در دنیای پر سرعت امروز، بهره وری انرژی و کنترل دقیق فرآیندهای صنعتی بسیار مهم است. درایوهای فرکانس متغیر از جمله تجهیزات پیشرفته بهینه سازی عملکرد موتور است. استفاده از این تجهیزات بهره وری را افزایش و مصرف انرژی را کاهش می دهد.
درایو چیست؟
درایو فرکانس متغیر با عنوان VFD نیز شناخته می شود که مخفف عبارت Variable Frequency Drive است. این وسایل الکترونیکی پیشرفته، با کنترل فرکانس و ولتاژ برق عرضه شده به موتور، سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی را تنظیم می کنند. درایو ولتاژ AC برق شهر را در ابتدا به ولتاژ DC تبدیل می کند. در مرحله بعد با کلیدزنی ترانزیستورهای قدرت IGBT یک ولتاژ AC ثانویه تولید می شود. بخش کنترل درایو زیمنس با کنترل زمان کلیدزنی ترانزیستورها، یک ولتاژ متناوب با فرکانس و سطح ولتاژ قابل تنظیم در خروجی تولید می کند.
سرعت موتور با فرکانس ولتاژ تغذیه رابطه مستقیم دارد. بنابراین با کنترل فرکانس ولتاژ تغذیه می توان سرعت موتور را تنظیم کرد.
جزئیات بیشتر در مورد عملکرد و ساختار داخلی این تجهیزات را در مقاله “درایو چیست؟” بخوانید.
مزایای درایو زیمنس
همزمان با توسعه تکنولوژی و معرفی موتور الکتریکی، چالش کنترل موتورهای الکتریکی متولد شد. هر چقدر موتورها بزرگتر و استفاده از آن ها بیشتر شد، کنترل آن ها اهمیت بیشتری پیدا کرد. زیمنس به عنوان یکی از رهبران اتوماسیون صنعتی، انواع مختلفی از درایوها را به بازار عرضه کرده است. درایو زیمنس قابلیت های بیشماری دارد که صنایع و مهندسان طراح را به سمت استفاده از آن سوق می دهد. در ادامه به بررسی مهمترین مزایای VFD زیمنس می پردازیم.
بهره وری انرژی
درایوها قابلیت کنترل سرعت و گشتاور موتور الکتریکی را دارند. یکی از قابلیت های اصلی درایوها کنترل سرعت موتور بر اساس نیاز بار است. این قابلیت صرفه جویی قابل توجه در مصرف انرژی را امکانپذیر می کند. درایو زیمنس با بهره بردن از الگوریتم های پیشرفته، قادر است تا 60 درصد در مصرف انرژی صرفه جویی کند. VFD زیمنس با کاهش سرعت موتور در دوره‌های کم بار، از هدر رفتن انرژی جلوگیری و به عملیات سبزتر و مقرون به صرفه‌تر کمک می‌کند.
کنترل دقیق
دقت بالا در کنترل فرآیندها منجر به تولید محصولات با کیفیت می شود. درایو زیمنس با کنترل دقیق سرعت موتور، عملکرد روان و دقیق موتورها را تضمین و منجر به بهبود کیفیت محصول و راندمان فرآیند می شود. این درایوها از روش ها و الگوریتم های مختلفی برای کنترل عمبکرد موتور بهره می برند. از جمله عملکردهای رایج در این درایوها می توان به عملکرد V/F و برداری اشاره کرد. لازم به ذکر است عملکردهای کنترلی در داریوهای مختلف زیمنس متفاوت است.
استارت و توقف نرم
راه اندازی موتورهای الکتریکی چالش های اساسی به همراه دارد. هر چقدر موتور بزرگتر و توان آن بیشتر باشد، چالش ها نیز بزرگتر می شوند. موتورها در لحظه راه اندازی جریان هجومی زیادی از شبکه می کشند. بزرگی این جریان گاهی حتی سبب افت ولتاژ خط می شود. از سوی دیگر تنش های مکانیکی شدیدی که در لحظه شروع به کار موتور به بخش های مکانیکی سیستم وارد می شود، طول عمر تجهیزات را کاهش داده و هزینه های تعمیر و نگهداری را افزایش می دهد.
درایو زیمنس قابلیت کنترل راه اندازی و توقف نرم موتور را دارد. این قابلیت ضمن کاهش جریان هجومی راه اندازی، از تکان‌های ناگهانی و استرس مکانیکی روی موتورها جلوگیری می‌کند، طول عمر آنها را افزایش و هزینه‌های تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهد.
ادغام راحت با سیستم های موجود
زیمنس در طراحی VFD ها به کوچک بودن ابعاد و صرفه جویی در فضا توجه ویژه کرده است. از سوی دیگر قابلیت برنامه ریزی و پشتیبانی از پروتکل های ارتباطی استاندارد، ادغام این درایوها با سیستم های موجود را تسهیل می کند.
استفاده ساده و راحت
سهولت استفاده از جمله پارامترهای مهمی است که در انتخاب تجهیزات اتوماسیون صنعتی مورد توجه قرار می گیرد. درایو زیمنس با ساده سازی فرآیند نصب و راه اندازی در این زمینه پیشرو است. این درایوها تنظیمات پیش فرض برای بسیاری از کاربردها را در حافظه خود دارند. در زمان استفاده کافی است به کمک سلکتورهای موجود بر روی درایو، برنامه کاربردی مورد نظر را انتخاب و مشخصات موتور را تعیین کنید.
درایو زیمنس و هارمونیک های کاهش یافته
طبق اصل فوریه، هر سیگنال متناوبی که شکل موجی غیر از سینوسی داشته باشد، از ترکیب هارمونیک های مختلف تشکیل شده است. هر چقدر شگل موج جریان از سینوسی فاصله بگیرد، هارمونیک های بیشتری در تشکیل ان موج شرکت کرده اند. خروجی درایوها یک موج تقریبا مربعی است که با تکنیک کلیدززنی ترانزیستورها تولید می شود.
این موج مربعی هارمونیک های مختلفی دارد. به جر هارمونیک اصلی موج که سبب به گردش درآوردن موتور می شود، سایر هارمونیک ها به صورت تلفات حرارتی در موتور از بین می روند. از اینرو موتورهای متصل به درایو در دمای بالاتری نسبت به حالت عادی کار می کنند. درایو زیمنس مجهز به فناوری فیلتر هارمونیک است. این فیلتر هارمونیک های ناخواسته را به حداقل می رساند و منجر به افزایش کیفیت توان و کاهش تنش روی تجهیزات می شود.
افزایش ایمنی سیستم
ایمنی یک نگرانی اساسی محیط های صنعتی است. درایو زیمنس ویژگی های ایمنی متفاوتی برای محافظت از اپراتورها و تجهیزات دارد. مهمترین قابلیت های حفاظتی این درایوها عبارتند از:
- حفاظت از موتور در برابر عبور اضافه جریان
- حفاظت از موتور در برابر اضافه ولتاژ و ولتاژ پایین
- حفاظت از اضافه بار حرارتی
- توقف اضطراری در شرایط بحرانی
کاربردهای درایو زیمنس
درایوها از جمله تجهیزات بسیار پرکاربرد صنعتی هستند که در همه جا می توان ردپای آن ها را دید. هرجا اثری از موتور الکتریکی باشد که نیاز به کنترل آن داشته باشید، درایو زیمنس به کمک شما می آید. زیمنس درایوها را براساس کاربرد و بزرگی صنایعی که در آن مورد استفاده قرار می گیرند دسته بندی می کند. به طور کلی در کاربردهای زیر می توان از VFD زیمنس استفاده کرد:
- کنترل دور پمپ های گریز از مرکز
- کنترل فن های شعاعی / محوری
- کنترل دورکمپرسور ها
- کنترل سرعت انواع نوار نقاله، غلتکی و زنجیری
- کنترل دور آسیاب، میکسر و همزن
- کنترل سرعت چرخش سانتریفیوژ
- کاربردهای نساجی
- کنترل دور پمپ، تهویه، کمپرسور
- کنترل سرعت پمپ های خانگی
- هواساز ها و دستگاه های تهویه هوا
- جابجایی های صنعتی (کنترل حرکت)
- کنترل فرآیند (پردازش گر)
- دستگاه های بافندگی
- فر های صنعتی
- کنترل دور ماشین لباسشویی صنعتی
- دستگاه های کشنده سیم و کابل
- کنترل دستگاه های سنگ شکن
انواع درایو زیمنس
به صورت کلی درایوهای زیمنس را می توان به دو خانواده میکرومستر و سینامیکس تقسیم کرد. درایوهای میکرومستر نسل قدیمی تر محصولات زیمنس هستند. درایو سینامیکس نسل جدید محصولات زیمنس است. از جمله قابلیت های اضافی این درایوها نسبت به میکرومستر می توان به طراحی پیشرفته تر، ابعاد کوچکتر و پشتیبانی از قابلیت های ارتباطی اشاره کرد. هر یک از این خانواده ها اعضایی دارند که عبارتند از:
جمع بندی
درایو زیمنس از جمله تجهیزات صنعتی پرکاربرد است که در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرد. مزایایی از جمله بهره وری انرژی، کنترل دقیق، الگوریتم های کنترلی پیشرفته و … این درایو را نسبت به سایر نمونه ها متمایز می کند. زیمنس انواع مختلفی از درایوها را با قابلیت های متفاوت عرضه می کند که هر کدام برای کاربرد ویژه ای طراحی شده اند.
