۲۰ سوال پرتکرار در مورد درایو موتور سه فاز آژند الکترونیک

درایو موتور سه فاز به عنوان یکی از تجهیزات پر کاربرد و تخصصی در صنعت بسیار مورد استفاده است. راه اندازی و یادگیری کار با این دستگاه بدون کسب دانش و تجربه امکان نیست. ما در این مقاله تلاش کردیم برخی از سوالات پر تکرار که مشتریان در هنگام خرید از ما می پرسند را به صورت مختصر پاسخ دهیم.

منظور از بار های گشتاور متغیر و گشتاور ثابت چیست؟

بارهای گشتاور متغییر، به گونه ای هستند که مقدار گشتاور بار متناسب با مجذور سرعت متناسب است، یعنی با تغییر سرعت، گشتاور آن نیز تغییر می کند. به عبارت دیگر این گونه بارها، در سرعت های پایین، به گشتاور کمتری نسبت به سرعت های بالا نیاز دارند. نمونه کاربرد بارهای گشتاور متغیر می توان به فن ها و پمپ ها اشاره کرد.

بارهای گشتاور متغییر، به نحوی هستند که مقدار گشتاور به سرعت بستگی ندارد. به عبارت دیگر با تغییر سرعت، گشتاور بار تقریبا ثابت می ماند. نمونه کاربرد بار های گشتاور ثابت می توان به نوار نقاله و بالابر اشاره کرد.

آیا با درایو تک فاز به سه فاز می توان یک موتور القایی با مشخصات ۲۲۰/۳۸۰ را راه اندازی کرد؟

بله، با توجه به اینکه ولتاژ خروجی درایو های تکفاز به سه فاز ۲۲۰ ولت می‌باشد، لذا می‌توان موتورهای القایی با مشخصات ۲۲۰/۳۳۰ را با درایو تک فاز به سه فاز راه اندازی کرد. اما برای گرفتن بیشترین توان ممکن از موتور، سربندی آن می بایست به شکل مثلث متصل شده باشد.

آیا جابه جایی ترتیب فازهای ورودی و خروجی در درایو باعث تغییر جهت چرخش موتور می شود؟

جابجایی ترتیب فاز های ورودی درایو موتور سه فاز هیچ تاثیری در جهت چرخش موتور ها ندارد زیرا ورودی درایو به گونه ای طراحی شده که ولتاژ سه فاز ورودی یکسوسازی شود. اما در صورتیکه ترتیب فاز ها در خروجی درایو رعایت نشود، باعث تغییر جهت در چرخش موتور خواهد شد البته برای حل این مشکل میتوان از پارامترهای چرخش معکوس در تنظیمات درایو استفاده کرد.

تعداد ورودی و خروجی های درایو موتور سه فاز آژند الکترونیک چه تعداد هستند؟

برد کنترل درایوهای سه فاز آژند الکترونیک دارای مشخصات سیم کشی زیر هستند.

• ورودی های آناوگ: تعداد ۲ خروجی آنالوگ که به صورت جریانی و ولتاژی تنظیم می شوند.
• خروجی های آنالوگ: تعداد ۲ ورودی آنالوگ که به صورت جریانی و ولتاژی تنظیم می شوند.
• ورودی های دیجیتال: تعداد ۷ ورودی دیجیتال اپتوکوپلری ایزوله شده و یک ورودی دیجیتال فرکانس بالا
• خروجی ها دیجیتال: تعداد ۲ رله ۵ آمپری با یک تیغه باز و یک تیغه بسته و یک خروجی ترانزیستوری open-collector

انواع روش های کنترل در درایو موتور سه فاز آژند الکترونیک کدام ها هستند؟

به طور کلی دو روش کنترل اصلی اسکالر (V/F) و کنترل برداری (Vector Control) در درایوهای سری FU9000A در نظر گرفته شده اند و علاوه بر آن در درایوهای سری FU9000D آژند الکترونیک روش کنترل برداری حلقه بسته (Close-loop Vector Control) نیز اضافه شده است.

منظور از کنترل حلقه بسته در مد کنترل برداری چیست؟

به طور کلی مد کنترل برداری (Vector Control) بیشترین گشتاور را در فرکانس های پایین ایجاد می کند. این روش ذاتا حلقه بسته است و با توجه به شکل موج جریان خروجی برخی پارامتر های موتور مثل شار روتور، استاتور و سرعت چرخش را محاسبه می کند. اما در فرکانس های بسیار بالا یا بسیار پایین معمولا اندازه گیری ها و محاسبات مربوطه با مشکلاتی همراه می شوند که نتیجه آن تضعیف گشتاور خروجی موتور در این فرکانس ها خواهد بود.

برای حل این مشکل از سرعت سنج ها و موقعیت سنج ها مثل انکودر استفاده می کنند و منظور از حلقه باز بودن مد کنترلی، عدم استفاده از انکودر و منظور از حلقه بسته بودن (Close-loop Vector Control) استفاده از انکودر در اندازه گیری سرعت و موقعیت روتور است.

آیا درایو های آژند الکترونیک قابلیت PID کنترل دارد؟

بله، با توجه به ورودی های آنالوگ این درایو ها، می توان از این ورودی ها به عنوان حلقه فیدبک برای تنظیم فرکانس خروجی دستگاه استفاده کرد و با استفاده از محاسبات کنترل PID داخلی، مقدار متناسب فرکانس خروجی تنظیم خواهد شد. این تنظیمات با استفاده از پارامترهای دستگاه به راحتی قابل اعمال هستند.

در صورت استفاده از درایو، سربندی موتور باید ستاره باشد یا مثلث؟

برای تعیین روش سربندی موتور (ستاره یا مثلث) با توجه به ولتاژ درج شده بر روی پلاک موتور سربندی آن را انجام انتخاب می کنیم.

معمولا موتورهای سه فاز دو ولتاژ کاری دارند به این معنی که با توجه به نحوه اتصال آنها (ستاره یا مثلث) ولتاژ آنها نیز متفاوت است. بنابراین با توجه به ولتاژ موجود باید نحوه اتصال مشخص شود.

هارمونیک در درایوها به چه معناست؟

هارمونیک به طور خلاصه به معنای ولتاژ ها و جریان های الکتریکی ناخواسته هستند که با فرکانسی متناسب با فرکانس اصلی در سیستم های قدرت الکتریکی ایجاد می شوند و به دو دسته ولتاژی و جریانی دسته بندی می شوند. این ولتاژ و جریان های ناخواسته می توانند باعث ایجاد انحراف از یک شکل موج کاملا سینوسی شوند.

یکی از علت های اصلی ایجاد هارمونیک، وجود تجهیزات الکتریکی غیرخطی مانند موتورهای الکتریکی و درایو های موتور است که باعث تغییر شکل موج جریان و ولتاژ می شوند.

تاثیر هارمونیک ولتاژی در سیستم ها چیست؟

هارمونیک های ولتاژی باعث ایجاد تاثیرات منفی متعددی در سیستم ها می شود که از مهم ترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. گرم شدن بیش از حد موتور و کابل های ارتباطی بین درایو و موتور در اثر افزایش توان تلفاتی
2. کاهش طول عمر بانک‌های خازنی در اثر وجود ریپل های فرکانس بالا
3. ایجاد نویز و مشکلات ارتباطی بر روی تجهیزات کنترلی

برای اتصال درایو به موتور از چه نوع کابل باید استفاده کرد؟

عملکرد درایوها به این گونه است که با استفاده پالس های مربعی با عرض های متفاوت‌، موج سینوسی با فرکانس مد نظر بسازند. شکل موج خروجی درایو به صورت پالس های PWM است که به صورت ذاتی دارای امواج فرکانس بالا هستند. این امواج، نویزهای الکترومغناطیسی EMI ناخواسته ای را ایجاد می کنند که برای سایر تجهیزات الکترونیکی مضر هستند. برای ایجاد مسیر بازگشت سیگنال با امپدانس پایین و جلوگیری انتشار این نویزها به اطراف از کابل های شیلدار استفاده می کنند که علاوه بر حفاظت از سایز تجهیزات الکترونیکی متصل به درایو، از انتشار نویز های EMI جلوگیری می کند.

آیا استفاده از درایو می‌تواند باعث صرفه جویی در هزینه برق مصرفی شود؟

پاسخ این سوال کاملا وابسته به نوع کاربرد است. در مواقعی که مقدار بار و سرعت موتور تغییر می کند و موتور به دفعات خاموش و روشن می شود، استفاده از درایو باعث کاهش هزینه قبض برق می شود، اما اگر موتور با توان و سرعت نامی خود کار کند و نیازی به تغییر سرعت و بار آن نیست، استفاده از درایو هیچ تاثیری در هزینه برق مصرفی ندارد.

آیا از یک درایو با توان بالاتر می توان برای راه اندازی یک موتور با توان کمتر استفاده کرد؟

بله، در صورتیکه تفاوت چشمگیری بین توان دو دستگاه وجود نداشته باشد می توان از درایو با توان بالاتر برای راه اندازی با موتور پایین تر استفاده کرد و با تغییر برخی از پارامترهای دستگاه، حفاظت های معمول را اعمال کرد. در غیر اینصورت امکان تطبیق حفاظت ها برای موتور وجود ندارد و در صورت بروز مشکل درایو یا موتور دچاد آسیب خواهند شد.

ولتاژ باس DC درایو در چه صورتی بالا می شود؟

در صورتی که سرعت چرخش روتور از سرعت شار استاتور که توسط درایو ایجاد می شود، بیشتر شود، جهت جریان تغییر کرده و از سمت موتور به سمت درایو خواهد بود. اصطلاحا موتور در ربع های دوم و چهارم به شکل ژنراتور عمل می‌ کند و جریان را به درایو تزریق می کند. در این صورت ولتاژ باس DC بسته به شدت جریان برگشتی افزایش می یابد که در صورت عمل نکردن حفاظت های دستگاه باعث آسیب به درایو خواهد شد. برای کنترل این ولتاژ علاوه بر حفاظت های داخلی دستگاه از مقاومت های ترمز استفاده می کنند.

این مورد معمولا در مواقعی بوجود می آیند که اینرسی بار متصل به موتور بسیار بالا بوده و خود باعث چرخش موتور می شود. همانند بالابرها، نوار نقاله ها

حداکثر ولتاژ باس DC قابل تحمل در درایو چقدر است؟

این موضوع بسته به نوع قطعات استفاده شده در ساخت دستگاه متفاوت است. در درایو سه فاز آژند الکترونیک از دو خازن سری با ولتاژ قابل تحمل ۴۵۰ ولت استفاده می شود که مجموع آستانه ولتاژ قابل تحمل باس DC، معادل ۹۰۰ ولت خواهد بود. برای جلوگیری از بروز آسیب، مقدار ولتاژ برای تشخیص خطا، مقداری کمتر از ۹۰۰ ولت در نظر گرفته می شود که توسط پارامترها قابل تنظیم است.

آیا امکان راه اندازی موتور با کلاس عایقی پایین با درایو وجود دارد؟

با توجه به هارمونیک های خروجی درایو و افزایش ناخواسته دمای موتور بیش از حالت عادی است، درصورتیکه کلاس عایقی موتور پایین باشد، طول عمر موتور به شدت کاهش می یابد اما در صورتیکه زمان کارکرد موتور کوتاه باشد و موتور زمان کافی برای خنک شدن داشته باشد، امکان راه اندازی موتور با درایو وجود دارد.

* نکته:در صنایع ایران اکثر موتورهای به کاررفته، تایپ F هستند که این موتورها تحمل حرارتی لازم برای راه اندازی با درایو را دارند.

انتخاب مناسب فرکانس کریر بر عملکرد موتور و درایو چه تاثیری می گذارد؟

به طور کلی با افزایش فرکانس کریر شکل موج خروجی به شکل موج ایده آل و سینوسی نزدیکتر خواهد شد اما از طرفی باعث افزایش فرکانس سوئیچینگ می شود.

در نتیجه با افزایش فرکانس کریر، تلفات سوئیچینگ درایو افزایش می یابد در نتیجه دمای IGBT ها و هیت سینک دستگاه افزایش می یابد. از طرفی با افزایش این فرکانس، میزان میزان هارمونیک خروجی کاهش می یابد که این موضوع منجر به کاهش خستگی موتور، کاهش صدای موتور، کاهش دمای موتور، کاهش دمای کابل خروجی درایو و افزایش طول کابل خروجی درایو و … می شود.

در قطعات الکترونیکی بین دما و طول عمر قطعات رابطه عکس وجود دارد و با افزایش دما طول عمر قطعات نیمه هادی مثل IGBT ها و خازن ها کاهش می یابد. بنابراین برای تنظیم فرکانس کریر باید مصالحه ایی بین پارامترهای هارمونیک موتور و دمای درایو صورت گیرد.

آیا با استفاده از یک درایو می توان چند موتور الکتریکی را راه اندازی کرد؟

با توجه به ساختار روش کنترل اسکالر (V/F) و عدم حساسیت این مد کنترلی نسبت به پارامترهای موتور، با استفاده از این مد کنترلی می توان چند موتور را به صورت موازی با استفاده از یک درایو راه اندازی کرد. با این کار فرکانس و دامنه ولتاژ اعمالی به موتور ها برابر خواهد بود و درصورتی که مقدار بار موتورها با یکدیگر برابر باشد و موتورها نیز کاملا مشابه باشند، سرعت و گشتاور خروجی هر یک برابر خواهد بود.

آیا محدوده جریان های ورودی و خروجی درایو های تکفاز و سه فاز متفاوت است؟

محدوده جریان‌ های ورودی و خروجی خصوصا جریان ورودی در درایو های تک فاز نسبت به درایو های سه فاز در توان مشابه بالاتر است، به عنوان مثال در درایو سه فاز توان ۷/۳ کیلووات جریان ورودی ۵/۱۰ آمپر و جریان خروجی برابر ۹ آمپر است اما در درایو تک فاز توان ۷/۳ کیلووات جریان ورودی برابر ۲/۲۹ آمپر و جریان خروجی ۳/۱۵ آمپر به ازای هر فاز است.

آیا امکان سنکرون کردن سرعت چرخش چند موتور توسط درایو وجود دارد؟

بله، این امکان با درایو های آژند الکترونیک وجود دارد. این عمل در صنایع نورد مورد استفاده قرار می گیرد. برای انجام اینکار از ترمینال های آنالوگ برای سنکرون کردن سرعت موتورها استفاده می کنیم. به این صورت که یک درایو را Master و درایوهای دیگر را Slave فرض می کنیم. در درایو Master یکی از خروجی های آنالوگ را متناسب با فرکانس کاری تنظیم می کنیم به نحوی که ولتاژ آنالوگ خروجی معادل ضریبی از فرکانس خروجی درایو باشد. با اتصال خروجی آنالوگ درایو Master به درایو های Slave و تنظیم فرکانس خروجی آنها بر اساس ورودی آنالوگ مربوط، فرکانس کاری درایو ها با یکدیگر سنکرون خواهد شد.

برای افزایش دقت اینکار پیشنهاد می شود از انکودر برای تشخیص سرعت هر دستگاه استفاده شود.

به این نکته باید توجه کرد در صورتیکه تعداد Slave های متصل به ترمینال خروجی آنالوگ از حدی بیشتر شوند باعث کاهش سطح ولتاژ این ترمینال خواهند شد.