اینورتر چیست؟ اینورتر اشنایدر الکتریک

اینورتر اینورتر اشنایدر الکتریک یا درایو دستگاهی الکترونیکی است که جریان مستقیم برق را به جریان متناوب تبدیل کرده و در فرکانس و ولتاژ خروجی تغییر ایجاد می کند و به این طریق دور موتور الکتریکی را کنترل می کند. استفاده از اینورتر باعث صرفه جویی در مصرف برق می شود، از الکتروموتورها محافظت می کند و طول عمر آن ها را افزایش می دهد. اینورتر ها می توانند دور موتور را از صفر تا چندین برابر دور نامی نوشته شده روی پلاک موتور تغییر دهند. تنظیم دور موتورهای الکتریکی به دلیل منعطف ساختن پروسه های صنعتی بسیار مهم است و در بسیاری از موارد باعث کاهش مصرف انرژی می شود.

بوسیلۀ درایوها، روشن و خاموش شدن موتورهای الکتریکی به صورت کنترل شده امکان پذیر است و این زمان می تواند در کسری از ثانیه انجام گیرد که این قابلیت امکان فرمان پذیری هوشمند و کنترل شده را به الکتروموتور ها می دهد. روشن و خاموش شدن موتورها به صورت نرم و تدریجی توسط اینورترها موجب کم شدن تنش های مکانیکی در کوپلینگ ها و سایر ادوات دوار می شود.

اینورتر اشنایدر الکتریک

اینورتر اشنایدر الکتریک چیست و چگونه عمل میکند؟

نحوه عملکرد اینورتر:

از اینورتر برای راه اندازی موتور، تغییر سرعت گشتاور و تغییر جهت چرخش موتور استفاده میشود. درایو ها در اصل با تنظیم فرکانس تغذیه سرعت موتور را تنظیم میکنند.

موتور سه فاز AC از دو بخش اصلی تشکیل شده است: استاتور و روتور. در استاتور سیمپیچ های مسی نازکی وجود دارد که به سه دسته تقسیم میشوند و هر دسته به تغذیه فاز A فاز B و فاز C متصل میشود.

روتور در مرکز استاتور قرار دارد که وقتی میچرخد و موتور روشن میشود، چیزی که به شفت متصل باشد هم حرکت میکند.

نگاهی به داخل موتور اینورتر اشنایدر الکتریک

وقتی تغذیه ی فاز A به سیم پیچ موتور وصل میشود، یک دسته از سیمپیچ مثبت و یک دسته منفی میشود که این حالت یک میدان مغناطیسی ایجاد میکند. روتور هم در مرکز استاتور سعی میکند با قطب های ایجاد شده خودش را تنظیم کند. حالا هر سه فاز را در نظر میگیریم. با وصل شدن تغذیه به موتور نمودار سینوسی ولتاژ میدان مغناطیسی تولید میکند که باعث چرخش روتور میشود. هرچه امواج سینوسی سریع تر وارد موتور بشوند میدان مغناطیسی سریع تر میچرخد و هرچه آرام تر وارد شوند، چرخش موتور کند تر میشود. اگر بتوانیم این نمودار های سینوسی را پهن تر کنیم یعنی فرکانس تغذیه را کاهش دهیم، میدان مغناظیسی آرام تر میچرخد. پس دیدیم که فرکانس تغذیه ی موتور چطور میتواند روی سرعت چرخش آن تاثیر بگذارد. درایو این کار را برای ما انجام میدهد.

برای این کار، اینورتر ولتاژ تغذیه را دوبار تبدیل میکند. اول ولتاژ تغذیه ی AC را به DC تبدیل و بعد با استفاده از خازن، ولتاژ DC را صاف میکند و بعد با استفاده از IGBT ولتاژ DC به AC تبدیل میشود.

در مدار یک اینورتر، اول ولتاژ تغذیه وارد مبدل  AC به DC میشود که یک پل یکسو ساز است. ولتاژ DC تولید شده ریپل دارد پس با استفاده از خازن و فیلتر این ریپل ها گرفته میشود و سیگنال صاف میشود. حالا سیگنال وارد مبدل DC به AC میشود. این مبدل از چند سوییچ سریع تشکیل شده که ولتاژ DC را به پالس های مربعی تبدیل میکند دامنه ثابت و پهنای متغیر دارند. این سوییچ ها همان IGBT ها هستند.

نمودار خروجی دقیقا یک موج سینوسی نیست ولی میتواند تقریبی از PWM باشد. موج های سینوسی تولید شده 120 درجه باهم اختلاف فاز دارند. هرچه سوییچ ها مدت زمان بیشتری روشن باشند ولتاژ خروجی بالاتر میرود. پس میتوان با این کار گشتاور موتور را کنترل کرد. از طرف دیگر هرچه فرکانس سیگنال خروجی را بیشتر کنیم، دور موتور بالاتر میرود اما مشکل این است که با افزایش فرکانس سیگنال اندوکتانس القایی هسته ی موتور هم بیشتر میشود. این یعنی گشتاور پایین میاید. برای حل این مشکل باید موقع افزایش و کاهش سرعت، ولتاژ را با فرکانس تنظیم کنیم.

پارامتر RAMP نسبت ولتاژ به فرکانس را نشان میدهد و پارامتر BOOST با جبران گشتاور برای جبران کاهش گشتاور در سرعت پایین است. این سرعت پایین ناشی از مقاومت سیمپیچ استاتور و گشتاور راه اندازی است. گشتاور راه اندازی به علت استحکاک بوجود می آید. وقتی به نقطه ی فرکانس پایه میرسیم که ولتاژ تغذیه ی موتور به ولتاژ تغذیه اصلی میرسد. اگر از این نقطه به بعد فرکانس تغذیه را افزایش دهیم، اشباع مغناطیسی اتفاق میوفتد که قابل جبران نیست و در نتیجه گشتاور موتور کم میشود.

کاربرد اینورتر اشنایدر الکتریک در صنعت

کاربرد معمول آن در استفاده در پمپ و فن است. پمپ معمولا با یک سرعت ثابت آب را به مخزن میفرستد. اگر میزان تخلیه آب کمتر از مقدار آب وارد شده به مخزن باشد، باید سرعت پمپ آب کمتر شود. این کار را میتوان با اینورتر انجام داد. علاوه بر این اینورتر ها را میشود با پی ال سی کنترل کرد. این کار با استفاده از پروتوکل های ارتباطی مثل RS-232 و RS-485 انجام میشود. پی ال سی میتواند با استفاده از اینورتر در عملکرد موتور نظارت و کنترل داشته باشد و کار را کم هزینه تر و راحت تر کند.

 

از بهترین برند های اینورتر، اینورتر اشنایدر الکتریک است. اینورتر اشنایدر در رنج های مختلف و برای کاربرد های سبک و سنگین تولید شده که کارایی و طول عمر بالایی دارد.

اگر قصد دارید در مصرف انرژی صرفه جویی کنید، دور موتور را افزایش دهید و نیاز به دستگاهی دارید که علاوه بر کنترل سرعت موتور، استهلاک موتور را موقع توقف کاهش دهد و جریان راه اندازی را کم کند، اینورتر را به سیستم اضافه کنید.

 

انواع اینورتر اشنایدر الکتریک

اینورترها و تا حدودی یکسوساز ها نیز به نیمه رساناهای مدرن قدرت وابسته هستند که وظیفه شان کلید زنی و هدایت ولتاژهای بالا و جریان های چند صد آمپری هستند. درایو ها همچنین به ریزپردازنده های قدرتمندی برای کنترل شان نیازمندند. از حدود سه دهه قبل این المان ها با قیمت مناسب و قابلیت اطمینان بالا در اختیار صنایع قرار گرفته اند، در نتیجه درایوها را می توان ادوات صنعتی مدرنی دانست.

در این قسمت سعی داریم به صورت اجمالی انواع اینورتر اشنایدر را توضیح دهیم. درایوهای اشنایدر با نام تجاری آلتیوار ساخته و عرضه شده اند که آلتیوار 11،12،31،312،212،61،71 پر مصرفترین آن ها به شمار می آید.

ATV312H018M2

اینورتر اشنایدر الکتریک

اینورتر هوشمند  اشنایدر الکتریک

نسل جدید اینورتر اشنایدر اینورتر هوشمند است. این اینورتر ها قابلیت های زیادی دارند. یکی از ویژگی های جدید این سری اینورتر قابلیت اتصال به شبکه اینترنت اشیا یا IoT یا (Internet of Things) تحت پلتفرم جدیدی در محصولات اشنایدر با نام Ecostruxure است که می تواند با توجه به اطلاعات کل سیستم برق، مدار را کنترل کند.

  • نحوه عملکرد اینورتر اشنایدر الکتریک

سرعت چرخش موتور را می توان با تغییر فرکانس اعمالی به آن کنترل کرد. برای کنترل سرعت موتور، باید فرکانس را تغییر دهیم و ولتاژ اعمالی را نیز به گونه ای کنترل کنیم که شار میدان مغناطیسی در مقدار بهینه خود باقی بماند. تقریبا تمامی درایو های کنترل دور بر این اساس کار می کنند که تغذیه AC ورودی را دریافت می کنند، با یکسوسازی آن را به برق DC تبدیل می کنند و با استفاده از اینورتر برق DC موجود را به برق AC با فرکانس های دلخواه تبدیل می کنند و به عنوان خروجی تحویل می دهند. اینورتر بخش کلیدی آن فرایند است، به همین دلیل است که به درایو های کنترل دور، اینورتر نیز می گویند.

بازدهی موتور اهمیت بسیاری دارد. طبق آخرین استانداردهای اروپا خرید موتور IE1 ممنوع است (کم بازده ترین موتورها)؛ اگر یک موتور IE2 بخرید باید آن را همراه درایو استفاده کنید. با توجه به طول عمر موتورها، هزینه خریدشان درصد کوچکی از هزینه بهره برداری از آن ها ناشی از مصرف انرژی در طول عمرشان است، بنابراین استفاده از موتورهای پربازده تر IE3 و IE4 منطقی تر است. البته در انتخاب موتور این نکته را نیز در نظر داشته باشید که اغلب موتورها هنگامی که نزدیک توان نامی شان کار می کنند بازده بیشتری دارند، بنابراین موتوری انتخاب نکنید که از توان مورد نیاز خیلی بزرگتر باشد.

  • اینورتر تک فاز و سه فاز  اشنایدر الکتریک

اینورتر از لحاظ ورودی، به دو نوع اینورتر تک فاز و سه فاز تقسیم می شود. البته اینورتر از لحاظ شکل موج تولیدی نیز به انواع اینورتر موج مربعی، اینورتر سینوسی اصلاح شده، اینورتر سینوسی خالص، اینورتر متصل به شبکه و اینورتر جدا از شبکه هم تقسیم بندی می شود. در ادامه به برخی از ویژگی های اینورتر می پردازیم:

    • اینورتر موج مربعی یا Square Wave Inverters

      این گونه اینورتر یکی از نامناسب ترین اینورتر است به لحاظ اینکه موج مربعی یکی از بدترین نوع امواج برای اغلب وسایل الکتریکی است. قیمت این اینورتر بسیار ارزان بوده و توان های کمتر از 500 وات را تحمل کرده، در نتیجه در مصارف خانگی و صنعتی کاربردی ندارد.

    • اینورتر سینوسی اصلاح شده یا Modified Sine Wave Inverters

       اینورتر سینوسی اصلاح شده یکی از مقرون به صرفه ترین و در عین حال کاربردی ترین اینورترها است. شکل موجی که این نوع اینورتر تولید می کند مابین شکل موج مربعی و شکل موج سینوسی کامل است. این نوع اینورتر علاوه بر قیمت مناسب دارای کارایی بالا هم است، اما بیشتر برای مصارف کوچک و خانگی کاربرد دارد. مانند: رادیو، تلویزیون و …

    • اینورتر سینوسی خالص یا Pure Sine Wave Inverter

       این نوع اینورتر یک موج سینوسی کامل یا خالص را تولید می کند. قیمت این نوع اینورتر نسبت به اینورترهای فوق بیشتر است، اما توانایی راه اندازی انواع وسایل الکتریکی را دارد.

    • اینورتر متصل به شبکه یا Grid Tie Inverter

     این نوع اینورتر برای زمانی توصیه می شود که بنا بر هر دلیلی نمی توانید ارتباط خود را با شبکه برق قطع کنید و یا زمانی که به شبکه برق متصل هستید و از انرژی خورشیدی یا توربین بادی هم برای کاهش دادن میزان برق مصرفی از شبکه استفاده می کنید. در نتیجه، با استفاده از این نوع اینورتر به هر میزان که سیستم خورشیدی یا توربین بادی برق تولید کند، به همان میزان برق مصرفی از شبکه کم شده و در واقع هزینه های مصرفی کاهش می یابد.

    • اینورتر جدا از شبکه یا Off Grid Inverter

     در این حالت قابلیت اتصال به شبکه برق وجود ندارد و اینورتر به شبکه متصل نمی شود. در این نوع اینورترها برق ذخیره شده در باتری از ولتاژ مستقیم به ولتاژ متناوب تبدیل می شود تا بتوان برای وسایل برقی استفاده نمود. برای نمونه از باتری اتومبیل در مکان هایی که برق وجود ندارد (مانند باغ یا طبیعت گردی) می توان برای تغذیه اینورتر جدا از شبکه استفاده نمود و برق متناوب یا AC برای راه اندازی ابزار و روشنایی مانند دریل و لامپ مهتابی تهیه کرد. به طور کلی، می توان گفت هر چقدر شکل تبدیل در اینورتر ها سینوسی تر باشد، مناسب تر هستند.