کنترل موتورهای الکتریکی یکی از چالش برانگیزترین بخش های اتوماسیون صنعتی است. با انتخاب درایو فرکانس متغیر مناسب، این چالش به راحتی برطرف می شود. برای کنترل موتور الکتریکی تنها یک روش وجود دارد! درایو فرکانس متغیر یا اینورتر تنها دستگاهی است که امکان کنترل عملکرد موتور الکتریکی را فراهم می کند.
راه اندازی موتور الکتریکی با درایو مزایای گسترده ای دارد. برای بهره مندی از مزایای درایو استفاده از گزینه مناسب ضروری است. عدم استفاده از گزینه مناسب نه تنها ما را از مزایای درایو بهره مند نمی کند، حتی چالش هایی را نیز ممکن است برای سیستم به ارمغان بیاورد.
اما انتخاب درایو مناسب کار چندان پیچیده ای نیست. با در نظر گرفتن برخی پارامترهای عملیاتی موتور در زمان انتخاب، خیال ما از انتخاب گزینه مناسب راحت می شود. با من همراه باشید تا پس از بیان مقدمه ای کوتاه در مورد درایو، به بررسی پارامترهای کلید در انتخاب آن بپردازیم.
درایو فرکانس متغیر چیست و چگونه کار می کند؟
عبارت VFD مخفف Variable Frequency Drive یا همان درایو فرکانس متغیر است. این تجهیزات با نامهای دیگری از جمله درایو سرعت متغیر (VSD)، درایو سرعت قابل تنظیم (ASD) و اینورتر نیز شناخته میشوند. درایو یک دستگاه الکترونیکی است که علاوه بر رفع چالش های راه اندازی، قادر است سرعت و گشتاور موتور الکتریکی را نیز کنترل کند.
درایو یکی از روش های راه اندازی موتور سه فاز است که از تکنیک تغییر فرکانس و ولتاژ برای کنترل عملکرد موتور استفاده می کند. با تنظیم صحیح پارامترهای عملیاتی، درایو قادر است سرعت و گشتاور موتور را با دقت بالا کنترل کند. کنترل دقیق عملکرد سبب صرفه جویی در مصرف انرژی، بهبود کنترل فرآیند و کاهش سایش و پارگی قطعات مکانیکی می شود. بدیهی است رسیدن به اهداف در سایه انتخاب درایو مناسب امکانپذیر است.
عملکرد درایو فرکانس متغیر را می توان به دو مرحله تقسیم کرد. در مرحله اول مدار یکسوساز، ولتاژ AC ورودی را به برق DC تبدیل می کند. در گام دوم برق DC تولید شده وارد اینورتر شده و یک ولتاژ AC ثانویه تولید و به موتور متصل می شود.
مشخصات عملیاتی ولتاژ اعمال شده به موتور از جمله اختلاف پتانسیل، فرکانس و جریان توسط مدار کنترل VFD قابل تنظیم است. نیارهای پروژه و تنظیمات انجام شده توسط کاربر تعیین کننده مقادیر پارامترهای عملیاتی ولتاژ موتور است. با تنظیم صحیح پارامترهای عملیاتی، درایو قادر است عملکرد موتور را با دقت بالا تنظیم کند.
استفاده از سافت استارتر نیز چالش های راه اندازی و توقف موتور را برطرف می کند. با این وجود مهمترین تفاوت در مقایسه سافت استارتر و درایو، عدم امکان کنترل عملکرد موتور توسط سافت استارتر است.
جزئیات بیشتر درباره ساختار داخلی و عملکرد این تجهیزات را می توانید در مقاله “درایو چیست؟” ببینید.
مزایای استفاده از درایو فرکانس متغیر
مزایای استفاده از درایو سبب گسترش استفاده و محبوبیت این دستگاه در صنایع مختلف شده است. اما قبل از انتخاب درایو این سوال مطرح می شود که چرا باید از درایو استفاده کنیم؟ اصلی ترین دلیل اقبال صنایع مختلف به استفاده VFD، مزایای ارزشمندی است که در سایه استفاده از آن ها عاید صنایع می شود.
درایوها نه تنها کنترل دقیق و هدفمند موتور را امکانپذیر می کنند، که استفاده از آن ها مزایای دیگری نیز برای سیستم به همراه دارد. به منظور بهره مند شدن از همه مزایای درایو، انتخاب درایو متناسب با نیاز پروژه ضروری است. علاوه بر این درایوی که قابلیت تامین نیازهای پروژه را ندارد، سبب توقف بیهوده خط و تحمیل هزینه های اضافی به سیستم می شود.
با رعایت اصول و در نظر گرفتن پارامترهای کلیدی انتخاب که در ادامه به بررسی آن ها خواهم پرداخت، از مزایای زیر بهره مند می شوید:
- حداکثر صرفه جویی در مصرف انرژی
- کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری
- اطمینان از عملکرد صحیح و مطمئن تجهیزات موتوری
- بهبود کیفیت محصول نهایی
یک VFD نامناسب منجر به ناکارآمدی، خرابی زودرس تجهیزات و افزایش مصرف انرژی می شود. از این رو، توجه به پارامترهای مهم در زمان انتخاب VFD ضروری است.
عوامل مهم در انتخاب درایو
استفاده از درایو مزایای گسترده ای برای صنایع مختلف دارد. اما بهره مندی از این مزایا در گرو انتخاب گزینه مناسب است. با در نظر گرفتن پارامترهای عملیاتی زیر، بهترین گزینه درایو موجود را برای کاربرد مورد نظر انتخاب کنید!
لازم به ذکر است در برخی کاربردهای خاص توجه به پارامترهای دیگری نیز ضروری است. در اینجا به پارامترهای عمومی که در همه پروژه ها باید در نظر بگیرید پرداخته ایم.
نوع کاربری
موتورهای الکتریکی کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارند. هرجا نیاز به تولید انرژی مکانیکی و تبدیل انرژی الکتریکی باشد از موتور استفاده می شود. متناسب با نوع صنعت کاربردهای گسترده ای برای موتورها تعریف می شود. فن، پمپ، کمپرسور و … از جمله کاربردهای موتور در صنایع مختلف است.
در زمان انتخاب درایو توجه به نوع کاربری دستگاه الزامی است. متناسب با نوع کاربری درایوها را می توان در گروه های زیر دسته بندی کرد:
- درایو کنترل فن
- درایو کنترل پمپ
- درایو کنترل کمپرسور
- درایو کنترل اکسترودر
- درایو کنترل ماشین
- درایو کنترل تهویه مطبوع
- درایو آسیاب و سنگ شکن
- درایو میکسر و همزن
- درایو نساجی و بافندگی
- درایو کنترل نوار نقاله
- درایو کنترل بالابر
تولید کنندگان مختلف متناسب با هر کاربرد درایوها را در گروه های مختلف کاربردی دسته بندی می کنند. به عنوان مثال درایو ATV310 اشنایدر یک درایو کنترل ماشین است.
جریان نامی درایو
جریان نامی یا به عبارت دیگر توان درایو باید با نیازهای موتور مطابقت داشته باشد. بسیاری از کارشناسان معتقدند توان یا جریان نامی، مهمترین پارامتری است که در انتخاب درایو فرکانس متغیر باید مورد توجه قرار بگیرد.
لازم به ذکر است جریان نامی درایو باید متناسب با جریان بار کامل موتور (FCL) انتخاب شود. استفاده از درایو با جریان کم منجر به گرم شدن بیش از حد موتور می شود و جریان نامی بیش از حد نیاز راندمان کلی سیستم را کاهش می دهد. توصیه می شود در کاربردهای سنگین از درایو با توان یک رنج بالاتر استفاده کنید.
ولتاژ ورودی و خروجی
هماهنگی ولتاژ ورودی درایو با مشخصات منبع تغذیه و ولتاژ خروجی با موتور ضروری است. در زمان انتخاب درایو این نکته را مد نظر قرار دهید. به صورت کلی درایوها را می توان به دو گروه سه فاز و تکفاز تقسیم کرد. درایو تکفاز به سه فاز در کاربردهای خاص و حداکثر تا توان 4 کیلووات تولید و عرضه می شود.
اهمیت حالت های کنترل در انتخاب درایو
تنوع موتورهای الکتریکی از یک سو و نیازهای کنترلی کاربردهای مختلف از سوی دیگر سبب شده تا درایوها از روش های مختلفی برای کنترل موتور استفاده کنند. هر چقدر درایوها پیشرفته تر باشند، الگوریتم های کنترلی آن ها نیز پیشرفته تر و گسترده تر است.
به عنوان مثال درایوهای مورد استفاده در کاربردی های پایه مانند درایو V20 زیمنس از روش کنترل V/F پشتیبانی می کنند. درایو G120 زیمنس که از جمله نمونه های پیشرفته این تجهیزات است از روش کنترل برداری نیز پشتیبانی می کند.
درایوهایی که از روش کنترل برداری پشتیبانی می کنند، تنظیمات دقیقتری دارند و برای کاربردهایی که در آن دقت بیشتر مور نیاز است مناسبند. علاوه بر این الگوریتم های کنترلی متفاوتی در حالت های مختلف در نظر گرفته می شود که بین برندهای مختلف و حتی مدل های مختلف یک برند متفاوتند. درایوی را انتخاب کنید که به بهترین وجه با خواسته های برنامه شما مطابقت دارد.
میزان بهره وری انرژی
از جمله مزایای استفاده از درایوها، کاهش تلفات یا بهینه سازی مصرف انرژی است. درایوها مختلف بسته به تکنولوژی تولید و کیفیت طراحی، بهره وری متفاوتی دارند. در انتخاب درایو به بازده انرژی آن دقت کنید. درایوی را انتخاب کنید که بهینه سازی توان بیشتری داشته باشد. با یک انتخاب درست می توان مصرف انرژی و هزینه های عملیاتی را به میزان قابل توجهی کاهش داد.
حفاظت از موتور
درایوها در کنار قابلیت های کنترلی، در برابر برخی خطاهای رایج نیز از موتور محافظت می کنند. خطاهایی مانند اضافه بار، اتصال کوتاه و اضافه ولتاژ توسط برخی درایوها قابل تشخیص است. برخی از درایوهای موجود در بازار هیچ حفاظتی ارائه نمی کنند و برخی دیگر ممکن است حفاظت های بیشتری نیز ارائه کنند. با توجه به الزامات حفاظتی سیستم نسبت به انتخاب درایو مناسب اقدام کنید.
قابلیت برنامه ریزی و اتصال به شبکه
درایوها به صورت مستقل جهت راه اندازی و کنترل عملکرد یک موتور قابل استفاده هستند. علاوه بر این در ترکیب با سایر اجزای اتوماسیون صنعتی برای اجرای صحیح فرآیندها مورد استفاده قرار می گیرند. اتصال درایو به شبکه اتوماسیون صنعتی مزایای زیادی دارد که از آن جمله می توان به عملکرد یکپارچه سیستم اشاره کرد.
اتصال درایو به پی ال سی مستلزم پشتیبانی از پروتکل های صنعتی استاندارد است. از سوی دیگر اتصال به شبکه برای برنامه ریزی درایو جهت کاربردهای مختلف امکان بهینه سازی و کنترل دقیق تر فرآیند را امکانپذیر می کند. در زمان انتخاب درایو به هماهنگی پروتکل های ارتباطی درایو با سیستم کنترلی دقت کنید.
انواع درایو موجود در بازار ایران
گاهی اوقات برند تجهیزات مورد استفاده به عنوان یکی از پارامترهای انتخاب مطرح می شود. تولیدکنندگان زیادی در سراسر دنیا اقدام به تولید درایو فرکانس متغیر می کنند. همین تنوع بالای درایوهای موجود در بازار است که فرآیند انتخاب را با دشواری هایی مواجه می کند.
در حال حاضر در کنار شرکت های مختلف اروپایی و چینی، چند شرکت ایرانی نیز اقدام به عرضه درایو فرکانس متغیر می کنند. فروشگاه پناپ کالا با رسالت عرضه محصولات اورجینال و با کیفیت در حال حاضر محصولات مختلفی را عرضه می کند. در ادامه به معرفی برندهای عرضه شده در فروشگاه پناپ کالا خواهیم پرداخت.
درایو اشنایدر
درایو اشنایدر از جمله نمونه های محبوب موجود در بازار ایران است. عملکرد مطمئن و قابلیت های گسترده این درایوها سبب محبوبیت آن ها شده است. تنوع بالای درایو سه فاز و نمونه های درایو تکفاز به سه فاز اشنایدر، همه نیازهای شما را برآورده می کند.
انتخاب درایو متناسب با نیازهای پروژه ضروری است. کاربردهای مختلف، الزامات متفاوتی دراند. اشنایدر به منظور تسهیل فرآیند انتخاب، درایوها را در سه گروه کاربردی دسته بندی کرده است. به صورت کلی درایوهای اشنایدر را می توان در سه خانواده کاربردی زیر دسته بندی کرد:
- درایو کنترل ماشین: مناسب جهت کنترل ماشین های صنعتی OEM
- درایوهای ساختمانی: مناسب جهت کنترل سیستم های تهویه مطبوع
- درایوهای کنترل فرآیند: مورد استفاده در کنترل فرآیندهای پیچیده صنعتی
هر کدام از این گروه های کاربردی خانواده های متفاوتی از درایو اشنایدر را شامل می شوند. در حال حاضر خانواده های مختلفی از این درایوها در بازار ایران موجود است. برخی از این درایوها محصولات قدیمی اشنایدر هستند و تولید آن ها متوقف شده است. با این وجود برخی از سری های آن همچنان قابل تامین است.
درایو زیمنس
زیمنس از جمله برندهای محبوب تولید کننده تجهیزات اتوماسیون صنعتی است. این تولید کننده خوشنام در کنار محصولاتی از جمله پی ال سی و کنتاکتور زیمنس، طیف گسترده ای از درایوها را به بازار عرضه کرده است. درایو زیمنس را می توان در زمره بهترین محصولات موجود در بازار ایران قرار داد.
عملکرد مطمئن، تنوع بالا و قابلیت های کنترلی و عملیاتی خاص این درایوها نیاز همه صنایع را مرتفع می کند. زیمنس جز قدیمی ترین تولید کنندگان درایو است و تولید این محصول را از سال 1880 میلادی شروع کرده است.
تغییر نیازهای کنترلی و ارتباطی صنایع در کنار تغییر ابعاد و توان موتورها، سبب عرضه نمونه های جدید درایو به بازار شده است. زیمنس نیز در طول این سال ها و متناسب با نیازهای صنایع، تغییرات گسترده ای را در درایو فرکانس متغیر ایجاد کرده است.
افزودن قابلیت ها و گسترش رنج توان همراه با بهبود کارایی و قابلیت اطمینان بر محبوبیت درایو زیمنس افزوده است. انتخاب درایو زیمنس از بین خانواده های متنوع زیر انجام می شود:
- درایو V20 زیمنس
- درایو G120 زیمنس
- درایو G120C زیمنس
- درایو میکرومستر 440
- درایو میکرومستر 430
- درایو میکرومستر 420
کدام خانواده درایو زیمنس به کار شما می آید؟
درایو ABB
کمپانی ABB یکی از تولیدکنندگان خوشنام و شناخته شده تجهیزات برق صنعتی است. انواع مختلفی از محصولات این شرکت در بازار ایران موجود است که از آن جمله می توان موارد زیر را نام برد:
- کنتاکتور ABB
- کلید اتوماتیک ABB
- سافت استارتر ABB
- درایو ABB
مهمترین شاخصه محصولات ABB، عملکرد مطمئن و قابلیت اطمینان بالای آن ها است. ABB یکی از برندهای پرطرفدار در پروژه های بزرگ سراسر دنیا است. درایو ABB یکی از محصولات ویژه این تولید کننده است. تنوع بسیار بالا، رنج گسترده جریان و عملکرد مطمئن این درایوها را در کمتر محصول مشابهی می توان پیدا کرد.
تنوع نیاز و الزامات پروژه های مختلف عرضه انواع متفاوت درایو را الزامی کرده است. تفاوت اصلی نمونه های مختلف در توابع ویژه عملیاتی آن ها است. ABB به منظور پوشش حداکثری نیازهای صنایع طیف بسیار گسترده ای از درایو را تولید و به بازار عرضه کرده است.
رنج توان تحت پوشش این محصولات بسیار گسترده است. درایو ABB در رنج جریان 0.18 تا 5600 کیلووات عرضه می شود که در بین تولیدکنندگان مختلف بی نظیر است. انتخاب درایو آ ب ب متناسب با کاربردهای زیر انجام می شود:
- درایوهای عمومی (جنرال)
- درایو کنترل ماشین ABB
- درایوهای صنعتی ویژه
- درایوهای ویژه صنایع آب و فاضلاب
- سروو درایوهای ویظزه رباتیک
برای هر کاربرد سری های مختلفی از درایو ABB قابل استفاده است.
جمع بندی
درایوها کاربرد گسترده ای در صنایع مختلف دارند. VFD تنها دستگاهی است که قابلیت کنترل عملکرد موتور را دارد. علاوه بر کنترل دقیق سرعت، درایو چالش های راه اندزی موتور را نیز برطرف می کند. بهینه سازی مصرف انرژی، بهبود فرآیندها و افزایش کیفیت محصول نهایی از جمله مزایای استفاده از درایو است.
بهره مندی از مزایای درایو فرکانس متغیر در گرو انتخاب گزینه مناسب است. برای انتخاب درایو مناسب از بین گزینه های موجود کافی است 7 پارامتر عملیاتی زیر را در زمان انتخاب مورد توجه قرار دهید:
- نوع کاربری
- جریان نامی
- ولتاژ ورودی و خروجی
- حالت های کنترلی
- میزان بهره وری انرژی
- قابلیت های حفاظتی
- پروتکل های ارتباطی
علاوه بر این می توان پارامترهای دیگری مانند شرایط محیطی و ارتفاع از سطح دریا را نیز به این لیست اضافه کرد. برای خرید محصول و بهره مندی از مشاوره فنی رایگان، با کارشناسان پناپ کالا تماس بگیرید.