به متناوب ساز ولتاژ الکترونیکی با قدرت بالا، اینورتر می‌گویند. اینورتر (inverter) به این دلیل چنین نامی گرفته است که عمل تبدیل برق DC به AC را ممکن می‌سازد. یکی از دلایل ساخت اینورتر، کنترل سرعت موتور است. اینورتر صنعتی کمک می‌کند تا موتور با جریانی تصفیه شده، راه‌اندازی شود و سپس با تغییر ولتاژ و فرکانس، سرعت موتور را میتوان کنترل کرد. مزیت‌های استفاده از اینورتر برای راه‌اندازی موتور های الکتریکی بسیار زیاد است. در زیر تنها بخشی از آن‌ها را برای شما آورده‌ایم:
1- کنترل جریان راه انداز : یک موتور برای راه‌اندازی خود به 3 تا 8 بار کامل جریان نیاز دارد. این عمل باعث خم شدن سیم پیچ‌ها و تولید حرارت بالا می‌شود و عمر سیستم کاهش پیدا می‌کند. اینورتر کمک می‌کند تا دستگاه با ولتاژ و فرکانسی پایین و کنترل شده راه‌اندازی شود.
2- کاهش نویز : نوسانات ولتاژ باعث کاهش ولتاژ دریافتی و در نتیجه خاموشی تجهیزات شود. اینورتر صنعتی میتواند با ولتاژ صفر موتور را راه‌اندازی کند و مانع ایجاد نوسانات شود.
3- کنترل سرعت موتور : با سرعت پایین و تطبیق یافته با توان موتور میتوان طول عمر دستگاه را به میزان زیادی افزایش داد.
4- کنترل زمان توقف : همان‌قدر که راه‌اندازی و کنترل سرعت مهم است، توقف صحیح موتور به دور از لرزش‌های احتمالی مانع از استهلاک دستگاه خواهد شد.
5- ذخیره انرژی : اینورتر پمپ یا اینورتر فن مصرف انرژی را با ذخیره آن در خازن‌های خود کاهش می‌دهد.
6- بدون قطعه مکانیکی : اینورتر سرعت متغیر نامحدودی دارد و درون آن قطعه مکانیکی به کار نرفته است. همین نکته باعث می‌شود تا قیمت آن نسبت به تجهیزات مکانیکی گران قیمت، کم‌تر باشد.
کاربردهای اینورترهای صنعتی (AC Drive) :
- موتور سانتر فیوژ
- موتور آسانسور
- موتور الکترو پمپ
- موتور جرثقیل
امروزه کنترل سرعت به صورت خودکار انجام می‌گیرد. فناوری اتوماسیونی از برنامه PLC (حتی بصورت داخلی در اینورتر) استفاده کرده و سرعت را با نیاز موتور هماهنگ و تنظیم می‌کند.
تاریخچه ساخت اینورتر یاسکاوا
یاسکاوا یکی از بزرگترین‌سازنده‌های اینورتر در جهان که در حوزه ساخت و دیزاین محصولات صنعت رباتیک، موتور خودمهار یا سروو موتور، مکاترونیک و سایر تجهیزات صنایع الکتریکی فعالیت دارد. اینورتر یاسکاوا با فرکانس متغیر و سوئیچ‌ها نیز از جمله تولیدات موفق این کمپانی معروف به شمار می‌روند.
بنیان‌گذار این مؤسسه کئی شیرو یاسکاوا در سال ۱۹۱۵ میلادی اقدام به تأسیس مجموعه نمود. شعبه مرکزی یاسکاوا در کیتاکیوشو- فوکوئوکا- ژاپن واقع شده است. هم‌اکنون صنایع کشور‌های متعددی در آسیا مثل هند، چین، کره جنوبی و کشور‌های اروپایی مثل ایتالیا، فرانسه، آلمان، اسپانیا، هلند، سوئد نیز توسط نمایندگی‌های این شرکت فعالیت می‌کنند. سایر مناطق صنعتی جهان همچون امریکا، کانادا، آفریقا، برزیل، اندونزی و بریتانیا از اتوماسیون صنعتی توسط تجهیزات یاسکاوا بهره می‌برند.
اجزای داخلی و تشکیل دهنده اینورتر چیست؟
اینورتر صنعتی ، ابتدا برق AC را با استفاده از یکسوساز به برق DC تبدیل می‌کند. برقی که به دستگاه وارد می‌شود باید دارای ولتاژ و فرکانسی ثابت باشد. سپس، برق DC تبدیل شده در یک بانک خازنی ذخیره می‌شود.
پس از آن ترانزیستور مداری IGBT برق DC ذخیره شده را به برق سه فاز AC تبدیل می‌کند. خازن‌ها دراصل مانند یک فیلتر عمل می‌کند و باعث می‌شود تا جریانی بدون نوسان و قابل استفاده برای دستگاه تولید شود. این جریان به راحتی توسط اینورتر قطع و وصل می‌شود.
- خازن وسیله‌ای الکتریکی برای ذخیره انرژی میدان الکتریکی است.
- ترانزیستور IGBT (Insulated gate bi-polar Transistors) سوئیچی سریع است و میتواند به سرعت روشن و خاموش شود. این ترانزیستور عایق‌بندی شده خروجی درایو AC را بالا و پایین می‌برد و موج آن را تغییر می‌دهد. با روشن و خاموش شدن سریع ترانزیستور دو قطبی، فرآیند مدولاسیون پالسی یا PWM شکل می‌گیرد. ولتاژ DC در این حالت به شکل موج سینوسی (شپه سینوسی) تغییر پیدا می‌کند.
شرکت های سازنده اینورتر
شرکت‌ها و برندهای متفاوتی به تولید اینورتر صنعتی، ساخت اینورتر آسانسوری، ساخت اینورتر پمپ، ساخت اینورتر جرثقیلی و … می‌پردازند. از برندهای فعال در زمینه تولید اینورتر صنعتی و ساخت درایو میتوان به موارد زیراشاره کرد:
انواع و اقسام اینورتر ها و کارایی آن ها
میتوان اینورتر های صنعتی ( AC Drives ) را از جهت‌های مختلفی دسته‌بندی کرد. یکی از دسته‌بندی می‌توانند بر اساس ولتاژ و تعداد فاز ورودی درایو باشد، که دسته‌بندی آن به شرح زیر است:
اینورتر تک فاز 200 ولت، سه فاز 200 ولت، 3 فاز 400 ولت و …
نحوه دیگر تقسیم‌بندی آن میتواند بر حسب برند و شرکت تولید کننده اینورتر باشد که در بخش قبل شرکت‌های معروف تولید‌کننده را نام بردیم.
حالت دیگر از لحاظ کاربرد است: اینورتر پمپ، اینورتر جرثقیل، اینورتر آسانسور و آخرین دسته‌بندی ما از نظر ورودی آن‌ها است. ورودی اینورتر تک فاز یا سه فاز میتواند باشد. با وجود تفاوت در بخش ورودی، تمامی اینورترها خروجی سه فاز دارند.
ساخت کنترل دور موتور ( ساخت اینورتر)
میتوانید با هزینه‌ای کم یک کنترلر سرعت موتور بسازید و از این طریق با نحوه عملکرد آن‌ها بیشتر آشنا شوید. این کنترل کننده سرعت موتور بر روی انواع موتورهای DC قابل استفاده است.
به چه وسایلی احتیاج خواهید داشت؟
- تایمر NE555
- مقاومت 10K
- پتانسیومتر K100 با دکمه
- خازن سرامیکی uF1
- Perfboard
- خازن الکترولیتی 100uf
- ماسفتIRF530
- هیتسینک
- چند عدد دیود
با نحوه کار کنترلر آشنا شوید
سرعت موتور از فرمت N = V-Ia Ra / k φ قابل اندازه‌گیری است. متغیرهای قابل تغییر دراین فرمول V (ولتاژ ترمینال) و Ra (مقاومت خارجی مدار آرمیچر) و φ (شار هر قطب) هستند.
میتوان با تغییر ولتاژ ترمینال، سرعت موتور را کنترل کرد. در این روش از سیگنال PWM برای تغییر ولتاژ استفاده می‌کنیم.
در ابتدا مدار اصلی کنترلر را آماده کنید
با استفاده از لحیم تایمر NE555 را طبق مدار طراحی شده در جای خود نصب کنید. ترمینال‌های دیود را به صورت یک Y در بیاورید.
دو ترمینال پیچی را به دو سر تایمر خود لحیم کنید. پین‌های چهار و پنج به یکدیگر لحیم می‌شوند و پین هشت به پین VCC. پایه وسط پتانسیومتر به پین سوم و دیودها به پین 6 لحیم می‌شوند. خازن 0.1uf به GND و پین 6 به وسیله‌ی لحیم متصل می‌شود. سپس پین 2 را به پین 6 وصل کنید.
خازن 100uF به VCC و GND وصل شده و سپس پین یک به GND لحیم می‌شود. بین VCC و پین هفت یک مقاومت 10K را لحیم کنید. یک سر ترمینال به VCC و سر دیگر آن به ماسفت وصل می‌شود. یکی از دیودها را نیز به صورت برعکس به ترمینال دوم وصل کنید. پین هفتم به gate ارتباط پیدا می‌کند. منبع را به GND و سپس پین 5 و GND را به خازن سرامیکی 0.1 uF وصل کنید.
در انتها، پتانسیومتر را با یک نوار چسب دو طرفه به برد اصلی بچسبانید. میتوانید با اتصال کنترلر به یک فن، از نحوه کار آن مطمئن شوید.
اینورتر چگونه ساخته می شود؟ این سوالی است که شاید ذهن فعالان صنعتی را به خود درگیر کرده باشد. ساخت یک درایو AC شامل چندین مرحله و اجزای مختلف است. مهم ترین موضوع در ساخت اینورتر انتخاب قطعات مناسب است. اجزای لازم برای ساخت درایو AC، مانند دستگاه های الکترونیک قدرت (IGBTs، دیودها، خازن ها) ، مدارهای کنترل (میکروکنترل، سنسورها) و مدارهای رابط (صفحه نمایش, صفحه کلید) می باشد. باید اطمینان حاصل کرد که اجزای سازگار با یک دیگر را انتخاب کرده تا درایو AC به نحو احسن ساخته شود. مهم است که توجه داشته باشید که ساخت یک درایو AC نیاز به سطح بالایی از تخصص و دانش در مهندسی برق و سیستم های کنترل و اتوماسیون صنعتی دارد. اگر با این مفاهیم آشنا نیستید، توصیه می شود از یک متخصص کمک بگیرید یا از اینورتر های موجود برند های مختلف نظیر یاسکاوا برای برنامه های خود استفاده کنید.
شما عزیزان جهت کسب اطلاعات بیشتر، میتوانید از طریق شماره 02144944093 با مشاورین ما در شرکت ایران یاسکاوا ارتباط برقرار کنید.
