اینورتر صنعتی چیست؟ + انواع و ساختار آن

اینورتر یا درایو AC که نوع صنعتی آن VFD (درایو فرکانس متغیر) نامیده می‌شود، ابزارهای الکترونیکی هستند که می‌توانند جریان DC (جریان مستقیم) را به AC (جریان متناوب) تبدیل کنند. همچنین مسئول کنترل جریان و گشتاور موتورهای الکتریکی هستند. انطباق سرعت موتور با فرآیند مورد نیاز، به منظور جلوگیری از هدر‌رفت انرژی ضروریست. معمولا در کارخانه‌های ایران از اینورتر صنعتی ایرانی یا خارجی استفاده می‌شود. اینکه چه برندی ترجیح داده شود به اولویت‌های کارفرما برمی‌گردد مثلا در‌صورتی‌که گارانتی و امکان تعمیر راحت و داشتن دفترچه فارسی جز اولویت‌ها باشد، اینورتر صنعتی ایرانی ترجیح داده می‌شود که در بسیاری از موارد کیفیت مناسبی نیز دارد. پس تا پایان این مقاله با ما همراه باشید.


اینورتر صنعتی، درایو صنعتی VFD نامیده می‌شود. VFD مخفف درایو با فرکانس متغیر است و برای ساخت موتورهای AC با سرعت متغیر استفاده می‌شود. VFD باعث شد که استفاده از موتور AC دوباره برجسته و چشم‌گیر شود. موتور القایی AC سرعتش را با تغییر فرکانس ولتاژ تغذیه تغییر می‌دهد. اگر ولتاژ یک موتور AC برابر 50 هرتز باشد موتور در سرعت نامی خود کار می‌کند. اگر فرکانس به بالای 50 هرتز برسد، موتور نیز سریع‌تر از سرعت نامی خود کار خواهد کرد و اگر زیر 50 هرتز باشد، کمتر از آن.
ورود پردازنده‌های پیشرفته به درایو صنعتی VFD باعث شد که آن‌ها نه تنها سرعت موتور را کنترل کنند بلکه جلوی افزایش بیش از حد جریان را بگیرند. این باعث می‌شود که موتور در هنگام شروع بکار، فشار بیش از حدی به شبکه وارد نکند بنابراین VFD هزینه برق کارخانه را کم می‌کند. با پیچیده‌تر شدن دستگاه‌ها، VFD نیز توانایی کنترل سرعت موتور، جهت چرخش محور آن و گشتاور موتور را دارد. VFD‌های جدیدتر پارامترهای متنوعی دارند که می‌توان آنها را با اعدادی که در آن برنامه‌ریزی شده‌اند یا از سیستم‌های کنترل شده با میکرپردازنده مثل کنترل‌کننده قابل برنامه‌ریزی (PLC) دانلود شده‌اند کنترل نمود. اندازه این VFD ها کوچکتر است و فضای کمتری می‌گیرند.

اولین مرحله کار درایو صنعتی، با Converter یا مبدل است. مبدل از شش دیود تشکیل شده که مشابه دریچه‌های بازرسی سیستم لوله‌کشی هستند. آنها اجازه می دهند که جریان در جهت دیود حرکت کند. مثلا وقتی ولتاژ فاز A (ولتاژ مثل فشار در لوله‌کشی است) مثبت‌تر از ولتاژ فاز B و C باشد، آن دیود مسیر را باز کرده و امکان ایجاد جریان را می‌دهد. وقتی فاز B مثبت‌تر از فاز A است، دیود فاز B باز شده و دیود فاز A بسته می‌شود. همین موضوع برای سه دیود روی سمت منفی باس وجود دارد. بنابراین با باز و بسته شدن هر دیود شش پالس جریان می‌گیریم. این اینورتر صنعتی یا VDF شش‌پالسه نامیده می‌شود که پیکربندی استاندارد درایوهای فرکانس متغیر جریان است.


فرض کنید که درایو صنعتی روی سیستم برق 480 ولت کار می‌کند. گذرگاه DC VFD دارای ولتاژ DC با موج AC است. ولتاژ بین 580V تا 680V جریان دارد. همچنین لازم است بدانید که در VDF های واقعی سوییچ‌های نشان داده شده، ترانزیستور هستند.
وقتی یکی از کلیدهای بالای اینورتر صنعتی را می‌بندیم، آن فاز به باس مثبت DC وصل شده و ولتاژ روی آن مثبت می‌گردد. وقتی یکی از سوییچ‌های پایینی را می‌بندیم آن فاز، منفی می‌شود. بنابراین با مثبت یا منفی کردن فاز موتور می‌توانیم فرکانس دلخواه مثبت، منفی یا صفر را تولید نماییم. متذکر می‌شویم که خروجی اینورتر صنعتی به شکل موج مستطیلی است. آنها خروجی سینوسی تولید نمی‌کنند. برای کاهش فرکانس موتور به 30 هرتز، ترانزیستورهای خروجی اینورتر را به آرامی تغییر می‌دهیم. در این هنگام باید ولتاژ را به 240 ولت برسانیم تا نرخ ولتاژ بر هرتز ثابت بماند. به این مدولاسیون عرض پالس یا PWM می‌گویند. تصور کنید ما می‌توانیم فشار یک لوله آب را با باز و بسته کردن شیر کنترل کنیم. در نیم‌چرخه اول ولتاژ متوسط نیمی از 480 ولت، 240 ولت است. پس در VDF با کنترل پالس می‌توانیم به هر ولتاژ متوسط در خروجی برسیم.

معمولا اینورتر صنعتی تک‌فاز برای مصارف سبک‌تر و سه‌فاز برای مصارف حرفه‌ای‌تر بکار می‌روند چراکه سه‌فاز می‌تواند برق بیشتری را تبدیل کند و برای تجهیزات بزرگ نظیر هیترها، ماشین‌ها، شارژ ماشین‌های الکتریکی و غیره بکار می‌رود. معمولا سه فاز برای انتقال جریان برق در فرکانس 50-60 هرتز استفاده می‌شود درحالیکه تک فاز برای انتقال برق بکار نمی‌رود. به همین دلیل است که خطوط انتقال سه لاین دارند. در سه فاز، برق با استفاده از سه جریان مختلف در شبکه منتقل می‌شود.


یک اینورتر تک فاز می‌تواند برق تک فاز تولید کند و به تجهیزات تک فاز یا شبکه متصل شود. دو نوع اینورتر تک فاز وجود دارد که تمام‌پل یا (Full Bridge) یا اینورتر نیم‌پل یا (Half Bridge) هستند.

1. کاهش مصرف انرژی و هزینه‌های آن: درایو صنعتی به شما امکان تطابق سرعت تجهیزات موتور متحرک را با نیاز بار می‌دهد. موتورهای الکتریکی بیش از 65‌درصد مصرف برق صنعتی را دارند. بهینه‌سازی آن‌ها با VFD باعث بهبود تا حدود 70 درصد می‌شود.
2. افزایش تولید از طریق کنترل دقیق‌تر فرآیند: با استفاده از موتور‌هایی با کارآمدترین سرعت، اشتباهات کمتری رخ می‌دهد و به‌این‌ترتیب سطح تولید بالا رفته و درآمد بیشتری به همراه دارد. در نوار‌نقاله و تسمه‌ها، تکان‌های هنگام راه‌اندازی از بین می‌رود و بازده افزایش می‌یابد.
3. بیشتر شدن عمر تجهیزات و کاهش هزینه نگهداری: چون VDF کنترل بهتری روی ولتاژ و فرکانس موتو دارد، در هنگام شروع کار، ضربه‌ای وجود ندارد و به همین دلیل سایش، مشکلات چرخ‌دنده و یاتاقان پیش نمی‌آید.
4. یک درایو فرکانس متغیر (VFD) نوعی کنترلر موتور است که موتور‌الکتریکی را با تغییر فرکانس و ولتاژ تغذیه موتور‌الکتریکی هدایت می‌کند. اگر برنامه‌ای نیاز به موتور الکتریکی برای کار در سرعت کامل نداشته باشد، درایو صنعتی می‌تواند برای کاهش فرکانس و ولتاژ برای برآوردن نیازهای بار موتور الکتریکی استفاده می‌شود. وقتی الزامات سرعت موتور تغییر کند VFD نیز می‌تواند سرعت را به سادگی کم یا زیاد کند تا سطح نیاز تامین شود.


شرکت ها و مصرف‌کنندگان، همیشه در پی صرفه جویی در مصرف برق هستند. این امر باعث توسعه اینورتر‌ها در ماشین‌آلات و لوازم برقی شده است. اینورتر‌ها در اتاقهایی با تهویه مناسب قرار داده می‌شوند. با‌این‌حال، نقش مهمی در صرفه‌جویی در مصرف انرژی دارند. توانایی کنترل دقیق دستگاه‌های اداری بسته به تقاضا می‌تواند مصرف انرژی و ضایعات را به میزان قابل‌توجهی کم کند. برای انتخاب برند اینورتر صنعتی ایرانی یا خارجی بهتر است با یک متخصص مشورت کنید. چرا که وضعیت سیستم برق عامل مهمی در انتخاب اینورتر صنعتی مناسب است.