درایو فرکانس متغیر از جمله تجهیزات بسیار پرکاربرد صنعتی است. قابلیت درایو در کنترل عملکرد موتور و نقش آن در کاهش مصرف انرژی را در هیچ دستگاه دیگری نمی توان پیدا کرد. درایو تکفاز به سه فاز از نمونه های توان پایین این محصولات است که به منظور راه اندازی موتور سه فاز با برق تکفاز مورد استفاده قرار می گیرد.
یکی از چالشهای برخی کسبوکارها و کارگاهها عدم دسترسی به شبکه سهفاز است. بسیاری از کارگاه ها به برق تکفاز دسترسی دارند اما نیازمند استفاده از موتور سه فاز هستند. موتور سه فاز نسبت به نمونههای تکفاز راندمان بالاتر، گشتاور بهتر، طول عمر بیشتر و کنترلپذیری بیشتری دارد.
در چنین شرایطی، درایو تکفاز به سه فاز یک ابزار حیاتی و کاربردی است. این دستگاه نهتنها امکان راهاندازی موتور سهفاز با برق تکفاز را فراهم میکند، بلکه مزایای دیگری مانند کنترل سرعت، راهاندازی نرم، حفاظت از موتور و تنظی دقیق عملکرد را نیز دارد.
این نمونه های درایو در توان های پایین عرضه می شوند. به عنوان مثال نمونه های تکفاز درایو v20 زیمنس تا حداکثر توان 3 کیلووات عرضه می شوند. اما حداکثر توان عملیاتی نمونه های تکفاز درایو اشنایدر تا 4 کیلووات نیز می رسد.
در این مقاله به یک سوال مهم درباره این درایو پاسخ می دهیم. آیا استفاده از این درایوها 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 درایو
موتورهای الکتریکی کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارند. رفتار متفاوت موتورها نسبت به سایر بارهای الکتریکی به ویژه در لحظه شروع به کار یکی از چالش های جدی صنایع است. روش های مختلفی برای غلبه بر این چالش معرفی شده است.
استفاده از سافت استارتر و درایو برای موتورهای توان بالا بهترین انتخاب است. اگر تنها به رفع چالش های راه اندازی و توقف موتور الکتریکی نیاز دارید، سافت استارتر انتخاب بهتری است. نمونه های متفاوتی از این تجهیزات در بازار موجود است که از آن جمله می توان به سافت استارتر اشنایدر و سافت استارتر زیمنس اشاره کرد.
اما اگر علاوه بر رفع چالش های راه اندازی و توقف به کنترل عملکرد موتور هم نیاز دارید، درایو تنها انتخاب شماست. درایو تنها دستگاهی است که قابلیت کنترل دقیق عملکرد موتور را دارد. اساس کار همه درایوها یکسان است. انواع مختلفی از درایو فرکانس متغیر در بازار ایران موجود است. از جمله برندهای محبوب بازار ایران می توان موارد زیر را نام برد:
- درایو زیمنس
- درایو اشنایدر
- درایو ABB
- درایو اینوونس
- و …
ساختار و عملکرد درایو
برای درک بهتر عملکرد درایو تکفاز به سه فاز لازم است ابتدا با ساختار داخلیVFD آشنا شویم. ساختار درایو از سه بخش اصلی تشکیل میشود:
- یکسوکننده ورودی
- باس DC
- اینورتر خروجی
درایو تکفاز همان عملکرد مدلهای سهفاز را دارد، با این تفاوت که ورودی آن ها فرق می کند! عملکرد درایو فرکانس متغیر 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 کلیدزنی (سوئیچینگ) ترانزیستورهای قدرت تشکیل می شود. در واقع خروجی درایو مانند یک منبع تغذیه سوئیچینگ است.
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.
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 برخی از مکان های صنعتی نیز از برق تکفاز استفاده می کنند.VFD می تواند موتور سه فاز را با منبع تک فاز راه اندازی 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 محصولات اشنایدر مانند درایو آلتیوار 71 تا توان 4 کیلوات نیز عرضه می شوند.
در حال حاضر نیز برخی از نمونه های 4 کیلووات 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.
کاربردهای درایو تکفاز به سه فاز
اینورتر تکفاز به سه فاز کاربردهای متنوعی دارد. بسیاری از صنایع کوچک تا متوسط در مکانهایی که موتور سهفاز نیاز است اما شبکه سهفاز موجود نیست از این درایوها بهره می برند. مهمترین کاربرد این درایوها استفاده از موتور سهفاز بدون نیاز به تغییر زیرساخت شبکه برق است.
موتورهای سه فاز نسبت به نمونه های تکفاز مزایای زیادی دارند. مهمترین مزیت موتور سه فاز، بهره وری بالاتر آن است. به همین دلیل عموما استفاده از موتور سه فاز در صنایع رایج تر است. اگر قصد استفاده از موتور سه فاز دارید اما به شبکه سه فاز دسترسی ندارید یا به عبارت بهتر برق تکفاز در دسترس شماست، از درایو تکفاز به سه فاز استفاده کنید!
در صورتی که قصد استفاده از این درایوها 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 تک فاز به سه فاز
اگرچه در صورت لزوم می توان از درایو تکفاز به سه فاز استفاده کرد، اما باید توجه داشته باشید استفاده از این تجهیزات محدودیت هایی نیز دارد. در ادامه به بررسی مهمترین چالش های استفاده از این درایوها خواهیم پرداخت:
محدودیت نوع موتور
این درایوها تنها برای راه اندازی موتوری که در وضعیت مثلث با ولتاژ 220 ولت راه اندازی می شود قابل استفاده اند. اگر روی پلاک موتور شما دو ولتاژ مختلف درج شده است، ولتاژ کوچکتر مربوط به اتصال مثلث است.
محدودیت توان
درایوهای تک فاز که به طور خاص برای تبدیل فاز ساخته می شوند توان محدودی دارند. حداکثر توان این درایوها بین 3 تا 4 کیلووات در برندهای مختلف متغیر است. اگر توان موتور مورد استفاده شما بیش از این است باید به فکر تغییر شبکه برق باشید.
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 دیود عبور می کند. بنابراین دیود باید توان بیشتری داشته باشد.
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
یکی از مهمترین مزایای درایو، بهبود بهره وری کلی سیستم است. در صورت استفاده از درایو تکفاز به سه فاز لازم است به یک نکته مهم توجه کنید! تبدیل برق تک فاز به سه فاز باعث ایجاد تلفات می شود. این موضوع مصرف برق را افزایش و راندمان را کاهش می دهد.
ذکر این نکته ضروری است که در اینجا کاهش راندمان در مقایسه با حالتی که از درایو سه فاز استفاده می شود مفهوم پیدا می کند.
جمع بندی
گاهی اوقات ناگزیر به راه اندازی موتور سه فاز هستیم اما به برق سه فاز دسترسی نداریم! در این موارد می توان از درایو تکفاز به سه فاز استفاده کرد. اما باید توجه کنید توان این درایوها محدود است و حداکثر تا توان 4 کیلووات را پشتیبانی می کنند.
با استفاده از یک دستگاه جانبی می توان موتورهای سه فاز تا توان 7.5 کیلووات را نیز با برق تکفاز راه اندازی کرد. 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 پناپ کالا تماس بگیرید. مشتاق شنیدن صدای گرمتان هستیم.