درایو یا اینورتر چیست؟

درایو فرکانس متغیر یا همان Variable Frequency Drive تجهیزی جهت راه اندازی و کنترل موتورهای الکتریکی است. به طور کلی درایو به کمک روش های متعددی که ساده ترین آن تغییر ولتاژ و فرکانس با نسبت ثابت است، سرعت موتور را کنترل و عملیات راه اندازی را ساده تر میکند. نام های دیگر درایو عبارتند از: درایو با سرعت متغیر، درایو سرعت قابل تنظیم، درایو فرکانس قابل تنظیم، درایو AC، میکرو درایو و اینورتر. در این مقاله به بررسی درایو و طرز کار اینورتر یا همان درایو خواهیم پرداخت.

مقدمه

همانطور که در ابتدای مقاله به آن اشاره شد، فرکانس و سرعت رابطه مستقیم دارند. به بیان ساده تر هر چه فرکانس بیشتر باشد سرعت نیز افزایش خواهد یافت. بنابراین می توان به کمک اینورتر با تنظیم ولتاژ و فرکانس، سرعت موتور را کنترل کرد و همچنین جریان راه اندازی موتور را کنترل کرد و موتور را به نرمی راه انداخت. در ادامه به این سوال که اینورتر چیست و چه کاربردی دارد پاسخ خواهیم داد. 

طرز کار اینورتر

بخش اول – یکسوساز

به طور کلی اینورتر یا همان درایو به 3 بخش کلی تقسیم میشود. بخش اول مبدل AC به DC یا همان بخش یکسوساز است. بخش یکسوساز نیز دارای انواع مختلفی است که بر اساس تکفاز یا 3 فاز بودن سیستم و همچنین نوع کنترل یکسوساز متفاوت هستند. ساده ترین نوع 3 فاز آن متشکل از 6 دیود یکسوساز است که به آن یکسوساز کنترل نشده هم میگویند. در برخی موارد به جای تمام دیود ها از تریستور استفاده میشود که به آن یکسوساز تمام کنترل شده میگویند. اما مرسوم ترین حالت استفاده از ترکیب دیود و تریستور است که به آن یکسوساز نیمه کنترل شده میگویند. دلیل استفاده از این روش قیمت مناسب و همچنین کنترل بخش دوم یعنی لینک دی سی است. برای آشنای با سوئیچ تریستور به مقاله “تریستور چیست؟” مراجعه کنید.

بخش دوم – لینک دی سی

پس از انجام عملیات یکسوسازی ولتاژ به دست آمده دارای ریپل است که مطلوب ما نیست بنابراین در مرحله دوم باید ریپل ولتاژ یکسو شده را حذف کنیم، این عمل به کمک خازن لینک دی سی انجام میشود که در اصل به صورت فیلتر عمل میکند از تغییرات ناگهانی ولتاژ یکسو شده جلوگیری میکند تا ولتاژ صاف تری داشته باشیم. مقدار دقیق ولتاژ به دست آمده وابسته به نوع سیستم تکفاز یا 3 فاز، دامنه منبع ولتاژ تغذیه، میزان عدم تقارن شبکه متصل به اینورتر، بار موتور، امپدانس شبکه، سلف خطوط و همچنین امپدانس شبکه است. 

بخش سوم – اینورتر

در نهایت در بخش سوم که اینورتر نام دارد و گاهی به اشتباه درایو را با این نام خطاب میکنند. در این بخش ولتاژ دی سی یکسو شده به ولتاژ AC با فرکانس دلخواه تبدیل میشود. این عمل به کمک مبدل الکترونیک قدرت و فرمان های سوئیچینگ که اصطلاحا مدولاسیون PWM نامیده میشود انجام میگردد. البته مدولاسیون های دیگری نیز برای انجام عملیات سوئیچینگ و تولید ولتاژ AC سه فاز وجود دارد، به عنوان مثال مدولاسیون بردارهای فضایی که پیچیده تر از روش PWM است. کلیدهای استفاده شده جهت عملیات سوئیچینگ به طور معمول از خانواده IGBT هستند که در مقاله “IGBT چیست؟” به طور مفصل به نحوه عملکرد، ساختمان IGBT، علت سوختن ای جی بی تی و … در این مقاله اشاره شده است. توصیه میشود برای شناخت بهتر سیستم درایو این مقاله را مطالعه کنید. حال به بررسی طرز کار اینورتر میپردازیم. فرض کنید در بخشی از سیستم نیاز به سرعت کمتری نسبت به سرعت نامی داریم به صورت تئوری کافیست تا میزان فرکانس را به مقدار کافی کاهش دهیم مثلا مقدار آن را به 30 هرتز تغییر دهیم. اما به دلیل ویژگی های رفتاری موتورهای الکتریکی با تغییر فرکانس به تنهایی هسته مغناطیسی موتور دچار اشباع مغناطیسی شده و این امر باعث داغ شدن موتور و در نهایت ایجاد اختلال و سوختن موتور الکتریکی میشود. بنابراین یکی از دلایل سوختن موتور میتواند بر هم زدن نسبت ولتاژ به فرکانس باشد. این نسبت در اصل متناسب با شار مغناطیسی است و با ثابت نگه داشتن میزان شار اعمالی به هسته موتور الکتریکی ثابت می‌ماند و از اشباع مغناطیسی جلوگیری می گردد. بنابراین با فرض لینک دی سی 600 ولت و فرکانس هارمونیک اصلی 60 هرتز برای رسیدن به فرکانس 30 هرتز و سرعت مورد نظر کافیست تا ولتاژ اعمالی را نصف کرده و به میزان 300 ولت کاهش دهیم. حال این سوال پیش خواهد آمد که چگونه می توان به کمک کلید IGBT مقدار ولتاژ را از 600 ولت به 300 ولت کاهش داد. در پاسخ به این سوال باید روش مدولاسیون پهنای پالس یا PWM را معرفی کرد. تصور کنید که می‌توانیم فشار را در یک خط آب با روشن و خاموش کردن شیر با سرعت بالا کنترل کنیم. بنابراین با تغییر پهنای پالس های تولیدی به کمک کلیدزنی میتوان میزان ولتاژ شکل موج سینوسی را کنترل کرد و تغییر داد. 

مزایا اینورتر چیست؟

در این بخش به معرفی مزایا اینورتر یا همان درایو میپردازیم. اینورتر دارای مزایا متعددی است که در زیر به مهمترین آن ها اشاره میکنیم.

کاهش مصرف انرژی و هزینه های انرژی

به کمک درایو میتوانید موتور الکتریکی را متناسب با بار مورد نظر و سرعت و گشتاور مورد نیاز به حرکت درآورید. این مزیت باعث میشود تا انرژی اتلافی کاهش یابد. موتورهای الکتریکی بالغ بر 65 درصد صنعت را در اختیار دارند و یکی از تجهیزات پر کاربرد صنعتی محسوب میشوند. همچنین برخی از درایوها قابلیت بازگشت انرژی به سمت شبکه برق را دارند و این امر باعث میشود تا بخشی از هزینه های مصرفی کاهش یابد و راندمان سیستم به میزان قابل قبولی بالا رود. 

افزایش تولید از طریق کنترل دقیق تر فرآیند

با توجه به راه اندازی و استپ نرم و همچنین قابلیت کنترل فرآیندهای صنعتی، درایو الکتریکی کنترل مناسب و همچنین سیستم دقیق تری در اختیار بهره بردار قرار میدهد و از این طریق می توان میزان تولید را افزایش داد. 

افزایش عمر تجهیزات و کاهش تعمیر و نگهداری

شاید مهم ترین ویژگی درایو افزایش عمر تجهیزات و کاهش میزان دفعات تعمیر و کاهش هزینه های نگهداری سایر تجهیزات است. به عنوان مثال با کاهش جریان راه اندازی موتور الکتریکی، درایو می تواند عمر موتور را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. همین امر باعث کاهش زمان خاموشی سیستم و افزایش راندمان خواهد شد. همچنین سیستم حفاظتی درایو، مانند حفاظت اضافه بار، اضافه ولتاژ، حفاظت های حرارتی و … را ارائه میدهد که باعث میشود تا خرابی سیستم زیاد نشود و قابلیت اطمینان تجهیزات افزایش یابد. همچنین از مسائل فیزیکی مانند ضربه های ناگهانی هنگام راه اندازی یا شتاب و فشار ناخواسته سیستم جلوگیری میکند. 

نتیجه گیری

در این مقاله به بررسی اینورتر چیست و انواع آن و کاربرد اینورتر پرداختیم. متوجه شدیم که درایو مخفف چیست، اینورتر چیست و طرز کار اینورتر چگونه است. تیم فنی الکتروفی علاوه بر آموزش، قابلیت تامین igbt، خرید igbt برای سیستم شما و همچنین تعمیر درایو، تعمیر اینورتر، تعمیر igbt، تست igbt، مشخص نمودن علت سوختن ای جی بی تی، تعمیر کنترل برد اینورتر، تعمیر برد قدرت اینورتر و … را در کمترین زمان و با قیمت مناسب دارد. برای کسب اطلاعات بیشتر با تیم فنی شرکت تماس بگیرید.