درایو چیست؟ (راهنمای جامع آشنایی با Drive)

یکی از مهم ترین مواردی است که هر مهندس شاغل در صنعت باید با آن آشنا باشد این است که درایو چیست؟

صنعت همواره حول حرکت موتورها عمل می کند و این درایوها هستند که کنترل موتور را در دست دارند.

اگر شما هم به این حوزه کلیدی و درآمدزا در صنعت علاقه مندید، راه درستی را انتخاب کرده اید، همراه ما باشید تا
در مقاله جامع شناخت درایو با این تجهیز مهم صنعتی کامل آشنا شویم.

1# درایو چیست؟

همانطور که در ابتدا از معنای لغوی کلمه Drive می توان حدس زد،
درایو ها در واقع راه انداز های سیستم های صنعتی هستند.

به عبارتی دیگر این تجهیزات برای کنترل موتور های صنعتی استفاده می شوند و
می توانند سرعت، گشتاور و جهت حرکت یک موتور را تغییر داده و
یا برای حفاظت از آن در شرایط خاص استفاده شوند.

گاها به علت کاربرد مشابه از واژه اینورتر (Inverter) به جای درایو استفاده می شود که
در حقیقت صحیح نیست؛ زیرا اینورتر ها تنها توانایی تبدیل تغذیه DC به AC را دارند و
قابلیت ها و امکانات خروجی درایو بسیار فراتر از آن هاست.

اما در صنعت امروز این عبارت به صورت غلط مصطلح در حال استفاده است.

از آنجایی که بخش عظیمی از موتورهای مورد استفاده در صنعت AC هستند، درایو AC کاربرد بسیاری دارد و
به همین علت ما در این مقاله تمرکز بر این نوع درایو داریم.

1-1# درایو AC چیست؟

به زبان ساده درایو AC وسیله ای است که با آن سرعت چرخش موتورهای AC را کنترل می کنیم.

این کار با کنترل تغییرات فرکانس منبع تغذیه انجام می شود.

بدون درایوهای AC، موتورهای AC سریعا و در همان لحظه ای که به جریان برق متصل می شوند،
به سرعت نهایی خود رسیده و
هیچ کنترلی روی سرعت چرخش موتور نداریم و این اتفاق منجر به کاهش کیفیت عملکرد موتور و گاها خرابی آن می شود.

با استفاده از درایوهای AC می توانیم سرعت موتور را کنترل کرده و
موتورهای AC را در سرعت های مختلف موردنیاز به گردش درآوریم.

سرعت موتور معمولا با واحد تعداد دور در دقیقه (Rotation Per Minute) یا RPM بیان می شود.

در ادامه برای درک بهتر عملکرد این تجهیز کاربردی به روش ساده تر با مفهوم شتاب در عملکرد موتورهای الکتریکی آشنا می شویم.

1) تعریف شتاب (Acceleration)

تغییرات سرعت در یک بازه زمانی مشخص را شتاب می گویند که
یکای اندازه گیری آن m/S² (متر بر مجذور ثانیه) است.

مثلا اگر سرعت یک ماشین در ۱۰ ثانیه از ۰ به ۱۰۰ متر بر ثانیه برسد؛ این ماشین در این بازه زمانی شتابی برابر با ۱۰ متر بر مجذور ثانیه دارد.

احتمالا شنیده اید که صفر تا صد اتومبیل فراری کمتر از ۳ ثانیه است.

2-1# موتور AC چیست؟

برای درک بهتر اینکه عملکرد یک درایو چیست باید با موتورهای AC به خوبی آشنا باشیم.

اگر برای شما هم سوال شده است که موتور AC چه نوعی از انواع موتور الکتریکی بوده و
طرز کار درایو برای راه اندازی آن به چه صورت است این بخش را دنبال کنید.

این دستگاه، ماشین ساده ای است که از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

1. قسمت ثابت (استاتور stator)
2. بخش گردان (روتور rotor)

استاتور قسمت جانبی موتور است و دارای سیم پیچی های داخلی ای است که
با عبور جریان از این سیم پیچی ها، خاصیت مغناطیسی ای در استاتور ایجاد شده و
به اصطلاح استاتور مگنت (magnet) می شود.

روتور قسمت گردان و داخلی موتور می باشد و روتور نیز دارای خاصیت مغناطیسی است.

نیروی مغناطیسی بین روتور و استاتور باعث ایجاد نیروهای جاذبه بین پایه های استاتور و روتور می شود.

با استفاده از اصل دافعه و جاذبه قطب های هم نام و ناهم نام، تغییراتی در خاصیت مغناطیسی استاتور ایجاد کرده و
به عبارت دیگر جریان پایه هایی که در شکل زیر مشاهده می کنید را به ترتیب تغییر داده تا
میدان های متفاوتی داشته باشند و قطب های N و S آن ها به ترتیب تغییر کند.

روتور نیز با توجه به خواص مغناطیسی و اصل جاذبه و دافعه، این پایه ها را به ترتیب دنبال می کند.

در این حالت روتور داخل استاتور شروع به گردش می کند.

– انواع موتورهای AC

1) موتور آسنکرون (Asynchronous Motor)

در واقع موتورهای آسنکرون یا موتورهای ناهمزمان، با استفاده از اصل القا کار می کنند.

تعریف القا (induction)

القای الکترومغناطیس، ولتاژی است که بر اثر یک میدان مغناطیسی در یک هادی (مثلا روتور) ایجاد می شود.

اصل القایی اساس عملکرد ژنراتورها، مبدل ها، موتورهای القایی، موتورهای سنکرون و تمامی موتورهای الکتریکی است.

عملکرد موتورهای آسنکرون با استفاده از اصل القا

اطراف استاتور سیم پیچی هایی می باشد که از شش نقطه استاتور خارج شده اند.

با عبور برق سه فاز از سیم پیچی های استاتور (به شکل توجه کنید، شش پایه با نام های U , V , W داریم که به هرکدام یک فاز را وصل کرده و
از پایه هم نامش در طرف دیگر، فاز را پس می گیریم)

میدان های مغناطیسی در داخل روتور القا می شود.

(هر یک از فازهای برق سه فاز نسبت به هم اختلاف فازی برابر با ۱۲۰ درجه دارند و
این اختلاف فاز باعث ایجاد میدان های متفاوت در لحظات مختلف می شود)

با توجه به ساختار روتور و هادی بودن روتور، بر اثر نیروی وارده از طرف میدان ها ناشی از استاتور، روتور مجبور به چرخش می شود.

سرعت موتورهای آسنکرون وابسته به بار آن ها است. (بار = مصرف کننده)

به موتورهای آسنکرون، موتور القایی نیز می گویند.

البته موتورهای القایی هم از جنس سه فاز بوده و هم تک فاز تولید می شوند.

در کارخانجات و صنایع به علت توانایی موتورهای القایی سه فاز، از آن ها استفاده می شود.

تاکید ما در استفاده از درایو و گام هایی که در این مقاله خواهیم داشت بر روی کنترل دور موتورهای القایی است.

همانطور که گفتیم علت این امر، پرکاربرد بودن موتورهای القایی می باشد.

2) موتور سنکرون

در موتورهای سنکرون AC، همانند موتورهای بدون جاروبک DC، روتور دارای مغناطیس دائمی است.

اصولا برتری موتورهای سنکرون (Synchronous Motor) بر موتورهای آسنکرون، مغناطیس بودن روتور است.

این باعث می شود که سرعت موتور آسنکرون در بهترین حالت، کمتر از موتور سنکرون مشابه خود باشد.

در موتورهای سنکرون AC، همانند موتورهای آسنکرون، برق سه فاز به استاتور موتور داده شده و
میدان های مغناطیسی ایجاد می شوند.

چون روتور دارای خاصیت مغناطیسی دائمی است،
نیروی جاذبه بین روتور و پایه هایی که در زیر مشاهده می کنید باعث ایجاد نیروی جاذبه و چرخش روتور داخل استاتور می شود.

در برق AC سه فازی که به موتور می دهیم، هر فاز به صورت سینوسی بوده و
هر نمودار سینوسی دارای فرکانس است.

فرکانس به تعداد تکرار یک دوره تناوب در یک ثانیه گفته می شود و با هرتز (Hz) نشان داده می شود.

سرعت موتورهای سنکرون با فرکانس کنترل می شود.

همان طور که در مطالب بالا مشاهده کردید، به دلیل ساده تر بودن ساختمان داخلی موتورهای آسنکرون (موتورهای القایی) از آن ها بیشتر از موتورهای سنکرون در صنعت استفاده می شود.

زیرا نه تنها قیمت ارزان تری دارند بلکه عیب یابی و تعمیرات کمتری را نیز نیاز دارند.

2# انواع روش کنترل موتور

حالا بعد از بررسی مفاهیم ابتدایی و دریافت پاسخ این سوال که درایو چیست به مهمترین بخش مقاله و رورش های کنترل دور موتور با درایو.

امروزه در صنعت و بازار عمدتا سه روش اصلی برای کنترل درایو وجود دارد:

1. (V/f): ولتاژ بر فرکانس درایو (Volts/Hz Drives)
2. (SLV): درایوهای برداری بدون سنسور (Sensorless Vector Drives)
3. (CLV): درایوهای فیدبک دار با سنسور (Vector Drives with feedback)

هر 3 روش فوق را در این مقاله به طور کامل فرا خواهیم گرفت، پس در ادامه با ما همراه باشید.

به موارد 1 و 2 درایوهای بدون فیدبک نیز گفته می شود؛
زیرا هیچ راهی برای بررسی آنکه سرعت موتور به مقدار مطلوب ما رسیده است یا نه و تنظیم سرعت به طور دقیق، وجود ندارد بلکه
صرفاً در این دو نوع، درایو وظیفه رساندن برق به موتور را دارد.

در نتیجه این درایوها برای مواردی که نیازی به داشتن وضعیت مشخصی یا رسیدن به سرعت قانونی معینی نداریم، مناسب هستند.

درایورهای CLV، درایوهای فیدبک دار هستند؛ به عبارتی این درایوها این توانایی را دارند که
سیگنال هایی را از دستگاه ها و موتور دریافت کرده و سرعت موتور و موقعیت موتور را نشان دهند.

مثلاً اگر سیگنال فیدبک داده شده، نشان دهد که سرعت خیلی کم یا خیلی زیاد است (نسبت به مقدار مطلوبمان فاصله دارد)،
درایو این توانایی را دارد که خروجی خود را تنظیم کرده تا خطا برطرف شود.

در ادامه با جزئیات بیشتری به بررسی این سه نوع درایو می پردازیم.

1-2# کنترل خطی یا درایو V/f چیست؟

درایوهای V/f (خوانده می شود: وی تو اف) یا درایوهای کنترل شونده با ولتاژ و فرکانس به منظور کارهای ساده و اهداف کلی به کار برده می شوند و
از یک جدول تناسب استفاده می کنند که
ولتاژ مشخصی را متناسب با فرکانس به خروجی می دهند.

این بدان معناست که می توانیم سرعت موتور را متناسب با فرکانسی که به جریان برق می دهیم، تنظیم کنیم.

تغییرات ولتاژ و فرکانس متناسب با هم بوده و سرعت نیز به صورت خطی تغییر می کند.

برای درک بهتر به این مثال توجه کنید:

یک درایو V/f داریم که در بالاترین سرعت، می تواند با ولتاژ ۲۴۰v و فرکانس ۵۰Hz موتور را به گردش درآورد در نتیجه
این موتور در نصف سرعت خود، با ولتاژ ۱۲۰v و فرکانس ۲۵Hz کار می کند.

– تعریف هرتز (Hertz)

اندازه کمیت فرکانس را با واحد هرتز بیان می کنند.

هرتز بیانگر تعداد تکرار در یک ثانیه است.

به عبارت دیگر ۵ دور در یک ثانیه = ۵Hz

در انیمیشن زیر به خوبی این مفهوم توضیح داده شده است؛ محور افقی زمان است.

پس تا اینجا فهمیدیم که روش V/f، روشی عددی است که
با نسبت ثابت ولتاژ و فرکانس، سرعت را کنترل می کند.

این روش دارای محدودیت هایی در کاربرد است و
از این روش برای مواردی که تغییرات بار ناگهانی و زیاد بوده (مثلا جدا شدن محموله از جرثقیل) نمی توان استفاده کرد.
ولیکن در مواردی که تغییرات ناگهانی نداشته و
بارهای قابل پیش بینی داریم، استفاده از این روش برای کنترل موتورها بسیار به صرفه تر است.

از جمله مواردی که از V/f استفاده می شود می توان به پمپ های گریز از مرکز، فن ها، نوار نقاله ها و میکسرها اشاره کرد.

2-2# کنترل برداری بدون سنسور (SLV) چیست؟

درایوهای برداری بدون سنسور یا SLV ها، روشی برداری برای کنترل سرعت هستند.

در اینجا منظور از سنسور، انکودر است. در این روش انکورد نداشته و فیدبک انکودری به ما داده نمی شود.

البته این درایوها دارای پروسسور Pulse Width Modulation) PWM) می باشند که به ما فیدبک ولتاژ و جریان می دهد ولیکن
فیدبکی برای سرعت و شتاب نداریم.

ویژگی دیگر این درایوها، گشتاور زیاد در سرعت کم بوده که این امکان را به ما می دهد که
از آن ها برای کنترل بارهای با اینرسی نسبتا زیاد (نسبتا سنگین) استفاده کنیم.

با استفاده از میکروپروسسور و پردازش سیگنال دیجیتال، درایو می تواند نسبت به مشخصات و شرایط موتور اطلاعاتی را داشته باشد و
به صورت اتوماتیک موتور را کنترل کند.

با بهره گیری از این تکنولوژی خطای سرعت موتور به کمتر از یک درصد رسیده است و
از این درایوها برای کنترل موتورها تا سرعت بالای ۱۰۰۰Hz استفاده می شود.

– تعرف اینرسی (Inertia)

به مقاومت در برابر شتاب، اینرسی گویند.

وقتی از بارهای با اینرسی بالا صحبت می کنیم، منظورمان بارهایی است که
از افزایش سرعت و شتاب موتور جلوگیری می کنند و آن ها را آرام آرام باید جا به جا کرد.

جالب است بدانید که در محافل علمی به شتاب مثبت، acceleration گفته و به شتاب منفی، decleration گویند.

– تعریف گشتاور (Torque)

نیرویی گردشی که منجر به چرخش اجسام می شود.

در درایوهای AC و موتورها، گشتاور متناسب با جریانی که به آن ها می دهیم تغییر می کند.

بررسی عملکرد این نوع درایو نشان می دهد که
از درایوهای SLV، نمی توان برای کاربردهایی که دارای تغییرات ناگهانی بار هستند، استفاده کرد و
همچنین این درایوها توانایی در دست گرفتن موتور از حالت سکون و بدون سرعت اولیه را ندارند ولیکن از آن ها برای اهداف معمولی و کارهای با اینرسی بالا می توان استفاده کرد.

کاربرد عمده درایوهای برداری بدون سنسور در اکسترودرها، کاغذ پیچ ها و خطوط تولید است.

3-2# کنترل برداری حلقه بسته (CLV) چیست؟

درایوهای فیدبک دار با سنسور، تنها درایوهای AC ای هستند که عملکردی مشابه با درایوهای DC دارند.

این درایوها، ولتاژ و جریان را با استفاده از فیدبک انکودر، نمایش می دهند.

از این فیدبک برای تنظیم شکل موج خروجی برای رسیدن به سرعت مطلوب استفاده می شود.

– بررسی کاربرد انکودر Encoder

انکودر یک وسیله فیدبک دهنده است که یک سیگنال قطار پالسی را به دستگاه های دیگر برمی گرداند؛
تا با استفاده از آن، سرعت یک موتور یا یک دستگاه مکانیکی را دنبال کرده و کنترل کنیم.

در شکل زیر مکانیزم عملکرد انکودر را مشاهده می کنید.

به علت به کارگیری فیدبک انکودر در درایوهای CLV، این درایوها توانایی کار کردن با بارهای با اینرسی بالا و سرعت های بالا را دارند.

این درایوها، خطای سرعت کمتر از ۱% داشته و در سرعت های مختلف از آن ها می توانیم استفاده کنیم.

محدودیت های این درایوها در آن است که بایستی حتما کارت انکودر را داشته و
همچنین فقط برای کنترل موتورها به کار برده می شوند.

از این درایوها برای کاربردهای سنگین مثل اسپیندل ها و تراش ها و اکسترودرها استفاده می شود.

این درایوها به شدت در حال رشد در صنایع پتروشیمی و صنایع درگیر با مواد شیمیایی هستند.

در ادامه با مشاهده فیلم زیر، روش های کنترل درایوهای AC را بررسی می کنیم.

پس از اینکه به خوبی آموختیم که درایو چیست و طرز کار آن به چه شکل است نوبت به بررسی سخت افزار و ساختار درایوها در مقاله جامع معرفی درایو رسیده است.

3# سخت افزار و ساختار درایو AC

تا به اینجا تقریبا به خوبی می دانیم عملکرد یک درایو چیست.

در این بخش از مقاله بررسی می کنیم که چه تجهیزاتی درون درایو AC به کار برده شده است و
حول تجهیزاتی که می توانیم به درایوهای AC به منظور بهبود عملکرد آن ها اضافه کنیم، بحث خواهیم کرد.

1-3# طرز کار درایو AC

ساختار درونی درایو AC به گونه ای است که این قابلیت را به آن می دهد که ولتاژی ثابت با فرکانس ثابت را دریافت کند و
آن را به برق سه فاز تبدیل کند تا بتوانیم برق سه فازی با ولتاژ و فرکانس مطلوبمان، به موتور بدهیم.

(می دانیم که موتور با برق سه فاز کار می کند و نمی توانیم برق DC به موتور بدهیم)

یادآوری: چهار مدل تبدیل برق بین برق AC و DC داریم:

AC to AC با استفاده از ترانس
AC to DC با استفاده از یکسوساز
DC to AC با استفاده از اینورتر
DC to DC با استفاده از کانورتر

درایو، ابتدا برق AC را با استفاده از یکسوساز (rectifier) به برق DC تبدیل می کند.

برقی که به ورودی درایو داده می شود می تواند تک فاز یا سه فاز باشد اما بایستی حتما دارای ولتاژ و فرکانس ثابت باشد.

(مثلا برق شهر، برق سه فاز با ولتاژ ۲۲۰ و فرکانس ۵۰ هرتز است)

سپس برق DC تولید شده در مرحله قبل، در بانک خازنی ذخیره می شود؛ سطح ولتاژ DC بسیار بالاست.

در ادامه با عبور این ولتاژ DC از یک مدار ترانزیستوری که به مدار IGBT مرسوم است، برق DC را به برق سه فاز AC، اینورت می کند (عملیات اینورتر)

ولتاژ و فرکانس خروجی متناسب با نیاز ما قابل تغییر است و می توانیم آن را کاهش یا افزایش بدهیم.

در ادامه این بخش همراه ما باشید تا به خوبی متوجه شوید هدف کاربرد هریک از تجهیزات درون درایو چیست؟

– یکسوساز (Rectifier)

اولین قسمت در ورودی درایو AC که برق AC را به DC تبدیل می کند.

– خازن (Capacitor)

خازن وسیله ای الکتریکی است که به منظور ذخیره سازی انرژی در یک میدان الکتریکی، استفاده می شود.

– ترانزیستور (IGBT (Insulated Gate Bi-polar Transistors

ترانزیسوترهای عایق بندی شده ای هستند که همانند سوئیچ های خیلی سریع عمل کرده و
خیلی سریع روشن و خاموش می شوند و شکل موج خروجی درایو AC را بالا و پایین برده و تغییر می دهند.

– مدولاسیون پالسی (Pulse Width Modulation)

PWM یا مدولاسیون پالسی، فرآیندی است که با روشن و خاموش شدن خیلی سریع IGBT، باعث می شود که
ولتاژ DC به صورت شکل موج سینوسی AC در خروجی ظاهر شده و آن را به موتور به دهیم.

2-3# نقش راکتور خط AC در درایو چیست؟

راکتورهای خط AC، واسطه ها و کویل هایی هستند که انرژی را در میدان مغناطیسی کویل ذخیره کرده و
با تغییرات جریان مخالفت می کنند.

راکتور خط AC (میدان مغناطیسی درون کویل) نرخ افزایش جریان را محدود کرده و
از این رو هارمونیک ها (تغییرات و نوسانات) را کاهش می دهد و درایو را از نوسانات گذرای سیستم قدرت و خسارات ناگهانی محافظت می کند.

همچنین این کاهش نوسانات، ریپل جریان را در DC Bus کاهش داده و
در نتیجه ماندگاری خازن ها را بیشتر می کند.

راکتورهای خط AC می توانند همانند بافر عمل کرده و مدار یکسوساز ورودی را از نوسانات گذرای برق و خرابی محفوظ دارند،
این پیشگیری با سوئیچ کردن و روشن و خاموش کردن بارهای القایی دیگر و تغییر در دیگر موتورها اتفاق می افتد.

در کنار این مزیت های فراوان، تعدادی نکات منفی در مورد استفاده از راکتورها نیز وجود دارد:

• افزایش هزینه ها
• نیاز به فضای بیشتر برای پنل ها
• کاهش بهره وری

در موارد نادر ممکن است از خط درایو در طرف خروجی درایو AC به منظور جبران کردن ظرفیت القاء مغناطیسی موتورها استفاده شود؛
البته این کار به علت بازدهی خوبی که از تکنولوژی IGBT در خروجی درایوها مشاهده شده است، معمولا نیاز نیست.

3-3# نقش راکتور خط  DC در درایو چیست؟

این نوع راکتور خط، تغییرات جریان لحظه ای را محدود می کند.

کاهش نرخ تغییرات، به درایو این اجازه را می دهد که
خطرات پنهان و بالقوه را پیش از وقوع تشخیص داده و درایو متوقف شود.

راکتور DC معمولاً بین یکسوساز و بانک خازنی در درایوهای AC ای که توان های بالاتر از ۷٫۵kW دارند، قرار می گیرد.

درایوهای DC معمولاً ارزان تر و و کوچکتر از درایوهای AC هستند.

راکتورهای DC، اگرچه خاصیت حفاظت بافری برای محافظت از یکسوساز ندارند؛
اما از خراب شدن خازن ها تحت تاثیر نوسانات اضافی جریان و ریپل جریان، محافظت می کنند.

4-3# مقاومت ترمز درایو چیست؟ (Braking Resistor)

بارهای با اینرسی زیاد و بارهای عمودی می توانند باعث شوند که
موتور زمانی که در حال کم کردن سرعت یا متوقف شدن است، به اصطلاح اُور درایو (overdrive) کند.

اور درایو کردن موتور باعث می شود که موتور همانند ژنراتور عمل کند.

ژنراتور انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

وقتی که موتور همانند ژنراتور عمل کرده و ولتاژ تولید کند، ولتاژ تولیدی به DC Bus برمی گردد.

این توان اضافی باید به نحوی مدیریت شده و مصرف شود.

از مقاومت ها بدین جهت استفاده می شود که خیلی سریع این توان اضافی را با تبدیل کردن به گرما مصرف کنند.

بدون استفاده از مقاومت ها، هر بار که اور درایو اتفاق می افتد،
این امکان وجود دارد که درایو با خطای Over voltage (ولتاژ اضافی) بانک خازنی، از کار بیافتد.

5-3# شباهت سیستم لوله کشی آب با اجزای درایو چیست؟

می دانیم که تا الان مطالب زیادی درباره اینکه درایو چیست گفته شده است.

حالا بیایید با مقایسه اجزای درونی یک درایو و یک سیستم ساده لوله کشی آب این موضوع را شفاف تر کنیم.

عملکرد دیودهایی که در درایو، ولتاژ AC را به DC تبدیل می کنند مثل ولو یک طرفه (check valve) در سیستم آبرسانی است.

وظیفه دیود هم مثل وظیفه یک ولو یکطرفه است و به جریان تنها اجازه عبور در یک جهت را می دهد.

خازن مثل فیلتر آب (صافی آب) عمل می کند تا همه چیز بدون نوسان و قابل استفاده باقی بماند.

ترانزیستور هم مانند ولو (valve) عمل می کند.

این جزء هر زمان که لازم باشد جریان را قطع یا وصل می کند و به درایو اجازه می دهد که فرکانس را برای موتور تنظیم کند.

تا اینجای مقاله به خوبی با درایو ها آشنا شدیم و نوبت به آن رسیده تا کاربردهای مهم این تجهیز را بشناسیم.

4# کاربرد درایو چیست؟

برای تمرین بیشتر آموخته ها همزمان با بررسی هر کاربرد درایو، سعی کنید تشخیص دهید که
کدام نوع درایو از نظر کاربرد و صرفه اقتصادی مناسب است.

1-4# کاربرد درایو در پمپ و فن ها (Fan & Pump)

اصلی ترین کاربرد درایوهای AC، به گردش درآوردن فن ها و پمپ های گریز از مرکز است.

استفاده از درایوهای AC در این کاربرد، حدود %۴۰-۳۰ از مصارف جهانی درایوهای AC را به خود اختصاص می دهد.

به کار بردن از درایوهای AC برای تغییر سرعت فن ها و پمپ ها بدین معناست که
می توانیم با بهینه ترین نرخ جریان، فن و پمپ را به گردش درآوریم.

2-4# کاربرد درایو در نوار نقاله (Conveyor)

کاربرد دیگر درایوهای AC، کنترل سرعت نوار نقاله ها است.

استفاده از درایو در این کاربرد به علت نیازمندی ما به آرام روشن و خاموش کردن نوار نقاله، بسیار مهم است.

به آرامی روشن و خاموش کردن نوار نقاله، با کنترل و افزایش زمان رسیدن به سرعت مطلوب اتفاق می افتد و
با این کار از ریختن یا افتادن محصولات از روی نوار نقاله جلوگیری می کنیم.

همچنین مواقعی که از چندین موتور استفاده می شود، می توانیم بار و توان را بین موتورها تقسیم کرده و سرعت موتورها را هماهنگ کنیم.

3-4# کاربرد درایو در اکسترودر (Extruder)

اکسترودرها، دستگاه هایی هستند که مواد را تحت فشار زیاد قرار داده و به محصول ما شکل خاصی را می دهند.

از درایو AC برای کنترل موتوری که در اکسترودرها به منظور بریدن قطعات با فشار زیاد است، استفاده می شود.

مواد مختلف ممکن است به میزان فشارهای متفاوتی برای بریده و ذوب شدن نیاز داشته باشند.

متریال هایی که می توانیم آن ها را اکسترود کرده و از قالب درآوریم عبارتند از فلز، پلیمر، سرامیک، بتن و مواد غذایی.

در شکل زیر قطعه هایی از آلومینیوم قالب زده شده را مشاهده می کنیم.

4-4# کاربرد درایو در کمپرسور (Compressor)

درایوهای AC این قابلیت را دارند که گشتاور قوی ای که برای روشن شدن وسایلی مانند کمپرسورها لازم است را تولید کنند.

یک کمپرسور مانند پمپ عمل کرده و یک گاز مانند هوا را از طریق یک لوله در درون یک تانک به حرکت درآورد.

سپس می توانیم در کارهایمان گاز تحت فشار را با سرعت و فشار بالا استفاده کنیم.

5-4# کاربرد درایو در نوارجمع کن و نوار پیچ ها (Unwinder and Winder)

کاربردهایی که به پیچاندن و بریدن کاغذ و مواد دیگر مربوط شده و
این کار پی درپی انجام می شود از مهمترین کاربردهای درایوهای AC هستند.

چاپگرهای لیبل زن و برچسب زن ها، قرص کاغذی سفیدی را باز کرده، سپس کاغذ را با پرینتر برچسب زده و
در مرحله آخر کاغذ را با استفاده از یک بریدگی از یکدیگر جدا می کند.

همه این کارها بایستی با دقت انجام شده و برگه ها دقیقا از جایی که لیبل تمام شده و لیبل بعدی زده شده است باید جدا شوند.

درایوهای AC باید سرعت چرخش موتورهای هر دو رول کاغذ را کنترل کرده و با هم هماهنگ کنند.

6-4# کاربرد درایو در مخلوط کن صنعتی (Mixer)

از دایوهای AC برای کاربردهایی که نیاز به مخلوط کردن و ترکیب مواد و عناصر مختلفی بایکدیگر هست، استفاده می شود.

در برخی موارد، مدت زمانی که باید میکس کردن به طول انجامد و غلظت موادی که استفاده می شود، تاثیر زیادی در کیفیت محول نهایی دارد.

برای بعضی از کاربردها از تولید محصولات غذایی گرفته تا ساخت بتن، هم زدن مواد با سرعت خیلی پایین یا خیلی زیاد ممکن است ما را به محصول دلخواه مان نرساند.

در همه این موارد درایوهای AC بسیار کمک کننده هستند.

موتورهای AC قدرتمند را می توانیم با درایوهای AC کنترل کرده و
به سرعت مطلوب و زمان مطلوب برای مخلوط کردن دست یابیم و محصولاتی با کیفیت مناسب تولید کنیم.

7-4# کاربرد درایو راه اندازی دستگاه های سانتریفیوژ (Centrifuge)

از درایوهای AC در سانتریفیوژها نیز استفاده می شود.

با استفاده از سانتریفیوژها ذرات ریز مواد مختلف از یکدیگر جدا می شوند.

مواد به دور یک محور ثابت می چرخند و به واسطه نیروی عمودی ای که از طرف محور به مواد وارد می شود، به ذرات کوچک تقسیم شده و کاملاً از هم جدا می شوند.

یک مثال ساده از کاربرد سانتریفیوژها به ماشین لباس شویی می توان اشاره کرد.

وقتی که لباس ها با سرعت زیاد به چرخش در می آیند، آب از طریق سوراخ های جانبی وارد شده و
با سرعت بالا، لباس ها را آب کشی می کند.

در آزمایشگاه ها از سانتریفیوژ به منظور چرخاندن لوله های آزمایش استفاده می شود.

با این روش مواد متراکم درون لوله های آزمایش به ذرات سبک تر تقسیم می شوند.

همان طور که در عکس زیر مشاهده می کنید، با قرار دادن لوله های آزمایش در زوایای مشخص و به گردش درآوردن لوله ها حول محور ثابت، نیروی سانتریفیوژ باعث می شود که
ذرات متراکم تر به انتهای لوله ها رفته (شعاع بیشتر و فاصله بیشتر از محور، به عکس دقت کنید) و ذرات سبک تر و رقیق تر به انتهای دیگر لوله های آزمایش بروند.

درایوهای AC بهترین وسیله برای کنترل کردن سرعت موتور سانتریفیوژها هستند.

8-4# کاربرد درایو در جرثقیل و بالابر (Crane and Hoist)

می دانیم که جرثقیل دستگاهی است که با استفاده از کابل، طناب های قطور و زنجیر به منظور لیفت کردن وسایل استفاده می شود.

احتمالا برای شما هم جالب است بدانید که کاربرد یک درایو در جرثقیل چیست؟

جرثقیل ها از ابزاری به نام لیفت استفاده می کنند که
با باز و بسته کردن کابل حول درام (محوری استوانه ای شکل) می توان از جرثقیل برای بلند کردن و انتقال اجسام استفاده کرد.

توسط چرخاندن کابل حول درام می توان اجسام را بلند کرده و با چرخاندن در جهت عکس، اجسام را رها کرده و پایین گذاشت.

درایوهای AC، این امکان را به جرثقیل ها و لیفتر ها می دهد که از موتورهای AC به منظور رسیدن به مطلوبشان استفاده کنند.

در فیلم زیر بررسی می کنیم که کدام مدل از درایوها برای استفاده در جرثقیل ها و لیفترها مناسب هستند.

5# درایو VFD چیست؟

VFD در واقع مخفف عبارت Variable Frequency Drive یا همان درایو فرکانس متغیر است.

این نوع درایو ها برای راه اندازی موتور های AC (متناوب) در سرعت های متغیر استفاده می شوند.

علاوه بر این، درایو VFD به موتور های AC این امکان را می دهد که سرعت خود را به
صورت تدریجی افزایش دهند و راه اندازی نرم تری داشته باشند.

برای شناخت بیشتر این نوع کاربردی از درایوها ویدیوی زیر را مشاهده کنید.

خلاصه مطالب

1- در ابتدا آموختیم که درایو چیست و نحوه عملکرد آن چگونه است؟
با درایو و موتور AC، و روش های کنترل درایو AC آشنا شدیم.

2- سپس به بررسی نحوه کار و ساختار درایو پرداختیم.

3- در بخش سوم به تفصیل درباره کاربرد درایو بحث کردیم.

4- در نهایت به آموزش VFD یکی از انواع خاص درایو پرداختیم.

امیدواریم که این مطلب اطلاعات مفیدی درباره اینکه اینورتر چیست و چه کاربردهایی دارد، در اختیار شما قرار داده باشد.