استفاده از اینورترها یکی از راه های کاهش انرژی و صرفه جویی می باشد. استفاده از اینورترها سبب کاهش انرژی مصرفی و لذا کاهش هزینه برق، کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور، امکان تغییر سرعت و تغییر حرکت موتور ، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است، امکان کنترل از راه دور، ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور می شود و به طور کلی مزایای مختلفی به ویژه برای موتور در سیستم دارد.
به طور کلی، اینورتر ها به دلایل زیر استفاده می شوند:
تطبیق سرعت اینورتر ها با نیازمندی فرآیند.
تطبیق گشتاور اینورتر با نیازمندی فرآیند.
صرفه جویی در انرژی و بهبود کارآیی.
کاربرد اینورتر در ایجاد گشتاور متغیر
بارهایی که به درایو های AC اعمال می شود به دو گروه تقسیم می شود: ۱: گشتاور ثابت ۲: گشتاور متغیر
توانایی صرفه جویی انرژیی بارهای گشتاور متغیر، بسیار بیشتر از بارهای گشتاور ثابت است. بارهای گشتاور متغیر شامل پمپ ها و فن های گریز از مرکز است که اکثرا کاربردهای HVAC که مخفف کلمه های Heating, ventilation, and air conditioning هست را تشکیل می دهند،که به مجموعه تکنولوژی های مربوط به گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع گفته میشود که در برگیرنده فناوری های مربوط به ایجاد آسایش از طریق تهویه و ایجاد شرایط دمایی مطبوع برای محیط های داخلی ساختمان است.
بارهای گشتاور ثابت شامل نوار نقاله ارتعاشی، پرس پانچ، سنگ شکن، ماشین ابزارها و کاربردهای دیگری هستند که در آنها درایو از نسبت ثابت V/F پیروی میکند یعنی به آن اندازه که فرکانس تغییر می کند به همان نسبت ولتاژ تغییر خواهد کرد.
کاربرد اینورتر در کاهش مصرف انرژی
درایو های AC یا اینورتر به ما این امکان را می دهند که در زمانی که الزامات بار کمتر از سرعت کامل است انرژی کمتری نسبت به دیگر تکنیک های کنترل سرعت مصرف کند،
چرا بارهای گشتاور متغیر در اینورتر صنعتی موجب صرفهجویی زیاد در انرژی میشوند؟
یک اینورتر با عملکرد صرفهجویی در مصرف انرژی خود ابتدا با تعیین میزان نیروی اعمال شده به موتور، لغزش آن را بهینه سازی میکند، سپس میزان توانی را که باید برای موتور اعمال شود را بر اساس طیف فرکانس، پارامترهای تنظیم شده موتور، و اندازه گیری های توان محاسبه خواهد کرد.
اکثر اینورتر ها دارای قابلیت PID برای کاربردهای فن و پمپ هستند،که اجازه می دهد تا اینورتر نقطه تعیین شده را بر اساس بازخورد واقعی از فرایند حفظ کند. از مبدل و یا فرستنده برای تشخیص متغیرهای فرایند مانند سطح فشار، سرعت جریان مایع، سرعت جریان هوا و یا سطح مایع استفاده میشود، سپس سیگنال به PLC فرستاده میشود که بازخورد را از فرایند به درایو ارسال میکند. درایو از این بازخورد مستمر برای تنظیم خود برای حفظ نقطه تعیین شده استفاده میکند.
کاربرد اینورتر در افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش تعمیر و نگهداری
روش های تک سرعتی موتور را به طور ناگهانی استارت میزنند و آن را در معرض گشتاور استارت بالا و نوسانات جریان قرار میدهند که تا ۱۰ برابر جریان بار کامل است. از سوی دیگر، اینورتر های AC به طور یکنواخت و تدریجی موتور را تا سرعت عملیاتی بالا می برند تا موجب کاهش تنش مکانیکی و الکتریکی، کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری و افزایش عمر موتور و تجهیزات مربوطه شوند.
راه اندازهای نرم یا سافت استارترها قادر به افزایش سرعت موتور به طور تدریجی هستند، اما به دلیل ولت کنترل بودن تنها میتوانند جریان راه اندازی ۱۰ برابری را به ۵ برابر کاهش دهند اما در درایوها ما شاهد آن هستیم که جریان راه اندازی به ندرت بالاتر از جریان نامی موتور افزایش میابد و درایوها را میتوان برنامه نویسی کرد تا سرعت موتور را به طور بسیار تدریجی تر و هموارتر بالا ببرند و میتوانند موتور را با سرعتی کمتر از سرعت کامل به کار اندازند تا سایش و پارگی را کاهش دهند.
اینورتر های AC همچنین میتوانند موتور را با الگوهای تخصصی به کار اندازند تا تنش مکانیکی و الکتریکی را به حداقل برسانند. به عنوان مثال، الگوی منحنی S را میتوان به کاربرد نقاله اعمال کرد که موجب کنترل نرم تر کاهش شتاب و افزایش شتاب میشود که باعث کاهش خلاصی میشود که میتواند هنگام افزایش یا کاهش شتاب نوار نقاله رخ دهد.
دلایل زیاد و مختلفی برای کاریرد اینورتر در صنعت وجود دارد. در برخی کاربردها از قبیل ماشین های کاغذ سازی نمی توانند بدون درایوها شروع به کار کنند، درحالی که در برخی کاربردهای دیگر مثل پمپ های سانتریفیوژ درایو ها می توانند به منظور (energy saving) صرفه جویی در انرژی بسیار مفید باشند.
کنترل کننده دور موتور یا درایو چیست؟
به دلیل افزایش کاربرد موتورهای القایی در صنعت، کنترل این موتورها اهمیت ویژه ای پیدا کرده است. درایوالکتریکی در یک موتور الکتریکی عبارت است از سیستمی که سرعت و گشتاور یک موتور الکتریکی را کنترل میکند. درایو یک سیستم برای کنترل کردن سرعت چرخش یک موتور ACبا کنترل کردن فرکانس تغذیه اعمال شده به موتور الکتریکی است.
به کنترل کننده دور موتور به اصطلاح ACDrive، Inverter، VFD (درایو فرکانس متغیر)، AFD (درایو فرکانس قابل تنظیم) یا VSD (درایو سرعت متغیر) گفته می شود.
روش عملکرد درایو
برای تغییر دور موتور نیاز به تغییر فرکانس کار موتور می باشد. با توجه به فرمول N= F*60/P (که در آن N سرعت موتور، F فرکانس برق شبکه و P تعداد قطب های موتور می باشد) مشاهده می شود که برای تغییر سرعت N باید مقدار فرکانس F تغییر یابد.
ازطرفی به دلیل اینکه جریان موتور متناسب با نسبت ولتاژ به فرکانس V/F اعمالی به موتور می باشد، پس کاهش فرکانس به تنهایی باعث افزایش جریان موتور می شود. بنابراین برای تغییر سرعت موتور نیاز می باشد که مقدار فرکانس و ولتاژ باهم تغییر یابند.
در درایوها ولتاژ سه فاز اعمالی به موتور ابتدا توسط یکسوساز به ولتاژ DCتبدیل می شود و پس از آن از روی ولتاژ DCیک ولتاژ AC با فرکانس و ولتاژ متغیر ایجادشده و به موتور اعمال میگردد. تغییر فرکانس و ولتاژ می تواند توسط کاربر انجام گیرد که در نهایت بدینوسیله میتوان سرعت موتور را کنترل نمود. درایو با تغییر فرکانس و ولتاژ، جریان و گشتاور راه اندازی موتور را ثابت نگه داشته، بنابراین برای راه اندازی تمام موتورها با بارهای مختلف سبک و سنگین مناسب می باشد.