درایوها از جمله تجهیزات بسیار پرکاربرد صنعتی هستند. اینورتر صنعتی یا VFD از دیگر نام های مورد استعمال برای این تجهیزات است. قابلیت های ویژه درایو در کنترل عملکرد موتور و همچنین نقش غیر قابل انکار آن ها در بهبود بهره وری و کاهش مصرف انرژی را در هیچ دستگاه دیگری نمی توان پیدا کرد.
درایو تکفاز به سه فاز به منظور راه اندازی موتور سه فاز با برق تکفاز مورد استفاده قرار می گیرد. این درایوها در توان های پایین عرضه می شوند. به عنوان مثال نمونه های تکفاز درایو v20 زیمنس تا حداکثر توان 3 کیلووات عرضه می شوند. حداکثر توان قابل بهره برداری در نمونه های تکفاز درایو اشنایدر تا 4 کیلووات نیز می رسد.
در این مقاله به بررسی یک سوال مهم درباره این درایوها خواهیم پرداخت: آیا استفاده از این درایوها برای ما مزیتی دارد یا به دلیل ضرورت از آن استفاده می کنیم؟ با من همراه باشید تا پاسخ این سوال را پیدا کنیم.
مقدمه ای بر ساختار و عملکرد درایو
عملکرد درایو را می توان به دو مرحله تقسیم کرد. در گام اول برق AC ورودی (برق شهر) به کمک دیودها به DC تبدیل می شود. در مرحله دوم و پس از عبور سیگنال یکسو شده از خازن ها، یک سیگنال AC ثانویه تولید می شود.
ولتاژ ثانویه با روش کلیدزنی ترانزیستورهای قدرت تولید می شود. در واقع می توان خروجی درایو را به یک منبع تغذیه سوئیچینگ تشبیه کرد. به ازای هر فاز ورودی یک طبقه یکسوساز و یک طبقه اینورتر (مبدل DC به AC) در ساختار درایو تعبیه می شود.
درایو تکفاز به سه فاز دارای یک طبقه یکسوکننده و سه طبقه اینورتر است. در حالی که نمونه های سه فاز به سه فاز درایو دارای سه طبقه یکسوساز هستند. سایر جزئیات مربوط به کنترل و عملکرد درایو در همه نمونه ها یکسان است.
در مقاله درایو چیست و چه کاربردهایی دارد؟ به تشریح بیشتر این موضوع پرداخته ایم.
درایو تکفاز به سه فاز
یکی از رایج‌ترین سوالاتی که در بخش راهنمایی انتخاب درایو دریافت می‌کنیم، در مورد تبدیل فاز است. چطور می توان یک موتور سه فاز را با برق تکفاز راه اندازی کرد؟ اغلب کاربران به دنبال ترکیب تبدیل فاز و کنترل سرعت در یک دستگاه هستند و صرفه جویی در هزینه و فضا را دوست دارند. با این حال، پاسخ به این سوال کار ساده ای نیست!
برق متناوب تک فاز در مکان های مسکونی و کشاورزی زیادی رایج است. حتی در برخی از مکان های صنعتی نیز با برق تکفاز مواجه هستیم. یک VFD می تواند یک موتور سه فاز را با یک منبع تغذیه ورودی تک فاز تغذیه کند، اما تبدیل فاز ملاحظات زیادی را مطرح می کند که معمولاً برای خرید VFD اهمیتی ندارد.
برخی از VFD ها به صورت ویژه برای تبدیل تک فاز به سه فاز ساخته شده اند. اغلب تولید کنندگان درایو در سبد محصولاتشان نمونه هایی از درایو تکفاز به سه فاز گنجانده اند. این VFD ها بر اساس جریان خروجی سه فاز درجه بندی می شوند.
این درایوها فقط قادر به راه اندازی موتورهای کوچک هستند. در نمونه های جدید درایو زیمنس توان درایو تکفاز به سه فاز به توان 3 کیلووات محدود است. برخی از سری های درایو اشنایدر مانند آلتیوار 71 تا توان 4 کیلوات نیز عرشه می شدند.
در حال حاضر نیز برخی از نمونه های 4 کیلوات اشنایدر در بازار ایران قابل تامین است. نکته مهمی که باید در اینجا به آن اشاره کنیم محدودیت ولتاژ خروجی درایو تا سقف ولتاژ ورودی است. در واقع درایو تکفاز به سه فاز خروجی سه فاز 220 ولت تولید می کند. برخی از موتورهای الکتریکی سه فاز قادرند با این ولتاژ در اتصال مثلث عمل کنند.
موارد استفاده درایو تکفاز به سه فاز
این درایوها در صنایع مختلف برای انجام کارهای سبک مورد استفاده قرار می گیرند. موتورهای سه فاز نسبت به نمونه های تکفاز مزایای بیشماری دارند. مهمترین مزیت موتورهای سه فاز، بهره وری بالاتر آن ها است. به همین دلیل عموما استفاده از موتور سه فاز در صنایع رایج تر است.
زمانی که قصد استفاده از موتور سه فاز داشته باشیم اما به شبکه سه فاز دسترسی نداشته باشیم یا به عبارت بهتر برق تکفاز در دسترس باشد، از درایو تکفاز به سه فاز می توان استفاده کرد. اما در صورتی که قصد استفاده از این درایو را دارید به نکته زیر توجه کنید:
“این درایوها صرفا در صورتی که نیاز به کنترل دور موتور الکتریکی دارید قابل استفاده هستند. استفاده از این تجهیزات به منظور تبدیل برق تکفاز به سه فاز برای تجهیزاتی غیر از موتور توصیه نمی شود.”
نمونه های تکفاز به سه فاز درایو مناسب استفاده در کاربردهای کم مصرف مانند موتورهای رایج در لوازم خانگی و ماشین آلات سبک است. همچنین در شرایطی که برق سه فاز در دسترس نیست اما لازم است موتور سه فاز برای مدت زمان محدودی راه اندازی شود، می توان از این درایوها استفاده کرد.
محدودیت های درایو تکفاز به سه فاز
اگرچه در صورت لزوم می توان از درایوهای تکفاز به سه فاز استفاده کرد، اما باید توجه داشته باشید در صورت استفاده از این تجهیزات با برخی محدودیت ها مواجه خواهید شد. در ادامه به بررسی مهمترین چالش های استفاده از این درایوها خواهیم پرداخت:
محدودیت نوع موتور: از این درایوها تنها برای راه اندازی موتورهایی که در وضعیت مثلث با ولتاژ 220 ولت راه اندازی می شوند می توان استفاده کرد. چنانچه روی پلاک موتور شما دو ولتاژ مختلف درج شده باشد، ولتاژ کوچکتر مربوط به اتصال مثلث است.
محدودیت توان: VFD های تک فاز که به طور خاص برای تبدیل فاز ساخته شده اند، برای موتورهای کوچک، طراحی می شوند. حداکثر توان این درایوها بین 3 تا 4 کیلووات در برندهای مختلف متغیر است.
افزایش هزینه: در این درایوها جریان لازم برای تامین تغذیه موتور به جای سه فاز روی دوفاز متمرکز است. به بیان دیگر جریانی که در نمونه های سه فاز از سه مسیر دیودی عبور می کرد در این درایوها از یک دیو عبور می کند.
به منظور حفظ پایداری عملکرد و طول عمر مفید درایو، توصیه می شود از درایو تکفاز به سه فاز با ظرفیت توان بیشتری استفاده کنید. استفاده از درایو با توان بالاتر باعث افزایش هزینه می شود.
کاهش راندمان: تبدیل تک فاز به سه فاز باعث ایجاد تلفات می شود. این موضوع مصرف برق را افزایش و راندمان را کاهش می دهد.
جمع بندی
گاهی اوقات ناگزیر به راه اندازی موتور سه فاز هستیم اما به برق سه فاز دسترسی نداریم! در این موارد می توانیم از درایو تکفاز به سه فاز استفاده کنیم. توان این درایوها محدود است و حداکثر تا توان 4 کیلووات را پشتیبانی می کنند.
اما با استفاده از یک تجهیز جانبی می توان موتورهای سه فاز تا توان 7.5 کیلووات را نیز با برق تکفاز راه اندازی کرد. برای این منظور نیاز به استفاده از یک تجهیز جانبی دارید. در این روش از یک منبع تغذیه سوئیچینگ برای تبدیل ولتاژ تکفاز به DC استفاده می شود.
خروجی منبع تغذیه به باس DC درایو سه فاز متصل شده و از این طریق تغذیه موتور تامین می شود. در صورتی که نیاز به مشاوره بیشتر دارید، همین الان با ما تماس بگیرید. مشتاق شنیدن صدای گرمتان هستیم.