معرفی درایو ولتاژ متوسط
درایو های ولتاژ متوسط امترون، اصول کارکرد مشابهی با سایر درایو های این شرکت دارند یعنی با کنترل ولتاژ و فرکانس، سرعت چرخش موتور را کنترل میکنند. البته در عین سادگی تفاوت هایی نیز میان سیستم ولتاژ متوسط و ولتاژ ضعیف دیده میشود که از نمونه های آن میتوان به چند سطحی بودن درایو های ولتاژ متوسط اشاره کرد
توپولوژی و عملکرد درایو ولتاژ متوسط
همانطور که در قسمت اول اشاره شد، توپولوژی این سیستم نیز مشابه درایو های ولتاژ ضعیف شامل بخش یکسوساز، لینک دی سی و بخش اینورتر میباشد. از تفاوت های اصلی آن افزایش تعداد پالس در بخش یکسوساز و اینورتر است که این امر نیازمند ترانسفورماتور های خاص شیفت فاز میباشد. که بر اساس تعداد پالس بخش یکسوساز مشخص میشود. بخش اولیه ترانس های 3 فاز به صورت ستاره و بخش ثانویه به صورت Z متصل میشود تا اختلاف فاز مورد نظر جهت عملکرد صحیح یکسوساز ایجاد گردد. شکل 1-1 توپولوژی کلی درایو را جهت کنترل یک موتور 6 کیلو ولت نمایش میدهد.
هر یونیت که در شکل 1-1 نمایش داده شده است شامل بخش یکسوساز، لینک دی سی و اینورتر مختص به خود است که در شکل 2-1 نمایش داده شده است. این امر باعث میشود تا قابلیت اطمینان سیستم بالا برود و عیب یابی سیستم نیز راحت تر شود زیرا خرابی هر ماژول تاثیری بر ماژول های دیگر ندارد و کافیست تا ماژول خراب برای تعمیر از مدار خارج گردد و ماژول پشتیبان جایگزین گردد ( همچنین میتوان درایو را با ماژول های کمتر اما در ولتاژ پایین تر بهره برداری کرد که توصیه نمیگردد.)
در نهایت تمامی سلول ها به صورت سری (Cascade) به هم متصل شده و ولتاژ مورد نظر را میسازند. ولتاژ هر سلول به صورت استاندارد 690 ولت در نظر گرفته شده است. نحوه ساخت ولتاژ ها از طریق سری سازی سلول ها در شکل 3-1 قابل مشاهده است.
یکی از معایب درایو های ولتاژ متوسط حجم بالایی است که اشغال میکنند. طراحی کامپکت درایو های ولتاژ متوسط امترون تا حد خوبی این مشکل را برطرف کرده است به طوری که کابینت های مختلفی شامل ترانس شیفت فاز، بخش قدرت و بخش کنترل به صورت کامپکت به صورت یک مجموعه کامل ارائه میشوند.
یکی دیگر از ویژگی های درایو های ولتاژ متوسط امترون که قابلیت اطمینان آنرا بسیار افزایش میدهد، وجود سلول بای پس شامل یک بازو اضافه ی سوئیچ های IGBT است. در صورت خروج سلول قدرت IGBT ها از مدار سلول پشتیبان وارد مدار شده و تا حد خوبی سیستم را در برابر بروز اختلال و خطا محافظت میکند.
قابلیت دیگر این درایو Speed Start نام دارد. زمانی که موتور در حال چرخش است، سرعت آن به طور اتوماتیک توسط درایو مانیتور میشود و کنترل مناسب ولتاژ و فرکانس به آن اعمال میگردد. همچنین در هنگام راه اندازی جریان راه اندازی محدود شده تا مشکلات اضافه جریان به وجود نیاید و موتور آسیب نبیند. این قابلیت برای زمانی که قرار است درایو به صورت اتوماتیک پس از قطع برق یا خاموشی موتور مجددا راه اندازی شود بسیار مناسب است.
ویژگی های درایو ولتاژ متوسط
- درایو ولتاژ متوسط امترون میتواند پس از قطع یا افت ولتاژ ناگهانی شبکه تا 1000 میلی ثانیه بدون اختلال به کار خود ادامه دهد تا در صورت بازگشت شرایط به حالت نرمال پیش از زمان مشخص شده اختلالی در فرآیند به وجود نیاید.
- مشکلی که بسیاری از سافت استارتر ها و درایو ها درگیر آن هستند، گشتاور راه اندازی پایین است. سیستم Torque Boost درایو های ولتاژ متوسط، در فرکانس های پایین با افزایش ولتاژ، گشتاور راه اندازی موتور را نیز افزایش میدهد تا از این مشکل جلوگیری شود.
- با ایجاد خطا در یک سلول، باقی سلول های قدرت ولتاژ خروجی را به کمک تغییر موقعیت فاز، در حالت نرمال نگه میدارند.
- قابلیت ایجاد شرایط ترمز سریع در فرکانس های پایین
معرفی سافت استارتر ولتاژ متوسط
سافت استارتر های ولتاژ متوسط نیز همانند سری ولتاژ ضعیف با برش ولتاژ به کمک ادوات الکترونیک قدرت، ولتاژ را به صورت مرحله ای و پله پله به موتوراعمال میکنند تا راه اندازی و توقف نرم حاصل شود.
تفاوت عمده این سری با سری های ولتاژ پایین در ولتاژ قابل تحمل تریستور های آن است که این امر به کمک سری سازی تعداد زیادی از تریستور ها حاصل شده است. این امر میتواند قابلیت اطمینان سیستم را کاهش دهد و احتمال خرابی را بالا ببرد.
توپولوژی و عملکرد سافت استارتر ولتاژ متوسط
توپولوژی سافت استارتر ولتاژ متوسط در شکل 4-1 به خوبی نمایش داده شده است. هر بازوی سافت استارتر شامل تعدادی تریستور پشت به پشت به صورت سری است تا بتوانند ولتاژ ورودی را تحمل کنند و با اعمال زاویه آتش برش ولتاژ اتفاق بیافتد.
روش های استارت و استپ سافت استارتر ولتاژ متوسط
بر اساس شیب سرعت در لحظه استارت و استپ و همچنین بر اساس گشتاور راه اندازی، منحنی های مختلفی جهت استارت و استپ موتور قابل استخراج است که در شکل 5-1 قابل مشاهده است.
بررسی تفاوت های سافت استارتر و درایو
برای بررسی هر المان و روشی در صنعت باید مشخصه قیمت، حجم و اندازه، قابلیت اطمینان و وزن با هم مقایسه شوند. در این بخش ابتدا مزیت های سافت استارتر و درایو معرفی شده اند و در ادامه تفاوت های آن ها در مشخصه های ذکر شده بیان شده است.
مزیت های سافت استارتر
- کاهش جریان راه اندازی
- هارمونیک بسیار کم
- هزینه کمتر نسبت به درایو
مزایای درایو
- کاهش هزینه های جاری پروسه با کاهش انرژی مصرفی و افزایش راندمان سیستم
- کنترل کامل روی دور موتور و اعمال برخی سیستم های حفاظتی جهت افزایش طول عمر موتور و شبکه
- قابل برنامه ریزی و شخصی سازی جهت تطابق کامل با پروسه در حال اجرا
- قابلیت ایجاد گشتاور و سرعت دلخواه در هر لحظه از زمان
- قابلیت های حفاظت اضافه بار خاص
تفاوت های سافت استارتر و درایو
با توجه به مزایا و ویژگی های ذکر شده در بخش های قبلی، مهم ترین تفاوت درایو و سافت استارتر در قابلیت کنترل سرعت موتوراست. به طوری که درایو میتواند در تمامی پروسه و در هر بازه زمانی موتور و سیستم را کنترل کند اما سافت استارتر تنها در لحظه راه اندازی و استپ در سیستم قرار میگیرد.
از لحاظ فاکتور قیمت میتوان گفت سافت استارتر برنده این مقایسه است. در فاکتور حجم و اندازه نیز درایو به علت دارا بودن سیستم یکسوساز و اینورتر دارای ابعاد بزرگ تر میباشد. میتوان گفت قابلیت اطمینان نقطه عطف برتری درایو نسبت به سافت استارتر در توان های بسیار بالا مثل 9 مگاوات است. زیرا خسارت به پروسه و موتور و ادوات آن در سیستمی با توان بالا بسیار هنگفت تر از تفاوت قیمت سافت استارتر و درایو ولتاژ متوسط است و میتواند آسیب های جبران ناپذیری برای سیستم به وجود آورد. عامل اصلی این تفاوت وجود کنترل کامل توسط درایو روی پروسه است که سافت استارتر این قابلیت را ندارد. عامل دیگری که باعث برتری درایو در این مورد میشود، سری سازی تریستور ها در سافت استارتر است که قابلیت اطمینان سافت استارتر را بسیار کم میکند.
نتیجه گیری
در بخش اول این مقاله عملکرد و توپولوژی سافت استارتر و درایو ولتاژ متوسط بررسی شد و نتایج این بررسی در بخش دوم ارائه گردید. سیستم های ولتاژ بالا و توان بالا در صنعت از حساسیت بیشتری نسبت به سیستم های ولتاژ ضعیف برخوردار هستند. بنابراین انتخاب تجهیز مناسب برای پروسه از اهمیت خاصی برخوردار است. با توجه به موارد ذکر شده و اهمیت قابلیت اطمینان برای کمپرسور 9 مگاوات ولتاژ متوسط، انتخاب درایو جهت بر طرف کردن این نیاز پیشنهاد میگردد.
