دانلود تحقیق اینورتر ها و کنورتورهای صنعتی

اینورتر

اینورتر چیست؟

- اینورتریا درایو AC به دستگاهی گفته می شود که به کمک آن می توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد بدون آنکه قدرت و گشتاور موتور کاهش یابد

.

اینورترها در ظرفیتهای مختلف ساخته می شوند مثلاً برای یک موتور با توان 20 اسب بخار باید از اینورتر 20 HP استفاده کرد.

 انواع اینورتر از نظر ورودی کدامند؟

- از نظر ورودی اینورترها به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می گردند.

البته خروجی همه آنها سه فاز است.

برای اینورترهای با توان بالای 3 اسب فقط از ورودی سه فاز استفاده می گردد.

 انواع اینورترها از نظر کاربرد کدامند؟

- از نظر کاربرد اینورترها به دسته های مختلفی تقسیم م ی شوند.

برای راه اندازی پمپ ها، فن ها،آسانسور،جرثقیل، نوارهای نقاله ، دستگاههای اکسترودر و......

از اینورتراستفاده می شود.

برای پمپ و فن از اینورترهای با گشتاور متغیر و برای آسانسورونوار نقاله و جرثقیل از اینورتر با گشتاور ثابت و برای اکسترودرها از اینورتر با فیدبک PG بهره برداری میکنند.

 مزایای استفاده از اینورترها چیست؟

- کاهش انرژی مصرفی و لذا کاهش هزینه برق، کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور ، امکان تغییر سرعت موتور، امکان تغییر جهت حرکت موتور، داشتن حفاظت در برابر اضافه بار، امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است، امکان کنترل از راه دور، ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور، برنامه ریزی کردن حرکت.

 اینورتر چگونه مصرف برق را کاهش می دهد؟

- اینورتر به صورت هوشمند میزان بار وارده به موتور را تشخیص داده و متناسب با همان بار، به موتور جریان می دهد و این جریان در بسیاری از مواقع از جریان نامی موتور کمتر است.

  کدام اینورتر کیفیت دارد؟

- اینورترهایی که دارای استاندارد CE,UL,cUL باشند، مورد تائید صنایع اروپا و آمریکا بوده واز نظر کیفیت مناسب می باشند.

  معرفی درایو یا اینورتر

دستگاهی الکترونیکی است که بوسیله آن می توان سرعت موتورهای سه فاز را تغییر داد .

از دیگر کاربردها و مزایای آن می توان به موارد زیر اشاره کرد :

تنظیم کننده سرعت موتور (کنترل دور)

تغیر دهنده جهت دور به راحتی و بدون نیاز به کنتاکتور

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

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

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

راه اندازی نرم موتور بدون هیچگونه ضربه به قسمتهای مکانیکی مثل کوپلینگها ، گیر بکسها ، تسمه ها ، زنجیرها و ...

و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مکانیکی را به دنبال خواهد داشت .  

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

جلوگیری از گرم کردن و در نهایت سوختن موتور در کابرد هایی که موتور به طور مداوم چپگرد و راستگرد و یا خاموش می شود .

کاهش هزینه برق مصرفی : به دلیل آنکه موتور یک بار ر-اکتیو روی شبکه دارد چنانچه از درایو برای راه اندازی و کنترل موتور استفاده گردد چون درایو دارای یک بانک خازنی می باشد این بار ر-اکتیو را جبران می نماید و تنها بار اکتیو را از شبکه برق مصرف می نماید ، بنابراین جریان مصرفی بسیار کاهش می یابد .

همچنین چون در بسیاری از کارب ر دها انرژی زیادی برای راه اندازی لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می کنند بنابراین میزان جریان زیادتری هم در حین کار از شبکه استفاده می کند .

چنانجه از اینورتر استفاده شود ، اینورتر به صورت کاملا اتوماتیک این جریان را در حین راه اندازی به مقدار لازم افزایش و در حین کار به مقدار لازم کاهش می دهد ، بنابراین به طور کلی هزینه برق مصرفی ک اهش چشم گیری خواهد داشت .

کاهش جریان راه اندازی : در بسیاری از کاربردها به هنگام راه اندازی ،‌موتور جریان بسیار بالایی از شبکه می کشد و موجب کاهش ولتاژ شبکه و ایجاد صدماتی به تاسیسات برق رسانی و سایر دستگاهها می گردد .

این جریان به 6 برابر جریان نامی موتور می رسد که بسیار نا مطلوب می باشد .

چنانچه از اینورتر استفاده شود این اضافه جریان بسیار اندک خواهد شد ( حداکثر 0.2 برابر ) به عنوان مثال اگر یک موتور با جریان نامی 10آمپر کار کند در هنگام راه اندازی این جریان به 60آمپر می رسد و در صورت استفاده از اینورتر این جریان حداکثر به 12آمپر می رسد .

کاهش جریان موتور به صورت اتوماتیک در هنگامی که بار موتور کم می شود .

این قابلیت به غیر از کاهش هزینه برق مصرفی موجب افزایش طول عمر مفید موتور خواهد شد .

امکان استفاده از برق تکفاز 220 ولت به جای سه فاز 380 ولت برای راه اندازی موتور سه فاز حداکثر با توان 3HP ( 2.2kw ).

به این معنا که می توان با برق خانگی یک موتور سه فاز را کاملا به صورت عادی راه اندازی نمود .

قابلیت داشتن دورهای مختلف به صورت حافظه ای .تبدیل یک موتور یک دور به یک موتور چند دور با سرعتهای دلخواه امکان ایجاد فشار ثابت در کاربرد پمپها : به این ترتیب که با تغییر دور موتور فشار مورد نظر را ثابت نگه میدارد .

به عنوان مثال فشار آب یک مخزن را ثابت نگه می دارد بنابراین در هنگام مصرف آب دور موتور به صورت خودکار زیاد می شود و در هنگامی که آب مصرف نمی گردد دور موتور به صورت خودکار کاهش می یابد .

بنابراین دور موتور با مقدار مصرف تغییر می نماید بنابراین آب با فشار ثابت به تمام نقاط می رسد .

مکان اتصال انکدر به اینورتر که باعث می شود دور یک موتور با موتور دیگر یکسان شود .

کنترل دور به صورت خودکار در مواردی که لازم است دور موتور بسته به میزان محصول تولید شده تغییر کند .

علمی: استفاده از اینورترها بر روی پمپ و فن و کمپرسورها در طی سال های اخیر بسیار گسترش یافته است .

استفاده از آنها برای کنترل دور موتورها مزایای زیادی دارد که مهمترین آنها عبارتند از 1- عدم نیاز به دستگاههای کنترل دبی مکانیکی.

2- ذخیره انرژی تا 80% 3- نبودن شوک راه اندازی.

4- افزایش عمر مفید قطعات مکانیکی.

از اینورترها در سه ناحیه استفاده می گردد : 1- فعالیتهای گشتاور ثابت مثل میکسرها , اکسترودرها , نوارهای نقاله و .

.

2- فعالیتهای توان ثابت مثل کشش و دستگاههای ماشینی.

3- فعالیتهای گشتاور متغیر مثل فن و پمپ.

در پمپها و فنها میزان دبی با سرعت موتور متناسب است.

اما توان مصرفی با مکعب سرعت تناسب دارد.

مثلاً اگر دور موتور به میزان 50% کاهش یابد آنگاه توان مصرفی لازم 12.5% خواهد بود و این به مفهوم 87.5% صرفه جویی در انرژی است.

مشخصات کلی اینورتر TECO 7300CV: 1- کنترل Vector (گشتاور ثابت و گشتاور متغیر) وv/f 2- 18 منحنی V/F قابل انتخاب جهت کاربردهای گوناگون 3- دارای PLC داخلی با قابلیت برنامه ریزی به زبان ladder همراه با مانیتورینگ on-line,off-line 4- ورودی انکدربدون نیاز به اضافه کردن کارت PG 5- PID در مدهای مختلف 6- فیلتر داخلی EMC 7- اتصال به کامپیوتر جهت تنظیم و مانیتورینگ پارامترها 8- پورت سریال RS-485 با پروتکل های مختلف 9- تنظیم اتوماتیک پارامترهای موتور 10- ذخیره انرژی 11- دارای استانداردهای بین المللی وجهانیCE,UL 12- ورودی و خروجی آنالوگ مشخصات کلی سری TECO 7200MA : 1- کنترل Vector,V/F 2- دارای صفحه نمایش LCD با امکان انتقال اطلاعات به سایر اینورترها 3- ذخیره اتوماتیک انرژی 4- دارای ورودی انکدر بدون نیاز به کارت PG 5- PID در مدهای گوناگون 6- خروجی پالس متناسب با فرکانس اینورتر 7- 16 پله سرعت قابل تنظیم 8- پورت سریال RS-485 9- قابلیت اتصال به کامپیوتر جهت تنظیم پارامترها 10- دارای استانداردهای جهانی و بین المللیCE,UL 11- ورودی وخروجی آنالوگ مشخصات کلی اینورتر TECO 7200PA : 1- طراحی شده برای کاربردهای با گشتاور متغیر به ویژه پمپ وفن 2- PID به همراه ذخیره اتوماتیک انرژی 3- حفاظت در برابر قطع فاز ورودی وخروجی 4- دارای چوک داخلی برای خروجیهای مشترک 5- دارای تاریخ نگار برای پارامترهای KwHr,Kw,PF 6- پورت سریال RS-485 7- PID با قابلیت sleep /wake up 8- امکان افزایش کارت PA-PID جهت کنترل بیش از یک موتور 9- ورودی و خروجیهای آنالوگ 10- دارای استانداردهای جهانی و بین المللیCE,UL مشخصات کلی اینورتر TECO 7200GS : 1- کنترل Vector .V/F 2- PID به همراه ذخیره اتوماتیک انرژی 3- کنترل حلقه بسته به همراه کارت PG جهت ورودی انکدر 4- کاهش نویز CM 5- پورت سریال RS-485 6- تنظیم اتوماتیک پارامترهای موتور 7- مناسب برای کاربردهای خشن و سخت در کیلوواتهای بالا(تا400HP) 8- دارای استانداردهای جهانی وبین المللیCE,UL 9- ورودی و خروجی آنالوگ مقدمه ای بر اینتورترها و کاربردهای آنهامقدمه ای بر اینتورترها و کاربردهای آنها بحثی که همیشه در الکترونیک صنعتی مطرح بوده و هست تبدیل یک ولتاژ DC به یک ولتاژ AC است.

به سیستمی که این تبدیل را برای ما انجام می دهد اینورتر گفته می‌شود.

اینورترها دارای رنج وسیعی از کاربردهای مختلف هستند که تعدادی از انها را ذکر می کنیم: 1- یک خط ولتاژ AC: خیلی از مواقع دسترسی به یک منبع dc مثل باتری وجود دارد.

ولی یک خط ولتاژ AC مورد نیاز است مثل اتومبیل 2- منابع تغذیه بدون وقفه (UPS): در انواع مختلف UPS ها جهت تبدیل توان باتری ها به یک توان AC به اینورترها نیاز داریم.

3- کوره های القایی:اینورترها جهت تبدیل یک توان AC با فرکانس پائین به یک توان AC با فرکانس بالا مورد استفاده قرار می گیرند.

این ولتاژ فرکانس بالا در کوره های القایی مورد استفاده دارد.

به این ترتیب که ابتدا توان AC را به DC یکسو کرده و سپس توسط اینورتر به توان AC فرکانس بالا تبدیل می‌کنند.

4- در سیستم انتقال توان HVDC: در این سیستم انتقال توان الکتریکی ، ابتدا توان AC به DC تبدیل می‌شود.

این توان DC با ولتاژ بسیار بالا به وسیله خطوط انتقال به مقصد می رسد.

در محل گیرنده، این توان DC دوباره به مقدار AC تبدیل می‌شود.

5- درایورهای فرکانس متغیر: یک درایو فرکانس متغیر، سرعت عملکرد یک موتور AC را به کمک کنترل کردن ولتاژو فرکانس به صورت همزمان تنظیم می‌کند.

6- استفاده در پنلهای خورشیدی: پنلهای خورشیدی دارای خروجی DC هستند که با استفاده از اینورترها این توان تبدیل به AC می‌شود.

انواع اینورترها از نظر فاز و شکل موج خروجی: اینورترها از نظر فاز تبدیل به دو نوع عمده تک فاز و سه فاز تقسیم بندی می‌شوند همچنین از نظرشکل موج خروجیشان به چهار نوع زیر تقسیم می‌شوند.

1- خروجی به شکل موج مربعی 2- خروجی به شکل سینوسی اصلاح شده (معمولی) 3- خروجی به شکل سینوسی اصلاح شده (پله ای) 4- خروجی به شکل سینوسی خالص شکلهای زیر دو نوع سینوسی اصلاح شده را نشان می دهند.

مقدمه ای بر طراحی اینورترها: در این قسمت یک سری از مطالب پایه مربوط به طراحی اینورترها را بیان می کنیم.

اگر شکل زیر بلوک دیاگرام یک اینورتر باشد چنانچه از تلفات اینورتر صرفنظر کنیم وتوان ورودی را با خروجی برابر بگیریم رابطه زیر را خواهیم داشت.

Vin*Iin=Vout*Iout پس اگر یک ولتاژ خروجی 220 ولت با توان 400 وات نیاز داشته باشیم باید بدانیم که در ورودی یک ولتاژ مثلاً 12 ولت با جریان 34 آمپر نیاز داریم.

باید توجه داشت که اگر ولتاژ ورودی dc با باتری تامین می‌شود باتری تا چه مدت کارایی خواهد داشت.

مورد دوم بازدهی یک اینورتر است که عبارت است از نسبت توان خروجی به توان ورودی بر حسب درصد که در اینورترهای با طراحی خوب نزدیک 90% است.

بازده بیشتر به مواردی چون تعداد المانهای سوئیچ کننده ، نوع المانهای سوئیچ کننده، روش سوئیچ کردن (مثلاً pwm یا spwm) مرغوبیت ترانسها و سیم پیچهای به کار رفتند و نوع فیلترهای مورد استفاده در اینورتر بستگی دارد.

مورد دیگر شکل موج خروجی یک اینورتر است.

همانطور که می دانیم یک شکل موج مربعی پریودیک دارای یک سری هارمونی است.

مانند شکل زیر هارمونیکهای فرعی (دارای رتبه) دارای دامنه کمتر و فرکانس بیشتری هستند و یکی از هارمونیکها که به نام اصلی یا پایه خوانده می‌شود دارای فرکانسی برابر فرکانس شکل موج مربعی است.

جهت آنالیز فوریه این شکل موج مقداری به نام THD تعریف می‌شود که برابر است با: مسلم است که هر چه مقدار THD کمتر باشد کیفیت شکل موج