در مقالات قبلی به معرفی انواع تجهیز الکترونیکی اینورتر پرداختیم و گفتیم که کنترل کننده‌های دور موتور یا درایوهای فرکانس متغیر (Variable Frequency Drive) که در بازار با نام اینورتر شناخته می‌شوند؛ زیر مجموعه کوچکی از خانواده بزرگتر اینورتر ها هستند که به دلیل شباهت در ساختار فنی با این نام شناخته می‌شوند. در این مقاله قصد داریم تا شما را با طرز کار اینورتر های کنترل دور آشنا کنیم و در نهایت به معرفی روش نصب اینورتر های تک فاز و سه فاز بپردازیم. با ما همراه باشید.
طرز کار اینورتر چگونه است؟
در مقاله قبلی در خصوص طرز کار عمومی تجهیز اینورتر توضیح دادیم. اما طرز کار آن در اینورتر های کنترل دور موتور به دلیل اعمال کنترل ولتاژ و فرکانس کمی متفاوت است. دستگاه‌های کنترل دور موتور در حقیقت ولتاژ AC با فرکانس 50 هرتز شما را در ورودی دریافت کرده و در نهایت ولتاژ AC با فرکانس مورد نظر شما در چارچوب فرکانس تعریف شده برای دستگاه را در خروجی تحویل می‌دهند. شاید این سؤال مطرح شود که وقتی ورودی دستگاه AC و خروجی آن هم از نوع AC است؛ پس چگونه به این دستگاه اینورتر گفته می‌شود؟ در حالیکه یک دستگاه اینورتر در حقیقت یک مبدل DC به AC است. پاسخ شما در مدار دستگاه‌های کنترل دور موتور است. یک دستگاه کنترل دور موتور به طور کلی دارای یک مدار کنترل (برای اجرای دستورات اعمال شده و کنترل ورودی و خروجی) و یک مدار قدرت (برای انجام عملیات‌های خواسته شده توسط برد کنترل بر روی ولتاژ ورودی قدرت) می‌باشد. طرز کار اینورتر به این صورت است که ابتدا ولتاژ ورودی شما (مثلاً سه فاز 380 ولت AC) وارد دستگاه می‌شود سپس با استفاده از تجهیزات نیمه هادی الکترونیک صنعتی (مثلاً IGBT ها) و فیلترها تبدیل به برق DC خالص (بدون اعوجاج یا خطا) می‌شود.
در ادامه این ولتاژ DC شکل گرفته با استفاده از ادوات الکترونیک و بر اساس مواردی که در مقاله‌های قبلی گفتیم به‌وسیله عملیات PWM تبدیل به یک موج سینوسی مطلوب با فرکانس مطلوب مورد نظر ما شده و به موتور اعمال می‌گردد. فراموش نکنید که دستگاه‌های اینورتر راه انداز موتور از خانواده راه انداز های نرم موتور هستند به این معنی که راه اندازی و توقف الکتروموتورها در این دستگاه‌ها به صورت آرام بوده و در نهایت بر اساس فرکانس درخواستی ما برای کنترل سرعت الکتروموتور می‌باشد.
این مطلب به این معنی است که خروجی اینورتر در این تجهیز به این صورت است که موج سینوسی را از فرکانس 0 تا فرکانس مطلوب بر اساس زمان تعریف شده به موتور القا می‌کند. همچنین به دلیل اینکه در زمان توقف باید توقف آرام باشد و این مدل توقف می‌تواند باعث ایجاد خاصیت ژنراتوری در الکتروموتورهای توان بالا شود؛ این امکان وجود دارد که در درایوهای کنترل دور موتور از مقاومت ترمزها استفاده کنیم تا به سبب آن؛ انرژی الکتریکی تولید شده را به انرژی حرارتی یا تلف شده تبدیل کنیم. عدم استفاده از مقاومت می‌تواند باعث آسیب شدید به تجهیز شود.
اینورتر های کنترل دور موتور موجود در بازار به دو دسته کلی تکفاز و سه فاز تقسیم می‌شوند. نمونه‌های تکفاز، برق 220 ولت AC تکفاز را در ورودی دریافت کرده و در نهایت برق 220 ولت AC سه فاز را با فرکانس مورد نظر ما در خروجی تحویل می‌دهند. علت استفاده از این دستگاه‌ها، قابلیت راه اندازی الکتروموتورهای قدرت تکفاز به صورت سه فاز حتی در توان‌های پایین است. نمونه‌های سه فاز نیز برق 380 ولت AC سه فاز را در ورودی دریافت کرده و در خروجی برق 380 ولت AC سه فاز را با فرکانس مورد نظر ما تحویل می‌دهد.
راهنمای نصب اینورتر سه فاز
برای نصب صحیح یک اینورتر بهتر است ابتدا به مطالعه دفترچه راهنمای آن اقدام کنید زیرا موارد فنی در خصوص محیط نصب، شرایط نصب و نحوه سیم بندی دستگاه به خوبی در آن ذکر شده است. در این مقاله ما برای مثال به معرفی راهنمای نصب یکی از اینورتر های شرکت LS می‌پردازیم. شما می‌توانید از طریق وب سایت ما و با مراجعه به محصولات درایوهای LS ، راهنمای نصب هرکدام از اینورتر های این شرکت را از بخش پیوستها دریافت نمایید.
از نظر شرایط نصب و مکان نصب می‌توانیم بگوییم که این دو مورد برای اینورتر های تک فاز و سه فاز یکسان است و آنچه حائز اهمیت است؛ تفاوت در سیم کشی‌هاست. در ادامه به معرفی طریقه نصب اینورتر سه فاز و موارد مهم می‌پردازیم:
شرایط محیطی نصب
مطابق با اطلاعات داخل دفترچه راهنمای نصب، دمای محیط کاری برای دستگاه باید بین 10- تا 50+ درجه سانتی گراد باشد. رطوبت محیط نباید متجاوز از 95 درصد باشد (زیرا امکان رسانایی و آسیب قطعات در شرایط مرطوب وجود دارد). محیط نصب به دلیل عملیات سوئیچینگی که در درایو انجام می‌شود باید فاقد مواد اشتعال پذیر، گازهای سمی، خطرناک و خورنده و روغن‌های اشتعالی و به طور کلی کاملاً خشک باشد. همچنین ارتفاع نصب در این دستگاه به علت موضوع فشار هوا مهم است و دستگاه باید در ارتفاع کمتر از 1000 متر و فشار هوای 70 تا 106 کیلو پاسکال نصب شود. محل نصب ترجیحاً بهتر است که فاقد لرزش بوده یا لرزش آن حداقل باشد. پس دقت داشته باشید که دستگاه نباید نزدیک کوره‌ها، نزدیک گازها و مایعات قابل اشتعال سریع و یا بر روی تنه متحرک دستگاه‌ها نصب شود.
مکان نصب اینورتر
مکان نصب دستگاه‌های کنترل دور موتور نیز تابع شرایط و موارد مخصوص به خود است. بر اساس مواردی که در دفترچه آمده، بهتر است تا درایوها جدای از دیگر ادوات و تجهیزات برقی در یک تابلو جداگانه نصب شوند. یک درایو دست کم باید 4 اینچ از پایین و بالا و 2 اینچ از کناره‌ها و روبرو فاصله هوایی برای عملکرد بادوام‌تر و تهویه مناسب داشته باشد. همچنین به دلیل قرار گیری فن خنک کننده اینورتر ها در زیر آنها، نباید درایوها را زیر هم نصب کرد؛ بلکه در یک تابلو برق، درایوها در کنار یکدیگر نصب می‌شوند. مورد بعدی دقت در محل سوراخ کاری و نصب دریچه‌های هوا برای تابلو برق‌های مجهز به اینورتر است. دریچه‌های هوا باید به گونه‌ای تعبیه شوند که هوای تازه به راحتی از پایین تابلو وارد شده و به وسیله گردش هوایی که توسط فن‌های اینورتر اتفاق می افتد، هوای گرم از بالای آن به راحتی خارج شود.
سیم کشی یا نقشه مدار اینورتر سه فاز
همانگونه که می دانید در تمامی سیستم‌های برق صنعتی، سیم کشی یا وایرینگ به دو بخش قدرت و فرمان تقسیم بندی می‌شود. سیم بندی قدرت در اکثر اینورتر ها مشابه بوده و سیم بندی مدار فرمان با توجه به دستوراتی که به اینورتر داده می‌شود و با توجه به برنامه ریزی انجام شده برای اینورتر متفاوت است. مدار فرمان بخشی است که با استفاده از عوامل ولتاژی و جریانی و یا با استفاده از سیستم‌های شبکه صنعتی به کنترل سیستم کمک می‌کند. بخش قدرت نیز به ارتباط بین شبکه برق، درایو و الکتروموتور می‌پردازد. ما نیز در این بخش به معرفی سیم بندی بخش قدرت در یک نمونه از اینورتر LS می‌پردازیم:
مطابق با تصویر فوق برای اتصال برق شبکه به الکتروموتور، ابتدا از یک کلید اتوماتیک کمپکت استفاده می‌کنیم که میزان جریان نامی این کلید باید مطابق با مقدار اعلام شده در دفترچه اینورتر بر اساس توان نامی اینورتر باشد. پس از آن از یک کنتاکتور با توجه به مقدار اعلام شده در دفترچه اینورتر استفاده می‌کنیم. این دو تجهیز به منظور حفاظت از سیستم قدرت مدار نسبت به مواردی نظیر نوسانات، فقدان فاز و… می‌باشد. در ادامه به منظور اصلاح و فیلتر کردن هارمونیک‌ها می‌توانیم از راکتور یا چوک های AC و DC استفاده کنیم. چوک ها به منظور اصلاحات هارمونیکی شبکه، بهبود ضریب قدرت، کاهش نویز در مدار و… مورد استفاده قرار می‌گیرند. در اینجا لازم است تا دو نکته مهم را بازگو کنیم :
1- اینورتر به دلیل عملیات سوئیچینگ داخلی یکی از بزرگترین تولید کنندگان نویز در مدار است. در نتیجه استفاده از چوک ها می‌تواند در کاهش نویزها مؤثر باشد. همچنین در برخی از اینورتر های جدید برای مقابله با نویزها از فیلتر EMC استفاده می‌شود که توصیه ما استفاده از این فیلترها می‌باشد.
2- مطابق با تصویر بالا نه تنها در این مدل اینورتر، بلکه در تمامی برندها و مدل‌ها توصیه اکید می‌شود که پس از اینورتر و پیش از اتصال به موتور از هیچ تجهیز حفاظتی نظیر کلید کامپکت، کنتاکتور، کلید مینیاتوری، کلید حرارتی و … استفاده نکنید و اینورتر را مستقیم به الکتروموتور متصل نمایید. در شرایط خاصی نظیر راه اندازی چند موتور با یک درایو که دستگاه این قابلیت را دارد و مدار خاصی برای آن تعریف شده، می‌توان از تجهیزی مانند کنتاکتور استفاده کرد. استفاده از تجهیزات حفاظتی پس از درایو و پیش از الکتروموتور می‌تواند موجب آسیب به درایو و ایجاد نقص در سیستم ایمنی هوشمند آن شود.
بر اساس دو نکته عنوان شده در بالا، پس از اتصال برق ورودی از طریق چوک ها یا از کنتاکتور ها به درایو، اکنون لازم است تا درایو را به موتور متصل کنیم. اتصال درایو به موتور بر اساس سیم بندی ترمینال‌های الکتروموتور صورت می‌گیرد.
برای اتصال درایو به الکتروموتور ابتدا به پلاک الکتروموتور نگاهی می‌اندازیم. مطابق با مقادیر ثبت شده بر روی پلاک فوق، برای اتصال سه فاز 380 ولت AC، سیم بندی ترمینال‌های این الکتروموتور باید به صورت ستاره باشد. اتصال ترمینال‌های الکتروموتور به صورت یک خط مطابق با تصویر زیر، اتصال ستاره را برای ما محقق می‌کند.
مطابق با تصویر فوق ارتباطی بین ترمینال W2، U2 و T2 ایجاد می‌کنیم و در نهایت ترمینال‌های W1، U1 و T1 به ترمینال‌های خروجی درایو متصل می‌کنیم.
در ویدیو زیر می توانید با آموزش عملی سیم‌بندی الکتروموتور برای اینورتر(ACدرایو) آشنا شوید.
سیم کشی یا نقشه مدار اینورتر تکفاز
برای آموزش نصب اینورتر تک فاز باید بگوییم که تفاوت آن چنانی میان سیم بندی یک اینورتر تکفاز با سیم بندی یک اینورتر سه فاز وجود ندارد. استفاده از ادواتی مانند کنتاکتور برای حفاظت سیستم مدار اینورتر در مدل‌های تک فاز مرسوم بوده، اما استفاده از کلید اتوماتیک خیلی مرسوم نیست. شاید این سؤال پیش بیاید که با توجه به اینکه برق تکفاز شامل یک فاز و یک نول است و ترمینال‌های کنتاکتور ها سه فاز است؛ ارتباط چگونه است؟ جواب کاملاً مشخص است؛ سیم نول به صورت مستقل وارد مدار قدرت اینورتر می‌شود و سیم فاز نیز بین یک ترمینال با دو ترمینال دیگر در ورودی پل می‌زنیم و در خروجی استفاده می‌کنیم. مورد بعدی که حائز اهمیت است؛ نحوه سیم بندی الکتروموتور برای ارتباط با اینورتر است. نگاهی دیگر به پلاک موتور بیاندازید. برای مثال در پلاک فوق، در حالت تکفاز 220 ولت AC ؛ اتصالات ترمینال‌های موتور باید به صورت مثلث باشد. اتصال مثلث به اتصال 111 نیز معروف است. بر همین اساس مطابق با تصویر زیر سیم بندی صورت می‌گیرد:
این مقاله به بررسی نصب اینورتر های تکفاز و سه فاز، سیم کشی مدار قدرت آنها و طرز کار اینورتر ها اشاره کرد. فراموش نکنید که حتماً برای نصب هر تجهیز برقی صنعتی، تمامی جوانب ایمنی در کار را در نظر بگیرید. همچنین مجدداً یادآوری می‌کنیم که مابین اتصال اینورتر و الکتروموتور از هیچ تجهیز حفاظتی و کنترلی استفاده نکنید. شما می‌توانید نقطه نظرات و سؤالات خود را در ذیل همین پست و یا از طریق ارتباط با کارشناسان برق و انرژی با ما در میان بگذارید. انرژی در دستان تو!
