اینورتر (درایو) زیمنس چیست و کاربرد اینورتر در صنعت برق

اینورتر (درایو) زیمنس چیست و کاربرد اینورتر در صنعت برق

درایو / اینورتر/میکرو مستر/ VFD چیست ؟

درایو زیمنس از محصولات شرکت آلمانی زیمنس است که در انواع متنوعی به تولید میرسد. زیمنس از نظر تنوع تجهیزات اتوماسیون طیف وسیعی از محصولات مربوط به اتوماسیون صنعتی را سالانه تولید و به بازار عرضه می کند.

برند زیمنس که برندی نام آشنا در صنعت برق می باشد نیز برای کاربردهای مختلف، درایو تولید کرده است.

درایوهای سری SIMODRIVE  ، MICROMASTER  ، SIMOREG ,SIMOVERT  و  MASTERDRIVE از سری های قدیمی این شرکت هستند که امروزه تقریبا منسوخ شده اند.

اینورتر (درایو) زیمنس چیست و کاربرد اینورتر در صنعت برق

نحوه کار درایو های زیمنس

نحوه کار درایوهای زیمنس به این  روش است که در ابتدا ولتاژ و فرکانس مورد نیاز برای دستگاه تعیین می شود و براساس آن اینورتر مناسب تهیه می شود.

اینورتر زیمنس چه کاربری دارد؟

از جمله کاربری های این تجهیزات در سیستم های پمپاژ، تهویه مطبوع، سیستم های فشرده سازی، تجهیزات لودر و معدنی، کمپرسور ها، کولرها، نوار نقاله ها، آسانسورها، تجهیزات صنعتی و بسیاری دیگر از صنایع اشاره نمود.

استفاده از موتور های الکترونیکی چالش هایی را با خود به همراه می آوردند:

*جریان راه اندازی بالا

*عدم کنترل دور موتور

*عدم کنترل گشتاور موتور

این چالش ها باعث می شود که عملکرد موتور الکتریکی از شرایط بهینه خارج شود،این کار دچار استهلاک می شود.درایو یا اینورتر های زیمنس این یاری را به شما می دهند تا این چالش ها را از بیین ببرید و موتوری با عملکرد بهتر داشته باشید.

یکی از این محصولات درایو،اینورتر یا به بیان بهتر و کامل تر درایو فرکانس متغییر (VFD)  است.

Drive علاوه بر این که در انگلیسی به معنی رانندگی است معنی های دیگری هم دارد.

درواژه نامه های معتبر انگلیسی درایور را  The system used to power a vehichle معنی کرده است ،که به طور کلی به معنی سیستمی است که برای قدرت بخشیدن یا راندن{به حرکت در اوردن}یک ماشین است (برای نمونه الکتروموتور در حوزه اتوماسیون و برق صنعتی).

اگر ما در بخش هایی از کارمان نیازمند باشیم که میزان چرخش  یا به طور دیگر دورِ الکتروموتور خود را تنظیم(کم-زیاد)کنیم،نیاز داریم یک تجهیزاتی داشته باشیم که در دنیای اتوماسیون و برق صنعتی به عنوان درایو از ان نام برده شده است .اما درایو ها نام دیگری تحت عنوان اینورتر نیز دارد که بهترین معنی اینورتر در واژه نامه فارسی یعنی مبدل کننده یا تبدیل کننده که همین طور هم هست .اینورتر ها توانایی این را دارند که سرعت یا همان دور الکتروموتور ها را از عددی به عدد دیگر تغییر دهند یا به طور دیگر رفتار از پیش تعیین شده را به روی گردش الکترو موتور ها ایجاد میکند.

درایو زیمنس جز تجهیزاتی است که از آن در موتور های الکتریکی استفاده می شود و همچنین درایو زیمنس قابلیت تنظیم دور موتور در الکتروموتورها را دارد و می تواند موتور را به صورت کنترل شده روشن یا خاموش کند.

درایو فرکانس متغیر (Variable frequency Drive)

درایو فرکانس متغییر یا به اسم مخفف VFD از جمله تجهیزاتی است که فرکانس،سرعت،گشتاور،موقعیت و…سایر مولفه های موتور های AC را کنترل میکند.

همیشه در صنعت کنترل سرعت موتور های الکتریکی چالش بر انگیز بوده و صنعتگران را به چالش می کشاند.با قاطعیت می توان گفت به طور تقریبی هر کاری که نیاز به استفاده از الکتروموتور ها باشد،از کنترل سرعت هم بهره گرفته می شود.استفاده از وی اف دی هر روزه در صنعت در حال افزایش است.تا قبل از به کار گرفتن وی اف دی ها  سرعت موتور را با روش های مختلف کنترل می کردند.

استفاده از درایو زیمنس چه مزیت هایی دارد؟

-درایوها مدار الکترونیک قدرتمندی دارند از همین رو دارای طول عمر بالایی هستند.

-در دسته هایی که سیستم ها فن دارند،می توان مصرف کم انرژی را مشاهده کرد.

-تنش های الکتریکی را کم می کند.

-از درایوها برای مدیریت کنترل عملکرد از دور استفاده می کنند،این درایو ها دارای نرم افزار قدرتمند ومناسب هستند.

-دارای دامنه گسترده برای تغییر دادن موتور است.

-تامیین گشتاور در راه انداز را دارد.

که بعضی از این موارد بالا را به اختصار توضیح می دهیم.

1-کاهش جریان راه اندازی:با کمک گرفتن از درایو،موقع راه اندازی،موتور همه ولتاژ شبکه را تجربه نمی کند،و جریان راه اندازی محدود می شود.

2-کنترل کامل سرعت موتور: مدار  داخلی انواع درایوهای زیمنس  طوری طراحی شده با کمک تنظیم فرکانس سویچینگ IGBT ها می توان سرعت راه اندازی موتور را کنترل کرد.

3-کاهش مصرف انرژی:در کارهایی لازم نیس موتور با سرعت نامی کار کند،با استفاده از درایو می توانیم سرعت موتور را کنترل کنیم،و این کار باعث می شود انرژی کمتری مصرف شود.

4-افزایش عمر موتور:با استفاده از اینورتر زیمنس موتور خیلی نرم راه اندازی و متوقف می شودو ضربات مکانیکی کمتری به موتور وارد می کندبه همین دلیل است که استهلاک موتور کمتر و طول عمر ان بیشتر می شود.

5-تامین گشتاورد راه انداز:درایوها مد های مختلف کاری دارند.یکی از این مد های کاری کنترل برداری است.که در این مد،گشتاور راه انداری برای کاربرد های سنگین تامین می شود.

مهم ترین و رایج ترین قطعات درایو به شرح زیر است:

-موتور مدل AC

-موتور مدل DC

-موتور مدل سنکرون

-موتور مدل القایی

درایو های زیمنس  دسته های مختلفی دارد که بر اساس ان ها می توان به طبقه بندی درایو دسترسی پیدا کرد.

-درایو های زیمنس تک موتور

– درایو های زیمنس موتور گروهی

– درایو های زیمنس چند موتوره

– درایو های زیمنس سرعت ثابت

– درایو های زیمنس سرعت متغییر

– درایو های زیمنس AC

– درایو های زیمنس DC

و…

زیمنس المان مدل Sinamics 6sl3210-5be22-2uuv0

که از پر کاربردترین تجهیزات راه اندازی موتورهای سه فاز است که اصولا برای راه اندازی موتوربا توان پایین با اطمینان بالا در محدوده ولتاژ 380تا480 مورد استفاده می رود.

نوع دیگر درایو های زیمنس انواع micromaster ها هستند.

میکرو مستر ها جز پرفروش ترین و پر تعداد ترین درایو ها هستند که در صنایع جهان مورد استفاده قرار می گیرد. درایو(اینورتر) میکرو مستر 420 بیشتر در مواقعی به کار می رود که چندین سرعت متفاوت نیاز داریم اما فرایند کنترلی پیچیده ای نداریم،طراحی اینورتر مانند بقیه درایو های زیمنس ماژولار است که به طور خیلی ساده می توان از قسمت جلوی درایو برای نصب پنل کنترل و ماژول ارتباطی استفاده می شود .مهم ترین ویژگی درایو حفاظت موتور است و در کنار حفاظت ، سرعت را کنترل میکند و از اضافه ولتاژ و جریان حفاظت می کند.

نوع دیگر درایو ها میکرو مستر 430 است که بیشترین استفاده را در دسته میکرو مستر ها دارد. می توان از قابلیت های ویژه این درایو {اینورتر}به حالت بی باری پمپ  تشخیص می دهد و مانع کار کردن ان می شود اشاره کرد، چون این حالت بسیار خطرناک است.

درایو های SIMODRIVE 611

این مدل از درایو های زیمنس برای راه اندازی سرور موتور ها به کار گرفته می شود و بیشتر در دستگاه های سی ان سی (CNC) چند محور کاربرد داشت.ورودی این درایوها DC بوده و ماژول تغذیه DC در کنار درایو ها قرار میگیرد.

درایو های سیمو درایو برای مقاصد کنترلی با دقت بالا و پوزیشن کنترل مناسب می باشند. این درایو ها فقط برای راه اندازی سرور موتور مناسب بوده است و در موشن کنترل کار میکند و اکثر فیدبک رزولور را می پذیرد.این سری درایو های زیمنس سال هاست که منسوخ شده اند اما هنوز در کارخانه های قدیمی و دستگاه های سی ان سی قدیمی می توان مشاهده کرد.

در حال حاضر درایو های سینامیکس سری وی 90 و اس 120 جایگزین سیمودرایو شده اند که حالا می خواهیم سینامیک را بررسی کنیم:

درایوهای SIMOVERT

این نوع درایو زیمنس در دو مدل ساخته شده اند.مدل استاندارد با کنترل یونیت جدا شده و مدل کامپکت پلاس که کنترل یونیت قابلیت جدا شدن ندارد و فقط در بعضی از مدل ها جدا می شوند.

SIMOVERT های مدل استاندارد VC با کنترلی جدا شونده با نام های CU2,CU1,CUVC برای راه اندازی موتورهای آسنکرون مورد استفاده قرار میگیرد و می تواند کنترل موتورهای آسنکرون در مدهای کنترلی زیر بودند:

 

*V/F

*SENSORLESS VECTOR CONTROL

*SPEED CONTROL VECTOR WITH ENCODER

*TORQUE CONTROL

این نوع درایوها با نام VC مخفف Vector Control شناخته می شوند و قابلیت راه اندازی سرور موتور ها را ندارند، مدل کامپکت پلاس نیز دقیقا مدهای کنترلی بالا را دارد.

برخی از درایو ها قابلیت ورودی AC و نیز قابلیت ورودی DC را دارند و بعضی دیگرفقط ورودی DC دارند و باید ماژول تغذیه دی سی به طور جداگانه کنار درایو نصب شود. این درایو ها در توان قدرت بالا و پایین تولید شده اند ولی تولید ان ها حدود 20 سالی است که متوقف شده اند.

اینورتر زیمنس سری سینامیکس در حال حاضر بیشتر جایگزین سری‌های قبلی اینورترهای برند زیمنس شده است.

درایو زیمنس سری V

• MODEL V20 SINAMICS

این مدلا از سری اینورتر های زیمنس بیشتر در کارهای سبک گشتاور با قابلیت راه اندازی بالا را ندارد مورد استفاده قرار میگیرد.

• MODEL V90 SINAMICS

این مدل از سری درایو های زیمنس تنها در سرور موتورهای خاص مخصوص خودشان استفاده می شود.

 

اینورتر زیمنس سری G

اینورتر سری جی برای کاربری سنگین استفاده می شود که در دو سری وارد بازار شده اند.

DRIVE G110 SIMENS

DRIVE G120 SIMENS

 

اینورتر سه فاز زیمنس وی 20 در دسته محصولات سفارشی و اقتصادی شرکت زیمنس است.این درایو برای موتورهای آسنکرون القایی سه فاز 220ولت(400 ولت)مورد استفاده قرار گرفته می شود.این درایو دارای چهار ورودی دیجیتال،2ورودی انالوگ،4خروجی دیجیتال و 1خروجی انالوگ می باشد.

ویژگی اینورتر زیمنس V20

1.تنظیم کننده سرعت موتور

2.تغییر دهنده جهت دور به اسانی و بدون نیاز به کنتاکتور

3.خاموش و روشن کردن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی

4.کم کردن ضربه های مکانیکی و در نتیجه زیاد شدن عمر مفید

5.حفاظت موتور در برابر افزایش ولتاژو جلوگیری از اسیب دیدن موتور

کنترل کننده های دور موتور زیمنس:

کنترل کننده های دور موتورهای الکترونیکی هر چند که ادوات پیچیده ای دارد ولی چون در ساختمان ها از مدارهای الکترونیک قدرت استاتیک استفاده می شود و بدون قطعات متحرک است، از عمر مفید بالایی برخودار است.از مزایای دیگر کنترل کننده های دور موتور زیمنس برگرداندن انرژی مصرفی در شرایط  ترمز و توقف سریع به شبکه می باشد.در چنین اوضاعی است که کنترل کننده های دور مدرن زیمنس می توان از هدر رفتن این نوع انرژی جلوگیری کرد.به گونه ای که در بعضی کاربردها قیمت انرژی بازیافت شده از این روش،در کمتر از یک سال برابر هزینه سرمایه گذاری سیستم بازیافت انرژی  می شود.

 

انواع کنترل دور موتور زیمنس:

SIMOVERT MASTER DRIEV.1

MICROMASTER 420.2

MICROMASTER 430 .3

MICROMASTER 440 .4

SINAMICS G110.5

SINAMICS G120 .6

SINAMICS V20 .7

SINAMICS G120 .8

SINAMICS G130 .9

SINAMICS G180 .10

 

جزئیات بیشتر درباره اینورتر

اینورتر ولتاژ دی سی را به ای سی تبدیل می کند.در بیشتر مواقع،در ولتاژ دی سی ورودی کمتر است،در حالی که در ای سی برابر با ولتاژ120 ولت یا 240 ولت است.ممکن است اینورتر به عنوان تجهیزات مستقل مثل تجهیزات انرژی خورشیدی یا برای کار به عنوان منبع تغذیه پشتیبانی باتری‌هایی که جداگانه شارژ می‌شوند ساخته شود.کارکرد اینورتر در محافظت دستگاه‌های الکتریکی در برابر امواج نامناسب برق است. اینورترها این کار را با اصلاح جریان سینوسی موج برق انجام می‌دهند.به طور کلی و اساسی؛ استفاده از این دستگاه موجب امنیت و طول عمر دستگاه‌های الکتریکی می‌شود.

روش کار کردن اینورتر

اینورتر مسئولیت کنترل ولتاژ و فرکانس منبع تغذیه و تغییر یکپارچه چرخش موتورهای مورد استفاده از لوازم‌خانگی و ماشین‌آلات صنعتی را به عهده دارد.

کاربرد های اینورتر

کارکرد اینورتر ها متفاوت است. از اینورترها در کاربردهای گوناگونی استفاده می‌شود که طیفی از آداپتورهای ماشین برای برنامه‌های خانگی یا اداری و سیستم‌های شبکه بزرگ را شامل می‌شود.

منبع تغذیه:

از اینورتر می توانیم برای تبدیل برق تولیدی توسط پنل های خورشیدی و یا دیگر منابع دی سی به برق شهر استفاده کنیم.

انتقال برق به صورت HVDC :

در مسافت های بالا برای کم کردن تلفات انرژی برق به صورت ولتاژ بالا و در نوع دی سی انتقال داده می شود که در این سیستم در انتهای خط و در زمان تحویل انرژی به مصرف کننده باید برق دوباره به صورت ای سی تبدیل شود که اینورتر در این زمینه مورده استفاده قرار میگیرد.

منابع برق اضطراری:

در این منابع از باتری برای ذخیره برق به صورت دی سی  زمانی که برق شهر وجود دارد استفاده می شود.

گرمکن های القایی:

این گرمکن ها براساس ایجاد جریان گردابی کار میکنند (جریان گردابی باعث به وجود امدن گرما می شود و با مجذور فرکانس رابطه مستقیم دارد) حال اگر برق شهر را به دی سی تبدیل کنیم وبعد توسط اینورتر فرکانس را بالا ببریم جریان گردابی بالا می رود و از گرمای تولیدی این جریان‌های گردابی می‌توان به عنوان گرمکن استفاده کرد.

 اینورترها در موارد زیر به کارگرفته می شود:

-منابع تغذیه بی وقفه

-به عنوان اینورترهای مستقل

-در سیستم های انرژی خورشیدی

-به عنوان بلوک سازنده منبع تغذیه حالت سوییچ