اینورتر سه فاز
اینورتر سه فاز یا همان درایو AC سه فاز وسیله ای الکتریکی است که بیشترین کاربرد آن در راه اندازی الکتروموتور سه فاز است. اینورتر به خوبی سرعت چرخش و دور الکتروموتور را کنترل میکند به همین علت کنترل دور الکتروموتور هم نامیده میشود. اینورترهای سه فاز از طریق تغییر فرکانس، ولتاژ و دیگر پارامترها الکتروموتور را کنترل میکنند. در ادامه به مهمترین نکات در مورد اینورتر سه فاز اشاره میکنیم.
ولتاژ و برق ورودی و خروجی اینورتر سه فاز، برق ورودی در این اینورترها، برق سه فاز با ولتاژ 380 ولت است. همچنین برق خروجی در اینورترهای سه فاز، برق سه فاز با ولتاژ 380 تا 480 است.
خرید اینورتر سه فاز (راهنمای انتخاب و خرید)
انتخاب و خرید اینورتر سه فاز برای دستگاه موردنظرتان هنگامی که ندانید چه پارامترهایی را باید رعایت کنید کار سخت و ناممکنی است. انتخاب صحیح و خرید درست اینورتر سه فاز برای سیستم‌های الکتریکی صنعتی از مراحل حیاتی در بهبود کارایی و کنترل دقیق سیستم‌ها است. در خرید اینورتر سه فاز پارامترهای مهمی دارای اهمیت هستند که تعدادی از مهم ترین فاکتورهایی که باید تحلیل کنید به شرح زیر است:
نیازهای سیستم و موتور: نیازهای کنترلی و عملکردی سیستم مانند سرعت و دور، توان و فرکانس خروجی از مهم ترین نیازهایی است که در خرید اینورتر سه فاز باید تحلیل کنید.
نوع بار:بار متصل به اینورتر همان دستگاهی است که نیاز به خرید اینورتر سه فاز دارد. دستگاه متصل به اینورتر( مانند موتور، پمپ، فن و ...) تاثیر زیادی بر روی عملکرد و نوع اینورتر انتخابی دارد. همچنین هر دستگاه نیازهای ویژه و منحصر به فردی را میطلبد.
ولتاژ و توان: توان مصرفی دستگاه و ولتاژ شبکه برق تعیین کننده توان و ولتاژ ورودی اینورتر هستند. خرید اینورتر سه فاز با توانی بیشتر از نیاز منجر به کاهش کارایی و در بعضی مواقع باعث خرابی اینورتر یا دستگاه میشود. این ولتاژ و توان ورودی میتواند تکفاز یا سه فاز باشد، در هنگام انتخاب باید دقت کنید که اگر ولتاژ ورودی سه فاز است، اینورتر سه فاز به سه فاز و اگر ولتاژ ورودی تکفاز است اینورتر تک فاز به سه فاز خریداری کنید.
شرایط محیطی: شرایط و ویژگی های محیطی که میخواهید اینورتر سه فاز را نصب کنید بر روی عملکرد و مدت عمر اینورتر بسیار تاثیرگذار است. دمای محیط، رطوبت، آلودگی و ... از ویژگی های مهم محیط است که باید آن را تحلیل کنید.
کاربردهای اینورتر سه فاز
اینورتر سه فاز با کنترل دقیق تنظیم ولتاژ و فرکانس خروجی، قابلیت اجرای سرعت‌ها و نرخ‌های مختلف را در موتورها و دستگاه‌های الکتریکی فراهم میکند. این امر به افزایش کارایی و بهره‌وری در صنایع و ابعاد استفاده بسیار گسترده آن میشود. در لیست زیر به مهمترین زمینه ها و صنایع که درایو سه فاز در آن‌ها دارای کاربرد است اشاره می شود :
استفاده در صنایع خودروسازی و صنایع خودرو
استفاده در صنایع مربوط به معدن
استفاده در صنایع دریایی و همچنین استخراج نفت و گاز و پتروشیمی
استفاده از اینورتر سه فاز در صنایع مربوط به دارو و لوازم بهداشتی
استفاده در صنعت کشاورزی و فولاد
و بسیاری موارد دیگر
برندهای اینورتر سه فاز
در بازار اینورتر ایران برندهای مختلفی وجود دارد. انتخاب برند مناسب اینورتر تکفاز به سه فاز، اهمیت ویژه‌ای دارد تا بهره‌برداری بهتر، عملکرد بهینه و پایداری از دستگاه‌ها و فرآیندها تضمین شود. با توجه به تنوع و تعداد زیاد برندهای موجود در بازار، انتخاب برند مناسب میتواند چالش‌برانگیز باشد. در ادامه، به معرفی لیست برترین برندهای اینورتر سه فاز با توجه به کیفیت، امکانات، عملکرد میپردازیم:
اینورترهای ایرانی
برخی از شرکت‌های ایرانی توانسته‌اند در زمینه تولید اینورترهای سه فاز کیفیت و عملکرد بالایی را ارائه دهند. در ادامه، به معرفی تعدادی از برندهای ایرانی خواهیم پرداخت:
اینورتر سانترنو
اینورتر زیما xima
اینورتر پرتوصنعت
اینورتر آگر
اینورتر سهند
اینورترهای چینی
شرکت‌های تولیدکننده اینورتر تکفاز به سه فاز در چین با توجه به توانمندی‌ها و سرمایه‌گذاری‌های بزرگ در این حوزه، توانسته‌اند محصولات با کیفیتی را به بازار عرضه کنند. در ادامه، به معرفی برخی برندهای اینورتر چینی میپردازیم:
اینورتر اینوت invt
اینورتر تتا
اینورتر دلتا
اینورتر چینت
اینورترهای اروپایی
برندهای اروپایی تولیدکننده مبدل تکفاز به سه فاز با توجه به کیفیت و تولید با تکنولوژی‌های پیشرفته، جزء مهمترین انتخاب‌ها در بازار جهانی محسوب می‌شوند. در ادامه، به معرفی برخی از این برندها میپردازیم:
اینورتر ls
اینورتر پنتاکس
اینورتر زیمنس
قیمت اینورتر سه فاز
یکی از چالش‌های مهم در انتخاب اینورترهای سه فاز، قیمت آنهاست. قیمت اینورتر سه فاز میتواند از یک مدل به مدل دیگر به‌طور چشم‌گیری متغیر باشد و عوامل مختلفی می‌توانند بر این تغییر قیمت تأثیرگذار باشند. قیمت نهایی یک اینورتر سه فاز نتیجه ترکیب چندین عامل مختلف است.
قیمت اینورتر بر اساس توان و کارایی اینورتر سه فاز
توان خروجی مبدل سه فاز و کارایی آن یکی از مهمترین عوامل در تعیین قیمت اینورتر سه فاز است. اینورترهای با توان بالاتر و کارایی بهتر به نسبت قیمت بالاتری هم دارند، زیرا این موارد توانایی کنترل دقیق‌تر و بهره‌وری بیشتر را به همراه دارند.
قیمت اینورتر بر اساس کیفیت مواد
کیفیت متریال و قطعات بکار رفته در طراحی و تولید اینورتر3 فاز تأثیر مستقیمی بر قیمت دارد. استفاده از قطعات با کیفیت، پایداری و عمر مفید بالاتری را به همراه دارد، اما از طرف دیگر به افزایش هزینه و قیمت اینورتر سه فاز نیز منجر میشود.
قیمت اینورتر بر اساس تکنولوژی و امکانات کنترلی اینورتر موتور سه فاز
تکنولوژی‌های پیشرفته کنترلی و امکانات و آپشن های مختلف می‌توانند بر روی قیمت تأثیرگذار باشند. این امکانات می‌توانند شامل کنترل PID، رابط‌های ارتباطی مختلف، توانایی اتصال به شبکه‌های اطلاعاتی و... باشند و باعث افزایش قیمت مبدل سه فاز شوند.
قیمت اینورتر بر اساس نوع کاربری و برند اینورتر 3 فاز
نوع کاربری مورد نظر و برند تولید کننده نیز در تعیین قیمت مبدل سه فاز تأثیر دارد. برندهای معتبر و مشهور معمولاً قیمت‌های بالاتری دارند، اما گاهی اوقات نوع کاربری ممکن است از تأثیر برند بیشتر باشد.
قیمت اینورتر بر اساس امکانات محیطی و مقاومت در برابر شرایط سخت
امکانات محیطی مانند مقاومت در برابر دما، رطوبت، گرد و غبار و... نیز می‌توانند بر قیمت اینورتر سه فاز تأثیرگذار باشند. مبدل های سه فازی که برای شرایط سخت تجهیز شده‌اند، معمولاً قیمت های بالاتری دارند.
نحوه عملکرد اینورتر سه فاز
همه ما در مورد اینورتر می دانیم. اینورتر دستگاهی است که DC را به AC تبدیل می کند. و ما قبلا با انواع اینورتر آشنا شدیم و یک اینورتر تک فاز 12 ولت تا 220 ولت ساختیم. یک اینورتر 3 فاز ولتاژ DC را به منبع AC سه فاز تبدیل می کند. در این مقاله، با اینورتر سه فاز و نحوه کار آن آشنا خواهیم شد، اما قبل از ادامه، اجازه دهید نگاهی به شکل موج ولتاژ خط سه فاز داشته باشیم. در نقشه مدار زیر یک خط سه فاز به یک بار مقاومتی متصل می شود و بار از خط برق می گیرد. اگر شکل موج ولتاژ را برای هر فاز ترسیم کنیم، نموداری مطابق شکل خواهیم داشت. در نمودار، سه شکل موج ولتاژ را می بینیم که 120 درجه با یکدیگر اختلاف فاز دارند.
سه شکل موج ولتاژ
در این مقاله به بررسی نقشه مدار اینورتر 3 فاز می پردازیم که به عنوان مبدل AC DC به 3 فاز استفاده می شود. به یاد داشته باشید که حتی در بهترین حالت مدرن دستیابی به شکل موج کاملاً سینوسی برای بارهای مختلف بسیار دشوار است و عملی نیست. بنابراین در اینجا کار یک مدار مبدل سه فاز ایده آل را با نادیده گرفتن تمام مسائل مربوط به اینورتر عملی 3 فاز مورد بحث قرار خواهیم داد.
کارکرد اینورتر سه فاز
اکنون اجازه دهید نقشه مدار اینورتر سه فاز و شکل ساده شده ایده آل آن را بررسی کنیم. در زیر یک نمودار نقشه مدار اینورتر 3 فاز طراحی شده با استفاده از تریستور و دیود (برای حفاظت از افزایش ولتاژ) ارائه شده است.
اینورتر سه فاز با تریستور و دیود
مدار اینورتر 3 فاز با استفاده از تریستور و دیود
و در زیر یک نمودار مدار اینورتر سه فاز است که فقط با استفاده از کلیدها طراحی شده است. همانطور که می بینید این راه اندازی شش کلید مکانیکی در درک عملکرد اینورتر 3 فاز مفیدتر از مدار دست و پا گیر و غیر قابل درک تریستور است.
اینورتر سه فاز با استفاده از سوئیچ
مدار اینورتر 3 فاز با استفاده از سوئیچ
کاری که ما در اینجا انجام خواهیم داد این است که این شش کلید را به طور متقارن باز و بسته می کنیم تا خروجی ولتاژ سه فاز برای بار مقاومتی به دست آید. دو راه ممکن برای راه اندازی سوئیچ ها برای رسیدن به نتیجه دلخواه وجود دارد، یکی که سوئیچ ها برای 180 درجه هدایت می کنند و دیگری که در آن سوئیچ ها فقط 120 درجه هدایت می کنند. اجازه دهید هر الگو را در زیر مورد بحث قرار دهیم.
اینورتر سه فاز - حالت هدایت 180 درجه
مدار ایده آل قبل از اینکه بتوان آن را به سه بخش تقسیم کرد، یعنی بخش یک، بخش دو و بخش سه ترسیم می شود و ما در بخش بعدی مقاله از این نمادها استفاده خواهیم کرد. بخش یک شامل یک جفت سوئیچ S1&S2، بخش دو شامل جفت سوئیچینگ S3 &S4 و بخش سه شامل جفت سوئیچینگ S5&S6 است. در هر زمان معین، هر دو سوئیچ در یک بخش هرگز نباید بسته شوند، زیرا منجر به اتصال کوتاه باتری در کل نصب می شود، بنابراین باید همیشه از این سناریو اجتناب شود. حالا بیایید با بستن سوئیچ S1 در اولین بخش مدار ایده آل، سوئیچ کردن دنباله را شروع کنیم و شروع را 0º نامگذاری کنیم. از آنجایی که زمان هدایت انتخابی 180 درجه است، کلید S1 از 0 تا 180 درجه بسته می شود.
بستن سوئیچ s1 در اینورتر سه فاز
اما پس از 120 درجه از فاز اول، فاز دوم نیز دارای یک سیکل مثبت است که در نمودار ولتاژ سه فاز مشاهده می شود، بنابراین کلید S3 بعد از S1 بسته می شود. این S3 همچنین برای 180 درجه دیگر بسته نگه داشته می شود. بنابراین S3 از 120 درجه تا 300 درجه بسته می شود و فقط بعد از 300 درجه باز می شود.
بستن سوئیچ s3
به طور مشابه، فاز سوم نیز دارای یک چرخه مثبت پس از 120 درجه از چرخه مثبت فاز دوم است، همانطور که در نمودار ابتدای مقاله نشان داده شده است. بنابراین سوئیچ S5 پس از بسته شدن 120 درجه S3 یعنی 240 درجه بسته می شود. هنگامی که سوئیچ بسته می شود، قبل از باز شدن، برای رسیدن به 180 درجه بسته نگه داشته می شود، با این کار S5 از 240 درجه تا 60 درجه (چرخه دوم) بسته می شود.
بستن سوئیچ s5
تا به حال، تمام کاری که ما انجام می‌دادیم این بود که فرض می‌کردیم که رسانایی پس از بسته شدن کلیدهای لایه بالایی انجام میشود، اما برای گردش جریان از مدار باید کامل شود. همچنین، به یاد داشته باشید که هر دو سوئیچ در یک زمان هرگز نباید همزمان بسته باشند، بنابراین اگر یک سوئیچ بسته است، دیگری باید باز باشد. برای برقراری هر دو شرط فوق، S2، S4 و S6 را به ترتیب از پیش تعیین شده می بندیم. بنابراین تنها پس از باز شدن S1، باید S2 را ببندیم. به طور مشابه، S4 پس از باز شدن S3 در 300 درجه بسته می شود و به همین ترتیب S6 پس از تکمیل چرخه هدایت S5 بسته می شود. این چرخه سوئیچینگ بین سوئیچ های همان بخش را می توان در شکل زیر مشاهده کرد. در اینجا S2 به دنبال S1، S4 به دنبال S3 و S6 به دنبال S5 است.
چرخه سوئیچینگ
با پیروی از این سوئیچینگ متقارن می توانیم به ولتاژ سه فاز مورد نظر که در نمودار نشان داده شده است دست یابیم. اگر توالی سوئیچینگ ابتدایی را در جدول بالا پر کنیم، یک الگوی سوئیچینگ کامل برای حالت هدایت 180 درجه مانند زیر خواهیم داشت.
الگوی سوئیچینگ کامل برای حالت هدایت 180 درجه
از جدول بالا می توان فهمید که:
از 0-60: S1، S4 و S5 بسته می شوند و سه سوئیچ باقی مانده باز می شوند.
از 60-120: S1، S4 و S6 بسته می شوند و سه سوئیچ باقی مانده باز می شوند.
از 120-180: S1، S3&S6 بسته می شوند و سه سوئیچ باقی مانده باز می شوند.
و دنباله سوئیچینگ به همین ترتیب ادامه می یابد.
چه زمانی از اینورتر 1 فاز و چه زمانی از اینورتر 3 فاز استفاده می شود؟ آیا اینورتر سه فاز یا تک فاز برای کاربردهای خصوصی مناسب تر است؟ روند فعلی به وضوح به سمت استفاده از اینورترهای سه فاز است. بر خلاف اینورترهای تک فاز معمولی، اینورترهای سه فاز قادر به جلوگیری از بارهای نامتعادل در منبع تغذیه در شبکه هستند.
اجزای اینورتر سه فاز
بطورکلی همه درایوها از دو بخش اصلی تشکیل می شوند که به ترتیب عبارتند از:
کنترل
مدار قدرت
کنترل
کی پدترمینال بردبرد کنترل
کی پدترمینال بردبرد کنترل
مدار قدرت: بخش سوم از اجزای اینورتر مدار اصلی است. یکی از مهمترین و اساسی ترین قسمت درایو ، همین مدار اصلی است. پیچیده ترین تبدیلات در این محل انجام میگردد. ولتاژ AC ورودی در این قسمت تبدیل به , ولتاژ DC شده و نهایتا توسط سوئیچهای IGBT به ولتاژ AC مورد نیاز در خروجی تبدیل میگردد.
مدار قدرت
مدار قدرتمدار قدرت
مزایای اینورتر سه فاز
با توجه به استفاده ی فراوان و راندمان بالایی که الکتروموتور سه فاز و نیاز به کنترل دور این موتور ها، استفاده از اینورتر های سه فاز بهترین راه حل است. یکی از بزرگترین مزیت های اینورتر سه فاز ارزان بودن نسبت به اینورتر های تکفاز و قابلیت های فراوان آن به شمار می رود. از اینورتر سه فاز میتوان بدون نگهداری خاصی و با یکبار تنظیم پارامتر استفاده کرد و جزو درایوهای کنترل دور خود راه انداز به شمار می رود. قیمت مناسب، کاربری آسان، هزینه بهره وری مناسب و طراحی مستحکم و کم جا از مزایای ویژه برای اینورتر سه فاز به شمار می رود.