کنترل موقعیت با استفاده از AC درایو

اینورتر یا درایو چیست؟

درایو ها با نام های مختلفی مانند:

• درایو فرکانس متغیر یا VFD (Variable Frequency Drive)
• درایو سرعت متغیر یا VSD (Variable Speed Drive)
• و درایو ولتاژ متغیر فرکانس متغیر یا VVVF (Variable Voltage Variable Frequency) شناخته می شوند.

برای مطالعه در مورد انواع درایو مقاله اینورتر یا درایو چیست را مطالعه نمایید

در اواخر دهه 1800، نیکولا تسلا موتور های جریان متناوب سه فاز را اختراع کرد. پس از اختراع موتور، کنترل سرعت آن، چالشی دشوار بود که پیدا کردن راه حل آن چندین دهه به طول انجامید. پس از آن، درایو به عنوان پاسخی برای این چالش پیشنهاد شد.

بنابراین، درایو وسیله ای است برای کنترل سرعت موتور الکتریکی

اصول عملکرد AC درایو

درک اصول عملکرد درایو مستلزم درک سه بخش اصلی آن است: یکسو کننده، لینک DC و اینورتر.

• بخش اول یا یکسو کننده؛ مبدل AC به DC  است که از 6 دیود ساخته شده و برق AC را به DC تبدیل می‌ کند.
• بخش دوم یا لینک DC؛ یک لینک DC است که ریپل های شکل موج خروجی بخش اول را می گیرد. آنچه در خروجی لینک DC خواهیم داشت، یک موج DC نسبتا صاف خواهد بود.
• بخش سوم یا اینورتر؛ شامل IGBTها است که با سوئیچینگ خود، موج DC دریافتی را به موج AC تبدیل می کنند.

بنابراین با کنترل فرکانس خروجی، سرعت موتور های القایی به راحتی کنترل می شوند.

شکل 1- ساختار داخلی AC درایو. سه بخش اصلی

مهم ترین مزایای AC درایو

موارد زیر از جمله مهم ترین مزایای درایو هستند:

• با استفاده از درایو می توان سرعت، گشتاور و حرکت موتور را تحت کنترل درآورده و با توجه به نیازهای اپلیکیشن مورد نظر، پارامترهای درایو را به بهترین نحو تنظیم کرد. در نتیجه، با این تنظیمات عملکردی مطلوب، افزایش طول عمر مفید موتور و جلوگیری از ایجاد هزینه های زیاد را تجربه خواهیم کرد.
• موتور ها درصد زیادی از انرژی مصرفی جهان را به خود اختصاص داده اند و بخش کمی از این انرژی را به کار مفید تبدیل می کنند. درایوها با کاهش توان مصرفی موتور ها در زمان بی باری، مصرف انرژی را تا 30 درصد کاهش می دهند.
• علاوه بر کنترل موتور، این دستگاه دارای تشخیص خودکار وضعیت فعلی، قابلیت برنامه ریزی چند منظوره و کنترل دقیق سرعت است.
• عملکرد ساده، پاسخ سریع به تغییرات بار موتور
• توانایی در کنترل موقعیت
• استارت و استپ نرم موتور

درایو با داشتن این مزایا، پاسخگوی بخشی از چالش های صنعت خواهد بود.

کانوایر چیست؟

شکل 2- کانوایر

کانوایر یا نوار نقاله یکی از سیستم های مورد استفاده برای انتقال و ذخیره سازی مواد و محصولات در صنعت است.

• کانوایر تسمه ای (Belt Conveyor)
• کانوایر رولی (Roller Conveyor)
• کانوایر زنجیری (Chain Conveyor)
• کانوایر اسلت (SLAT Conveyor)
• کانوایر ویبره (vibration Conveyor)
• کانوایر خلاء (Vacuum Conveyor) از مهم ترین انواع کانوایر ها هستند.

در اکثر کانوایر ها، یک الکتروموتور وظیفه چرخاندن محور کانوایر را بر عهده دارد. با چرخش این محور،  نواری به حرکت در آمده و مواد روی آن از نقطه A به نقطه B می رسند.

شکل 3- حرکت محصول در کانوایر

بنابراین با توجه به نکات ذکر شده راجع به درایو، کافیست پارامترهای موتور محرک کانوایر (مانند سرعت، گشتاور و موقعیت موتور) را کنترل کنیم تا بتوانیم بر روی این تجهیز کنترل داشته باشیم.

یک مثال از کنترل موقعیت با استفاده از AC درایو

کانوایری را در نظر بگیرید که در آن، محصولات باید پس رسیدن به نقطه مشخص A از حرکت باز ایستند. بنابراین به سیستمی کنترلی نیاز داریم که موتور محرک صفحه کانوایر را در لحظه رسیدن محصول به نقطه A متوقف کند. تنها سیستم کنترلی که توان پاسخگویی به این نیاز را دارد، درایو یا اینورتر خواهد بود.

 پس برای کنترل این سیستم لازم است:

 اولا؛ از درایو استفاده شود.

 ثانیا؛ پارامتر درایو به درستی تنظیم شود.

 پارامتری که در این مثال باید به درستی تنظیم شود، تا محصول در نقطه A متوقف شود، پارامتر DEC است.

شکل 4- مثالی از کنترل موقعیت با استفاده از AC درایو.

کانوایری که با AC درایو کنترل می شود.

پارامتر DEC درایو

پارامتر زمانِ نزول یا DEC (Deceleration Time) یا شیب نزول مدت زمانی است که طول می کشد، فرکانس (سرعت) از  حداکثر فرکانس (سرعت)  به فرکانس صفر (سرعت صفر) برسد.

برای مثال ذکر شده، با کاهش پارامتر DEC درایو، مدت زمان لازم برای ایست کامل نوار نقاله بعد از خاموش شدن موتور کاهش یافته و محصول مورد نظر پس از خاموش شدن موتور در کوتاه ترین زمان ممکن از حرکت باز می ایستد. از این طریق شاهد توانایی کنترل موقعیت در درایو ها خواهیم بود. اگر این پارامتر به درستی تنظیم نشود، نوار نقاله حتی پس از خاموشی موتور همچنان به حرکت خود ادامه داده و محصول از نقطه A دور می‌ شود و این یعنی شکست!

نکته پایانی

همانطور که از توصیفات بالا دریافتیم، بهترین راه کنترل موقعیت استفاده از درایو و پارامتر DEC آن خواهد بود. اما، به خاطر داشته باشید که شرط بهره بردن از مزایای درایو تنظیم صحیح آن است.

جمع بندی

• درایو یا اینوتر وسیله ای است برای کنترل صفر تا صد موتور.
• گشتاور، سرعت و موقعیت از مهم ترین پارامترهای تحت کنترل درایو هستند.
• پارامتر DEC درایو یعنی مدت زمانی لازم برای توقف کامل شفت موتور، بعد از خاموش شدن آن.
• در نتیجه تنظیم صحیح این پارامتر، کنترل موقعیت انجام خواهد شد.

ویدیوی ماهر

ویدیوی زیر توصیف خوبی است از کنترل موقعیت با استفاده از AC درایو. شما را به مشاهده آن دعوت می کنیم.

منبع: new.abb.com