انواع درایو الکتریکی

به سیستمی که برای کنترل حرکت ماشین الکتریکی استفاده می شود، درایو الکتریکی می گویند. به عبارت دیگر، درایوی که از موتور الکتریکی استفاده می کند، درایو الکتریکی نامیده می شود. درایو الکتریکی از هریک از محرک‌های اصلی مانند موتور دیزل یا بنزین، توربین‌های گاز یا بخار، موتورهای بخار، موتورهای هیدرولیک و موتورهای الکتریکی به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می‌کند. این محرک اصلی انرژی مکانیکی درایو را برای کنترل حرکت تامین می کند. درایو به طور دقیق خروجی موتور و پاسخ موتور را در برابر ورودی کنترل کننده، کنترل می کند. در این مقاله به بررسی انواع درایو الکتریکی و مزایا و معایب آن می پردازیم.

قطعات درایو الکتریکی

قسمت های اصلی درایوهای الکتریکی عبارتند از: مدولاتور قدرت، موتور، واحد کنترل و واحدهای حسگر که در زیر به تفصیل قسمت های آن ها توضیح داده شده است.

مدولاتور قدرت

مدولاتور قدرت، توان خروجی منبع را تنظیم می کند. قدرت را از منبع به موتور به گونه ای کنترل می کند که موتور مشخصه سرعت-گشتاور مورد نیاز بار را منتقل کند. در طول عملیات گذرا مانند استارت، ترمز و معکوس کردن سرعت، جریان بیش از حد از منبع خارج می شود. این جریان بیش از حد که از منبع گرفته می شود ممکن است آن را بیش از حد بارگذاری کند یا ممکن است باعث افت ولتاژ شود. از این رو مدولاتور قدرت منبع و جریان موتور را محدود می کند.

مدولاتور قدرت، انرژی را مطابق با نیاز موتور تبدیل می کند، به عنوان مثال. اگر منبع DC باشد و از یک موتور القایی استفاده شود، مدولاتور قدرت DC را به AC تبدیل می کند. هم چنین حالت کار موتور، یعنی موتور یا ترمز را انتخاب می کند.

واحد کنترل

واحد کنترل، مدولاتور قدرت را کنترل می کند که در سطوح ولتاژ و توان کوچک کار می کند. واحد کنترل هم چنین مدولاتور قدرت را به صورت دلخواه به راه می اندازد. هم چنین دستورات حفاظت از مدولاتور قدرت و موتور را تولید می کند. یک سیگنال فرمان ورودی که نقطه کار درایو را از ورودی به واحد کنترل تنظیم می کند.

واحد حسگر

پارامتر درایو خاص مانند جریان و سرعت موتور را حس می کند. عمدتاً برای محافظت یا برای عملیات حلقه بسته مورد نیاز است.

یک درایو الکتریکی چگونه کار می کند؟

درایوهای الکتریکی نیاز به منبع AC سه فاز دارند. منبع AC فرکانس ثابت ورودی برای ارائه یک سیگنال DC اصلاح می شود. سپس صاف می شود و مدار جداسازی مراحل ورودی و خروجی را فراهم می کند.

مرحله خروجی از ترانزیستورهای دو اتصالی دروازه ایزوله (IGBT) با کنترل نرم افزار برای سوئیچ و ارائه یک منبع AC سه فاز فرکانس متغیر به موتور استفاده می کند. برای درک دقیق تر مرحله خروجی می توان به مدار معادل زیر اشاره کرد.

در مدار، IGBT ها با سوئیچ های 1 تا 6 نشان داده می شوند. یک شیر مرکزی از هر ستون سوئیچ به یک فاز جداگانه از سیم پیچ موتور متصل می شود. در نمودار سوئیچ های 5 و 4 بسته هستند که جریان را از فازهای W و V عبور می دهد. در حالت بعدی عملکرد، سوئیچ های 5 و 4 ممکن است باز شوند و 3 و 2 بسته شوند. این جریان را از فازهای V و U عبور می دهد. نرم افزار باز و بسته شدن پی در پی سوئیچ ها و مدت زمان هر مرحله را کنترل می کند. این یک مدولاسیون عرض پالس ایجاد می کند.

عرض پالس متغیر به طور موثر یک شکل موج AC را که توسط بار سیم پیچ موتور مشاهده می شود شبیه سازی می کند. به عنوان مثال، در A در نمودار بالا، عرض پالس منجر به ولتاژ صفر در سیم پیچ ها می شود، در حالی که در B، حداکثر ولتاژ اعمال می شود.

انواع درایو الکتریکی

در زیر به بررسی انواع درایو الکتریکی می پردازیم.

انواع درایو الکتریکی بر اساس تامین

در این دسته دو نوع موجود است که به شرح زیر می باشند:

درایوهای موتور AC

درایو AC وسیله ای است که برای کنترل سرعت یک موتور الکتریکی مانند موتور القایی سه فاز با تغییر فرکانس منبع الکتریکی به موتور استفاده می شود.

درایو AC هم چنین درایو فرکانس متغیر (VFD) یا درایو سرعت متغیر (VSD) نامیده می شود.

درایوهای موتور DC

اساساً این سیستم کنترل سرعت یک موتور الکتریکی DC است که ولتاژ را به موتور می دهد تا با سرعت مورد نظر کار کند.

درایوهای DC به عنوان درایوهای DC آنالوگ و درایوهای DC دیجیتال طبقه بندی می شوند.

درایو دیجیتال DC می تواند کنترل دقیقی را ارائه دهد.

انواع درایو الکتریکی بر اساس تعداد موتورها

در این دسته سه نوع وجود دارد که عبارتند از:

تکی

یک موتور محرک جداگانه برای قسمت های مختلف یک ماشین وجود خواهد داشت.

مثال: ماشین تراش.

مولتی موتور

موتورهای جداگانه ای برای به کار انداختن قسمت های مختلف یک ماشین در نظر گرفته شده است.

مثال: جرثقیل.

درایو گروهی

در یک درایو گروهی از یک موتور به عنوان درایو برای دو یا چند ماشین استفاده می شود.

موتور توسط یک محور متصل می شود، سایر ماشین ها توسط تسمه و قرقره به شفت متصل می شوند.

درایو گروهی اقتصادی ترین است.

انواع درایو الکتریکی بر اساس سرعت

در این دسته دو نوع موجود است که عبارتند از:

درایو با سرعت ثابت

ماشین ابزار به درایوهای کم و بیش ثابت نیاز دارند، موتور القایی قفس سنجابی به همراه کنترل های دستی استفاده می شود.

درایو با سرعت متغیر

هدف اصلی درایو با سرعت متغیر کنترل سرعت همراه با شتاب، کاهش سرعت، گشتاور و در نهایت جهت ماشین است.

آن ها برای کاهش مصرف برق استفاده می شوند.

انواع درایو الکتریکی بر اساس پارامترهای کنترل

در این دسته سه نوع موجود است که عبارتند از:

درایو کنترل بردار

کنترل برداری بیش از هر نوع دیگری از درایو فرکانس متغیر (VFD) دقیق است.

در این حالت کنترل، گشتاور و سرعت با استفاده از تکنیک‌های مدولاسیون عرض پالس (PWM) در یک اینورتر کنترل می‌شود.

این ها برای موتورهای سنکرون و القایی AC استفاده می شوند.

درایو برق ثابت

هنگامی که یک موتور در حالی که جریان نامی را در آرمیچر خود حمل می کند، توان ثابتی را در تمام سرعت ها در محدوده خاصی از کنترل سرعت ارائه می دهد، در آن محدوده کنترل سرعت به عنوان محرک قدرت ثابت شناخته می شود.

درایو گشتاور ثابت

درایو نوع بار گشتاور ثابت زمانی متمایز می‌شود که حجم‌های ثابتی در حال استفاده باشد.

به عنوان مثال می توان به کمپرسورهای اسکرو، فیدرها و نوار نقاله ها اشاره کرد.

آیا برای کارکرد درایوهای الکتریکی به چیز دیگری نیاز دارم؟

کابل کشی برای سیگنال های قدرت و کنترل به موتور، همراه با منبع مناسب برای عملکرد خود درایو مورد نیاز است.

داشتن فیوزهای ورودی برای حفاظت، تمرین خوبی است. اگر EMI یک مشکل بالقوه باشد، می توان فیلترهایی را در مدار تعبیه کرد. در صورت مواجهه با دمای عملیاتی بالا، یک فن خنک کننده با تهویه مناسب مورد نیاز خواهد بود.

مزایای درایو الکتریکی

مزایای درایو الکتریکی در زیر آمده است.

• درایو الکتریکی دارای محدوده بسیار وسیعی از گشتاور، سرعت و قدرت است.
• عملکرد آن ها مستقل از شرایط محیطی است.
• درایوهای الکتریکی عاری از آلودگی هستند.
• درایوهای الکتریکی در تمام ربع های صفحه گشتاور سرعت عمل می کنند.
• درایو به راحتی روشن می شود و نیازی به سوخت گیری ندارد.
• راندمان درایوها بالاست زیرا تلفات کم تری روی آن رخ می دهد.

معایب درایو الکتریکی

• کاربرد درایو محدود است زیرا نمی توان از آن در مکانی که منبع تغذیه در دسترس نیست استفاده کرد.
• می تواند باعث آلودگی صوتی شود.
• هزینه اولیه سیستم بالاست.
• پاسخ دینامیکی ضعیفی دارد.
• توان خروجی به دست آمده از درایو کم است.
• در هنگام خرابی هادی ها یا اتصال کوتاه، سیستم ممکن است آسیب ببیند که به دلیل آن مشکلات متعددی رخ می دهد.

کاربرد درایو الکتریکی

در تعداد زیادی از کاربردهای صنعتی و خانگی مانند سیستم های حمل و نقل، کارخانه های نورد، ماشین های کاغذ، کارخانه های نساجی، ماشین ابزار، فن ها، پمپ ها، ربات ها و شستشو و غیره استفاده می شود.

ما را در اینستاگرام دنبال کنید.