اینورتر

اینورتر چیست ؟

اینورتر (Inverter) یا مبدل برق ، دستگاه الکترونیکی است که جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند.
جریان AC تبدیل شده می تواند بر اساس نیاز در هر ولتاژ (ماکزیمم تا سطح ولتاژ DC) و فرکانسی باشد.
اینورترها در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی استفاده می شوند، از منبع تغذیه کامپیوتر گرفته تا درایو موتورهای AC در تجهیزات بزرگ حمل و نقل  و ماشین آلات صنعتی .

امروزه بدلیل کاربرد گسترده درایو موتور AC در صنعت و تکرار زیاد آن(در بین فعالان حوزه اتوماسیون صنعتی و عامه مردم) واژه اینورتر بجای درایو موتور AC جایگزین شده است و ما در این مقاله  از این به بعد هر جا از واژه اینورتر استفاده کنیم  منظور درایو موتور AC  می باشد. به طور کلی اینورتر( درایو موتور AC) به دستگاهی گفته می شود که به کمک آن می توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد.

انواع اینورترها از نظر ورودی:

از نظر ورودی اینورترها به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می گردند.
اینورترهای با ورودی تکفاز ماکزیمم تا 3 اسب می باشند ولی خروجی همه آنها سه فاز است.

مزایای استفاده از اینورترها:

کاهش مصرف انرژی و نتیجتا کاهش هزینه برق ، مخصوصا در کاربردهایی که نیاز به سوئیچینگ و تغییر جهت بالایی دارند.
کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر عایقی سیم پیچ موتور.
امکان تغییر سرعت موتور.
راه اندازی موتور به نرمی بدون اینکه به قسمت های مکانیکی ضربه وارد کند
همین امر باعث بیشتر شدن طول عمر مفید موتور و بقیه قسمت های مکانیکی می شود
امکان تغییر جهت موتوربدون نیاز به کنتاکتور و نتیجتا کاهش هزینه.
داشتن حفاظت در برابر اضافه بار

امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است.
امکان کنترل از راه دور.
دسترسی و روئیت کمیت های اساسی موتور مانند جریان، ولتاژ، سرعت، گشتاور و …
امکان بالابردن سرعت بیشتر از سرعت نامی در کاربردهای خاص.
برنامه ریزی کردن حرکت بدون نیاز به المان اضافی.
تشخیص هوشمند میزان بار وارده به موتور و اعمال جریان متناسب با همان بار.
امکان کنترل PID کمیت های آنالوگ همچون فشار ، دبی ، دما ، سطح و …
جلوگیری از افت  ولتاژ شبکه (در بارهای بزرگ) و صدمه زده به تاسیسات برق رسانی و سایر دستگاهها هنگام استارت موتورهای توان بالا و جریان استارتینگ (Inrush Current)

کاربردهای استفاده اینورتر :

امروزه کاربرد اینورتر (Inverter) دامنه ی وسیعی دارد و در بسیاری از صنایع مورد استفاده می باشد.

استفاده در سیستم های گرمایش و سرمایش، بالابر ها و آسانسورها، دستگاه های بافندگی و ریسندگی، وسایل نقلیه و … گرفته تا استفاده در صنایع فضایی و نظامی و نفت و گاز و پتروشیمی. اهداف کاربردی اینورترها نیز متنوع می باشد که در ادامه بیان می گردد.

1. تنظیم کننده سرعت موتور (کنترل دور)

2. تغیر دهنده جهت دور به راحتی و بدون نیاز به کنتاکتور

3. روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی

4. کاهش ضربه های مکانیکی و در نتیجه افزایش طول عمر مفید قسمت مکانیکی

5. حفاظت موتور در مقابل افزایش ولتاژ و جلوگیری از آسیب دیدن موتور

6. راه اندازی نرم موتور (Soft starting)بدون هیچگونه ضربه به قسمتهای مکانیکی مثل کوپلینگها (coupling) ، گیربکسها (Gearbox) ،تسمه ها (Belt) ، زنجیرها (Chain) و … و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مکانیکی

7. حفاظت موتور در برابر اضافه بار(Over load)؛ در این حالت چنانچه بار موتور از مقدار معمول مجاز بیشتر شود ، اینورتر (Inverter) موتور را خاموش می نماید و به کاربر پیام اضافه بار نشان می دهد .

8. جلوگیری از گرم کردن و در نهایت سوختن موتور در کابرد هایی که موتور به طور مداوم چپگرد (CCW) و راستگرد (CW) و یا خاموش (ON/OFF) می شود.

9. امکان استفاده از برق تکفاز 220 ولت برای راه اندازی موتور سه فاز حداکثر تا توان 3 اسب. بدین معنا که می توان با برق خانگی یک موتور سه فاز را به صورت اتصال مثلث راه اندازی نمود.

کنترل V/F درایوهای موتور AC:

همانطور که میدانیم کنترل موتور تا سرعت نامی با روش کنترل V/F ثابت و بعد از آن با ولتاژ ثابت انجام می شود. در سرعت های پایین برای جبران افت ولتاژ استاتور نسبت V/F کمی افزایش می یابد.
هنگامیکه نسبت V/F در سرعت های پایین برای جبران افت ولتاژ روی مقاومت استاتور افزایش می یابد.
حین کار موتوری و در بارهای سبک موتور به اشباع می رود و ممکن است که جریان موتور از جریان نامی آن بیشتر شود.
برای جلوگیری از این اضافه جریان بایستی پارامترهای ولتاژ و فرکانس درایو را بگونه ای تنظیم نمود که نه موتور در محدوده فرکانس خاص مورد نظر زیر بار کم بیاورد و نه اینکه جریان بیش از حد از درایو بکشد.
در شکل زیر نمودار ولتاژ و فرکانس یک موتور القایی و محدوده های کاری مختلف آن نمایش داده شده است.

همانطور که در شکل فوق ملاحظه می فرمایید در فرکانسهای کمتر از فرکانس نامی گشتاور افت می کند
لذا برای جبران این افت گشتاور بایستی ولتاژ را از طریق پارامترهای کنترلی اینورتر افزایش داد.

برندهای اینورتر:

امروزه به موازات گسترش کاربردهای اینورتر برندهای تولیدی گوناگونی در بازار پیدا می شود و هر روز بر تنوع آنها مخصوصا کشورهای اسیای شرقی افزوده می شود. در بازار ایرن برندهای گوناگون غربی مانند: اینورتر زیمنس (SIEMENS) ، اینورتر ای بی بی (ABB) ، اینورتر دانفوس (DONFOOS) ، اینورتر اشنایدر (SCHNEIDER) ، اینورتر لنز (LENZE) و … و اینورترهای شرقی مانند: اینورتر دلتا (DELTA) ، اینورتر اینوت (INVT) ، اینورتر ال اس (LS) ، اینورتر امرن (OMRON) ، اینورتر تکو (TECHO) موجود می باشند.