استفاده از درایو فرکانس متغیر یا همان اینورتر درایو (VFD) می‌تواند در هزینه و مصرف انرژی واحد صنعتی شما صرفه‌جویی کند. VFDها کیفیت کار را افزایش می‌دهند، تعمیر و نگهداری را کاهش می‌دهند، تولید محصول نهایی و همچنین عمر تجهیزات شما را افزایش می‌دهند. در این مطلب می‌خواهیم در مورد درایو فرکانس متغیر صحبت کرده و متوجه شویم که یک VFD یا اینورتر فرکانسی چطور کار می‌کند؟ تا انتهای مقاله همراه سام تجهیز باشید.
VFD چیست؟
VFD یا درایو فرکانس متغیر یک دستگاه الکترونیکی است که برای کنترل موتور القایی AC یا موتور سنکرون استفاده می‌شود. یک VFD گشتاور، سرعت و جهت موتور را کنترل می‌کند. یک اینورتر فرکانسی به آرامی موتور را راه‌اندازی کرده و با شتاب کنترل‌شده به‌سرعت و گشتاور مورد نظر می‌رسد. کاهش سرعت نیز به‌صورت کنترل‌شده با یک اینورتر فرکانسی در دسترس بوده و به‌عنوان یک ترمز عمل می‌کند.
VFDها به شما این امکان را می‌دهند که از یک موتور، برای انواع فرآیند‌ها و شرایط مختلفی که سرعت‌های متفاوتی را می‌طلبند استفاده کرده و از برق شهری، ولتاژ‌ها و فرکانس‌های مختلفی بگیرید. نام‌های دیگر VFD عبارت‌اند از:
- درایو سرعت قابل تنظیم
- درایو فرکانس قابل تنظیم
- درایو ولتاژ متغیر/فرکانس متغیر
- درایو AC
- میکرو درایو
- معکوس‌کننده
- درایو با سرعت متغیر
بیشتر بخوانید:
انواع اینورتر و کاربرد هر یک
راهنمای خرید و انتخاب اینورتر درایو
برخلاف فرکانس و ولتاژ ثابت ارائه‌شده توسط برق شهری که موتور را در تمام مدت با سرعت نامی خود به‌کار می‌گیرد، یک درایو فرکانس متغیر، انعطاف‌پذیری و سوئیچ کردن بین سرعت‌های مختلف را از طریق تغییر فرکانس و تغییر ولتاژ امکان‌پذیر کرده و امکان صرفه‌جویی در هزینه را در خطوط تولید و سایر صنایع فراهم می‌کند.
اساس کار یک VFD
یک درایو فرکانس متغیر، ولتاژ و فرکانس AC ثابت را برای تبدیل ولتاژ به DC، به یک پل یکسو‌کننده متصل کرده و از یک بانک خازنی و مدار سلفی برای فیلتر کردن قسمت DC برق استفاده می‌کند. سپس ولتاژ DC را مجدد به AC معکوس کرده و تحت ولتاژ و فرکانس مدنظر و تعریف‌شده برای اینورتر، در اختیار موتور قرار می‌دهد. در یک VFD:
- یک ریزپردازنده یا پردازنده سیگنال دیجیتال (DSP) تحت زبان برنامه‌نویسی PLC با اپراتور ارتباط برقرار می‌کند، بر عملکرد موتور نظارت کرده و عیوب و اختلالات احتمالی را بررسی می‌کند
- مدار کنترل سوئیچینگ، دستگاه‌های قدرت را برای فعال کردن اجزای برق‌دار در ترتیب درست هماهنگ می‌کند. سرعت موتور با تغییر ولتاژ و فرکانس ارائه‌شده توسط دستگاه‌های خروجی تغییر می‌کند
- VFDهای پایه با ثابت نگه‌داشتن نسبت ولتاژ به فرکانس، گشتاور موتور را حفظ می‌کنند. واحدهای پیشرفته از الگوریتم‌های هوشمندتر و تطبیقی برای بهبود عملکرد موتور استفاده می‌کنند
اگر بخواهیم در یک جمله اساس کار یک درایو فرکانس متغیر را شرح دهیم، باید بگوییم که یک VFD، ولتاژ‌ها و فرکانس‌های مختلف را به یکدیگر تبدیل می‌کند تا سرعت موتور را بدون از دست دادن گشتاور و ثابت نگه‌داشتن آن، تغییر دهد.
یک سیستم VFD را می‌توان به ۳ زیرسیستم تقسیم کرد:
- یک موتور AC: که اغلب یک موتور القایی سه فاز است، اما گاهی اوقات یک موتور تک فاز یا سنکرون نیز به کار گرفته می‌شود
- یک کنترل‌کننده درایو اصلی: که با استفاده از یک سیستم تبدیل الکترونیک قدرت حالت جامد (solid-state power) شامل مبدل پل یکسو‌کننده، یک لینک یا فیلتر DC و یک بخش سوئیچینگ یا اینورتر تشکیل می‌شود
- یک رابط مانیتورینگ و کنترل: که برای ارائه یک پنل راه‌اندازی به اپراتور برای راه‌اندازی و توقف موتور، تنظیم سرعت، تغییر جهت و غیره تعبیه شده است. این رابط همچنین اطلاعاتی در مورد عملکرد موتور و سلامت درایو ارائه می‌دهد
امروزه با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی، درایو‌های فرکانس متغیر به‌ویژه به لطف ریزپردازنده‌هایی که جایگزین اجزای حالت جامد شده‌اند، در ابعاد کوچک‌تری طراحی و تولید می‌شوند. تأثیرات مثبت و ملموسی که یک اینورتر فرکانسی در افزایش کیفیت تولید و صرفه‌جویی در هزینه‌های واحدهای صنعتی می‌گذارد، ارزش ریالی به‌مراتب بیشتری از قیمت خود دستگاه دارد.
موارد استفاده از VFDها
به‌طور کلی، در هر سیستم و صنعتی که با موتورهای الکتریکی AC سروکار داشته و نیاز به تغییر سرعت موتور الکتریکی در آن حس می‌شود، به یک درایو فرکانس متغیر نیاز خواهیم داشت. دلایل زیادی برای انتخاب سیستمی مجهز به اینورتر فرکانسی وجود دارد:
- برای کنترل دقیق سرعت یک فرآیند تولید
- برای ارائه یک شروع نرم و شتاب دقیق به موتور و خط تولید
- برای صرفه‌جویی در انرژی، به‌ویژه در کاربرد‌هایی که گشتاور و قدرت بار باهم رابطه غیرخطی دارند. فن‌ها و پمپ‌های گشتاور متغیر کاندیدای خوبی برای صرفه‌جویی هستند
- برای بهبود فرآیند و کیفیت در شتاب، جریان، نظارت، سرعت، دما، کشش، گشتاور و فشار
- راه‌اندازی موتور در الگو‌های تخصصی برای به حداقل رساندن تنش مکانیکی و الکتریکی
- کاهش مصرف و هزینه‌های انرژی با کاهش سرعت موتور در زمان‌هایی که نیازی به کارکرد موتور با سرعت کامل نیست.
- افزایش عمر تجهیزاتی مانند نوار نقاله و تسمه با کاهش لرزش و پرش و کاهش هزینه تعمیر و نگهداری ماشین‌آلات
VFDها به‌طور قابل‌توجهی نوسانات جریان موجود در سیستم برق شهری برای راه‌اندازی یک موتور در سراسر خط را کاهش داده یا به‌طور کامل حذف می‌کنند.
تعمیر و نگهداری درایو فرکانس متغیر
مانند آشنایی با علائم خرابی گیربکس صنعتی، اندکی توجه در قالب بررسی‌های بصری دوره‌ای و نگهداری، تمام چیزی است که VFD از اپراتور‌های خود می‌خواهد. برای این کار محیط کار درایو را از گردوغبار دور نگه‌دارید، از تهویه مناسب اطمینان حاصل کنید و محیط کار را خشک و دور از رطوبت نگه‌دارید. همچنین اطمینان حاصل کنید که تمام اتصالات الکتریکی محکم هستند.
بیشتر بخوانید:
عوامل خرابی اینورتر درایوها و جلوگیری از وقوع آن‌ها
نکاتی برای نگهداری اینورتر جهت افزایش عمر و بهبود عملکرد آن
سخن پایانی
VFDها دستگاه‌های فوق‌العاده قابل‌اعتمادی هستند، دوام و طول عمر بالایی دارند، هزینه نگهداری پایینی داشته و عیوب و اختلالات موجود در سیستم را به‌درستی آشکار می‌کنند. با کمک یک اینورتر باکیفیت، می‌توانید علاوه بر کاهش هزینه‌ها و افزایش طول عمر ماشین‌آلات خود، تولید خود را افزایش داده و بازدهی بیشتری از خط تولید خود بگیرید.
