اينورتر یا درایو

پیشینه و تاریخچه  اینورتر :

اینورتر یا درایو یکی از تکنولوژی های قرن جدید به شمار می رود.
با پیشرفت تکنولوژی و فناوری ، نیاز روز افزون به وسیله ای همچون اینورتر بیش از پیش احساس می شد
از این رو تلاش بسیاری در جهت ساخت اینورتر آغاز گردید تا اینورتر به شکل امروزی در دسترس ما قرار گیرد.

در رابطه با اصطلاح اینورترتاریخچه دقیقی وجود ندارد ولی به نظر می رسد این واژه را ابتدا David Prince تحت عنوان مقاله ای در مجله GE  منتشر کرد. این مقاله شامل تمام عناصر مهم مورد نیاز در اینورتر های مدرن بود و برای اولین بار این واژه به طور خاص برای این وسیله به کار برده شد.

اینورتر چیست؟

بدون تردید بسیاری از لوازم کوچک ما با برق مستقیم یا DC کار می کند.
اما بیشتر لوازم برقی ما خصوصا لوازم برقی بزرگ با برق متناوب یا DC کار می کنند ، زیرا قدرت برق متناوب به مراتب بیشتر از برق مستقیم است.
از این رو نیاز به دستگاهی که برق مستقیم را به متاوب تبدیل کند و عهده دار این وظیفه شود بیش از هر زمان دیگری در زندگی روزمره احساس می شد.

با ساخت اینورتر نیاز به این وسیله مرتفع شد و اینورتر عمل تبدیل را بر عهده گرفت. اینورتر یا درایو سرعت متغیر نوعی ابزار جهت کنترل دور موتور است.
کاربرد اینورتر در صنایع مختلف متفاوت می باشد.

علاوه بر این وظیفه خصوصیات دیگری را نیز شامل می شود که در زیر به آن اشاره می کنیم.

ویژگی های اینورتر :

از اصلی ترین ویژگی های اینورتر می توان به هوشمند بودن آن اشاره کرد.
این دستگاه الکترونیکی توانایی برنامه ریزی برای موتور را دارد و قادر است با هوشمندی تمام حرکات موتور و سرعت آن را کنترل نماید.
علاوه بر این با استفاده از آن مصرف انرژی کاهش چشم گیری می یابد.
از دیگر ویژگی ها و خصوصیات این دستگاه می توان راه اندازی نرم ، جابجایی جهت موتور ، حفاظت از موتور و افزایش طول عمر آن ، کنترل قدرت یا گشتاور آن و بسیاری از موارد دیگر را نام برد.

انواع اینورتر :

اینورتر در مدل ها و انواع گوناگونی تولید می شوند.
از مهمترین دسته بندی های آن تقسیم آن به تک فاز و سه فاز می باشد.
اینورتر ها دارای ورودی ولتاژ مختلفی بوده به طوریکه ولتاژ ورودی در اینورتر سه فاز از ۳۰۰ تا ۱۰۰۰ ولت می باشد.
همچنین اینورتر ها در توان ها و سایز های مختلف جهت تمامی کاربردها در بازار موجود می باشد.

کاربرد اینورتر :

برای کاربرد اینورتر می توان این موضوع را بیان کرد که در هر مکانی که ما  از الکتروموتور استفاده می کنیم اینورتر هم در آن جا کاربرد دارد.
به بیان دقیق تر اینورتر تمام نواقص یک الکتروموتور را مرتفع می کند و به کارایی هر چه بهتر آن کمک می نماید.
علاوه بر این اینورتر در تمامی صنایع و در مصارف خانگی کاربرد دارد.

انواع برندهای اینورتر :

شرکت با واردات و فروش انواع اینورتر امکان انتخاب گزینه مناسب را در اختیار مشتریان گرامی قرار داده است. از انواع برندهای ارائه شده شرکت برند DELTA ،  Danfoss ، TECO ، INVT، LS , Siemens , ABBو ….. می باشد.

انواع اینورترهای سرعت متغیر:

• اینورتر سرعت متغیر الکتریکی
• اینورتر سرعت متغیر هیدرولیکی
• اینورتر سرعت متغیر مکانیکی

روش های راه اندازی اینورتر سرعت متغیر مکانیکی:

اینورتر سرعت متغیر الکتریکی پیچیده و گران است و تنها برای کاربردهای بسیار خاص استفاده می شود.
اینورتر های مکانیکی بین موتور درایوهای الکتریکی سرعت معین و محور ماشین گردنده تعبیه شده اند.
اینورترهای سرعت متغیر مکانیکی هنوز هم توسط بسیاری از مهندسان مورد استفاده قرار می‌گیرند
این امر به دلیل استفاده از این نوع اینورترها در برخی از کاربردهای صنعتی برای سادگی و صرفه اقتصادی کم است.

انواع ساختار مکانیکی اینورتر :

• اینورتر تسمه ای یا زنجیری با چرخ قرقره های با قطر قابل تنظیم

مفهوم اساسی اینورتر تسمه ای با چرخ قرقره قابل تنظیم بسیار شبیه آرایش قابل تنظیم چرخ دنده های استفاده شده در دوچرخه های امروزی می باشد.
در این نوع اینورتر سرعت می‌تواند با تنظیم نسبت قطر فولی درایو به فولی متحرک تغییر کند.

برای کاربردهای صنعتی، یک مثال مستمر نسبت قابل تنظیم بین شفت درایو و شفت محرک بوده و فولی می‌تواند دارای قطر قابل تنظیم باشد.
همانطور که قطر یکی از فولی ها افزایش می یابد، دیگری کاهش می یابد، بنابراین طول تسمه تقریباً ثابت می‌ماند.

با استفاده از یک تسمه اینورتر نوع ۷، می توان با تنظیم فاصله بین نسبت های ۱:۲ و ۱:۶ تغییر اساسی در سرعت داشت.
این نوع درایو به طور معمول به عنوان یک واحد مدولار متصل شده به صورت روی هم با یک موتور ac متناسب در نظر گرفته می شود.
روی مدل زنجیری این اینورتر، زنجیر معمولاً به شکل یک (wedge type roller  chain) است، که می‌تواند توان را بین زنجیر و سطح چرخ قرقره مبدل حرکت تقسیم کند.

راندمان مکانیکی این نوع اینورتر به طور معمول حدود ۹۰% در بار نامی می باشد.
آن ها اغلب برای کاربردهای machin tool یا material handling استفاده می شوند.
به هر حال درایوهای تسمه ای قابل تنظیم به طور روز افزونی در حال جایگزینی با درایوهای سرعت متغیر dc یا ac می باشند.

• اینورتر با اصطکاک فلزی

نوع دیگری از اینورترهای مکانیکی برای   VSD، اینورتر های با اصطکاک فلزی می باشند که می توانند توان را از طریق اصطحکاک نقطه تماس بین ۲ (shpe) یا چرخ های مخروطی انتقال دهند.

سرعت را می توان توسط حرکت دادن خطوط متصل به مرکز گردش شفت تنظیم کرد.
اصطحکاک ، انتقال توان بین بخش‌های مختلف را تعیین می‌کند و به نیرو در نقطه تماس وابسته است.

در رایج ترین نوع درایو سایشی از ۲ توپ فولادی گردان، که برای تنظیم سرعت توسط محور توپی ها به کار می رود، استفاده می کنند.
از این نوع درایو ها به دلیل سرعت بالایی که دارند، می توان تا ظرفیت های بالاتر از kw ۱۰۰  استفاده کرد.

برای بیشتر کردن دوام بخش های سایشی، اینورترهای friction  نیاز به روغن کاری تحت فشار دارند.
این عمل تماس فیزیکی دو فلز به یکدیگر را کاهش می دهد.

روش های راه اندازی اینورترهای سرعت متغیر هیدرولیکی

درایو سرعت متغیر هیدرولیکی اغلب در کاربردهای صنعتی مانند حرکت بار بر نوار نقاله استفاده می شود، چون درایو های هیدرولیکی توانایی ذاتی در راه اندازی نرم خط انتقال( نقاله) را دارند.

آن ها همچنین در اغلب انواع تجهیزات (earthmoving ) و انتقال استفاده می شوند، زیرا آن ها دارای توانایی ذاتی گشتاور و راه اندازی بالا می باشند.

محرک مانند یک موتور الکتریکی سرعت ثابت و یا یک موتور دیزلی بنزینی به عنوان یک محرک پمپ برای انتقال سیال به یک موتور هیدرولیک به کار می رود.

سرعت خروجی را می‌توان با تغییر نرخ جریان سیال و فشار آن تنظیم کرد.

روش های کنترل سرعت اینورتر

• نوع هیدرودینامیک

کوپلینگ های سرعت متغیر هیدروداینامیکی، اغلب به عنوان کوپلینگ های سیالات در نظر گرفته می‌شود و معمولاً در مقاله ها استفاده می شود.

این نوع کوپلینگ از (movable scoop tubes)  برای تنظیم مقدار سیال هیدرولیک در (uortex)  بین یک  impeller  و runner استفاده می کند، بدین سبب خروجی با ورودی از طریق یک سیال بدون هیچ ارتباط مستقیم مکانیکی مرتبط است.

یک لغزش حدوداً بین ۲% تا ۴% وجود دارد.
اگر چه این لغزش راندمان را کاهش می دهد، اما به یک محافظت (shock protection)  خوب و یا خصوصیات راه اندازی نرم برای تجهیزات متحرک می شود.

مبدل های گشتاور در عملکرد انتقال اتوماتیک(automatic translation)  از نوع(hydrodynamic fluid couplings)  کوپلینگ با مایع هیدرو داینامیکی هستند.

• نوع هیدرواستاتیک

هیدرواستاتیک نوعی از هیدرولیک VSD است که معمولاً در تجهیزاتی مانند حمل و نقل و ماشین آلات معدنی به کار می‌رود.

پمپ هیدرولیک از یک محور متحرک ساخته شده است که معمولا با یک سرعت ثابت مایع هیدرولیک را به هیدرولیک موتور منتقل می کند.

پمپ هیدرولیک و موتور معمولاً در پوششی هستند که باعث گردش مایع هیدرولیک از پمپ و موتور و برگشت آن می شود.

سرعت موتورهای هیدرولیکی به طور مستقیم به میزان جریان سیال و جا به جایی موتور هیدرولیک بستگی دارد.
در نتیجه، کنترل کردن سرعت متغیر بر اساس کنترل هر دو جریان سیال و تنظیم پمپ و یا جا به جایی موتور می باشد.
اینورتر واقعی قادر به کنترل محدوده وسیعی از سرعت صفر تا سرعت ماکزیمم می باشد.

مزیت اصلی هیدرولیک VSD برای کارهای ایده آلی مانند تجهیزات معدن عبارتند از :

• فراهم بودن گشتاور بالا در سرعت پایین
• نسبت قدرت به وزن
• اگر اینورتر به صورت تمام بار کار کند، آسیب می‌بیند
• هیدرو استاتیک VSD عموماً دو جهتی است

سرعت خروجی را تا توان kw ۲۵ می توان از ۴۰ rev/min تا ۴۵۰ rev/min به نرمی کنترل کرد.
تنظیم سرعت را می توان به صورت دستی و یا از راه دور با استفاده از موتور کنترل نمود.

عیب اصلی این نوع سیستم‌ها قابلیت ماندن در یک سرعت کم می باشد که باعث افت سرعت ۳۵rev/min  در ۰% تا ۱۰۰% بار می شود.