افزایش بهره وری انرژی و کنترل دقیق عملکرد موتورهای الکتریکی، از جمله چالش های مهم صنایع مختلف است. برای یافتن راهکار مناسب و رفع این چالش ها سرمایه گذاری های زیادی انجام شده است. اگرچه برای بهبود بهره وری انرژی راهکارهای مختلفی ارائه شده است، اما برای کنترل دقیق عملکرد موتور یک راهکار نهایی وجود دارد. درایو فرکانس متغیر (VFD) کنترل عملکرد موتورها را متحول کرده است. این تجهیزات با کنترل دقیق عملکرد موتور، در کاهش مصرف انرژی نیز نقش موثری دارند.
با خرید درایو تمام چالش هایی که در کار با موتورها وجود دارد را می توانید برطرف کنید. مدیریت راه اندازی و توقف نرم، کنترل سرعت و گشتاور موتور، حفاظت از موتور و بهره وری انرژی همه و همه در درایو جمع شده است. در ادامه به بررسی دقیق تر VFD خواهیم پرداخت.
درایو (VFD) 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 قادر است سرعت و گشتاور موتور الکتریکی را کنترل کند. در درایوها از تکنیک تغییر فرکانس و ولتاژ برای کنترل عملکرد موتور استفاده می‌شود. با تنظیم صحیح پارامترهای عملیاتی، VFD قادر است سرعت و گشتاور موتور را با دقت بالایی کنترل کند. این کنترل دقیق عملکرد سبب صرفه جویی در مصرف انرژی، بهبود کنترل فرآیند و کاهش سایش و پارگی قطعات مکانیکی می شود.
عملکرد درایو فرکانس متغیر را می توان در دو مرحله تشریح کرد. گام اول تبدیل ولتاژ AC ورودی به برق DC با استفاده از مدار یکسوساز است. در گام دوم برق DC تولید شده وارد اینورتر شده و به ولتاژ AC تبدیل می‌شود. مدار کنترل VFD قادر است فرکانس و ولتاژ برق تحویل شده به موتور را تنظیم کند. این پارامترها براساس تنظیمات کاربر و نیازهای پروژه تعیین می شود.
جزئیات بیشتر درباره ساختار داخلی و عملکرد این تجهیزات را می توانید در مقاله “درایو چیست؟” ببینید.
مزایای استفاده از درایو
استفاده از درایو در صنایع مختلف روز به روز در حال افزایش است. اما قبل از خرید درایو این سوال مطرح می شود که چرا باید از درایو استفاده کنیم. اصلی ترین دلیل اقبال صنایع مختلف به استفاده از این تجهیزات، مزایای ارزشمندی است که در سایه استفاده از آن ها عاید صنایع می شود. اگر چه بسته به صنعت مورد نظر و نوع کاربردی که در آن از درایو استفاده می کنید، مزایای متفاوتی را می توان برای این تجهیزات متصور بود. با این وجود مهمترین مزایای استفاده از درایوها را می توان در موارد زیر خلاصه کرد:
بهره وری انرژی و کاهش هزینه ها
یکی از چالش های استفاده از موتورهای الکتریکی، تنظیم سرعت موتور متناسب با کاری است که باید انجام دهد. چالش دیگر تفاوت فرآیند راه اندازی و شروع به کار موتورها با سایر تجهیزات الکتریکی است. موتورها در لحظه شروع به کار جریان هجومی بزرگی از شبکه می کشند. این فرآیند به ویژه در کاربردهایی که به راه اندازی های مداوم موتور الکتریکی نیاز دارند، نقش موثری در افزایش مصرف انرژی دارد.
در گذشته برای تنظیم سرعت موتور متناسب با کاربرد مورد نظر از ساختارهای مکانیکی استفاده می شد. این ساختارها علاوه بر هزینه اولیه ایجاد و راه اندازی، هزینه تعمیر و نگهداری بالایی را به صنایع تحمیل می کردند. اما با خرید درایو می توانید این چالش ها را به راحتی پشت سر بگذارید. VFD ها بدون نیاز به تجهیزات مکانیکی جانبی، قابلیت تنظیم سرعت موتور را ارائه می کنند. درایو کمک می کند که موتور با سرعت بهینه و متناسب با بار مورد نیاز به فعالیت خود ادامه دهد. در نتیجه صرفه جویی قابل توجهی در مصرف انرژی انجام می شود.
درایوها همچنین در رفع چالش مربوط با راه اندازی موتور الکتریکی نیز راهکار موثری هستند. درایو با کاهش جریان هجومی ناشی از راه اندازی موتور، مصرف انرژی را کاهش می دهد. اگرچه برای رفع این چالش می توان از سافت استارتر نیز استفاده کرد.
کاهش مصرف انرژی منجر به کاهش هزینه برق مصرفی می شود. همچنین عملکرد موتور در حالت بهینه، افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش سایش و … قطعات مکانیکی را به همراه خواهد داشت.
بهبود کیفیت محصول
موتورهای الکتریکی کاربرد بسیار گسترده ای در بخش های مختلف صنعت دارند. از حرکت ساده یک نوار نقاله گرفته تا حرکات پیچیده بازوهای رباتیک توسط موتورها عمل می کنند. کنترل دقیق سرعت موتور نقش موثری در تنظیم دقیق فرآیندها و عملکرد بخش های مختلف سیستم دارند. این کنترل دقیق عملکرد سبب بهبود کیفیت محصول خواهد شد. درایوها تنها تجهیزاتی هستند که امکان کنترل دقیق عملکرد موتور و در نتیجه بهبود کیفیت محصول نهایی را امکانپذیر می کنند.
افزایش طول عمر تجهیزات
موتورهای الکتریکی در زمان شروع به کار جریان هجومی زیادی از شبکه می کشند. این جریان بزرگ سبب کاهش ولتاژ خط و آسیب دیدن لوازم الکتریکی متصل به آن می شود. علاوه بر این تنش های مکانیکی شدیدی در لحظه شروع به کار و توقف موتورهای الکتریکی به بخش های مکانیکی سیستم وارد می شود. این تکان های شدید سبب آسیب دیدگی و کاهش طول عمر بخش های مکانیکی سیستم می شود.
با خرید درایو قابلیت راه اندازی و توقف نرم موتورها به سیستم شما اضافه می شود. راه اندازی نرم جریان هجومی و تنش های مکانیکی را کاهش داده و طول عمر تجهیزات را افزایش می دهد. علاوه بر این کاهش سایش و پارگی تسمه ها و همچنین افزایش طول عمر مفید از دیگر مزایای استفاده از درایو است.
کاربردهای درایو فرکانس متغیر
VFD ها در طیف وسیعی از صنایع و کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. هرجا که اثری از موتور الکتریکی و نیاز به کنترل آن باشد، می توان روی حضور درایوها حساب کرد. از جمله مهمترین کاربردهای درایو می توان موارد زیر را نام برد:
- کنترل دور پمپ های گریز از مرکز
- کنترل دور فن های شعاعی / محوری
- کنترل کمپرسور ها
- انواع نوار نقاله، غلتکی و زنجیری
- آسیاب، میکسر و همزن
- کنترل سرعت چرخش سانتریفیوژ
- صنایع نساجی
- هواساز ها و دستگاه های تهویه هوا
- کنترل فرآیند (پردازش گر)
- فر های صنعتی
- کنترل دور ماشین لباسشویی صنعتی
- دستگاه های کشنده سیم و کابل
پر واضح است که بسته به نوع کاربرد و الزامات عملکردی، برای هر کاربرد انواع خاصی از درایوها قابل استفاده هستند.
نکات مهم در خرید درایو
تا اینجای مقاله با عملکرد، مزایا و کاربردهای درایو آشنا شدید. در این بخش به نکات مهمی که در انتخاب درایو باید مورد توجه قرار دهید اشاره خواهیم کرد. در واقع به همان میزان که استفاده از درایو می تواند نقش موثری در بهبود عملکرد سیستم داشته باشد، انتخاب گزینه نامناسب می تواند چالش هایی را برای سیستم به ارمغان بیاورد. با در نظر گرفتن پارامترهای زیر در زمان خرید درایو، می توانید از انتخاب گزینه ایده آل اطمینان حاصل کنید:
- نوع و مشخصات بار
- جریان نامی موتور
- ولتاژ ورودی و خروجی درایو
- بررسی حالت های کنترل
- توجه به میزان بهره وری انرژی
- قابلیت برنامه ریزی و اتصال به شبکه
- قابلیت های حفاظتی درایو
- برند تجهیزات و ملاحظات اقتصادی
با مراجعه به مقاله “7 پارامتر مهم در انتخاب درایو فرکانس متغیر” می توانید اطلاعات بیشتری در این زمینه کسب کنید.
درایو در بازار ایران
درایو از جمله تجهیزاتی است که تولیدکنندگان بزرگ دنیا در تولید آن با هم رقابت می کنند. اهمیت کنترل دقیق موتورها از یک سو و طیف بسیار گسترده کاربردها از سوی دیگر سبب شده با تنوع گسترده ای از درایوها در بازار مواجه باشیم. از جمله برندهای آسیایی مطرح در این زمینه می توان به LSاشاره کرد. همچنین برندهای اروپایی دانفوس، ABB ، زیمنس و اشنایدر سهم گسترده ای از بازار ایران را به خود تخصیص داده اند. با مراجعه به فروشگاه پناپ کالا می توانید انواع درایو اشنایدر و زیمنس را با ضمانت اصالت کالا و خدمات پس از فروش سفارش دهید. در ادامه به جزئیات بیشتری در مورد تجهیزات این دو برند اشاره خواهیم کرد.
درایو / اینورتر زیمنس
شرکت زیمنس از جمله شرکت های پیشرو در زمینه تولید درایو فرکانس متغیر است. تاریخچه تولید درایو زیمنس به زمان اختراع موتور برمی گردد. موتورهای الکتریکی برای اولین بار توسط زیمنس و با عنوان دینامو الکتریک تولید شد. درایو زیمنس به صورت کلی در دو خانواده میکرومستر و سینامیکس دسته بندی می شوند. هر خانواده سری های مختلفی دارند که برای کاربردهای خاص تولید شده اند. درایوهای سینامیکس سری جدید محصولات زیمنس برای کنترل موتور هستند که قابلیت های ارتباطی ویژه ای برای ادغام با اتوماسیون صنعتی دارند. این درایوها در خانواده های زیر دسته بندی می شوند:
درایو / اینورتر اشنایدر
شرکت اشنایدر درایوهای خود را تحت عنوان خانواده آلتیوار به بازار عرضه کرده است. آلتیوار در کلاس های مختلف با شماره های مشخص دسته بندی می شود. درایو اشنایدر براساس کاربرد در سه دسته درایوهای ماشین، درایو ساختمانی و درایو کنترل فرآیند دسته بندی می شود. هر کدام از این دسته ها شامل سری های مختلفی هستند. به عنوان مثال درایو آلتیوار 900 اشنایدر از گروه درایوهای کنترل فرآیند است.
جمع بندی
درایو فرکانس متغیر به صورت گسترده در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. راه اندازی و توقف نرم، تنظیم سرعت و کنترل گشتاور موتور از جمله قابلیت هایی است که با خرید درایو به آن دست خواهید یافت. استفاده از این تجهیزات مزایای ویژه ای برای صنایع دارد. از جمله مهمترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- افزایش بهره وری و کاهش هزینه
- بهبود فرآیند و ارتقای کیفیت محصولات
- افزایش عمر مفید سیستم
با وجود مزایای بیان شده برای درایوها، استفاده از این تجهیزات در اغلب صنایع الزامی است. درایوها برندهای مختلفی دارند. با توجه به نیازهای پروژه و الزامات کاربردی می توانید نسبت به انتخاب درایو مناسب اقدام کنید.
سوالات متداول
آیا VFD ها فقط برای کاربردهای صنعتی بزرگ مناسب هستند؟
خیر، VFD ها در طیف وسیعی از کاربردها، از سیستم های HVAC کوچک مسکونی گرفته تا ماشین آلات صنعتی بزرگ استفاده می شوند.
آیا می توان VFD ها را با سیستم های موجود ادغام کرد؟
بله، اغلب سیستم های موجود را می توان به درایو مجهز کرد و از مزایای آن بهره مند شد.
آیا VFD ها با هر دو نوع موتور AC و DC کار می کنند؟
VFD ها در ابتدا برای موتورهای AC طراحی شده اند. با این حال، برخی از مدل های VFD از انواع خاصی از موتور DC نیز پشتیبانی می کنند.
