راهنمای خرید و نحوه انتخاب درایو موتور سه فاز

چه در صنایع تولیدی، چه در صنایع تهویه مطبوع و یا هر صنعت دیگری که به موتورهای الکتریکی وابسته است مشغول هستید، انتخاب بهترین درایو موتور سه فاز برای کاربرد شما باز جمله سوالاتی است که به پاسخ آن فکر می کنید چرا که انتخاب یک دستگاه مناسب می تواند بهبود عملکرد سیستم و کاهش مصرف انرژی را به همراه داشته باشد. این مقاله شما را در انتخاب بهترین درایو موتور برای نیاز های خاص خود راهنمایی می کند.

درایو موتور سه فاز چیست و برای انتخاب آن به چه نکاتی باید توجه کرد؟

درایو موتور سه فاز AC و یا اینورتر دستگاه های الکترونیکی هستند که برای کنترل سرعت، گشتاور و جهت حرکت الکتروموتور ها استفاده می شوند. نقش این دستگاه ها در اجرای انواع پروژه های صنعتی و تجاری بسیار حیاتی است و در هر مکانی که نیاز به کنترل دقیق و بهبود عملکرد الکتروموتور های باشد استفاده می شوند. هدف اصلی این دستگاه ها تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی با کارایی بالا و انعطاف‌پذیری در عملکرد موتور است. با توجه به تنوع بسیار زیاد کاربرد های این دستگاه در صنایع مختلف می بایست شناخت خود را نسبت به انواع کاربردها، انواع درایو های موتور AC، مشخصات الکتروموتورها، روش های کنترل موتور، بازده انرژی و ملاحضات نصب و راه اندازی افزایش داد.

شناخت کامل از کاربرد و نیاز ما :

برای انتخاب بهترین گزینه برای کاربری ما می بایست ابتدا بررسی کاملی از نوع نیاز و سیستمی که می خواهیم برای آن اینورتر انتخاب کنیم داشته باشیم. این فرآیند را می توان در سه دسته کلی شناخت از نوع بار، سرعت و گشتاور مورد نیاز و شرایط محیطی تقسیم بندی کرد.

نوع بار (Load Type) :

1. گشتاور ثابت (Constant Torque) : کاربرد هایی که بدون توجه به سرعت چرخش موتور، به گشتاور ثابتی در تمامی سرعت ها نیاز دارند. مانند نوار نقاله ها، بالابرها، کمپرسور ها
2. گشتاور متغیر (Variable Torque) : کاربرد هایی که گشتاور راه اندازی پایین تری لازم دارند و گشتاور موتور در سرعت های مختلف ثابت نیست. مانند فن و پمپ ها
3. توان خروجی ثابت (Constant Horsepower) : کاربردهایی که توان خروجی با توجه به سرعت و گشتاور ثابت باقی می ماند. مانند ماشین های تراش، خرد کن ها

سرعت و گشتاور مورد نیاز (Speed & Torque Requirements) :

محدوده سرعت چرخش موتور و بیشترین گشتاور مورد نیاز که شامل گشتاور راه اندازی و گشتاور حالت پایدار می شود در انتخاب ما بسیار تعیین کننده است. باید اطمینان داشت که درایو قادر به تحمل سرعت و گشتاور مورد نیاز ما بوده و عملکردی پایدار به ما ارائه خواهد داد در غیر این صورت اینورتر بیش از حد بارگذاری شده و به مرور زمان دچار آسیب خواهد شد.

شرایط محیطی (Environmental Conditions) :

شرایط محیط نصب درایو می بایست متناسب با طراحی آن باشد. رطوبت، گرد و غبار، لرزش و سایر تنش های محیطی می تواند در عملکرد بلند دستگاه تاثیرگذار باشد. برای محیط هایی با شرایط نا مناسب درایو هایی با رتبه بندی بالاتر IP بهترین گزینه هستند و اطمینان و طول عمر مفید سیستم را تضمین می کنند.

شناخت از انواع درایوهای موتور AC :

برای انتخاب بهترین دستگاه که عملکرد سیستم را بهبود دهد و مناسبترین گزینه برای کاربرد ما باشد، ضروری است انواع درایوهای موتور AC را بشناسیم. این دستگاه ها با توجه به دقت، سرعت و همچنین ورودی و خروجی های کاربردی به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند.

درایوهای فرکانس متغیر (Variable Frequency Drives) :

درایو های فرکانس متغیر (VFD)، سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی را با تنظیم فرکانس و سطح ولتاژ خروجی کنترل می کنند. این درایو ها بسیار کارآمد و همه کاره هستند و برای طیف گسترده‌ای از کاربرد ها، از سیستم های تهویه مطبوع تا نوار نقاله ها، مناسب هستند. VFD ها با امکان کنترل دقیق سرعت و گشتاور اعمالی به موتور، تعداد زیاد ورودی و خروجی ها و همچنین راه‌اندازی و خاموش شدن نرم گزینه مناسبی برای اکثر کاربردها می باشند و به کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر موتور کمک می کنند.

درایوهای سروو (Servo Drives) :

درایوهای سروو برای کاربرد هایی طراحی شده اند که نیاز به کنترل بسیار دقیق موقعیت شفت موتور، سرعت و گشتاور آن وجود دارد. این درایو ها معمولا در کاربرد هایی با دقت بالا مانند روباتیک، ماشین‌آلات CNC و . . . استفاده می شوند. درایوهای سروو به همراه موتورهای سروو (Servo Motors) و تجهیزاتی مانند انکودرها کار می کنند تا کنترل دقیقی از سرعت، گشتاور و موقعیت شفت موتور را فراهم آورند. این دستگاه ها برای وظایفی که نیاز به پاسخ دینامیکی بالا و موقعیت یابی دقیق دارند، ایده‌آل هستند.

سافت استارترها (Soft Starters) :

سافت استارترها به تدریج ولتاژ خروجی به موتور را افزایش می دهند و جریان های پیک و استرس های مکانیکی در زمان راه‌اندازی را کاهش می دهند. این موضوع آنها را برای کاربردهایی که راه‌اندازی نرم و کنترل شده موتور مورد نیاز است مناسب می کند. پمپ‌ها و فن‌ها و سایر تجهیزاتی که نیاز به راه اندازی با بیشترین سرعت موتور در ابتدا ندارند، از جمله پر کاربردترین موارد استفاده از سافت استاتر ها هستند.

شناخت مشخصات الکتروموتور :

موضوع مهم دیگری که در زمان انتخاب درایو می بایست مد نظر قرار دهیم، مشخصات الکتروموتوری است که می خواهیم به آن متصل کنیم. طبیعتا توان الکتروموتور، ماکزیمم سرعت چرخش، جریان مصرفی و ماکزیمم گشتاور آن از جمله اساسی ترین پارامتر هایی است که می بایست در نظر گرفته شود. علاوه بر آن مشخصات الکتریکی موتور مانند اندوکتانس و مقاوت سیم پیچ استاتور، مقاومت روتور، اندوکتانس های نشی و دیگر موارد از جمله پارامترهایی هستند که در هنگام تطابق اینورتر با الکتروموتور و بهینه سازی عملکرد آنها نقش به سزایی دارد.

توان نامی موتور (Horsepower) :

توان یک الکتروموتور با کیلووات (Kw) و یا اسب بخار (HP) اندازه گیری می شود و بدیهی است که رنج توان درایو انتخاب شده می بایست متناسب با توان الکتروموتور باشد. بهتر است توان اینورتر انتخابی برابر یا بیشتر از توان الکتروموتور در نظر گرفته شود اما باید به این موضوع توجه داشت که اگر این تفاوت چشمگیر باشد، حفاظت های درایو به درستی عمل نخواهد کرد.

1Kw = 0.74HP

سرعت چرخش موتور (RPM) :

ماکزیمم سرعت موتور به دو عامل، فرکانس (f) و تعداد قطب های الکتروموتور (p) وابسته است. این دو پارامتر، با یکدیگر رابطه مستقیم دارند. با توجه به اینکه فرکانس خروجی درایو تاثیر مستقیمی بر سرعت چرخش الکتروموتور دارد. بنابراین توجه به ماکزیمم فرکانس قابل تولید توسط درایو برای رسیدن به حداکثر سرعت الکتروموتور ضروری است. سرعت چرخش موتور با در نظر گرفتن فرکانس و تعداد قطب های آن از فرمول زیر محاسبه می شود:

Ns = 120f/P

جریان نامی موتور (AMP) :

از دیگر موارد مهم در مشخصات الکتروموتور میزان جریان نامی آن در حالت بار کامل است. جریان مورد نیاز موتور توسط درایو متصل به آن ایجاد می شود و بدیهی است میزان جریان خروجی درایو می بایست بزرگتر یا مساوی جریان نامی الکتروموتور انتخاب شود. در صورتیکه درایو انتخابی قادر به تامین این جریان نباشد، عملکرد کلی آن دچار اختلال شده و درایو قادر به راه اندازی موتور نخواهد بود.

گشتاور نامی موتور (Torque):

میزان گشتاور یک موتور در هنگام راه اندازی و در حالت پایدار از جمله مشخصات موتور های الکتریکی هستند که در هنگام انتخاب درایو می بایست مورد توجه قرار گرفته شوند. بدیهی است این میزان گشتاور توسط درایو موتور تامین می شود که در صورت عدم تطابق آن راه اندازی الکتروموتور با مشکل همراه خواهد شد.

روش های کنترل موتور :

روش های کنترل موتور سه فاز یکی از تاثیر گذارترین پارامترها برای تعیین چگونگی مدیریت سرعت، گشتاور، و عملکرد کلی موتور است. این روش ها به موتور اجازه می دهند تا با کارایی بالا و دقت بیشتر عمل کند. با استفاده از این تکنیک ها، می توان عملکرد موتور را بهینه سازی کرد و مصرف انرژی را کاهش داد. انتخاب روش کنترل مناسب به نیازهای خاص هر کاربرد بستگی دارد و می‌تواند تأثیر زیادی بر کارایی و طول عمر موتور داشته باشد. به همین دلیل در هنگام انتخاب درایو موتور بررسی روش های کنترل موتور که توسط درایو پشتیبانی می شوند حائز اهمیت است.

روش کنترل اسکالر (V/F Control) :

در روش کنترل V/F نسب ولتاژ به فرکانس خروجی دستگاه ثابت در نظر گرفته می شود. به همین دلیل به این روش روش اسکالر نیز گفته می شود. این روش ساده و مقرون به صرفه است و برای کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق گشتاور توان خروجی ندارند، ایده‌آل است. با این حال، در سرعت‌های پایین و بارهای متغیر عملکرد محدودی دارد و برای کاربردهایی که گشتاور راه اندازی محدودی دارند مناسب است.

روش کنترل برداری (Vector Control) :

روش کنترل برداری، که به نام کنترل جهت میدان (Field-Oriented Control یا FOC) نیز شناخته می شود، یک روش پیشرفته برای کنترل موتورهای AC سه فاز است. این روش جریان استاتور را به دو مولفه عمود بر هم تقسیم می کند: مولفه محور مستقیم (d-axis) که شار مغناطیسی را کنترل می کند و مؤلفه محور عمود (q-axis) که گشتاور را کنترل می کند. روش کنترل برداری امکان کنترل دقیق سرعت و گشتاور الکتروموتور را فراهم می آورد به همین دلیل استفاده از این روش برای کاربرد هایی که نیاز به دقت بالا در گشتاور و سرعت موتور و پاسخ سریع به تغییرات آنها مد نظر است، ترجیح داده می شود، هرچند که پیچیده تر و پرهزینه تر از روش های ساده مانند کنترل V/F است.

تاثیر بازدهی انرژی در انتخاب درایو موتور سه فاز :

بازدهی انرژی یکی از عوامل مهم در انتخاب درایو موتور سه فاز AC است، زیرا این مسئله مستقیما بر هزینه های عملیاتی و قبوض انرژی مصرفی شما تأثیر می گذارد. درایو هایی با رتبه بندی انرژی بالاتر، اتلاف انرژی را به حداقل می رسانند و در نتیجه صرفه جویی قابل توجهی در هزینه انرژی مصرفی در طول زمان به همراه دارند. بدهی است یک درایو با رتبه انرژی بالاتر قیمت بالاتری خواهد داشت اما مهم است که فراتر از قیمت اولیه خرید نگاه کنید. یک درایو با بازدهی انرژی بالا ممکن است هزینه اولیه بالاتری برای نصب و راه اندازی داشته باشد، اما می تواند صرفه جویی قابل توجهی در قبوض انرژی و هزینه های نگهداری به همراه داشته باشد، که در طولانی مدت آن را به یک انتخاب اقتصادی تر تبدیل می کند. علاوه بر این، درایو هایی با اصلاح ضریب قدرت داخلی می توانند توان کشیده شده از منبع را کاهش دهند و هزینه های مربوط به برق مصرفی را پایین بیاورند.

تفاوت اصلی درایو و سافت استارتر چیست؟

همانطور که در بالا توضیح داده شد درایو های فرکانس متغییر (VFD) و سافت استارتر ها (Soft Starter) از جمله راه انداز های موتور سه فاز AC و یا الکتروموتور های قفس سنجابی (Squirrel-cage) هستند که در طیف وسیعی از کاربرد ها مورد استفاده قرار می گیرند اما عدم شناخت دقیق از تفاوت آنها باعث می شود که در بسیاری از موارد با صرف هزینه بیشتر انتخاب نادرستی در خرید اتفاق بیافتد. سوال کلیدی این است که تفاوت اصلی این دو دستگاه چیست و در چه مواردی استفاده از هر یک توصیه می شود؟

سافت استارتر (Soft Starter) :

سافت استارتر دستگاهی است که برای افزایش تدریجی توان الکتروموتور استفاده می‌شود و این کار را با کنترل ولتاژ در طول راه اندازی و محدود کردن جریان اولیه انجام می دهد. این دستگاه با افزایش تدریجی توان موتور و استرس ها مکانیکی ناشی از راه اندازی موتور و تجهیزات متصل به آنرا را به حداقل می رساند.

از جمله کاربردهای معمول این دستگاه می توان به پمپ‌ها، فن‌ها، کمپرسورها و نوار نقاله‌های که نیاز اصلی آن‌ها کاهش جریان اولیه و استرس های مکانیکی در هنگام راه‌اندازی است اشاره کرد.

از جمله مزیت های استفاده از آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• صرفه‌جویی انرژی در هنگام راه اندازی موتور
• مقرون به صرفه و انتخاب اقتصادی برای کاربرد هایی که نیاز به کنترل ساده راه اندازی موتور دارند.
• نصب ساده و پیکربندی آسان‌
• افزایش طول عمر تجهیزات با کاهش استرس های مکانیکی

درایو های فرکانس متغییر (VFD) :

درایو فرکانس متغیر (VFD) که به طور ساده درایو یا اینورتر سه فاز نامیده می‌شوند، سرعت، گشتاور و جهت موتور الکتریکی را با تغییر فرکانس و توان الکتروموتور کنترل می کند. این دستگاه ها علاوه بر اینکه کار سافت استارتر ها را انجام می دهند، کنترل بسیار پیچیده تری نسبت به سافت استارترها ارائه می دهند که در اینجا به برخی از آنها اشاره می کنیم.

کنترل سرعت: VFDها می‌توانند سرعت موتور را در یک دامنه گسترده تنظیم کنند و کنترل دقیقی بر عملکرد موتور داشته باشند.

کنترل گشتاور: آن‌ها همچنین می‌توانند گشتاور موتور را کنترل کنند و عملکردی بهینه را در شرایط بارهای متغیر تضمین کنند.

فرکانس متغیر: با تغییر فرکانس خروجی، VFDها می‌توانند سرعت موتور را به صورت نرم از صفر تا حداکثر کنترل کنند.

از جمله مزیت های استفاده از آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• صرفه جویی قابل توجه در مصرف انرژی
• کنترل و بهبود فرآیند کنترل به دلیل تنظیم دقیق سرعت و گشتاور الکتروموتور
• افزایش طول عمر تجهیزات با کاهش استرس های مکانیکی

تفاوت اینورتر های سنگین کار و سبک کار چیست؟

درایو های موتور به طور معمول به دو دسته سنگین کار (Heavy Duty) و سبک کار (Light Duty) نیز شناخته می شوند. این تقسیم بندی بر اساس قابلیت ها، نحوه طراحی و قطعاتی الکترونیکی و مکانیکی که در آنها استفاده شده اند انجام می شود. اینورترهای سنگین کار عمدتا در توان های بالاتر و برای کاربردهایی که نیاز به گشتاور های بالاتری وجود دارد استفاده می شوند. همانند تجهیزات صنعتی و ماشین آلات. اینوتر های سبک کار در توان های پایین تر و برای مصارف خانگی و مواردی که به گشتاور های پایین تری نیاز دارند مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه به توضیح تفاوت های آنها می پردازیم.

اینورترهای سنگین کار (Heavy Duty):

• گشتاور راه اندازی بالا: مناسب برای کاربردهایی که نیاز به نیروی قابل توجهی برای راه اندازی موتور نیاز دارند.
• ساختار مقاوم و قابل اعتماد: مناسب برای تحمل شرایط محیطی سخت و کاربرد هایی که شروع و توقف های مکرر و بارهای متغیر دارند.
• دائم کار: طراحی شده برای کاربرد هایی که موتور باید به طور پیوسته یا برای مدت زمان طولانی تحت شرایط بار سنگین کار کند.
• سیستم های خنک کننده پیشرفته: هیت سینک های بهینه برای انتقال موثر حرارت

از جمله کاربردهای اینورترهای سنگین کار می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• ماشین‌آلات صنعتی (مانند خردکن‌ها، آسیاب‌ها، اکسترودرها)
• نوار قاله های سنگین
• پمپ ها و کمپرسور های بزرگ
• جرثقیل ها و بالابر ها

اینورترهای سبک کار (Light Duty):

• گشتاور راه اندازی پایین: مناسب برای کاربردهایی که به نیرو زیادی برای راه اندازی موتور نیاز ندارند.
• دائم کار نیستند: طراحی شده برای کاربردهایی که موتور به طور پیوسته کار نمی‌کند و تحت شرایط بار سبک تا متوسط عمل می کند.
• سیستم های خنک کنندگی ساده: هیت سینک های ساده تر به دلیل اینکه دستگاه حرارت کمتری تولید می کنند.

از جمله کاربرد های اینورترهای سبک کار می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• سیستم های HVAC (فن ها، دمنده ها)
• نقاله های سبک
• پمپ های کوچک
• سیستم های اتوماسیون پایه و ماشین‌آلات با توان پایین تر

بهترین برندهای اینورتر صنعتی در ایران

اینورتر ABB محصولی از سوئد در رنج توان ۰.۱۸ تا 6000 کیلو وات تولید می شوند و از جمله معتبر ترین برند های تولید کننده اینوتر در دنیا به حساب می آیند.

اینورتر Siemens محصولی از آلمان، در توان های 0.12 تا 6840 کیلووات عرضه می شوند، از جمله سری های مختلف اینورتر زیمنس می توان به میکرومستر، سری G، V و S اشاره کرد.

اینورتر Gefran محصول ایتالیایی و یکی از معروف ترین ارائه دهندگان درایوها موتور در سطح جهان به حساب می آید. اینورتر های این کمپانی در دسته های اینورتر سبک کار و سنگین کار تولید می شوند. از مدل های معروف و پرکاربرد این برند می توان به سری های ADV200، ADV200LC، BD150، ADP200 اشاره کرد.

اینورتر Delta ساخت تایوان با توان 0.2 تا 500 کیلووات ، محصولات متنوعی مانند درایو های کامپکت و استاندارد را ارائه می دهد که در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد. از جمله مدل های این برند می توان به سری C200، C2000، CP2000، L، B، M، EL و MS300 اشاره کرد.

اینورتر LS ساخت کره جنوبی از جمله دستگاه های با کیفیت و با قیمت مناسب است که در سری های IC5، IP5، IS5، IS7، S100، H100 در اینران عرضه می شوند.

اینورتر Invt محصول ساخت چین با رنج کامل توانی و سری های متنوع از جمله دستگاه های پر طرفدار در ایران به شمار می آیند. از جمله سری های این برند میتوان به مدل های GD10، GD20، GD200A، GD350 اشاره کرد

تولید کنندگان ایرانی نیز در طراحی و تولید این محصول فعال بوده اند. از جمله برند های تولید کننده اینورتر در ایران میتوان به برند آژند اشاره کرد که در دستگاه هایی با رنج توان ۲.۲ الی ۳۳ کیلووات تولید می کنند و برای کاربردهایی با کیفیت بالا و قیمت مناسب انتخاب مناسبی هستند.

برای خرید از درایوهای سه فاز آژند

پارامتر هایی چون نوع جریان خروجی، توان، کاربری و شرایط محیطی را در نظر بگیرید. درایوهای سه فاز آژند، از لحاظ کیفیت و گارانتی تضمین شده هستند و برای دریافت لیست قیمت و جلوگیری از هر گونه انتخاب نادرست، پیشنهاد می شود با متخصصان ما در این حوزه در ارتباط باشید.