اینورتر

اینورترچیست و چه کاربردی دارد؟

اینورتر یا مبدل برق دستگاه الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند. جریان AC تبدیل شده می توانند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که بوسیله ترا موج تولیدی توسط اینورترها یک موج مربعی است که می‌توان با استفاده از فیتلرهای مخصوص آن را به موج سینوسی تبدیل کرد.

عملی که این مبدل‌ها انجام می‌دهند معکوس عملی است که یکسوکننده‌ها انجام می‌دهند. اینورترها قطعات متحرک ندارند و در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی استفاده می شوند، از منبع تغذیه کامپیوتر گرفته تا ابزار بزرگ حمل و نقل. اینورترها معمولا برای تامین جریان AC از منابعDC مانند برق شهر،پانل های خورشیدی یا باتری مورد استفاده قرار می گیرند.

VFD به نامهای AFD (درایو فرکانس قابل تنظیم) یا VSD (درایو سرعت متغیر) نیز خوانده می‌شود. همچنین به مدارهای اینورتری که دارای فرکانس و ولتاژ خروجی قابل تغییر باشند درایو الکتریکی گفته می‌شود. این درایو بر این اصل عمل می‌کند که سرعت سنکرون یک موتور AC به فرکانس تغذیه آن موتور AC بستگی دارد .

شرحی بر سیستم VFD

موتورهای استفاده شده در سیستم VFD معمولاً سه فاز هستند. سیستم کنترل کننده فرکانس به وسیله اپراتور فرمان گرفته و توان AC را به یک توان AC با فرکانس متغیر تبدیل می‌کند.

در این حالت ابتدا سیگنال AC به DC تبدیل شده و سپس دوباره توسط اینورتر به AC تبدیل می‌شود. ولتاژ اعمال شده طبق مشخصه موتور به این موتور الکتریکی باید دارای رابطه زیر باشد ( n عدد ثابت )

n=v/f

مثلاً یک موتور با مشخصه عملکرد 460 ولت و فرکانس 60 هرتز چنان چه فرکانسش به 30 هرتز تغییر کرد می بایست ولتاژش نیز به 230 ولت کاهش یابد تا ضریب n ثابت بماند. برای کنترل این فرآیند از مدولاسیون معروف PWM استفاده می‌شود.

عملکرد واسط اپراتور در سیستم VFD

اپراتور به وسیله یک صفحه کلید و یک صفحه نمایش (LCD) بر کارکرد موتور کنترل دارد. این کنترلرها معمولاً عبارتند از:

1- استارت و استاپ موتور الکتریکی

2- بر عکس کردن جهت چرخش موتور

3- سوئیچ کردن بین حالت دستی یا حالت اتوماتیک کنترل دور موتور

(چنانچه عمل کنترل قرار باشد از طریق کامپیوتر انجام شود نیاز به یکی از پروتکل های ارتباط سریال داریم) شروع کار موتور به این صورت است که ابتدا به موتور یک ولتاژ همراه با فرکانس پائین (مثلاً 2 هرتز) داده می‌شود تا از شوکهای اولیه وارده به موتور در هنگام استارت جلوگیری شود. چنانچه موتور به این صورت استارت نشود در ابتدای کار جریان کشیده شده تا 3 برابر مقدار نامی افزایش می یابد. یک سیستم VFD با روش استارت درست می تواند 150% گشتاور شروع را تنها با کشیدن 150% جریان ایجاد کند. بعد از مرحله استارت، فرکانس و ولتاژ توسط اپراتور یا کامپیوتر جهت افزایش سرعت موتور زیاد می‌شود

دیگر کاربردها و مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد :

• نظیم کننده سرعت موتور
• تغیر دهنده جهت دور به راحتی و بدون نیاز به کنتاکتور
• روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی
• کاهش ضربه های مکانیکی و در نتیجه افزایش طول عمر مفید قسمت مکانیکی
• حفاظت موتور در مقابل افزایش ولتاژ و جلوگیری از آسیب دیدن موتور
• راه اندازی نرم موتور بدون هیچ گونه ضربه به قسمتهای مکانیکی مثل کوپلینگ ها ، گیر بکس ها ، تسمه ها ، زنجیرها و ... و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مکانیکی را به دنبال خواهد داشت .
• حفاظت موتور در برابر اضافه بار؛ در این حالت چنانچه بار موتور از مقدار معمول مجاز بیشتر شود ، اینورتر موتور را خاموش می نماید و به کاربر پیام اضافه بار نشان می دهد .
• جلوگیری از گرم کردن و در نهایت سوختن موتور در کابرد هایی که موتور به طور مداوم چپگرد و راستگرد و یا خاموش می شود

همچنین چون در بسیاری از کاربردها انرژی زیادی برای راه اندازی لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می کنند بنابراین میزان جریان زیادتری هم در حین کار از شبکه استفاده می کند .

چنانجه از اینورتر استفاده شود ، اینورتر به صورت کاملا اتوماتیک این جریان را در حین راه اندازی به مقدار لازم افزایش و در حین کار به مقدار لازم کاهش می دهد ، بنابراین به طور کلی هزینه برق مصرفی کاهش چشم گیری خواهد داشت .

کاهش جریان موتور به صورت اتوماتیک در هنگامی که بار موتور کم می شود . این قابلیت به غیر از کاهش هزینه برق مصرفی موجب افزایش طول عمر مفید موتور خواهد شد .

امکان استفاده از برق تکفاز 220 ولت به جای سه فاز 380 ولت برای راه اندازی موتور سه فاز حداکثر با توان 3HP ( 2.2kw ). به این معنا که می توان با برق خانگی یک موتور سه فاز را کاملا به صورت عادی راه اندازی نمود .

قابلیت داشتن دورهای مختلف به صورت حافظه ای .تبدیل یک موتور یک دور به یک موتور چند دور با سرعتهای دلخواه ،امکان ایجاد فشار ثابت در کاربرد پمپها به این ترتیب است که با تغییر دور موتور فشار مورد نظر را ثابت نگه میدارد . به عنوان مثال فشار آب یک مخزن را ثابت نگه می دارد بنابراین در هنگام مصرف آب دور موتور به صورت خودکار زیاد می شود و در هنگامی که آب مصرف نمی گردد دور موتور به صورت خودکار کاهش می یابد . بنابراین دور موتور با مقدار مصرف تغییر می نماید بنابراین آب با فشار ثابت به تمام نقاط می رسد .

مکان اتصال انکدر به اینورتر که باعث می شود دور یک موتور با موتور دیگر یکسان شود .کنترل دور به صورت خودکار در مواردی که لازم است دور موتور بسته به میزان محصول تولید شده تغییر کند . استفاده از اینورترها بر روی پمپ و فن و کمپرسورها در طی سال های اخیر بسیار گسترش یافته است .استفاده از آنها برای کنترل دور موتورها مزایای زیادی دارد که مهمترین آنها عبارتند از :

1- عدم نیاز به دستگاههای کنترل دبی مکانیکی.

2- ذخیره انرژی تا 50%

3- نبودن شوک راه اندازی.

4- افزایش عمر مفید قطعات مکانیکی.

از اینورترها در سه ناحیه استفاده می گردد :

1- فعالیتهای گشتاور ثابت مثل میکسرها , اکسترودرها , نوارهای نقاله و . . .

2- فعالیتهای توان ثابت مثل کشش و دستگاههای ماشینی.

3- فعالیتهای گشتاور متغیر مثل فن و پمپ.

در پمپها و فنها میزان دبی با سرعت موتور متناسب است. اما توان مصرفی با مکعب سرعت تناسب دارد. مثلاً اگر دور موتور به میزان 50% کاهش یابد آنگاه توان مصرفی لازم 12.5% خواهد بود و این به مفهوم 87.5% صرفه جویی در انرژی است.

کاربرد های اینورتر

از نظر کاربرد اینورترها به دسته های مختلفی تقسیم می شوند. برای راه اندازی پمپ ها، فن ها،آسانسور،جرثقیل، نوارهای نقاله ، دستگاههای اکسترودر و...... از اینورتراستفاده می شود. برای پمپ و فن از اینورترهای با گشتاور متغیر و برای آسانسورونوار نقاله و جرثقیل از اینورتر با گشتاور ثابت و برای اکسترودرها از اینورتر با فیدبک PG بهره برداری میکنند.دیگر کاربردهای آن به صورت زیر است 

برزین الکترونیک فروش و خدمات پس از فروش اینورتر های Danfuss , LS , Santerno