درایو و کنترل

درایو‌ها، ابزارهای الکتریکی و الکترونیکی حیاتی هستند که در کنترل و مدیریت سرعت و حرکت ماشین‌ها و دستگاه‌های الکتریکی، از جمله موتورها و ربات‌ها، به کار می‌روند. این وسایل توانایی کنترل و تنظیم سرعت را دارند، ساختارهایی ثابت و قابل تغییر دارند و در صنعت اتوماسیون به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

 

معرفی درایو الکتریکی

درایو الکتریکی به سیستمی اطلاق می‌شود که برای کنترل حرکت و عملکرد ماشین‌های الکتریکی استفاده می‌شود. به طور ساده، این درایوها از موتورهای الکتریکی به عنوان منبع اصلی انرژی استفاده می‌کنند و وظیفه کنترل و تنظیم سرعت و حرکت این ماشین‌ها را بر عهده دارند. 
در واقع، درایو و کنترل الکتریکی نقش اساسی در تأمین انتقال انرژی الکتریکی به مکانیکی (حرکت) دارد و این انتقال انرژی، منابع مختلف مانند موتورهای دیزل یا بنزین، توربین‌های گاز یا بخار، موتورهای بخار، موتورهای هیدرولیک و موتورهای الکتریکی را مدیریت می‌کند. این درایوها امکان کنترل دقیق حرکت و سرعت را فراهم می‌کنند و در صنایع و کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بطور کلی، فناوری درایو و کنترل الکتریکی مسئول تبدیل انرژی الکتریکی از منابع مانند سیستم منبع تغذیه یا باتری به انرژی مکانیکی و ایجاد نیرویی که حرکت را ایجاد می‌کند می‌باشد. این فناوری در زندگی روزمره ما نقش بسیار مهمی ایفا می‌کند. بسیاری از وسایل و ابزارهایی که برای انجام وظایف روزانه خود به آنها احتیاج داریم، مانند آسانسورها، پله‌های برقی، درایوهای دروازه خودکار، ماشین‌های لباسشویی، میکسرها، تیغ¬های برقی و غیره، بدون درایوهای الکتریکی ناممکن به نظر می‌آید. 

 

 

معرفی بخش های مختلف درایو و کنترل صنعتی

 انواع درایو‌ و کنترل صنعتی از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده‌اند که هر یک وظایف مهمی در کنترل حرکت ماشین‌های الکتریکی دارند. این قسمت‌ها عبارتند از:

1.  منبع انرژی:  این قسمت می‌تواند منبع انرژی با جریان مستقیم (DC) یا جریان متناوب (AC) باشد. منبع انرژی به درایو انرژی الکتریکی مورد نیاز را ارائه می‌دهد.
2.  مدولاتور (مبدل): این قسمت مسئول تنظیم توان خروجی منبع است. مدولاتور قدرت از منبع به موتور انرژی می‌دهد و چگونگی تنظیم موتور با مشخصه‌های سرعت و گشتاور مورد نیاز باررا مشخص می کند.
3.  واحد کنترل:  واحد کنترل وظیفه کنترل مدولاتور قدرت را دارد. این واحد در سطوح ولتاژ و توان کم عمل می‌کند و دستورات حفاظتی و کنترلی را تولید می‌کند. همچنین از طریق سیگنال‌های ورودی، کارکرد درایو را تنظیم می‌کند.
4.  واحد سنجش:  این قسمت پارامترهای مختلفی مانند جریان و سرعت موتور را اندازه‌گیری می‌کند. این اطلاعات برای محافظت و کنترل دقیق حرکت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
5. موتور:  موتور وظیفه تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی را دارد. موتور نقش مهمی در انجام حرکت ماشین‌های الکتریکی ایفا می‌کند. انواع مختلف موتورها شامل موتورهای DC، موتورهای القایی، موتورهای BLDC و موتورهای پله‌ای یا استپر می‌باشند.
6.  بار:  بار می‌تواند ماشینی باشد که برای انجام کار خاصی به درایو و کنترل وصل می‌شود، مانند پمپ، فن، یا ماشین‌ابزار.
7. سنسور: سنسورها به ورودی‌های مختلف درایو وصل می‌شوند و اطلاعات مانند سرعت و جریان را اندازه‌گیری می‌کنند. این اطلاعات برای کنترل دقیق حرکت و مانیتورینگ عملکرد درایو استفاده می‌شوند.

 

 

انواع درایوهای الکتریکی

درایو‌های الکتریکی صنعتی بر اساس معیارهای مختلفی تقسیم بندی می‌شوند. این تقسیم‌بندی‌ها عبارتند از:

1.    بر اساس نوع تغذیه:

•    درایو موتور AC ،درایو فرکانس متغیر: این درایو برای کنترل سرعت موتورهای القایی سه‌فاز با تغییر فرکانس منبع الکتریکی به موتور استفاده می‌شود. این نوع درایو معمولاً به عنوان VFD یا   VSD  شناخته می‌شود.
•    درایو موتور DC : این درایو برای کنترل سرعت موتورهای الکتریکی DC با تغییر ولتاژ به موتور استفاده می‌شود. درایوهای DC به درایوهای آنالوگ و دیجیتال تقسیم می‌شوند.

2.    بر اساس تعداد موتورها:

•    درایو تک موتوره: در این نوع درایو و کنترل، هر موتور جداگانه و به صورت مستقل کنترل می‌شود. مثال: ماشین تراش.
•    درایو گروهی: در این نوع درایو و کنترل، یک موتور به عنوان درایو و کنترل برای دو یا چند ماشین به کار می‌رود و توسط یک محور مشترک یا اجزاء مکانیکی دیگر به آنها متصل می‌شود. این نوع درایو به صرفه‌ترین گزینه است.
•    درایو چند موتوره: در این نوع درایو، برای کنترل بخش‌های مختلف یک ماشین از موتورهای جداگانه استفاده می‌شود. 
 

3.    بر اساس سرعت:

•    درایو سرعت ثابت: این نوع درایو برای ابزارها و ماشین‌آلاتی که به سرعت ثابتی نیاز دارند، استفاده می‌شود. موتورهای AC با قفس سنجابی به کنترل دستی و درایوهای کم توان مورد استفاده قرار می‌گیرند.
•    درایو سرعت متغیر: این نوع درایو برای کنترل دقیق سرعت، شتاب، کاهش سرعت، گشتاور و جهت ماشین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع درایوها به منظور کاهش مصرف انرژی اهمیت دارند.
 

4.    بر اساس پارامترهای کنترل:

•    درایو کنترل برداری: این نوع درایوها به وسیله کنترل‌های دقیق به منظور کنترل پیچیده‌تر موتورهای AC سنکرون و القایی استفاده می‌شوند.
•    درایو توان ثابت: این درایوها توان ثابتی را در محدوده‌ای از کنترل سرعت ارائه می‌دهند و معمولاً در زمانی که موتور حمل بار با سرعت ثابت استفاده می‌شود، کاربرد دارند.
•    درایو گشتاور ثابت: این نوع درایو برای بارهایی با گشتاور ثابت و استفاده مداوم از موتورها استفاده می‌شود. به عنوان مثال، در کمپرسورها، فیدرها و نوار نقاله‌ها.

 

معرفی درایو زیمنس (درایو SIEMENS  ) 

درایوهای زیمنس، قابلیت‌های منحصربه‌فردی دارند که به کنترل دور و عملکرد الکتروموتورهای سه‌فاز کمک می‌کنند. این درایوها امکان راه‌اندازی نرم و بدون وقفه الکتروموتورها را فراهم می‌کنند، به طوری که ضربه‌های ناگهانی در زمان شروع کار به الکتروموتور وارد نمی‌شود. 
همچنین، کاربران از این درایوها به‌راحتی می‌توانند دور و گشتاور الکتروموتورها را کنترل کرده و همچنین فرآیند توقف و زمان توقف الکتروموتور را به سادگی مدیریت نمایند. این قابلیت‌ها نشان‌دهنده برتری درایوهای زیمنس نسبت به روش‌های قدیمی مانند روش مستقیم، ستاره‌مثلث و استارترهای نرم بوده و به کاربران امکانات پیشرفته‌تری را ارائه می‌دهند.

 

 

معرفی درایو ABB

اینورترهای ABB یا درایو ABB به منظور ارائه عملکرد قابل اعتماد در شرایط سخت طراحی و تولید شده‌اند، و به مشتریان کمک می‌کنند تا انرژی را به صورت کارآمد تولید و مصرف کنند. یکی از ویژگی‌های برجسته درایو ABB مربوط به نگهداری دمای موتور در حالت ایده‌آل است، که برای مصارف خانگی، فن‌ها، و پمپ‌ها استفاده می‌شود و جلوگیری از ورود شوک به الکتروموتور را ایجاد می‌کند. 
درایو ABB در دو دسته اصلی ولتاژ پایین متناوب (Low Voltage AC Inverter) و ولتاژ متوسط متناوب (Medium Voltage AC Inverter) در شرکت بافکو قابل سفارش می باشند. همچنین، درایوهای ولتاژ مستقیم (DC Inverters) نیز در این دسته قرار دارند.

 

 

معرفی فیلتر الکتریکی

فیلترهای الکتریکی (یا الکتروفیلترها) یکی از بهترین ابزارها برای تصفیه هوا و حذف آلاینده‌ها، گرد و غبار و دوده می‌باشند. این روش دارای کارایی بالایی در حذف ذرات غباری و دودی است و همچنین توانایی خوبی در حذف ترکیبات سمی مانند منواکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، فرم‌آلدئید و ترکیبات گازی سمی دارد.

فیلترهای الکتریکی از رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیکی استفاده می‌کنند و در بسیاری از حوزه‌های صنعتی به عنوان سیستم‌های غبارگیر موثری برای جداسازی ذرات غبار از گازهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. یکی از مزایای بزرگ این فیلترها این است که مصرف انرژی آنها حداقل است و همچنین هزینه نگهداری و تعویض قطعات آنها بسیار کمتر از سایر روش‌های تصفیه است.

علاوه بر این، عمر مفید فیلترهای الکتریکی معمولاً بسیار بیشتر از عمر مفید واحدهای تولیدی بالادستی مانند کوره‌ها، آسیاب‌ها، خشک‌کن‌ها و کولرها است. 

 

 

معرفی فیلتر هارمونیک

در سیستم‌های قدرت، هارمونیک‌ها عبارتند از سیگنال‌های با فرکانس‌های بالاتر و متفاوت نسبت به فرکانس اصلی شکل موج ولتاژ یا جریان. این هارمونیک‌ها به عنوان نویزهای مزاحم در خطوط برق مورد توجه قرار می‌گیرند. ظهور هارمونیک‌ها به صورت ناخواسته در سیستم‌های قدرت اتفاق می‌افتد و معمولاً ناشی از وجود بارهای غیرخطی در شبکه برق می‌باشد.

این هارمونیک‌ها به دو دسته اساسی هارمونیک ولتاژ و هارمونیک جریان تقسیم می‌شوند. برای کنترل و حذف اثرات مخرب هارمونیک‌ها در سیستم‌های قدرت، استفاده از انواع فیلتر هارمونیک بسیار حیاتی است. در غیر این صورت، نیاز به بازبینی و تغییرات گسترده در اتصالات موجود به منظور کنترل بارهای غیرخطی خواهد بود که عملاً بسیار پیچیده و هزینه‌بر خواهد بود.
یکی از مهمترین منابع تولید هارمونیک‌های جریان، درایوهای سرعت متغیر (VSD) هستند که به عنوان بارهای غیرخطی شناخته می‌شوند. به همین ترتیب، هارمونیک‌های ولتاژ ناشی از اعوجاج‌های ولتاژ به دلیل هارمونیک‌های جریان ایجاد می‌شوند که از طریق امپدانس منبع تولید می‌شوند.

 

 

معرفی PLC

یک کنترل‌گر منطقی برنامه‌پذیر (PLC) ، در واقع واحدی دیجیتالی است که به طور خاص برای استفاده در صنایع و فرآیندهای صنعتی طراحی و بهینه‌سازی شده است. PLC در کاربردهای صنعتی گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرد، از جمله کنترل فرآیندهای تولید، کنترل خطوط مونتاژ، کنترل دستگاه‌های رباتیک و هر فرآیند دیگری که به کنترل دقیق، قابل اعتماد و امکان عیب‌یابی ساده نیاز دارد.

PLCها به جای سیستم‌های رله‌ای سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرند و از سیم‌کشی‌های پیچیده و مدیریت دشوار آنها جلوگیری می‌کنند. مزایای استفاده از PLC به جای سامانه‌های رله‌ای شامل نصب و برنامه‌نویسی آسان، زمان پاسخ سریع، کنترل دقیق و سرعت بالا، قابلیت ایجاد شبکه با دیگر دستگاه‌ها، امکان تست و عیب‌یابی آسان، و اطمینان بالای این سیستم‌ها می‌باشد.

 

 

کارت PLC

کارت PLC یا به عبارت دیگر ماژول‌های توسعه، از جمله قطعات بسیار مهم و کاربردی در صنعت و اتوماسیون صنعتی هستند. نام این محصولات خود نیز معنای اصلی کاربری آنها را نشان می‌دهد؛ به عبارت دیگر، این ماژول‌ها با هدف افزودن قابلیت‌ها و توسعه‌ی قابلیت‌های PLC طراحی شده‌اند.

یکی از کاربردهای ساده‌تر کارت PLC، افزایش تعداد پورت‌های ورودی و خروجی (I/O) در PLC است. همچنین، با استفاده از این کارت‌ها می‌توان پروتکل‌های ارتباطی خاصی را پشتیبانی کرد، به عنوان مثال از کارت ModBus برای ارتباط با دیگر تجهیزات. افزایش فضای حافظه یا اضافه کردن واحدهای پردازشی نیز از دیگر اهداف استفاده از ماژول‌های توسعه PLC می‌باشد.

در موارد دیگر، این ماژول‌ها ممکن است برای سازگاری با HMI یا درایوها به کار روند. همچنین، افزودن توانایی عیب‌یابی و دیباگ به صورت ریموت یا محلی (local) نیز از دیگر کاربردهای این ماژول‌ها است. در نهایت، می‌توان این ماژول‌ها را برای افزودن تجهیزات ورودی و خروجی خاص و سفارشی‌سازی آنها به کار برد.

 

 

قطعات تابلو الکتریکال

تابلو برق یک فضای مخصوص است که برای نصب تجهیزات برقی به کار می‌رود. در این تابلو، انواع تجهیزات برقی و قطعات مختلفی نصب می‌شوند. اما نصب و مدیریت تجهیزات و قطعات تابلو الکتریکال ممکن است با مشکلاتی روبرو شود. 
این مشکلات می‌توانند به دلیل عوامل مختلفی از جمله شرایط محیطی، خطرات مرتبط با این شرایط، وقوع اتصال‌های کوتاه، و همچنین دسترسی آسان به تمامی بخش‌های برق دار توسط اپراتورها و نیز توسط اشخاص غیرمجاز باشد.
به منظور افزایش ایمنی و کاهش مخاطرات مرتبط با تابلو برق، طراحی آن به گونه‌ای انجام می‌شود که تمامی قطعات و تجهیزات داخل تابلو به درستی محفوظ و مخفی باشند. در این تابلوها، انواع تجهیزات و قطعات تابلو الکتریکال مانند ترانس‌های اندازه‌گیری جریان و ولتاژ، فیوزها، کلیدها، کنتاکتورها، رله‌ها، تایمرها و کنترل‌گرهای برنامه‌پذیر (PLC) نصب می‌شوند. علاوه بر این، تابلوها دارای اجزای دیگری نیز می‌باشند از جمله چراغ‌های سیگنال، مچی‌های نگهدارنده کابل، کانال‌های عبور سیم، شینه‌ها، ترمینال‌ها و...
کنترل تجهیزات برقی در کارخانه‌ها و مراکز صنعتی وابسته به تجهیزات الکتریکی و مدارهای کنترلی می‌باشد. برای تأمین انرژی مورد نیاز و اجرای عملکرد بهینه و بدون وقفه تجهیزات، استفاده از تجهیزات و قطعات تابلو الکتریکال ایمن و با کیفیت بسیار حیاتی است.

 

 

درایو فرکانس متغیر (VFD) 

درایو فرکانس متغیر (VFD) یک کنترل‌کننده موتور است که با تغییر فرکانس و ولتاژ مورد استفاده در موتور الکتریکی، قابلیت کنترل دقیق سرعت موتور را فراهم می‌کند. این درایو الکتریکی به نام‌های مختلفی مانند درایور سرعت متغیر، درایو سرعت قابل‌تنظیم، درایو فرکانس قابل‌تنظیم، درایو AC، میکرودرایو، و اینورتر نیز شناخته می‌شود.

فرکانس (یا هرتز) مستقیماً با سرعت موتور (دور در دقیقه یا RPM) مرتبط است، به این معنا که افزایش فرکانس منجر به افزایش سرعت موتور و کاهش فرکانس منجر به کاهش سرعت موتور خواهد شد. اگر کاربر در یک کاربرد خاص به سرعت کامل موتور نیاز ندارد، می‌تواند با تنظیم درایو الکتریکی، فرکانس و ولتاژ را کاهش داده و به این ترتیب میزان سرعت موتور را تنظیم کند تا با شرایط موردنیاز خود هماهنگ شود.

با توجه به اینکه شرایط کاربردی و نیاز‌ها در کاربردهای مختلف ممکن است تغییر کنند، درایو الکتریکی به عنوان یک وسیله قابل تنظیم و انعطاف‌پذیر عمل می‌کند که می‌تواند به آسانی تغییرات در سرعت موتور را پیاده‌سازی کند تا به شرایط موردنیاز کاربر پاسخ دهد.

 

دور متغیر

یکی از روش‌های رایج برای کاهش سرعت خروجی از الکتروموتورها، استفاده از گیربکس دور متغیر (واریاتور) می‌باشد. این گیربکس‌ها به صورت مکانیکی سرعت را از دور موتور به میزانی کاهش می‌دهند که معمولاً بین 0.1 تا 0.9 از دور خروجی الکتروموتور است. این مکانیزم کاهش دور به صورت دستی قابل تنظیم است و از طریق باز و بسته کردن پیچی که در بالای این گیربکس‌ها قرار دارد، انجام می‌شود.

 

 

سخن آخر

شرکت بافکو یکی از پیشروهای تولید و تهیه انواع درایو و سیستم‌های کنترل الکتریکی در بازار است. این شرکت تنوع و تخصص بسیاری در زمینه‌های مختلف از درایوهای فرکانس متغیر، اینورترها، و میکرودرایوها دارد و می‌تواند به نیازهای مختلف صنایع و کاربردهای متنوع پاسخ دهد.
 با کیفیت بالا، قابلیت‌های پیشرفته، و خدمات پس از فروش قوی، شرکت بافکو به عنوان یک منبع معتبر و قابل اعتماد برای تهیه و تأمین درایوها و سیستم‌های کنترل الکتریکی در بازارهای مختلف شناخته می‌شود.

 

 

سوالات متداول

•    درایو فرکانس متغیر چیست و چگونه کار می‌کند؟

درایو فرکانس متغیر (VFD) یک دستگاه کنترل الکتریکی است که با تغییر فرکانس و ولتاژ ورودی به موتور الکتریکی، سرعت و توان خروجی موتور را کنترل می‌کند. این باعث امکان تنظیم دقیق سرعت موتور و بهبود کارایی و انعطاف‌پذیری در عملکرد ماشین‌آلات می‌شود.

 

•    چه مزایایی برای استفاده از درایو فرکانس متغیر وجود دارد؟

استفاده از درایو فرکانس متغیر مزایای زیادی دارد، از جمله کاهش مصرف انرژی، کاهش ورودی جریان و افزایش عمر موتورها، امکان کنترل دقیق سرعت و جهت موتور، کاهش نویز و لرزش موتور، و افزایش کیفیت و دقت در عملکرد ماشین‌آلات.

 

•    چگونه درایو فرکانس متغیر را انتخاب کنیم؟

انتخاب درایو فرکانس متغیر باید بر اساس نیازهای خاص کاربرد شما انجام شود. باید میزان توان مورد نیاز موتور، نوع بار و شرایط کاری (مثلاً محیط داغ یا سرد) را در نظر گرفته و درایوی با ویژگی‌های مناسب انتخاب کنید.

 

•    چگونه درایو فرکانس متغیر را نصب و راه‌اندازی کنیم؟

نصب و راه‌اندازی درایو فرکانس متغیر به دقت و تخصص نیاز دارد. باید دستورالعمل‌های تولید کننده را دنبال کرده، پارامترهای مناسب را تنظیم کنید و اتصالات الکتریکی را به درستی انجام دهید. همچنین، تنظیمات ایمنی و حفاظتی نیز باید به درستی انجام شود.

 

•    آیا درایو فرکانس متغیر برای همه نوع موتورها مناسب است؟

نه، درایو فرکانس متغیر به نوع موتور و بار متصل به آن بستگی دارد. باید مطمئن شوید که درایو انتخابی با موتور و بار مورد استفاده شما سازگاری داشته باشد و ویژگی‌های لازم را داشته باشد.