درایو چیست؟ معرفی انواع درایوهای صنعتی

درایو چیست؟ معرفی انواع درایوهای صنعتی : هر زمان که از عبارت موتور الکتریکی یا ژنراتور الکتریکی استفاده می شود، ما تمایل داریم فکر کنیم که سرعت چرخش این ماشین ها به طور کامل تنها توسط ولتاژ اعمال شده و فرکانس جریان منبع کنترل می شود. اما سرعت چرخش یک ماشین الکتریکی را می توان دقیقاً با اجرای مفهوم درایو الکتریکی کنترل کرد.

درایو الکتریکی (که اغلب به عنوان کنترل کننده الکتریکی شناخته می شود) وسیله ای است که برای کنترل خروجی یک موتور استفاده می شود، به عنوان مثال، برای ایجاد حرکت خطی در یک محرک الکتریکی.  در این مقاله به تعریف دقیق تر درایو و انواع آن می پردازیم سپس مزایا و معایب آن ها را بررسی می کنیم.

درایو الکتریکی

به سیستمی که برای کنترل حرکت ماشین الکتریکی استفاده می شود، درایو الکتریکی گفته می شود. به عبارت دیگر، درایوی که از موتور الکتریکی استفاده می کند، درایو الکتریکی نامیده می شود. درایو الکتریکی از هر یک 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.

ویدئوی معرفی درایو و انواع درایوهای صنعتی

به طور کلی باید گفت که، فناوری درایو الکتریکی انرژی الکتریکی را از سیستم منبع تغذیه یا باتری به انرژی مکانیکی تبدیل می کند و نیروی حاصل را به حرکت تبدیل می کند. بسیاری از برنامه‌هایی که زندگی روزمره ما را آسان‌تر می‌کنند – مانند آسانسور، پله‌های برقی، درایوهای دروازه، ماشین لباسشویی، میکسر، تیغ‌های برقی و غیره – بدون درایوهای الکتریکی غیرقابل تصور خواهند بود. ما می توانیم آنها را هم در بخش مگاوات در کاربردهایی مانند لوکوموتیوها و هم در بخش میکرووات، در ساعت های مچی مشاهده کنیم.

فناوری درایو الکتریکی نیز اکنون در تولید صنعتی ضروری است. در واقع، درایو الکتریکی نقش کلیدی را در ماشین آلات و کارخانه های تولید و فرآیندهای لجستیک ایفا می کند. در مجموع، می‌توانیم فرض کنیم که فناوری درایو الکتریکی سهم عمده‌ای از انرژی الکتریکی کلی ما را مصرف می‌کند.

بلوک دیاگرام درایو الکتریکی در شکل زیر نشان داده شده است. بار الکتریکی مانند فن، پمپ، قطار و غیره از موتور الکتریکی تشکیل شده است. الزامات یک بار الکتریکی با توجه به سرعت و گشتاور تعیین می شود. موتوری که متناسب با قابلیت های بار باشد برای بار درایو انتخاب می شود.

بخش های مختلف درایو صنعتی

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

منبع– منبع می تواند از نوع منبع DC یا AC باشد.

مدولاتور (مبدل) 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 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. همچنین 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 همچنین مدولاتور قدرت را به صورت دلخواه به کار می اندازد. همچنین دستورات حفاظت از مدولاتور قدرت و موتور را تولید می کند. یک سیگنال فرمان ورودی نقطه کار درایو را از ورودی به واحد کنترل تنظیم می کند.

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

موتور– انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند، موتور در واقغ قلب سیستم الکتریکی است.

موتورهای پرکاربرد عبارتند از:

• موتورهای DC – سری، موتور DC شنت/موازی، موتور DC ترکیبی و آهنربای دائم.
• موتورهای القایی – روتور سیم پیچی و خطی، قفس سنجابی.
• موتورهای BLDC
• موتورهای پله ای یا استپر (Stepper)

بار– می تواند ماشینی برای انجام یک کار معین باشد. به عنوان مثال پمپ، فن، ماشین ابزار است.

سنسور– بسته به نوع کنترل مورد نیاز، ورودی های مختلفی از سنسورها گرفته می شود. یک مثال سرعت، جریان است.

مزایای درایو الکتریکی

• درایو الکتریکی دارای محدوده بسیار وسیعی از گشتاور، سرعت و قدرت است.
• عملکرد آنها 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 کمتری روی آن رخ می دهد.
• ظرفیت اضافه بار کافی بدون از دست دادن عمر دستگاه.
• کنترل آسان.
• طیف گسترده ای از کنترل سرعت.
• دارای ویژگی های کنترل انعطاف پذیر هستند.
• می توان از ترمز الکتریکی استفاده کرد.
• درایوهای الکتریکی را می توان با سیستم های تشخیص عیب خودکار ارائه کرد.
• موتورهای الکتریکی دارای عمر طولانی صدای کمتر، نیاز به تعمیر و نگهداری کمتر و عملکرد تمیزتر هستند
• تقریباً برای شرایط عملیاتی مانند مواد منفجره و فعال رادیویی، غوطه ور شدن در مایعات و غیره قابل پذیرش است.
• آنها را می توان فورا راه اندازی کرد و بلافاصله می توان به طور کامل بارگذاری کرد.

معایب درایو الکتریکی

• قطع برق کل سیستم را به طور کامل می تواند از کار بیاندازد.
• هزینه اولیه بالا به دلیل وجود مبدل های قدرت و الکترونیک کنترلر.
• نگهداری منظم و توجه زیاد مورد نیاز است.
• 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.
• 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.

تفاوت بین درایو و موتور

به یاد داشته باشید که تمایز بین موتورها و درایوها مهم است. موتور وسیله ای مکانیکی یا الکتریکی است که نیروی چرخشی یا خطی مورد استفاده برای تامین انرژی یک ماشین را تولید می کند. درایو وسیله الکترونیکی است که انرژی الکتریکی ارسال شده به موتور را مهار و کنترل می کند.

درایو، الکتریسیته را در مقادیر مختلف و در فرکانس‌های مختلف به موتور وارد می‌کند و در نتیجه به‌طور غیرمستقیم سرعت و گشتاور موتور را کنترل می‌کند. دو نوع درایو وجود دارد: یک درایو اینورتر استاندارد فقط برای کنترل سرعت و گشتاور. و یک سروو درایو برای کنترل سرعت و گشتاور و همچنین موقعیت یابی اجزای ماشین که در کاربردهایی که نیاز به حرکت پیچیده دارند استفاده می شود.

کاربردهای درایو الکتریکی

در طیف وسیعی 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 ماشین لباسشویی و غیره استفاده می شود.

انواع درایوهای الکتریکی صنعتی

درایوها بسته به نوع طبقه بندی، انواع مختلفی دارند:

درایو الکتریکی بر اساس نوع تغذیه

در این دسته دو نوع موجود است که عبارتند از:

1. درایو 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 همچنین درایو فرکانس متغیر  (VFD) یا درایو سرعت متغیر (VSD) نامیده می شود.

2. درایو موتور DC

اساساً این سیستم کنترل سرعت برای 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. از میان این دو، درایو دیجیتال DC می تواند کنترل دقیقی را ارائه دهد.

درایو الکتریکی بر اساس تعداد موتورها

طبق این دسته بندی درایو الکتریکی به سه نوع تقسیم می شود:

1. درایو تک موتوره

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

2. 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 نوع درایو است.

3. درایو چند موتوره

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

درایو الکتریکی بر اساس سرعت

در این دسته دو نوع  درایو موجود است که شامل موارد زیر می شوند:

1. درایو سرعت ثابت

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

2. درایو سرعت متغیر

هدف اصلی درایو با سرعت متغیر کنترل سرعت همراه با شتاب، کاهش سرعت، گشتاور و در نهایت جهت ماشین است. این نوع برای کاهش مصرف برق استفاده می شوند.

درایو الکتریکی بر اساس پارامترهای کنترل

در این دسته سه نوع  درایو موجود است.

1. درایو کنترل برداری

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. اینها برای موتورهای سنکرون و القایی AC استفاده می شوند.

2. درایو توان ثابت

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

3. درایو گشتاور ثابت

درایو نوع بار گشتاور ثابت زمانی متمایز می شود که حجم های ثابت در حال استفاده باشد. به عنوان مثال می توان به کمپرسورهای اسکرو، فیدرها و نوار نقاله ها اشاره کرد.

کلام آخر

در نهایت باید به این نکته اشاره کرد که، درایوهای موتور ستون فقرات صنعت مدرن جهانی هستند. آنها نقش کلیدی در صنایعی دارند که به پایدارتر کردن جهان و شیوه زندگی ما کمک می کنند. امروزه بیشترین استفاده از درایوها برای کنترل فن ها، پمپ ها و کمپرسورها است. این برنامه ها حدود 75 درصد از کل درایوهای فعال در سطح جهان را تشکیل می دهند.

درایوهای موتور همچنین می توانند برای تبدیل انرژی از منابع طبیعی و تجدیدپذیر مانند خورشید، باد یا جزر و مد و انتقال آن به شبکه الکتریکی یا استفاده از آن برای مصرف محلی استفاده شوند. در فن‌آوری‌های هیبریدی، درایوهای موتور برای ترکیب منابع انرژی متعارف و ذخیره‌سازی انرژی برای ایجاد راه‌حل‌های مدیریت انرژی کل استفاده می‌شوند. امیدواریم که در این مقاله توانسته باشیم یک دسته بندی جامع را در اختیار شما قرار داده باشیم.

مجتمع آموزشی برق مجری برگزار کننده دوره های فنی از قبیل : آموزش برق صنعتی ، آموزش برق ساختمان ، آموزش هوشمند سازی ساختمان ، آموزش PLC ، آموزش سیم پیچی موتور و … می باشد. برای کسب اطلاع از دوره ها و زمان برگزاری آنها با کارشناسان آموزشگاه با شماره02166577392 تماس بگیرید.