درایوهای الکتریکی در حال حاضر با سرعت بالای در حال ورودی به صنعت می باشند چرا که استفاده از آنها به شدت در صرفه جویی توان الکتریکی نقش دارد، ابتدا صنعتگران در مقابل استفاده از درایوهای هوشمند مقاومت نشان می دادند درحالی که می دانستند طبق معادلات مهندسی برق شاهد کاهش 15 تا 30 درصد برق مصرفی می باشیم.

با این حال پس از استفاده و مشاهده نتایج حقیقی در مورد توان های مصرفی به سایرین توصیه کردند تا اینکه درایو های صنعتی امروزه به یکی از پایه های ثابت در گارگاه های نیمه سنگین و سنگین تبدیل شده اند.

چرا به صورت کلی صنعت با تکنولوژی های جدید به شکل قهری برخورد می کند؟

به این دلیل که افراد کلیدی در این کارخانه ها مهندس برق نمی باشد! و البته لزومی هم ندارد که باشند مدیران اکثرا بیزینس من می باشند و استدلالش این است تا زمانی که دستگاهی کار می دهد باید از آن بیشترین استفاده را برد، همین الان بسیاری از شرکت ها از استفاده کردن از درایوهای گشتاور مستقیم امتناء می کنند این درحالیست که تکنولوژی DTC اصلا با روش های قدیمی قابل قیاس نیست.

درایو چیست

درایو و یا کنترل کننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتورها استفاده میگردد. درایوها وظیفه کنترل دور موتور را بر عهده دارند. درایوها قادرند دور موتور را از 0rpm تا چند برابر دور نامی موتور و بطور پیوسته تغییر دهند.

درایوها دستگاه هایی هستند که توان ورودی با ولتاژ و فرکانس ثابت را به توان خروجی با ولتاژ و فرکانس متغیر تبدیل میکنند. باید توجه کرد که دور یک موتور تابعی از فرکانس منبع تغذیه آن است. به همین جهت یک درایو نخست برق شبکه را به ولتاژ دی سی تبدیل کرده و سپس آنرا با استفاده از یک اینورتر مجددا به ولتاژ ای سی با فرکانس و ولتاژ متغیر تبدیل می کند. در یک درایو ولتاژ پائین قسمت اینورتر متشکل از سوئیچ های قدرتی است که با سوئیچ زنی متناوب سیگنال خروجی با فركانس مورد نظر را تولید می كنند. این كلیدها در سالهای اخیر تغییرات تکنولوژیک زیادی پیدا کرده اند. با ورود سوئیچهای قدرتی مانندIGBT كه هم توانایی كار در قدرت های بالا و هم سرعت بالای سوئیچ زنی را توأماً به همراه دارد زمینه برای طراحی درایوهای با قیمت مناسب و كارایی بهتر فراهم شد.

تنظیم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسه های صنعتی، در کاربردهای زیادی منجر به صرفه جوئی انرژی هم میگردد. علاوه بر آن درایوها جریان راه اندازی کشیده شده از شبکه را به میزان زیادی کاهش میدهند.بطوریکه این جریان خیلی کمتر از جریان نامی موتور است.

کنترل دور موتور ها میتوانند موتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمایند. زمان استارت و استپ را میتوان با دقت تنظیم نمود.این زمانها می توانند کسری از ثانیه و یا صدها دقیقه باشد. توانائی درایو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنش های مکانیکی و الکتریکی در کوپلینگ ها و سایر ادوات دوار می گردد.

درایوها ابزارهایی هستند که از قطعات الکترونیکی مانند: تریستورها، IGBT و … ساخته شده اند و از آنها برای کنترل ولتاژ یا کنترل فرکانس استفاده می شود. علاوه براین در کاربرهایی مانند: پمپ و فن، جرثقیل ها، آسانسورها، نوار نقاله و…که عدم موجود ضربه در راه اندازی و توقف موتور از اهمیت ویژه ای برخورداراست، استفاده از درایو اجتناب ناپذیر می شود.

مزایای درایوها

• عمر مفید بالا (به دلیل استفاده از مدارات الكترونیك قدرت)
• توانائی کنترل دور موتور در بازگرداندن انرژی مصرفی در ترمزهای مكانیكی و یا مقاومت های الكتریكی به شبكه
• كاهش جریان راه اندازی كشیده شده از شبكه (جریان راه اندازی كمتر از 10 درصد جریان نامی می شود)
• كاهش مصرف انرژی در سیستم های دارای فن (در گذشته با وجود موتور های دور ثابت، كنترل جریان سیال با دمپرها صورت می گرفت)
• کاهش تنش های الكتریكی (به دلیل راه اندازی و توقف نرم) و در پی آن كاهش تنش های مكانیكی و این خود باعث كاهش هزینه های تعمیر و نگهداری می شود
• افزایش دامنه تغییرات ممكن برای سرعت موتور نسبت به روش های مكانیكی
• اضافه شدن امكانات نرم افزاری برای مدیریت عملكرد كنترل دور

از مزایای استفاده از درایو ها می توان به؛ كاهش انرژی مصرفی و لذا كاهش هزینه برق، كاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور، امكان تغییر سرعت موتور، امكان تغییر جهت حركت موتور، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امكان كار موتور در شرایطی كه ولتاژ ورودی متغیر است، امكان كنترل از راه دور، ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور، برنامه ریزی كردن حركت اشاره کرد.

كاهش هزینه برق مصرفی و كاهش جریان راه اندازی:

به دلیل آنكه موتور یك بار راكتیو روی شبكه دارد چنانچه از درایو برای راه اندازی و كنترل آن استفاده گردد به دلیل داشتن خازن درون درایو، می توان به راحتی درخواست راکتیو را به صورت محلی تامین کرد، در این صورت موتور ما تنها از شبکه توان اکتیو خواهد گرفت. در پی این اتفاق جریان مصرفی بسیار كاهش می یابد. این مسئله در موتورهای بزرگتر و البته نیاز به گشتاور راه اندازی بالا بیشتر قابل توجه هست.

چنانجه از اینورتر استفاده شود، اینورتر به صورت كاملا اتوماتیك این جریان را در حین راه اندازی به مقدار لازم افزایش و در حین كار به مقدار لازم كاهش می دهد، بنابراین به طور كلی هزینه برق مصرفی كاهش چشم گیری خواهد داشت.

روش های کنترل در درایو

روش کنترل اسکالر

این روش را درصنعت با عناوینی نظیر مدولاسیون عرض پالس (PWM)، کنترل فرکانس V/F یا VVVF می شناسند.

نخست ولتاژ AC به ولتاژ DC تبدیل شده سپس بوسیله مدولاتور، دنباله پالسی از ولتاژ با فرکانس متغیر به موتور ارسال می شود.

در این روش مقدار V/F ثابت است بنابراین با افزایش فرکانس، ولتاژ افزایش می یابد و در نهایت، در این حالت کنترلی روی گشتاور موتور وجود ندارد و تغییرهای کنترلی ولتاژ و فرکانس هستند که بطور غیر مستقیم موتور را کنترل می کنند به علت عدم استفاده از فیدیک، کنترلی روی موفقیت یا سرعت شافت موتور وجود ندارد همچنین استفاده از مدولاتور باعث ایجاد تاخیر در پاسخ به گشتاور به سرعت می شود.

روش کنترل برداری شار

برای نزدیک شدن به الگویی نظیر درایوهای DC، متغیرهای کنترلی در موتورهای القایی باید حقیقی باشند در روش اسکالر، متغیرهای کنترلی غیر حقیقی هستند در صورتی که در این روش سعی بر آن شده تا متغیرهای حقیقی موتور (شار و گشتاور موتور) کنترل شود.

برای کنترل بردار شار و گشتاور موتور، جریان موتور باید قابل کنترل باشد اما در این موتورها کنترل سیستمی روی جریان موتور وجود ندارد. از طرفی جریان موتور تابعی از جریان استاتور است که بنابراین با استفاده از محاسبات ریاضی پیچیده با توجه به وجود این رابطه بین جریان موتور و جریان استاتور، شار موتور قابل کنترل هستند در ضمن با استفاده از فیدیک، می توان موقعیت و سرعت موتور را کنترل کرد.با وجود دقت درسرعت و پاسخ سریع به تغییرات گشتاور، احتیاج به فیدبک و مدولاتور از معایب این درایوها است.

روش کنترل مستقیم گشتاور (DTC )

کنترل مستقیم گشتاور یا DTC پیشرفته تکنولوژی کنترل موتورهای AC است که توسط شرکت ABB ارائه شده است این تکنولوژی جایگزین روشهای متداول مانند روش اسکالر و کنترل برداری شار در حلقه باز و بسته شده است.

اساس کار DTC بر پایه تئوری کنترل جهت میدان موتورهای القایی بنا شده است شار استاتور و گشتاور، تغییرهای کنترلی DTC هستند، محاسبه وضعیت موتور، بوسیله یک سیگنال پروسسور دیجیتال (DSP) سرعت بالا انجام می شود بطوریکه این محاسبات در مدل نرم افزاری موتور 40000 بار در ثاینه صورت می پذیرد. با توجه سرعت بالای محاسبات و مقایسه مقادیر واقعی با مقادیر مرجع هر عمل سویچینگ جداگانه بررسی می شود و هنگام تغییرات دینامیک مانند بارهای ناگهانی عمل سویچینگ بهینه می شود.

در کتاب کنترل دور موتور سری FX شما در 82 صفحه با تمام جزئیات خاص درایو موتور سری مدل FX آشنا خواهید شد.

راستی! برای دريافت مطالب جديد در پیج اینستاگرم PowreEn عضو شويد.