بررسی کاربرد اینورتر در صنایع مختلف؛ از آسانسور تا تجهیزات پزشکی

برای درک بهتر کاربرد اینورتر در صنایع مختلف، از آسانسور تا تجهیزات پزشکی ابتدا باید بدانیم که اینورتر چیست و چگونه کار می­کند؟ و چه کارایی­هایی می تواند داشته باشد. در این مقاله با اینورتر و نحوه عملکرد آن، انواع مختلف آن و نقش حیاتی اینورتر آشنا می‌شوید. در انتها خواهیم گفت چگونه اندازه و توان مناسب اینورتر را برای نیازهای خود انتخاب کنید. با ما همراه باشید.

اینورتر چیست؟

اینورتر دستگاهی است که برق مستقیم DC را به برق متناوب AC تبدیل می­کند. برق مستقیم DC تغییر پلاریته ندارد و همانند انرژی ذخیره شده در باتری­ها می تواند تولید شود اما برق AC با پلاریته مثبت و منفی نوسانی که برای انتقال برق از این روش استفاده می­کنند برق شهری نیز می­گویند که تمام تجهیزات برقی با برق متناوب AC کار می­کنند. از این­رو اینورتر­ بخش جدایی ناپذیر بسیاری از دستگاه­های الکترونیکی است؛ پنل­های خورشیدی بدون اینورتر­ها نمی­توانند انرژی تولیدی خود را به مصرف کننده برسانند.

دقت کنید که کار اصلی یک اینورتر این است:

1- تبدیل برق DC (مثل باتری) به برق AC با ولتاژ و فرکانس ثابت (معمولاً ۵۰ یا ۶۰ هرتز).

2- اینورتر معمولی فرکانس ثابت تولید می‌کند، نه قابل تنظیم.

3- هدفش فقط شبیه‌سازی برق شهر است تا وسایل برقی کار کنند.

4- معمولاً شکل موج خروجی آن سینوسی خالص (Pure Sine) یا شبه‌سینوسی است.

در نتیجه یک اینورتر معمولی نمی‌توانند سرعت، گشتاور، یا جهت دوران موتور را کنترل کنند، چون فرکانس‌شان ثابت است. پس چرا در خیلی از منابع نوشته شده که اینورتر آسانسور می تواند سرعت و گشتاور را کنترل کند؟ این یک اشتباه رایج است.

در واقع در آسانسورها و کنترل الکتروموتورها درایوی به نام VDF کار را انجام می­دهد. دستگاه variable frequency drive یا درایو الکتروموتور AC است که اشتباها به اسم اینورتر آن را معرفی می­کنند.

VFD چیست و چه تفاوتی با اینورتر دارد؟

variable frequency drive دستگاهی که می­تواند با تغییر فرکانس و ولتاژ برق ورودی، سرعت و گشتاور موتورهای AC را کنترل کند. VDF از سه ساختار کلی زیر تشکیل شده است:

1- Rectifier (یکسوکننده): برق AC ورودی (مثلاً ۳ فاز ۳۸۰ ولت) را به DC تبدیل می‌کند.

2- DC Bus (باس DC): انرژی DC را ذخیره و صاف می‌کند.

3- Inverter (مبدل): دوباره DC را به AC تبدیل می‌کند، اما با فرکانس و ولتاژ قابل کنترل.

اینورتر آخرین بخش یک درایو VDF است بنابراین همه به اشتباه تصور می­کنند که کل این درایو یک اینورتر است. بنابراین فراموش نکنید که:

هر VFD شامل یک اینورتر هست، ولی هر اینورتر الزاماً VFD نیست.

مطالب مرتبط: اینورتر خورشیدی

بررسی کاربرد اینورتر در صنعت آسانسور

آسانسورها یک نمونه­ی بارز از استفاده VDFها است. همان­طور که در بالا به آن اشاره شد این داریو دارای سه بخش اصلی است که یکی از آن­ها اینورتر است. درایو VDF با تنظیم ولتاژ و فرکانس برق تغذیه‌شده موتور آسانسور را کنترل می­کنند. به همین دلیل می­توانند به صورت دقیق کابین آسانسور را در طبقه مورد نظر متوقف و شتاب و کاهش نرم حرکت آسانسور را ایجاد کند. آسانسورهای مسافری، بیمارستانی و یا باربری از اینورترهای متنوع و متفاوتی متناسب با عملکرد آسانسور استفاده می­کنند.

نحوه عملکرد اینورتر در آسانسور

در آسانسورهای مدرن و استاندارد امروزی از اینورتر معمولی استفاده نمی‌شود، بلکه همیشه از اینورتر نوع VFD (درایو فرکانس متغیر) یا VVVF (Variable Voltage Variable Frequency) استفاده می‌کنند. اینورتر معمولی با تبدیل برق DC به AC فقط می­تواند تغذیه آسانسور را تامین کند ولی نمی­تواند سرعت و گشتاور موتور را کنترل کند.

کاهش مصرف انرژی در آسانسور

سیستم بازیابی انرژی یک قابلیت اضافی است که در برخی از درایوهای آسانسور(Regenerative VFD) وجود دارد که قابلیت بازگرداندن انرژی اضافی هنگام ترمزگیری به سیستم برق را دارند. این عمل باعث کاهش مصرف انرژی و هزینه‌ها می­شود. همچنین این درایوهای آسانسور به گونه­ای طراحی شده اند که در حالت بیکار و عملیاتی مقدار نیروی برق مصرفی را به حداقل برسانند.

افزایش طول عمر قطعات آسانسور

با کاهش تنش­های مکانیکی و الکتریکی در موتور و سایر اجزای آسانسور، عمر مفید قطعات افزایش می­یابد.

انواع مدل‌های اینورتر در تجهیزات صنعتی

اینورتر­ها انواع و کارایی متفاوتی دارند که بسته به نوع موتور و تجهیزات باید از اینورتر مناسب استفاده کرد. بر اساس منبع ورودی، روش اتصال، شکل موج خروجی و سایر ویژگی‌های کاربردی، اینورترها به ۱۷ نوع مختلف تقسیم می‌شوند. هر نوع اینورتر دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود هستند.

مدل‌های VDF برای موتورهای آسانسور

سه مدل VDF معمولا در آسانسورها استفاده می­شود:

1- مدل‌های مخصوص آسانسورهای سرعت پایین.

2- مدل‌های مخصوص آسانسورهای سرعت بالا.

3- مدل‌های بدون موتورخانه (MRL) که جمع‌وجور، کم‌مصرف و مناسب فضاهای کوچک هستند.

در برخی مدل­های پیشرفته آسانسور سیستم‌های بازیافت انرژی در VDFها وجود دارد.

طرح بهینه سازی با بازیافت انرژی

با گرفتن ترمز در آسانسور بخش زیادی از انرژی الکتریکی به گرما تبدیل شده و هدر می­رود. سیستم‌های بازیافت انرژی در VDFها، این انرژی را مجددا بازیابی کرده و به شبکه برق تزریق می­کند و از اتلاف انرژی الکتریکی جلوگیری می­کند. استفاده از VDFها با این قابلیت باعث بهینه­سازی مصرف انرژی می­شود.

مدل‌های اینورتر و VDF برای تجهیزات پزشکی

اینورتر­های تجهیزات پزشکی باید از حساسیت بالایی برخوردار باشند. دقت بالا و پایداری انرژی در این عرصه نقش حیاتی دارد. در این صنعت از هر دو مدل اینورتر و درایو­های VDF استفاده می­شود.

در سیستم­های UPS بیمارستانی، تجهیزات آمبولانس و برخی تجهیزات خاص پزشکی که ممکن است اینورتر داخلی داشته باشند.

سانتریفیوژ آزمایشگاهی، پمپ­های خلأ، کمپرسورهای هوای پزشکی، سیستم تهویه اتاق عمل، پمپ‌های پرفیوژن یا دیالیز از VDF استفاده می­کنند.

نکات مهم در خرید اینورتر پزشکی

اول از همه باید بررسی کنید که به یک VDF یا اینورتر نیاز دارید.

اگر به یک اینورتر پزشکی نیاز دارید:

موج خروجی، استاندارد پزشکی، حفاظت‌ها و قابلیت UPS داخلی بیشترین تاثیر را بر قیمت اینورتر پزشکی دارند.

 اگر به یک VDF پزشکی نیاز دارید باید:

1- توان موتور

2- ولتاژ و جریان ورودی

3- کنترل پیشرفته، برند و استاندارد صنعتی

4- قابلیت بازیابی انرژی

5- فرکانس خروجی و دقت کنترل

6- محیط کاربری، قابلیت شبکه و ارتباطات و اضافات حفاظتی

در کل مهم­ترین فاکتورهایی آن توان موتور، نوع کنترل و قابلیت‌های پیشرفته مثل بازیابی انرژی بیشترین تاثیر را بر قیمت VFD دارند.

مطالب مرتبط:  اینورتر LS

بررسی قیمت اینورتر در صنایع مختلف

قیمت اینورتر­ها هم به کاربرد، توان، برند، کیفیت موج خروجی که چه قدر به سینوسی واقعی نزدیک است بستگی دارد. قیمت اینورتر­های می تواند از 5 میلیون تومان شروع شود و به بالای 500 میلیون تومان هم برسد.

 بررسی قیمت VDFها در صنایع مختلف

Vfd ها عوامل تاثیر گذارشان، توان، منو و ویژگی های کنترلی، برند است که بسته به نوع آن می­تواند از 5 تا 500 میلیون به بالا باشد. به طور مثال صنایع سبک و عمومی (فن، پمپ، نوار نقاله) از 5 تا 18 میلیون یا صنایع سنگین و تخصصی از 18 تا 100 میلیون تومان یا بیشتر باشد.

نحوه خرید اینورتر با توجه به کاربرد

مهم­ترین نکته­ای که هنگام خرید اینورتر باید به آن توجه کنید کاربرد و دلیل خرید اینورتر می­باشد.

نکات کلیدی انتخاب  VDFمناسب برای آسانسور

برای انتخاب مناسب VDF با توجه به نیاز خود به نکات زیر توجه کنید:

1- توان نامی موتور (kW یا HP) برای جلوگیری از اضافه‌بار.

۲- ولتاژ و جریان نامی ورودی و خروجی.

۳- نوع کنترل: اسکالر (V/F)، برداری (Vector)، یا سروو.

۴- مقاومت در برابر شرایط محیطی مانند دما، رطوبت و گردوغبار (درجه حفاظت IP).

۵- امکانات ارتباطی مثل Modbus، CANopen یا Profibus برای ادغام با سیستم‌های کنترل صنعتی.

۶- قابلیت‌های حفاظتی شامل اضافه‌بار، اضافه‌دما، خطای فاز و اتصال کوتاه.

انتخاب درست بر پایه مشخصات موتور و نوع کاربرد، عمر تجهیزات را افزایش داده و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد.

فاکتورهای مهم خرید

اینورترها یا VDF­های تجهیزات پزشکی نباید سبب ایجاد نویز در این تجهیزات شوند. بی­صدا و راندمان بالایی داشته باشند. همیشه بهتر است که از برند­های مطمئن و با گارانتی استفاده کنید که مورد تایید سازمان فنی تجهیزات پزشکی باشد و همچنین دارای گواهینامه CE و ISO باشد.

یک اینورتر و VDF خوب و مناسب باید از پایداری و ایمنی بالایی برخوردار باشد.

نحوه استفاده از اینورتر در تجهیزات پزشکی

اینورترها به عنوان مبدل الکتریکی معمولا بین منبع تغذیه و موتور قرار می­گیرد تا فرکانس و ولتاژ مورد نیاز دستگاه را تنظیم کند.

بهینه سازی مصرف انرژی در بیمارستان‌ها

بیشترین مصرف انرژی در بیمارستان‌ها مربوط به سیستم‌های تهویه، پمپ‌ها و کمپرسورهاست. استفاده از VDF باعث می‌شود این تجهیزات متناسب با بار واقعی کار کنند، نه همیشه در حداکثر توان. کنترل هوشمند دور فن‌ها و پمپ‌ها با استفاده از VDF، ضمن حفظ دمای بهینه، نویز صوتی را نیز کاهش می‌دهد که برای محیط بیمارستان بسیار مهم است.

کاربرد اینورتر در صنایع غذایی

در مراحل مختلف تولید از تامین برق تا دستگاه­های تولیدی صنایع غذایی از اینورتر­ها و VDFها استفاده می­کنند. نحوه عملکرد VDF در خط تولید مواد غذایی این­گونه است که با تغییر فرکانس و ولتاژ تغذیه موتور، امکان تنظیم لحظه‌ای سرعت چرخش را فراهم می‌کند. این ویژگی، کنترل دقیق فرآیند را امکان‌پذیر کرده و باعث کاهش خرابی در دستگاه‌های پرکن، پمپ و نوار نقاله می‌شود.

کاهش ضایعات و افزایش کیفیت

با کنترل سرعت و تنظیم دقیق ضایعاتی که در فرایند تولید ایجاد می­شود کاهش می­یابد و کیفیت محصولات تولیدی افزایش پیدا می­کند.

مدل‌های مناسب برای صنایع غذایی

در صنایع غذایی معمولاً از اینورترهای معمولی استفاده نمی­شود. درایو VDF­ که اکثرا آن را با اسم اینورتر صنعتی هم می­شناسند برای کنترل سرعت و گشتاورهای موتور AC استفاده می­شود. مدل­های مناسب باید استاندارد IP65 یا بالاتر داشته باشند تا در برابر رطوبت و شست‌وشو مقاوم باشند.

کاربرد VDF در صنایع نفت و گاز

در این صنایع، VDF برای کنترل پمپ‌های استخراج، پمپ‌های انتقال نفت خام، گاز یا مواد شیمیایی، کمپرسورها، فن‌های خنک‌کننده و نوارهای انتقال مواد استفاده می‌شوند.

انواع VDF در صنعت نفت و گاز

VDF باید دارای گواهی ATEX یا IECEx باشد تا در برابر انفجار مقاوم باشد. در این صنعت از سه نوع اصلی استفاده می‌شود:

۱. Low Voltage Drives (LV) برای موتورهای تا 690 ولت.

۲. Medium Voltage Drives (MV) برای موتورهای بزرگ تا 13.8 کیلوولت.

۳. Explosion-proof Inverters برای محیط‌های مستعد گازهای قابل اشتعال.

نکات مهم در انتخاب VDF نفت و گاز

نوع VDF انتخابی به توان موتور، شرایط محیطی، و نیاز به کنترل لحظه‌ای فشار و جریان بستگی دارد.

جدول مقایسه کاربرد اینورتر در صنایع مختلف

نکات مهم در بهینه سازی استفاده از اینورتر

بهینه­سازی استفاده از اینورتر به انتخاب یکی اینورتر مناسب بستگی دارد. برای انتخاب اینورتر باید این نکات را در نظر بگیریم:

1- برند و گارانتی معتبر اصالت کالا را تضمین می­کند.

2- توجه به مدل، کارایی و توان دستگاه متناسب با نیاز خود

3- مراقبت و نگه­داری صحیح از دستگاه و توجه به سرویس دوره­ای

افزایش طول عمر تجهیزات با VFD

درایو فرکانس متغیر (VFD) با کاهش ضربه‌های مکانیکی و الکتریکی، فشار وارد بر موتور، یاتاقان‌ها و تجهیزات جانبی را کاهش می‌دهد و در نتیجه طول عمر مفید دستگاه‌ها افزایش می‌یابد.

در دستگاه‌های پزشکی به دلیل حساسیت بالا، استفاده از VFD ضروری است؛ زیرا کنترل دقیق جریان و سرعت باعث عملکرد پایدار، ایمن و دقیق تجهیزات می‌شود.

در صنایع صنعتی نیز VFDها از موتور و تجهیزات جانبی در برابر اضافه‌بار، نوسانات برق و شوک‌های ناگهانی محافظت می‌کنند، که این امر به افزایش عمر مفید کل سیستم کمک می‌کند.

نتیجه ­گیری

اینورترها یکی از مهم­ترین ابزارهای الکترونیکی است که برای برق مورد نیاز تولیدی از باتری­های خورشیدی، UPSها به برق شهری مورد نیاز تبدیل می­کنند و درایوهای فرکانس متغیر (VFD) ابزار کلیدی در کنترل دقیق سرعت، شتاب موتور، صرفه‌جویی در انرژی، افزایش طول عمر تجهیزات و بهبود عملکرد سیستم‌ها است. با توجه به چیزهایی که تا الان گفتیم متوجه شدیم امروزه VDF­ها به دلیل کارایی بالا و برآورد نیاز در بسیاری از مقاصد جایگزین اینورتر معمولی می­شود. جایی که تنها تبدیل انرژی هدف کار نیست. زمانی که به یک ابزار نیاز داریم تا علاوه بر تبدیل ولتاژ DC به AC کنترل و دقت بالایی داشته باشد، اینجاست که اهمیت VDFها نمایان می­شود.

همان­طور که از اهمیت  و تفاوت یک اینورتر و VDF خوب و سالم اطلاع دارید همیشه از سایت­های معتبر برندهای معتبر را خریداری کنید. برای دیدن اینورترهای و VDF­های مناسب می­توانید با سرچ کردن در سایت اینورترهای کاربردی را مشاهده کنید.