اینورتر فرکانس متغیر + مزیت و مضرات بالقوه variable frequency inverter

اینورتر فرکانس متغیر

اینورتر های فرکانس متغیر (VFD)

درایوهای سرعت متغیر چندین مزیت دارند، برخی از آنها جهت برشمرده شدن آسان هستند و برخی دیگر ناملموس تر می باشند، ولی چندین ضرر بالقوه هم وجود دارد که باید اجتناب شوند.

مزایایی که ما از اینورتر فرکانس متغیر (VFD) بدست می آوریم

بروزرسانی شده در تاریخ 95/4/22

1-صرفه جویی انرژی

با نصب و راه اندازی پمپ rotodynamic، صرفه جویی بین 30 تا 70 درصد در بسیاری از تاسیسات از طریق نصب اینورتر فرکانس متغیر بدست می آید.

جاییکه پمپ به صورت PID با اینورتر استفاده می شود،

مصرف انرژی تمایل دارد مستقیم متناسب با حجم پمپاژ شده باشد و صرفه جویی به آسانی تعیین میشود.

“برای توضیح بیشتر و کامل تر در مورد صرفه جویی انرژی در پمپ های روتودینامیک با نصب اینورتر توصیه میشود مقاله فوق را مطالعه فرمایید:

اثرات تغییر سرعت بر پمپ های سانتریفیوژ (روتودینامیک)

2-کنترل فرایند بهبود یافته

با تطبیق جریان خروجی پمپ یا فشار بطور مستقیم با الزامات فرایند، در مقایسه با دیگر اشکال کنترل، تغییرات کوچک می توانند بسرعت با یک اینورتر فرکانس متغیر (VSD) اصلاح شوند که عملکرد فرایند را بهبود می بخشد.

وقتیکه دستگاه کنترل میزان تغییراتی را ارائه می دهد که بطور نامحدود واقعا متغیر می باشند، احتمال کمتری از نوسان فشار یا جریان وجود دارد.

3-قابلیت اطمینان سیستم بهبود یافته

هرگونه کاهش در سرعت بدست آمده با استفاده از اینورتر فرکانس متغیر مزیت های عمده ای در کاهش خوردگی پمپ، بویژه در یاطاقان ها و درپوش ها دارد.

علاوه براین، با استفاده از شاخص قابلیت اطمینان، دوره های زمانی اضافی بین نگهداری یا ازکار افتادگی می تواند بدقت محاسبه شود.

پیش از این به طور مفصل به موضوع اینورتر پرداخته ایم

اینورتر چیست؟

اینورتر فرکانس متغیر، دستگاهیست که عمل تبدیل جریان های AC به DC و بالعکس را در فرکانسهای متفاوت بر عهده دارد.

اما از مهم ترین مزیت های اینورتر که در صنعت زیاد به چشم می آید می توان به موارد زیر اشاره کرد:

از اینورتر به منظور عاملی برای تنظیم سرعت موتور استفاده می شود.

با استفاده از اینورتر می توان بدون نیاز به کنتاکتور، به سهولت تمام، جهت دور را تغییر داد.

برای اینکه بخواهیم موتور را بدون نیاز به قطع و وصل کردن برق، خاموش و روشن کنیم،

می توانیم از اینورتر فرکانس متغیر استفاده کنیم.

اینورتر فرکانس متغیر با کاهش ضربه های مکانیکی به طول عمر مفید قسمت مکانیکی بسیار کمک می کند

و پروژه را دیرتر متحمل هزینه های بالا می نماید.

فعالیت مهم تری که اینورتر فرکانس متغیر دارد این است که جلوی افزایش ولتاژ را می گیرد

و بدین ترتیب به عنوان کنترل گر ولتاژ به شمار امده و برای حفاظت از دستگاه یک نیاز ضروری به شمار می آید.

اینورتر فرکانس متغیر کمک شایانی به دستگاه هنگام راه اندازی می کند.

بدین صورت که با وجود اینورتر ضربه های ضربه زننده به دستگاه هنگام راه اندازی به قسمت های کوپلینگ ها، گیربکس ها، تسمه ها ، زنجیرها و دیگر بخش ها حذف شده و این موجب می شود که طول عمر دستگاه بیشتر و بیشتر شود.

اضافه بار مشکل دیگری است که در موتورهای الکتریکی به چشم می خورد.

از اینورتر فرکانس متغیر به منظور کنترل اضافه بار و حفاظت موتور در مقابل اضافه بار ها، استفاده می شود.

در این وضعیت اگر موتور دچار اضافه بار شود، سیستم حفاظتی بالای اینورتر فرکانس متغیر وارد عمل شده

و موتور را خاموش و بعد با ارسال هشدار به کاربر، وی را متوجه اضافه بار می کند.

در مواردی که موتور به صورت نوسانی به صورت راستگرد و چپگرد در حال فعالیت است و در این اثنا خاموش می شود،

اینورتر فرکانس متغیر وارد عمل شده و از گرم شدن اضافی دستگاه جلوگیری می کند و بدین طریق جلوی گرم شدن بیش از حد دستگاه را می گیرد.

علاوه بر موارد یاد شده، از اینورتر فرکانس متغیر برای کنترل کردن دورهای موتور نیز استفاده می شود که خود مزایای زیادی را شامل می شود.

از جمله این مزیت ها می توان به موارد زیر بسنده کرد:

اینورتر فرکانس متغیر نیاز به دستگاه های کنترلی مکانیکی ماننده کلاچ  را مرتفع می سازد.

همچنین با ذخیره سازی انرژی بین 20 تا 60 درصد در کاربردهای متفاوت ، بازدهی و راندمان را بالا می برد.

همچنین با وجود اینورتر هیچ گاه شوک راه اندازی دستگاه وجود نخواهد داشت و همه این موارد نهایتا به افزایش طول عمر مفید دستگاه و قطعات مکانیکی داخلی آن می انجامد

با توصیفاتی که در این مقاله داشتیم به مرحله ای می رسیم که می توانیم به ویژگی های اینورتر اشاره کنیم و بیشتر با آن آشنا شویم.

ویژگی های اینورتر فرکانس متغیر :

در بسیاری از کارهایی که از موتور های الکتریکی استفاده می شود،

باید انرژی زیادی برای راه اندازی موتور صرف بشود .

این حاکی از این است که باید موتورها توان بسیار زیادی داشته باشند

تا ابتدای کار خوب عمل کنند با این حال، جریان زیاد تری نیز صرف کار می شود.

در چنین شرایطی اگر بتوان از اینورتر استفاده کرد،

خود اینورتر این کار را انجام داده و نیازی نیست که توان و جریان بالاتر برود و بدین صورت ،

به طور موقت اینورتر این جریان های و توان مورد نیاز را تامین  و نیاز به ارتقای دستگاه نیست.

این کار نه تنها نیاز به ارتقای دستگاه را مرتفع می سازد بلکه مزایای دیگری نیز دارد:

با این کار، می توان شاهد کاهش میزان مصرف برق مصرفی و هزینه های مربوطه بود.

جریان موتور به طور کاملا اتوماتیک تا میزان زیادی کاهش پیدا می کند،

و این وقتی انجام می شود که بار موتور کم می شود.

علاوه بر مزایای بالا، طول عمر دستگاه نیز افزایش پیدا می کند.

در استفاده از موتورهای الکتریکی عموما نیاز به برق سه فاز یعنی 380 ولت احساس می شود اما با وجود اینورتر، برق تکفاز 220 ولت،

برای راه اندازی پروژه کفایت می کند در موتور های زیر 4 کیلووات.

به بیانی دیگر شما می توانید با برق خانگی یک موتور سه فاز را در شرایط معمولی راه اندازی کنید.

مبدل تک فاز 220 ولت به سه فاز 380 ولت تا توان 15 کیلووات

تیم مهندسی الکترومارکت این قابلیت را دارد تا با کمک دانش فنی روز با برق تک فاز 220 ولت موتور های 380 ولت را تا توان 15 کیلووات راه اندازی نماید بدون کاهش راندمان موتور.

تبدیل برق تک فاز ۲۲۰ ولت به سه فاز ۳۸۰ ولت ۱۵ کیلووات

راه اندازی اینورتر سه فاز با برق تک فاز بالابر ساختمانی

از دیگر ویژگی های اینورتر این است که می تواند دورهای مختلف به طور حافظه ای را تضمین کند.

اگر بخواهیم در پروژه ای یک موتور یک دور را به موتور چند دور تبدیل کنیم که با سرعت دلخواهی کار می کند، کاملا امکان پذیر است.

در این باره به توصیف یکی از کاربردهای اینورتر سانترنو سری وگا در زیر دقت کنید:

برای این که یک موتور چند مرحله با سرعت دلخواه داشته باشیم، باید از تغییر فشار در پمپ ها بهره مند شد بدین صورت که فشار آب یکی از مخزن ها ثابت نگه داشته می شود یه صورت PID  کنترل، در چنین شرایطی زمان مصرف آب، تعداد دورهای موتور به طور اتوماتیک، افزایش پیدا می کند اما در این وضعیت اگر آب مصرف نشود، دور موتورها به طور اتوماتیک، کاهش پیدا می کنند.

بنابراین با کمک اینورتر سانترنو سری وگا دور موتور با مقدار مصرف تغییر می نماید بنابراین آب با فشار ثابت به تمام نقاط پمپاژ میشود .

“اثرات تغییر سرعت بر پمپ های سانتریفیوژ (روتودینامیک)”

مضرات بالقوه اینورتر فرکانس متغیر

اینورتر ها (VFD) / (VSD) همچنین چندین ضرر باقوه دارند که می توانند با طراحی مناسب و نرم افزار اجتناب شوند.

1-رزونانس سازه ای

شرایط رزونانس و نویز ایجاد شده توسط اینورتر می توانند سطوح لرزش بیش از حد را موجب شوند که بنوبه خود بطور بالقوه برای تجهیزات و محیط مضر می باشند.

“نصب اینورتر و 5 نوع از شایع ترین انواع بار موتور”

پمپ ها، سازه پشتیبان آنها، و لوله کشی در معرض انواع مشکلات لرزش سازه ای بالقوه (شرایط رزونانس) می باشند.

برنامه های کاربردی سرعت ثابت اغلب این شرایط رزونانس بالقوه را از دست می دهند زیرا هارمونیک تحریک عمومی بعلت سرعت در حال اجرا، فرکانس عبوری پره، فرکانس پیستون و … منطبق با فرکانس های طبیعی سازه ای نیستند.

برای برنامه های کاربردی اینورتر، فرکانس های تحریک متغیر می شوند

و احتمال مواجهه با شرایط رزونانس در محدوده پیوسته سرعت اجرایی تاحد زیادی افزایش می یابد.

مشکلات ارتعاش پمپ معمولا با بدنه باربر و سازه پشتیبان اتفاق میفتد

(شاسی برای برنامه های کاربردی افقی، موتور و چارپایه برای برنامه های کاربردی عمودی).

نوسانات فشار مکانیزم های عمومی تحریک هستند.

این نوسانات فشار ممکن است با رزونانس صوتی درون پمپ یا لوله کشی مجاور بیشتر تشدید شوند.

تعدادی تحلیل وجود دارند که می توانند برای پیش بینی و اجتناب از شرایط بالقوه رزونانس انجام شوند

عبارتند از:

1. محاسبات ساده رزونانس هیدرولیکی
2. تحلیل فرکانس عبوری
3. رزونانس سازه ای، برای مثال استفاده از تحلیل اجزاء محدود
4. تست مودال ماشین واقعی.

تست مودال می تواند تست ارتعاش منظم را تکمیل کند.

خیلی اوقات، یک پمپ درنظرگرفته شده برای عملیات سرعت متغیر تنها در تک سرعت تست خواهد شد

و برای کاربردهایی با قابلیت تعقیر دور تست و یا حتی طراحی نشده است.

2-دینامیک روتور

ریسک عامل چرخشی که با سرعت جانبی بحرانی مواجهه می شود با برنامه کاربردی اینورتر افزایش می یابد.

سرعت های جانبی بحرانی زمانی اتفاق میفتند که تحریک سرعت اجرا با یکی از فرکانس های طبیعی جانبی روتور همزمان شود.

ارتعاش روتور منتج ممکن است بسته به میزانی معین مرتبط با حالت مربوطه، قابل قبول یا بیش از حد باشد. علاوه براین، هارمونیک گشتاور ناشی از درایو ممکن است با حالات دینامیک روتور پیچشی شرایط رزونانس را موجب شود.

بااینحال، چنین شرایط معمولا قابل اصلاح یا قابل پیشگیری می باشند.

کاهش خطرهارمونیک ها دراینورتر فرکانس متغیر

پمپ های عمودی با سرعت متغیر نسبت به ماشین های افقی با احتمال بیشتری مناطق عملیاتی ارتعاش بیش ازحد را نمایش می دهند.

این امر بدین دلیل است که فرکانس های طبیعی پایین تر پمپ ها با احتمال زیاد با سرعت اجرا همزمان می شوند.

پمپ های چندمرحله ای و خودکار عمودی، کوچک بطور نرمال این نوع از مشکل را ارائه نمی دهند.

3-ملاحظات اضافی برای اینورتر ها (VFD)

احداث و نصب اینورتر ها مستلزم ملاحظات اضافی برنامه کاربردی و طراحی می باشد.

پرس های هیدرولیک با تنظیم موتوری ارتفاع و راهنمای جانبی قابل تنظیم مونتاژ می شوند.

اینورتر ها می توانند با اغلب موتورهای موجود در جهان تطبیق شوند که از شبکه 400 ولت استفاده می کنند.

با اینحال، بطور معمول این موردی نیست که در آمریکا است

و دیگر مناطق جایی هستند که ولتاژ شبکه از 440 ولت تجاوز می کند.

از اینرو، موتور “وظیفه مبدل” عایق مستحکم شده اغلب مورد نیاز می باشند.

میزان بالای تعویض در شکل موج PWM گاهی اوقات می توانند منجر به مشکلاتی شوند.

برای مثال:

• میزان افزایش جبهه موج می تواند باعث اختلالات الکترومغناطیسی شود که غربالگری الکتریکی کافی را نیاز دارد (کابل های خروجی فیلتر شده). فیلترها در این خروجی مبدل این مشکل را حذف می کنند.
• سیستم های قدیمی تر عایق موتور ممکن است بعلت سرعت سریع تغییر ولتاژ باسرعت بیشتری تخریب شوند. مجددا فیلترها این مشکل را حذف خواهند کرد.
• بلندی کابل موتور می تواند اثرات “خط انتقال” را موجب شوند و در ترمینال های موتور، ولتاژهای افزایش یافته را موجب شوند.

ولتاژها می توانند در محورهای موتورهای بزرگتر القاء شوند که بطور بالقوه منجر به جریان های گردشی می شوند که می توانند یاطاقان ها را از بین ببرند.

اقدامات اصلاحی زیر مورد نیاز می باشند:

یاطاقان های عایق بندی شده با انتهای بدون درایو در همه موتورها با میزان خروجی بیش از 100 کیلووات توصیه می شوند.

فیلترهای حالت معمول ممکن است برای قدرت و ولتاژهای بالاتر نیاز باشند.

گرمایی که اینورتر ها در فرایند کاری تولید میکنند باید از فضای نصب شده مثل تابلو خارج و کنترل کرد.

چرا که ادامه کار اینورتر ها رابطه مستقیم با:

دمای کاری آنها دارد

چرا که خازن ها /تریستورها و IGBT های استفاده شده در اینورتر ها ظرفیت عملکرد انها بستگی به دمای کاری انها دارد.

به طور مشخص:

الکترونیک کمتر قادر به مقابله با مکان های خورنده و مرطوب است.

عملکرد یک اینورتر در یک فضای مستعد انفجار نا مناسب معمولا امکان پذیر نیست

و عمر اینورتر در چنین مکان هایی فوقالعاده کاهش پیدا میکند.

ویدئو زیر به نحوه و عملکرد اینورتر برای صرفه جویی در انرژی میپردازد.

گروه مهندسی الکترومارکت در خدمت شما است.

مطالب الکترومارکت را در کانال تلگرام الکترومارکت دنبال کنید.

متشکرم که تا انتهای این مقاله با ما بودید منتظر نظرات خوبتون هستم.

ما در 24 ساعت از 7 روز هفته منتظر شنیدن صدای شما هستیم
02165292580
02165295301