اینورتر دانفوس | فهرست مطالب
شرکت دانفوس (Danfoss) یکی از کمپانی های بزرگ دنیا به شمار می‌رود که در زمینه تولید محصولات برودتی، انواع کمپرسورها، دستگاه‌های تهویه مطبوع، انواع یخچال‌های خنک‌کننده و سردخانه‌ها فعالیت دارد . دفتر مرکزی این شرکت در کشور دانمارک و شهر نوردبورگ قرار داشته و امروزه در بسیاری از کشورهای دنیا صاحب نمایندگی معتبر است .
شرکت دانفوس در سال 1933 توسط مهندس مادز کلاوزن (Mads Clausen) در شهر نوردبورگ دانمارک تأسیس شد . او ایده تولید کمپرسورهایی را که با انرژی الکتریسیته کار می‌کنند، پیشنهاد داد و در پی آن کارخانه‌ای برای تولید این نوع کمپرسور راه‌اندازی شد . در سال 1946 ، شرکت Danfoss یک شرکت سهامی عام شد و از آن پس توسعه چشمگیری را آغاز کرد .
نکته مهم: اولین محصول شرکت دانفوس، شیر انبساط ترموستاتیکی برای سیستم‌های تبرید بود که پس از مطالعه شیرآلات وارداتی از آمریکا توسعه یافت .
کمپانی دانفوس امروزه بیش از 41928 نفر کارمند دارد و به عنوان یک شرکت جهانی در بورس ایالات متحده آمریکا به ثبت رسیده است . این شرکت در بیش از 100 کشور دنیا فعالیت دارد و نزدیک به 95 کارخانه تولیدی در سراسر جهان داراست .
محصولات شرکت دانفوس در زمینه تولید تجهیزات حرارتی، تهویه مطبوع و سیستم‌های خنک‌کننده فعالیت می‌کند . این محصولات شامل:
شرکت دانفوس در سال 1962 تولید الکترونیک قدرت را آغاز کرد و اولین محصول آن یکسوسازهای سفارشی بود . بعداً در سال 1968 تولید مبدل فرکانس VLT آغاز شد که اولین نمونه از نوع خود در جهان بود .
اینورتر (Inverter) یا درایو فرکانس متغیر (VFD) نوعی کنترل‌کننده موتور است که موتور الکتریکی را از طریق تغییر فرکانس و ولتاژ منبع تغذیه آن کنترل می‌کند . اینورتر همچنین قابلیت کنترل افزایش و کاهش تدریجی سرعت موتور در هنگام روشن یا خاموش شدن را دارد .
عملکرد اینورتر بر اساس تبدیل جریان مستقیم و ولتاژ به جریان متناوب و ولتاژ متغیر است . در واقع، اینورتر سیگنال مستقیم را به سیگنال متناوب تبدیل کرده و ولتاژ و فرکانس آن را تنظیم می‌کند . طرز کار اینورتر بدین صورت است که برق سینوسی AC را دریافت کرده و در قسمت IGBT تبدیل به DC شده و پس از پردازش بصورت شبه سینوسی AC خارج می‌گردد .
مدولاسیون عرض پالس (PWM) رایج‌ترین تکنیک مورد استفاده در اینورترها است . این تکنیک مستلزم روشن و خاموش کردن مکرر دستگاه‌های قدرت اینورتر – ترانزیستورها یا ترانزیستورهای دوقطبی دروازه عایق (IGBT) – است تا سطوح ولتاژ مناسب تولید شود . کنترل و تغییر عرض پالس‌ها روشی است که PWM از طریق آن فرکانس و ولتاژ خروجی را برای دستیابی به کنترل VFD تغییر می‌دهد .
اینورترها بر اساس کاربرد و طراحی به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند:
اینورتر فرکانس متغیر میتواند از کنترل VFD برای تغییر توان تأمین شده متناسب با نیاز انرژی تجهیزات رانده شده استفاده کند و این همان روشی است که انرژی را ذخیره می‌کند یا مصرف انرژی را بهینه‌سازی می‌کند . درایو میتواند مصرف انرژی را به طور چشمگیری در مقایسه با عملکرد مستقیم آنلاین (DOL) کاهش دهد، جایی که موتور صرف نظر از تقاضا با سرعت کامل کار می‌کند .
اینورترها امکان کنترل دقیق سرعت موتور را فراهم می‌کنند و اطمینان حاصل می‌کنند که موتور با سرعت مورد نیاز به جای ظرفیت کامل کار می‌کند . این امر مصرف غیرضروری انرژی را کاهش می‌دهد، به ویژه در کاربردهایی که عملکرد با سرعت کامل مورد نیاز نیست .
درایو با عملکرد صرفه جویی در مصرف انرژی خود ابتدا با تعیین میزان نیروی اعمال‌شده به موتور، لغزش آن را بهینه‌سازی می‌کند . سپس، این درایو میزان توانی را که باید برای موتور اعمال شود را بر اساس طیف فرکانس، پارامترهای تنظیم‌شده موتور، و اندازه‌گیری‌های توان محاسبه خواهد کرد .
| نوع کاربرد | میزان صرفه‌جویی انرژی | زمان بازگشت سرمایه |
|---|---|---|
| پمپ‌های آب | ۳۰-۵۰٪ | ۱-۲ سال |
| فن‌های تهویه | ۲۰-۴۰٪ | ۱.۵-۳ سال |
| کمپرسورهای هوا | ۱۵-۳۵٪ | ۲-۴ سال |
| نوار نقاله | ۱۰-۲۵٪ | ۲-۵ سال |
از جمله مهمترین مزایای اینورتر میتوان به کاهش مصرف انرژی و به کارگیری توان موردنیاز برای اجرای یک فرایند اشاره کرد . این موضوع باعث می‌شود که موتور الکتریکی در طی یک فرایند صنعتی نیازی به استفاده از همه توان خود نداشته باشد و در نتیجه هزینه‌های مصرف برق تا حد زیادی کاهش پیدا کنند .
با استفاده از درایو فرکانس متغیر، جریان راه‌اندازی برای جلوگیری از وارد شدن فشار به شبکه در حین راه‌اندازی تا حد زیادی کاهش پیدا می‌کند . به این مزیت استفاده از اینورتر، امکان راه‌اندازی نرم گفته می‌شود .
اینورترها سطح صدای پایین‌تری تولید می‌کنند، به عنوان مثال از فن‌ها و پمپ‌ها، و استرس مکانیکی بر ماشین‌ها را کاهش می‌دهند تا عمر آنها را افزایش دهند . همچنین مصرف پیک را کاهش می‌دهند تا از قیمت‌های تقاضای پیک اجتناب کنند و اندازه موتور مورد نیاز را کاهش دهند .
رایج‌ترین کاربردهای VFD برای کنترل فن‌ها، پمپ‌ها و کمپرسورها است و این کاربردها ۷۵٪ از کل درایوهای در حال کار در سطح جهان را تشکیل می‌دهند . اینورتر صنعتی در هرکاربردی که در آن تجهیزات مکانیکی تغذیه شده با موتور وجود دارد، استفاده می‌شوند .
در صنعت برق و الکترونیک، اینورترها کاربردهای بسیاری دارند . به عنوان مثال، در سیستم‌های تولید برق خورشیدی و بادی از اینورترها استفاده می‌شود تا توان تولید شده را به جریان متناوب تبدیل کند و قابل استفاده در شبکه برق کند . همچنین در صنایع الکترونیکی و مخابراتی نیز از اینورترها برای تأمین تغذیه برق دقیق و پایدار استفاده می‌شود .
در صنعت خودروسازی، اینورترها به عنوان یکی از اجزای کلیدی سیستم‌های رانش خودرو مورد استفاده قرار می‌گیرند . اینورترها به وسیله کنترل سرعت موتورها، بهبود کارایی سیستم‌های پیشرانشی خودرو را فراهم می‌کنند .
در صنایع نفت و گاز، اینورترها به عنوان یک دستگاه حیاتی در سیستم‌های پمپاژ، فناوری‌های کمپرسور و تجهیزات پروسه استفاده می‌شوند . این دستگاه به کنترل دقیق سرعت و جریان هوا و مایعات در این صنایع کمک می‌کند و کارایی سیستم‌ها را بهبود می‌بخشد .
در صنایع غذایی، اینورترها به منظور کنترل سرعت موتورها در دستگاه‌هایی مانند خمیرگیرها، مخلوط‌کن‌ها و نوار نقاله‌ها استفاده می‌شوند . این دستگاه به کنترل دقیق و بهینه‌سازی عملکرد دستگاه‌های صنایع غذایی کمک می‌کند .
| صنعت | کاربردهای اصلی | مزایای کلیدی |
|---|---|---|
| آب و فاضلاب | پمپ‌های آب، تصفیه‌خانه‌ها | کنترل فشار، صرفه‌جویی انرژی |
| HVAC | فن‌ها، چیلرها، هواسازها | کنترل دما، کیفیت هوا |
| معدن | نوار نقاله، آسیاب، جرثقیل | کنترل گشتاور، ایمنی |
| فولاد | نورد، جرثقیل، کوره | دقت کنترل، عمر بالا |
| سیمان | آسیاب، کنوایر، فن‌ها | مقاومت در محیط خشن |
به صورت کلی میتوان گفت که تمامی انواع درایوها به صورت ساختاری دارای اثرات نامطلوب زیر هستند :
خروجی درایوها چه از نوع مدولاسیون پهنای باند PWM و چه از نوع کنترل مستقیم گشتاور DTC باشند دارای عملکرد کلید زنی یا همان سوئچینگ می‌باشند . در هنگام باز و بسته شدن کلید، ولتاژ لحظه‌ای ضربه ایجاد می‌گردد که تا 2 یا 2.5 برابر ولتاژ نامی درایو نیز ممکن است برسد .
هرگونه فرآیند و یا مداری که شکل موج را از حالت سینوسی خارج کند باعث ایجاد هارمونیک می‌گردد و این یکی از مهمترین معایب اینورترها است . درایو با توجه به دارا بودن یکسوساز در ورودی و مبدل یا همان اینورتر در خروجی چنین هارمونیک‌هایی را ایجاد می‌کند .
از دیگر معایب اینورتر فاصله محدود موتور تا درایو است . بدلیل وجود اندوکتانس ناشی از ولتاژ در کابل و همچنین ایجاد حالت خازنی میان سیم‌های رسانای کابل، محدودیت‌هایی در فاصله نصب موتور تا درایو وجود دارد .
| مشکل | راه‌حل | هزینه نسبی |
|---|---|---|
| ولتاژ ضربه‌ای | فیلتر خروجی، موتور چوک | متوسط |
| هارمونیک‌ها | فیلتر ورودی، رآکتور خط | متوسط تا بالا |
| EMI | شیلد کابل، فیلتر EMI | پایین |
| جریان بیرینگ | بیرینگ عایق، شافت برشی | بالا |
قبل از سال ۲۰۱۴ درایوهای دانفوس فقط مدل VLT را داشتند ولی در سپتامبر سال ۲۰۱۴ به بعد دانفوس VACON را زیر شاخه خودش درآورد . خود VACON یک برند جداگانه بود که دانفوس زیر شاخه خودش قرار داد و امروزه VACON تحت لیسانس دانفوس تولید می‌شود .
سری VLT شامل مدل‌های مختلفی است که هر کدام برای کاربردهای خاصی طراحی شده‌اند:
اینورتر دانفوس FC51 یا درایو دانفوس FC51، یک اینورتر با کاربری ساده و چندمنظوره می‌باشد که بهترین انتخاب از لحاظ اقتصادی و کاربری است . این درایو بیشتر مناسب کار صنایع ماشین‌سازی می‌باشد که هزینه پایینی را بپردازند .
اینورتر دانفوس FC101 با کنترل کارآمد و اساسی فن‌ها و پمپ‌ها در برنامه‌های HVAC طراحی شده است . این مدل اینورتر دانفوس به سه صورت سه فاز 240~200 ولت از توان 0.25 الی 45 کیلووات، سه فاز 480~380 ولت از توان 0.37 الی 90 کیلووات و سه فاز 600~525 ولت از توان 2.2 الی 90 کیلووات تولید می‌شود .
به عنوان تنها درایو اختصاصی آب و فاضلاب در بازار، VLT AQUA Drive طیف گسترده‌ای از ویژگی‌های قدرتمند استاندارد و اختیاری را ارائه می‌دهد که به طور خاص برای کاربردهای آب و فاضلاب طراحی شده است . این درایو دارای ویژگی‌هایی مانند تشخیص پمپ خشک، حالت خواب پیشرفته، و حالت پر کردن لوله است .
VLT AutomationDrive FC 302 یک درایو مدولار است که برای انطباق با تمام نیازهای کاربردهای اتوماسیون مدرن با پیکربندی آسان و محدوده قدرت گسترده طراحی شده است . این درایو دارای طراحی حرارتی پیشرفته و خنک‌کاری کانال پشتی منحصر به فرد است که آن را به یکی از جمع‌وجورترین و مقرون به صرفه‌ترین درایوها در بازار تبدیل کرده است .
| مدل | محدوده توان | ولتاژ ورودی | کاربرد اصلی |
|---|---|---|---|
| FC-51 Micro | 0.37-22 kW | 1×200-240V, 3×380-480V | کاربردهای عمومی |
| FC-101 HVAC | 0.37-90 kW | 3×200-240V, 3×380-480V | فن، پمپ، HVAC |
| FC-202 AQUA | 0.37-1400 kW | 3×200-690V | آب و فاضلاب |
| FC-301/302 Automation | 0.25-1400 kW | 3×200-690V | اتوماسیون صنعتی |
اینورتر دانفوس FC51 دارای ویژگی‌های منحصر به فرد زیر است :
کاربری اینورتر دانفوس FC101 شامل موارد زیر است :
درایو پایه VLT HVAC با عملکردهای داخلی عرضه می‌شود که هزینه‌های اولیه را کاهش و بهره‌وری را افزایش می‌دهد . این اینورتر جمع‌وجورترین دستگاه در کلاس خود است .
ویژگی‌های تخصصی FC-202 شامل :
اینورتر FC302 دانفوس یا همان درایو دانفوس FC302، اینورتر متناسب برای کاربری سنگین و ساعات کاری بالا طراحی و تولید شده که میتواند تمامی کاربری‌های صنایع سنگین صنعتی را پوشش دهد . به نحوی که میتوان گفت قدرتمندترین اینورتر خانواده دانفوس می‌باشد .
اینورترهای دانفوس بسته به مدل، مشخصات مختلفی دارند . اما در اکثر آنها کلیه نیازمندی‌های متداول کاربری‌های عمومی دیده شده و بستگی به زمان طراحی امکانات به‌روز در آنها گنجانده شده است . این اینورترها از رنج توانی ۰.۲۵ کیلووات تا ۹۰ کیلووات و به دو صورت تک‌فاز و سه‌فاز در کلاس‌های ولتاژی ۲۰۰ و ۴۰۰ ولت در بازار ایران ارائه می‌شوند .
| پارامتر | FC-51 | FC-101 | FC-202 | FC-302 |
|---|---|---|---|---|
| ولتاژ ورودی | 1×200-240V 3×380-480V |
3×200-240V 3×380-480V 3×525-600V |
1×200-480V 3×200-690V |
3×200-240V 3×380-500V 3×525-690V |
| محدوده توان | 0.18-22 kW | 0.25-90 kW | 0.37-1400 kW | 0.25-1400 kW |
| فرکانس خروجی | 0-1000 Hz | 0-590 Hz | 0-590 Hz | 0-590 Hz |
| راندمان | تا 96% | تا 97% | تا 98% | تا 98% |
اینورترهای دانفوس دارای ورودی‌ها و خروجی‌های دیجیتال و آنالوگ قابل برنامه‌ریزی هستند . ورودی‌های دیجیتال می‌توانند برای کنترل عملکردهای مختلف مبدل فرکانس استفاده شوند . خروجی‌های دیجیتال اینورتر دارای ۲ خروجی حالت جامد است .
درایوهای دانفوس مدل Micro دارای درجه حفاظت IP20 هستند . شرایط محیطی مناسب برای کارکرد این اینورترها عبارتند از :
| نوع حفاظت | توضیحات | قابلیت تنظیم |
|---|---|---|
| اضافه جریان | حفاظت در برابر اضافه جریان خروجی | بله |
| کم ولتاژ | حفاظت در برابر افت ولتاژ ورودی | بله |
| اضافه ولتاژ | حفاظت در برابر اضافه ولتاژ ورودی | بله |
| اضافه حرارت | حفاظت حرارتی درایو و موتور | بله |
| اتصال کوتاه | حفاظت در برابر اتصال کوتاه خروجی | خیر |
شرکت پویش نیرو پایا فعالیت حرفه‌ای خود را از سال ۱۳۷۶ با تمرکز بر تأمین و فروش تجهیزات پیشرفته اتوماسیون صنعتی، سیستم‌های کنترل دور موتور (اینورتر) و سافت استارتر آغاز کرد . این شرکت با تکیه بر دانش فنی روز، بهره‌گیری از نیروهای متخصص و مهندسان کارآزموده، به‌سرعت جایگاه خود را در بازار ایران تثبیت کرد .
در ادامه مسیر رشد و توسعه، پویش نیرو پایا در سال ۱۳۸۶ (۲۰۰۸) موفق شد با ارائه خدمات تخصصی، پشتیبانی فنی گسترده و عملکرد قابل اعتماد، نمایندگی رسمی شرکت معتبر دانمارکی Danfoss را در ایران دریافت کند . دریافت نمایندگی رسمی از شرکت دانفوس، نقطه عطفی در تاریخچه پویش نیرو به شمار می‌رود .
از آن زمان تاکنون، این مجموعه با حضور مستمر در نمایشگاه‌های تخصصی داخلی و بین‌المللی، برگزاری دوره‌های آموزشی فنی ویژه کارشناسان و مهندسان، و همچنین مشارکت فعال در پروژه‌های بزرگ عمرانی، صنعتی، ساختمانی و کشاورزی، نقشی کلیدی در توسعه زیرساخت‌های اتوماسیون صنعتی کشور ایفا کرده است .
این شرکت پس از کسب نمایندگی نسبت به برگزاری سمینارها، نمایشگاه‌ها و دوره‌های آموزشی متعددی در بخش‌های مختلف عمرانی، صنعتی، و کشاورزی جهت معرفی محصولات شرکت دانفوس دانمارک اقدام نمود . ثمره آن کسب سهم قابل توجهی از بازار این تجهیزات و افتخار حضور در پروژه‌های بسیار متعدد عمرانی، صنعتی و کشاورزی بوده است .
شرکت پویش نیرو به عنوان نماینده انحصاری محصولات دانفوس در ایران، مفتخر است بهترین و پیشرفته‌ترین تجهیزات این برند معتبر را با تضمین کیفیت و خدمات پس از فروش حرفه‌ای به مشتریان عرضه کند . این همکاری ویژه، نشان‌دهنده تعهد پویش نیرو به توسعه فناوری‌های پیشرفته اتوماسیون و افزایش کیفیت تأمین تجهیزات در کشور است .
نصب صحیح اینورتر از اهمیت بسیاری برخوردار است تا عملکرد مطلوب و عمر طولانی تجهیزات تضمین شود. کابل‌های کنترل باید شیلد/زره‌دار باشند . بخش ترمینال کردن صحیح کابل‌های کنترل در راهنمای طراحی مشاهده کنید .
برای جلوگیری از جریان‌های زمین از هر دو گروه که بر گروه‌های دیگر تأثیر می‌گذارند، ورودی‌ها و خروجی‌های دیجیتال و آنالوگ را به طور جداگانه به ورودی‌های مشترک (ترمینال های 20 ، 55 ، و 39) مبدل فرکانس متصل کنید . به عنوان مثال، روشن کردن ورودی دیجیتال ممکن است سیگنال ورودی آنالوگ را مختل کند .
نگهداری منظم اینورترها برای حفظ عملکرد بهینه ضروری است:
| علائم | علت احتمالی | راه‌حل |
|---|---|---|
| عدم روشن شدن | عدم تغذیه یا فیوز سوخته | بررسی تغذیه و فیوزها |
| آلارم اضافه جریان | اتصال کوتاه یا مشکل موتور | بررسی کابل و موتور |
| آلارم اضافه حرارت | مسدود بودن تهویه | تمیز کردن فیلترها |
| نوسان سرعت | تنظیمات نادرست PID | تنظیم مجدد پارامترها |
صنعت اینورتر به سرعت در حال تکامل است و فناوری‌های جدیدی در حال ورود به بازار هستند:
با رشد استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر، نقش اینورترها در تبدیل و مدیریت انرژی اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. ویژگی‌های جدید شامل:
استانداردهای ایمنی جدید مانند SIL و PLd در حال پیاده‌سازی در اینورترهای جدید هستند:
اینورترهای دانفوس دارای طراحی حرارتی پیشرفته، راندمان بالا، و قابلیت اطمینان بالا هستند . همچنین دانفوس به عنوان رهبر جهانی بازار VFD شناخته می‌شود و تنها بر روی درایوها تخصص دارد . هر درایو دانفوس قبل از خروج از کارخانه به طور کامل تست می‌شود .
برای انتخاب اینورتر مناسب باید اطلاعات زیر را در نظر بگیرید: برق ورودی به اینورتر، نوع الکتروموتور انتخابی، مدهایی که به آن نیاز دارید، نوع کاربری اینورتر دانفوس، و مدل اینورتر انتخاب شده . مهمترین مساله این است که توان درایو باید برابر یا بیشتر از توان موتور مربوطه باشد .
بله، میتوان از یک اینورتر برای چندین موتور استفاده کرد، اما باید نکات زیر رعایت شود: مجموع توان موتورها نباید از ظرفیت اینورتر بیشتر باشد، تمام موتورها باید همزمان کار کنند، و نیاز به کنترل جداگانه سرعت هر موتور وجود نداشته باشد. همچنین باید حفاظتهای جداگانه برای هر موتور در نظر گرفته شود.
علائم نیاز به تعمیر یا تعویض اینورتر شامل: آلارمهای مکرر، کاهش کارایی، افزایش مصرف انرژی، صداهای غیرعادی، نوسانات سرعت، و خرابی خازنهای DC است. معمولاً عمر مفید اینورترها ۱۰ تا ۱۵ سال است، اما با نگهداری مناسب میتواند بیشتر نیز باشد. بهتر است تعمیرات توسط تکنسینهای مجاز انجام شود.
بله، اینورترها با کنترل بهینه ولتاژ و فرکانس، مصرف انرژی را کاهش داده و در نتیجه هزینه‌های برق را کاهش می‌دهند . با استفاده از درایو، صرفه‌جویی انرژی ۴۰٪ رایج است . در کاربردهای فن و پمپ، استفاده از درایوهای AC میتواند مصرف انرژی را ۲۰ تا ۵۰ درصد کاهش دهد . میزان صرفه‌جویی به نوع کاربرد و الگوی بهره‌برداری بستگی دارد.