مزایا و معایب موتور اینورتر

موتور اینورتر یا الکتروموتور اینورتری، یک موتور الکتریکی است که با کمک درایو اینورتر کنترل میشود. این نوع موتورها قابلیت کاهش یا افزایش سرعت را بر اساس نیاز دارند. موتور اینورتر دارای یک وسیله الکتریکی به نام اینورتر یا مبدل جریان است که به تغییر فرکانس کمک میکند.

عملکرد موتور اینورتر

اینورترها طراحی و تولید میشوند تا کمک کنند سرعت موتورها در حین کار تغییر نکند و جریان هجومی در هنگام راه اندازی موتور برای اولین بار کاهش یابد. برای انجام این کار، درایو  برق AC ورودی 50 هرتز را می گیرد و آن را به یک ولتاژ DC اصلاح می کند. سپس این ولتاژ DC توسط ترانزیستورهای قدرت در فرکانس‌های بسیار بالا «خرد» می‌شود تا موج سینوسی که به موتور ارسال می‌شود شبیه‌سازی شود. با تبدیل برق ورودی به DC و سپس تبدیل مجدد آن به AC، درایو می تواند ولتاژ خروجی و فرکانس خروجی خود را تغییر دهد و در نتیجه سرعت موتور را تغییر دهد. همه چیز عالی به نظر می رسد، درست است؟ فرکانس و ولتاژ خروجی به موتور را کنترل می کنیم، بنابراین سرعت آن را کنترل می کنیم.

موتورهای AC را می توان توسط کنتاکتور و استارت های خطی هدایت کرد. برق ارسالی به موتور یک موج سینوسی بسیار تمیز (واقعی) با فرکانس 50 هرتز و پیک های نویز و ولتاژ نسبتا کم است، با این حال، اشکالاتی وجود دارد که در زیر به آن اشاره شده است.

معایب موتورهای الکتریکی و حل آن با اینورتر

1- موتورها فقط می توانند با یک سرعت به صورت الکتریکی کار کنند (کاهش سرعت معمولاً توسط گیربکس صنعتی یا وسایل مکانیکی دیگر که معمولاً ناکارآمد هستند انجام می شود) و هجوم جریان الکتریکی (زمانی که موتور برای اولین بار روشن می شود) معمولاً انجام می شود که 5 تا 6 برابر جریان معمولی که موتور مصرف می کند را به همراه دارد. دستگاه کاهش سرعت ، گران و حجیم است، و هجوم جریان می تواند سیستم های برق و بارگذاری را خراب کند (سیستم تهویه مطبوع را در یک خانه قدیمی تصور کنید - وقتی کمپرسور روشن می شود، چراغ ها کم نور می شود).

اینورترها در ابتدا برای کنترل سرعت موتورهای استاندارد استفاده می شدند، اما مشخص شد که لبه های تیز (Spikes) شکل موج ولتاژ بالا که توسط سوئیچینگ سریع اینورتر ایجاد شده اند به تدریج عایق موتورهای استاندارد را ضعیف می کند.

2- مشکل دوم برای موتورهای استاندارد این بود که آنها اغلب با فن های نصب شده روی شفت خنک می شدند و هنگام کار با سرعت های آهسته تحت کنترل اینورتر ، بیش از حد گرم می شدند. این عوامل منجر به معرفی موتورهای وظیفه اینورتر شد. افزایش نرخ شکست برای موتورهای تغذیه اینورتر منجر به معرفی موتورهایی برای کار اینورتر شد.

مزایای موتورهای مخصوص اینورتر

موتورهای اینورتر به گونه‌ای طراحی شده‌اند که سرعت‌های بسیار پایین‌تری را بدون گرمای بیش از حد تحمل کنند و می‌توانند در برابر افزایش ولتاژ بدون از کار افتادن عایق ، مقاومت کنند. با افزایش عملکرد، هزینه افزایش می یابد. در صورت نیاز به عملکرد بیشتر، این هزینه اضافی می تواند ارزش آن را داشته باشد. اینورترها یک فرکانس پایین را با سوئیچینگ سریع ولتاژهای DC در پالس‌ها شبیه‌سازی می‌کنند که قدرت را در شکل های موج سینوسی تقریبی ارائه می‌کنند. این پالس ها افزایش ولتاژ ایجاد می کنند.

موتورهای مخصوص اینورتر ، با سیم های مغناطیسی پیچیده می شوند که مقاومت بالاتری در برابر افزایش ولتاژ دارد. سپس قطب های موتور ، زخمی شده در لاک مرغوب آغشته شده و مکرراً پخته می شوند. این لاک تا ضخامت بالاتری نسبت به موتورهای استاندارد ساخته شده است که به افزایش توانایی مقاومت در برابر افزایش ولتاژ می‌افزاید.

اینورترها به موتورهای الکتریکی استاندارد اجازه می‌دهند تا در فرکانس‌های پایین شبیه‌سازی شده تغذیه شوند و اجازه می‌دهند در سرعت‌های پایین بچرخند. این بدان معناست که فن خنک کننده موتور نیز با سرعت کم می چرخد و هوای خنک کننده کافی را ارائه نمی دهد. موتورهای اینورتر یا برای کار در دماهای بالاتر درجه بندی شده اند یا دارای یک فن کمکی با سرعت ثابت هستند که خنک کننده را در سرعت های پایین فراهم می کند.

موتورهای مخصوص اینورتر

اصطلاح " موتور مخصوص اینورتر" به موتوری اشاره دارد که سرعت آن توسط یک اینورتر یا VFD (درایو فرکانس متغیر) کنترل می شود. در حالی که هم موتورهای اینورتر و هم موتورهای استاندارد می‌توانند تحت VFD کار کنند، تفاوت‌های اصلی در ساخت و قابلیت نهفته است.

یک موتور همه منظوره که با اینورتر راه اندازی شده می تواند بیش از حد گرم شود اگر خیلی کند کار کند. (موتورها اگر کمتر از سرعت نامی خود کار کنند ممکن است داغ شوند.) از آنجایی که اکثر موتورهای عمومی خود را با فن های روی محور خنک می کنند، سرعت های آهسته به معنای خنک شدن کمتر است. اگر موتور بیش از حد گرم شود، عمر یاتاقان و عایق کاهش می یابد. بنابراین حداقل سرعت مورد نیاز برای همه موتورها وجود دارد. به طور خلاصه، موتورهای همه منظوره را می توان با درایوها در بسیاری از کاربردها راه اندازی کرد.

مقایسه موتورهای مخصوص اینورتر در مقابل موتور استاندارد 

شما می توانید با پاسخ دادن به این 3 سوال کاربردی کلیدی تعیین کنید که کدام موتور به بهترین وجه کارایی عملیاتی شما را بهینه می کند:

کاربرد گشتاور ثابت است یا گشتاور متغیر؟

اولین عامل مهمی که می بایست در مقایسه یک موتور مخصوص اینورتر در مقابل موتور استاندارد در نظر گرفته شود، قابلیت گشتاور است. کاربردهای گشتاور متغیر، مانند کاربردهای فن و پمپ، با افزایش سرعت، به گشتاور بیشتری نیاز دارند. موتورهای استاندارد معمولاً در سرعت های پایین تر به جهت کاهش گشتاور بیش از حد گرم نمی شوند. بنابراین، کاربردهای گشتاور متغیر معمولاً با موتورهای استاندارد جفت می شوند.

کاربردهای گشتاور ثابت، مانند نوار نقاله یا کاربردهای عمومی ماشین، به همان مقدار گشتاور در سراسر محدوده سرعت نیاز دارند. از آنجایی که موتورهای مخصوص اینورتر طوری طراحی شده‌اند که در سرعت‌های پایین کار می‌کنند و بیش از حد گرم نمی‌شوند، لذا می‌توانند محدوده سرعت گشتاور ثابت بیشتری نسبت به موتورهای استاندارد تولید کنند.

حداکثر و حداقل دور موتور در دقیقه چقدر است؟

با توجه به قابلیت‌های منحصر به‌ فرد موتورها، تعیین محدوده سرعت برنامه ، اغلب می‌تواند هنگام در نظر گرفتن یک موتور مخصوص اینورتر در مقابل موتور استاندارد، شما را در جهت درست راهنمایی کند. بسته به اندازه (HP) و نوع، یک موتور استاندارد و کاملاً محصور با فن خنک کننده ، برای محدوده سرعت گشتاور ثابت 4:1 تا 10:1  ، قدرت دارد. اگر برنامه به محدوده سرعتی فراتر از آنچه در پلاک موتور کار استاندارد ذکر شده است نیاز دارد، باید یک موتور وظیفه اینورتر در نظر گرفته شود. موتورهای وظیفه اینورتر می توانند محدوده سرعت تا 1000:1 یا بیشتر را در خود جای دهند و می توانند گشتاور کامل را در سرعت صفر ارائه دهند و همچنین در سرعت پایه خود کار کنند.

چرخه کاری (Duty Cycle) و عملکرد دینامیکی مورد نیاز برای کاربری چیست؟

چرخه کار موتور یا تعداد دفعات شروع/توقف موتور در ساعت و همچنین عملکرد دینامیکی ( سرعت مورد نیاز موتور برای رسیدن به سرعت بار )، دو شاخص کلیدی برای تعیین نوع عملکرد موتور مورد نیاز است. در کاربردهایی که همگام سازی سرعت برای کیفیت تولید بهینه بسیار مهم است، مانند شفت خط الکترونیکی، موتورهای مخصوص اینورتر با انکودر به دلیل توانایی آنها در ارائه اطلاعات سرعت و موقعیت روتور ترجیح داده می شوند. در صورت نیاز، موتورهای مخصوص اینورتر می‌توانند محدوده‌های سرعت وسیع‌تری، کیت‌های انکودر و همچنین طراحی‌های خنک‌کننده موتور برای عملکرد با سرعت کم ، ارائه دهند.