درایوها از جمله تجهیزات ضروری کنترل موتورهای الکتریکی هستند. درایو فرکانس متغیر را با نام اینورتر نیز می شاسند. اینورترها راه اندازی و توقف نرم موتور را در کنار برخی قابلیت های حفاظتی از جمله حفاظت از اتصال کوتاه و اضافه جریان ادغام کرده اند. درایوها را براساس سیستم ولتاژی که در آن استفاده می شوند به دو گروه تکفاز و سه فاز تقسیم می شوند. درایو سه فاز به منظور کنترل موتورهای الکتریکی سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد.
در این مقاله به بررسی درایو سه فاز از جنبه های مختلف پرداخته ایم با ما همراه باشید.
درایو سه فاز چیست؟
درایو با عنوان VFD نیز شناخته می شود. Variable Frequency Drive یا درایو فرکانس متغیر یک دستگاه الکترونیکی است که قادر است کنترل سرعت و گشتاور موتور الکتریکی را با تغییر فرکانس و ولتاژ ارائه شده به آن در دست بگیرد. سرعت موتور الکتریکی با فرکانس ولتاژ تغذیه رابطه مستقیم دارد. از اینرو با کنترل فرکانس می توان سرعت چرخش موتور را تنظیم کرد.
درایو سه فاز همانطور که از نامش پیداست برای کنترل موتورهای الکتریکی سه فاز مورد استفاده قرار می گیرد. این دستگاه ها با تنظیم دقیق پارامترهای عملیاتی می تواند نقشی پررنگ در بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش راندمان موتور ایفا کند. به عنوان مثال به کمک درایوها می توان موتور را با سرعت بهینه به چرخش در آورد. این کار تاثیر زیادی بر کاهش مصرف انرژی خواهد داشت.
درایو چگونه کار می کند؟
درایوها (سه فاز باشند یا تکفاز) بر اساس اصل مدولاسیون عرض پالس (PWM) عمل می کنند. درایو برق متناوب ورودی را به کمک یک بلوک یکسوساز به DC تبدیل می کند. سپس آن را به یک اینورتر تحویل می دهد. اینورترها وظیفه تولید ولتاژ AC از ولتاژ DC را بر عهده دارند. واحد کنترل درایو، عملکرد اینورتر را کنترل می کند.
اینورتر قادر است ولتاژ AC با فرکانس متغیر و ولتاژ مورد نظر تولید کند. اینورتر مورد استفاده در درایو سه فاز، ولتاژ سه فاز مورد نیاز برای تغذیه موتور را تولید می کند. درایو به طور مداوم سرعت و گشتاور موتور را کنترل می کند و تنظیمات را به صورت لحظه ای (REAL TIME) جهت حفظ عملکرد سیستم تغییر می دهد.
جزئیات بیشتر در مورد ساختار و عملکرد این تجهیزات را در مقاله “درایو چیست؟” ببینید.
مزایای استفاده از درایو 3 فاز
فرآیند راه اندازی و توقف موتورها، یکی از موارد چالش برانگیز اتوماسیون صنعتی است. راه اندازی مستقیم موتور سبب ایجاد جریان هجومی بزرگی می شود که ممکن است روی سایر تجهیزات متصل به شبکه خط تاثیر نامطلوب بگذارد. علاوه بر این تکان های مکانیکی شدیدی که در لحظه شروع به کار یا توقف موتور ایجاد می شود، به بخش های مکانیکی سیستم آسیب می رساند. VFDها علاوه بر رفع چالش های راه اندازی موتورها مزایای دیگری نیز دارند که عبارتند از:
بهره وری انرژی
یکی از مزایای قابل توجه استفاده از درایو سه فاز، توانایی آن در کاهش مصرف انرژی است. با تنظیم سرعت موتور برای مطابقت با بار مورد نیاز، اتلاف انرژی غیر ضروری به حداقل می رسد. همچنین تلفات ناشی از راه اندازی موتورها نیز با استفاده از درایو تقریبا به صفر می رسد.
کنترل سرعت
با استفاده از VFD، کنترل دقیق سرعت موتور امکان پذیر می شود. کنترل دقیق سرعت امکان عملکرد روان و بهبود کنترل فرآیند در کاربردهای مختلف را فراهم می کند. تولید محصولات یکنواخت و با کیفیت بالا از جمله نتایج این قابلیت درایوها است.
کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری
شروع به کار و توقف ناگهانی موتورها تنش های مکانیکی شدیدی را در سیستم ایجاد می کند. این تنش ها بخش های مکانیکی سیستم را تحت تاثیر قرار داده و عمر مفید آن ها را کاهش می دهد. درایو سه فاز با بهینه سازی عملکرد موتور و جلوگیری از شروع و توقف ناگهانی، هزینه های تعمیر و نگهداری را کاهش و قابلیت اطمینان کلی سیستم را افزایش می دهد.
کاربردهای vfd سه فاز
هر جایی که یک الکتروموتر سه فاز در حال چرخیدن باشد، می توان کنترل آن را به درایو سپرد. در ادامه به بیان مهمترین کاربردهای این تجهیزات می پردازیم:
اتوماسیون صنعتی
در اتوماسیون صنعتی، درایوها نقشی حیاتی در خودکارسازی فرآیندها دارند. از درایو برای کنترل دقیق سرعت سیستم هایی مانند
- انواع نوار نقاله
- پمپ ها
- فن ها
- کنترل دور آسیاب، میکسر و همزن
- کنترل سرعت چرخش سانتریفیوژ
- کاربردهای نساجی
- جابجایی های صنعتی (کنترل حرکت)
- کنترل فرآیند (پردازش گر)
- دستگاه های بافندگی
- فر های صنعتی
- دستگاه های کشنده سیم و کابل
- کنترل دستگاه های سنگ شکن
- و …
استفاده می شود. استفاده از درایو برای کنترل این سیستم ها منجر به تولید بهینه و کاهش هزینه های انرژی می شود.
سیستم های HVAC
سیستم های گرمایش و تهویه مطبوع (HVAC) برای عملکرد کارآمد به درایو سه فاز متکی هستند. با تنظیم سرعت فن و کمپرسور بر اساس نیازهای سرمایش یا گرمایش، می توان به صرفه جویی قابل توجهی در انرژی دست یافت.
تاسیسات تصفیه آب
تصفیه خانه‌های آب از پمپ‌ها و دمنده‌ها برای کنترل نرخ جریان آب استفاده می‌کنند. کنترل دقیق فشار آب شبکه و همچنین محافظت از خط لوله در برابر پمپاژ ناگهانی حجم زیاد آب به داخل لوله در این تاسیسات ضروری است. درایو از عملکرد سیستم در اوج راندمان و در عین حال صرفه‌جویی در مصرف انرژی اطمینان می‌دهد.
آسانسور و پله برقی
آسانسورها و پله برقی های مدرن جهت اطمینان از حرکت صاف و کنترل شده اغلب از درایو سه فاز استفاده می کنند. عملکرد مناسب درایو در این کاربردها میزان سایش و پارگی قطعات مکانیکی را کاهش می دهد.
تولیدکنندگان vfd سه فاز
شرکت های زیادی در سراسر دنیا اقدام به تولید اینورتر سه فاز کرده اند. رنج کاربردها، کیفیت ساخت، میزان حفاظت از موتور و البته قیمت محصول در بازار از جمله تفاوت های محصولات برندهای مختلف است. در ادامه به معرفی چند تولید کننده برتر درایو می پردازیم.
درایو زیمنس
زیمنس را می توان به عنوان پیشروترین تولید کننده درایو دنیا معرفی کرد. طیف گسترده محصولات زیمنس از کاربردهای ساده و کوچک تا کاربردهای بسیار سنگین و پیچیده را پوشش می دهد. خانواده سینامیکس زیمنس شامل گروه محصولات متفاوتی است که هر کدام درایو سه فاز با مشخصات متفاوتی عرضه می کنند. از جمله پرکاربردترین خانواده های درایو زیمنس می توان به موارد زیر اشاره کرد:
درایو سه فاز اشنایدر
اشنایدر الکتریک در کنار زیمنس از جمله تولیدکنندگان بزرگ درایو است. درایوهای اشنایدر با عنوان آلتیوار شناخته می شوند. اشنایدر نیز طیف وسیعی از درایوها را به بازار عرضه کرده است که متناسب با کاربردهای مختلف می توان نمونه مورد نیاز را انتخاب کرد.
میتسوبیشی الکترونیک
کمپانی میتسوبیشی ژاپن در کنار تولید خودرو و سایر وسایل موتوری، در بخش الکترونیک خود اقدام به تولید تجهیزات اتوماسیون صنعتی کرده است. محصولات میتسوبیشی طیف گسترده LV و اتوماسیون را شامل می شوند. درایو ها نیز بخشی از تولیدات این شرکت هستند.
جمع بندی
موتورهای سه فاز از جمله پرکاربردترین تجهیزات الکتریکی در صنایع مختلف هستند. کاربرد زیاد موتورها از یک سو و چالش های مرتبط با راه اندازی موتورها از سوی دیگر، استفاده از تجهیزات کنترلی موتور را ضروری می کند. درایوها از جمله تجهیزات کنترلی موتور الکتریکی هستند که علاوه بر کنترل راه اندازی و توقف نرم، ویژگی های دیگری مانند بهینه سازی مصرف انرژی، کنترل سرعت و گشتاور و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری را نیز به ارمغان می آورند. برای کنترل موتور سه فاز لازم است از درایو سه فاز استفاده کنید.