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