درایو یا اینورترچیست ؟بدون شک از مهمترین قطعات در صنعت و اتوماسیون به شمار می رود.
اینورتر یا درایو چیست؟
به زبان بسیار ساده، اینورتر یا درایوکه با نام کامل کنترل سرعت متغیر یافرکانس متغیر نیز شناخته میشود، یک دستگاه کنترل کننده الکترونیکی است که سرعت و گشتاور یک موتور الکتریکی AC (عموماً موتورهای سه فاز) را با تغییر فرکانس و ولتاژ برق ورودی به آن، کنترل میکند.
تصور کنید پدال گاز ماشین چیست؟ اینورتر هم دقیقاً همان نقش را برای موتور الکتریکی بازی میکند.
یک اینورتر یادرایو معمولاً ازسه بخش اصلی تشکیل شده است
مبدل
اولین مرحله است. برق متناوب (AC) با فرکانس ثابت (مثلاً 50 هرتز) از شبکه را دریافت کرده و آن را به برق مستقیم (DC) تبدیل میکند.
بخش میانی
برق DC تولید شده توسط مبدل در این بخش توسط یک سری خازن فیلتر و صاف میشود تا نوسانات آن گرفته شود.
اینورتر – بخش معکوس ساز
این بخش، قلب دستگاه است. برق DC صاف شده را دوباره به برق متناوب (AC) تبدیل میکند، اما با یک تفاوت اساسی، فرکانس و ولتاژ خروجی آن کاملاً قابل کنترل است.
این کار توسط قطعاتی به نام (ترانزیستورهای پیشرفته) و با استفاده از تکنیک مدولاسیون عرض پالس انجام میشود.
کاربردهای اصلی و مهم اینورترها
کنترل سرعت موتورها کاربردهای بسیار گسترده‌ای دارد که مهمترین آنها عبارتند از:
1- صرفه‌جویی چشمگیر در انرژی مصرفی (کاهش هزینه برق)
این رایج‌ترین و اقتصادی‌ترین دلیل برای استفاده از اینورتر است. در بسیاری از کاربردها مانند پمپها (آب و روغن) و فنها، توان مصرفی با مکعب (توان سوم) سرعت تغییر میکند.
مثال: اگر سرعت یک فن یا پمپ را فقط به 80درصد سرعت نامی کاهش دهید، توان مصرفی آن به حدود 50درصدکاهش می‌یابد. اینورتر به جای استفاده از دمپر یا شیر برای محدود کردن جریان، مستقیماً سرعت موتور را کاهش میدهد که بسیار بهینه‌تر است.
2- کنترل نرم و دقیق فرآیند
اندازه گیری فشار: در سیستمهای آبرسانی و پنوماتیک، اینورتر می‌تواند سرعت پمپ را به گونه‌ای تغییر دهد که همیشه فشار ثابتی در خط لوله حفظ شود.
دبی (جریان): در صنایع برای کنترل دقیق مقدار سیال انتقالی.
کنترل سطح: در مخازن برای حفظ سطح ثابت مایع.
کنترل سرعت نوار نقاله: هماهنگی سرعت چندین نوار نقاله در خط تولید.
3- کاهش استهلاک و افزایش طول عمر مکانیکی
راه‌اندازی نرم : اینورتریا درایو به جای اعبار ناگهانی برق و گشتاور بالا به موتور (که باعث کشش جریان زیاد و ضربه مکانیکی میشود)، به آرامی و به صورت کنترل شده موتور را شتاب میدهد.
این موضوع از کشیده شدن جریان راه‌اندازی زیاد (که تا 7 برابر جریان نامی است) جلوگیری میکند.
از ضربه و استرس مکانیکی به موتور، کوپلینگ، گیربکس و بار جلوگیری میکند.
از پرشدن لوله‌ها در سیستمهای پمپاژ (پدیده قوچ آبی) جلوگیری میکند.
4- قابلیتهای کنترلی پیشرفته
تغییر جهت چرخش: بدون نیاز به کنتاکتورهای اضافه.
توقف نرم: برای توقف بدون اعبار ضربه به سیستم.
حفاظت‌های پیشرفته: اینورترها از موتور در برابر اضافه‌بار، اضافه جریان، کمبود یا افزایش ولتاژ، اتصال کوتاه، محافظت میکنند.
صرفه جویی عمده در انرژی مصرفی (کاهش هزینه برق)
این اصلی ترین دلیل برای استفاده از اینورتر است. در بسیاری از پمپها و فنها، قانون فن (Affinity Laws) حکم میکند که کاهش سرعت به میزان ۲۰درصد تقریباً به کاهش ۵۰درصدی در مصرف انرژی منجر میشود.
به جای اینکه موتور همیشه با حداکثر سرعت کار کند و با شیر یا دمپر جریان را محدود کنیم، اینورتر سرعت موتور را دقیقاً مطابق نیاز کاهش میدهد.
کنترل نرم راه اندازی و توقف
بدون اینورتر : موتور در هنگام راه اندازی جریان بسیار زیادی (معمولاً ۶ تا ۸ برابر جریان نامی) از شبکه می کشد که باعث ایجاد ضربه مکانیکی به موتور و گیربکس و همچنین افت ولتاژ شبکه میشود.
با اینورتر : اینورتر به آرامی و با یک شیب قابل تنظیم، سرعت و گشتاور موتور را افزایش میدهد. این کار جریان راه اندازی را به شدت کاهش میدهد.
از ضربه های مکانیکی و سایش جلوگیری میکند.
از افت ولتاژ شبکه جلوگیری میکند.
کنترل دقیق فرآیند
امکان تنظیم دقیق سرعت موتور برای نیازهای مختلف فرآیندی، مثل کنترل سرعت نوار نقاله برای هماهنگی با خط تولید.
تنظیم دقیق دور موتور در دستگاههای CNC، ماشینهای بسته بندی، میکسرها و همزنهای صنعتی.
کنترل فشار ثابت در سیستم های پمپاژ آب (با استفاده از سنسور فشار).
نگه داشتن دما در سیستمهای تهویه مطبوع با تنظیم سرعت فن یا پمپ.
حفاظت از موتور
اینورترها دارای قابلیتهای حفاظتی داخلی هستند که از موتور در برابر موارد زیر محافظت میکنند:
اضافه بار
اضافه جریان
کمبود یا عدم تعادل ولتاژ
اتصال کوتاه
اضافه گرمایش
کاربردهای عملی
| مثال | فایده استفاده از اینورتر | حوزه کاربردی |
| پمپ های آب ساختمان ها، چیلرها، فن های هواساز و برج خنک کن | صرفه جویی انرژی بسیار بالا، کنترل فشار ثابت آب، کنترل دمای ثابت | تاسیسات و ساختمان ها |
| نوار نقاله ها، میکسرها، آسیاب ها، دستگاههای اکسترودر، آسانسور | کنترل دقیق سرعت فرآیند، راه اندازی نرم، کاهش تنش مکانیکی | صنایع |
| هودهای صنعتی، فن های تونل های مترو | تنظیم دور فن بر اساس میزان دود یا دما، کاهش مصرف انرژی | سیستم های تهویه |
| پمپاژ آب با انرژی خورشیدی | تبدیل برق DC پنل های خورشیدی به AC و کنترل دور پمپ بر اساس تابش خورشید | انرژی های نو |
کاربرد با درایو ، بدون درایو
| ویژگی | بدون اینورتر | با اینورتر |
| کنترل سرعت | ثابت (تمام یا هیچ) | متغیر و کاملاً قابل تنظیم |
| راه اندازی | ناگهانی، با جریان بالا | نرم و آرام، با جریان کم |
| مصرف انرژی | بسیار بالا (در صورت نیاز جزئی) | متناسب با نیاز واقعی (کم) |
| کنترل فرآیند | محدود و غیردقیق | بسیار دقیق و هوشمند |
| هزینه اولیه | کم | نسبتاً بالا |
| بازگشت سرمایه | – | بسیار سریع (معمولاً کمتر از ۲ سال) |
نتیجه‌گیری:
این دستگاه تنها یک کاهنده سرعت نیست، بلکه یک سیستم کنترل هوشمند است که با بهینه‌سازی مصرف انرژی، افزایش دقت کنترل و کاهش استهلاک، نقش حیاتی در صنعت امروز ایفا میکند و هزینه اولیه آن معمولاً در مدت کوتاهی از طریق کاهش هزینه برق جبران میشود.