اینورتــر ( درایـــو AC ) به همراه فیلم آموزشی

درایو AC ( اینورتر ) :

 اینورتر یا درایو AC به دستگاهی گفته می شود که به کمک آن می توان سرعت یک موتور AC سه فاز را کنترل کرد ، بدون آنکه قدرت و گشتاور موتور کاهش یابد.

 اینورترها در ظرفیتهای مختلف ساخته می شوند ، مثلاً برای یک موتور با توان 20 اسب بخار باید از اینورتر 20 HP استفاده کرد.

اینورتر نوسان ساز الکترونیکی قدرت بالا است ، دلیل این نام گذاری آن است که این دستگاه عمل عکس مبدل برق AC به DC متداول را انجام می دهد.

اینورترها قطعات متحرک ندارند و در طیف گسترده ای از ابزارهای کاربردی استفاده می شوند، از منبع تغذیه کامپیوتر گرفته تا ابزار بزرگ حمل و نقل . 

اینورترها معمولا برای تامین جریان AC از منابع DC مانند پانل های خورشیدی یا باتری مورد استفاده قرار می گیرند.

از نظر ورودی اینورترها به دو دسته تک فاز و سه فاز تقسیم می گردند، البته خروجی همه آنها سه فاز است ، برای اینورترهای با توان بالای 3 اسب بخار ، فقط از ورودی سه فاز استفاده می گردد.
برخی از اینورتر های با توان پایین دارای هشداری مبنی بر عدم استفاده از آنها برای روشن کردن لامپهای فلورسنت معمولی هستند ، دلیل این هشدار این است که خازن تصحیح توان به صورت موازی با لامپ وصل شده است ، با برداشتن خازن مشکل رفع خواهد شد.

انواع اینورتر ( درایوAC )

ویژگی های اینورتر :

1- کاهش انرژی مصرفی و لذا کاهش هزینه برق  

2- کاهش جریان راه اندازی و در نتیجه طولانی شدن عمر موتور 

3- امکان تغییر سرعت موتور، امکان تغییر جهت حرکت موتور 

4- داشتن حفاظت در برابر اضافه بار

5- امکان کار موتور در شرایطی که ولتاژ ورودی متغیر است

6- امکان کنترل از راه دور 

7- ایجاد سرعت بیشتر از سرعت نامی موتور

8- برنامه ریزی کردن حرکت

توجــه : اینورتر به صورت هوشمند میزان بار وارده به موتور را تشخیص داده و متناسب با همان بار، به موتور جریان می دهد و این جریان در بسیاری از مواقع از جریان نامی موتور کمتر است. 

توجـــه : اینورتر ، دستگاهی الکترونیکی است که بوسیله آن می توان سرعت موتورهای سه فاز را تغییر داد.

توجـــه : اینورتر (Inverter) یا مبدل برق ،  جریان مستقیم (DC) را به جریان متناوب (AC) تبدیل می کند ، جریان AC تبدیل شده می توانند بر اساس نیاز در هر ولتاژ و فرکانسی باشد که بوسیله ترانسفورماتورهای مناسب و مدارها کنترل می شود.

کاربردهای اینورتر :
1- تنظیم کننده سرعت موتور (کنترل دور)
2- تغیر دهنده جهت دور به راحتی و بدون نیاز به کنتاکتور

3- روشن و خاموش نمودن موتور بدون نیاز به قطع و وصل برق اصلی
4- کاهش ضربه های مکانیکی و در نتیجه افزایش طول عمر مفید قسمت مکانیکی
5- حفاظت موتور در مقابل افزایش ولتاژ و جلوگیری از آسیب دیدن موتور

6- راه اندازی نرم موتور بدون هیچگونه ضربه به قسمتهای مکانیکی مثل کوپلینگها ، گیر بکسها ، تسمه ها ، زنجیرها و ... و در نتیجه افزایش طول عمر مفید موتور و سایر قسمتهای مکانیکی را به دنبال خواهد داشت .

7- حفاظت موتور در برابر اضافه بار؛ در این حالت چنانچه بار موتور از مقدار معمول مجاز بیشتر شود ، اینورتر موتور را خاموش می نماید و به کاربر پیام اضافه بار نشان می دهد .

8- جلوگیری از گرم کردن و در نهایت سوختن موتور در کابرد هایی که موتور به طور مداوم چپگرد و راستگرد و یا خاموش می شود .

نکتـــه :  چون در بسیاری از کاربردها انرژی زیادی برای راه اندازی لازم است موتور انتخاب شده را با توان بالاتری انتخاب می کنند ، بنابراین میزان جریان زیادتری هم در حین کار از شبکه استفاده می کند .

 توجـــه :  اینورتر به صورت کاملا اتوماتیک این جریان را در حین راه اندازی به مقدار لازم افزایش و در حین کار به مقدار لازم کاهش می دهد ، بنابراین به طور کلی هزینه برق مصرفی کاهش چشم گیری خواهد داشت .

توجـــه : در بسیاری از کاربردها به هنگام راه اندازی ،‌موتور جریان بسیار بالایی از شبکه می کشد و موجب کاهش ولتاژ شبکه و ایجاد صدماتی به تاسیسات برق رسانی و سایر دستگاهها می گردد ،  این جریان به 6 برابر جریان نامی موتور می رسد که بسیار نا مطلوب می باشد .

چنانچه از اینورتر استفاده شود ، این اضافه جریان بسیار اندک خواهد شد ( حداکثر 0.2 برابر )  ، به عنوان مثال اگر یک موتور با جریان نامی 10آمپر کار کند در هنگام راه اندازی این جریان به 60آمپر می رسد و در صورت استفاده از اینورتر این جریان حداکثر به 12آمپر می رسد .

کاهش جریان موتور به صورت اتوماتیک در هنگامی که بار موتور کم می شود ، این قابلیت به غیر از کاهش هزینه برق مصرفی موجب افزایش طول عمر مفید موتور خواهد شد . 

مزایای اینورتر : 

1- قابلیت داشتن دورهای مختلف به صورت حافظه ای 

2- تبدیل یک موتور یک دور به یک موتور چند دور با سرعتهای دلخواه  

3- امکان ایجاد فشار ثابت در کاربرد پمپها به این ترتیب است که با تغییر دور موتور فشار مورد نظر را ثابت نگه میدارد ،  به عنوان مثال فشار آب یک مخزن را ثابت نگه می دارد ، بنابراین در هنگام مصرف آب دور موتور به صورت خودکار زیاد می شود و در هنگامی که آب مصرف نمی گردد دور موتور به صورت خودکار کاهش می یابد ،  بنابراین دور موتور با مقدار مصرف تغییر می نماید ، بنابراین آب با فشار ثابت به تمام نقاط می رسد .

4- امکان اتصال انکدر به اینورتر که باعث می شود دور یک موتور با موتور دیگر یکسان شود .

5- کنترل دور به صورت خودکار در مواردی که لازم است دور موتور بسته به میزان محصول تولید شده تغییر کند . 

6- امکان استفاده از برق تکفاز 220 ولت به جای سه فاز 380 ولت برای راه اندازی موتور سه فاز حداکثر با توان 3HP ( 2.2kw ) ،  به این معنا که می توان با برق خانگی یک موتور سه فاز را کاملا به صورت عادی راه اندازی نمود .

توجــه : استفاده از اینورترها بر روی پمپ و فن و کمپرسورها در طی سال های اخیر بسیار گسترش یافته است .

 توجــه : استفاده از آنها برای کنترل دور موتورها مزایای زیادی دارد که مهمترین آنها عبارتند از :

1- عدم نیاز به دستگاههای کنترل دبی مکانیکی 
2- ذخیره انرژی تا 50 درصد
3- نبودن شوک راه اندازی 
4- افزایش عمر مفید قطعات مکانیکی توجــه : از اینورترها در سه ناحیه استفاده می گردد :
1- فعالیتهای گشتاور ثابت مثل میکسرها , اکسترودرها , نوارهای نقاله و . . .
2- فعالیتهای توان ثابت مثل کشش و دستگاههای ماشینی
3- فعالیتهای گشتاور متغیر مثل فن و پمپنکتـــه : در پمپها و فنها میزان دبی با سرعت موتور متناسب است ، اما توان مصرفی با مکعب سرعت تناسب دارد، مثلاً اگر دور موتور به میزان 50 درصد ،  کاهش یابد ، آنگاه توان مصرفی لازم 12.5 درصد خواهد بود و این به مفهوم 87.5 درصد ، صرفه جویی در انرژی است .

فیلم آموزشی اینورتر ( درایو AC ) :

فیلم آموزشی استفاده از درایوAC ( اینورتر ):

فیلم آموزشی ایجاد فانکشن بلاک در محیط نرم افزار Simatic Manager , PLC , Step7-300

فیلم آموزشی طراحی راه‌اندازی دو الکتروموتور سه فازه ، یکی پس از دیگری به طور اتوماتیک ، به صورت فانکشن بلاک و فراخوانی بلاک FB1  در بلاک OB1 در محیط نرم افزار Simatic Manager   ,     PLC    ,    Step7 - 300 :

پنوماتیک Pneumatics - فیلم آموزشی استفاده از سیستم پنوماتیک و برنامه نویسی در محیط Simatic Manager

پنوماتیک Pneumatics 

انتقال انرژی در صنعت یک بخش مهم در فرآیند های تولیدی است  و این انتقال می تواند با روش های متفاوتی انجام شود.

روش‌های انتقال انرژی در صنعت عبارتند از : 

1-  انتقال مکانیکی   2- انتقال الکتریکی   3- انتقال توسط سیال جاری تحت فشار

برای انتقال انرژی به روش مکانیکی از قطعاتی مانند چرخ دنده، پولی، زنجیر و غیره استفاده می شود ، این روش برای انتقال قدرت در مسافت های کوتاه مناسب است. 

در انتقال انرژی به روش الکتریکی از انرژی الکتریکی جریان یافته در سیم ها و کابل ها استفاده می شود که مهم ترین مزیت این روش انتقال سریع در مسافت های طولانی است.

علم پنوماتیک :

نوعی فناوری است که به مطالعه و به‌کارگیری گازهای فشرده برای ایجاد نیروی مکانیکی می‌پردازد ، از فناوری گازهای فشرده به‌طور گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شود و کارخانه‌ها از هوای فشرده برای کنترل دستگاه‌های ابزار دقیق استفاده می‌کنند.

اکثر سیستم‌های پنوماتیکی به‌کاررفته در صنعت معمولاً با هوای فشرده یا گازهای بی‌اثر فشرده راه‌اندازی می‌شوند؛ مانند کمپرسورهای سیلندری که با موتور الکتریکی راه‌اندازی می‌شوند، موتورهای هوایی، و دیگر تجهیزات. 

هنگامی که نیاز به سیستم‌های ارزان‌قیمت، انعطاف بیشتر یا جایگزین ایمن‌تر برای موتورهای الکتریکی و عملگرها باشد، یک سیستم پنوماتیکی که از طریق شیرهای سلنوئیدی ( شیرهای برقی ) اتومات  یا دستی کنترل می‌شود ،  انتخاب می‌شود.

توجــــه : علم پنوماتیک ، کاربرد زیادی در صنایع دارد ، پنوماتیک یعنی استفاده از هوای فشرده .

این علم از جایگاه ویژه ای برخوردار است و دراکثر صنایع مانند نفت وگاز وپتروشیمی – صناایع هوایی – صنایع فولاد کاغذسازی صنایع چوب و کارخانه قند و ... ،  کاربرد داشته ودارد ، بسیاری از فرآیند های صنایع طراحی اولیه شان بر اساس پنوماتیک بوده و سیستم های کنترلی آنها پنوماتیکی بود .

که با گسترش و پیشرفت هیدرولیک و علم الکترونیک و کاربرد روز افزون آنها در صنعت سیستم های کنترل به سیستم های مدرن و پیشرفته فعلی ارتقا پیدا کردند .

               

مزایای استفاده از سیستم های پنوماتیک :

• سادگی استفاده از سیستم های پنوماتیک بزرگترین دلیلی است که محبوبیت این سیستم ها را افزایش داده است چراکه با داشتن تجربه ی کمی میتوان طراحی و مونتاژ این سیستم ها را انجام داد.
• تمیز بودن این سیستم از مزایای آن نسبت به هیدولیک است.
• ارزان و در دست رس بودن هوا
• سیستم های پنوماتیک جرقه ایجاد نمی کنند و به این ترتیب کاربرد آن در محیط های انفجاری خطرناک نیست.
• بازده بالا
• افزایش نیرو
• در سیستم های پنوماتیک برخلاف سیستم های هیدرولیک نیازی به خط برگشت سیال نیست، در واقع مخزن اصلی همان هوای آزاد است.
• نکته ی مهم برای استفاده ی بهینه از سیستم های پنوماتیک انتخاب درست شلنگ ها، سیلندر ها، شیر ها و لوله ها می باشد.

از مزیت های پنوماتیک به ایمنی بالا وبی خطر بودن و آلودگی کمتر آن اشاره داشت ولی از معایب آن داشتن هزینه بالا جهت تولید و هزینه بالای ابزار های بادی و سرعت کم آن در مقایسه با الکترونیک وقدرت وفشار پایین آن در مقایسه با هیدرولیک می توان بیان نمود.

    

عناصر پنوماتیکی:

عناصر پنوماتیکی به سه گروه تقسیم می شوند:

۱- عناصر تولیدکننده و کنترل کننده هوا مانند کمپرسورها و و احد مراقبت

۲- عناصر کارساز مانند سیلندرها، موتورها و ابزارها

« عناصرکارساز به عناصری گفته می شود که می تواند باری را تغییر مکان دهد و موجب دوران قسمتی از دستگاه شوند و یا بوسیله آن می توان قطعه ای را سفت و یا پرچکاری نمود که مهمترین آن سیلندر می باشد».

۳- عناصر زمان دهنده مانند شیرها

              

فیلم آموزشی استفاده از سیستم پنوماتیک و برنامه نویسی در محیط Simatic Manager :

سیستم‌های کنترل و PID کنترلر به همراه فیلم آموزشی

سیستم‌های کنترل : 

PID  Controller: 

از رایج‌ترین نمونه‌های الگوریتم کنترل بازخوردی است که در بسیاری از فرایندهای کنترلی نظیر کنترل سرعت موتور DC ، کنترل فشار، کنترل دما و… کاربرد دارد. کنترل‌کننده PID مقدار «خطا» بین خروجی فرایند و مقدار ورودی مطلوب (setpoint) محاسبه می‌کند ، هدف کنترل‌کننده ، به حداقل رساندن خطا با تنظیم ورودی‌های کنترل فرایند است.

PID از سه قسمت مجزا به نام‌های Proportional (تناسبی) ، Integral (انتگرال‌گیر) و Derivative (مشتق‌گیر) تشکیل شده که هر کدام از آن‌ها سیگنال خطا را به عنوان ورودی گرفته و عملیاتی را روی ان انجام می‌دهند و در نهایت خروجی شان با هم جمع می‌شود ، خروجی این مجموعه که همان خروجی کنترل‌کننده PID است برای اصلاح خطا (error) به سیستم فرستاده می‌شود.

توجــــه : فرمول استاندارد PID به فرم زیر است:

بنابراین تابع تبدیل یک کنترل‌کننده PID به صورت زیر درمی‌آید:

بلوک دیاگرام یک PID کنترلر : 

اثر تغییر پارامترهای مختلف یک کنترل‌کننده PID ایده‌آل روی پاسخ پله یک سیستم خطی :

1- جمله تناسبی ( ضریب K_p ) ، سرعت سیستم را افزایش می‌دهد و خطای حالت دائم را تا حدودی کاهش می‌دهد (اما صفر نمی‌کند).

2- افزودن جمله انتگرال‌گیر ( ضریب K_i ) خطای حالت دائم را صفر می‌کند، اما مقدار زیادی نوسانات ناخواسته (overshoot) به پاسخ گذرا اضافه می‌نماید. 

3- جمله مشتق‌گیر ( ضریب K_d ) نوسانات پاسخ گذرا را تضعیف کرده و پاسخ پله را به شکل پله ایده‌آل نزدیک می‌نماید.

افزودن پارامترهای تناسبی ( K_p )  -  انتگرال‌گیر ( K_i  )  -  مشتق‌گیر ( K_d ) :

فیلم آموزشی نحوه استفاده از PID کنترلر در محیط نرم افزار Simatic Manager : 

فیلم آموزشی طراحی مدار راه اندازی الکتروموتور سه فاز به صورت ستاره-مثلث اتوماتیک در محیط نرم افزار Simatic Manager

مدار فرمان قدرت راه اندازی یک الکتروموتور سه فازه آسنکرون به صورت ستاره - مثلث به طور اتوماتیک : 

برنامه طراحی راه اندازی یک الکتروموتور سه فازه به صورت ستاره-مثلث به طور اتوماتیک به زبان برنامه نویسی LAD در محیط نرم افزار Simatic Manager  ,    PLC  STEP7 - 300:

فیلم آموزشی طراحی مدار راه اندازی یک الکتروموتور سه فازه به صورت ستاره - مثلث به طور اتوماتیک به زبان برنامه نویسی LAD  در محیط نرم افزار Simatic Manager   ,   PLC  STEP7 - 300: