سافت استارتر (Soft Starter) چیست و چه کاربردی دارد مقاسیه با اینورتر vfd

---

سافت استارتر یا راه انداز نرم یک تجهیز الکترونیکی است که به منظور شتاب گیری و شتاب دهی (راه اندازی و توقف) موتورهای القایی سه فاز با کنترل ولتاژ اعمال شده به موتور در حین راه اندازی و توقف طراحی شده است.

جهت دریافت بسته آموزشی فارسی سافت استارتر کلیک کنید

بسته آموزشی فارسی آشنایی با سافت استارتر

 راه اندازی موتور القایی برای موتورهای القایی، گشتاور راه اندازی (LRT) به طور تقریبی متناسب با مربع جریان راه اندازی (LRA) است که از خط کشیده می شود. LRT a I² این جریان راه اندازی متناسب با ولتاژ اعمال شده (V) است. به صورت تقریبی گشتاور را نیز می توان متناسب با مربع ولتاژ در نظر گرفت. LRT a V² یک موتور القایی در هنگامی که به صورت مستقیم به خط تغذیه متصل می گردد گشتاور بسیار زیادی ایجاد می کند. که ممکن است بار به این میزان گشتاور نیاز نداشته باشد. در لحظه راه اندازی، برخی آثار نامطلوب بر روی اجزای الکتریکی و مکانیکی ایجاد می شود. که شامل موارد زیر است. با استفاده از سافت استارتر می توان تاثیر آنها را کاهش داد. اثرات مکانیکی نامطلوب ضربه ناگهانی بر روی بار در لحظه راه اندازی، متعاقب شتاب گیری سریع تا سرعت کامل باعث فرسودگی بیش از اندازه بر روی اجزای زیر می شود. تسمه ها و پولی ها چرخ و زنجیرها کوپلینگ و یاتاقانها کاویتاسیون در پمپها و غیره اثرات الکتریکی نامطلوب یک نوسان شدید جریان بر روی منبع تغذیه ایجاد می شود که میتواند به اندازه ای شدید باشد که باعث ایجاد افت ولتاژ و لرزش و پرپر زدن نور لامپها شود. بدلیل عبور جریان زیاد که تا چند برابر جریان بار کامل موتور است کنتاکتهای کلیدها سوخته و به مرور از بین می رود. مشکلات ایجاد شده بوسیله این اثرات نیاز به تعمیر و نگهداری پیوسته افزایش احتمال خاموشی های برنامه ریزی نشده بالاتر از سایز گرفتن اجزای الکتریکی و مکانیکی برای تحمل نوسان توان در زمان راه اندازی کاهش طول عمر قطعات حل مشکل با تنظیم کردن ولتاژ در حین راه اندازی، جریانی که موتور از منبع تغذیه می کشد و گشتاور تولید شده توسط آن می تواند کاهش یافته و کنترل گردد. این همان کاری است که یک سافت استارتر انجام می دهد. اصول کار سافت استارتر در هنگام راه اندازی الکتروموتور به دو شکل زیر توجه کنید در شکل نخست دیاگرام مداری یک سافت استارتر آورده شده است و شکل موجهای تولید شده حاصل از عملکرد سافت استارتر در شکل (2) آمده است.   با استفاده از شش عدد SCR که به صورت پشت به پشت متصل شده اند. سافت استارتر قادر به تنظیم ولتاژ اعمال شده به موتور در هنگام راه اندازی از صفر ولت تا ولتاژ نامی خط تغذیه است. فیدبک تامین شده از موتور به مدار، کنترل زوایای آتش کردن SCR را به منظور تثبیت و پایدار سازی موتور در حین شتاب گیری، انجام می دهد. توجه به نکات زیر می تواند مفید واقع شود. 1- بر خلاف VFD (درایو فرکانس متغیر( در سافت استارتر فرکانس تغییر پیدا نمی کند. 2- در سافت استارتر فقط ولتاژ و جریان تغییر می یابند. مشخصه های عملکردی سافت استارتر مشخصه ها و منحنی ها کمک می کنند درک رفتار سافت استارتر راحت تر گردیده و بتوان رفتار آن را با ادوات مشابه مقایسه کرد. در شکل زیر دو منحنی مشخصه جریان-سرعت و گشتاور-سرعت برای دو حالت استفاده از سافت استارتر در زمان راه اندازی و عدم استفاده از آن (راه اندازی با ولتاژ خط( آورده شده است. همان طور که ملاحظه می گردد سافت استارتر در لحظه راه اندازی جریان راه اندازی را به میزان قابل ملاحظه ای کاهش می دهد و در سوی دیگر گشتاور نیز کاهش می یابد و از این رو شاید استفاده از آن در بارهایی که نیاز به گشتاور راه اندازی قابل توجهی دارند امکان پذیر نباشد. امکانات و ویژگیهای سافت استارتر

• را ه اندازی و توقف نرم
• استارت پالسی (ضربه)
• کنترل شیبهای جریان
• کنترل مشخصه پمپ
• فیدبک انکودر/تاکو
• کنترل و تنظیم مشخصه های توقف/راه اندازی برای بارهای متغیر

که در ادامه هر کدام از ویژگیها و مشخصات ذکر شده تشریح می گردد. مشخصه راه اندازی نرم مطابق منحنی های زیر و تنظیمات سافت استارتر می توان موتور را به آرامی با ولتاژ 10 تا 50 درصد ولتاژ نامی آن راه اندازی کرد. شیب زمان افزایش ولتاژ تا مقدار نامی آن را می توان از 1-30 ثانیه تنظیم کرد. مشخصه راه اندازی ضربه ای در هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که به گشتاور راه اندازی قابل توجهی نیاز باشد. در این حالت یک پالس ولتاژ با 80% ولتاژ نامی اعمال می شود. طول پهنای پالس بین صفر تا 2 ثانیه متغیر است. مشخصه توقف نرم کنترل کننده با یک شیب رفته رفته ولتاژ موتور را کاهش داده و در نتیجه گشتاور و جریان نیز کاهش می یابد. و بر اثر آن سرعت موتور کاهش یافته و متوقف می شود. این عمل اغلب در بارهای با اینرسی زیاد استفاده می شود در این بارها توقف ناگهانی ممکن است باعث خسارت به محصول یا سیستم گردد. زمان توقف قابل تنظیم 1-30 ثانیه است.

• باعث جلوگیری از کاویتاسیون و چکش کاری بر روی پمپها می شود
• از واژگونی اجسام بر روی کانوایرها جلوگیری می کند.

مشخصه محدود کنندگی جریان محدود کردن جریان این مد از راه اندازی نرم هنگامی استفاده می شود که بدلیل طولانی بودن زمان راه اندازی و یا حفاظت از الکتروموتور نیاز است که حداکثر جریان راه اندازی محدود گردد. -حداکثر جریان 200-400% جریان بار کامل موتور (FLC) - زمان شیب قابل تنظیم 1-30 ثانیه (که بر حسب نیاز می تواند طولانی گردد.) مقایسه روشهای مختلف راه اندازی شامل سافت استارتر، راه اندازی مستقیم و راه اندازی به صورت ستاره-مثلث تفاوت این سه نوع راه اندازی در مقدار ولتاژ اعمال شده به موتور در حین راه اندازی و شتاب گیری تا سرعت نامی دارد. در شکل زیر ولتاژ اعمال گردیده به موتور در هر کدام از این سه روش نشان داده شده و مقایسه شده است. مقایسه مشخصه جریان راه اندازی و گشتاور-سرعت راه اندازی نرم با راه اندازی مستقیم و ستاره-مثلث روشهای راه اندازی ولتاژی که مورد مقایسه قرار گرفتند بر روی مشخصات مختلف الکتروموتورها تاثیر می گذارند. بررسی تغییرات جریان راه اندازی و مشخصه گشتاور-سرعت الکتروموتور در بکارگیری هر کدام از این روشها ضروری است. منحنی گشتاور-سرعت، مناسب بودن روش انتخاب شده و هماهنگی آن با بار و گشتاور راه اندازی مورد نیاز را به ما می دهد و مشخصه جریان نیز به انتخاب فیوز و دیگر تجهیزات راه اندازی و تخمین تنشهای الکتریکی ایجاد شونده بر روی الکتروموتور کمک می کند. مزایا و معایب سافت استارترها مزایای سافت استارترها

• جریان هجومی زیاد و گشتاور مکانیکی زیاد را در زمان راه اندازی حذف می کند.
• باعث کاهش اندازه کابلها و کلیدهای اتصال به شبکه تغذیه می گردد. (از طریق کاهش جریان راه اندازی)
• فرورفتگی ولتاژ (voltage dip) خط را محدود می کند.
• شتاب گیری و شتاب دهی نرم و بدون پله را می دهد.
• راه اندازی ضربه ای برای بارهای سنگین و کاربردهایی که تحت بار راه اندازی می شوند.
• مشخصات محدود کنندگی جریان
• کنتاکتور کنار گذر (By-pass) صرفه جویی انرژی را افزایش می دهد.
• از پیکهای جریان و گشتاور جلوگیری می کند و بدین ترتیب تنش الکتریکی کمتری بر روی شبکه تامین توان و تنش مکانیکی کمتری بر کل اجزای دوار وارد می شود.
• استرس و تنش را بر روی کوپلینگها و دیگر تجهیزات انتقال (جعبه دنده ها، شفتها، تسمه ها و غیره) کاهش می دهد.
• به واسطه کاهش دادن ضربات مکانیکی طول عمر موتور و دیگر اجزا/قطعات را افزایش می دهد.
• در تابلوی کلیدها و ادوات به فضای کمتری نیاز دارد. (خیلی باریکتر از بقیه تجهیزات راه اندازی الکترومکانیکی است)
• کاهش دادن هزینه ها
• مشخصات راه اندازی و توقف منحصر به فرد
• ویژگی کنترل پمپ
• کار در دماهای بالا تا 65 درجه سانتیگراد
• اتصال سیم کشی ساده
• کارکرد، برنامه ریزی و نگهداری آسان

معایب سافت استارترها

• هارمونیک تولید می کنند(کمتر از اینورتر)
• سرعت کارکرد موتور ثابت است(بر خلاف VFD، فرکانس ثابت است)
• امکان تنظیم سرعت وجود ندارد (فقط برای راه اندازی، توقف و حفاظت استفاده می شود)
• زمان شتاب گیری و شتاب دهی به میزان بسیار زیادی به بار بستگی دارد.

  برخی از کاربردهای سافت استارترها شامل:

• پمپهای خلائ
• پمپهای گریز از مرکز
• کمپرسورها
• فنها/بلوورها/اگزوسترها
• مخلوط کنها
• کانوایرها
• بلوورهای محوری
• فنهای ملخی
• فنهای محوری (Axial fans) (کم اینرسی-کم بار)
• پودر کننده ها
• پمپهای بزرگ
• خردکن ها/سنگ شکن ها
• آسیابهای چکشی
• پله های متحرک

جهت دریافت بسته آموزشی فارسی سافت استارتر کلیک کنید

بسته آموزشی فارسی آشنایی با سافت استارتر

تفاوت درایو سرعت متغیر vsd و راه دانداز نرم موتور soft starter سافت استارتر کاربرد

در این مقاله مساله انتخاب بین سافت استارتر یا درایو سرعت متغیر همراه با مزایا و معایب هر کدام بررسی و مقایسه شده است.

جهت دریافت بسته آموزشی فارسی سافت استارتر کلیک کنید

بسته آموزشی فارسی آشنایی با سافت استارتر

1394/06/12محمد رسول کریمی

---

اغلب موتورها نیاز به مقدار انرژی نسبتا بزرگی دارند تا آنها را به سرعت نامی شان برساند. سافت استارترها و درایوهای فرکانس متغیر هر دو به منظور کاهش مقدار جریان هجومی و محدود کردن گشتاور استفاده می شوند. از تجهیزات گرانبهای شما مراقبت کرده و عمر موتور شما را با کاهش دادن حرارت ناشی از استپ و استارتهای متوالی موتور افزایش می دهند. انتخاب سافت استارتر یا درایو سرعت متغیر وابسته به مورد استفاده، نیازمندیهای سیستم، و هزینه (هزینه اولیه خرید آن و هزینه آن در کل طول عمر سیستم) بستگی دارد. سافت استارترها یک سافت استارتر یک دستگاه الکترونیکی (solid-state device) است که الکتروموتور AC را از آسیب های ناشی از هجوم توان با محدود کردن هجوم جریان اولیه در زمان راه اندازی موتور محافظت می کند. آنها یک شیب ملایم تا سرعت نامی موتور ایجاد می کنند و فقط در شروع کار استفاده می شوند. (و در زمان توقف اگر برای این کار تجهیز شده باشند) . افزایش تدریجی ولتاژ اولیه تغذیه موتور باعث راه اندازی تدریجی آن می گردد. سافت استارترها همچنین با عنوان سافت استارترهای ولتاژ کاهش یافته (RVSS) نیز شناخته می شوند. موارد استفاده سافت استارترها در کاربردهایی استفاده می شوند که:

• کنترل سرعت و گشتاور فقط در زمان راه اندازی مورد نیاز است. (و در زمان توقف اگر به صورت سافت استپ هم تجهیز شده باشد)
• کاهش جریانهای هجومی مربوط به یک موتور بزرگ، در لحظه راه اندازی مورد نیاز باشد.
• سیستم مکانیکی که نیاز به راه اندازی نرم برای فرونشاندن تنش و جهش گشتاور مرتبط با راه اندازی های معمول را دارد. ( برای مثال، کانوایرها، سیستمهای گردان تسمه ای، چرخ دنده ها و مانند اینها)
• پمپهای مورد استفاده برای حذف ضربه های فشار در سیستمهای پایپینگ در هنگامی که تغییر جهت مایع خیلی سریع است.

سافت استارتر چگونه کار می کند؟ سافت استارترهای الکتریکی با کاهش گشتاور بطور موقت ولتاژ یا جریان ورودی را کاهش می دهند. بعضی از سافت استارترها ممکن است برای کمک به کنترل شارش جریان از تجهیزات حالت جامد استفاده کنند. آنها می توانند یک تا سه تا از فازها را کنترل کنند، با کنترل سه فاز معمولا نتایج بهتری حاصل می شود.

شکل 1 . شماتیک یک سافت استارتر

بیشتر سافت استارترها از یک سری تریستور یا یکسوسازهای کنترل شده سیلیکونی (SCR) برای کاهش دادن ولتاژ استفاده می کنند. در حالت خاموش، SCR جریان را قطع کرده، اما در حالت روشن، SCR ها به جریان اجازه می دهند عبور کند. SCR ها در طی افزایش سرعت به کار می روند و کنتاکتورهای مسیر جنبی (bypass) در هنگامی که موتور به سرعت ماکزیمم خود رسید عمل می کنند. این کار کمک می کند گرمایش موتور به مقدار قابل توجهی کاهش یابد. مزایای انتخاب یک سافت استارتر سافت استارترها اغلب اوقات برای کاربردهایی که فقط نیاز به کنترل سرعت و گشتاور در هنگام راه اندازی است به صرفه تر هستند. علاوه بر این، آنها اغلب در جاهایی که مساله فضای موجود یک محدودیت است یک انتخاب ایده آل هستند چونکه معمولا در مقایسه با درایوهای فرکانس متغیر فضای کمتری را اشغال می کنند. درایوهای فرکانس متغیر یک درایو فرکانس متغیر (VFD) یک دستگاه کنترل موتور است که موتور القایی AC را حفاظت کرده و سرعت آن را کنترل می کند. یک VFD می تواند سرعت موتور را در حین راه اندازی و توقف کنترل کرده و علاوه بر آن در کل سیکل کاری نیز این کار را انجام می دهد. VFDها همچنین به عنوان درایوهای با فرکانس قابل تنظیم (AFD) نیز شناخته می شوند. کاربردها VFD ها در کاربردها و در جاهایی استفاده می شوند که:

• رنج کامل کنترل سرعت مورد نیاز باشد
• صرفه جویی انرژی یک هدف است.
• کنترل سفارشی نیاز است.

VFDها چگونه کار می کنند؟ VFD ها توان ورودی را به منبعی با ولتاژ و فرکانس قابل تنظیم برای کنترل سرعت موتورهای القایی AC تبدیل می کنند. فرکانس توان اعمالی به یک موتور AC، مطابق با روابط زیر سرعت موتور را تعیین می کند،

N = 120 x f / p

= سرعت (rpm) F = فرکانس (Hz) P = تعداد قطبهای موتور برای مثال، یک موتور چهار قطب که در فرکانس 50 هرتز کار می کند. مقادیر را در فرمول مطابق رابطه زیر قرار داده و سرعت را محاسبه می کنیم: سرعت = 120 * 50 تقسیم بر 4 = 1500rpm

شکل 2 . مدار داخلی یک درایو فرکانس متغیر

منبع AC: از شبکه قدرت شرکت تامین کننده توان می آید (نوعا 400 ولت، 50 هرتز) یکسوساز: برق شبکه AC را به برق DC تبدیل می کند. فیلتر و باس DC : با همدیگر کار کرده تا برق DC یکسو شده را هموار کرده و یک برق DC تمیز و با ریپل کم را تحویل اینورتر دهند. اینورتر: از برق DC رسیده از فیلتر و باس DC استفاده کرده و با استفاده از تکنیک مدولاسیون پهنای پالس (PWM) به یک برق با شکل موج سینوسی تبدیل می کند. مدولاسیون پهنای پالس: سوئیچهای اینورتر را به گونه ای کلید زنی می کند که دارای زمان و پهنای متفاوتی بوده و هنگامی که متوسط گیری شوند یک شکل موج سینوسی ساخته شود.

شکل3. مدولاسیون پهنای پالس و ایجاد شکل موج سینوسی

مزایای استفاده از VFD

• صرفه جویی انرژی
• کاهش پیک تقاضای انرژی
• کاهش دادن توان در هنگامی که مورد نیاز نیست
• سرعت کاملا قابل تنظیم (پمپها، کانوایرها و فن ها(
• راه اندازی، توقف و شتاب گیری کنترل شده
• کنترل دینامیک گشتاور
• ایجاد حرکت نرم و روان برای کاربردهایی نظیر آسانسورها و پله های متحرک برقی
• سرعت تجهیزات را ثابت نگه می دارد، که درایو را جهت تجهیزات تولید و ادوات صنعتی مانند میکسرها، آسیابها و خرد کن ها ایده آل کرده است.
• تطبیق پذیری
• ارتباطات و اماکن تشخیص عیب داخلی
• حفاظت پیشرفته در مقابل اضافه بار
• منطبق با عملکرد PLC و برنامه نویسی نرم افزاری
• ورودی ها / خروجی های دیجیتال (DI/DO)
• ورودی ها / خروجی های آنالوگ (AI/AO)
• خروجی های رله

صرفه جویی انرژی VFD ها بیشترین صرفه جویی در مصرف انرژی را برای فن ها و پمپها ارائه می کنند. روش جریان قابل تنظیم، منحنی شارش را تغییر داده و و نیاز به توان را به شدت کاهش می دهد. تجهیزات گریز از مرکز (فن ها، پمپها و کمپرسورها) از مجموعه ای از قوانین همبستگی (affinity laws) با سرعت تبعیت می کنند. این قوانین همبستگی رابطه بین سرعت و مجموعه ای از متغیرها را به صورت زیر مشخص می کند.

• شارش
• فشار
• توان

بر اساس قوانین همبستگی، شارش به صورت خطی با سرعت تغییر می کند (شکل 4). در حالیکه فشار متناسب با مربع سرعت است (شکل 5). توان مورد نیاز متناسب با مکعب سرعت است. آخری خیلی مهم است چون که اگر سرعت افت کند، با توان سوم سرعت، توان مورد نیاز کاهش می یابد.

شکل 4 . قانون همبستگی جریان-سرعت

شکل 5 . قانون همبستگی فشار-سرعت

شکل 6 . قانون همبستگی توان-سرعت

  در این مثال، موتور در 80 درصد سرعت اسمی خود کار می کند. این مقدار را در فرمول قوانین همبستگی قرار داده و توان را در سرعت جدید محاسبه می کنیم که به صورت زیر می شود: از اینرو، توان مورد نیاز برای اینکه فن در 80 درصد سرعت کار کند نصف توان نامی است.         روابط فشار و توان بر حسب جریان مطابق منحنی شکل های 7 و 8 بدست می آید.

شکل 7. نسبت فشار - جریان

شکل 8. نسبت توان - جریان

انتخاب تجهیزات مناسب متناسب با نیاز شما

انتخاب سافت استارتر یا درایو سرعت متغیر وابسته به کاربرد مورد نیاز شما است. سافت استارترها کوچکتر بوده و در مقایسه با vfd ها در کاربردهای توان بالا قیمت کمتری دارند.

VFD ها بزرگتر بوده و فضای بیشتری را اشغال می کنند و معمولا از سافت استارترها گران قیمت تر هستند. همان طور که گفته شد، درست است که VFD گران قیمت تر است در مقابل می تواند صرفه جویی انرژی بیشتری تا 50 درصد داشته باشد ار این راه در طول عمر تجهیزات صرفه جویی زیادی در هزینه داشته باشد.

کنترل سرعت مزیت دیگر VFD است. چونکه در کل طول محدوده کاری موتور زمان شتاب گیری مستحکمی را ارائه می دهد و نه فقط در زمان راه اندازی. VFD ها همچنین می توانند عملکرد پایدار و ستبر تری را نسبت به سافت استارترها ارائه کنند. شامل اطلاعات تشخیصی دیجیتال. بایستی ذکر شود که هزینه اولیه خرید VFD می تواند دو تا سه برابر بیشتر از سافت استارتر باشد. ار ینرو، اگر شتاب گیری ثابت و کنترل گشتاور نیاز نباشد و کاربرد شما فقط به کنترل جریان در هنگام راه اندازی نیاز داشته باشد شاید یک سافت استارتر از نقطه نظر قیمت راه حل بهتری باشد.

جهت دریافت بسته آموزشی فارسی سافت استارتر کلیک کنید

بسته آموزشی فارسی آشنایی با سافت استارتر

درایو سرعت متغیر چیست vsd چگونه کار می کند و مزایای آن چیست

دلایل استفاده از درایوهای سرعت متغیر (VSD) دلایل متنوع و فراوانی برای استفاده از درایوهای سرعت متغیر یا همان فرکانس متغیر وجود دارد.(این دو عبارت به جای یکدیگر استفاده می شوند). در برخی کاربردها، مانند ماشین های تولید کاغذ بدون انها نمی توانند کار کنند. در حالیکه در برخی دیگر، مانند پمپهای گریز از مرکز، میتوانند با استفاده از درایوهای سرعت متغیر از مزیت صرفه جویی در مصرف انرژی بهره ببرند. در حالت کلی، درایوهای سرعت متغیر به دلایل زیر استفاده می شوند 1- سرعت درایو را با سرعت مورد نیاز فرآیند منطبق می کند. 2- گشتاور درایو را با گشتاور مورد نیاز فرآیند منطبق می کند. 3- راندمان را افزایش داده و در مصرف انرژی صرفه جویی می کند. 

جهت دریافت بسته آموزشی فارسی سافت استارتر کلیک کنید

بسته آموزشی فارسی آشنایی با سافت استارتر

نیاز به کنترل سرعت و گشتاور معمولا بدیهی و مشهود است.

درایوهای سرعت متغیر (VSDs) الکتریکی مدرن می توانند برای ثابت نگهداشتن سرعت ماشین گردان با تلرانس ±0.1%, بدون توجه به مقدار بار به کار روند. مقایسه کنید با تنظیم سرعت مقدور با یک موتور القایی قفس سنجابی سرعت ثابت، که در آنجا سرعت می تواند به میزان 3% از بی باری تا بار کامل تغییر کند. مزیتهای صرفه جویی در مصرف انرژی همیشه توسط بسیاری از استفاده کنندگان قابل درک نیست و درک آن کمی پیچیده است. این صرفه جویی در مصرف انرژی به طور خاص برای پمپهای گریز از مرکز و فن ها مشهود است. در جاییکه گشتاور بار با مربع سرعت افزایش می یابد در حالیکه مصرف توان با مکعب سرعت افزایش می یابد. در برخی کاربردها می توان صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ها انجام داد.

مثالی از کاربرد یک درایو سرعت متغیر

مثالهای کاربردی-درایو سرعت متغیر(VSD)

یک مثال روزمره، که مزیتهای کنترل سرعت متغیر را نشان می دهد. خودرو سواری است. در حال حاضر جزئ جدایی ناپذیر از زندگی ما شده است که ما هرگز به تکنولوژی که ارائه کرده است یا اینکه به سادگی یک پلتفرم سرعت متغیر است فکر نمی کنیم. در اینجا نشان می دهیم که چگونه درایوهای سرعت متغیر، سرعت، گشتاور و بهره وری انرژی ماشین را بهبود می دهند. به وضوح مشهود است که سرعت خودروی سواری بایستی بطور پیوسته توسط راننده (کاربر) کنترل شود. تا با شرایط عبور و مرور در جاده منطبق گردد. (فرآیند) در یک شهر، نیاز است محدودیت سرعت را رعایت کرده، از تصادف اجتناب کنید. راه بیفتید، شتاب پس دهید و هنگامی که نیاز است متوقف شوید.بر روی یک جاده باز، هدف اصلی بسلامت رسیدن به مقصد در کوتاه ترین زمان و بدون تخطی از محدودیت سرعت است.دو کنترل اصلی که برای کنترل سرعت استفاده شده اند شتاب دهنده، که گشتاور پیشران را کنترل می کند و ترمز، که گشتاور بار را تنظیم می کند. یک خودروی سواری بدون این دو کنترل نمی تواند در ترافیک شهر یا بر روی جاده بدون خطر و ایمن تردد کند. راننده بایستی بصورت پیوسته سوخت ورودی به موتور (محرکه) را به منظور ثابت نگهداشتن سرعت با وجود تغییرات در بار مانند یک سربالایی، سرپایینی یا باد شدید و قوی تنظیم کند. در موقعیتی دیگر ممکن است از ترمز برای تنظیم بار و کاهش سرعت وسیله نقلیه تا متوقف شدن استفاده کند. موضوع مهم دیگر برای بیشتر راننده ها قیمت سوخت یا هزینه مصرف انرژی است. سرعت از طریق شتاب دهنده که سوخت ورودی به موتور را تنظیم می کند، کنترل می شود. بوسیله تنظیم وضعیت شتاب دهنده، مصرف انرژی در یک مقدار حداقل نگهداشته شده و با سرعت و شرایط بار تنظیم می شود. با حالتی مقایسه کنید که مصرف سوخت زیاد یک وسیله نقلیه که با تنظیم ثابت شتاب دهنده و کنترل کردن سرعت به وسیله وضعیت ترمز، کنترل می شود.  

اصول بنیادی

شرح ذیل مرور برخی از اصول اساسی مرتبط با کارکرد درایوهای سرعت متغیر است. جهت مستقیم جهت مستقیم اشاره به حرکت در یک جهت خاص است، که توسط کاربر یا طراح انتخاب شده که جهت مستقیم باشد. جهت مستقیم با عبارت (ve+) تخصیص و نمایش داده می شود. جهت مستقیم برای یک خودروی سواری از طراحی وسیله نقلیه کاملا مشهود است. تسمه های کانوایر و پمپها نیز معمولا دارای جهت مستقیم مشخص و قابل شناسایی هستند. جهت معکوس جهت معکوس اشاره به حرکت در جهت معکوس دارد. جهت معکوس با یک منفی به صورت (ve-) تخصیص شده است. نیرو حرکت نتیجه اعمال کردن یک یا چند نیرو بر روی یک جسم است. حرکت در جهتی صورت می گیرد که نیرو به جسم اعمال شده و نتیجه اعمال نیرو است. از اینرو نیرو ترکیبی از اندازه (دامنه) و جهت است. یک نیرو بسته به جهتی که اعمال می شود میتواند ve+ یا ve- باشد. به یک نیرو ve+ می گویند اگر در جهت مستقیم اعمال گردد و ve- اگر در جهت معکوس اعمال گردد. در واحدهای SI ، نیرو با واحد اندازه گیری نیوتن مشخص می شود. سرعت خطی (V) یا سرعت (n) سرعت خطی اندازه گیری فاصله خطی یک جسم محرک در یک بازه زمانی است. سرعت خطی منتج از اعمال یک نیروی خطی به یک جسم است. در واحدهای SI، معمولا واحد اندازه گیری آن متر بر ثانیه (m/s) است. یکی دیگر از واحدهای متداول اندازه گیری کیلومتر بر ساعت (km/hr) است. برای حرکت در جهت مستقیم، علامت سرعت مثبت است (ve+). برای حرکت در جهت معکوس، علامت تخصیص یافته سرعت منفی است (ve-). سرعت زاویه ای یا سرعت دوران (n) اگرچه نیرو دارای جهت است و باعث حرکت خطی می گردد، بسیاری از کاربردهای صنعتی بر اساس حرکت دورانی هستند. نیروی دورانی مربوط به تجهیزات گردان به عنوان گشتاور شناخته می شود. سرعت زاویه ای نتیجه استعمال گشتاور بوده و چرخش زاویه ای است که جسم محرک در واحد زمان انجام می دهد. در سیستم SI، معمولا با رادیان بر ثانیه (rad/s) یا دور بر ثانیه (rps) اندازه گیری می شود. در هنگامی که با ماشینهای دوار سروکار دارید این واحدها برای استفاده عملی خیلی کوچک هستند و معمولا کسری می گردند. لذا واحد متداولتر برای اندازه گیری سرعت دوران دور بر دقیقه (rpm) است. گشتاور گشتاور حاصلضرب نیروی مماسی در محیط چرخ دوار(F) و شعاع تا مرکز چرخ ((r است. در واحدهای SI ، واحد اندازه گیری گشتاور نیوتن-متر (Nm) است. گشتاور نیز با توجه به جهت اعمال آن می تواند ve+ یا ve- باشد. یک گشتاور را ve+ می گوییم اگر در جهت موافق چرخش اعمال گردد و ve- می گوییم اگر در خلاف جهت گردش اعمال شود. با استفاده از خودروی سواری به عنوان مثال، شکل 1 روابط بین جهت، نیرو، گشتاور، سرعت خطی و سرعت دوران را تشریح می کند. موتور بنزینی گشتاور دوار ایجاد کرده و از طریق گیربکس و اکسل به چرخهای دوار انتقال می یابد. که گشتاور (T) را به نیروی مماسی (H) تبدیل می کند. ‘گشتاور (Nm) = نیروی مماسی(N) * شعاع (m) واحد نبرو نیوتن (N) ، واحد شعاع متر (m) و واحد گشتاور نیوتن متر (Nm) است.

شکل 1 - رابطه بین نیرو، گشتاور و شعاع

هیچ حرکت افقی رخ نخواهد داد مگر آنکه نیروی اعمال شده افقی و در امتداد سطح جاده برای جلو بردن وسیله نقلیه در جهت مستقیم باشد. هر چه مقدار این نیرو بیشتر باشد، خودرو سریعتر شتاب می گیرد. در این مثال، حرکت را در جهت مستقیم در نظر گرفتیم. از اینرو گشتاور، سرعت و شتاب همه ve+ می شوند.

جهت دریافت بسته آموزشی فارسی سافت استارتر کلیک کنید

بسته آموزشی فارسی آشنایی با سافت استارتر