انواع درایورها (کنترل کننده های دور موتور) و مزایای آن

 درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترل کننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتورهای AC (موتورهای سه فاز ) استفاده میگردد. درایوها قادرند دور موتور را از صفر تا چندین برابر دور نامی موتور و بطور پیوسته تغییر دهند.

درایوها چه کاری انجام میدهند؟

 درایو یا کنورتور فرکانس و یا کنترل کننده دور موتور برای تنظیم دور الکتروموتورهای AC (موتورهای سه فاز ) استفاده میگردد. درایوها قادرند دور موتور را از صفر تا چندین برابر دور نامی موتور و بطور پیوسته تغییر دهند.

تنظیم دور در الکتروموتورها علاوه بر منعطف نمودن پروسه های صنعتی ، در کاربردهای زیادی منجر به صرفه جوئی انرژی هم میگردد. علاوه بر آن درایوها جریان راه اندازی کشیده شده از شبکه را به میزان زیادی کاهش میدهند. بطوریکه این جریان خیلی کمتر از جریان اسمی موتور است.

درایوها میتوانند موتور را بطور نرم و کاملا کنترل شده استارت و استپ نمایند. زمان استارت و استپ را میتوان بدقت تنظیم نمود. این زمانها میتوانند کسری از ثانیه و یا صدها دقیقه باشد. توانائی درایو در استارت و استپ نرم موجب کاهش قابل ملاحظه تنشهای مکانیکی در کوپلینگها و سایر ادوات دوار میگردد.

کنترل کننده های دور موتور :                    

 کنترل کننده های دور موتورهای الکتریکی هر چند که ادوات پیچیده ای هستند ولی چون در ساختمان آنها از مدارات الکترونیک قدرت استاتیک استفاده می شود و فاقد قطعات متحرک می باشند،  از عمر مفید بالائی برخوردار هستند . مزیت دیگر کنترل کننده های دور موتور توانائی آنها در عودت دادن انرژی مصرفی در ترمزهای مکانیکی و یا مقاومت های الکتریکی به شبکه می باشد . در چنین شرائطی با استفاده از کنترل کننده های دور مدرن می توان از اتلاف این نوع انرژی جلوگیری نمود . بطوریکه در برخی کاربردها قیمت انرژی بازیافت شده از این طریق ، در کمتر از یکسال معادل هزینه سرمایه گذاری سیستم بازیافت انرژی می شود .

کنترل کننده های دور موتور انواع مختلفی دارند. آنها قادرند انواع موتورهای AC و DC را کنترل کنند. قیمت کنترلرها وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آنها میباشد.

1- روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس(یا کنترل V/ F ثابت) : ساده ترین روش کنترل موتورهای  AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس میباشد. اینک این روش، بطور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. این نوع کنترلرها از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پایداری خوب عمل میکنند. مزیت این روش سادگی سیستمهای کنترلی آن است. در مقابل این نوع کنترلرها برای کاربردهای با پاسخ سریع مناسب نمی باشند.

2- روش کنترل برداری : روبوتها و ماشینهای ابزار نمونه هائی از کاربردهای با دینامیک بالا هستند. در این کاربردها روشهای کنترلی برداری استفاده میشود. در روشهای کنترلی برداری با تفکیک مولفه های جریان استاتور به دو مولفه تورک ساز و فلو ساز، و کنترل آنها با استفاده از رگولاتورهای PI ترتیبی داده میشود که موتور AC نظیر موتور DC کنترل شود. و بدین ترتیب تمام مزایای موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سریع آنها در موتورهای AC نیز در دسترس خواهد بود.

 3- روش کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control ) : پاسخ گشتاور در روشهای  برداری حدود  10 – 20msو در روشهای کنترل مستقیم گشتاور (Direct Torque Control ) این زمان حدود 5ms است.

مزایای استفاده از کنترل کننده های دور موتورهای الکتریکی1- عمر مفید بالا (به دلیل استفاده از مدارات الکترونیک قدرت)2- توانائی درایو در بازگرداندن انرژی مصرفی در ترمزهای مکانیکی و یا مقاومت های الکتریکی به شبکه
( بعضاً هزینه انرژی بازیافت شده از این طریق، در کمتر از یکسال معادل هزینه سرمایه گذاری سیستم بازیافت انرژی می شود.)3- کاهش جریان راه انداز کشیده شده از شبکه (جریان راه اندازی کمتر از 10 درصد جریان نامی می شود)4- کاهش مصرف انرژی در سیستم های دارای فن (در گذشته با وجود موتور های دور ثابت، کنترل جریان سیال با دمپرها صورت می گرفت)5- کاهش تنش های الکتریکی (به دلیل راه اندازی و توقف نرم) و در پی آن کاهش تنش های مکانیکی و این خود باعث کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری می شود.6- افزایش دامنه تغییرات ممکن برای سرعت موتور نسبت به روش های مکانیکی7- اضافه شدن امکانات نرم افزاری برای مدیریت عملکرد کنترل دور روش های کنترل سرعت در درایو های AC
کنترل کننده های دور موتور انواع مختلفی دارند و قیمت آنها علاوه بر اینکه برای چه توانی استفاده می شود، وابسته به نوع تکنولوژی بکار رفته در ساختمان آنها می باشد.

تکنولوژی به کاررفته، روش های کنترل سرعت را در درایوها تعیین می کند. ساده ترین روش کنترل موتورهای AC روش تثبیت نسبت ولتاژ به فرکانس(یا کنترل V/F ثابت) میباشد. اینک این روش، بطور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. این روش از نوع اسکالر بوده و بصورت حلقه باز با پایداری مطلوب عمل می کند. مزیت این روش سادگی آن است. در مقابل، این شیوه برای کاربردهای با پاسخ سریع مناسب نمی باشند. (درایوهای زیمنس- خانواده های  Sinamics و Micromaster– و اشنایدرالکتریک- خانواده ATV- به عنوان پایه ای ترین شیوه از این روش به علاوه روش های دیگر کنترل سرعت استفاده می کنند.)

روبوتها و ماشینهای ابزار نمونه هائی از کاربردهای با دینامیک بالا هستند. در این کاربردها روشهای کنترلی برداری استفاده میشود. در روشهای کنترلی برداری با تفکیک مولفه های جریان استاتور به دو مولفه گشتاور ساز و فلو ساز، و کنترل آنها با استفاده از رگولاتورهای PI ترتیبی داده میشود که موتور AC نظیر موتور DC کنترل شود. و بدین ترتیب تمام مزایای موتور DC از جمله پاسخ گشتاور سریع آنها در موتورهای AC نیز در دسترس خواهد بود. (این روش کنترل سرعت هم در درایوهای  Micromaster440 زیمنس و هم در درایوهای Altivar61,Altivar71 اشنایدر استفاده می شود.)

علاوه بر دو روش فوق روشهای دیگری مانند کنترل با استفاده از نمونه برداری از جریان تحریک که یک روش حلقه بسته است (FCC) و هم چنین روش کنترل گشتاور و ... وجود دارد که در درایوها به کارگرفته می شود.
انتخاب دقیق و درست کنترل دور در هر کاربرد، متضمن کارکرد درست و عمر بالای دستگاه خواهد بود.