مزایای استفاده از VFD ها ، اینورترها و درایوها

مزایای استفاده از VFD ها

 اینورترها و درایوها

فهرست مندرجات

مزایای استفاده از VFD ها

• صرفه‌ جویی انرژی با درایو های سرعت متغیر
• گشتاور متغیر در مقابل گشتاور ثابت
• چرا بارهای گشتاور متغیر موجب صرفه‌جویی زیاد در انرژی می‌شوند
• مصرف انرژی
• کنترل شدیدتر فرایند با درایو های سرعت متغیر
• افزایش عمر تجهیزات و کاهش نگهداری
• مشکلات ناشی از استارتر‌های ولتاژ کامل (در سراسر خط)

صرفه جویی انرژی با درایوهای سرعت متغیر و مزایای استفاده از VFD ها

اگر شما برنامه موتور محور AC دارید که لازم نیست با سرعت کامل راه اندازی شوند،
می‌توانید با کنترل موتور با درایوهای سرعت متغیر (VSD) هزینه‌های انرژی را به شدت کاهش دهید.

درایو های سرعت متغیر (همچنین موسوم به درایوهای فرکانس متغیر) به شما اجازه می‌دهند تا سرعت تجهیزات موتور محور را با تجهیزات فرایند مطابقت دهید.

گشتاور متغیر در مقابل گشتاور ثابت و مزایای استفاده از VFD ها

مزایای استفاده از VFD ها

درایوهای سرعت متغیر،
و بارهایی که به آنها اعمال می‌شود،
را به طور کلی می‌توان به دو گروه تقسیم کرد:
گشتاور ثابت و گشتاور متغیر.

توانایی صرفه‌جویی انرژیی برنامه‌های گشتاور متغیر بسیار بیشتر از برنامه‌ های گشتاور ثابت است.

بارهای گشتاور متغیر شامل پمپ‌ها و فن‌های گریز از مرکز است که اکثر کاربردهای HVAC را تشکیل می‌دهند.

بارهای گشتاور ثابت شامل نوار نقاله ارتعاشی، پرس پانچ، سنگ شکن،
ماشین ابزارها و کاربردهای دیگری هستند که در آنها درایو از نسبت ثابت V/Hz پیروی می‌کند.

چرا بارهای گشتاور متغیر موجب صرفه‌جویی زیاد در انرژی می‌شوند

در کاربردهای گشتاور متغیر،
گشتاور مورد نیاز تقریبا با مربع سرعت تغییر می‌کند،
و اسب بخار مورد نیاز تقریبا با مکعب سرعت تغییر می‌کند،
و در نتیجه موجب کاهش زیاد در اسب بخار حتی با کاهش جزئی در سرعت می‌شود.

موتور در کاربرد گشتاور متغیر تنها ۲۵ درصد از انرژی در سرعت ۵۰ درصد نسبت به سرعت ۱۰۰ درصد را مصرف خواهد کرد.

این موسوم به قوانین کشش است، که روابط بین سرعت، جریان،

گشتاور و اسب بخار را تعریف می‌کند.

کاهش مصرف انرژی و مزایای استفاده از VFD ها

یکی از مزایای استفاده از VFD ها

درایوهای سرعت متغیر (VSD) به شما این امکان را می دهند که در زمانی که الزامات بار کمتر از سرعت کامل است انرژی کمتری نسبت به دیگر تکنیک‌های کنترل سرعت مصرف کنید،
که معمولا در کاربردهای HVAC چنین است.

کنترل شدیدتر فرایند با درایوهای سرعت متغیر

وقتی صحبت از کنترل دقیق فرایند است، هیچ روش کنترل موتور AC دیگری به گرد پای درایوهای سرعت متغیر نمی‌رسد.

استارتر‌های ولتاژ کامل DOL (در سراسر خط) تنها می‌توانند موتور را با سرعت کامل راه اندازی کنند،
و استارتر‌های نرم با ولتاژ کمتر تنها می‌توانند به تدریج موتور را به سرعت کامل برسانند،
و به تدریج کاهش دهند تا سیستم خاموش شود.

نحوه انتخاب سافت استارتر طبق منحنی گشتاور و سرعت موتور

مزایای استفاده از VFD ها

از سوی دیگر، درایوهای سرعت متغیر را می‌توان برنامه‌نویسی کرد تا موتور را با سرعت خاصی اجرا کنند،
در موقعیت خاصی متوقف کنند، و یا مقدار گشتاور خاصی را اعمال کنند.

در واقع، درایوهای سرعت متغیر AC مدرن از لحاظ پاسخ گشتاور سریع و دقت سرعت به درایوهای DC بسیار نزدیک هستند.

با این حال، موتورهای AC بسیار قابل اطمینان‌ تر و مقرون‌ بصرفه‌ تر از موتورهای DC هستند، و به همین دلیل به مراتب رایج‌ترند.

اکثر درایوهای مورد استفاده در این زمینه از کنترل نوع ولت/هرتز استفاده می‌کنند،
که بدین معناست که عملیات حلقه باز را ارائه می‌کنند.

این درایوها قادر به بازیابی بازخورد از فرایند نیستند اما برای اکثر کاربردهای درایوهای سرعت متغیر کافی هستند.

هر چند بسیاری از درایوهای سرعت متغیرر حلقه باز جبران اسلیپ را فراهم می‌کنند که درایو را قادر به اندازه‌گیری جریان خروجی خود و برآورد تفاوت در سرعت واقعی و نقطه تعیین ‌شده (مقدار ورودی برنامه‌ نویسی‌ شده) می‌سازد.

سپس درایو به طور خودکار خود را به سمت نقطه تعیین شده بر اساس این برآورد تنظیم می‌کند.

قابلیت PID

اکثر درایوهای گشتاور متغیر دارای قابلیت PID برای کاربردهای فن و پمپ هستند،
که اجازه می‌دهد تا درایو نقطه تعیین شده را بر اساس بازخورد واقعی از فرایند،
و نه تکیه بر برآورد، حفظ کند.

از مبدل و یا فرستنده برای تشخیص متغیرهای فرایند مانند سطح فشار، سرعت جریان مایع، سرعت جریان هوا و یا سطح مایع استفاده می‌شود.

سپس سیگنال به PLC فرستاده می‌شود که بازخورد را از فرایند به درایو ارسال می‌کند.

درایو سرعت متغیر از این بازخورد مستمر برای تنظیم خود برای حفظ نقطه تعیین‌شده استفاده می‌کند.

مزایای استفاده از VFD ها

حلقه بسته

سطوح بالایی از دقت برای کاربردهای دیگر را می‌توان از طریق درایوهایی که عملیات حلقه بسته را ارائه می‌کنند به دست آورد.

عملیات حلقه بسته را می‌توان با درایو بردار میدان‌ گرا و یا درایو بردار بدون حسگر انجام داد.

درایو بردار میدان‌ گرا بازخورد فرایند را از یک انکودر می‌گیرد که سرعت و یا نرخ فرایند، مانند نوار نقاله،ماشین ابزار و یا اکسترودر را اندازه‌گیری کرده و به درایو ارسال می‌کند.

سپس درایو خود را بر این اساس تنظیم می‌کند تا سرعت،نرخ گشتاور ،و یا موقعیت برنامه‌ نویسی شده را حفظ کند.

افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش تعمیر و نگهداری

روش‌های تک سرعتی موتور را به طور ناگهانی استارت می‌زنند،
و آن را در معرض گشتاور استارت بالا و نوسانات جریان قرار می‌دهند که تا ۱۰ برابر جریان بار کامل است.

از سوی دیگر، درایوهای سرعت متغیر به طور یکنواخت وتدریجی موتور را تا سرعت عملیاتی بالا می‌برند تا موجب کاهش تنش مکانیکی و الکتریکی، کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری و افزایش عمر موتور و تجهیزات مربوطه شوند.

استارت‌های نرم، و یا استارتر‌های نرم ولتاژ کم (RVSS)، همچنین قادر به افزایش سرعت موتور به طور تدریجی هستند،
اما به دلیل ولت کنترل بودن تنها میتوانند جریان راه اندازی ۱۰ برابری را به ۵ برابر کاهش دهند اما در درایوها ما شاهد آن هستیم که جریان راه اندازی به ندرت بالاتر از جریان نامی موتور افزایش میابد و درایوها را می‌توان برنامه ‌نویسی کرد تا سرعت موتور را به طور بسیار تدریجی‌تر و هموارتر بالا ببرند،

و می‌توانند موتور را با سرعتی کمتر از سرعت کامل به کار اندازند تا سایش و پارگی را کاهش دهند.

درایوهای سرعت متغیر همچنین می‌توانند موتور را با الگوهای تخصصی به کار اندازند تا تنش مکانیکی و الکتریکی را به حداقل برسانند.

به عنوان مثال، الگوی منحنی S را می‌توان به کاربرد نقاله اعمال کرد که موجب کنترل نرم‌ تر کاهش شتاب/افزایش شتاب می‌شود،
که باعث کاهش خلاصی می‌شود که می‌تواند هنگام افزایش یا کاهش شتاب نوار نقاله رخ دهد.

مشکلات ناشی از استارتر‌های ولتاژ کامل ومزایای استفاده از VFD ها

در لحظه‌ی انرژی دادن، روتور قفل شده (سرعت صفر) در حدود ۶۰۰ درصد از جریان فعال بار کامل است.

سپس این جریان سنگین به تدریج افت می‌کند زیرا ترمزهای بار شل می‌شوند،

و موتور به سرعت می‌رسد،
اما باعث افت غیر قابل قبول ولتاژ در سیستم قدرت می‌شود و تاثیر منفی بر بارهای دیگر دارد.

همچنین می‌تواند موجب آسیب شوک و سایش بیش از حد بلندمدت در موتور شود.

استفاده از این روش استارت ممکن است ابزار را وادار به اعمال محدودیت در اندازه موتورهایی که می‌توانید استفاده کنید نماید، زیرا استارت در سراسر خط باعث مشکلات بالادستی در سیستم ابزار و ایجاد مشکلات برای مشتریان دیگر می‌شود.

نوسانات سوئیچینگِ استارت و توقف ناگهانی باعث ایجاد تنش در عایق موتور می‌شود.

علاوه بر تمام این مسائل و راه حل های ارائه داده شده شما در احداث یک چاه آب با ظرفیت ۱۶۰ کبلووات حداقل نیاز به خرید پست برق با ظرفیت ۴۰۰ کیلووات هستین در واقع این انتخاب حاصل عدم تجربه و علم کافی پیمانکار شما است

شما اگر در انتخاب استارتر خود کمی تجدیده نظر کنید شاهد پایین آمدن کل هزینه های احداث خواهید بود شما با خرید یک اینورتر فرکانس متغیر و خرید پست برق با ظرفیت ۲۰۰ کیلووات شاهد آن خواهید بود تا هزینه هایی ماننده خرید پست ۴۰۰ کیلووات خرید ۶ رشته کابل برای تحمل استارت موتور۱۶۰ کیلووات برای راه اندازی ستاره مثلث خرید راه انداز ولتاژ کامل یا همان تابلو ستاره مثلث خرید سیستم اصلاح ضریب یا همان تابلو خازن و…

مزایای استفاده از VFD ها

در کمال تعجب شما شاهد معجزه علم در پروژه خود خواهید بود در واقع شما یک سیستم به روز با قابلیت های منحصر به فرد را خریداری نموده اید.

در سیستم فوق شما میتوانید اینورتر خود را نسبت به پروژه خودتان برنامه نویسی کنید شما در پروژه چاه آب میتوانید خطای پایین بودن جریان موتور جهت اطلاع از بی آبی چاه را داسته باشید.

شما میتوانید ۲ مرحله شیب راه اندازی داسته باشین ۵ ثانیه تا فرکانس ۲۰ و ۱۰۰ ثانیه تا فرکانس ۵۰ و با این عمل شما از خوردگی کف گرد موتور جلوگیری میکنید از ریزش بدنه چاه جلوگیری میکنید از ایجاد پدیده کاویتاسیون جلوگیری میکنید .

بهتر است در باب درک بهتر این موضوع بخوانید مطلب فوق را .

ضرورت‌های کلیدی نصب اینورتر روی چاه آب و ماشین تزریق

مزایای استفاده از درایو درالکترو پمپھای شناور