امروزه شاهد آن هستیم که تمایل طراحان سیستم به جایگزین کردن ادوات مکانیکی با تجهیزات الکترونیکی بیشتر شده است و از مکانیکی بودن سیستم ها فاصله می گیرند. از جمله مزیت های سیستم های الکترونیکی نسبت به سیستم های مکانیکی می توان به بازده بالاتر، قابلیت اطمینان بیشتر، هزینه راه اندازی و نگهداری پایینتر، وزن کمتر، حجم و ابعاد کوچکتر، قابلیت انعطاف پذیری بالا، هوشمند بودن، استهلاک کمتر، تلفات انرژی پایینتر، آلودگی کمتر و … اشاره کرد. در ادامه به معرفی اجمالی یکی از تجهیزات پر کاربرد در صنعت یعنی درایو موتور سه فاز، و همچنین ۱۰ مورد از مزایت های استفاده از درایو موتور سه فاز در کاربردهای مختلف می پردازیم.
درایو موتور سه فاز چیست؟
به طور کلی عبارت درایو (Drive) در لغت به معنای راه انداز و کنترل کننده است و در صنعت برق نیز منظور از درایو موتور سه فاز راه انداز و یا کنترل کننده پارامتر های اساسی موتور از قبیل ولتاژ، جریان، گشتاور، سرعت چرخش و دیگر پارامتر ها است. به عبارت دیگر درایو موتور القایی دستگاهی الکترونیکی است که برای کنترل سرعت، گشتاور و جهت حرکت الکتروموتور ها استفاده می شوند. معمولا به جای کلمه درایو، کلماتی از قبیل موارد زیر نیز به کار می رود.
- اینورتر موتور سه فاز
- VVVF (Variable Voltage Variable Frequency)
- VFD (Variable Frequency drive)
- AFD (Adjustable Frequency Drive)
- VSD (Variable Speed Drive)
استفاده از کلمه اینورتر موتور بسیار رایج است اما در حقیقت اینورتر یکی از بخش های داخلی درایو محسوب می شود که عمل تبدیل جریان مستقیم به متناوب را بر عهده دارد.
همانطور که عنوان شد درایو موتور عمل راه اندازی و کنترل موتور سه فاز را انجام می دهد. بدیهی است برای راه اندازی و کنترل انواع موتور باید ولتاژ، جریان و فرکانس اعمالی به موتور را تحت کنترل داشت که این موضوع وظیفه درایو موتور سه فاز است. با توجه به روابط اساسی موتور القایی مشخص می شود که جریان الکتریکی با گشتاور خروجی موتور، ولتاژ و فرکانس با سرعت موتور در ارتباط هستند، همچنین فرکانس اعمالی به موتور با انواع تلفات نیز در ارتباط است، با کنترل جریان و ولتاژ و ایجاد فرکانس متغیر می‌توان موتور را کنترل کرد و به روشی دلخواه مطابق نیاز بار، موتور را راه‌اندازی کرد.
جریان مصرفی α گشتاور
ولتاژ و فرکانس α چرخش سرعت
فرکانس α تلفات انواع
کاربرد درایو موتور سه فاز در صنعت چیست؟
به جرات می‌توان بیان کرد که در تمام مصارفی که استفاده از موتور های الکتریکی رایج است، به کارگیری درایو موتور به عنوان یکی از ادوات تجهیزات کنترل بسیار مورد توجه قرار می گیرد چرا که کنترل و راه اندازی موتور از نظر سرعت، گشتاور، جهت چرخش و . . . ضرورت پیدا می کند. علاوه بر این جلوگیری از استهلاک تجهیزات و بهینه سازی مصرف انرژی در طولانی مدت نیز اهمیت دو چندانی پیدا خواهد کرد. از جمله پرکاربردترین موارد استفاده از درایو موتور می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- نوار نقاله
- جرثقیل و بالابر
- پمپ و بوستر
- فن ها در صنایع تهویه مطبوع
- آسانسور
- میکسرها
- دستگاه اکسترودر
- انواع ماشین آلات در صنایع تزریق پلاستیک
مجله آژند الکترونیک
مجله آژند الکترونیک
۱۰ مزیت های استفاده از درایو موتور سه فاز
در ادامه به توضیح ۱۰ مورد از مزیت های استفاده از درایو موتور سه فاز در کاربرد ها می پردازیم:
1- درایو موتورهای بر اساس نوع موتور و پارامتر های موتور و روابط بین آن ها طراحی و ساخته می شوند، بنابراین در زمان استفاده از درایو، موتور عملکرد پایدارتر و محافظت شده تری خواهد داشت.
2- استفاده از درایو موتور باعث می شود در زمان طراحی تابلو برق دیگر نیازی به مدارها و ادوات قدرت مثل مدارات کنتاکتوری چپ‌گرد و راست‌گرد، ستاره مثلث و مدارات تایمر دار نداشته باشیم و در هزینه تمام شده تابلو برق صرفه جویی کنیم.
3- در زمان استفاده از درایو موتور راه اندازی موتور به آهستگی انجام می شود و این موضوع باعث کاهش بسیاری از تنش ها و ضربات مکانیکی به موتور، گیربکس و سایر تجهیزات مکانیکی می شود که در نتیجه طول عمر تجهیزات افزایش پیدا خواهد شد.
4- در صورت استفاده از درایو، موتورهای الکتریکی متصل به شبکه دیگر از شبکه به طور مستقیم تغذیه نمی شود و توان راکتیو کشیده شده از شبکه کاهش پیدا خواهد کرد و کیفیت ولتاژ شبکه افزایش پیدا می کند. در نتیجه به بانک خازنی خارجی نیاز نخواهد بود.
5- با توجه به ساختار درایو، بسیاری از حفاظت های الکتریکی بر روی موتور اعمال می شوند و موتور در برابر حوادث حفاظت خواهد شد. این مورد منجر به افزایش طول عمر موتور و سایر تجهیزات الکتریکی خواهد شد.
6- در بسیاری از کاربرد های صنعتی نیاز به تغییر سرعت و جهت چرخش موتور داریم که این موضوع با استفاده از درایو به راحتی و با دقت بالا محقق می شود. این در حالی است که برای پیاده سازی سرعت متغیر توسط سیستم های مکانیکی به گیربکس، کلاچ و … نیاز داریم. از طرفی اکثر گیربکس های موجود در بازار به صورت پله ایی هستند و به صورت گسسته سرعت را تغییر می دهند و در نتیجه کنترل پیوسته و دقیقی روی سرعت چرخش موتور نخواهیم داشت.
7- در برخی از کاربرد ها مثل پمپ و فن نیاز دائمی به سرعت نامی نیست و با استفاده از درایو می توان حداکثر سرعت چرخش موتور را به مقدار پایین تری کاهش داد. کاهش ۱۰ درصد از سرعت نامی موتور، تا ۲۰ درصد صرفه جویی در مصرف انرژی را به همراه خواهد داشت. در شرایط کم باری، با ۲۰ درصد کاهش سرعت چرخش موتور نسبت به سرعت نامی، تا ۵۰ درصد صرفه جویی در مصرف انرژی خواهیم داشت که در هزینه‌های ثابت بسیار قابل ملاحظه خواهد بود.
8- با استفاده از درایو می توان گشتاور خروجی موتور را کنترل کرد و حتی گشتاور های نوسانی برای برخی از کاربرد ها ایجاد کرد در صورتیکه کنترل گشتاور موتور با استفاده از مدارات فرمان امکان پذیر نیست.
9- در روش های کنترل حلقه بسته با استفاده از ترکیب انکودر و درایو موتور، می‌توان موقعیت شفت موتور را با دقت بسیار بالایی تشخص داد و آنرا کنترل نمود در صورتیکه سیستم های مکانیکی قادر به انجام چنین کاری نیستند.
10- با استفاده از درایو بستری هوشمند برای سیستم فراهم می شود که در این شرایط بسیاری از قابلیت های نظارت و کنترل از قبیل اتصال به شبکه های ارتباطی بالادستی مثل Modbus، استفاده از انواع سیستم های کنترل مثل PID Controller، انواع مانیتورینگ و نظارت از راه دور، انواع روش‌های دریافت اطلاعات از طریق سنسورها و سایر تجهیزات و … را در اختیار داریم که هر یک از مزیت های اتوماسیون درایو محسوب می شوند.
