در تمامی صنایع سبک و سنگین از انرژی الکتریکی استفاده می‌شود. در یک تحقیق به دست آمده از بررسی صنایع به نظر می‌رسد که به طور میانگین 65 درصد انرژی مصرفی صنایع از محل انرژی الکتریکی است. بر همین اساس، صرفه جویی، بهینه سازی مصرف و افزایش راندمان کاری از جمله اهداف صنایع و مجموعه‌های مختلف در حوزه انرژی می‌باشد. در مقالات قبلی معرفی مناسبی در خصوص اینورتر ها و انواع آنها داشتیم. همچنین در مقاله موسوم به طریقه نصب اینورتر به معرفی اینورتر یا درایوهای کنترل دور موتور پرداختیم و نحوه سیم بندی به همراه شرایط نصب آنها را شرح دادیم و حال در این مقاله قصد داریم تا شما را با کاربردهای این تجهیز مهم و علت استفاده از آن در صنایع گوناگون آشنا کنیم. به طور قطع می‌توانیم بگوییم که امروزه در هر صنعتی که استفاده از الکتروموتورهای صنعتی مرسوم باشد؛ استفاده از درایوهای کنترل دور به دلیل مزیت‌ها و کاربردهای فراوان قطعی است. پس از شما خواننده گرامی دعوت می‌کنیم که برای آشنایی هرچه بیشتر با کاربرد اینورتر با ما همراه باشید.
اینورتر چیست؟
اگرچه در مقالات قبلی در خصوص اینورتر و عملکرد آن به تفضیل صحبت کردیم؛ اما به طور خلاصه و مفید بار دیگر به شرح عملیات این تجهیز می‌پردازیم. به طور کلی به هر وسیله الکترونیکی که توانایی تبدیل جریان الکتریکی مستقیم (DC) به جریان الکتریکی متناوب (AC) قابل مصرف را داشته باشد؛ اینورتر می گوییم. اینورتر ها در انواع مختلف و به جهت مصارف گوناگون خانگی، تجاری و صنعتی در بازار موجود هستند. یک از انواع اینورتر های موجود در بازار دستگاه‌های کنترل دور موتورهای الکتریکی یا درایو (راه انداز) های نرم موتور موسوم به VFD (Variable Frequency Drive) ها هستند. این دستگاه‌ها برای مدیریت و کنترل موتورهای الکتریکی با دو عامل اصلی سروکار دارند: ولتاژ و فرکانس. به طور خلاصه نحوه کارکرد دستگاه‌های کنترل دور به این شرح است که آنها برق سه فاز یا تکفاز جریان متناوب مرجع را دریافت کرده، آنها را با استفاده از فرآیند یکسوسازی به برق جریان مستقیم تبدیل می‌کنند. در ادامه با توجه به فرکانس تعریف شده و با استفاده از ادوات نیمه هادی‌های الکترونیک قدرت و روش‌های PMW، آن را به برق جریان متناوب مورد نیاز برای راه اندازی الکتروموتورهای سه فاز رتور قفسه سنجابی تبدیل می‌کنند. اینورتر های کنترل دور موتور دارای مزیت‌های زیادی هستند که کمترین آن راه اندازی و توقف نرم موتور می‌باشد. در ادامه با بخشی از کاربردهای آنها آشنا می‌شویم.
انواع کاربرد اینورتر
اینورتر های کنترل دور موتور از دو بخش تشکیل شده‌اند:
الف) مدار الکترونیک قدرت که شامل ادوات الکترونیک قدرت، ترمینال‌های قدرت، بردهای قدرت و خازن‌ها می‌باشند.
ب) مدار الکترونیک فرمان که شامل بردهای فرمان، میکروچیپ (میکرو کنترلر) برنامه ریزی شده، ترمینال‌های فرمان، صفحه کلید (کی پد) و صفحه نمایش هستند.
تمامی فرمان‌ها که قابل برنامه ریزی توسط اپراتور بوده، از طریق مدار الکترونیک فرمان به مدار الکترونیک قدرت صادر شده و بر روی الکتروموتور پیاده سازی می‌شود. قابلیت توامان فرمان دهی و فرمان پذیری اینورترها باعث شده که این دستگاه با کاربردهای مختلفی در صنایع خود را نشان دهد. در ادامه به گوشه‌ای از مهمترین کاربردهای این تجهیز می‌پردازیم:
1) کاربرد اینورتر در دسترسی به سرعت های مختلف الکتروموتور
درایوهای کنترل موتور به دلیل اعمال کنترل بر روی فرکانس و قابلیت تنظیم فرکانس توسط اپراتور، این امکان را فراهم کرده‌اند تا بتوانیم از تمامی سرعت‌های تولید شده توسط الکتروموتور استفاده کنیم. البته باید در نظر داشت که استفاده از الکتروموتور در سرعت‌های بسیار پایین می‌تواند موجب تلفات گرمایی بسیار بالا شود. اما وجود این آیتم سبب می‌شود تا بتوان برای کارهای گذرا و موقتی که نیاز به سرعت‌های بسیار پایین دارند؛ از الکتروموتور به خوبی استفاده نمود.
2) کاربرد اینورتر در مدیریت و کنترل گشتاور
کنترل گشتاور از جمله مواردی است که در بسیاری از صنایع مانند سیم و کابل، نساجی و بالابرها مهم بوده و موجب بهبود کیفیت در محصول و خط تولید می‌شود. درایوهای کنترل موتور با استفاده از توابع موسوم به کنترل V/F توانسته‌اند این خاصیت را ایجاد کرده و با استفاده از دیگر مدهای کنترلی آن را بهبود دهند.
3) کاربرد اینورتر در کنترل پروژه ها
بسیاری از خطوط تولید محصول، انتقال کالا و… به طور مداوم با الکتروموتورها کار می‌کنند. در همین راستا، هرچقدر میزان کنترل پذیری الکتروموتورها بیشتر باشد و هزینه کنترل پایین‌تر، برای صاحبان صنایع مطلوب‌تر است. اینورتر با دارا بودن میکرو کنترلر برنامه پذیر و تعریف شدن مدل‌های مفید و مختلف کنترلی، این شرایط را برای کارفرمایان فراهم کرده است. امروزه اینورتر های موجود در بازار حداقل از سه مدل کنترلی برای کنترل پروژه‌ها استفاده می‌کنند که می‌توان با استفاده از سنسورها، مقاومت‌ها و ادوات بیرونی مدیریت خوبی بر روی الکتروموتورها و پروژه‌ها داشت. این مدهای کنترلی عبارت‌اند از:
الف ) مد کنترلی ولتاژ فرکانس یا V/F
ب) مد کنترلی بدون سنسور یا Sensorless Vector Control
ج) کنترل پیشرفته مشتق گیر- انتگرالی متناسب یا PID Control
4) کاربرد اینورتر در مصرف بهینه انرژی الکتریکی
افزایش راندمان کاری و در عوض آن کاهش مصرف انرژی از جمله اهداف تمامی صنایع در راستای سیاست اقتصاد مقاومتی و افزایش سود است. بر همین اصل، اینورتر با اعمال کنترل لحظه‌ای در سه بخش، این هدف را برای کارفرما محقق می‌کند تا کمترین مصرف برق را در بخش الکتروموتورها داشته باشد. این سه بخش عبارت‌اند از:
الف) کنترل در زمان و فرآیند راه اندازی موتور (جلوگیری از جریان کشی لحظه‌ای)
ب) کنترل در زمان کار موتور بر اساس فرکانس تنظیم شده توسط اپراتور یا کارفرما از طریق فیدبک های دریافتی و کنترل توان
ج) کنترل در زمان و فرآیند توقف موتور (استفاده بهینه از انرژی الکتریکی برای توقف مناسب و بی خطر)
5) کاربرد اینورتر در مدیریت از راه دور پروژه و محصولات
امروزه دو عامل در تولید و افزایش بهره‌وری از اهمیت بالایی برخوردار است:
الف) امکان اتوماسیون کردن یا اتوماتیک کردن فرآیند تولید محصول یا انجام پروژه با کمترین خطا و بیشترین بازده
ب) امکان در یافت اطلاعات در هر لحظه از پروژه و کنترل از راه دور آن
مورد اول با استفاده از موارد یک الی چهار محقق می‌شود. اما یکی از امکانات بی نظیر اینورتر های کنترل دور موتور؛ امکان دسترسی و استفاده از راه دور آنهاست. این امر با استفاده از قابلیت‌های سیستم‌های اتوماسیون صنعتی و بر بستر شبکه‌های صنعتی انجام می‌شود. در حال حاضر این امکان وجود دارد که با استفاده از درگاه‌های RJ-45 ، RS-232 و… به همراه بستر شبکه‌هایی نظیر Modbus ، Profibus ، Ethernet و… کنترل کامل بر روی درایو داشت.
6) کاربرد اینورتر در بهبود عملکرد الکتروموتور و افزایش طول عمر تجهیزات آن
در بسیاری از پروژه‌ها الکتروموتورها به تنهایی بکار نمی‌روند بلکه بر روی شفت آنها پروانه، چرخ دنده، کوپلینگ، گیربکس و… قرار دارد. یکی از مزیت‌های مهم اینورتر ها داشتن خاصیت راه اندازی نرم، عملیات کاری کنترل شده و توقف نرم الکتروموتورها می‌باشد. راه اندازی غیر نرم یا اتصال لحظه‌ای الکتروموتورها به شبکه برق باعث آسیب به تجهیزات متصل به الکتروموتورها شده و به مرور موجب آسیب داخلی الکتروموتور می‌شود.
7) کاربرد اینورتر در حفاظت از الکتروموتور با استفاده از عیب یاب داخلی
اینورتر ها از جمله ادواتی هستند که به دلیل استفاده از تجهیزاتی نظیر میکرو کنترلر ها، توانایی حفاظت از خود و الکتروموتور را نسبت به برخی خطاها و خطرها دارند. این عامل سبب شده تا برای استفاده ایمن از الکتروموتورها، نیاز به هیچ تجهیز اضافه‌ای نظیر کنتاکتور ها، بی متال‌ها و کلیدهای راه انداز موتور (کلید حرارتی) نباشد. به طور کل یک دستگاه اینورتر می‌تواند حفاظت‌های مختلفی را داشته باشد. بخشی از این حفاظت‌ها عبارت‌اند از:
الف) حفاظت در مقابل فقدان فاز ورودی یا خروجی
ب) حفاظت در مقابل افت ولتاژ یا ولتاژ بیش از حد
ج) حفاظت در برابر گرم شدن بیش از حد الکتروموتور
د) حفاظت در برابر اضافه بار
8) کاربرد اینورتر در افزایش راندمان تولید و بهبود کیفیت آن
تمام مواردی که در بالا عنوان شد؛ سبب افزایش راندمان کار و کاهش هزینه‌ها برای صنایع می‌گردد که این عامل خود به تنهایی می‌تواند تأثیر شگرف در مدیریت منابع و سیستم‌های انرژی الکتریکی داشته باشد. همچنین با توجه به عملیات نرم این تجهیز و دقت بالای آن با استفاده از فیدبک گیری، هدف بزرگ جلوگیری از خرابی یا کاهش خرابی تجهیزات مصرفی و وابسته محقق می‌شود. درایو به عنوان یک تجهیز حفاظتی مانع از سوختگی یا از کار افتادگی تجهیزات پایین دست شده و کارفرما را نسبت به بروز خسارات سنگین، ایمن می‌کند.
در این مقاله سعی کردیم تا شما را با بخش مهمی از کاربرد اینورتر ها در صنایع آشنا نماییم. شما می‌توانید نظرات، انتقادات و پیشنهادات خود را در زمینه این محصول با ما در میان بگذارید. کارشناسان برق و انرژی آماده مشاوره و پاسخگویی در خصوص نصب، راه اندازی و استفاده از این تجهیز مفید می‌باشند. انرژی در دستان تو!
