نکات مهم در خرید درایو فرکانس متغیر
در این مقاله نکات مهمی در انتخاب و خرید درایو فرکانس متغیر تشریح شده است.
توجه به این نکات میتواند باعث انتخاب بهینه درایو شود.
نیاز به انتخاب و خرید درایو فرکانس متغیر (VFD) دارید؟
یافتن یک VFD یا کنترل کننده الکتروموتور تمام عیار با توجه به متغیرهای بسیار زیاد در هر کاربرد و سیستم می تواند وظیفه ای دشوار باشد.با این وجود، در مقاله پیش رو پیشنهادات و توصیه هایی برای کمک به انتخاب درایو مناسب ارائه شده است.
امید است مطالب ارائه شده به قدر کافی ساده و قابل قبول باشد تا بتواند به یافتن درایو مورد نیاز برای کاربری شما کمک کند. البته در این مورد بهتر است ” درایو فرکانس متغیر (VFD) چیست؟ ” را نیز مطالعه نمایید.
تصویر کلی
قبل از اینکه خیلی در پروسه جستجو و انتخاب VFD وقت صرف کنید.
ایده خوبی است که اطلاعات پایه ای موتور و سیستم را که به انتخاب درست VFD کمک خواهد کرد جمع آوری کنید.
بیشتر این اطلاعات از پلاک نامی موتور بدست می آید این اطلاعات موارد زیر است.
- توان خروجی (اسب بخار)
- آمپر بار کامل (FLA)
- ولتاژ
- سرعت بر حسب RPM
- ضریب سرویس
- همچنین مفید خواهد بود که مقادیر نامی موتور در هنگام استفاده با اینورتر را بدانیم
بقیه اطلاعاتی که نیازهای سیستم و کاربرد شما را تعیین خواهند کرد مانند:
- نوع بار (گشتاور ثابت یا گشتاور متغیر)
- دامنه سرعت و روش کنترل
- نیاز به محفظه خاص
جستجو و یافتن برخی از این اطلاعات به نظر بیهوده می آید.
اما، با جمع آوری اطلاعات بیشتر، یافتن و مقایسه درایوهای مختلف و سرانجام انتخاب بهترین گزینه درایو فرکانس متغیر در پاسخ به نیاز شما، آسان تر می شود.
حال که شما اطلاعات مورد نیاز را دارید، زمان توجه به مشخصات مهم هر درایو است این اطلاعات به شما کمک خواهد کرد در مورد بهترین گزینه برای کاربری خود تصمیم گیری کنید.
دانستن توان خروجی موتور، یک امکان خیلی خوب برای یافتن درایوی است که احتمالا مناسب کاربرد شما است و نسبت به بقیه پارامترها برای انتخاب شما مهم تر است.
استفاده از FLA به جای توان خروجی روش مناسب سایز کردن VFD است.
شما FLA موتور را با آمپر نامی هر VFD که مورد نظر شماست، مقایسه خواهید کرد.
و در اینجا محلی است که بایستی کمی محافظه کارانه برخورد کنید و آمپر مورد نیاز کاربرد خود را به میزان کمی از مقدار نامی VFD کمتر در نظر بگیرید.
اگر چه ممکن است خریدن درایوی با مقدار جریان نامی بالاتر در آغاز هزینه بیشتری داشته باشد اما این هزینه قطعا در طی زمان با افزایش عملکرد و قابلیت اطمینان جبران می شود.
بسیار حیاتی است که ولتاژ VFD و موتور شما با ولتاژ موجود در محل کار مطابقت داشته باشد.
برای کاربری های ولتاژ پایین در ایران، ولتاژ مورد استفاده سه فاز ۳۸۰ ولت و ۶۹۰ ولت است.
برای ولتاژهای بالاتر ایده خوبی است که از یک متخصص توزیع و مهندس برق منطقه ای برای نصب تاسیسات مورد نیاز خود کمک بگیرید.
برای ورودی تک فاز، توجه به چند نکته اضافی بسیار مهم و ضروری است.
به هر حال درایو بایستی بصورت صحیح با کاربرد شما اندازه (size) شده باشد.
برای مثال اگر موتور شما یک موتور ۱۰HP با FLA = 28A است آنگاه شما نیازمند انتخاب یک VFD با نرخ جریان نامی ۵۶A هستید که توانی خروجی در حدود ۲۰HP دارد. علاوه بر این، اگر عملکرد پیوسته درایو مورد نیاز باشد محدودیتهای زیر باید رعایت گردد.
- نوسان ولتاژ %۱۰±
- تغییرات فرکانس %۳±
نوع بار ( گشتاور ثابت یا گشتاور متغیر)
کاربری استفاده کننده از درایو فرکانس متغیر، نیاز به درایو گشتاور متغیر دارد یا به درایو گشتاور ثابت نیاز دارد؟
اگر تجهیزات دوار به صورت گریز از مرکز هستند آنگاه استفاده از یک درایو گشتاور متغیر بسیار مناسب خواهد بود.
و درایوهای گشتاور متغیر باعث بیشترین مقدار صرفه جویی در مصرف انرژی می شوند.
برای مثال، یک فن در حالتی که در %۵۰ سرعت خود می چرخد نسبت به حالتی که در سرعت کامل خود می گردد گشتاور کمتری نیاز دارد.
بهره برداری گشتاور متغیر به موتور اجازه می دهد که فقط گشتاور مورد نیاز را اعمال کند و در نتیجه در مصرف انرژی صرفه جویی شود. این یکی از مزایای فراوان VFD است.
چون در کاربردهای گریز از مرکز بندرت از جریان نامی آنها متجاوز می گردد.
درایوهای گشتاور متغیر فقط نیازمند جریان اضافه بار ۱۲۰% برای یک دقیقه هستند.
اگر نیاز به پروسه کنترل مستحکم (tight) باشد، آنگاه احتمالا شما نیازمند استفاده از یک درایو کنترل برداری بدون سنسور یا درایو فرکانس متغیر کنترل برداری هستید که میزان بالای دقت و صحت در کنترل سرعت، گشتاور و موقعیت را فراهم می کنند.
دامنه سرعت
به عنوان یک قاعده کلی گفته می شود که یک موتور نباید در سرعتی ۲۰% کمتر از از حداکثر سرعت مجاز خود (سرعت سنکرون) کار کند.
اگر موتور در سرعتی کمتر از این مقدار بدون خنک کاری کمکی کار کند، بسیار گرم خواهد شد.
اگر نیاز است که موتور در سرعتهای پایین کار کند، باید از خنک کنندگی کمکی استفاده کرد.
حتما با سازنده موتور خود چک کنید که مطمئن شوید چه دامنه سرعتی هنوز در محدوده تضمین آنها قرار داشته و مجاز است. به خاطر داشته باشید که علاوه بر این با افزایش سرعت به سرعتی بالاتر از سرعت طراحی شده، گشتاور موتور را از دست می دهید.
همچنین بایستی از کارکرد موتور در زیر مقدار FLA نامی مطمئن شوید.
روش کنترل
با کنترل دو سیمه، فقط یک کلید برای راه اندازی درایو فرکانس متغیر استفاده می شود.
کنترل دو سیمه غالبا در کاربردهای HVAC (تهویه مطبوع) استفاده می شوند . چونکه در صورت قطع شدن برق همچنان فرمان راه اندازی برقرار می ماند.
علاوه بر این، کنترل دو سیمی به درایو اجازه می دهد در هنگام کارکرد اگر برق کمتر از دو ثانیه قطع شود همچنان به کار خود ادامه دهد.
یک کلید برای توقف مورد نیاز است و کلیدی دیگر برای استارت درایو فرکانس متغیر استفاده می شود.
نمونه این نوع کنترل در کاربردهای صنعتی بر روی یک کانوایر یا کنترل فرآیند است، در جایی که چندین ایستگاه می توانند VFD را متوقف / راه اندازی کنند.
اما یک مدار ایمنی منفرد بایستی برای فعال کردن و اجازه برای شروع این عمل فراهم گردد.
دیگر مراجع سرعت
- برنامه ریزی دیجیتال/صفحه نمایش – به اپراتور اجازه می دهد بوسیله ورود مقادیر از طریق صفحه کلید با یک واحد نمایش LED یا LCD درایو را برنامه ریزی و اشکال زدایی کند.
عملکرد درایو نیز از طریق این صفحه نمایش مانیتور می شود. - پتانسیومتر سرعت – به اپراتور اجازه می دهد سرعت موتور را با یک پتانسیومتر تنظیم کند.
- برنامه ریزی دیجیتال/صفحه نمایش – به اپراتور اجازه می دهد بوسیله ورود مقادیر از طریق صفحه کلید با یک واحد نمایش LED یا LCD درایو را برنامه ریزی و اشکال زدایی کند.
- دنبالگر (follower) سیگنال آنالوگ – ۴-۲۰mA یا ۰-۱۰VDC ؛ باید برای درایوهای فرکانس متغیر از طریق ورودی ایزوله تامین گردد؛ بایستی از سیم جفت تابیده محافظت شده استفاده شده و سیم ها از سه فاز AC دور نگه داشته شوند.
- کلید سلکتور انتخاب سرعت – به اپراتور اجازه می دهد از چند سرعت از پیش تنظیم شده یکی را انتخاب کند. همچنین در صورتی که سرعت از طریق PLC تنظیم می شود و یک خروجی آنالوگ در دسترس نیست، می تواند استفاده شود.
- پورت ارتباط سریال – به درایوهای فرکانس متغیر اجازه می دهد با یک شبکه مانند یک MODBUS، PROFIBUS، DEVICENET یا METASYS مرتبط گردد ، درایو را قادر می سازد که عملکرد آن از طریق یک کامپیوتر هماهنگ و مانیتور شود.
محفظه درایو
یک جنبه مهم انتخاب درست VFD برای کاربری شما مواجهه با محیط احاطه کننده درایو است.
چند نوع مختلف از گواهی ها بیانگر این است که درایو برای این کار مجاز است یا خیر.
این موارد شامل: درجه حفاظت در برابر گرد وخاک و نفوذ آب (IP) و NEMA و نوع محفظه UL هستند.
خیلی مهم است که کاربری مورد نیاز شما منطبق با محفظه درایو انتخابی شما باشد.
این کار را می توان با یافتن درایوی با درجه حفاظت مناسب انجام داد یا می توان VFD را داخل یک محفظه جداگانه قرار داد.
مقادیر نامی الکتروموتورها در هنگام کار کردن با اینورتر
اگر چه استفاده از یک VFD بهترین روش کنترل موتور است، اما در صورت استفاده از VFD برخی مسایل و مشکلات در الکتروموتور بروز می کند.
واحد PWM یک VFD شکل موج سینوسی تولید نمی کند. بلکه ولتاژ خروجی آن پالس های فرکانس بالا است که تنش اضافی بر روی سیم پیچ های موتور و یاتاقانها ایجاد می کند.
تمامی موتورهای جدید از سیم پیچ هایی استفاده می کنند که برای استفاده در ولتاژهای بالا برای کار همراه با VFD ها طراحی شده اند.
برخی دیگر توصیه های اضافی برای الکتروموتورهایی که با اینورتر کار می کنند دارند این پیشنهادات شامل استفاده از حلقه های اتصال زمین (grounding rings) ، یاتاقانهای ایزوله شده و خنک سازی ویژه (مانند یک فن جداگانه برای خنک کاری الکتروموتور در سرعتهای پایین، نوعا در کاربردهایی با گشتاور ثابت) است.
سفارشی کردن VFD
برای عملکرد بهتر و حفاظت VFD می توان از لوازم جانبی که در ادامه آمده است استفاده کرد. برخی از این ادوات جانبی در پستهای جداگانه تشریح شده اند.
- کلید قطع کن یا مدار شکن
- HOA کلید(دستی/خاموش/ خودکار)
- لامپهای راهنما
- کنار گذر (Bypass)
- رآکتور خط
- کاهش دهنده هارمونیک
- TVSS
- فیلتر dv/dt
توصیه های پایانی
مقصود از ارائه این راهنما دادن اطلاعات کلی و کاربردی برای سایز کردن درایو است و هدف ایجاد یک راهنمای جامع و فراگیر نبوده است.
کاربردها و بارهایی وجود دارند که ممکن است نیاز باشد در سایز کردن آنها ملاحظات خاصی را در نظر گرفت.
این موضوع به طور ویژه هنگامی که بار شما به سختی راه اندازی می شود و یا در حین کار به میزان زیادی بار گذاری می شود، صدق می کند.
