درایو AC چگونه کار می کند؟

نحوه کار درایو

یک درایو AC دستگاهی است برای کنترل سرعت موتور AC بوسیله کنترل فرکانس ولتاژ ورودی، این عملیات ابتدا بویسله
تبدیل حالت AC به حالت DC شروع می شود. سپس با مکانیزم های سوئیچینگ مختلف این برق DC به یک ولتاژ AC شبه
سینوسی با فرکانس متغیر و با سرعت قابل تنظیم برای تغذیه موتور آماده می شود. به همین دلیل بسیاری از مردم به درایو
AC اینورتر نیز می گویند.
فرکانس وارد شده به درایو دارای فرکانس ثابت 50Hz است. فرکانس قابل تنظیم خروجی از مبدل درایو می تواند برای ورود
به موتور آنچه مورد نیاز است تنظیم گردد.
در شکل زیر دو بخش اصلی داخلی درایو مشخص شده است:

برق AC وارد یکسو کننده ها شده است. در بخش یکسو کنندگی از دیودها ) Rectifier ( استفاده می شود.

ولتاژ DC خروجی از یکسو کننده ها تا حدود زیادی ناصاف است. فیلتر های مختلفی برای صاف و نرم نمودن این ولتاژ DC
استفاده می گردد. این فیلترینگ بین قسمت یکسوسازی و قسمت تبدیل قرار می گیرد. پس از صاف و نرم نمودن ولتاژ DC
این ولتاژ به قسمت تبدیل می رود (تبدیل ولتاژ DC به AC قایل تنظیم).

 

نسبت ولتاژ در هر هرتز Hz

هنگامی که جریانی بر یک موتور القایی اعمال می شود آن موتور در قسمت متحرک خود شار مغناطیسی ایجاد می نماید
وگشتاور تولید می گردد. این شار مغناطیسی می بایست ثابت باقی بماند به عبارت دیگر گشتاور کامل ) 100% ( تولید می
نماید. این بسیار مهم است، هنگامیکه یک موتور در سرعت بیشینه یا کمینه باشد. هنگامیکه درایور های AC برای ارائه
سرعت های کمتر از سرعت بیشینه استفاده می شوند، باید ابزاری برای ثابت نگه داشتن شار مغناطیسی در موتور وجود
داشته باشد. این روش کنترل شار مغناطیسی Volt-Per-Hertz Ratio )نسبت ولتاژ در هر هرتز( نامیده می شود. در این
روش، ولتاژ و فرکانس می بایست به یک میزان افزایش یابند برای کنترل گشتاور مناسب در موتور.

بعنوان مثال، اگر فرکانس 60 هرتز و ولتاژ 460 ولت است نسبت ولتاژ به فرکانس 7.6 خواهد بود. وقتی سرعت نصف شود در
سیستم های 460 ولتی فرکانس به مقدار 30 خواهد رسید و ولتاژ اعمال شده به موتور 230 ولت می گردد. ونسبت همچنان
7.6 خواهد ماند.
این روش انرژی ورودی به موتور را کاهش می دهد اما باید توجه داشت که عملکرد موتور بسیار مهم است. درایو ها سعی دارند
این نسبت را ثابت نگه دارند، زیرا اگر این نسبت افزایش یا کاهش یابد مانند کاهش یا افزایش سرعت موتور، جریان ورودی به
موتور غیر ثابت خواهد شد و گشتاور کاهش یابد از طرف دیگر جریان زیاد می تواند آسیب های جدی به موتور وارد کند.
در درایو های PWM تغییر ولتاژ نیازمند ثابت نگه داشتن نسبت ولتاژ به فرکانس است. به صورتی که تغییر فرکانس بوسیله
کاهش یا افزایش پهنای پالس های تولیدی توسط اینورتر)مبدل( انجام می شود. یک درایو PWM می تواند میزان گشتاور را
توسعه دهد از رنج 0.5 Hz به بالا. چندین موتور می توانند با یک درایو کنترل شوند البته بسته به میزان جریان نامی درایو و
هم موتور ها می توانند در یک فرکانس عمل نمایند. این می تواند یک ویژگی باشد زیرا تمامی موتورها می توانند تغییرات
سرعت هماهنگی داشته باشند و بهتر کنترل شوند.

در نظر گرفتن کاربری، یکی از فاکتور هایی است که هنگام انتخاب یک درایو بسیار مهم می باشد. برای تعدادی از کاربری ها
ممکن است موارد زیادی برای در نظر گرفتن لازم نباشد. بلعکس برای تعدادی دیگر شاید لازم باشد به جزئیات هم دقت کرد.
به هر صورت در یک وضعیت عمومی می توان کاربری ها را به 3 دستهتقشیم بندی نمود:
1 –  کاربری با گشتاور ثابت: نوار نقاله، بالا بر، دستگاه های پرس، اکسترودرها و …
2 – کاربری با گشتاور متغیر:فن ها، دمنده ها، ملخ هواپیما و یا کاربری های مشابه، پمپ های گریز از مرکز و …
3 – کار بری برای بار های با اسب بخار ثابت: چرخ دنده ها و آسیاب ها و … ، تراشکاری ها، پیچیدن سیم پیچ ها و …

کاربری با گشتاور ثابت:

کاربری با گشتاور ثابت جائیکه کاربری ها برای همان مقدار گشتاور که در میان تمام رنج های سرعت توزیع شده، تریف شده
اند. به عبارت دیگر تغییرات سرعت باعث تغییر گشتاور نمی شود و گشتاور ثابت می ماند.

نمودار بالا، گشتاور را بر حسب سرعت نمایش می دهد، همانطور که ملاحظه می نمائید گشتاور به اندازه سرعت تغیر می
نماید. اسب بخار تحت تأثیر قرار می گیرد و تفاوت آن متناسب با سرعت می باشد. تقریبأ کاربری های گشتاور ثابت شامل
عامه استفاده ها به جز فن ها و پمپ ها می شود.

کاربری با گشتاورمتغییر:

به عنوان اشاره، دونوع کاربری با گشتاور متغییر پمپ ها و فن های گریز از مرکز)سانتریفیوژی( می باشند، بار روی درایو به
عنوان تابعی از سرعت است. گشتاور های متغیر در واقع نیازمند گشتاور پایین در هنگام راه اندازی و گشتاور بالا در ادامه کار
می باشند.
آثاری ک کنترل بر سرعت را کاهش می دهند در فن ها و پمپ های گشتاور متغییر در قوانین ملقب به قوانین پیوستگی
خلاصه می شوند.
این قوانین این گونه تعریف می شوند:
1 –  جریان تولید شده توسط دستگاه متناسب با سرعت موتور است.
2 –  فشار تولید شده توسط دستگاه متناسب با مجذور سرعت موتور است.
3 – اسب بخار لازم دستگاه متناسب با مکعب سرعت است.

قانون مکعب شدن در قلب ذخیره انرژی است، تغییرات در سرعت برابر است با مکعب شدن اسب بخار. به عنوان مثال ممکن
است انتظار داشته باشید 50% تغییرات در سرعت ممکن است 50% تغییرات در حجم بوجود آورد و ممکن است 50% از
اسب بخار نیاز داشته باشد. اما جالب است، 50% تغییر سرعت می بایست مکعب گردد، بعبارت دیگر تنها 12.5% اسب بخار
برای ایجاد 100% کافیست. کاهش اسب بخار مورد نیاز به معنی کاهش هزینه جهت راه اندازی موتور می باشد. هنگامیکه این
بهینه سازی در سال اعمال گردد ملاحضه می شود هزینه قابل توجهی صرفه جویی گردیده است.

 

اسب بخار ثابت:

کاربری اسب بخار ثابت هنگامی می باشد که گشتاور لازم از سرعت موتور می بایست بیشتر باشد. با یک اسب بخار ثابت،
گشتاور مورد نیاز تابعی از ابعاد فیزیکی بار خواهد بود.
کاربری اسب بخار ثابت گشتاور بالا در سرعت های کم و گشتاور کم در سرعت های زیاد لازم دارند.

نوشته های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

همچنین ببینید

بستن
بستن
بستن