تفاوت اینورتر با سافت استارت چیست؟

در این مقاله به تشریح اصول و مبانی سافت استارت و همچنین تفاوت اینورتر با سافت استارت چیست؟ و مزایا و معایب سافت استارت خواهیم پرداخت . این دو دستگاه از نظر روش کنترل استارت و استپ موتوهای صنعتی مشابه یکدیگر هستند اما دارای تفاوت نیز هستند که در ادامه انها را بررسی خواهیم نمود.

سافت استارت یا شروع کننده نرم، معمولاً در کاربردهایی استفاده می شود که به علت جریان راه اندازی بالا امکان اسیب رسیدن به موتور وجود دارد  در حالی که اینورتر می تواند سرعت موتور را تغییر و کنترل کند .

سافت استارت چیست ؟

سافت استارت چیست؟ یک دستگاه الکترونیکی است که مخصوص کنترل موتور AC در راه اندازی نرم ، توقف نرم ، صرفه جویی در مصرف انرژی با بار کم و از محافظت بسیار بالایی برخوردار است.

 

محافظ سافت استارت موتور:

• محافظت از گرمای بیش از حد: سافت استارت دمای رادياتور داخلی تریستورها را توسط رله حرارتی تشخیص داده و هنگامی که دما از مقدار مجاز بالاتر برود، رله به صورت اتوماتیک قطع می شود و سیگنال آلارم را نیز ارسال می کند.
• محافظت در برابر نبودن یک فاز: سافت استارت تغییرات در جریان خط سه فاز را تشخیص می دهد تا هنگامی که در میزان جریان به دلیل از بین رفتن یک فاز تغییری به وجود امد واکنش و پاسخ مناسبی نشان دهد .
• حفاظت از اضافه بار: سافت استارت دارای یک حلقه کنترل جریانی برای ردیابی و تشخیص تغییرات جریان موتور AC ، برای قطع تریستور و ارسال سیگنال های الارم هنگام اضافه بار موتور است.

ساختار داخلی سافت استارت

ساختار داخلی سافت استارت معمولی سه فاز از شش تریستور یا دیود کنترل شده سیلیکونی که در خلاف جهت یکدیگر قرار دارند  جهت راه اندازی نرم موتور استفاده می کند .

تریستور از سه قسمت تشکیل شده است :

• گیت منطقی
• کاتد
• آند

هنگامی که یک پالس داخلی به گیت اعمال می شود ، جریان از آند به کاتد منتقل می شود و سپس جریان را به موتورمی فرستد.

وقتی پالس داخلی به گیت اعمال نشود ، SCR ها (یکسو کننده کنترل شده سیلیکونی) در حالت خاموش قرار می گیرند و بنابراین جریان اعمال شده به موتور محدود می کند.

این پالس های داخلی ولتاژ اعمال شده به موتور را محدود می کنند در نهایت جریان شدید راه اندازی را کمتر می کنند.

پالس ها بر اساس زمان رمپ ارسال می شوند بنابراین جریان به آرامی به موتور اعمال می شود و موتور متصل به سافت استارت ، با جریانی نرم  و با حداکثر سرعت راه اندازی می شود .

پس از راه اندازی موتور با همان سرعت به فعالیت خود ادامه می دهد تا اینکه فرمان توقف برسد. سافت استارت علاوه بر شروع نرم ،توقف نرم را نیز میسر می سازد .

ساختار داخلی اینورتر :

اینورتر ها دارای سه مؤلفه اصلی می باشند:

 

• یکسو کننده
• فیلتر
• معکوس کننده

 

یکسو کننده مانند دیودها عمل می کند ، ولتاژ AC ورودی را می گیرد و آن را به ولتاژ DC تبدیل می کنند.

در مرحله بعد ، فیلتراز خازن ها برای صاف کردن ولتاژ DC استفاده می کند و آن را به ولتاژی نرم تبدیل می کند .

سرانجام ، اینورتر برای تبدیل ولتاژ DC از ترانزیستورها استفاده می کند و به موتور فرکانس در واحد هرتز ارسال می کند .این فرکانس موتور را به یک RPM (دور) خاص هدایت می کند.

سافت استارت یا اینورتر ؟

همانطور که گفته شد ، اینورتر اساساً یک سافت استارت با قابلیت کنترل سرعت است. این دو تکنولوژی بسیار متفاوت هستند در مواقعی که نیاز به کنترل سرعت است ، باید درایو با فرکانس متغیر (اینورتر) انتخاب شود. اگر نیازی به کنترل سرعت نباشد ، سافت استارت بهترین گزینه  خواهد بود . این نکته بزرگترین تفاوت سافت استارت و اینورتر است.

سافت استارت کنترل فرکانس انجام نمی دهد ، اما ترکیب یک سافت استارت و یک موتور القایی می تواند در هر سرعتی گشتاور بالایی را تولید نماید . در نتیجه یک سافت استارت دارای جریان بسیار بالاتری نسبت به یک اینورتر است

برای هر کدام از تکنولوژی ها کاربردهای مختلفی وجود دارد. برخی از فروشندگان اینورتر به سافت استارت ها به عنوان یک درایو ضعیف تک سرعته نگاه میکنند ، اما در واقع اینگونه نیست و سافت استارت ها عملکرد متفاوت و پیچیده تری دارند و در بسیاری از موارد ، اینورتر ها در جایی استفاده می شوند که یک وجود یک سافت استارت کافیست .

 

حال با توجه به اینکه چه مقدار کنترل بر روی سرعت مورد نیاز است می توانیم ما بین اینورتر  و سافت استارت بهترین گزینه را انتخاب کنیم . علاوه بر کنترل سرعت فاکتور های دیگری نیز در این انتخاب موثر هستند که در ادامه به توضیح انها می پردازیم :

1. کنترل سرعت

اگر کاربرد شما به جریان راه اندازی بالایی نیاز دارد اما به کنترل سرعت احتیاج ندارد ، سافت استارت بهترین گزینه است و اگر نیاز به کنترل دقیق بر روی سرعت است اینورتر  گزینه مناسبی خواهد بود .

2. قیمت

قیمت می تواند یک عامل تعیین کننده در بسیاری از کاربرد ها باشد . از آنجا که سافت استارت دارای ویژگی های کنترلی کمتری است ، به طبع قیمت آن نیز پایین تر از اینورتر خواهد بود .

3. اندازه

اگر در تصمیم گیری اندازه دستگاه عاملی تعیین کننده باشد ، سافت استارت ها عموما دارای اندازه کوچکتری نسبت به اکثر اینورتر ها هستند.

در ادامه برای درک بیشتر و بهتر تفاوت سافت استارت و اینورتر چند مثال از کاربرد انها در دنیای واقعی ذکر می شود :

1. دستگاه تصفیه آب

دستگاه تصفیه آب معمولاً دارای جریان ثابت آب است.سافت استارت انتخاب خوبی خواهد بود زیرا در این کاربرد هنگام راه اندازی پمپ آب ، جریان راه اندازی بالایی وجود خواهد داشت که سافت استارت قادر به کنترل آن بوده و به تدریج سرعت پمپ را بالا می برد.

2. سیستم خنک کننده

هنگامی که دمای هوای محیط به نقطه دمایی بالا تنظیم شده رسید ، فن خنک کننده روشن می شود.

 

پس از رسیدن به نقطه تنظیمی ،سرعت فن خنک کننده برای حفظ دما شروع به پایین امدن می کند . و قتی دما از مقدار ست پوینت دمایی پایین تر رفت فن خاموش می شود .

با این حال ، اگر دما همچنان رو به افزایش بود و از ست پوینت تعیین شده دمای بالا بیشتر شد  ، فن خنک کننده برای پایین اوردن دما سریعتر کار می کند .

در این مورد یک اینورتر بهتر از یک سافت استارت است زیرا سرعت فن باید متفاوت باشد.

اگر در این سیستم تنها نیاز به خاموش و روشن کردن فن بدون تغییر سرعت بود  یک سافت استارت گزینه ی بهتری بود.

خلاصه

در صورت بسته شدن ، یک اینورتر و یک نرم افزار Starter می تواند عملکردهای مشابهی را در هنگام رمپ بالا یا پایین موتور انجام دهد.

تفاوت اصلی این دو در این است که یک اینورتر می تواند سرعت یک موتور متفاوت باشد در حالی که یک استارت نرم فقط شروع و توقف آن موتور را کنترل می کند.

در صورت مواجه شدن با یک برنامه ، قیمت و اندازه به نفع یک استارتاپ نرم است. در صورت نیاز به کنترل سرعت ، اینورتر انتخاب بهتری است.

خبر خوب این است که اگر یک برنامه موجود دارای استارت نرم باشد و بعداً کنترل سرعت به عنوان یک نیاز مشخص شود ، یک اینورتر به راحتی می تواند یک استارت نرم را جایگزین کند. برعکس نیز صادق است ، یک استارت نرم می تواند جایگزین اینورتر شود.

 

 IP یا درجه حفاظت در اینورتر

در این مقاله قصد داریم در خصوص مفهوم IP یا  درجه حفاظت در اینورتر اطلاعاتی را در اختیار شما قرار دهیم .واضح است که دانستن میزان IP تجهیزات الکترونیکی ما را در جهت حفظ و نگهداری تجهیزات به بهترین شکل ممکن کمک خواهد کرد و باعث افزایش طول عمر دستگاه و بهبود بهره وری آن خواهد شد .

 

مفهوم IP

IP مخفف Ingress Protection است. معمولاً با عدد دو رقمی مطابق استاندارد AS60529-2004 تعریف می شود .

استاندارد AS60529-2004 شامل موارد زیر می باشد :

 

الف) تعاریف درجات حفاظت ، میزان در معرض بودن اینورتر در موارد زیر را نشان می دهد :

• محافظت از افراد در مقابل دسترسی به قطعات خطرناک داخل محفظه؛
• محافظت از تجهیزات داخل محفظه در برابر برخورد اشیاء جامد خارجی؛
• محافظت از تجهیزات داخل محفظه در برابر اثرات مضر ناشی از ورود آب.

ب) تعیین این درجه های محافظت.

ج) شرایط لازم برای هر انتخاب.

د) آزمایش هایی که باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که محفظه دارای استاندار های مورد نیاز می باشد .

درجه IP یک عدد دو رقمی است.

یکان عدد دو رقمی نمایانگر نفوذپذیری در برابر نفوذ مایعات و  دهگان عدد به معنای میزان نفوذپذیری در برابر اجسام جامد و گرد و غبار است.

رقم دهگان:

0= بدون هیچ گونه حفاظت
1= حفاظت شده در برابر اجسام بیشتر از ۵ سانتی متر
2=  حفاظت شده در برابر اجسام بیشتر از ۱.۲۵ سانتی متر
3=  حفاظت شده در برابر اجسامی مثل سیم و کابل بیش از ۲.۵ میلیمتر

4=  حفاظت شده در برابر اجسام بالای ۱ میلیمتر
5=  حفاظت شده در برابر در برابر گرد و خاک (اما باز هم امکان نفوذ هست که نیازمند وجود فن می باشد)
6= دارای حفاظت بالا، حتی در برابر ذرات ریز مانند گرد و غبار (بالاترین درجه حفاظت)

رقم یکان:

0=  بدون هیچ گونه حفاظت
1=  حفاظت شده در برابر ریزش و پاشش آب به صورت عمود
2=  حفاظت شده در برابر ریزش و پاشش آب نهایتا تا زاویه ۱۵ درجه نسبت به خط عمود
3=  حفاظت شده در برابر ریزش و پاشش آب نهایتا تا زاویه ۶۰ درجه نسبت به خط عمود
4=  دارای حفاظت در کل ۳۶۰ درجه
5= دارای حفاظت در برابر نفوذ پذیری آب با فشار (فشار ۳۰ کیلو پاسکال / سطح مقطع نازل 6.3 میلیمتر)
6= دارای حفاظت در برابر نفوذ پذیری آب با فشار (فشار ۱۰۰ کیلو پاسکال / سطح مقطع نازل ۱۲.۵ میلیمتر)
7= حفاظت شده در برابر غوطه ور شدن در آب تا عمق ۱ متر
8= حفاظت شده در برابر غوطه ور شدن در آب تا هر عمقی

 

برای مثال رقم دهگان صفر یعنی بدون حفاظت و 6 بالاترین سطح حفاظت در برابر ورود گرد و غبار را دارد .

برای مثال  رقم یکان صفر بدون حفاظت و 8 نشان دهنده غوطه وری کامل در آب می باشد .

 

اگر شما در حال طراحی سیستم هستید و از نظر ماهیت و میزان حفاظت مورد نیاز دستگاه برقی خود مطمئن نیستید ، مراجعه به استاندارد فوق بسیار توصیه می شود. در نظر داشته باشید که این یک بررسی اجمالی بسیار کوتاه است و استفاده شما از استاندارد AS60529-2004 ماهیت دقیق الزامات میزان حفاظت را نشان می دهد و در مواقعی از حروف اختیاری EG استفاده می شود مانند EG IP66CS   . برای توضیحات بیشتردر خصوص این حروف به بخش 9 استاندارد AS60529-2004 مراجعه نمایید .

 

هنگامی که صحبت از تجهیزات نصب شده به صورت دیواری به تنهایی می شود باید به محیط نصب توجه شود. آیا تمیز است ، آیا در معرض اسپری آب مانند آبپاش ها قرار دارد ، آیا در محیطی فاسد شده مانند نزدیکی برج های خنک کننده یافت می شود ، آیا در معرض آلودگی نمک موجود در هوا مانند سواحل دریا قرار می گیرد. ، آیا در نزدیکی اینورتر لوله های دارای فشار یا پمپ ها نصب می شود ، که احتمال خرابی لوله ها یا اتصالات آب بندی شده  که ممکن است آب را بر روی بدنه اینورتر بپاشد وجود دارد، و از همه مهمتر این که اینورتر به عنوان بخشی از یک کاربرد مهم استفاده می شود. یا به عنوان بخشی از سیستم ایمنی در برابر آتش یا بخشی از سیستم  حفظ جان می باشد ؟ با توجه به این موارد ، بعضی از اینورتر ها باید دارای محفظه استیل باشند .

سوابق و مشاهدات ما به وضوح نشان می دهد که از لحاظ تجهیزات و یا سایر مارک های اینورتر ، ماندگاری و قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی با سطح محافظت در برابر ورود گرد و غبار و آب بسیار ارتباط دارد و اینکه تجهیزات با میزان حفاظت IP66 نتایج بسیار عالی را برای افزایش طول عمر تجهیزات و قابلیت اطمینان در مقایسه با سطح حفاظتی پایین تر فراهم می اورد. توجه داشته باشید که در اینورتر مدارات زیادی را در یک فضای کوچک  و مقادیر بالای ولتاژ وجود دارد  ، بنابراین آخرین چیزی که ما انتظار داریم ورود کمترین میزان گرد و غبار به محفظه مدارات الکترونیکی و کاهش احتمال اتصال کوتاه در نتیجه کاهش آسیب مدار های داخلی اینورتر است. به میزان بالای رطوبت جوی و تراکم نیز توجه داشته باشید و توصیه می شود که تا حد امکان رطوبت را از محفظه اینورتر دور نگه دارید .

تجربیات ما نشان می دهد که میزان IP30 برای اینورتر هایی که درون محیط تمیز و خشک نصب می شوند کافی است به دلیل اینکه این میزان IP حفاظت لازم را در برابر دسترسی به قسمت های داخلی و خطرناک درایو فرکانس متغیر را فراهم می آورد . با این وجود ملاحظاتی از قبیل ملاحظات دمایی و حرارتی باید در نظر گرفته شود از قبیل اینکه چند اینورتر در داخل تابلوی پیشنهادی یا محفظه الکتریکی قرار خواهد گرفت ، میزان توان نامی اینورتر چقدر است ، منابع حرارتی دیگر در چه مواردی وجود دارند ، بار حرارتی حاصل از آن چه خواهد بود؟ و آیا محفظه پیشنهادی بیش از حد گرم خواهد شد ، یا به هوای کمکی تهویه و فیلتر هوای کمکی نیاز دارد تا بتواند درجه حفاظت IP ویژه ای را برای تجهیزات فراهم اورد.

بر اساس تجربه چندین و چند ساله ما ، معتقدیم که میزان درجه حفاظت برای اینورتر های دیواری نصب شده در کارخانه ها میزان IP66 انتخاب شود  تا بالاترین سطح گرد و غبار و حفاظت از آب را غیر از اهداف غوطه وری در اختیار شما قرار می دهد. همچنین توجه داشته باشید که اگر فن های تهویه واقع در خارج از محفظه الکترونیکی نیز به همان سطح حفاظتی نرسیده باشند ، قابلیت اطمینان را به خطر می اندازد.

تمامی اینورترهای IP66 دارای فن تهویه بخار گرمای خارجی هستند.

به عنوان مثال اگر قصد نصب اینورتر در فضای باز را داشته باشید ، تنها موضوعی مانند ضد آب بودن محفظه در نظر گرفته می شود و به مهمترین نکته که تأثیر گرمای خورشید و امکان ارائه خدمات و نگهداری در هوای نامناسب است ، پرداخته نمی شود . اگر محیط نصب اینورتر در مجاورت برجهای خنک کننده یا سواحل یا بنادر باشد ، نیاز است که محفظه دستگاه ها از جنس استیل ضد زنگ باشد .

بسیاری از اینورترها با موفقیت در پشت بام ها و سایر مکان های چالش برانگیز در فضای باز نصب شده اند و با بکارگیری نکات موجود در این مبحث می توانیم بهترین راه حل ها را برای این کار بکار بگیریم اما در همه موارد باید مراقب باشید تا اینورتر در معرض تابش نور مستقیم خورشید قرار نگیرد (اشعات خورشیدی ممکن است باعث افت دما شود) همچنین اینورترها نیاز به حفاظت مناسب در برابر بارش مستقیم باران دارد تا امکان سرویس دهی و نگهداری در شرایط جوی نامساعد فراهم شود. بعضی از اینورتر ها دارای محفظه های با دوام و از فولاد ضد زنگ یکپارچه تولید شده اند که نیازی به محفظه اضافی ندارد و ابعاد اصلی اینورتر را حفظ میکند.

 اینورتر موتور تکفاز

اینورتر (VFD)، درایو سرعت متغیر (VSD) ، معمولاً از آن برای کنترل موتور AC سه فاز در سرعت های متغیر استفاده می کند.بسیار مهم است که بدانید،کنترل سرعت موتور با اینورتر موتور تکفاز ممکن است باعث گرم شدن بیش از حد موتور و همچنین تاثیر بر طول عمر آن شود. توصیه می شود موتور تک فاز را به موتور AC سه فاز ارتقا دهید، که می توانید با استفاده از یک اینورتر تک فاز به سه فاز ، منبع تغذیه تک فاز را به برق متصل کنید و سپس سرعت را کنترل کنید. به هر حال ، از لحاظ فنی می توان از اینورتر برای کنترل سرعت موتور تک فاز استفاده کرد ، در ادامه جزئیات مربوط به اجرای کنترل توسط اینورتر موتور تکفاز را به شما نشان می دهد.

اینورتر تک فاز را به منبع تغذیه متصل کنید.

1. اتصال ترمینال GND  به زمین
2. اتصال ترمینال L و  N به منبع تغذیه  AC  از طریق سوییچ حفاظت نشتی
3. بررسی کنید که پارامتر های نمایشی اینورتر به درستی کار می کند در غیر اینصورت اینورتر را ریست کنید .
4. با جزییات و دکمه های صفحه کلید اینورتر آشنا شوید .این کی پد شامل دکمه های ESC ، SHIFT ، Up ، Down  ، ENTER ، RUN و  STOP می باشد.

موتور القایی تک فاز را به اینورتر وصل کنید و آن را بدون بار راه اندازی کنید

1. پایه های U  ، V  و W   را  به ترمینال های موتور القایی بر اساس روش نصب در شکل زیر: (خازن های موتور القایی تک فاز در صورت لزوم می تواند حذف شوند )

2. تنظیم کی پد بر روی مد
3. تنظیم نوع موتور از طریق پارامتر (r11.0) ،تنظیم توان نامی موتور از پارامتر (P11.02) ، تنظیم ولتاژ نامی از پارامتر (P11.03) و تنظیم جریان نامی از پارامتر (P11.03)
4. تنظیم فرکانس نامی موتور از طریق پارامتر(P11.05)
5. با استفاده از اینورتر موتور تکفاز سرعت موتور تک فاز را کنترل کنید ، عملکرد از دست دادن فاز را باید از کار بیاندازید و سپس شروع به کار کنید.
6. RUN را فشار دهید ، فرکانس به 50 هرتز افزایش می یابد. SHIFT را فشار دهید می تواند مقادیر نمایش را تغییر دهد. اجازه دهید به نمایشگر فعلی (آمپر) تغییر دهیم. مقدار نمایش داده شده فعلی باید کمتر یا مساوی با جریان نامی اینورتر باشد.
7. اگر جریان خیلی بزرگ است ، STOP را فشار دهید تا بلافاصله کار خود را متوقف کند. و سپس مقدار P0-15 را به 10 و مقدار P1-02 تا 160 تغییر دهید تا دوباره آزمایش شود.
8. اگر جریان هنوز هم خیلی بزرگ است ، فوراً اینورتر را متوقف کنید. فاز U و W خروجی اینورتر را تغییر دهید.
9. کد عملکرد P0-08 را می توان تنظیم کرد که فرکانس در حال اجرا دارای موتور باشد ، زمان شتاب را توسط P0-17 تنظیم کند ، زمان کاهش را توسط P0-18 تنظیم کند.

• با کد خطای محافظت تک فاز اینورتر آشنا باشید. مقدار پیش فرض رله حرارتی ، مقدار تنظیم محافظت از اضافه بار را رعایت کنید. این مقادیر در صورت لزوم قابل تغییر است.

III. حالت تنظیم خودکار(اتوتیونینگ) اینورتر موتور تکفاز

با استفاده از  مد کنترل اینورتر به روش وکتور و توابع کنترل گشتاور ، باید از حالت تنظیم خودکار اینورتر سه فاز استفاده کنید.

1. تنظیم پارامتر مد اتوتیونینگ (10)

• : اتوتیونینگ غیرفعال
• :اتوتیونینگ استاتیک موتور آسنکرون
• : اتوتیونینگ چرخشی موتور آسنکرون

2. دکمه ENTER را برای ذخیره تنظیمات فشار دهید . بعد از فشار  RUN ، اینورتر شروع به اتوتیونینگ می کند این فرایند حدود 1 دقیقه به طول می انجامد .

IV . راه اندازی اینورتر تک فاز از طریق کامپیوتر

پس از تنظیمات اولیه اینورتر ، می توان آن را به PC برای راه اندازی کل سیستم متصل کرد. خطوط کنترل اینورتر را با کامپیوتر متصل کرده و حالت عملکرد اینورتر را به کنترل ترمینال تغییر دهید. مطابق با الزامات سیستم PC ، دامنه سیگنال فرکانس دریافتی اینورتر را برابر با 0 ~ 5  ولت  یا 0 – 10 ولت تنظیم کنید و سرعت پاسخگویی نمونه برداری از سیگنال فرکانس آنالوگ را تنظیم کنید. در صورت نیاز به مانیتور اضافی ، مورد نظارت بر خروجی آنالوگ را انتخاب کنید و دامنه این ترمینال مورد نظارت را تنظیم کنید.

چگونه می توان از اینورتر موتور تکفاز استفاده کرد؟

استفاده از اینورتر موتور تکفاز برای تنظیم سرعت موتور مزایای بسیاری دارد. بسیاری از موتورهای کوچک قدرت منبع تغذیه تک فاز را اتخاذ می کنند. چگونه می توان از اینورتر برای کنترل سرعت موتورهای تک فاز استفاده کرد؟

I. وضعیت فعلی موتور تک فاز

تجهیزات مکانیکی با منبع تغذیه تک فاز معمولاً موتور AC کمتر از 1.5 کیلو وات را اتخاذ می کنند. علاوه بر این ، بسیاری از آنها از موتور خازنی استارت تک فاز بهره می گیرند در حالی که تجهیزات مجهز به تعداد کمی دیگر موتور خازنی دو فاز را اجرا می کنند. هنگامی که از موتور خازنی تک استارت شروع استفاده می شود ، در استارت ، سوئیچ گریز از مرکز بسته می شود و سپس خازن استارت به هم وصل می شود. هنگامی که سرعت موتور به حدود 75٪ از سرعت نامی خود برسد ، سوئیچ گریز از مرکز جدا می شود. گشتاور استارت در حدود 2.4 برابر گشتاور  نامی است. جریان ضربه ای حدود 7 برابر جریان نامی است. با چنین روشی ، جریان ضربه ای، شوک مکانیکی، گشتاور راه اندازی بزرگ است و امکان تنظیم سرعت وجود ندارد. هنگامی که از موتور خازنی در حال اجرا تک فاز استفاده می شود ، هیچ سوئیچ گریز از مرکزی وجود ندارد. خازن عملیاتی برای مدت طولانی متصل است. این موتور گشتاور راه اندازی کوچکی دارد که معمولاً 3.5  درصد از گشتاور نامی است. بنابراین فقط برای بارهای با خصوصیات نرم مانند دمنده ها و پمپ های آب و غیره مناسب است. همچنین تعدادی موتور خازنی تک فاز دیگر وجود دارد که با افزایش ظرفیت خازن می توان گشتاور راه اندازی را افزایش داد. با این حال ، جریان راه اندازی در حدود 6 برابر جریان نامی است و دارای شوک مکانیکی است. موتور خازنی در حال اجرا تک فاز از روش تنظیم ولتاژ برای تغییر نسبت لغزش موتور استفاده می کند. همچنین می تواند تنظیم سریع سرعت را تحقق یابد. با این حال ، چنین روشی اثر بدی دارد زیرا در این روش سرعت را نمی توان به صورت پایدار کنترل کرد، دارای ویژگی های گشتاوری بد است . استفاده از اینورتر باعث می شود که تجهیزات تک فاز در تنظیم سرعت پایدار عملکرد خوبی داشته باشند.

II  .  روش های استفاده از اینورتر موتور تک فاز

اجازه دهید که موتور تک فاز به عنوان موتور دو فاز کار کند

خازن استارت یا خازن در حال اجرا موتور تک فاز را خارج کنید و سوئیچ گریز از مرکز را خارج کنید، اجازه دهید موتور تک فاز به عنوان موتور دو فاز کار کند. سیم پیچ اصلی و سیم پیچ ثانویه موتور کنترل تنظیم سرعت از طریق اینورتر را انجام می دهند . در موتور تک فاز ، سیم پیچ ثانویه 90 درجه نسبت به سیم پیچ اصلی پیش فاز است، بنابراین موتور را به صورت چرخشی دور پرواز می کند و دارای ویژگی های موتوری بسیار خوبی است. اینورتر ولتاژ بالا DC را از طریق هشت دستگاه برق وارونه می کند. چهار دستگاه برق به فرکانس متغیر AC تبدیل می شوند تا سیم پیچ اصلی را هدایت کنند. چهار دستگاه برق دیگر به پیش فاز 90 درجه AC تبدیل می شوند تا سیم پیچ ثانویه را هدایت کنند. فرکانس کلی توسط مدار preamp به صورت همزمان (همانطور که در زیر مشاهده می شود) کنترل می شود. چنین اینورتر عملکرد خوبی دارد. این می تواند باعث چرخش دقیق موتور دو فاز در زیر میدان دور گردد. در مورد گشتاور راه اندازی و کاری موتور با توجه به ولتاژ پایدار سیم پیچ اصلی و سیم پیچ ثانویه تصمیم گرفته می شود ، اینورتر می تواند این ولتاژ ها را تنظیم کند. اینورتر می تواند موتور دو فاز را قادر به کار در زیر راه اندازی نرم یا خاموش شدن نرم و بدون ضربه کار کند ، در نتیجه به ویژگی های خوب گشتاور شروع می شود. نقطه ضعف این است که هزینه اینورتر برای اتخاذ 8 دستگاه برق بسیار زیاد است.

 

با استفاده از اینورتر تک فاز

موتور تک فاز را نمی توان به سادگی به اینورتر متصل کرد. از آنجا که سوئیچ گریز از مرکز نمی تواند تنظیمات سرعت پایدار را انجام دهد ، باید حذف شود. خازن استارت و اجرا نمی تواند حامل فرکانس بالا اینورتر را حفظ کند. در فرکانس بالا ، خازن به راحتی گرم می شود یا شکسته می شود. خازن در حال کار در موتور تک فاز برای سیم پیچ ثانویه 90 درجه پیش فاز سیم پیچ اصلی تجهیز می شود  . این پیکربندی تحت فرکانس قدرت 50 هرتز انجام می شود. ظرفیت خازن مربوط به فرکانس توان است. بنابراین ، خازن در حال اجرا به دلیل تغییر فرکانس توان نمی تواند نیاز به تغییر فاز اصلی 90 درجه را تضمین کند. ما باید مشکلات فوق را حل کنیم ، تا اینورتر تک فاز را در موتور خازنی در حال اجرا تک فاز اعمال کنیم. استفاده از اینورتر تک فاز باید باعث کاهش فرکانس حامل ، از بین بردن حامل با فرکانس بالا یا موج هارمونیک شود ، تا خطر ناشی از خازن در حال اجرا را کاهش دهد. در یک موتور خازنی تک فاز ، خازن در حال اجرا نباید از خازن الکترولیتی استفاده کند. در عوض ، باید ظرفیت ثابت با کیفیت بالا و استقامت فرکانس بالا اتخاذ شود. به این ترتیب ، اینورتر تک فاز (مانند تصویر زیر) قابل استفاده است. استفاده از اینورتر تک فاز هزینه کمی دارد. با این حال ، به دلیل وجود ظرفیت ، نمی تواند به ویژگی های عمیق موتور دو فاز اساساً برسد. با این حال ، اقتصادی و عملی است ، با ترکیب کاربرد مناسب آن در بار نوری معمولی ، دارای مقادیر عملی است.

مبانی استازت موتور تک فاز: یک موتور تک فاز متصل به منبع تک فاز به دلیل اینکه سیم پیچ ها باعث ایجاد میدان مغناطیسی دوار نمی شوند ، نمی چرخد. برای نیم چرخه گشتاور جریان موج در یک جهت تولید می شود و سپس در جهت مخالف برای چرخه نیم بعدی بعد از آن گشتاور روتور را لغو می کند. با این وجود موتور می تواند به صورت دستی چرخانده شود و به همان جهت چرخش خود ادامه خواهد داد. این یک روش قابل اطمینان برای استارت موتور نیست. برای استارت موتور ، باید یک میدان مغناطیسی دوار تنظیم شود. روشهای مختلفی برای تحقق اتصال موتور تک فاز وجود دارد که منجر به چرخش میدان مغناطیسی می شود. این روش ها به شرح ذیل هستند:

خازن استارت موتور

موتورهای استارت خازنی موتورهای القایی تک فاز هستند که دارای دو سیم پیچ می باشند. سیم پیچ اصلی و سیم پیچ استارت به طوری که سیم پیچ استارت دارای یک سری خزن متصل هستند. جریان زیر از طریق سیم پیچ استارت (با خازن) در مقایسه با جریان جاری شده از سیم پیچ اصلی ، اختلاف زاویه 90 درجه (در حالت ایده آل) خواهد داشت. با توجه به این اختلاف زاویه فاز ، یک میدان مغناطیسی استاتور چرخان حاصل تولید می شود که باعث چرخش روتور می شود. نمودار موتور تک فاز با استفاده از شروع خازن در زیر نشان داده شده است.

خازن استارت موتور

با استارت موتور و رسیدن موتور به سرعت دلخواه ، سوئیچ گریز از مرکز متصل به روتور سوئیچ را باز می کند و بدین ترتیب خازن را از مدار جدا می کند. در نتیجه استفاده از خازن هزینه موتور را کاهش می دهد.

 

موتورهای استارت خازنی برای بارهای سخت مانند کمپرسورها ، نوار نقاله ها ، پمپ ها و برخی از ابزارهای دستگاهی استفاده می شوند.

موتور های خازنی اسپیلیت دائمی

موتورهای خازنی اسپلیت دائمی (PSC) دارای دو سیم پیچ اصلی و سیم پیچ کمکی هستند. خازن به طور دائم به صورت سری به سیم پیچ کمکی وصل می شود. سیم پیچ اصلی و سیم پیچ کمکی به صورت الکتریکی 90 درجه از هم فاصله دارند. علاوه بر این ، به دلیل وجود خازن ، جریانی که از طریق سیم پیچ کمکی عبور می کند باعث عبور جریان در سیم پیچ اصلی می شود (جریان در خازن ولتاژ را هدایت می کند). به این دلیل یک میدان مغناطیسی چرخش خالص در استاتور تنظیم می شود که باعث چرخش روتور می شود.

 

مشخصات یک موتورهای خازنی اسپلیت دائمی در بالا نشان داده شده است. در این حالت سازنده خازن با ظرفیت  15 uF  با ولتاژ  370 ولت  AC را توصیه می کند.

موتورهای خازن اسپلیت دائمی (PSC)

انتخاب خازن یک توافق بین هزینه ، استارت گشتاور و ویژگی های در حال اجرا است. موتورهای PSC بی صدا هستند و از راندمان بالایی برخوردارند. از موتورهای PSC در پنکه ها ، دمنده ها در برنامه های گرمایشی و تهویه مطبوع استفاده می شود.

PSC  موتور با خازن متصل شده

خازن استارت خازن اجرای موتور

عملکرد دو فاز متعادل موتور در هنگام شروع و با دیگر سرعت ها ، می تواند با اتصال دو خازن به صورت موازی در شروع کار – که منجر به آن موتور خازن شروع کننده خازن است. با استارت هر دو خازن و هنگامی که سرعت نزدیک به 80٪ نزدیک شود ، خازن استارت باز می شود و فقط خازن اجرا در مدار است. خازن استارت یک خازن الکترولیتی بزرگ خواهد بود و خازن اجرا معمولاً از نوع روغنی پر شده / پلیمر کم مصرف و از ارزش کمتری برخوردار است. خازن استارت بزرگ ، گشتاور راه اندازی بزرگتری را به موتور می بخشد و از خازن اجرا برای بهبود ویژگی های اجرا استفاده می شود.

هر دو خازن بی صدا هستند ، روان کار می کنند و راندمان بالایی دارند.

خازن استارت خازن اجرای موتور

تقسیم فاز موتور

موتور القایی تقسیم فاز دارای دو سیم پیچ اصلی و سیم پیچ کمکی است. سیم پیچ استارت از سیم های کوچکتر (نازک تر) استفاده می کند که مقاومت بیشتری دارند و چرخش کمتری دارند (اندوکتانس کمتر و نسبت X / R کمتر) نسبت به سیم پیچ اصلی. این امر باعث می شود جریان سیم پیچ استارت با ولتاژ اعمال شده نسبت به سیم پیچ اصلی فاز بیشتری داشته باشد. این اختلاف زاویه فاز که 90 درجه ایده آل نیست اما بیشتر در حدود 30 درجه یا کمتر است برای ایجاد یک میدان مغناطیسی دوار کوچک و استارت موتور کافی است. گشتاور اینگونه موتورها به دلیل اختلاف کمتر از اختلاف زاویه فاز ایده آل بین جریانهای سیم پیچ کم خواهد بود.

تقسیم فاز موتور القایی

با شروع موتور، سوئیچ گریز از مرکز نصب شده بر روی روتور ، سیم پیچ استارت را جدا می کند و موتور همچنان در سیم پیچ اصلی کار می کند. جریان راه اندازی برای چنین موتورهایی بیشتر از موتورهای استارت خازنی می شود در حالی که ویژگی های در حال اجرا به اندازه سایر انواع استارت موتورهای تک فاز خوب هستند.

دیاگرام فازی تقسیم فاز موتور

از موتورهای القایی تقسیم فاز برای شروع آسان بارهایی مانند پنکه ، اره و غیره استفاده می شود.امیدواریم از خواندن مقاله اینورتر موتور تکفاز لذت برده باشید.

کنترل جرثقیل با اینورتر

به منظورکاهش تنشهای مکانیکی در کوپلینگ ها و سایر قطعات به هنگام   STARTو STOP ، از اینورتر برای تنظیم سرعت موتورهای AC استفاده می شود. اینورتر ها توان ورودی با ولتاژ و فرکانس ثابت را به توان خروجی با ولتاژ و فرکانس متغیر تبدیل می نمایند. یکی از قابلیت های اینورتر ها سافت استارترمی باشد بدین صورت که می تواند سرعت موتور را تا چند برابر دور نامی موتور به صورت پیوسته تغییر دهند.در نتیجه به دلیل کاهش جریان راه اندازی موتورباعث صرفه جوئی در مصرف انرژی می گردد. در راه اندازی با استفاده از اینورتر جریان راه اندازی از جریان نامی موتور کمترخواهد بود .

مقایسه اینورتر و سافت استارتر در کنترل جرثقیل

جرثقیل و بالابر یکی از تجهیزات مهم و اساسی در صنعت برای جابجایی و بالابردن تجهیزات و به خصوص در صنعت ساخت و ساز می باشد  در جرثقیل و بالابر از سافت استارتر برای تغییر دور موتور نمی توان استفاده کرد و همچنین با سافت استارتر نمی توان دور موتور را بیش از جریان نامی الکترو موتور افزایش داد . اما به دلیل اینکه در اینورتر ها به دلیل امکان تغییر سرعت موتور با فرکانس می توان دور موتور را تا چندین برابر دور نامی موتور افزایش داد . در نتیجه سافت استارتر تنها در حین راه اندازی که جریان راه اندازی چندین برابر جریان نامی موتور است و باعث فرسوده شدن الکتروموتور به مرور زمان می شود کاربرد دارد  ولی اينورتر را می توان هم در حین راه اندازی و هم برای افزایش و کاهش سرعت استفاده نمود .

شکل 1: جرثقیل

مزایای کنترل جرثقیل با اینورتر:

• امکان تغییر جهت موتور (راستگرد/ چپگرد)
• به دلیل امکان راه اندازی در اینورترها به روش سافت استارت تنش های مکانیکی و الکتریکی بر روی تجهیزات کاهش یافته و عمر مفید سیستم افزایش پیدا می کند .
• امکان تغییر سرعت و دور موتور تا چندین برابر سرعت و دور نامی الکتروموتور.
• بالا بودن عمر مفید اینورتر ها به دلیل استفاده از ترانزیستور ها و IGBT های قوی در مدارات داخلی آنها.
• به دلیل ضرورت عدم وجود ضربه و تکانش در زمان START  و STOP در کاربرد جرثقیل ، استفاده از اینورتر ضروری است.

 

 

جرثقیل دستگاهی بالابر با کاربردهای گسترده در صنعت ساختمان سازی است.  بلند کردن تجهیزات و کالاها در تولید یا حمل و نقل کاربردی مشترک در تمام صنایع سنگین کار است که توسط جرثقیل ها انجام می شود.

رایج ترین جرثقیل های صنعتی جرثقیل های مسافری هستند. در این جرثقیل ها بار از طریق کابل به وسیله دستگاه چسبیده تعلیق می شود و مانند آونگ عمل می کند. این بارهای نوسان کننده خطری جدی هستند و تنش اضافی را بر ساختار جرثقیل وارد می کنند. راه حل مناسب برای کنترل این اتفاق این است که کنترل حرکت را ازفاصله نزدیک با استفاده از یک اینورتر AC در ورودی الکترو موتور انجام دهید.

 

انواع جرثقیل

جرثقیل ها در انواع متعددی از جمله جرثقیل برقی ،جرثقیل خودرویی، جرثقیل برج و… تولید می شوند. که همه ی آنها از یک قلاب به عنوان گیره برای جابجایی تجهیزات سنگین استفاده می کنند.

• جرثقیل های سقفی
• جرثقیل برج
• جرثقیل های پردازشی ، از جمله کاغذ ، فلز و کار با زباله
• جرثقیل های قابل حمل با کشتی
• جرثقیل های تایر لاستیکی
• جرثقیل های عرشه دریایی

 

اینورتر برای جرثقیل و بالابر

بسیاری از کارکردهای نرم افزاری ویژه در اینورتر برای عملکردهای بهینه جرثقیل در دسترس هستند. به عنوان مثال ،  مانیتورینگ این کار را در عملکرد تضعیف میدان (سرعت بالاتر در بار جزئی) ، محاسبه طیف بار یا نظارت بر سرعت انجام می دهد. اینورتر را می توان به کنترلر joystick جرثقیل های مجهز به کنترل کابین متصل کرد. منحنی های مشخصه قابل برنامه ریزی ، اینورتر را قادر می سازند تا عملکرد را کاملاً مطابق با نیازهای خاص برنامه حمل و نقل تطبیق دهد.

 

سیستم منطقی ترمز هوشمند دراینورتر با ارزیابی سیگنال های موجود بازخورد مربوطه ، عملکرد ترمز را کنترل می کند. پیش کنترل گشتاور در هنگام راه اندازی همچنین باعث می شود که بارهای سنگین با دقت بیشتری توسط واحدهای بالابر اداره شوند. باس سیستم اینورتر (کابل فیبر نوری) برای کاربرد های Master / Slave با هماهنگ سازی دو دستگاه بالابر برای انتقال مواد طولانی ، برای اجرای گیربکس های الکترونیکی مناسب است. علاوه بر این ، عملکرد Master / Follower باعث می شود اینورتر بتواند بار / گشتاور بین دو موتور دنده دستی متصل به یک واحد بالابر را به اشتراک بگذارد.

شکل 2:(عملکرد جرثقیل می تواند به طور دقیق برای پاسخگویی به نیازهای خاص شما با استفاده از اینورتر تنظیم شود.)

 

شکل 3:(بازو چنگکی جرثقیل را می توان با استفاده از اینورتر به بهترین شکل کنترل کرد.)

 

کنترل کامل عملکردها

ترمینال اپراتور طیف گسترده ای از اطلاعات را ارائه می دهد. اطلاعات وضعیت عملیاتی و مقادیر واقعی مانند سرعت ، جریان ، فرکانس ، گشتاور و غیره را می توان از طریق اینورتر مطالعه کرد. عملکردهای مختلف داخلی و حافظه خطا در اینورتر که می تواند از طریق ترمینال عملیاتی مورد استفاده قرار گیرد ، برای از بین بردن هرگونه نقص سریع و آسان است.

شکل 4:کنترل عملکرد جرثقیل

مرکز کنترل

(از طریق مرکز کنترل از راه دور می توان علت نقص عملکرد را به سرعت شناسایی و رفع کرد.)

 

نظارت از راه دور

چندین دستگاه درایو فرکانس متغیر را می توان با استفاده از فناوری پیشرفته فیبر نوری ، با یکدیگر شبکه کرد. این کار راه‌اندازی از یک موقعیت مشخص را تسهیل می کند.

 

اینورتر در کاربرد های جرثقیل و بالابر

هنگامی که ما در مورد دستیابی به راندمان 90٪ از طریق استفاده از اینورترها (VFD)بحث می کنیم ، مبحثی خوشبینانه نیست ، بلکه واقعی است.

شکل 5:کنترل بالابر با اینورتر

از آنجایی که موتورهای القایی مزایای منحصر به فردی از جمله ساختار ساده ، قیمت ارزان و قابلیت نگهداری آسان دارند. بنابراین با استفاده از اینورتر به عنوان ابزاری جایگزین روش های سنتی برای کنترل جرثقیل ها ، می توان نقاط ضعف اساسی کنترل جرثقیل ها را به طور بنیادی حل نمود. علاوه بر این ، به دلیل فناوری پیشرفته به کار گرفته شده در اینورتر ها  میزان قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه جویی می شود. در نتیجه اینورتر دستگاهی ایده آل برای کنترل جرثقیل است.

 

اجزا تشکیل دهنده جرثقیل

قسمت راه اندازی: کل جرثقیل را بکشید تا حرکت “افقی” به عنوان جهت میدان ساخت و ساز داشته باشد. این دستگاه از یک موتور ، یک واحد ترمز ، یک دستگاه کاهش سرعت و چرخ تشکیل می شود.

قسمت عامل چرخ دستی: قلاب بالابر را بکشید تا حرکت “عمودی” به عنوان جهت ساختار دهانه جرثقیل داشته باشد. این دستگاه از یک موتور ، یک واحد ترمز ، یک دستگاه کاهش سرعت و چرخ تشکیل می شود.

قسمت بالابر: از آن برای کشیدن محصولات سنگین برای داشتن حرکات صعودی یا نزولی استفاده می شود. این دستگاه  از یک موتور ، یک دستگاه کاهش سرعت ، یک بلوک سیم پیچ و یک دستگاه ترمز تشکیل می شود. جرثقیل های در مقیاس بزرگ (بیش از 10 تن) دارای دو قسمت بالابر هستند : قلاب اصلی و قلاب ثانویه. معمولا ، قلاب اصلی و قلاب ثانویه نمی توانند همزمان محصولات را بلند کنند.

مکانیسم چرخش: با کشیدن بازوی پل حرکت محور با شافت به عنوان مرکز انجام دهید. برای جلوگیری از انحراف خط ، عمدتاً موتورهای دوبل ، یک مکانیسم کاهش سرعت و واحد  ترمز تشکیل می شود.

اینورترها موجب صرفه جویی در هزینه و افزایش بهره وری جرثقیل می شوند.

بدون نصب اینورتر ، تجهیزات شما بدون توجه به اندازه بار یا سرعت جابجایی ، بیشترین میزان برق مصرفی را دارند . درایوهای فرکانس متغیر میزان انرژی مورد استفاده برای کاربرد جرثقیل را کنترل می کنند ، بنابراین کمترین میزان انرژی از سیستم مصرف می شود و تا حد زیادی از اتلاف انرژی جلوگیری می کند. میزان مبلغی که با استفاده از اینورتر در هزینه های انرژی صرفه جویی می کنید ، معمولاً طی چند ماه برابر با هزینه نصب و راه اندازی سیستم با استفاده از اینورتر خواهد بود . سیستم نوار هادی شما از درایو فرکانس متغیر مناسب سود زیادی خواهد برد.

شکل 6:کنترل جرثقیل های بندری با اینورتر

کنترل جرثقیل های بندری با اینورتر

(جرثقیل های بندرگاه حتی در وزش باد شدید و هوای نامناسب با درایو فرکانس متغیر دقیقاً و با اطمینان عمل می کنند.)

درایوهای فرکانس متغیر مزایای بیشتری را برای طیف گسترده ای از جابجای و بلند کردن الزامات به شما ارائه می دهند. همه اجزا بسیار دقیق طراحی شده اند. همه چیز باقی مانده نصب اینورتر و اتصال آن به منبع تغذیه ، موتور و سیستم کنترل است. ما مفتخریم که شما را در زمینه اجرا سیستم جرثقیل با اینورتر های ورتکس راهنمایی نماییم.

در نتیجه جرثقیل ها به کمک اینورتر های بالابر قادر به عملکرد کنترل شده و مطمئن تری خواهند بود.

 

 

اینورتر خورشیدی چیست؟

شاید برایتان این سوال پیش آمده که اینورتر خورشیدی چیست؟  یا چگونه کار می کند؟ اینورتر خورشیدی وسیله ای است که قادر است  برق DC را به AC تبدیل کند. اینورترها اجزای معمولی سیستم های برقی خورشیدی هستند زیرا صفحه های خورشیدی برق DC تولید می کنند و بیشتر دستگاه های مورد استفاده در خانه ها یا دفاتر با ولتاژ AC کار می کنند.بسته به اندازه آن ، یک سیستم فتوولتائیک می تواند یک اینورتر منفرد یا چند سیستم را تشکیل دهد.

دو نوع سیستم خورشیدی وجود دارد :

متصل به صفحه خورشیدی (متصل به شبکه)  و غیر متصل به صفحه خورشیدی (خارج از شبکه) .

اگرچه عملکرد اصلی اینورتر همیشه یکسان است( تبدیل برق DC به AC)  این دو نوع سیستم خورشیدی از انواع مختلفی از اینورترها استفاده می کنند.

 

شکل 1:اینورتر خورشیدی

اینورترها برای سیستم های شبکه خورشیدی نوع متصل به شبکه بدون باتری پشتیبان

اینورتر قلب هر سیستم خورشیدی نوع متصل به شبکه است بنابراین هر سیستم متصل به شبکه باید دارای اینورتر باشد.اینورتر نوع متصل به شبکه ولتاژ DC را از آرایه خورشیدی به ولتاژ AC تبدیل می کند که می تواند بلافاصله مورد استفاده قرار گیرد یا به شبکه موردنظر ارسال شود.

به عنوان یک قاعده ،اینورترهای متصل به شبکه بدون باتری پشتیبان دارای قابلیت نصب بسیار کارآمد و ساده هستند. اینورتر متصل به شبکه تنها در هنگام روشن بودن دستگاه کار می کند. وقتی دستگاه خاموش می شود ، اینورتر متصل به شبکه بلافاصله خاموش می شود. بیشتر اینورترهای متصل به شبکه مبتنی بر حداکثر قدرت نقطه پیگیری (MPPT) هستند – ویژگی فشرده سازی حداکثر توان ممکن در یک فشار  از آرایه PV .

اینورتر مستقیماً یا از طریق سیستم برق ساختمان به دستگاه وصل می شود. در صورت اتصال مستقیم ، برق AC تولید شده به سمت دستگاه ارسال می شود. در صورت اتصال از طریق سیستم برق ساختمان ، ابتدا برق AC تولید شده توسط سیستم PV توسط وسایل برقی مصرف می شود و آنچه بلااستفاده باقی می ماند ، به دکل برق هدایت می شود. اینورترمتصل به شبکه باید کاملاً با الزامات و مقررات دکل برق مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال ، اینورترهای متصل به شبکه باید ولتاژ AC را به شکلی کاملا سینوسی تولید کنند. یکی از ویژگی های اصلی اینورتر متصل به شبکه این است که در صورت وجود خرابی در شبکه متوقف می شود.بنابراین تکنسین هایی که هرگونه کار تعمیر را در دکل برق انجام می دهند از خطر برق گرفتگی الکتریکی محافظت می شوند .اینورتر خورشیدی می تواند یا یک بلوک مجزا باشد که در خارج از آرایه خورشیدی قرار دارد یا به صورت فیزیکی در پنل های خورشیدی ادغام  شده باشد. از آنجایی که هر یک از اینورترهای متصل به شبکه در حین قطع شبکه از کار می ایستند ، بنابرین در این زمان نیروی الکتریسیته نیز وجود ندارد.

به طور کلی دو نوع اینورتر برای سیستمهای متصل به شبکه بدون باتری پشتیبان وجود دارد :

اینورترهای رشته ای و اینورترهای میکرو.

 

اینورتر رشته ای چیست؟

در سیستم های PV خانگی کوچک ، آرایه خورشیدی معمولاً به یک اینورتر منفرد (مرکزی) متصل می شود:

 

شکل 2:اینورتر مرکزی در یک سیستم انرژی خورشیدی

 

اینورترهای رشته ای همچنین به عنوان “اینورترهای مرکزی” نیز شناخته می شوند. آنها با آرایه خورشیدی به عنوان یک صفحه خورشیدی واحد رفتار می کنند. مزیت اصلی آنها مقرون به صرفه و نصب آسان است.با این وجود اینورترهای رشته ای دارای یک اشکال قابل توجه هستند – اگر عملکرد یک صفحه خورشیدی از آرایه مختل شود، عملکرد کل آرایه خورشیدی دچار مشکل می شود ، که به نوبه خود منجر به کاهش توان DC ورودی اینورتر و در نهایت توانAC خروجی اینورتر کاهش می یابد.

 

استفاده از چند اینورتر برای دریافت ولتاژ یا توان بالا:

استفاده از چند اینورتر که به عنوان “انباشته اینورتر” شناخته می شود ، روشی برای دریافت ولتاژ یا توان بالاتر است. این کار به عنوان نتیجه اضافه کردن تعداد بیشتری پنل خورشیدی یا افزایش کل ولتاژ بارهای AC است که توسط اینورتر اداره می شود.به شرط داشتن دو اینورتر سازگار ، شما این امکان را دارید که آنها را به صورت سری سیم کشی کنید و ولتاژ خروجی بالاتری بدست آورید ، یا آنها را به صورت موازی سیم کشی کنید و در نتیجه توان خروجی را افزایش دهید.

به عنوان مثال ، اتصال دو اینورتر 120 ولت AC به صورت سری ، ولتاژ خروجی را به 240 ولت AC   افزایش می دهد، در حالی که کل توان خروجی ثابت است. از طرف دیگر ، اگر به صورت موازی دو اینورتر 2000 وات /120 ولت AC  را به یکدیگروصل کنید ، کل توان دریافتی شما 4000 وات خواهد بود ، در حالی که ولتاژ خروجی همچنان 120 ولت AC است. با این حال ، یک زوج اینورتر دارای مشکل کاهش بهره وری اینورتر می باشد .

میکرو اینورتر خورشیدی چیست؟

میکرو اینورترها که به عنوان “اینورترهای ماژول” نیز شناخته می شوند دارای توان خروجی نسبتاً کم و کمتر از 250 وات هستند.

 

شکل 3:میکرو اینورترهای خورشیدی متصل به صفحه های خورشیدی

میکرو اینورتر بخشی از یک ماژول PV است و به عنوان یک اینورتر مرکزی عمل می کند ، اما تنها برای پنل خورشیدی به آن متصل است. میکرو اینورتر در هر صفحه از آرایه خورشیدی نصب می شوند. از این رو هزینه نصب و هزینه کلی سیستم تمایل به افزایش دارد. با این حال ، میکرو اینورتر بر اشکال اینورترهای رشته (مرکزی) غلبه می کنند.اگر یک پنل خورشیدی ساییده شود و یا دچار نقص عملکرد شود ، این مشکل به هیچ وجه بر عملکرد سایر پنل های خورشیدی تأثیر نمی گذارد.

 

علاوه بر این ، میکرو اینورتر ها از حداکثر قدرت نقطه پیگیری (MPPT) برای نظارت مداوم بر عملکرد یک صفحه خورشیدی استفاده می کنند و اطمینان حاصل می کنند که حداکثر توان از آن پنل به دست می آید. همچنین ، اگر یک صفحه خورشیدی از کار بیفتد ، ساختار میکرو اینورتر پیدا کردن نقطه خرابی را آسان تر می کند.

به طور معمول ، یک سیستم خورشیدی مبتنی بر میکرو اینورتر ها 16٪ انرژی خورشیدی بیشتر  در مقایسه با اینورترهای رشته ای (مرکزی) تولید می کند. علاوه بر این ، بازده اینورتر یک سیستم با میکرو اینورتر می تواند در مقایسه با حداکثر 92٪ راندمان یک اینورتر رشته ای (مرکزی) به 96.5٪ برسد. همچنین ثابت شده است که هنگام اتصال به یک اینورتر مرکزی (رشته ای) ، سایه زنی 9٪ از آرایه خورشیدی منجر به کاهش حدود 54٪ در توان خروجی آن می شود!

مزایا بیشتر میکرو اینورتر ها در مقایسه با اینورترهای مرکزی :

• ایمن تر ، برای نصب و نگهداری ، به دلیل امکان افزایش مقدار ولتاژ در اتصال سری از سیم بندی های اضافی جلوگیری می شود .
• نصب ماژول های PV در سطوح مختلف و رو به جهات مختلف مجاز است.
• اتلاف گرمای بسیار کمتر و از این رو ، نیازی به سیستم خنک کننده فعال نیست که، بدان معنی است که هر اینورتر می تواند بی صدا عمل کند.
• گسترش سیستم پنل خورشیدی آسان تر است – نیاز نیست نگران خرید و نصب یک اینورتر مرکزی دوم و طراحی مجدد کل سیستم باشید.
• میکرو اینورتر ها به دلیل اینکه در معرض توان و گرما کمتری نسبت به اینورترهای مرکزی  هستند، از دوام و طول عمر بالاتری نسبت به اینورترهای مرکزی برخوردار هستند. به همین دلیل ، میکرو اینورتر ها دارای ضمانت طولانی تر – 20-25 سال – در مقایسه با 10 سال ضمانت همتای خود اینورتر های مرکزی هستند.
• مشکل میکرو اینورتر ها هزینه بالاتر و مقاومت کمتر در برابر گرما است.

میکرو اینورتر ها همچنین گزینه خوبی برای سیستمهای بزرگتر خورشیدی هستند:

• نیازی به کابل کشی DC نیست.
• سایه زنی یک ماژول و / یا خرابی اینورتر نمی تواند بر بقیه آرایه PV تأثیر بگذارد.
• ولتاژهای مورد استفاده کمتر از 120 ولت AC بوده و بنابراین خطرناکتر هستند.

 

میکرو اینورتر موازی چیست؟

میکرو اینورترهای موازی دستاورد نسبتاً جدید هستند که مزایای اینورترهای رشته ای و میکرو اینورترها را ترکیب کرده اند.

میکرو اینورترهای موازی یک دستگاه هوشمند است که شامل چهار کانال جداگانه است که می توانند به چهار پنل خورشیدی جداگانه وصل شوند. هر کانال به عنوان یک میکرو اینورتر عمل می کند و می تواند با استفاده از MPPT عملکرد پنل خورشیدی خود را ردیابی کند. همچنین ، یک میکرو اینورتر موازی به عنوان یک اینورتر رشته ای برای هر چهار پنل خورشیدی عمل می کند ، به استثنای اینکه اگر یک پنل خراب شود ، عملکرد سایر پانل های کانال تحت تأثیر قرار نمی گیرد. در واقع ، در صورت خرابی سه تا از چهار صفحه خورشیدی ، این موضوع همچنان صادق است.علاوه بر این ، استفاده از یک میکرو اینورتر موازی نسبت به چهار میکرو اینورتر، از نظر هزینه نصب و سیم کشی ،بسیار به صرفه تر است .

حداکثر توان نقطه ردیابی در اینورتر خورشیدی

بیشتر اینورترهای متصل به شبکه به دلیل MPPT قادر به تأمین حداکثر 20-30٪  انرژی خورشیدی بیشتر هستند و بار مطلوب را به آرایه خورشیدی تحویل می دهند. تغییر مداوم تابش خورشیدی و دمای محیط باعث تغییر مداوم در مشخصات الکتریکی صفحات خورشیدی می شود. بنابراین ، آرایه خورشیدی برای انتقال توان بهینه به دیگر اجزای سیستم خورشیدی، نیاز به بارهای بهینه متفاوت دارد.

اینورترهای MPPT نسبت به اینورترهای غیر MPPT گرانتر هستند.

20-30٪ انرژی خورشیدی اضافی که توسط این آرایه تهیه شده است ، در طولانی مدت نه تنها قیمت بالاتر آن را جبران می کند ، بلکه می تواند صرفه جویی در مصرف انرژی بیشتری را به ارمغان اورد

اگر از اینورتر MPPT در سیستم متصل به شبکه خود استفاده می کنید ، با این وجود ، باید اطمینان داشته باشید که حداکثر و حداقل ولتاژ خروجی آرایه خورشیدی در پنجره ردیابی حداکثر نقطه توان اینورتر قرار می گیرد:

نمودار 1:پنجره ردیابی نقطه حداکثر قدرت اینورتر خورشیدی

 

چنین پنجره ردیابی با حداکثر و حداقل ولتاژ ردیابی ورودی اینورتر تعریف می شود.

یک آرایه خورشیدی در پایین ترین دمای محیط به حداکثر ولتاژ خروجی خود و در بالاترین دمای محیط به حداقل ولتاژ خروجی خود می رسد.

با عدم مطابقت پنجره ردیابی اینورتر ، در دمای شدید محیط ، یک اینورتر MPPT ردیابی را متوقف می کند و بازده سیستم خورشیدی افت می کند.

بسیار مهم است که اطمینان حاصل شود :

• حداقل ولتاژ خروجی آرایه خورشیدی زیر حداقل ولتاژ ورودی اینورتر قرار نمی گیرد. در غیر این صورت ، اینورتر قادر نیست کار خود را به درستی انجام دهد.

نمودار 2:پنجره ولتاژ ورودی اینورتر خورشیدی

• • حداکثر ولتاژ خروجی آرایه خورشیدی همیشه کمتر از حداکثر ولتاژ ورودی اینورتر است. اگر حداکثر ولتاژ ورودی بیشتر شود ، اینورتر آسیب می بیند.
• اگر اینورتر کمتر یا بیش از حد بارگذاری شود ، بازده اینورتر کاهش می یابد. بنابراین ، در طولانی مدت هم انرژی خورشیدی و هم پول صرفه جویی شده در قبض های برق را از دست خواهید داد.
• اگر میزان توان اینورتر به طور قابل توجهی پایین تر از توان مورد نیاز بارهای شما باشد ، اینورتر به دلیل درخواست توان بیش از حد از این بارها خاموش می شود ، حتی اگر صفحه خورشیدی شما در آن لحظه قادر به تأمین چنین توانی باشد.
• اینورتر سعی می کند با از بین بردن آن به صورت گرما ، توان بیش از حد را کنترل کند ، که منجر به تولید گرمای بیش از حد می شود.اگر چنین اتلاف گرمایی کافی نباشد ، اینورتر خاموش می شود. لازم به ذکر است ، در نتیجه خاموش شدن و گرم شدن مکرر ، عمر مفید اینورتر کاهش می یابد. بنابراین ، نصب اینورتر در مکانی با تهویه مناسب برای اطمینان از خنک کنندگی مناسب بسیار مهم است. در غیر این صورت ، اینورتر سعی خواهد کرد با کاهش توان خروجی AC تولید شده ، تا زمانی که گرمای بیش از حد به نقطه خاموش شدن برسد ، با خود گرمایشی مقابله کند.

 

انواع اینورترهای خورشیدی بر اساس نوع تولید شده موج خروجی

در حال حاضر سه نوع اینورتر مختلف در بازار موجود است – موج سینوسی ، شبه (اصلاح شده) موج سینوسی و موج مربع.

 

نمودار 3:اینورترهای خورشیدی موج های سینوسی ، شبه (اصلاح شده) موج های سینوسی و موج مربع

برخی از دستگاه های الکترونیکی ، مانند تلفن های همراه ، اجاق های مایکروویو ، کامپیوتر ، جاروبرقی و غیره ممکن است هنگام کار با یک اینورتر شبه سینوسی با مشکل روبرو شوند. علاوه بر این ، اینورترهای شبه موج سینوسی ممکن است برای تجهیزات صوتی و تلویزیونی ایجاد نویز ایجاد کنند. بارهای القایی مانند یخچال ها ، پمپ ها ، مته ها و غیره باید توسط اینورترهای خالص موج سینوسی تغذیه شوند. اینورتر موج مربعی از کیفیت پایین تری نسبت به اینورتر موج سینوسی اصلاح شده برخوردار است.

اگرچه گرانترین آنها (اینورترهای موج سینوسی )تنها انتخاب ممکن برای هر سیستم متصل به شبکه هستند – نه تنها به این دلیل که آنها برای هر کاربردی مناسب هستند ، بلکه به این دلیل که بهترین ها را با الزامات نظارتی قابل اجرا مطابقت می دهند.

 

مشخصات اینورترهای متصل به شبکه

• میزان توان DC ورودی – معمولاً به دلیل تلفات آرایه خورشیدی 20٪ پایین تر از توان اوج آرایه PV انتخاب می شود.
• میزان ولتاژ DC ورودی – به طور معمول بین 75 ولت (حداقل مقدار) و 750 ولت (حداکثر مقدار) برای بیشتر اینورترهای مورد استفاده در سیستمهای متصل به شبکه مسکونی. ولتاژ خروجی آرایه PV باید در این پنجره ولتاژ باشد.
• میزان حداکثر جریان DC ورودی – همیشه باید بالاتر از جریان اتصال کوتاه آرایه خورشیدی باشد.
• میزان ولتاژ خروجی – 120 ولت AC یا 240 ولت AC .
• میزان فرکانس خروجی – 50 هرتز در اروپا ، 60 هرتز در ایالات متحده آمریکا است.
• کارآیی – درصد تلفات ناشی از تبدیل DC به AC .

 

انتخاب اینورتر برای سیستم متصل به شبکه

1) قدرت خروجی اینورتر باید (0.9 _ 0.95) از بالاترین توان آرایه خورشیدی باشد.

2) حداکثر ولتاژ آرایه خورشیدی باید کمتر از حداکثر ولتاژ ورودی DC اینورتر باشد.

3) حداقل ولتاژ مجاز اینورتر باید از حداقل ولتاژ DC آرایه PV کمتر باشد.

4) دامنه ولتاژ کاری آرایه PV باید در محدوده ولتاژ MPPT اینورتر باشد.

5) حداکثر جریان آرایه PV باید کمتر از حداکثر جریان DC ورودی اینورتر باشد.

 

اینورتر برای سیستمهای متصل به شبکه با باتری پشتیبان

اینورترهای مبتنی بر باتری را می توان در سیستمهایی با ذخیره انرژی استفاده کرد – سیستمهای مبتنی بر باتری متصل به شبکه یا سیستمهای مستقل (خارج از شبکه).

 

اینورتر مبتنی بر باتری برای سیستم متصل به شبکه مبتنی بر باتری :

 

• برای تأمین انرژی دستگاههای خانگی ، توان DC را به برق AC تبدیل می کند.
• برای شارژ باتری ، برق AC را از شبکه به برق DC تبدیل می کند.

اگر باتری کاملاً شارژ شده باشد و هیچ بار به سیستم وصل نشود ، کل نیرو تولید شده توسط آرایه PV به شبکه ارسال می شود. اگر آرایه PV توان بیشتری نسبت به اینورتر داشته باشد ، در صورت عدم استفاده از این منبع DC ، از توان باقیمانده استفاده نمی شود و اینورتر نیز با راندمان کمتری کار می کند.

اینورترهای متصل به شبکه با باتری پشتیبان پیچیده تر و گران تر از اینورترهای متصل به شبکه با مصرف باتری کمتر هستند زیرا علاوه بر ارسال برق به شبکه ، از آنها انتظار می رود:

• پس از قطع برق ، باتری را شارژ کنید.
• در هنگام قطع برق ، تمام بارهای پشتیبانی شده را تأمین کنید.

مشخصات اینورترهای متصل به شبکه دارای باتری پشتیبان

• توان ورودی – در مقایسه با اینورترهای کم مصرف متصل به شبکه ، در اینجا اینورتر باید قادر باشد نه تنها توان DC تحویل داده شده توسط آرایه PV بلکه تمام بارهای پشتیبان گرفته شده را یه صورت همزمان کنترل کند.
• ولتاژ ورودی DC پذیرفته شده از جانب بانک باتری ، معمولاً 12 ولت ، 24 ولت و 48 ولت است.
• ولتاژ خروجی – 120 ولت AC یا 240 ولت AC .
• فرکانس خروجی – 50 هرتز در اروپا ، 60 هرتز در ایالات متحده .
• ظرفیت پیشرانه – به اینورتر اجازه می دهد تا در مدت زمان کوتاه ، توان خروجی بیشتری نسبت به مقدار مجاز خود را تأمین کند ، به منظور تأمین جریان راه اندازی (در یخچال ، پمپ آب و غیره)

هنگام انتخاب اینورتر برای سیستم متصل به شبکه ، توان خروجی آرایه خورشیدی در نظر گرفته نمی شود ، زیرا بانک باتری بین اینورتر و آرایه خورشیدی قرار دارد. در یک سیستم متصل به شبکه با باتری پشتیبان،توان خروجی آرایه خورشیدی و خروجی توان باتری باید در نظر گرفته شوند. اگر باتری ها به طور کامل شارژ شده باشند و به هیچ باری وصل نشده باشد ، اینورتر باید قادر به ارسال تمام انرژی خورشیدی تولید شده به دکل برق باشد.

در این شرایط ، اگر آرایه PV توان بیشتری را نسبت به اینورتر فراهم کند تا بتواند وارد جریان AC شود و به شبکه بفرستد ، از انرژی اضافی استفاده نمی شود ، و آرایه PV قادر به کار در حداکثر راندمان خود نخواهد بود. در نتیجه ، سیستم شما در حال ارسال انرژی کمتری به شبکه است.

 

اینورتر / شارژرها

اینورتر / شارژرها در سیستم های متصل به شبکه مبتنی بر باتری استفاده می شوند:

 

 

شکل 4:شارژرهای اینورتر خورشیدی

 

در یک سیستم خورشیدی غیر متصل به شبکه ، از صفحه های خورشیدی به طور معمول برای شارژ بانک باتری استفاده می شود. اما در زمستان ، هنگامی که روزها کوتاه تر و تابش نور خورشید کمتر است ، صفحه های خورشیدی به تنهایی قادر به شارژ باتری ها نیستند. در چنین شرایطی ، منبع تغذیه اضافی برای شارژ کامل باتری مورد نیاز است. چنین منبع انرژی می تواند یک دیزل ژنراتور باشد که به جای برق DC ، برق AC تولید می کند. بنابراین برای شارژ باتری ها به دستگاهی نیاز دارید تا بتوانید برق تولید شده را به برق DC تبدیل کنید. همچنین اگر لوازم خانگی AC دارید ، به اینورتر نیاز دارید تا بتوانید جریان DC را از بانک باتری به برق AC تبدیل کنید. غالباً یک دستگاه واحد می تواند این دو عملکرد معکوس را متحد کند و به چنین دستگاهی “اینورتر / شارژر” گفته می شود. این دستگاه به عنوان مبدل دو طرفه –  AC به DC و  DC  به AC – عمل می کند و همچنین می تواند برخی از ویژگی های اضافی مانند روشن کردن دیزل ژنراتور در صورت عدم تابش نور خورشید و شارژ باتری کم ارائه دهد. علاوه بر شبکه های مسکونی ، از اینورتر / شارژرها در سیستمهای خورشیدی دریایی نیز استفاده می شود ، جایی که توان ساحل “منبع انرژی اضافی” است که در صورت عدم تابش نور خورشید برای شارژ باتری ها استفاده می شود.

قابلیت اینورتر / شارژرها

استفاده دیگر از اینورتر / شارژرها در سیستم های متصل به شبکه مبتنی بر باتری است که در صورت خرابی شبکه از باتری ها به عنوان منبع تغذیه پشتیبان استفاده می شود. بنابراین در صورت کمبود نور خورشید ، قادر به نگه داشتن باتری ها در حالت شارژ کامل نیست ، شارژر اینورتر با استفاده از توان AC از شبکه می تواند باتری ها را شارژ کند.

 

اینورتر هیبرید خورشیدی

برخی از اینورتر / شارژرها ، که به عنوان “اینورترهای هیبریدی خورشیدی” نیز شناخته می شوند ، دو ورودی AC دارند. اولین ورودی به دکل برق وصل می شود ، در حالی که دیگری می تواند به یک ژنراتور AC اضافی (به عنوان مثال دیزل) وصل شود. هنگامی که خورشید می تابد ، انرژی خورشیدی تولید شده در حال شارژ باتری ها است. در صورت تابش نور خورشید و در صورت روشن بودن شبکه ، اینورتر هیبریدی باتری را از شبکه شارژ می کند. در صورت عدم موفقیت شبکه ، اینورتر هیبریدی ژنراتور AC را روشن می کند و شارژ باتری ها از ورودی AC دیگر انجام می شود. وقتی شبکه هنوز خاموش است اما خورشید شروع به تابیدن می کند ، اینورتر ژنراتور را خاموش می کند و باتری ها توسط آرایه خورشیدی شارژ می شوند. اینورتر / شارژر نمی تواند کنترلر شارژ خورشیدی را جایگزین کند ، زیرا شارژرهای اینورتر تنها می توانند باتری را از طریق منبع تغذیه AC اداره کنند – یک مولد AC   (به عنوان مثال دیزل) ، دکل برق (برای سیستم های پنل خورشیدی مسکونی) یا قدرت ساحل. (در صورت سیستم های صفحه های خورشیدی تلفن همراه / دریایی خارج از شبکه). در صورت گرفتن شارژ باتری از پنل های خورشیدی ، کنترل شارژ خورشیدی ضروری است.

 

ویژگی شبکه هوشمند

“شبکه هوشمند” یکی دیگر از ویژگی های اینورتر / شارژرها است. این ویژگی می تواند دستگاه را برای اتصال بارهای AC به شبکه در یک لحظه مناسب برنامه ریزی کند ، به عنوان مثال شب هنگامی که نرخ صورتحساب پایین است .علاوه بر اتصال به شبکه ، این ویژگی همچنین می تواند باتری ها را در سیستم متصل به شبکه با باتری های پشتیبان شارژ مجدد کند . هنگامی که نرخ صورتحساب زیاد است – معمولاً در ساعات روز – بارها از شبکه جدا می شوند و در عوض بر روی انرژی خورشیدی کار می کنند. مهمترین مزیت ویژگی “شبکه هوشمند” این است که باعث کاهش مصرف برق از شبکه و در نتیجه کاهش مبلغ صورتحساب برق شما می شود.

ویژگی اوج اصلاح

ویژگی “اوج اصلاح” می تواند به عنوان مکمل “شبکه هوشمند” عمل کند. در طول “اوج اصلاح” ، ابتدا انرژی حاصل از شبکه هنگام شروع به کار برخی از بارهای پرمصرف (از جمله بارهای دیگر AC )استفاده می شود و سپس تمام بارها برای دستیابی به انرژی از آرایه خورشیدی تغییر می کنند. این ویژگی هوشمند نیاز به یک اینورتر گران قیمت و با توان بالا را از بین می برد.

بعضی از اینورترها این امکان را دارند که بطور خودکار جریان ورودی AC خود را که جریان خروجی یک ژنراتور خارجی است در صورت وجود کاهش دهند. اگر جریان کلی بارهای متصل AC از حداکثر جریان خروجی ژنراتور خارج شود ، این ویژگی از بارگیری بیش از حد ژنراتور جلوگیری می کند.

 

در صورت داشتن اینورتر / شارژر با خروجی 120/240 ولت AC ،امکان استفاده از بارهای 240 ولت  AC  (مانند پمپ های آب) امکان پذیر است اما این تنها راه برای انجام این کار نیست.

 

در حالی که گزینه انباشته کردن دو اینورتر / شارژر تک فاز 120 ولت AC به صورت سری برای بدست آوردن ولتاژ خروجی کل 240 ولت AC قبلاً در بالا ذکر شده بود ، روش خوب دیگر اتصال یک اتو ترانسفورمر به خروجی اینورتر است.

 

در صورتی که تقریبا 120 ولت AC بار در دسترس باشد ، اما گاهی اوقات به برق 240 ولت AC نیاز دارد ، این یک روش مقرون به صرفه برای دو برابر کردن ولتاژ خروجی است.

اینورتر / شارژ را می توان با طیف گسترده ای از ویژگی های نظارت مربوط به کلیه دستگاه های ممکن وصل شده فراهم کرد – باتری (وضعیت شارژ و دما) ، مولد برق اضافی (تولید ژنراتور خودکار در صورت لزوم) یا بارهای (ردیابی و جدا کردن همه آنها یا فقط موارد غیر مهم فقط از این طریق مانع از آسیب رسیدن باتری یا ژنراتور خارجی می شوند).

 

اینورترهای خورشیدی غیر متصل به شبکه( خارج از شبکه)

اینورترهای خارج از شبکه با اینورترهای متصل به شبکه تفاوت دارند.

یک سیستم خورشیدی خارج از شبکه اگر تنها به بارهای DC برق داده شود، نمی تواند حاوی اینورتر باشد. از آنجا که سیستم های خارج از دکل برق جدا هستند ، نیازی نیست که اینورترهای خارج از شبکه با الزامات و مقررات دکل برق مطابقت داشته باشند. عملکرد اصلی اینورتر خارج از شبکه تبدیل ولتاژ خروجی بانک باتری یا آرایه خورشیدی به ولتاژ AC است. هر سیستم خورشیدی خارج از شبکه نیاز به اینورتر ندارد. اگر بخواهید فقط بارهای DC تأمین شود ، اینورتر لازم نیست:

 

1) سیستم فتوولتائیک خارج از شبکه اینورتر با بانک باتری:

شکل 5:سیستم فتوولتائیک خارج از شبکه اینورتر با بانک باتری

 

2) سیستم فتوولتائیک خارج از شبکه اینورتر بدون بانک باتری:

شکل 6:سیستم فتوولتائیک خارج از شبکه با اینورتر بدون بانک باتری

 

سیستم های فتوولتائیک متصل به شبکه و خارج از شبکه از انواع مختلفی از اینورترها استفاده می کنند.

 

دو نوع اینورتر برای سیستمهای خارج از شبکه وجود دارد.

 

• یک اینورتر خارج از شبکه که مستقیماً به آرایه خورشیدی متصل است ، بنابراین انرژی AC را مستقیماً برای بارهای AC تأمین می کند:

 

شکل 7:اینورتر خارج از شبکه

• یک اینورتر با باتری پشتیبان که به یک باتری وصل می شود.
• یا مستقیم

 

شکل 8:اینورتر پشتیبان گیری باتری به طور مستقیم به یک باتری متصل است.

 

یا توسط یک قطع کننده DC :

شکل 9:اینورتر پشتیبان گیری باتری متصل به باتری از طریق قطع کننده DC

 

برای تبدیل مؤثر باتری برق DC  به برق AC ، دامنه ولتاژ ورودی اینورتر باید با دامنه ولتاژ بانک باتری مطابقت داشته باشد. ولتاژ بانک باتری هنگام تخلیه باتری به کمترین مقدار خود می رسد و به همین ترتیب هنگام شارژ کامل باتری ها بیشترین مقدار آن است. اینورترهای خارج از شبکه بسته به نوع و اندازه سیستم های PV ، در خروجی های مختلف برق تولید می شوند.

اینورتر 100 وات برای سیستم کوچک خارج از شبکه  و اینورتر 5 کیلو وات برای تأمین برق تمام بارهای احتمالی در یک خانه وجود دارد.

یکی دیگر از ویژگیهای اساسی اینورترهای خارج از شبکه این است که ورودی DC آنها فقط برای تعداد محدودی از ولتاژهای (DC 12 ولت ، 24 ولت و 48 ولت)در دسترس است ، به این دلیل که ورودی اینورتر به خروجی باتری که در این ولتاژ های DC  می آید متصل شده است.

در اینورترهای متصل به شبکه وضعیت متفاوت است – ورودی اینورتر خروجی آرایه خورشیدی است. ولتاژ خروجی به دلیل فرصتی برای اتصال تعدادی پنل خورشیدی در یک رشته ، می تواند در ولتاژ بسیار متفاوت باشد.

 

اگر هم از دکل برق و هم از ژنراتور به عنوان منبع تغذیه AC استفاده می کنید ، نیاز به یک اینورتر متصل به شبکه مبتنی بر باتری دارید که از چندین منبع برق پشتیبانی می کند.

کاربرد اینورتر موج سینوسی،شبه سینوسی و موج مربع

سه نوع متفاوت اینورتر مستقل در حال حاضر در بازار وجود دارد ، با توجه به نوع تولید شده از موج ولتاژ – موج سینوسی ، شبه (اصلاح شده) موج سینوسی و موج مربعی. اینورترهای موج سینوسی اصلاح شده در سیستم های ساده و ارزان قیمت پنل خورشیدی استفاده می شوند. آنها با چراغ ها ، موتورها ، یخچال ها و سایر تجهیزات غیر الکترونیکی به خوبی کار می کنند. با این حال ، به طور کلی ، باعث تداخل در بیشتر تجهیزات رادیویی و الکترونیکی ، مانند تلویزیون (بویژه جدیدترین مدل ها) ، سیستم های صوتی ، رایانه ها ، لپ تاپ ها و ساعت های دیجیتال می شوند. بنابراین ، این اینورترها یک انتخاب مناسب برای کیت های خورشیدی اضطراری یا سیستم های خورشیدی خارج از شبکه با نیازهای الکتریکی کاملاً ساده هستند. این اینورترها بیشترین کاربرد را در سیستمهای صفحه خورشیدی مسکونی خارج از شبکه دارند و همچنین اغلب در کاربرد های خورشیدی متحرک استفاده می شوند. آنها گران تر از نوع اصلاح شده موج سینوسی هستند اما از کیفیت بالاتری نیز برخوردار هستند. اینورترهای موج سینوسی خالص با هر دستگاه الکترونیکی سازگار هستند. اینورترهای خالص موج سینوسی در سیستم پنل خورشیدی خارج از شبکه  بزرگتر  و همچنین در سیستم های متصل به شبکه ضروری هستند. قیمت اینورترهای خالص موج سینوسی همچنان در حال کاهش است. این اینورترها در اندازه های مختلف – از 100 وات تا 7000 وات – عرضه می شوند و می توانند به راحتی با مورد خاص شما در مورد بارهای الکتریکی ترکیب شوند. همچنین ، اینورترهای خالص موج سینوسی می توانند برای تحمل بارهای الکتریکی بزرگتر در سیستم های پیچیده تابلوی خورشیدی جمع شوند.

 

مشخصات اینورتر خارج از شبکه

• توان ورودی – معمولاً به دلیل تلفات مختلف در پنل های خورشیدی ، 20٪ کمتر از مقدار پیک توان آرایه PV انتخاب می شوند.
• توان خروجی – باید به اندازه کافی باشد ، به گونه ای که اینورتر قادر به تحمل تمام بارهایی باشد که به طور همزمان کار می کنند.
• ولتاژ ورودی DC که از بانک باتری پذیرفته شده است – مقادیر نرمال ، ولتاژ 12 ولت ، 24 ولت و 48 ولت است.
• ولتاژ خروجی – معمولاً 120 ولت AC یا 240 ولت AC .
• فرکانس خروجی – 50 هرتز در اروپا ، 60 هرتز در ایالات متحده آمریکا است.
• ظرفیت پیشرانه – به اینورتر اجازه می دهد تا در مدت زمان کوتاه ، توان خروجی بیشتری نسبت به مقدار مجاز خود را تأمین کند ، به منظور تأمین جریان راه اندازی (در یخچال ، پمپ آب و غیره)

 

اندازه اینورتر خارج از شبکه

تخمین اندازه اینورتر خورشیدی از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا اینورتر قرار است برق DC تأمین شده توسط باتری را کنترل کند و آن را به بارهای AC عرضه کند.اینورتر باید بتواند کلیه دستگاههای AC را که به طور همزمان وصل می شوند (مجموع توان AC ) اداره کند. اینورتر همچنین می بایست قادر به کنترل (جریان هجومی ) تولید شده توسط برخی از بارهای در هنگام شروع کار باشد.

مهمترین پارامتر هر اینورتر رتبه بندی مداوم یا وات پیوسته آن است. این مقدار کل واتی را نشان می دهد که اینورتر باید از عهده آن برآید یا به عبارت دیگر ، وات پیوسته به معنی تمام وسایل الکتریکی AC است که انتظار می رود اینورتر همزمان از آن استفاده کند. به طور معمول ، توان پیوسته اینورتر برابر با کل قدرت نصب شده آرایه خورشیدی (مقدار ماکسیمم وات) انتخاب می شود. رتبه پیوسته همچنین می تواند کمی بالاتر از کل انرژی خورشیدی نصب شده باشد اما خیلی زیاد نیست زیرا راندمان اینورتر کاهش می یابد. اگر می خواهید مطمئن باشید که آیا اینورتر با رتبه پیوسته برابر با توان نصب شده قادر به تحمل تمام بارهای موجود در خانه شماست که قصد استفاده همزمان آنها را دارید ، باید رتبه بندی این وسایل را با هم جمع کنید. آنچه در نهایت دریافت می کنید باید کمتر از رتبه پیوسته اینورتر باشد. در غیر این صورت ، شما یا باید یک اینورتر با رتبه بالاتر را انتخاب کنید یا به فکر کاهش تعداد دستگاه  های AC مورد استفاده به صورت همزمان باشید.

پارامتر مهم دیگر ، میزان افزایش قدرت اینورتر یا افزایش وات:

توانی است که اینورتر برای مدت بسیار کوتاه می تواند از آن پشتیبانی کند. رتبه بندی پیشرانه بسیار بیشتر (به عنوان مثال x2) نسبت به رتبه بندی پیوسته  است و به دستگاه هایی اختصاص داده شده است که در زمان شروع کار ، اوج مصرف برق لحظه ای دارند – برای مثال ، موتورها یا سایر بارهای القایی. با شروع کار ، چنین وسایلی معمولاً نیاز به توان بسیار بالاتری نسبت به مصرف اسمی آنها دارند. برای اینکه اینورتر بتواند چنین “افزایش” هایی را کنترل کند ، نرخ افزایش آن باید حداقل برابر با میزان افزایش وات مورد انتظار از این دستگاهها باشد. میزان افزایش وات لوازم خانگی را می توان در برچسب پشت آن یافت. یک فرض رایج برای تخمین افزایش وات، ضرب کل وات AC در 3 است. با این حال ، بسیاری از دستگاه های خانگی پس از راه اندازی ، افزایش ناگهانی ایجاد نمی کنند. دستگاه های دارای افزایش وات ،یخچال ، ماشین لباسشویی و پمپ ها هستند. هنگام انتخاب اندازه اینورتر ، فراموش نکنید که رتبه افزایش اینورتر را با نیازهای مورد انتظار سیستم پیش بینی کنید.

نکته مهم دیگر ، ولتاژ ورودی اینورتر است. بسته به اینکه ولتاژ سیستم شما 12ولت ، 24ولت یا 48ولت باشد ، اینورتر شما باید دارای ولتاژ ورودی 12 ولت ، 24 ولت یا 48 ولت باشد.

سایر معیارهای اساسی هنگام انتخاب اندازه اینورتر تطبیق ولتاژ ورودی اینورتر با ولتاژ اسمی باتری و انتخاب ولتاژ خروجی AC مورد نظر (120 یا 240 ولت AC ) می باشند.

 

انتخاب اینورتر خارج از شبکه

در سیستم های الکتریکی خورشیدی خارج از شبکه ، یک اینورتر به گونه ای طراحی می شود که بتواند به یک دستگاه AC تنها یا تمام بارهای AC را که باید به آن وصل شوند ، برق بدهد. اینورتر برای کنترل حداکثر تقاضا الکتریکی باید اندازه گیری شود. همچنین اینورتر باید با ولتاژ سیستم (یعنی ولتاژ باتری و کنترل کننده شارژ) مطابقت داشته باشد. رایج ترین اینورترها برای ولتاژ سیستم 12 ولت یا 24 ولت هستند ، در حالی که اینورترهای 48 ولت در سیستم های خورشیدی بزرگتر مورد استفاده قرار می گیرند. برای انتخاب اینورتر برای سیستم خارج از شبکه ، باید تخمین بار (یا آنالیز بار) را انجام دهید. تخمین بار مربوط به بارهایی است که می خواهید از آنها استفاده کنید و چه مدت از آنها استفاده خواهید کرد. تخمین بار همچنین خلاصه می کند که چه تعداد از دستگاههای AC شما می خواهید استفاده کنید و کدام یک از آنها همزمان کار می کنند. اینورتر باید قادر به تحمل تمام بارهای AC باشد که به طور همزمان کار می کنند. علاوه بر این ، اینورتر باید قادر به افزایش این بارها باشد.

در هنگام خرید یک اینورتر ، توجه به اضافه کردن بارهای جدید AC به سیستم نیز مهم است. همچنین باید در نظر بگیرید که کدام یک از بارها به صورت همزمان با هم کار می کنند . نکته آخر اینکه باید یک اینورتر قابل تعمیر خریداری کنید .

 

تنشن کنترل با اینورتر  

کنترل تنشن به فرآیند کنترل کشش و فشار هنگام نقل و انتقال و جابجایی  منسوجات اشاره دارد. کنترل تنشن دقیق و پایدار کیفیت و بهره وری محصول را تضمین می کند .یک سیستم کنترل تنشن بهینه شده کنترل کشش صحیح را برای هر نوع ماده ، در هر بخش از دستگاه و صرف نظر از سرعت یا شرایط پردازش ، برقرار می کند.سیستم کنترل تنشن به منظور کنترل عملکرد دستگاه روی قسمت های جمع کن و باز کن ماشین آلات چاپ لمینیت و برش رول نصب می شود .این مقاله مروری بر اصول تنشن کنترل با اینورتر است.

بخش های دستگاه و ناحیه های کششی

بیشتر خطوط مبدل ها بیش از یک قسمت کششی دارند. مناطق کنترل کشش دستگاه را می توان به عنوان رول جمع کن و رول باز کن در نظر گرفت.هر ناحیه نیاز به یک سیستم کنترل و ایزولاسیون از ناحیه های مجاور دارد.

رول باز کن

خطوط تبدیل رول به رول و رول به برگه با بخش رول باز کن شروع می شود. رول باز کن به صورت کنترل شده ، سطح کنترل شده یا ترکیبی از مرکز / سطح کنترل می شوند. رول باز کن ها را می توان به صورت تک یا چند دوک نخ ریسی تنظیم کرد. رول باز کن ها با سیستم اینورتر یا ترمز مکانیکی کنترل می شوند.اینورتر رول باز کن قادر به دستیابی به سطح بالاتری از عملکرد کنترل تنشن است. یک ترمز کنترل شده رول باز کن فقط در چهار ربع کار می کند ، گشتاور را فقط در جهت مخالف چرخش شافت ایجاد می کند. یک رول بازکن در هر چهار ربع سرعت و گشتاور چرخشی کار می کند.

شکل 1:رول باز کن در چهار ربع سرعت و گشتاور

 تنشن کنترل با اینورتر با ترمز احیا کننده AC

رول باز کن نیاز به گشتاور در جهت چرخش شافت ،در زمان افزایش سرعت و در طول کشش ایجاد شده روی رول یا اطراف رول که با مواد پوشیده شده دارد، نتایج این مسائل افزایش کشش هنگام شتاب و کنترل کشش ضعیف در هنگام اختلال در چرخش است. سیستم اینورتر با ترمز احیا کننده AC که به روی محور رول باز کن اعمال می شود ، تحت این شرایط کنترل را فراهم می کند و همچنین دارای گشتاور وسیع تری ، تنظیم گشتاور بهتر و پاسخ گشتاور سریع تر ، کمک به دامنه های کشش گسترده تر ، نسبت ساخت بزرگتر و دقت کنترل کشش بیشتر است.

علاوه بر این ، سیستم های درایو AC قادر به بازگشت انرژی احیا کننده به خط AC هستند و انرژی کشش را به خطی که ترمز گرما تولید می کند باز می گردانند. فراتر از صرفه جویی در هزینه های تعویض پد در سیستم های ترمز مکانیکی ، موتورهای AC عملا بدون نیاز به تعمیر و نگهداری هستند. ترکیبی از عملکرد بهینه ، کاهش تعمیر و نگهداری ، صرفه جویی در مصرف انرژی آن را به یک مزیت آشکار نسبت به ترمزهای مکانیکی برای کنترل کشش ناحیه رول باز کن تبدیل می کند.

 

بخش های ماشین محور

یک منطقه کششی به دو مؤلفه ، یک بخش رول محور و ایزوله ، یعنی بدون لغزش احتیاج دارد. بخش ایزوله کشش ایده آل ، یک رول کششی از جنس استیل با یک رول محکم پوشیده از لاستیک محوری است. از بخش های رول محور S-Wrap می توان استفاده کرد اما برای اطمینان از جداسازی و از بین بردن لغزش باید به ویژگی های اصطکاک سطح رول توجه شود. در فرایندهایی که تماس در هر دو طرف منسوجات را منع می کنند ، می توان یک رول کشش خلاء اجرا کرد. رول کشش خلاء یک استوانه توخالی با سطح سوراخ شده است که به صورت داخلی به منبع خلاء وصل می شود. رول خلاء ایده آل دارای عرشه های جانبی قابل تنظیم است تا به عرض متغیر پارچه اجازه دهد. هرچه ناحیه ایزولاسیون کشش بهتر باشد ، بخشهای ماشین محور از توانایی بیشتری برخوردار می شوند. بخش ماشین محور می تواند بخش هدایت دستگاه یا کنترل کننده کشش برای منطقه باشد.

رول جمع کن

رول جمع کن آخرین بخش در خط فرایند انتقال است و در بیشتر موارد نیاز به حساس ترین کنترل کشش دارد. مانند رول باز کن ، در طبقه بندی رابط و مرکز حرکت و ترکیب قرار می گیرد. جایی که درایو سطح خالص روی یک رول باز کن، معمولا محور کمربند، رول جمع کن های رابط  معمولاً از نوع دو ضرب هستند. رول جمع کن مرکز محور رایج ترین نوع هستند. رول جمع کن های مرکز محورمی توانند یک دوک نخ ریسی تکی یا یک برجک با چند دوک نخ ریسی باشند. کشش نوار می تواند گزینه مهمی در رول جمع کن باشد و توابع مختلفی را می توان پیاده سازی کرد. برای کاهش نیاز انرژی یک سیستم محرک وایندر می توان از یک نوار کشش ثابت استفاده کرد.عملیات تنشن کنترل با استفاده از اینورتر سری IR610 و IR987 امکان پذیر است.

چالش های کنترل منطقه کششی

هر بخش دستگاه / منطقه کشش می تواند مسائل و چالش های خاص خود را در بهینه سازی کنترل کشش داشته باشد. یک بخش ماشین محور از سه مؤلفه تشکیل شده است. موتور ، اجزای انتقال نیرو (چرخ دنده ، کوپلینگ ، و غیره) و بار. سیستمهای اینورتر مدرن می توانند از درجه بالایی از کارایی برخوردار باشند ، اما این موضوع به کیفیت ماشین های انتقال نیرو بستگی دارند. اگر بخش محوردارای مشخصات مکانیکی ضعیف ، یعنی انطباق یا حرکت از بین رفته بین بار و موتور باشد ، عملکرد کنترل کشش محدود خواهد بود. تمام اجزای انتقال نیرو باید از نظر سختی مکانیکی از جمله اتصال ، شفت ها ، و به خصوص شاخه های اصلی و شفت ها ارزیابی شود.

کیفیت رول ضعیف می تواند یکی از بزرگترین چالش هابرای رول جمع کن باشد.

در سیستم کنترل کشش در برجک چرخان رول باز کن و رول جمع کن باید تغییرات سرعت را در نظر بگیرید. افزایش یا کاهش سرعت ، باید به عنوان منبع تغذیه به سیستم کنترل کشش باشد  به جای اینکه اجازه دهد کنترل PID خطا را از بین ببرد.

تنشن کنترل

برای تنظیم کشش در یک منطقه دو گزینه کنترلی وجود دارد. کنترل حلقه باز یا کنترل حلقه بسته. از هردو می توان برای کنترل کشش در یک بخش ماشین محور قطر ثابت یا یک مرکز محور رول باز کن و رول جمع کن استفاده کرد. کنترل کشش در وایندر مرکزی بسیار پیچیده است زیرا باید با تغییرات در دور و توده رول مقابله کند. تمام بخش های زیر باید به جای سرعت واقعی یا مقادیر موقعیت، سرعت یا نقاط تعیین موقعیت را دنبال کنند. 

تنشن کنترل حلقه باز

تنشن کنترل با اینورتر در حالت حلقه باز معمولاً  وقتی  که هزینه سنسور کنترل کشش مهم است در نظر گرفته می شود. سیستم کنترل کشش حلقه باز هیچ بازخورد کششی واقعی از منطقه کنترل ندارد. کنترل کشش حلقه باز فقط بر اساس یک نقطه کشش بدون بازخورد یا تأثیر از شرایط واقعی استوار است و توانایی پاسخگویی به اختلالات کششی در منطقه را ندارد. در کاربرد رول مرکزی ، نقطه کنترل باید با قطر غلتک واقعی اصلاح شود تا به گشتاور صحیح در شافت برسد. اطلاعات قطر می تواند از یک سنسور خارجی یا یک ماشین محاسبه کننده قطر حاصل شود. دقت کشش مستقیماً به مقدار قطر سیستم بستگی دارد.

تنشن کنترل  باز در مناطق کشش محور از طریق کنترل گشتاور یا کنترل محدود کننده گشتاور در اینورتر انجام می شود. اینرسی و جبران اصطکاک باید در فرایند کنترل اجرا شوند. در بهترین حالت ، دقت کنترل کشش حلقه باز در محدوده 10/4 درصد خواهد بود. کنترل کشش حلقه باز در حالت گشتاور با استفاده از موتورهای سنکرون می تواند بهبود یابد. میدان مغناطیسی در حال چرخش موتورهای سنکرون ، ثابت است و توسط آهنرباهای دائمی در روتور موتور ثابت می شود.

.

 

شکل 2: کنترل گشتاور حلقه باز – مرکز وایندر-سیستم تنشن کنترل با اینورتر

 

تنشن کنترل حلقه بسته

کنترل کشش حلقه بسته از یک سنسور اندازه گیری وزن(لود سل) و نیرو یا یک سیستم رول رقصنده برای کنترل فعال کشش در پارچه های منتقل شده استفاده می شود . سنسور اندازه گیری وزن (لود سل) می توانند کشش را از طریق سرعت یا گشتاور در سیستم اینورتر تنظیم کنند. سیستم های کشش رول رقصنده با قرار دادن غلتک رقصنده از طریق سرعت سیستم های درایو ، کشش را کنترل می کنند.

کنترل گشتاور حلقه بسته با استفاده از بازخورد سنسور وزن(لود سل) ، حلقه بسته است ، بر اساس مرجع تنظیم نقطه کشش ، که توسط قطر واقعی ساخته شده است و با خطای کشش واقعی از طریق یک حلقه کنترل کشش (PI)به عنوان یک نیروی چرخش در محدوده فعلی جبران می شود. اینرسی و جبران اصطکاک در بیشتر موارد یک ویژگی موردنیاز است که باید با این حالت اجرا شود. در شکل 3 نمونه ای از کنترل گشتاور  توسط سنسور وزن(لود سل) را توصیف می شود.

شکل 3: کنترل گشتاور حلقه بسته ( اندازه گیری وزن (لود سل)) – سیستم تنشن کنترل با اینورتر

کنترل سرعت لود سل

تصحیح ست پوینت سرعت کنترل کشش یک فرایند کنترلی حلقه بسته است ، با استفاده از مرجع سرعت وب و موقعیت رقصنده یا بازخورد کشش از یک سنسور وزن (لود سل). در این حالت دستگاه بازخورد  دهنده می تواند یک موقعیت رقصنده یا سنسور وزن(لود سل) باشد ، که توسط قطر واقعی فاکتور گرفته شده و با خطای کشش منتقل شده از طریق یک حلقه کنترل PI  (کشش ) به عنوان یک ست پوینت سرعت اضافی ، جبران می شود. اینرسی و جبران اصطکاک به اندازه حالت کنترل گشتاور حیاتی نیستند اما باید به عنوان یک ویژگی کنترل این حالت (مد) اجرا شوند. شکل 4 نمونه ای از کنترل سرعت سنسورر وزن (لود سل) است .کنترل سرعت حلقه بسته و کنترل گشتاور بهترین گزینه برای عملکرد دقیق کنترل کشش هستند.

 

شکل 4: تنظیم سرعت حلقه بسته (با سنجش سلول بار) – مرکز وایندر در سیستم تنشن کنترل با اینورتر

سنسورهای کنترل کشش و سیستم های رول رقصنده

برای مولفه سنجش فرایند کنترل کشش حلقه بسته ، دو گزینه وجود دارد : سیستم های رول رقصنده و سنسور اندازه گیری وزن (لود سل) یا مبدلهای اندازه گیری . هر دو سنسور دارای مزایا و معایبی هستند که منجر به استفاده در کاربرد های خاص می شود.

سیستم های رول رقصنده

سیستم رول رقصنده،یک سنسور کشش نیست. سیستم رول رقصنده یک قسمت بدون کار در حال حرکت آزاد است ، با نیرویی که به دلیل کشش در نتیجه موقعیت یابی پارچه به رقصنده ، به پارچه منتقل می شود .

سیستم های رول رقصنده می توانند خطی یا محوری باشند.  رقصنده های محوری رایج ترین رقصنده ها هستند ، می توان آنها را به صورت افقی یا عمودی یا از بالا یا پایین نصب کرد. متداول ترین نحوه نصب رقصنده محوری به صورت افقی است. نصب عمودی از بالا تمایل دارد که خودمحور باشد و اثر آونگ متعادل کننده یا خود تثبیت کننده بر حرکت رقصنده ایجاد کند. نصب عمودی از پایین تمایل دارد پایدار باشد .واحدهای نصب شده افقی ارجح ترین نوع کنترل کشش بهینه هستند. دامنه حرکتی معمولی برای رقصنده محوری افقی +/-30 درجه است.

عملکرد سنسور موقعیت در سیستم رول رقصنده

سیستم رول رقصنده برای کنترل موقعیت رقصنده به یک سنسور موقعیت احتیاج دارد. سنسور موقعیت بطور سنتی یک دستگاه سنجش موقعیت دارای پتانسیومتر یا دستگاه آنالوگ سنجش مشابه می باشد . به دلیل محدود بودن حرکت بازو ، سنسورهای آنالوگ مستقیم (پتانسیومتر) برای گسترش دامنه سیگنال آنالوگ نیاز به دنده دارند. پتانسیومتر و دیگر دستگاه های آنالوگ مبتنی بر ولتاژ مستعد ابتلا به نویز الکتریکی هستند. درایوهای PWM فرصتی برای ایجاد نویز ناشی از سیگنال های ولتاژ پایین دستگاه های آنالوگ ایجاد می کنند.

انکودر های نوری

انکودرهای نوری حسگر موقعیت مناسب برای سیستم های رقصنده هستند. انکودرهای نوری داده های موقعیت وضوح بالا را بدون نویز ارائه می دهند. به عنوان مثال ، یک انکودر سینوسی / کسینوسی با 22 بیت وضوح بیش از چهار میلیون (4،194،304) رزولوشن را فراهم می کند ، این تقریباً برابر با 699،050 وضوح بیش از 60 درجه حرکت رقصنده است. این بیشتر از وضوح قابل توجه است و نیاز به تجهیزات مکانیکی سنسور موقعیت را از بین می برد.سیستم رولر رقصنده به نیروی چرخشی (در محور) نیاز دارد تا به صورت کشش به پارچه منتقل شود. مکانیزم های مختلفی برای اعمال نیروی بار بر روی رقصنده استفاده شده است ، مانند وزن های ثابت یا متحرک ، فنرها ، سیلندرهای نیوماتیک استاندارد ، کلاچ روی محورهای رانده شده و غیره. بارگیری نیوماتیک بازوی رقصنده رایج ترین روش است.

تاثیر اصطکاک بر سیستم رقصنده

از بین بردن اصطکاک در دستگاه بارگیری رقصنده برای کنترل دقیق کشش بسیار مهم است. تغییر در کشش پارچه باعث تغییر موقعیت در بازوی رقصنده می شود. اصطکاک باعث تاخیر در واکنش به کشش می شود و خطای کشش را افزایش می دهد و واکنش اصلاحی را به تأخیر می اندازد. مهر و موم های موجود در سیلندرهای نیوماتیک معمولی می توانند دارای نیروهای گسسته بالا باشند. نیروهای گسسته با اندازه سوراخ سیلندر افزایش می یابد. کاهش اندازه مته سوراخ سیلندر باعث کاهش نیروی تجزیه می شود اما مکانیک بدست آوردن نیروی کافی را پیچیده تر می کند.

سیلندرهای نیوماتیک دیافراگم رول معمولاً برای بارگیری بازوهای رقصنده استفاده می شوند. این نوع سیلندر عملکرد اصطکاک پایین عملی را ارائه می دهد و در طیف وسیعی از اندازه ها از 4 اینچ مربع تا 24 اینچ مربع از سطح سیلندر تولید می شود. برای کمترین میزان اصطکاک ، سیلندر باید به جای یاتاقانهای برنز متخلخل استاندارد ، ، به کمک یاتاقانهای نورد خطی مشخص شود. سیلندرها با فنر بارگذاری داخلی تأمین می شوند. فنر ها باید خارج شوند زیرا فشار هوا نیروی خطی تری را ایجاد می کند. استفاده از سیلندر بارگیری منفرد در یک طرف بازوی رقصنده توصیه می شود. برای محافظت از سیلندر باید ایستگاه های مکانیکی در بالا و پایین بازوی رقصنده اجرا شود.

رگولاتور نیوماتیک

E/P یا  I/P (رگولاتور نیوماتیک تبدیل ولتاژ به فشار یا جریان به فشار) بهترین وسیله را برای کنترل کشش از راه دور و قابل تنظیم می باشد. انتخاب رگلاتور باید جریان کافی راستگرد و چپگرد داشته باشد تا بتواند در هنگام تغییر حجم سیلندر فشار ثابت را حفظ کند. هرگونه تغییر حجم در سیلندر بدون جبران فشار از تنظیم كننده فشار ، باعث انحراف فشار خواهد شد و باعث ایجاد خطای کشش می شود.

سیستم رقصنده مناسب

حجم بازوی رقصنده باید به گونه ای طراحی شود که در کمترین حد ممکن باشد. نيروهاي مورد نياز براي غلبه بر تغيير در حالت هاي مقاومتي در بازو رقصنده ، تحت تاثير توده يا عدم تحمل بازوها قرار خواهند گرفت. از آنجا که سیستم رول رقصنده یک وسیله کنترل موقعیت است ، با سرعت پارچه و اتصال مواد پارچه به عنوان فاکتور کنترل کننده ، باید اجزای طرح حداقل جرم در رولر رقصنده محوری را به عنوان بالاترین اولویت در نظر گرفت. این به خصوص برای شبکه های با فشار کم بسیار مهم است. برخی از سیستم های رقصنده ضد وزن را برای تعادل بازو ترکیب می کنند. از ضد وزن باید جلوگیری شود زیرا آنها به بازوی رقصنده افزوده می شوند. توده سیستم رقصنده با استفاده از اجزای آلومینیوم در ساختار بازوی چرخشی و رول می تواند به حداقل برسد. غلتک های اولترا لایت با شفت های خردکننده دوگانه ارجحیت دارند ، در صورت استفاده از شافت مرده ، باید از شفت های فلزی جلوگیری کرد.

یک سیستم رقصنده به درستی طراحی شده نه تنها کشش را به خوبی تنظیم می کند بلکه قادر به جذب گذرا به وب بدون ایجاد مشکلات کشش اضافی خواهد بود. شکل 5 یک سیستم رقصنده بارگیری شده با پنوماتیک را با استفاده از یک سیلندر دیافراگم نورد نصب شده توصیف می کند.

 

شکل 5: سیستم رقصنده بارگذاری شده نیوماتیکی

سیستم های باتری(اکومولاتور)

باتری ها برای ذخیره سازی وب وقتی که یک بخش از روند متناوب باید متوقف شود ، استفاده می شوند .به عنوان مثال وقتی که یک قطعه معیوب نیاز به تعویض دارد . در مورد بخش رول باز کن ، برای ادامه روند بدون توقف از باطری استفاده می شود.

دو نوع از باتری های وب وجود دارد ،نوع اول به طور کلی یک رقصنده لود شده با ذخیره قابل توجهی است ، نوع دیگر از کریر کنترل شده موقعیت محور استفاده می کند که توسط یک سنسور کشش کنترل می شود. معیارها و توصیه های طراحی مشابه که در مورد سیستم های رول رقصنده اعمال می شود در مورد جمع نیرو باطری بارگذاری شده اعمال می شود. به طور کلی ، نوع دوم باطری ها با کنترل فشار کشش حلقه بسته عمل می کند و نتایج کنترل کشش بهتر و بالاتری را در انتقال سرعت وب ارائه می دهد. شکل 6 نمونه ای از یک باطری در بخش رول باز کن را نشان می دهد.

شکل 6: باتری رول جمع کن

لودسل

سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) و مبدل های کششی سنسورهایی هستند که بطور خاص برای اندازه گیری کشش در یک وب طراحی شده و نیروی کشش را به یک سیگنال الکتریکی متناسب تبدیل می کنند. سیگنال الکتریکی تقویت شده و برای نمایش و یا فیدبک در کنترل حلقه کششی تقویت می شود.

بیشتر طراحی های سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) از عناصر سنجش فشار استفاده می کنند. المان فشارسنج می تواند فویل یا نیمه هادی باشد. سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل)  به طور معمول به صورت جفت با هر یک از رول های بی کار پشتیبانی می شوند. این جفت ها یک پل دیود وتسون را تشکیل می دهند (برخی از سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) شامل یک پل کامل در هر سنسور هستند). در داخل ، فشار سنج به یک سازه مکانیکی متصل شده اند که هنگام اعمال نیروی کشش ، از بین می روند. این گزارش فشار را به عنوان سیگنال الکتریکی متناسب با مقدار نیرو اعمال می کند (شکل 7)

شکل 7:سیستم اندازه گیری وزن لود سل

عملکرد لود سل

خروجی سیگنال پل سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) در رنج میلی ولت به صورت آنالوگ می باشد ، (معمولاً تا 250 میلی ولت در خروجی است). در سیستم های سنتی سیگنال خروجی با یک تقویت کننده آنالوگ تغذیه می شود که سیگنال ولتاژ را به سیستم کنترل کشش ارائه می دهد. امروزه بیشتر تولید کنندگان سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) و شرکت های شخص ثالث، تقویت کننده های سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) را با خروجی های اکثر شبکه های صنعتی مشترک عرضه می کنند. فواید آمپلی فایرهای مبتنی بر شبکه بسیار زیاد است ، می توان آنها را در نزدیکی سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) نصب کرد که طول کابلهای سیگنال در سطح mv را کاهش می دهد. سیگنال شبکه دیجیتال مصونیت صوتی بهتری به کنترل کننده کشش نسبت به سیگنال ولتاژ آنالوگ ارائه می دهد. تقویت کننده ها معمولاً از طریق ابزارهای نرم افزاری از کنترل کننده کشش قابل کالیبره شدن هستند. رابط می تواند یک سیگنال مستقیم برای سیستم کنترل PLC باشد.

انواع لود سل ها

سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) در انواع کارتریج ، بالش پنکیکی ، بلوک و طناب کشی در دسترس هستند. نوع کارتریج از یک رول شافت مرده استفاده می کند در حالی که نوع مجتمع با یک رول شافت زنده با یاتاقان در محفظه سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) سوار می شود. نوع cantilevered شامل یک پل کامل وتسون در سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) منفرد است (شکل 8 ).

 

شکل 8:انواع لودسل ها در تنشن کنترل با اینورتر

مقایسه ی رقصنده ها و سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل)

این سؤال اغلب مطرح می شود ، کدام دستگاه کشش بهترین دقت کنترل را ارائه می دهد. پاسخ به این سؤال پیچیده است زیرا هر کدام برای کاربردهای مختلف در نظر گرفته شده اند. وظیفه رقصنده ها ، تأمین ذخیره سازی برای جذب گذرا و سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) برای تنظیم کشش حالت پایدار است. با طراحی مناسب ، هر دو می توانند به یک اندازه عملکرد خوبی داشته باشند.

مزیت سیستم رقصنده

قابلیت ذخیره سازی سیستم رول رقصنده در وضعیت گذرا کشش وب یا تغییر طول سریع وب ، مانند مواردی که بر روی پروانه ها ، انشعابات سرعت صفر و سیستم های انشعاب پرواز وجود دارد ، مزیت مشخصی نسبت به سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) دارد. سیستم رولر رقصنده معمولاً در بخش های مخصوص دست بندها استفاده می شود و به ندرت در بخش های کنترل تنشن مورد استفاده قرار می گیرد. درک و اجرای معیارهای طراحی خوب اغلب عملکرد کنترل کشش در سیستم رقصنده را محدود می کند. سیستم رقصنده نشانه کشش مستقیم را ارائه نمی دهد.

مزیت لود سل

سلولهای بارشی ذاتاً ساده تر هستند و اجزای کمتری در سیستم دارند و نیاز به نگهداری نسبتاً کمی دارند. آنها ممکن است به کالیبراسیون دوره ای نیاز داشته باشند. آنها از مزیت پایداری ذاتی (بهره کمتر) در حالت کنترل گشتاور برخوردار هستند زیرا اندازه گیری و کنترل در همان محیط (نیرو) قرار دارند. سیگنال های اندازه گیری می توانند بسیار دقیق باشند و دامنه کنترل وسیعی را در بر گیرند و در هر شرایطی با سرعت پایدار ، قابلیت کنترل عالی را ارائه دهند. سنسور های اندازه گیری وزن (لود سل) دارای باطری نمی باشند  و بنابراین استفاده در در کاربرد های دارای گذر کشش شدید دشوار است.

کنترل کشش و انطباق وب

تمام مواد وب با نیرویی که اعمال می شود جابجایی یا کشیده می شوند. مقدار این کشش بستگی به نیروی اعمال شده و مدول شبکه از کشش یا انعطاف پذیری دارد. انتخاب حالت کنترل فشار کششی وایندر می تواند تحت تأثیر عوامل مختلفی باشد ، از جمله مشخصات دستگاه یا طراحی ، نوع سنسور کششی مورد استفاده در صورت وجود ، اما به طور معمول عامل اصلی تعیین کننده ، انطباق مواد وب در حال انتقال خواهد بود.

حالت های کنترل گشتاور معمولاً وقتی استفاده می شود که محتوای وب از انطباق بسیار کمی برخوردار باشد یا “غیر قابل توسعه” باشد ، به عنوان مثال. پلی استر ، کاغذ سنگین ، فولاد ، آلومینیوم یا فلزات دیگر. با داشتن یک وب غیر سازگار ، افزایش بیشتر سیستم دارای یک سیستم کنترل سرعت باعث می شود که این سیستم به سمت بی ثباتی و بهینه سازی  تنظیم شود. حالت های کنترل فعلی یا گشتاور کنترل نسبت به طیف گسترده تری از شرایط ، پایدارتر هستند. در صورت اجرای حالت های گشتاور ، اگر دقت تنش بسیار مهم است حالت حلقه بسته را با بازخورد کشش در نظر بگیرید.

نتیجه گیری

درک اصول کنترل کشش وب می تواند در تعیین مواردی که بر عملکرد کنترل کشش وب تأثیر می گذارند در هر منطقه کشش مؤثر باشد و منجر به بهینه سازی شود. طراحی دقیق سیستم کششی و اجرای فناوری های فعلی منجر به بهبود عملکرد و کیفیت محصول خواهد شد