اینورترها و کنورتورهای صنعتی

اينورتر
انواع اينورتر از نظر ورودي كدامند؟ ۱
انواع اينورترها از نظر كاربرد كدامند؟ ۱
مزاياي استفاده از اينورترها چيست؟ ۲
اينورتر چگونه مصرف برق را كاهش مي دهد؟ ۲
كدام اينورتر كيفيت دارد؟ ۲

معرفي درايو يا اينورتر ۳
كاهش هزينه برق مصرفي : ۴
كاهش جريان راه اندازي : ۵
امكان ايجاد فشار ثابت در كاربرد پمپها : ۶
علمی: ۶
مشخصات كلي اينورتر TECO 7300CV 8
مشخصات كلي سري TECO 7200MA : 8
مشخصات كلي اينورتر TECO 7200PA : 9
مشخصات كلي اينورتر TECO 7200GS : 10
درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترل کننده دور موتور
۱۷
کنترل کننده های دور موتور : ۱۷
مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتور ۱۹
تكنولوژي الكترونيك قدرت و درایوهای AC 21

اينورتر
• اينورتر چيست؟
– اينورتريا درايو AC به دستگاهي گفته مي شود كه به كمك آن مي توان سرعت يك موتور AC سه فاز را كنترل كرد بدون آنكه قدرت و گشتاور موتور كاهش يابد
. اينورترها در ظرفيتهاي مختلف ساخته مي شوند مثلاً براي يك موتور با توان ۲۰ اسب بخار بايد از اينورتر ۲۰ HP استفاده كرد.
انواع اينورتر از نظر ورودي كدامند؟
– از نظر ورودي اينورترها به دو دسته تك فاز و سه فاز تقسيم مي گردند. البته خروجي همه آنها سه فاز است. براي اينورترهاي با توان بالاي ۳ اسب فقط از ورودي سه فاز استفاده مي گردد.
انواع اينورترها از نظر كاربرد كدامند؟
– از نظر كاربرد اينورترها به دسته هاي مختلفي تقسيم م ي شوند. براي راه اندازي پمپ ها، فن ها،آسانسور،جرثقيل، نوارهاي نقاله ، دستگاههاي اكسترودر و…… از اينورتراستفاده مي شود. براي پمپ و فن از اينورترهاي با گشتاور متغير و براي آسانسورونوار نقاله و جرثقيل از اينورتر با گشتاور ثابت و براي اكسترودرها از اينورتر با فيدبك PG بهره برداري ميكنند.
مزاياي استفاده از اينورترها چيست؟
– كاهش انرژي مصرفي و لذا كاهش هزينه برق، كاهش جريان راه اندازي و در نتيجه طولاني شدن عمر موتور ، امكان تغيير سرعت موتور، امكان تغيير جهت حركت موتور، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امكان كار موتور در شرايطي كه ولتاژ ورودي متغير است، امكان كنترل از راه دور، ايجاد سرعت بيشتر از سرعت نامي موتور، برنامه ريزي كردن حركت.
اينورتر چگونه مصرف برق را كاهش مي دهد؟
– اينورتر به صورت هوشمند ميزان بار وارده به موتور را تشخيص داده و متناسب با همان بار، به موتور جريان مي دهد و اين جريان در بسياري از مواقع از جريان نامي موتور كمتر است.
كدام اينورتر كيفيت دارد؟
– اينورترهايي كه داراي استاندارد CE,UL,cUL باشند، مورد تائيد صنايع اروپا و آمريكا بوده واز نظر كيفيت مناسب مي باشند.
معرفي درايو يا اينورتر
دستگاهي الكترونيكي است كه بوسيله آن مي توان سرعت موتورهاي سه فاز را تغيير داد . از ديگر كاربردها و مزاياي آن مي توان به موارد زير اشاره كرد :
تنظيم كننده سرعت موتور (كنترل دور)
تغير دهنده جهت دور به راحتي و بدون نياز به كنتاكتور
روشن و خاموش نمودن موتور بدون نياز به قطع و وصل برق اصلي
كاهش ضربه هاي مكانيكي و در نتيجه افزايش طول عمر مفيد قسمت مكانيكي
حفاظت موتور در مقابل افزايش ولتاژ و جلوگيري از آسيب ديدن موتور
راه اندازي نرم موتور بدون هيچگونه ضربه

به قسمتهاي مكانيكي مثل كوپلينگها ، گير بكسها ، تسمه ها ، زنجيرها و … و در نتيجه افزايش طول عمر مفيد موتور و ساير قسمتهاي مكانيكي را به دنبال خواهد داشت .
حفاظت موتور در برابر اضافه بار؛ در اين حالت چنانچه بار موتور از مقدار معمول مجاز بيشتر شود ، اينورتر موتور را خاموش مي نمايد و به كاربر پيام اضافه بار نشان مي دهد .
جلوگيري از گرم كردن و در نهايت سوختن موتور در كابرد هايي كه موتور به طور مداوم چپگرد و راستگرد و يا خاموش مي شود .
كاهش هزينه برق مصرفي :
به دليل آنكه موتور يك بار ر-اكتيو روي شبكه دارد چنانچه از درايو براي راه اندازي و كنترل موتور استفاده گردد چون درايو داراي يك بانك خازني مي باشد اين بار ر-اكتيو را جبران مي نمايد و تنها بار اكتيو را از شبكه برق مصرف مي نمايد ، بنابراين جريان مصرفي بسيار كاهش مي يابد .
همچنين چون در بسياري از كارب ر دها انرژي زيادي براي راه اندازي لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتري انتخاب مي كنند بنابراين ميزان جريان زيادتري هم در حين كار از شبكه استفاده مي كند .
چنانجه از اينورتر استفاده شود ، اينورتر به صورت كاملا اتوماتيك اين جريان را در حين راه اندازي به مقدار لازم افزايش و در حين كار به مقدار لازم كاهش مي دهد ، بنابراين به طور كلي هزينه برق مصرفي ك اهش چشم گيري خواهد داشت .

كاهش جريان راه اندازي :
در بسياري از كاربردها به هنگام راه اندازي ،‌موتور جريان بسيار بالايي از شبكه مي كشد و موجب كاهش ولتاژ شبكه و ايجاد صدماتي به تاسيسات برق رساني و ساير دستگاهها مي گردد . اين جريان به ۶ برابر جريان نامي موتور مي رسد كه بسيار نا مطلوب مي باشد .
چنانچه از اينورتر استفاده شود اين اضافه جريان بسيار اندك خواهد شد ( حداكثر ۰٫۲ برابر ) به عنوان مثال اگر يك موتور با جريان نامي ۱۰آمپر كار كند در هنگام راه اندازي اين جريان به ۶۰آمپر مي رسد و در صورت استفاده از اينورتر اين جريان حداكثر به ۱۲آمپر مي رسد .
كاهش جريان موتور به صورت اتوماتيك در هنگامي كه بار موتور كم مي شود . اين قابليت به غير از كاهش هزينه برق مصرفي موجب افزايش طول عمر مفيد موتور خواهد شد .
امكان استفاده از برق تكفاز ۲۲۰ ولت به جاي سه فاز ۳۸۰ ولت براي راه اندازي موتور سه فاز حداكثر با توان ۳HP ( 2.2kw ). به اين معنا كه مي توان با برق خانگي يك موتور سه فاز را كاملا به صورت عادي راه اندازي نمود .
قابليت داشتن دورهاي مختلف به صورت حافظه اي .تبديل يك موتور يك دور به يك موتور چند دور با سرعتهاي دلخواه
امكان ايجاد فشار ثابت در كاربرد پمپها :
به اين ترتيب كه با تغيير دور موتور فشار مورد نظر را ثابت نگه ميدارد . به عنوان مثال فشار آب يك مخزن را ثابت نگه مي دارد بنابراين در هنگام مصرف آب دور موتور به صورت خودكار زياد مي شود و در هنگامي كه آب مصرف نمي گردد دور موتور به صورت خودكار كاهش مي يابد . بنابراين دور موتور با مقدار مصرف تغيير مي نمايد بنابراين آب با فشار ثابت به تمام نقاط مي رسد .
مكان اتصال انكدر به اينورتر كه باعث مي شود دور يك موتور با موتور ديگر يكسان شود .
كنترل دور به صورت خودكار در مواردي كه لازم است دور موتور بسته به ميزان محصول توليد شده تغيير كند .

علمی:
استفاده از اينورترها بر روي پمپ و فن و كمپرسورها در طي سال هاي اخير بسيار گسترش يافته است .
استفاده از آنها براي كنترل دور موتورها مزاياي زيادي دارد كه مهمترين آنها عبارتند از
۱- عدم نياز به دستگاههاي كنترل دبي مكانيكي.
۲- ذخيره انرژي تا ۸۰%
۳- نبودن شوك راه اندازي.
۴- افزايش عمر مفيد قطعات مكان

يكي.
از اينورترها در سه ناحيه استفاده مي گردد :
۱- فعاليتهاي گشتاور ثابت مثل ميكسرها , اكسترودرها , نوارهاي نقاله و . . .
۲- فعاليتهاي توان ثابت مثل كشش و دستگاههاي ماشيني.
۳- فعاليتهاي گشتاور متغير مثل فن و پمپ.
در پمپها و فنها ميزان دبي با سرعت موتور متناسب است. اما توان مصرفي با مكعب سرعت تناسب دارد. مثلاً اگر دور موتور به ميزان ۵۰% كاهش يابد آنگاه توان مصرفي لازم ۱۲٫۵% خواهد بود و اين به مفهوم ۸۷٫۵% صرفه جويي در انرژي است.

مشخصات كلي اينورتر TECO 7300CV:
1- كنترل Vector (گشتاور ثابت و گشتاور متغير) وv/f
2- 18 منحني V/F قابل انتخاب جهت كاربردهاي گوناگون
۳- داراي PLC داخلي با قابليت برنامه ريزي به زبان ladder همراه با مانيتورينگ on-line,off-line
4- ورودي انكدربدون نياز به اضافه كردن كارت PG
5- PID در مدهاي مختلف
۶- فيلتر داخلي EMC
7- اتصال به كامپيوتر جهت تنظيم و مانيتورينگ پارامترها
۸- پورت سريال RS-485 با پروتكل هاي مختلف
۹- تنظيم اتوماتيك پارامترهاي موتور
۱۰- ذخيره انرژي
۱۱- داراي استانداردهاي بين المللي وجهانيCE,UL
12- ورودي و خروجي آنالوگ
مشخصات كلي سري TECO 7200MA :
1- كنترل Vector,V/F
2- داراي صفحه نمايش LCD با امكان انتقال اطلاعات به ساير اينورترها
۳- ذخيره اتوماتيك انرژي
۴- داراي ورودي انكدر بدون نياز به كارت PG
5- PID در مدهاي گوناگون
۶- خروجي پالس متناسب با فركانس اينورتر
۷- ۱۶ پله سرعت قابل تنظيم
۸- پورت سريال RS-485
9- قابليت اتصال به كامپيوتر جهت تنظيم پارامترها
۱۰- داراي استانداردهاي جهاني و بين الملليCE,UL
11- ورودي وخروجي آنالوگ
مشخصات كلي اينورتر TECO 7200PA :
1- طراحي شده براي كاربردهاي با گشتاور متغير به ويژه پمپ وفن
۲- PID به همراه ذخيره اتوماتيك انرژي
۳- حفاظت در برابر قطع فاز ورودي وخروجي
۴- داراي چوك داخلي براي خروجيهاي مشترك
۵- داراي تاريخ نگار براي پارامترها

ي KwHr,Kw,PF
6- پورت سريال RS-485
7- PID با قابليت sleep /wake up
8- امكان افزايش كارت PA-PID جهت كنترل بيش از يك موتور
۹- ورودي و خروجيهاي آنالوگ
۱۰- داراي استانداردهاي جهاني و بين الملليCE,UL
مشخصات كلي اينورتر TECO 7200GS :
1- كنترل Vector .V/F
2- PID به همراه ذخيره اتوماتيك انرژي
۳- كنترل حلقه بسته به همراه كارت PG جهت ورودي انكدر
۴- كاهش نويز CM
5- پورت سريال RS-485
6- تنظيم اتوماتيك پارامترهاي موتور
۷- مناسب براي كاربردهاي خشن و سخت در كيلوواتهاي بالا(تا۴۰۰HP)
8- داراي استانداردهاي جهاني وبين الملليCE,UL
9- ورودي و خروجي آنالوگ
مقدمه اي بر اينتورترها و كاربردهاي آنهامقدمه اي بر اينتورترها و كاربردهاي آنها
بحثي كه هميشه در الكترونيك صنعتي مطرح بوده و هست تبديل يك ولتاژ DC به يك ولتاژ AC است. به سيستمي كه اين تبديل را براي ما انجام مي دهد اينورتر گفته مي‌شود.

اينورترها داراي رنج وسيعي از كاربردهاي مختلف هستند كه تعدادي از انها را ذكر مي كنيم:

۱- يك خط ولتاژ AC:
خيلي از مواقع دسترسي به يك منبع dc مثل باتري وجود دارد. ولي يك خط ولتاژ AC مورد نياز است مثل اتومبيل

۲- منابع تغذيه بدون وقفه (UPS): در انواع مختلف UPS ها جهت تبديل توان باتري ها به يك توان AC به اينورترها نياز داريم.

۳- كوره هاي القايي:اينورترها جهت تبد

يل يك توان AC با فركانس پائين به يك توان AC با فركانس بالا مورد استفاده قرار مي گيرند. اين ولتاژ فركانس بالا در كوره هاي القايي مورد استفاده دارد. به اين ترتيب كه ابتدا توان AC را به DC يكسو كرده و سپس توسط اينورتر به توان AC فركانس بالا تبديل مي‌كنند.
۴- در سيستم انتقال توان HVDC: در اين سيستم انتقال توان الكتريكي ، ابتدا توان AC به DC تبديل مي‌شود. اين توان DC با ولتاژ بسيار بالا به وسيله خطوط انتقال به مقصد مي رسد. در محل گيرنده، اين توان DC دوباره به مقدار AC تب

ديل مي‌شود.

۵- درايورهاي فركانس متغير: يك درايو فركانس متغير، سرعت عملكرد يك موتور AC را به كمك كنترل كردن ولتاژو فركانس به صورت همزمان تنظيم مي‌كند.

۶- استفاده در پنلهاي خورشيدي: پنلهاي خورشيدي داراي خروجي DC هستند كه با استفاده از اينورترها اين توان تبديل به AC مي‌شود.

انواع اينورترها از نظر فاز و شكل موج خروجي:
اينورترها از نظر فاز تبديل به دو نوع عمده تك فاز و سه فاز تقسيم بندي مي‌شوند همچنين از نظرشكل موج خروجيشان به چهار نوع زير تقسيم مي‌شوند.
۱- خروجي به شكل موج مربعي
۲- خروجي به شكل سينوسي اصلاح شده (معمولي)
۳- خروجي به شكل سينوسي اصلاح شده (پله اي)
۴- خروجي به شکل سينوسي خالص شكلهاي زير دو نوع سينوسي اصلاح شده را نشان مي دهند.

مقدمه اي بر طراحي اينورترها:
در اين قسمت يك سري از مطالب پايه مربوط به طراحي اينورترها را بيان مي كنيم. اگر شكل زير بلوك دياگرام يك اينورتر باشد چنانچه از تلفات اينورتر صرفنظر كنيم وتوان ورودي را با خروجي برابر بگيريم رابطه زير را خواهيم داشت.
Vin*Iin=Vout*Iout

پس اگر يك ولتاژ خروجي ۲۲۰ ولت با توان ۴۰۰ وات نياز داشته باشيم بايد بدانيم كه در ورودي يك ولتاژ مثلاً ۱۲ ولت با جريان ۳۴ آمپر نياز داريم. بايد توجه داشت كه اگر ولتاژ ورودي dc با باتري تامين مي‌شود باتري تا چه مدت كارايي خواهد داشت. مورد دوم بازد

هي يك اينورتر است كه عبارت است از نسبت توان خروجي به توان ورودي بر حسب درصد كه در اينورترهاي با طراحي خوب نزديك ۹۰% است. بازده بيشتر به مواردي چون تعداد المانهاي سوئيچ كننده ، نوع المانهاي سوئيچ كننده، روش سوئيچ كردن (مثلاً pwm يا spwm) مرغوبيت ترانسها و سيم پيچهاي به كار رفتند و نوع فيلترهاي مورد استفاده در اينورتر بستگي دارد. مورد ديگر شكل موج خروجي يك اينورتر است. همانطور كه مي دانيم يك شكل موج مربعي پريوديك داراي يك سري هارموني است. مانند شكل زیر هارمونيكهاي فرعي (داراي رتبه) داراي دامنه كمتر و فركانس بيشتري هستند و يكي از هارمونيكها كه به نام اصلي يا پايه خوانده مي‌شود داراي فركانسي برابر فركانس شكل موج مربعي است.

جهت آناليز فوريه اين شكل موج مقداري به نام THD تعريف مي‌شود كه برابر است با:

مسلم است كه هر چه مقدار THD كمتر باشد كيفيت شكل موج خروجي اينورتر بيشتر است. جهت بهبود كيفيت شكل موج خروجي اينورتر مي‌توان از فيلترها استفاده كرد و در واقع هارمونيك اصلي را از ميان ديگر هارمونيكها جدا نمود. ساده ترين مداري كه مي‌توان براي يك اينورتر فرض كرد شكل زير است. با تغيير وضعيت سوئيچ پالسهایي در اوليه ايجاد مي‌شود كه پس از تقويت در ثانويه ترانس نمايان مي‌شوند. مي‌توان به جاي سوئيچ از دو ترانزيستور يا IGBT استفاده كرد و به وسيله يك مدار پالس دهنده (مثل مدار بي استابل ۵۵۵) آنها را به ترتيب پالس دهي كرد.

به اين دليل اينكه در اين روش دامنه هارمونيكهاي فرعي نزديك به دامنه هارمونيك اصلي است مقدار THD افزايش يافته و كيفيت شكل موج خروجي كاهش مي يابد.

درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترل کننده دور موتور
درایوها چه کاری انجام میدهند؟

درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترل کننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتورهای AC (موتورهای سه فاز ) استفاده میگردد. درایوها قادرند دور موتور را از صفر تا چندین برابر دور نامی موتور و بطور پیوسته تغییر دهند.
تنظیم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسه های صنعتی ، در کاربردهای زیادی منجر به صرفه جوئی انرژی هم میگردد. علاوه بر آن درایوها جریمتر از جریان اسمی موتور است.
درایوها میتوانند موتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمایند. زمان استارت و استپ را میتوان بدقت تنظیم نمود. این زمانها میتوانند کسری از ثانیه و یا صدها دقیقه باشد. توانائی درایو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنشهای مکانیکی در کوپلینگها و سایر ادوات دوار میگردد.
کنترل کننده های دور موتور :
كنترل كننده هاي دور موتورهاي الكتريكي هر چند كه ادوات پيچيده اي هستند ولي چون در ساختمان آنها از مدارات الكترونيك قدرت استاتيك استفاده مي شود و فاقد قطعات متحرك مي باشند، از عمر مفيد بالائي برخوردار هستند . مزيت ديگر كنترل كننده هاي دور موتور توانائي آنها در عودت دادن انرژي مصرفي در ترمزهاي مكانيكي و يا مقاومت هاي الكتريكي به شبكه مي باشد . در چنين شرائطي با استفاده از كنترل كننده هاي دور مدرن مي توان از اتلاف اين نوع انرژي جلوگيري نمود . بطوريكه در برخي كاربردها قيمت انرژي بازيافت شده از اين طريق ، در كمتر از يكسال معادل هزينه سرمايه گذاري سيستم بازيافت انرژي مي شود .

کنترل کننده های دور موتور انواع مختلفی دارند. آنها قادرند انواع موتورهای AC و DC را کنترل کنند. قیمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آنها میباشد.
۱- روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس(یا کنترل V/ F ثابت) : ساده ترین روش کنترل موتورهای AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس میباشد. اینک این روش، بطور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع کنترلرها از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پایداری خوب عمل میکنند. مزیت این روش سادگی سیستمهای کنترلی آن است. در مقابل این نوع کنترلرها برای کاربردهای با پاسخ سریع مناسب نمی باشند.

۲- روش کنترل برداری : روبوتها و ماشینهای ابزار نمونه هائی از کاربردهای با دینامیک بالا هستند. در این کاربردها روشهای کنترلی برداری استفاده میشود. در روشهای کنترلی برداری با تفکیک مولفه های جریان استاتور به دو مولفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آنها با استفاده از رگولاتورهای PI ترتیبی داده میشود که موتور AC نظیر موتور DC کنترل شود. و بدی

ن ترتیب تمام مزایای موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سریع آنها در موتورهای AC نیز در دسترس خواهد بود.
۳- روش کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control ) : پاسخ گشتاور در روشهای برداری حدود ۱۰ – ۲۰msو در روشهای کنترل مستقیم گ

شتاور (Direct Torque Control ) این زمان حدود ۵ms است