اینورتر یا درایو چیست و چه مزایایی برای ما ایجاد می کند؟

پاییز سال گذشته پمپ آبی را برای یک چاه کشاورزی در اصفهان تعبیه کرده‌ایم. در تابستان‌های گرم اصفهان که چاه‌ها توان کمتری برای شارژ شدن دارند، عدم تشخیص کمبودِ آبِ چاه‌ها به موتورِ پمپ‌ها آسیب‌های جدی وارد می‌کند. سوال مهم این است که چگونه می‌توانیم از خسارت‌های وارد شده به موتورها جلوگیری کنیم؟ احتمالاً شما هم موافقید که بهترین راه‌حل، استفاده از درایو یا اینورتر است. به نظر شما اینورتر یا درایو چیست که می‌تواند به خوبی از موتور حفاظت کرده و چالش‌های پیشِ روی آن را حل کند؟

در این مقاله به این سوال پاسخ می‌دهیم. اگر می‌خواهید قسمتی از محتوای دوره درایومن ماهر را مطالعه کنید، تا پایان با ما همراه باشید.

فهرست مطالب

دنیای قبل از درایو 

در یک کارخانه فولاد برای خارج کردن دود ناشی از ذوب مواد در پاتیلِ مذاب از فضای داخل کارخانه، از یک فن استفاده می‌شود. این فن در مسیر دودکش قرار می‌گیرد و با هوادهی، دود را به سمت دودکش هدایت می‌کند. زمانی که حجم دود زیاد است، فن با حداکثرِ سرعت، هوادهی را انجام می‌دهد. زمانی که دود از مقدار معینی کمتر شود، می‌توان سرعت فن را کاهش داد. قبل از ورود درایو به صنعت، از تجهیزات مکانیکی مانند Outlet Damper و Inlet Guide Vane برای کنترل میزان هوادهی فن استفاده می‌شد. 

در روش‌هایی که نام بردیم، موتور به شدت تحت فشار قرار می‌گیرد. زیرا کنترل با تغییر زاویه دریچه‌ها انجام می‌شود و موتورِ فن همچنان با سرعت نامی کار می‌کند. در این سیستم‌ها، استهلاک (Depreciation) به شدت بالا و خرابی موتورها چند برابر است. برای حل این چالش، تجهیزی به نام درایو یا اینورتر به وجود آمد. درایو با تغییر فرکانس، دور موتور را تغییر می‌دهد. با این روش، دیگر نیازی به دمپرهای خروجی و Inlet Guide Vaneها نیست.

بیشتر بدانید:

Outlet Damper و Inlet Guide Vane تجهیزاتی هستند که یک مقاومت متغیر در یک سیستم ایجاد می‌کنند. 

 outlet damper و inlet guide vane

شکل ۱- Outlet damper و Inlet guide vane

تعریف درایو یا اینورتر 

درایو یا اینورتر تجهیزی است که برای راه‌اندازی موتورهای الکتریکی استفاده می‌شود و بسیاری از چالش‌های پیش روی آن‌ها را حل می‌کند. درایو می‌تواند:

  • سرعت (دور) موتور را کنترل کند؛
  • از موتور در برابر خطاهای گوناگون (اضافه بار، اتصال کوتاه و …) حفاظت کند؛
  • استارت و استپ موتور را به صورت نرم و بدون تنش‌های مکانیکی (تقه) انجام دهد؛
  • امکان کنترل از راه دور فرآیند را فراهم کند؛
  • مصرف انرژی را در بارهای گشتاور متغیر (مثل فن و پمپ) کاهش دهد؛
  • و …

با وجود این توانایی‌ها احتمالاً می‌پرسید: «کجا می‌توانیم از درایو استفاده کنیم؟» پاسخ مدرس دوره درایو من ماهر به این سوال را در باکس زیر بخوانید.

نام‌های درایو

درایو با نام‌های زیر شناخته می‌شود:

  • درایو (Drive)
  • AC درایو (AC Drive)
  • (VFD (Variable Frequency Drive
  • (VSD (Variable Speed Drive
  • اینورتر (Inverter)
  • (VVVF (Variable Voltage Variable Frequency
  • (FC (Frequency Control

۲ کاربرد مهم درایو

اگر ساعت‌ها درباره کاربردهای درایو در صنعت و زندگی روزمره بنویسیم و بخوانیم، کم است! این تجهیز از آسانسورِ آپارتمان شما تا جرثقیل‌ها، چاه‌های کشاورزی، میکسرها، نانوایی محله‌، اکسترودر، پمپ، فن، نوار نقاله و … کاربرد دارد. کافی است برای یک ساعت درایو را از صنعت و زندگی روزمره خود حذف کنید تا به اهمیت بالای آن پی ببرید. در ادامه دو کاربرد درایو را بررسی می‌کنیم.

کاربرد درایو در آسانسور

وقتی وارد آسانسور می‌شوید و دکمه طبقه nام را می‌زنید، آسانسور به آرامی شروع به حرکت می‌کند و شما را بدون این که خراشی بردارید، به طبقه nام می‌رساند. حرکت نرمِ آسانسور به وجود درایو وابسته است. درایو، اگر به‌درستی تنظیم شود، با استپ و استارت نرم موتور، حرکت ایمن آسانسور را تضمین می‌کند. فرض کنید در سیستم آسانسور از درایو استفاده نشود، موتور با ماکزیمم توان خود (با فرمان شما و از طریق مدار چپگرد راستگرد) وارد مدار می‌شود. نتیجه این فرمان چیزی نیست جز ضربه ناگهانی موتور به کابین و احتمالاً آسیب دیدن شما.

برای آشنایی بیشتر با مدار آسانسور (مدار چپگرد راستگرد)، مقاله «مدار فرمان چپگرد راستگرد» را مطالعه کنید. 

کاربرد درایو در چاه کشاورزی

فرض کنید یک موتور ۱۰۰ اسب (۷۵ کیلووات) روی چاه آب نصب شده است. این موتور حدود ۱۴۰ تا ۱۵۰ آمپر جریان می‌کشد. برای راه‌اندازی این موتور به صورت ستاره‌مثلث باید:

۱. موتور را به صورت ستاره راه‌اندازی کنید؛

۲. وقتی به ۷۵ درصد دور نامی خود رسید؛

۳. آن را به حالت مثلث تغییر وضعیت دهید.

در این حالت:

  •  هزینه خرید تجهیزات (کنتاکتورها و …) و تعمیر و نگهداری پمپ زیاد است؛
  • توان راکتیو در سیستم خواهید داشت و به خاطر بر هم زدن ضریب توان در پیک بار جریمه خواهید شد؛
  • در زمان راه‌اندازی، ضربه (تَقه) ناگهانی که موتور وارد می‌کند، باعث ضربه قوچی (چکشی) به آب خواهد شد. این ضربه، آبِ چاه را گل‌آلود کرده و شفت و غلاف موتور را جدا می‌کند و حتی ممکن است باعث ریزش دیواره چاه شود.

اما اگر به جای این روش، از درایو استفاده کنید:

  • نیازی به تعمیر و نگهداری پی‌درپی پمپ ندارید و هزینه خرید چندین تجهیز به شما تحمیل نخواهد شد؛
  • به بانک خازنی برای تصحیح ضریب توان نیاز ندارید و از سمت اداره برق جریمه نخواهید شد؛
  • استارت و استپ نرم را تجربه خواهید کرد و دیگر ضربه چکشی آب به وجود نمی‌آید. پس دیواره چاه نمی‌ریزد، آب گل‌آلود نمی‌شود و شفت و غلاف آسیب نمی‌بینند.

دسته‌بندی درایوها

درایوها را از چند منظر می‌توان دسته‌بندی کرد؛ برق ورودی، تعداد فاز و کاربرد مهم‌ترین معیارهای دسته‌بندی هستند. 

دسته‌بندی درایوها از نظر برق ورودی

در مقاله «انواع موتورهای الکتریکی» الکتروموتورها را به دو دسته AC و DC تقسیم کردیم. درایوها هم مثل الکتروموتورها به دو دسته کلی AC و DC تقسیم می‌شوند. تعداد موتورهای AC در صنعت، از تعداد موتورهای DC بسیار بیشتر است. این مطلب درباره درایوها هم صادق است. در این مقاله، پرطرفدارترین نوع درایوها (یعنی درایوهای AC) را بررسی می‌کنیم.

درایو

شکل ۲- درایو

مقایسه درایوهای AC و DC

درایوهای AC و DC را از مناظر گوناگون می‌توان مقایسه کرد، مهم‌ترین ابعاد مقایسه درایو را در ادامه بخوانید.

۱. مقایسه از نظر تعمیر و نگهداری 

همانند موتورهای AC، درایوهای AC هم نسبت به درایوهای DC به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند. با توجه به این نکته، در صورت استفاده از درایوهای AC در پروسه، هزینه‌ها و زمان توقف خط کمتر می‌شود.

۲. مقایسه از نظر مکان استفاده 

باید توجه داشت که در شرایط سخت موتورهای AC محبوب‌ترند، این عامل باعث شده که در این شرایط از درایوهای AC بیشتر استفاده شود. از طرفی در محیط‌هایی که رطوبت هوا بالا است، استفاده از درایوهای DC خطرناک است. چون امکان ایجاد جرقه وجود دارد.

۳. مقایسه از نظر قیمت

درایوهای AC با وجود ساختار پیچیده‌تری که نسبت به درایوهای DC دارند، ارزان‌تر هستند. زیرا این درایوها در تعداد بیشتری تولید می‌شوند و بهتر می‌توانند نیاز مشتری را برآورده کنند. 

۴. مقایسه از نظر سرعت

محدوده سرعتِ عملکردِ درایوهای AC در مقایسه با درایوهای DC‌ وسیع‌تر است. زیرا در درایوهای DC به دلیل وجود کُموتاسیون در موتورها، محدودیت سرعت داریم. 

پدیده کموتاسیون

عملکرد موتورهای DC، حاصلِ تعاملِ یک سیم‌پیچ چرخان و میدان استاتور است. وقتی قطب‌های ناهم‌نام سیم‌پیچ و استاتور مقابل هم قرار می‌گیرند، یک نیرو باعث چرخش سیم‌پیچ خواهد شد. میدان در سیم‌پیچ تغییر کرده و گشتاور ثابت ایجاد می‌کند. به فرایند تغییر (سوئیچینگ) میدان، کموتاسیون (Commutation) گفته می‌شود.

 ۵. مقایسه از نظر نویزپذیری

درایوهای AC به شدت نویزپذیر هستند؛ در حالی که درایوهای DC به دلیل ساختار ساده، کمتر تحت تاثیر نویزها قرار می‌گیرند.

جدول ۱- مقایسه درایوهای AC‌ و DC

معیار مقایسه

درایو AC

درایو DC

تعمیر و نگهداری

کم

زیاد

مکان استفاده

محبوب در شرایط سخت محیطی

امکان جرقه زدن در محیط مرطوب

قیمت

قیمت کمتر

قیمت بیشتر

سرعت

محدوده سرعت وسیع‌تر

محدودیت سرعت وجود دارد

نویز پذیری

نویز پذیری بیشتر

نویز پذیری کمتر

دسته‌بندی درایوها از نظر تعداد فاز ورودی و خروجی

یکی از معیارهای دسته‌بندی درایوها، دسته‌بندی بر اساس تعداد فاز ورودی و خروجی است. درایوها بر اساس تعداد فاز ورودی و خروجی دو دسته هستند؛ درایوهای سه‌فاز و درایوهای تک‌فاز. درایوهای سه‌فاز از نظر اقتصادی به صرفه‌ترند و طول عمر بالاتری دارند.

دسته‌بندی درایوها از نظر کاربرد

درایوها را می‌توان از نظر کاربرد دسته‌بندی کرد. اینورترهای صنعتی، آزمایشگاهی، اینورترهای مخصوص پنل‌های خورشیدی و … مهم‌ترین دسته‌بندی درایوها از نظر کاربرد هستند.

نحوه انتخاب درایو

مشخصات شبکه، پارامترهای موتور، نوع بار، شرایط پروژه، شرایط محیطی و شرایط بازار، ۶ عامل اصلی در انتخاب درایوها هستند. که در مقاله «چگونه بهترین اینورتر را انتخاب کنیم؟ ۶ عامل مهم در انتخاب درایو» بررسی کرده‌ایم.

مدار داخلی درایو

مدار داخلی درایو سه بخش اصلی دارد:

 بخش کنترل: 

بخش کنترل را می‌توان شامل دو قسمت اصلی دانست:

  • کی‌پَد (Keypad) یکی از اجزای بخش کنترل درایو است. کیپدها برای تنظیم پارامترها، تست دستی، کم و زیاد کردن سرعت و پارامتردهی به درایو کاربرد دارند.

کی‌پد

شکل ۵- کی‌پد

  • ترمینال بُرد (I/O board) که برای اتصال ورودی‌ها و خروجی‌های آنالوگ و دیجیتال، به منظورِ کم و زیاد کردن دور، استپ و استارت از راه دور و اتصال به سنسورها استفاده می‌شود.  

ترمینال بُرد

شکل ۶- ترمینال بُرد

 بخش منبع تغذیه

یک بُرد پاوِر (Power board) دارد. این بخش اهداف زیر را دنبال می‌کند:

۱. دریافت سیگنال‌های ورودی و تبدیل آن‌ها

۲. جداسازی نواحی ولتاژ بالا از نواحی ولتاژ پایین

۳. ارسال سیگنال مناسب به خروجی

۴. تشخیص کیفیت سیگنال‌های ورودی و خروجی

 یک برد پاور زمانی عملکرد مطلوبی دارد که:

  • نویز تولید نکند؛
  • خروجی ثابت و بدون نوسانی داشته باشد.

 مدار اصلی

مدار اصلی درایوهای AC از سه قسمت اصلی تشکیل شده‌ است: 

۱. رکتیفایر (Rectifier) یا یکسوکننده، برق AC را دریافت می‌کند و در خروجی خود موجی یکسوشده تحویل می‌دهد. 

۲. فیلتر (Filter) خازنی است که با حذف ریپل، موج یکسوشده را صاف می‌کند. 

۳. اینورتر (Inverter) از ۶ پل IGBT تشکیل شده است. این IGBTها با سوئیچ‌زنی به روش PWM، موج صاف شده خروجی فیلتر را به یک موج شبه‌سینوسی تبدیل می‌کنند.

مدار اصلی درایو

شکل ۷- مدار اصلی درایو

نکات نصب درایو

هنگام نصب درایو نکات بسیاری را باید رعایت کرد. در این قسمت، ۴ نکته مهم را بررسی می‌کنیم. 

۱. به محیط نصب درایو توجه کنید. رطوبت، دما و سایر ویژگی‌های فیزیکی محیط باید با مشخصات درایو بیشترین سازگاری را داشته باشند. 

۲.در زمان نصب به نحوه خنک‌کاری درایوها توجه داشته باشید. فاصله درایو از سایر تجهیزات تابلو باید به گونه‌ای باشد که خنک‌کاری درایوها به درستی انجام شود. باید فاصله افقی درایوها با سایر تجهیزات از هر طرف ۱۰ تا ۱۵ سانتی‌متر و فاصله عمودی آن‌ها ۱۰ تا ۲۰ سانتی‌متر باشد. 

۳. اگر در زمان نصب، دریل‌کاری می کنید، حتماً داخل تابلو را تمیز کنید. زیرا ممکن است براده‌ها وارد درایو شده و مشکل‌ساز شود. 

۴. اگر توان درایو بالا باشد، باید از سیستم خنک‌کاری و فن‌های سوپر استفاده کنید.

نکات ایمنی نصب درایو

۱. برای سیم‌کشی اینورتر از دست‌کش استفاده کنید.

۲. قبل از شروع سیم‌کشی از قطعی فاز ورودی به درایو مطمئن شوید.

۳. اگر درایو را به برق وصل کردید و نیاز به تغییرات در سیم‌کشی بود، درایو را از مدار خارج کرده و تا ۱۰ دقیقه به آن زمان بدهید تا خازن‌های آن تخلیه شوند.

۴. از تست میگر برای درایو استفاده نکنید. اگر یک موتور و درایو دارید که می‌خواهید موتور را تست عایقی کنید، ابتدا درایو را از مدار جدا کنید.   

انواع برندهای درایو

آلن بردلی (Allen bradley)، زیمنس (Siemens)، اشنایدر (Schneider)، ال‌اس (LS)، اُمرون (Omron)، تکو (Teco)، دلتا (Delta)، لنز (Lenz) و ا.ب.ب (ABB) مشهورترین برندهای درایو موجود در جهان هستند. هر یک از این برندها، درایوهای گوناگونی را در مدل‌های مختلف ارائه می‌دهند. 

تنظیم پارامترهای درایو

در بخش‌های قبلی به مزایای درایو اشاره کردیم. درایو به شرطی از ۰ تا ۱۰۰ حفاظت و کنترل موتور را انجام می‌دهد که پارامترهای آن به درستی تنظیم شده باشند. در هر درایو، بسته به نوع و برند، با تنظیم پارامترهای مختلف می‌توانید عملکرد درایو را کنترل کنید. به عنوان مثال، برای کنترل یک درایو از برند LS مدل ig5A باید چهار دسته پارامتر را کنترل کنید:

۱. Drive group (پارامترهای پایه درایو LS است، برای راه‌اندازی، run و stop کردن موتور باید این پارامترها را تنظیم کنید.)  

۲. H group (پارامترهایی است که برای تنظیمات پیشرفته درایو مثل PID باید از آن‌ها استفاده کنید.)

۳. F group (تنظیم ولتاژ و فرکانس از طریق این پارامترها انجام می‌شود.)

۴. I/O group (برای تنظیم ورودی/خروجی و فرمان دادن به آن‌ها از این پارامترها استفاده کنید.)

برای آموزش ۰ تا ۱۰۰ تنظیم پارامترهای درایو LS، دلتا و زیمنس، دوره درایومن ماهر بهترین گزینه است.

یک مثال از تنظیم پارامترهای درایو

کانوایری را در نظر بگیرید که با یک موتور حرکت می‌کند. برای کنترل این موتور از درایو استفاده می‌کنیم. اگر پارامترهای DEC (زمان نزول) و ACC (زمان صعود) درایو را به درستی تنظیم کنیم، استارت و استپ (حرکت) نرم موتور را شاهد خواهیم بود. ویدئوی زیر را تماشا کنید تا تفاوت تنظیم درست و نادرست پارامترهای درایو را به وضوح ببینید.

بازه قیمت درایو

در تاریخ نگارش این مقاله (۱۴۰۱/۱۰/۲۹)، بازه قیمت‌ درایوهای مختلف از برندها و توانایی‌های مختلف از ۵ تا ۸۰۰ میلیون تومان در بازار ایران است. 

جمع‌بندی

در این مقاله، به طور اجمالی به سوال درایو چیست؟ پاسخ دادیم. دسته‌بندی این تجهیز را بررسی کرده و کاربردهای مهم آن‌ را با هم مرور کردیم. مدار داخلی، نکات نصب، نکات ایمنی نصب، انواع برندهای درایو و چگونگی تنظیم پارامترهای درایو مهم‌ترین عناوینی است که در این مقاله توصیف کردیم. درایوهای LS، دلتا و زیمنس را در بیش از ۷۰ ساعت آموزش حرفه‌ایِ دوره درایومن ماهر بیاموزید.

 سوالات متداول

چه تفاوتی بین درایو و سافت‌استارتر وجود دارد؟

سافت‌استارتر تجهیزی است برای استارت و استپ نرم موتور. این تجهیز بعد از راه‌اندازی موتور از مدار خارج (بای‌‌پس) می‌شود؛ اما یک درایو علاوه بر استارت و استپ نرم، کنترل و حفاظتی ۱۰۰ درصدی بر موتور دارد.

آیا فقط از درایو برای کنترل و حفاظت از موتورهای AC استفاده می‌کنیم؟

خیر. برای حفاظت از موتورهای DC، می‌توانیم از درایوهای DC استفاده کنیم.

چگونه درایو انتخاب کنیم؟

مشخصات شبکه، پارامترهای موتور، نوع بار، شرایط پروژه، شرایط محیطی و شرایط بازار، ۶ عامل اصلی در انتخاب درایوها هستند.

 

 

مقاله‌ای که خواندید بخشی از مطالب دوره آموزش درایومن ماهر است.

برای یادگیری ۰ تا ۱۰۰ این دوره کلیک کن.

اگر به دنبال افزایش مهارت خود در زمینه AC درایوها هستید،

برای دریافت آموزش‌های رایگان در این حوزه، فقط کافیه فرم رو تکمیل کنید.

دانلود pdf مقاله

لطفا جهت دانلود فایل، ایمیل خود را وارد کنید و سپس لینک دانلود را در ایمیل خود دریافت نمایید.

درحال بارگذاری...
آیا این مطلب را می پسندید؟
اشتراک گذاری:

نظرات

24 نظر در مورد اینورتر یا درایو چیست و چه مزایایی برای ما ایجاد می کند؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

  1. سلام.
    ببخشید مگه هر موتوری یه فرکانس کاری نداره که تا پنج درصد اضافه یا کمتر میتونه صحیح کار کنه.
    پس چطور تغییر فرکانس با درایو مشکلی برای موتور ایحاد نمیکنه؟؟

  2. باسلام
    من دوره برق کار صنعتی و دوره اتوماسیون صنعتی رو تهیه کردم.
    حدود ۵ ماه هست ک پیگیر ماهر هستم.
    خیلی افسوس میخورم ک دیر ب این خانواده پیوستم.
    چون قبل از دوره ها، ۳ موقعیت شغلی برام پیش اومده بود رفتم مصاحبه و رد شدم.
    الانم ب امید خدا و لطف ماهر دارم مهارت کسب میکنم تا انشاالله بتونم وارد صنعت بشم.
    سپاس گزارم

  3. در سنگ شکن و مرکز بتن یا کارخانه آسفالت ایتفاده دارد اگر دارد چه کارخانه های سازهای معتبر صنایع راه سازی یا راه ماشین از این قابلیت بهر نمیبرنند

  4. ببخشید اپلیکیشن ماهر رو روی اندرویدم نصب کردم و فصل اول رو مطالعه کردم وخروج رو زدم ولی امروز که رفتم باز اپلیکیشن رو باز کنم اجازه ورود نمیده و کد نمیده جریان چی هست؟؟؟

  5. بسیار عالی لطف کنید اگر جواب مرا کامل بیان فرماید کولر گازی اسپیلت ۳۰۰۰۰اجنرل دارم میگن اینورتر ندارد آیا میشود اینورتر خرید روی آن کار گذاشت از شما عزیزان سپاسگزارم صفاپور

    1. سلام و عرض ادب مهندس برای اینکار باید طراحی انجام بشه فقط با یک نصب اینورتر کار راه نمی افته.نیاز مند اجزایی مثل :درایو اینورتر جدید برای هر یک از کنترلر موتورها
      و مادربرد یا برد کنترلی اصلی که قابلیت تعامل با درایوها، شیرهای سلنویدی، شیرهای الکترونیکی، فنها و سایر قطعات مرتبط را داشته باشد،
      را بصورت اختصاصی طراحی و بر روی کولر گازی معمولی نصب کرد. حتی در چنین شرایطی ممکنه، دستگاه بطور عملیاتی قابل کاربرد نباشه. بخاطر همین اصلا بصرفه نیست

  6. بسیار عالی.به جرأت میشه گفت همین اطلاعات رو که مختصر و فوق العاده مفید جمع آوری شده رو نمیشه توی هیچ سایتی یکجا مشاهده کرد.از زحمات شما ممنونیم.مجموعه ماهر بی نظیره

  7. سلام و خسته نباشید به تیم ماهر واقعا دستتون درد نکنه
    برکت به عمرتون و مالتون ♥️♥️♥️♥️

    1. سلام و عرض ادب
      تولید این مقالات با توجه به این که تماما تولید و ترجمه ی تیم ماهر هست و حاصل چندید ساعت نفر نیرو هست قدری زمانبر هست ولی درجال تلاش هستیم با سرعت و کیفیت بیشتری یه این کار بپردازیم
      تشکر از همراهی شما