اینورتر های vfd و کاربرد های آن در صنعت

اینورتر یا درایو فرکانس متغیر (VFD) دستگاهی است که با استفاده از تکنولوژی سوئیچینگ نیمه‌هادی، توانایی تغییر فرکانس و ولتاژ برق متناوب (AC) را به طور مؤثر دارد. این تغییرات به گونه‌ای انجام می‌شود که از ایجاد جریان اضافه‌بار و آسیب به تجهیزات جلوگیری می‌کند. به بیان ساده‌تر، فرض کنید یک موتور الکتریکی داریم و می‌خواهیم سرعت چرخش آن را تغییر دهیم. اگر ولتاژ را بدون تغییر فرکانس تغییر دهیم، موتور برای جبران کاهش گشتاور، جریان بیشتری می‌کشد که این ممکن است به سوختن سیم‌پیچ‌ها و آسیب به موتور منجر شود. اینورتر با تبدیل برق AC به DC و سپس تبدیل آن به ولتاژ شبه‌سینوسی با فرکانس قابل تنظیم، به موتور اجازه می‌دهد که با سرعت کنترل شده کار کند، بدون اینکه خطر اضافه‌بار یا آسیب به آن وارد شود. این فرآیند به‌ویژه در سیستم‌هایی که نیاز به تغییرات تدریجی سرعت دارند، از اهمیت بالایی برخوردار است. در ادامه مقاله شما را با اینورتر های vfd و کاربرد های آن در صنعت آشنا می کنیم.

بیشتر بخوانید:

نکاتی در مورد اینورترها ( قسمت اول )

نحوه عملکرد اینورتر VFD چگونه است؟

عملکرد اینورتر VFD یا درایو فرکانس متغیر به‌طور کلی بر اساس تغییرات در ولتاژ و فرکانس ورودی است که به موتورهای الکتریکی اجازه می‌دهد با سرعت‌های متغیر کار کنند. اینورترهای VFD به دلیل استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته برای کنترل انرژی و کاهش مصرف انرژی در صنایع مختلف کاربرد دارند. در اینجا به طور دقیق‌تر و جامع‌تری به نحوه عملکرد اینورتر VFD می‌پردازیم:

1. ورودی برق AC (متناوب):

    برق متناوب (AC) از شبکه برق شهری به اینورتر وارد می‌شود. اینورترها معمولاً برای ولتاژهای مختلف طراحی می‌شوند. برای مثال، در بسیاری از کشورها، ولتاژ ورودی به صورت ۴۸۰ ولت سه‌فاز (یا معادل آن در مناطق دیگر) وارد دستگاه می‌شود. در ایران، این مقدار مؤثر یا RMS معمولاً معادل ۶۷۹ ولت است.

2. تبدیل AC به DC (مبدل یکسو کننده): 

   در این مرحله، جریان متناوب (AC) از طریق یک مبدل یکسو کننده (Rectifier) به جریان مستقیم (DC) تبدیل می‌شود. این مبدل‌ها معمولاً از شش دیود یا سوئیچ نیمه‌هادی تشکیل می‌شوند که هرکدام اجازه می‌دهند تا جریان تنها در یک جهت خاص عبور کند. این سیستم به‌طور خودکار جریان را به سمت دیودی می‌برد که ولتاژ فاز آن بیشتر است. به این ترتیب، شش پالس جریانی به‌صورت متناوب به سیستم اعمال می‌شود که اساساً به اینورتر کمک می‌کند تا جریان ورودی را به DC تبدیل کند.

3. تبدیل مجدد DC به AC (اینورتر): 

   مرحله بعدی این است که ولتاژ DC به ولتاژ AC با فرکانس متغیر تبدیل شود. این کار از طریق سوئیچ‌های نیمه‌هادی مانند ترانزیستورها انجام می‌شود که به‌طور سریع روشن و خاموش می‌شوند. به این ترتیب، ولتاژ AC با فرکانس متغیر تولید می‌شود. این فرکانس متغیر اجازه می‌دهد که موتور با سرعت‌های مختلفی کار کند.

در واقع، فرآیند اینورتر از طریق یک تکنیک به نام مدولاسیون عرض پالس (PWM) صورت می‌گیرد. در این تکنیک، فرکانس و عرض پالس‌ها کنترل می‌شوند تا ولتاژ خروجی به میزان دقیق مورد نیاز برسد. این ولتاژ متغیر به موتور ارسال می‌شود تا سرعت چرخش آن تغییر کند.

نکات کلیدی در نحوه کارکرد اینورتر

1. نسبت ولتاژ به فرکانس (V/Hz): 

   یکی از جنبه‌های مهم در عملکرد اینورتر، تنظیم نسبت ولتاژ به فرکانس است. به طور معمول، این نسبت باید ثابت نگه داشته شود تا موتور به‌طور بهینه کار کند. برای مثال، اگر فرکانس موتور را به ۳۰ هرتز کاهش دهید، باید ولتاژ نیز به حدود ۲۴۰ ولت کاهش یابد. این تنظیمات به‌ویژه برای کاربردهایی که نیاز به تغییرات تدریجی سرعت دارند، بسیار حیاتی هستند.

2. کاهش ولتاژ DC:

    برای تنظیم دقیق ولتاژ در اینورتر، می‌توان از تکنیک‌هایی مانند استفاده از مبدل‌های DC-DC استفاده کرد. به‌عنوان مثال، می‌توان از مبدل‌های کاهنده (Buck Converter) برای کاهش ولتاژ DC به سطح مطلوب استفاده کرد. این مبدل‌ها به شما امکان می‌دهند تا ولتاژ DC را به سطحی که به آن نیاز دارید، تبدیل کنید.

3. تکنیک‌های PWM: 

   در این مرحله، فرکانس و عرض پالس‌های PWM تنظیم می‌شوند تا ولتاژ متوسط خروجی را کاهش دهند. این کار با تغییر مداوم پالس‌ها انجام می‌شود تا مقدار دقیق ولتاژ خروجی مورد نیاز برای موتور تنظیم شود. این تغییرات در عرض پالس‌ها به شما این امکان را می‌دهد که ولتاژ خروجی را کنترل کرده و آن را با فرکانس تطبیق دهید.

4. استفاده از فیلترهای RC یا LC: 

   علاوه بر PWM و مبدل‌های DC-DC، می‌توان از فیلترهای RC یا LC برای بهبود کیفیت ولتاژ و کاهش ریپل‌های DC استفاده کرد. این فیلترها شکل موج خروجی را بهبود می‌دهند و باعث می‌شوند ولتاژ خروجی به‌طور یکنواخت‌تر و صاف‌تر باشد، که این امر به کاهش نویز و بهبود عملکرد موتور کمک می‌کند.

بیشتر بخوانید:

نکاتی در مورد اینورترها ( قسمت دوم )

کاربردهای اینورتر (VFD) در صنعت

اینورترها در بسیاری از صنایع برای بهبود عملکرد و کاهش هزینه‌ها به‌طور گسترده‌ای استفاده می‌شوند. برخی از کاربردهای رایج اینورترها در صنعت به شرح زیر است:

1. صنعت پمپاژ و تهویه مطبوع

در سیستم‌های پمپاژ و تهویه مطبوع، استفاده از اینورتر برای تنظیم سرعت پمپ‌ها و فن‌ها بسیار مفید است. اینورترها به بهینه‌سازی مصرف انرژی کمک کرده و باعث می‌شوند که تجهیزات تنها در صورت نیاز به سرعت بالا کار کنند. در این سیستم‌ها، معمولاً نیازی به سرعت ثابت موتور نیست، و با تنظیم دقیق سرعت می‌توان به میزان انرژی کمتری مصرف کرد.

2. صنعت خودروسازی

در صنعت خودروسازی، اینورترها برای کنترل موتورهای برقی در فرآیندهای مختلف تولید مانند نوارهای نقاله، ربات‌های صنعتی و سیستم‌های تست و مونتاژ استفاده می‌شوند. اینورترها به کنترل دقیق و هماهنگ سرعت این موتورها کمک می‌کنند و باعث بهبود دقت و کارآیی در تولید می‌شوند.

3. صنایع پلاستیک و تزریق

در فرآیندهای تزریق پلاستیک، کنترل دقیق سرعت موتورهای موجود در دستگاه‌های تزریق برای تولید قطعات با کیفیت ضروری است. اینورترها با تنظیم دقیق سرعت موتور، به بهبود کیفیت محصول و کاهش ضایعات کمک می‌کنند.

4. صنایع نورد و اکستروژن

در صنایع نورد و اکستروژن، اینورترها برای تنظیم سرعت موتورها در خطوط تولید قطعات فلزی و پلاستیکی استفاده می‌شوند. این تنظیمات دقیق باعث تولید محصولات با ابعاد ثابت و کاهش ضایعات می‌شود.

5. سیستم‌های حمل‌ونقل صنعتی

در سیستم‌های حمل‌ونقل مانند نوارهای نقاله و آسانسورها، اینورترها به کنترل سرعت و گشتاور کمک می‌کنند. استفاده از اینورتر در این سیستم‌ها باعث می‌شود که حرکت دستگاه‌ها نرم‌تر و با مصرف انرژی کمتری انجام شود.

خرید اینورترهای VFD

اگر قصد خرید اینورترهای VFD مانند اینورتر ال اس (LS), اینورتر هایتک (Hytech) یا اینورتر آیمستر (Imester) را دارید، تماس با شماره‌ٔ 09135605323 در سایت آرتا اینورتر می‌تواند گزینه‌ای مناسب برای شما باشد. اینورترهای VFD به دلیل ویژگی‌های مختلف خود از جمله کنترل دقیق سرعت، کاهش مصرف انرژی و راه‌اندازی نرم موتور، انتخاب خوبی برای بسیاری از صنایع به شمار می‌روند.

در هنگام خرید اینورتر VFD، توجه به چندین نکته ضروری است:

1.  توان و ظرفیت موتور:

   یکی از مهم‌ترین نکات در خرید اینورتر، توجه به توان و ظرفیت موتور است که قرار است به آن متصل شود. باید مطمئن شوید که اینورتر قادر به تأمین توان و تنظیم سرعت مناسب برای موتور شما است. اینورترها در مدل‌های مختلف با ظرفیت‌های مختلف طراحی می‌شوند، بنابراین باید مدل مناسب را انتخاب کنید که متناسب با مشخصات موتور شما باشد.

2. ویژگی‌های خاص اینورتر:

   بسیاری از اینورترها ویژگی‌های خاصی دارند که می‌تواند عملکرد سیستم را بهبود بخشد. برخی از این ویژگی‌ها عبارتند از:

   • کنترل دقیق سرعت: این ویژگی برای کاربردهایی که نیاز به تنظیم دقیق سرعت دارند، اهمیت زیادی دارد.
   • حفاظت‌های امنیتی: مانند حفاظت در برابر اضافه بار، ولتاژ زیاد یا کم، دمای بالا، و جریان زیاد.
   • کنترل از راه دور: امکان کنترل و نظارت بر عملکرد اینورتر از راه دور از طریق پنل‌های کنترل یا حتی اپلیکیشن‌های موبایل.
   • سازگاری با انواع موتورها: برخی از اینورترها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توانند موتورهای مختلف از جمله موتورهای سه‌فاز و تک‌فاز را کنترل کنند.

3.  برند و کیفیت ساخت:

   انتخاب برند معتبر و شناخته شده مانند ال اس، هایتک و آیمستر می‌تواند از نظر کیفیت ساخت، پایداری و دوام دستگاه بسیار مهم باشد. این برندها اغلب در بازار دارای شهرت خوبی هستند و می‌توانند عملکرد قابل اعتمادی را ارائه دهند. انتخاب برند مناسب می‌تواند به‌ویژه در سیستم‌های حساس که نیاز به عملکرد دقیق دارند، به موفقیت پروژه کمک کند.

4. پشتیبانی و خدمات پس از فروش:

   قبل از خرید اینورتر، مهم است که از پشتیبانی و خدمات پس از فروش مطمئن شوید. برخی از اینورترها به دلیل ویژگی‌های پیچیده، ممکن است نیاز به نصب و تنظیمات خاصی داشته باشند. اطمینان از خدمات پس از فروش و پشتیبانی فنی می‌تواند در بلندمدت از مشکلات احتمالی جلوگیری کند.