چگونه بهترین اینورتر را انتخاب کنیم؟

هنگام انتخاب درایو برای موتور، اولین سوالی که از خودمان می‌پرسیم این است: «موتور چند کیلووات است؟» و سپس کیلووات درایو را دقیقاً مشابه کیلووات موتور انتخاب می‌کنیم. در صورتی که این یک تصور غلط است و انتخاب درایو، تنها با در نظر گرفتن یک عامل، ضررهای جبران‌ناپذیری به پروسه‌های صنعتی و دستگاه‌ها وارد می‌کند.

برای جلوگیری از این خسارت‌ها نیاز است تا با عوامل مختلف انتخاب درایو آشنا باشیم. در این مقاله ۶ عامل کلی برای انتخاب صحیح درایو را بررسی کرده‌ایم.

اصول عملکرد درایو، نحوه انتخاب ، مزایا و کاربردهای آن و صفر تا صد تنظیم پارامترهای ۳ برند مهم LS، Delta و Siemens را در دوره درایو ماهر آموزش داده‌ایم.

چرا انتخاب صحیح درایو مهم است؟

می‌خواهیم با بررسی یک مثال، اهمیت انتخاب اصولی درایو در پروژه‌‌ها را بررسی کنیم. تصور کنید در خط تولید لوله، دستگاه اکسترودری (Extruder) داریم که دارای یک الکتروموتور  ۱۵ کیلووات برای چرخاندن ماردون است . برای عملکرد بهتر این الکتروموتور، فقط با در نظر گرفتن توان، یک درایو ۱۵ کیلووات انتخاب کرده ایم.

برای اینکه بدانید، درایو یا اینورتر چیست و چه کاربردی دارد؟ حتما این مقاله ماهر را بخوانید.

در این شرایط، اتفاقی که می‌افتد این است: 

بعد از روشن شدن دستگاه، هنگامی که مواد وارد سیلندر می‌شوند. با به حرکت درآمدنِ ماردون، درایو خطای اضافه بار (Overload) می‌دهد و دستگاه متوقف می‌شود. 

• به نظر شما مشکل از کجاست؟
•  آیا درایو خراب است؟ 
• آیا موتور عیب پیدا کرده است؟

خیر، مشکل در انتخاب نادرست درایو برای موتور است. هنگام انتخاب درایو برای اکسترودر باید به این نکته دقت کنیم که این دستگاه، از نوع گشتاور ثابت و سنگین کار است و موتورِ آن در مقایسه با یک موتور ۱۵ کیلوواتِ معمولی جریان بیشتری از درایو می‌کشد. بنابراین باید، درایوی انتخاب کنیم که توانایی تامینِ این جریان را داشته باشد. 

شاید این سوال برای شما پیش بیاید که منظور از مفاهیمی مثل «گشتاور ثابت» و «سنگین کار» چیست؟ 

با ما همراه باشید تا با این مفاهیم و ۶ عامل اصلیِ انتخاب درایو آشنا شوید.

عوامل مهم در انتخاب درایو برای موتور 

به طور کلی، باید ۶ عامل اصلی را برای انتخاب بهترین درایو در نظر بگیریم. هریک از این عوامل، به زیرعامل‌هایی تقسیم می‌شوند که در انتخاب درایو برای موتور، به ما کمک می‌کنند. 

شکل ۱- عوامل موثر در انتخاب درایو

 مشخصات شبکه 

برای راه‌اندازی موتور با درایو، باید درایوی انتخاب کنیم که قابلیتِ اتصال به شبکه برق موجود را داشته باشد. از مشخصات شبکه باید دو عامل زیر را در نظر بگیریم:

نوع برق ورودی

در شبکه ایران، از برق AC برای مصارف صنعتی استفاده می‌شود. برق AC بر اساس تعدادِ فاز به ۲ دسته تک‌فاز و سه‌فاز تقسیم می‌شود. دقت به این نکته در انتخاب درایو ضروری است. برای مثال اگر در یک کارگاه فقط برق تک‌فاز داشته باشیم، برای راه‌اندازی موتور سه‌فاز با درایو، باید از درایو‌های تک‌فاز به سه‌فاز استفاده کنیم. 

پس اگر فروشنده درایو یا مجری پروژه‌های صنعتی هستید، حتما از نوع برق ورودی در محل پروژه مطمئن شوید.

ولتاژ شبکه 

علاوه بر تعداد فازِ برق ورودی، باید ولتاژ شبکه را هم در نظر بگیریم. ولتاژهای استاندارد در کشورهای مختلف متفاوت است. در کشور ما، ۲۳۰-۲۲۰ ولتِ تک‌فاز و ۴۰۰-۳۸۰ ولتِ سه‌فاز استاندارد هستند، اما در کشورهای دیگر ولتاژ‌های ۱۱۵ ولت تک‌فاز یا ۲۲۰ ولت سه‌فاز هم استفاده می‌شود.

برای درک اهمیت این نکته، تصور کنید برای راه‌اندازی یک موتور در شبکه سه‌فاز ۳۸۰ ولتی، بدون در نظر گرفتن ولتاژ شبکه، یک درایو سه‌فاز اما با ولتاژ ۲۲۰ ولت انتخاب کنیم. بعد از سیم‌کشی ورودی درایو و وصل برق، قطعاً با صدای ترکیدن مدارهای ورودی درایو، روبه‌رو می‌شویم.

پارامترهای موتور

هر موتور، مشخصات خاص خود را دارد و درایوی که بیش‌ترین انطباق را با مشخصات موتور داشته باشد، انتخاب مناسبی است. از بین پارامترهای موتور باید به این ۳ مورد دقت کنیم:

توان موتور 

توان موتور که به آن کیلووات (kw) یا اسب بخارِ موتور (hp) هم می‌گوییم، باید برابر یا کمتر از توان درایو باشد. در صورتی که برای یک موتور ۷.۵ کیلووات یک درایو ۵.۵ کیلووات استفاده کنیم، نمی‌توانیم از موتور انتظار تامین گشتاور نامی را داشته باشیم. 

نکته مهم: اگر کیلووات درایو خیلی بیشتر از توان موتور باشد، ممکن است بعضی از پارامترهای حفاظتی درایو به درستی عمل نکنند. 

جریان بار کامل

مهم‌ترین عامل در انتخاب درایو، میزان جریانی است که موتور در بار نامی نیاز دارد. به این جریان، جریان بار کامل یا Full Load Amps) FLA) می‌گوییم. برای عملکرد بهینه موتور، جریان خروجی درایو باید برابر یا بیش‌تر از FLA موتور باشد.

سرعت موتور 

هر موتور یک سرعت نامی یا Revolution Per Minutes) RPM) مشخص دارد. درایوی که برای موتور انتخاب می‌کنیم باید توانایی کنترل سرعتِ این موتور را داشته باشد. 

برای مثال، اگر یک اسپیندل (موتورِ دور بالا) ۱۸هزار دور و ۴ قطب داشته باشیم، برای راه‌اندازی آن باید درایوی انتخاب کنیم که فرکانس خروجی آن حداقل ۶۰۰ هرتز باشد. 

بیشتر بدانیم:

سرعت سنکرون الکتروموتورها از فرمول زیر به دست می‌آید:

در این فرمول، f همان فرکانس موتور و p تعداد قطب موتور است. 

نوع بار 

الکتروموتور برای به چرخش درآوردنِ باری که به آن متصل است، باید گشتاور تولید کند. این گشتاور نسبت به پارامتر زمان، ثابت یا متغیر است.  

گشتاور ثابت

بار گشتاور ثابت (Constant Torque Loads)، باری است که با تغییر سرعت، گشتاور مورد نیاز آن‌ها تغییر نمی‌کند. بارهایی مثل کانوایرها، جرثقیل‌‌ها و آسانسور از این نوع هستند. بعضی از بارهای گشتاور ثابت، جریان زیادی از موتور می‌کشند. بنابراین هنگام انتخاب درایو برای این بارها حتما باید مقدار جریان مورد نیاز را در نظر بگیریم.

گشتاور متغیر 

در این بارها، گشتاور تابعی از سرعت است. در سرعت‌های پایین، گشتاور مورد نیاز بار کم است و با افزایش سرعت، این گشتاور هم زیاد می‌شود. فن‌ها، پمپ‌ها و دمنده‌‌ها مثال‌هایی از بارهای گشتاور متغیر (Variable Torque Loads) هستند. انتخاب درایوِ مناسب، برای بارهای گشتاور متغیر باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی (Energy Saving) می‌شود.

بیشتر بدانیم:

با فعال کردن قابلیت انرژی سیوینگ در درایو، در سرعت‌‌های کم که موتور به ولتاژ نامی نیاز ندارد، درایو ولتاژ را کم می‌کند و باعث صرفه‌جویی در مصرف برق می‌شود.

شرایط پروژه

در نظر گرفتن نیازها و شرایط خاص پروژه در انتخاب اصولی درایو به ما کمک می‌کند. با بیان ۳ مثال، این عامل را بیشتر بررسی می‌کنیم.

تعداد ورودی‌ها و خروجی‌ها

فرض کنیم می‌خواهیم برای راه‌اندازی یک بوستر پمپ، درایو انتخاب کنیم. در این پروژه نیاز است، دما و فشار با استفاده از درایو کنترل شود. پس نیاز داریم که سنسورهای فشار و دما را به درایو وصل کنیم. در این حالت، باید تعداد ورودی‌های آنالوگِ درایو کافی باشد. 

از طرف دیگر، کارفرمای پروژه از ما خواسته است که به تعداد کافی شستی استارت و استپ برای فرمان دادن به درایو در نظر بگیریم، بنابراین دقت به تعداد ورودی‌های دیجیتال درایو در اینجا اهمیت دارد.

بیشتر بدانیم:

بعضی از درایوها قابلیت اضافه کردن کارت‌های ورودی و خروجی اضافی را دارند. در پروژه‌هایی با نیاز به ورودی خروجی بیشتر، می‌توان از این کارت‌ها استفاده کرد. در شکل ۲ یک کارت ورودی/خروجی جانبی را می‌بینیم.

شکل ۲- کارت ورودی/خروجی جانبی درایو

قابلیت اتصال به شبکه

در پروژه دیگر، برای کاهش حجم سیم‌کشی و افزایش انعطاف‌پذیری سیستم، نیاز داریم تا از طریق بستر شبکه، بین درایو و PLC‌ ارتباط برقرار کنیم. در این پروژه حتما باید درایوی انتخاب کنیم که دارای قابلیت شبکه باشد. 

مُدهای کنترلی

می‌دانیم که برای راه‌اندازی هر اپلیکیشنِ صنعتی با درایو، باید از مُد کنترلی خاصی استفاده کرد. بنابراین، در اجرای پروژه باید درایوی انتخاب کنیم که مُد کنترلی مورد نظر را داشته باشد.

برای آشنایی با مدهای کنترلی درایو پیشنهاد می‌کنیم دو مقاله «مد کنترلی V/F درایو» و «وکتور کنترل در درایو» را بخوانید.

وِندور لیست کارفرما

در مثال سوم، فرض کنید که می‌خواهیم برای خطوط نورد در کارخانه فولاد، درایو نصب کنیم. کارخانه‌های بزرگ مانند صنایع فولاد، پتروشیمی‌ها و صنایع نفت و گاز دارای یک لیست مجاز از تامین‌کنندگان هستند که تجهیزات مورد نیاز پروژه‌ها حتما باید از این لیست تهیه شود. به این فهرست، وندور لیست (Vendor List) می‌گوییم. 

به عنوان مثال برای انتخاب درایو در صنایع فولاد حتما باید از برندهایی مانند زیمنس (Siemens) و آلن بردلی (Allen Bradley) استفاده کنیم. 

نکته: حتما قبل از اجرای پروژه در صنایع بزرگ، وندور لیست آن کارخانه را بررسی کنید.

شرایط محیطی

ویژگی‌های محیطی که قرار است تجهیز در آن نصب شود، از عوامل تاثیرگذار در انتخاب تجهیز است. در ادامه تاثیر شرایط محیطی در انتخاب درایو را بررسی می‌کنیم. 

دمای محیط

هر درایو یک دمای نامی دارد. در این دما، توان خروجی درایو، برابر با توان نامی آن است. یعنی از درایو ۱۰۰ کیلووات فقط در دمای نامی می‌توانیم انتظار تامین این توان را داشته باشیم.

دمای نامی برای بعضی از درایوها ۴۰ و برای بعضی دیگر ۵۰ درجه سانتی‌گراد است (بسته به برند درایو، دمای نامی متفاوت است. برای اطلاعات بیشتر به کاتالوگ هر درایو مراجعه کنید). اگر دمای محیط نصب درایو از دمای نامی بیشتر باشد، توان خروجی درایو از توان نامی، کمتر می‌شود.

یک قانون کلی وجود دارد که به ازای هر درجه سانتی‌گراد افزایش دما نسبت به دمای نامی، توان درایو ۱٪-۲/۵٪ کم می‌شود. برای مثال یک درایو LS با توان ۱۰۰ کیلووات، در دمای ۶۰ درجه سانتی‌گراد، ۷۵ کیلووات توان تحویل می‌دهد.

ارتفاع از سطح دریا

ارتفاع هم مانند دما یک عامل تاثیرگذار در انتخاب درایو است.یک درایو ۱۰۰ کیلووات در دمای ۴۰ درجه ‌سانتی‌گراد و ارتفاع ۱۰۰۰ متری از سطح دریا می‌تواند توان نامی را تامین کند. با افزایش ارتفاع، هوا رقیق‌تر شده و خنک‌کاری سخت‌تر انجام می‌شود. اگر ارتفاع محل نصب درایو بیشتر از ۱۰۰۰ متر است، باید درایو با سایز بزرگتری انتخاب کنیم. 

معمولاً به ازای هر ۱۰۰ متر افزایش ارتفاع، ۱٪ افزایش رنج توان درایو پیشنهاد می‌شود. این درصد در برندهای مختلف متفاوت است. بنابراین بهترین راه برای انتخاب درایو در ارتفاع بالاتر از ۱۰۰۰ متر، مراجعه به کاتالوگ سازنده‌های مختلف است.

ضریب نفوذپذیری جامدات و مایعات 

میزان نفوذپذیری جامدات و مایعات که به آن Ingress Protection یا IP می‌گوییم، یکی دیگر از عوامل تاثیرگذار در انتخاب درایو است. هر تجهیز یک IP اختصاصی دارد. IP یک عدد دو رقمی است. رقم اول نشان دهنده این است که تجهیز مورد در نظر تا چه اندازه در برابر ورود جامدات محافظت می‌کند و رقم دوم میزان مقاومت در برابر نفوذپذیری مایعات را نشان می‌دهد. 

برای مثال اگر IP‌ یک تجهیز ۶۸ باشد، یعنی این تجهیز در برابر نفوذ گرد و غبار ایزوله است و اگر در عمق زیاد غوطه‌ور شود، آب در آن نفوذ نمی‌کند. جدول ۱ نشان دهنده مفهوم رقم‌های IP است.

جدول ۱- مفهوم رقم‌های IP

شرایط بازار 

شرایط اقتصادی و بازار در انتخاب درایو تاثیرگذار هستند. خرید درایو بدون در نظر گرفتن این شرایط، ضررهای جبران‌ناپذیری دارد. در ادامه این عوامل را بیشتر بررسی می‌کنیم. 

قیمت

در خرید هر محصول، قیمت یک عامل مهم است. اجرای هر پروژه، بودجه محدودی دارد و تجهیزات باید با در نظر گرفتن این بودجه انتخاب شوند. قیمت درایو تحت تاثیر عواملی مانند برند، کیلووات و قابلیت‌های خاص آن متغیر است. 

آموزش در دسترس

وجود آموزش نحوه استفاده از یک تجهیز، باعث می‌شود که با اعتماد بیشتری خرید کنیم. تصور کنید مجری یک پروژه صنعتی هستید، درایو را نصب و تنظیم می‌کنید. در صورتی که هیچ آموزشی از درایوی که خریده‌اید وجود نداشته باشد، بروز هرگونه عیب در درایو، استفاده از آن را سخت و حتی ناممکن می‌کند. 

خدمات پس از فروش و نیروی متخصص

اگر در نقش کارفرما هستید و انتخاب درایو با خودتان است، درایوی انتخاب کنید که خدمات پس از فروش و نیروی متخصصِ آن در دسترس باشد. در این صورت اگر بعد از نصب درایو مشکلی به‌ وجود آمد، به‌راحتی می‌توانید با واحد خدمات پس از فروش تماس بگیرید و حل مشکل را به آن‌ها بسپارید.

در ویدیوی زیر بعضی از عوامل مهم در انتخاب درایو را بررسی کرده‌ایم. دیدن این ویدیو به درک بهتر این مقاله، کمک می‌کند. 

جمع بندی

• انتخاب درایو همیشه یک چالش است، اما با در نظر گرفتن عوامل مهم برای انتخاب، این چالش حل شدنی است. 
• ۶ عامل اصلی و مهم برای انتخاب درایو وجود دارد؛ مشخصات شبکه، پارامترهای موتور، نوع بار، شرایط پروژه، شرایط محیطی و شرایط بازار.
• در نظر گرفتن این عوامل باعث انتخاب اصولی درایو و جلوگیری از ضرر می‌شود. 

اصول عملکرد درایو، نحوه انتخاب ، مزایا و کاربردهای آن و صفر تا صد تنظیم پارامترهای ۳ برند مهم LS، Delta و Siemens را در دوره «درایو من ماهر» آموزش داده‌ایم. برای دریافت اطلاعات بیشتر و ثبت‌نام در این دوره می‌توانید از طریق لینک پایین این صفحه اقدام کنید.