بهترین روش انتخاب اینورتر بر اساس بار

بهترین روش انتخاب اینورتر بر اساس بار، دانستن نوع بار وارد شده به موتور است زیرا باعث تعیین اندازه و هزینه اینورتر می شود. اینورتر باید از ظرفیت جریانی کافی برخوردار باشد تا موتور بتواند گشتاور مورد نیاز بار را تولید کند.

انواع بارها برای بهترین انتخاب اینورتر بر اساس بار

دانستن نمودار بار (محدوده سرعت ، گشتاور و توان) بهترین روش انتخاب اینورتر براساس بار و موتور مناسب  برای کاربرد مورد نظر  است. به طور کلی بارها را می توان به پنج دسته طبقه بندی کرد: اسب بخار مورد نیاز است. معادله اساسی که گشتاور ، سرعت و اسب بخار را به هم مربوط می کند:

• بارهای گشتاور ثابت
• بارهای با گشتاور متغیر
• بارهای با اسب بخار ثابت (توان ثابت)
• بارهای ضربه ای
• بارهای نوع شروع / گسسته

اندازه بار ، سرعت موردنیاز و  شیب راه اندازی و توقف گشتاور و اسب بخار مورد نیاز را تعیین می کند. معادله اساسی که رابطه ی گشتاور ، سرعت و اسب بخار را تعیین می کند و به شما کمک می کند تا بهرین روش انتخاب اینورتر بر اساس بار را داشته باشید طبق فرمول زیر می باشد :

اسب بخار = گشتاور *سرعت

بارهای گشتاور ثابت

در بارهای گشتاور ثابت، گشتاور تابعی از سرعت نیست. با تغییر سرعت ، گشتاور ثابت می ماند و اسب بخار به صورت خطی با سرعت تغییر می کند. بارهای گشتاور ثابت باعث می شوند موتورها در مقایسه با کاربرد های گشتاور متغیر ، جریان نسبتاً زیادی را با سرعت پایین بکشند.برای این نوع کاربرد ، اینورتر می تواند یک گشتاور راه اندازی بالا (1.5 برابر یا بیشتر از نرخ اسمی) برای غلبه بر اصطکاک استاتیک و بی اینرسی بار فراهم کند.

شکل 1: نمودار گشتاور – سرعت بارهای گشتاور ثابت

شکل 1 نمودار گشتاور-سرعت  و اسب بخار-سرعت را برای بارهای با گشتاور ثابت نشان می دهد. گشتاور تا سرعت اولیه / سرعت کامل  ثابت می ماند.

شکل 2 : نمودار ولتاژ – فرکانس

به منظور نگه داشتن گشتاور ثابت ، که مستقیماً با جریان ارتباط دارد ، ولتاژ که از اینورتر  به موتور می رود ، با افزایش سرعت افزایش می یابد. در موتور 460 ولت ،  ولتاژ 460 ولت فقط در موتوری اعمال می شود که سرعت به 60 هرتز برسد. گشتاور ثابت بدست می آید زیرا اینورتر با افزایش سرعت باعث افزایش ولتاژ به موتور می شود. این موضوع توسط نمودار Volts / Hz شکال 2نشان داده شده است. در این نمودار ، هنگامی که اینورتر روی 30 هرتز تنظیم شده باشد ، 230 ولت را برای موتور اعمال می کند و هنگامی که اینورتر روی 60 هرتز تنظیم شود ، 460 ولت بر روی موتور اعمال می شود . این رابطه جریان و گشتاور موتور را نسبتاً ثابت نگه می دارد.

کاربردهای معمولی عبارتند از: اینورترهای کشتی ، کمپرسور ، نوار نقاله ، میکسر و بالابر.

شکل 3: بالابر موتور محرک

شکل 3 بالابر موتور محور را نشان می دهد که برای بارهای گشتاور ثابت نمونه خوبی است.

کشش در کابل : T

T = وزن (Kg)*شتاب ناشی از جاذبه زمین

T=1000 Kg *9.81 m/s2 =9810 N

τ= T*شعاع

τ=9810*0.25=2500 Nm

حداکثر سرعت بالابر را 5/0 متر در ثانیه در نظر بگیرید. می خواهیم که موتور با سرعت پایه 1500 دور بر دقیقه با استفاده از یک نسبت دنده مناسب (برای مثال 80:1) مطابقت داشته باشد. گشتاور بار همانطور که در سمت موتور دیده می شود با ضریب 80، از 2500 نیوتن متر به 31 نیوتن متر کاهش می یابد. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ،اینورتر باید برای تحویل گشتاور بار کامل (برای مثال 31 نیوتون بر متر) بالای 100% سرعت اولیه / سرعت کامل  (برای مثال 1500 دور بر دقیقه) به موتور تنظیم شود .

بارهای گشتاور متغیر

بارهای گشتاور متغیر به سرعت بسیار کمتری در سرعت های پایین نیاز دارند و گشتاور در سرعت های بالا به سرعت افزایش می یابد. هرچه موتور با سرعت بالاتری بچرخد ​​، بار موتور بیشتر می شود. این نوع بارها تقریباً با فرض اینکه گشتاور بار مورد نیاز متناسب با مربع سرعت باشد نشان داده می شوند. به عنوان مثال ، اگر سرعت با ضریب 3 افزایش یابد ، گشتاور با ضریب 9 افزایش می یابد.

گشتاور α سرعت ²

شکل 4 نمودار گشتاور- سرعت بارهای گشتاور متغیر را نشان می دهد.در شکل می بینیم که در 50 % سرعت پایه ، گشتاور مورد نیاز بار 25٪ است. به طور معمول ، با کاهش سرعت ، گشتاور نسبت مربع سرعت کاهش می یابد و اسب بخار با نسبت مکعب سرعت کاهش می یابد.

بارهای گشتاور متغیر شامل پمپ های گریز از مرکز ، فن ها و دمنده ها هستند. هرچه موتور سریعتر بچرخد ، جریان بیشتری از اینورتر می گیرد تا گشتاور مورد نیاز را تحویل دهد.

شکل 4: نمودار گشتاور – سرعت  بارهای گشتاور متغیر

نمونه ای از یک فن HVLS را در نظر بگیرید که از یک موتور 2 HP برای ارائه گشتاور 100 نیوتن متر با سرعت پایه 100 دور بر دقیقه استفاده می کند. هنگامی که سرعت فن به نصف کاهش می یابد (یا 50 دور بر دقیقه) ، گشتاور مورد نیاز برای حرکت پره های فن به یک چهارم (یا 25 نیوتن متر) کاهش می یابد. اسب بخار به سرعت مکعب کاهش می یابد ، یعنی 1.8 یا 0.25 اسب بخار که برای حرکت بار در حدود 100 دور بر دقیقه لازم است.

بارهای اسب بخار ثابت

برای برخی از ماشین ها ، با افزایش سرعت گشتاور مورد نیاز کاهش می یابد. این امر به ویژه در مورد عملکرد اسب بخار ثابت هنگامی که موتور گشتاوری را متناسب با عکس سرعت موتور فراهم می اورد صدق می کند. با استفاده از این بارها ، توان ثابت است بنابراین با کاهش سرعت به ندرت صرفه جویی در مصرف انرژی صورت می گیرد. برای بارهای اسب بخار ثابت ، گشتاور متناسب با معکوس سرعت است. بالاتر از سرعت پایه ، ولتاژ ارائه شده به موتور را نمی توان افزایش داد زیرا به حداکثر مقدار مجاز خود می رسد. از آنجایی که درایو به افزایش سرعت ادامه می دهد و با ولتاژ یکسان باقی می ماند ، جریان به سمت موتور شروع به افت می کند ، به این معنی که گشتاور نیز افت می کند. اینگونه کاربردها شامل بادگیرهای گشتاور ثابت و محور تراش ورود به سیستم می باشد.

بارهای اسب بخار ثابت شامل تجهیزاتی از قبیل چرخ ، ماشینهای سیم پیچ بادگیر ،  تراش و دستگاه کشش است.

گشتاور ∝1/سرعت

شکل 5: نمودار گشتاور – سرعت بارهای توان ثابت

شکل 5 مشخصات نمودار گشتاور-سرعت بارهای توان ثابت را نشان می دهد. بالاتر از سرعت پایه ، موتور وارد منطقه ی توان ثابت می شود که با افزایش سرعت گشتاور به صورت معکوس کاهش می یابد.

بارهای ضربه ای

بارهای ضربه ای گشتاور را به طور متناوب تقاضا می کنند و به سرعت موتور بستگی ندارند. یک پرس پانچ را در نظر بگیرید ، که از یک چرخ دنده بزرگ برای تحویل انرژی مکانیکی مورد نیاز بار استفاده می کند. کاربردهای فشار نیاز دارند که موتور و ترکیب اینورتر گشتاور شتاب دهنده کافی تولید کنند تا بتوانند قبل از شروع وقفه بعدی ، آن را به سرعت مورد نیاز برگردانند. شکل 6 منحنی گشتاور – زمان را برای بارهای ضربه ای نشان می دهد.

شکل 6: بارهای ضربه ای

بارهای نوع شروع / گسسته

بارهایی که اینرسی بالاتری دارند در زمان راه اندازی نیاز به گشتاور بالاتری دارند . بنابراین گشتاور گسسته گشتاور اولیه ای است که برای جابجایی یک بار لازم است.  گشتاور گسسته گشتاور راه اندازی  موتور و امتیاز جریان خروجی اینورتر را تعریف می کند. اگر گشتاورگسسته در نظر گرفته نشود ، ممکن است اینورتر به دلیل محدودیت فعلی حرکت کند و موتور نتواند بار را راه اندازی کند. محدودیت جریان بر اساس بار گسسته تنظیم می شود. به طور کلی ، گشتاور گسسته به عنوان درصدی از گشتاور بار کامل بیان می شود.

شکل 7: نمودار گشتاور – سرعت بارهای گسسته

شکل 7 نمودار گشتاور – سرعت بارهای نوع گسسته را نشان می دهد . گشتاور راه اندازی در حدود 200٪ گشتاور بار کامل است. یک نمونه از میکسر را در نظر بگیرید که حاوی یک مایع غلیظ و چسبناک است. هنگامی که اینورتر شروع به چرخش موتور می کند ، ویسکوزیته ماده برای چرخش مایع نیاز به گشتاور بالاتری دارد. اینورتر به دلیل ویسکوزیته برای راه اندازی میکسر ، خروجی فعلی را تا 200٪ برای چند ثانیه افزایش می دهد . با شروع چرخش بار ، گشتاور و جریان به مقادیر نامی کاهش می یابد. اگر بار حرکت نکند ، اینورتر برای محافظت از درایو ، موتور و میکسر خاموش می شود.

انواع بار

هنگامی که گشتاور محور موتور با گشتاور تحمل بار برابر است ، موتور ثابت است. در چنین مواردی گشتاور و سرعت ثابت هستند.

مشخصات موتور و ماشین به عنوان نسبت بین سرعت و گشتاور یا خروجی بیان شده است. ویژگی های گشتاور قبلاً مورد بحث قرار گرفته است. ویژگی های دستگاه را می توان به چهار گروه تقسیم کرد.

انواع بار موتور

گروه اول (1) متشکل از ماشین آلات برای سیم پیچ تحت تنش است. این گروه شامل ، دستگاههای برش روکش و ابزارآلات است.

گروه (2) از نوارهای نقاله ، جرثقیل ، پمپ های جابجایی مثبت ، کمپرسورها و همچنین ماشین آلات تشکیل شده است.

گروه (3) از دستگاه هایی مانند پمپ های هیدرولیک ، غلطک ها ، ماشین های صاف کننده و سایر دستگاه های پردازش تشکیل شده است.

گروه (4) شامل دستگاههایی است که با نیروی گریز از مرکز مانند سانتریفیوژها ، پمپ های گریز از مرکز و پنکه ها کار می کنند.

حالت ثابت هنگامی اتفاق می افتد که گشتاور موتور و ماشین یکسان باشد (به تصویر زیر مراجعه کنید). نمودارها در نقطه B از یکدیگر عبور می کنند. هنگامی که یک موتور برای یک دستگاه راه اندازی مشخص اندازه می شود ، نقطه تقاطع باید تا حد ممکن نزدیک باشد تا N برای داده های موتور دارای امتیاز باشد.

گشتاور مازاد باید در سراسر بازه ، از حالت ایستاده تا نقطه تقاطع موجود باشد. اگر اینگونه نباشد ، فرایند ناپایدار می شود و اگر سرعت خیلی کم باشد ، ممکن است حالت ثابت تغییر کند. یکی از دلایل این امر این است که گشتاور مازاد برای شتاب لازم است.

تصویر گشتاور مازاد

مخصوصاً برای ماشینهای گروه 1 و 2 ، لازم است شرایط شروع را در نظر بگیرید. این نوع بارها می توانند دارای یک گشتاور شروع اولیه باشند که به اندازه گشتاور شروع موتور است. هنگامی که گشتاور راه اندازی  بار بیشتر از گشتاور راه اندازی موتور است ، موتور نمی تواند راه اندازی شود.

امیدواریم با نگارش این مقاله توانسته باشیم به شما برای انتخاب اینورتر بر اساس ویژگی های بار کمک کرده باشیم برای راهنمایی های بیشتر می توانید اینجا کلیک کرده و با کارشناسان ما در تماس باشید.