستید، این مقاله می‌تواند نقطه‌ی شروع خوبی برای شما باشد تا به انتخابی آگاهانه‌تر دست یابید.

پیچیدگی

ممکن است تصور کنید که درایوهای مدیوم ولتاژ به‌مراتب پیچیده‌تر از درایوهای ولتاژ پایین هستند؛ و در بیشتر موارد، حق با شماست! با این حال، در برخی کاربردها، درایوهای ولتاژ پایین با محدودیت‌هایی روبرو می‌شوند که نیاز به استفاده از تجهیزات اضافی برای رفع آنها دارند. این محدودیت‌ها شامل مسائل مربوط به هارمونیک، ضریب توان پیش‌افتاده، عایق‌کاری موتور، جریان‌های یاتاقان موتور، تداخلات الکترومغناطیسی (EMI/RFI)، و عدم انطباق با استانداردهای تأمین برق محلی است. این عوامل باعث می‌شوند که نصب موتور و درایو ولتاژ پایین از نظر پیچیدگی بیشتر از نمونه‌های مدیوم ولتاژ باشد.

البته، اگر فقط پیچیدگی خود درایوها را در نظر بگیریم، درایوهای ولتاژ پایین از مزیت سادگی بیشتری برخوردارند

صلاحیت‌های تکنسین‌های خدماتی

بیشتر تکنسین‌ها برای کار با تجهیزات ولتاژ پایین آموزش دیده و واجد شرایط هستند؛ اما این افراد معمولاً آموزش‌های لازم یا اطمینان کافی برای کار با درایو مدیوم ولتاژ را ندارند. کار کردن با درایو مدیوم ولتاژ نیاز به تکنسینی باتجربه‌تر و دارای مهارت‌های پیشرفته دارد، زیرا این نوع درایوها از نظر هزینه و اهمیت عملیاتی، حساس‌تر هستند. به دلیل این سطح از تجربه و مهارت، یافتن تکنسین‌های واجد شرایط برای کار با این درایوها دشوارتر است.

از لحاظ دسترسی به تکنسین‌های واجد شرایط، مزیت به نفع درایوهای ولتاژ پایین است.

اندازه فیزیکی

درایوهای مدیوم ولتاژ معمولاً فضای بیشتری را نسبت به درایوهای ولتاژ پایین اشغال می‌کنند. اما افزودن ترانسفورماتورهای ورودی/خروجی به درایوهای ولتاژ پایین اغلب باعث می‌شود که درایو مدیوم ولتاژ به گزینه‌ای جمع‌وجورتر تبدیل شود.

از نظر اندازه فیزیکی، هر دو نوع درایو مدیوم ولتاژ و ولتاژ پایین امتیاز برابری دارند.

هزینه

برای بیشتر کاربردها، هزینه یکی از مهم‌ترین عوامل است. در گذشته، بیشتر مهندسان برای توان‌های بالای 250 اسب بخار، موتور مدیوم ولتاژ انتخاب می‌کردند. با این حال، به دلیل هزینه بالای درایوهای مدیوم ولتاژ، این نقطه‌ی تغییر زمانی که موتورها همراه با VFD استفاده می‌شدند، به توان‌های بسیار بالاتری منتقل می‌شد. با پیشرفت درایوهای مدیوم ولتاژ از نظر اطمینان و کاهش هزینه، این نقطه‌ی تعویض اکنون به حدود 600 اسب بخار رسیده است. البته این مقدار با توجه به نوع کاربرد می‌تواند بسیار متفاوت باشد. برای ارزیابی صحیح هزینه، باید به چند پرسش کلیدی پاسخ دهید:

آیا از یک موتور موجود استفاده می‌کنید و ولتاژ موتور چقدر است؟
آیا برای تغذیه درایو نیاز به ترانسفورماتور کاهنده دارید؟
آیا ویژگی‌های گشتاور موتور به گونه‌ای است که نمی‌توان از ترانسفورماتور خروجی VFD استفاده کرد؟
آیا در حال جایگزینی یک VFD موجود هستید؟
آیا موتور موجود است یا جدید؟
اندازه موتور چقدر است؟
اندازه‌ی داکت‌ها و هزینه‌ی سیم مسی چقدر است؟

ترانسفورماتورها، فیلترهای هارمونیک و فیلترهای موج سینوسی خروجی می‌توانند هزینه‌ی موتور ولتاژ پایین را به‌طور قابل توجهی افزایش دهند.

در نهایت، از نظر هزینه نمی‌توان امتیاز خاصی به درایو ولتاژ پایین یا مدیوم ولتاژ داد، زیرا هر سناریو با توجه به شرایط شخصی دارای متغیرهای بسیاری است.

ایمنی

هنگام کار بر روی یک درایو ولتاژ پایین، معمولاً نیاز است که تجهیزات در حالت روشن و کابینت باز باشند. این شرایط خطر بالای آرک فلش را ایجاد می‌کند. اما در کار با درایو مدیوم ولتاژ، تجهیزات باید حتماً در حالت خاموش باشند که این خطر را عملاً به صفر می‌رساند. درایوهای مدیوم ولتاژ همچنین دارای ویژگی‌های ایمنی بیشتری هستند؛ از جمله تشخیص خطای زمین، قطع خودکار توان در صورت بروز خطاهای عمده، کاهش ولتاژ خازن‌های VFD به 50 ولت یا کمتر در مدت 15 دقیقه همراه با نشانگرهای LED، درهای محفظه‌ی MV مجهز به قفل مکانیکی Kirk برای کنترل‌کننده‌های بالادستی یا قفل الکترونیکی برای قطع توان ورودی، و هشدارهای روی درهای کابینت که خطرات ولتاژ و منابع متعدد برق را مشخص می‌کنند.

از نظر ایمنی، درایو مدیوم ولتاژ دارای مزیت بیشتری است.

قابلیت اطمینان

طول عمر درایوهای ولتاژ پایین، در بهترین حالت، حدود 20 سال است، البته به شرطی که در محیطی پوشیده و با فشار مثبت و هوای فیلتر شده قرار گیرند. بدون این شرایط، طول عمر آنها معمولاً بین 3 تا 7 سال خواهد بود. در مورد درایوهای مدیوم ولتاژ، طول عمر درایوهای جدید بسته به تمیزی محیط نصب می‌تواند بین 15 تا 40 سال باشد. (این ارقام مربوط به طول عمر کلی درایو است و به معنای زمان متوسط بین خرابی‌ها (MTBF) نیست. MTBF برای هر درایو به طور قابل توجهی بر اساس نوع کاربرد آن متفاوت است).

به وضوح، در زمینه قابلیت اطمینان، مزیت با درایو مدیوم ولتاژ است.

عایق‌بندی موتور

موتورهایی که با VFD کار می‌کنند اغلب به عایق‌بندی بهبودیافته‌ای نیاز دارند تا در برابر ولتاژهای بالا و ناگهانی که توسط درایو ایجاد می‌شود، مقاومت کنند. در حالی که موتورهای ولتاژ پایین که از برق شبکه تغذیه می‌شوند یک موج سینوسی نرم دریافت می‌کنند، موتورهایی که با VFD کار می‌کنند با پالس‌هایی مواجه می‌شوند که باعث ایجاد ولتاژهای پیک بالا در ترمینال‌های موتور می‌شوند. در برخی موارد، برای رفع این مشکل، نیاز به فیلتر dV/dt یا حتی یک فیلتر موج سینوسی کامل بین VFD و موتور داریم. با این حال، درایوهای مدیوم ولتاژ جدید به لطف تکنولوژی پیشرفته خود، به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به عایق‌بندی اضافی نیاز ندارند؛ چرا که خروجی آنها تقریباً به شکل موج سینوسی است.

از نظر نیاز به عایق‌بندی موتور، درایو مدیوم ولتاژ جدید برتری دارد.

تداخلات الکترومغناطیسی و فرکانس رادیویی (EMI / RFI)

تداخلات الکترومغناطیسی و فرکانس رادیویی که ناشی از سوئیچینگ سریع نیمه‌هادی‌های خروجی است، اغلب باعث ایجاد اختلال در رادیو، تله‌متری و ابزار دقیق فرایند می‌شود. برای کاهش این تداخلات، فیلترهایی در دسترس هستند، اما داشتن شکل موج ولتاژ موتور مناسب و همچنین محافظت و اتصال به زمین صحیح بسیار مهم است. همان‌طور که قبلاً اشاره کردیم، درایوهای مدیوم ولتاژ جدید می‌توانند به‌طور مستقل یک شکل موج سینوسی تقریباً کامل ایجاد کنند.

از نظر تداخلات EMI/RFI، مزیت با درایوهای مدیوم ولتاژ جدیدتر است.

ضریب توان جابجایی

بیشتر درایوهای VFD، صرف‌نظر از سطح ولتاژ، دارای ضریب توان جابجایی بسیار خوبی هستند. درایوهای ولتاژ پایین و درایو مدیوم ولتاژ هر دو ضریب توان جابجایی در حدود 95% دارند.

از نظر ضریب توان جابجایی، هر دو نوع درایو امتیاز برابری دارند.

هارمونیک‌ها و کیفیت توان

در زمینه‌ی کیفیت توان، درایو مدیوم ولتاژ به‌طور قابل توجهی از درایوهای ولتاژ پایین برتر است. این درایوها همچنین از نظر کاهش تداخلات هارمونیکی بسیار مؤثرتر عمل می‌کنند. همان‌طور که پیش‌تر اشاره کردیم، درایوهای مدیوم ولتاژ جدید می‌توانند به‌طور مستقل یک شکل موج سینوسی تقریباً کامل تولید کنند، در حالی که درایوهای ولتاژ پایین نیاز به فیلترهایی برای دستیابی به این نوع موج دارند.

در زمینه‌ی هارمونیک‌ها و کیفیت توان، مزیت به‌وضوح با درایوهای مدیوم ولتاژ است.

نتیجه‌گیری

ممکن است به نظر برسد که درایوهای مدیوم ولتاژ برنده‌ی واضح این مقایسه هستند، و در بسیاری از موارد همین‌طور است. اما بسته به پروژه‌ی خاص شما، ممکن است همچنان یک درایو ولتاژ پایین بهترین گزینه باشد. بهترین راه برای تصمیم‌گیری در مورد اینکه کدام درایو نتایج بهتری برای شما خواهد داشت، تماس با ما است. ما به شما کمک خواهیم کرد تا درایوی متناسب با نیازهای شخصی خود پیدا کنید.

همچنین شرکت الکتروفرآیند رشنو به صورت تخصصی در زمینه تعمیر درایو و اینورتر و تعمیر سافت استارتر انواع برند های معتبر مانند زیمنس، ABB(ای بی بی)، دلتا و … فعالیت دارد. جهت اطلاع از شرایط تعمیرات و دریافت مشاوره با مشاورین متخصص شرکت در ارتباط باشید.