اینورتور  

مقدمه:

دستگاه کنترل دور یکدستگاه الکتریکی می باشد که با تغییر فرکانس وولتاژ خروجی موجب کنترل وتغییر سرعت الکتروموتورهای استاندارد با جریان متناوب می گردد.

این دستگاه قابلیت کنترل الکتروموتورهای باقدرت یک اسب به بالا را دارا می باشدوقابل نصب برروی کلیه دستگاه های تاسیساتی که از الکتروموتور استفاده می نمایند است مانند انواع فن وپمپ.کاربرد دستگاههای کنترل دور درتاسیسات،علاوه بر هوشمند نمودن سیستم وافزایش عمر الکتروموتوربه تنهایی قابلیت کاهش مصرف برق تا 50% را داراست.دستگاههای کنترل دور هم اکنون بطور گسترده ای در تاسیسات کشورهای آمریکایی واروپایی نصب گردیده وموجب کاهش مصرف برق دستگاه های مزبور می گردندو علت استقبال گسترده از کنترل دور جبران هزینه های خرید ونصب آن در کمتر از یکسال از محل صرفه جویی در مصرف برق می باشد.

مزایای کنترل دور

دستگاه کنترل دور جهت راه اندازی وهدایت الکتروموتورهای پمپها وفنها مورد استفاده قرار می گیرد وشامل تجهیزات الکتریکی والکترونیکی  میباشد که در مقایسه با تابلوهای برق موجود به مراتب از ابعاد کوچکتر وقابلیت بسیار بالاتری برخوردار هستند:

صرفه جویی در مصرف انرژی

بدلیل ماهیت اصول تاسیسات،بار سرمایش یا گرمایی ساختمان در ساعات مختلف شبانه روز وفصل،متغییر می باشد.بار سرمایی یا گرمایی مورد نیاز ساختمان از طریق سیستم های هوا مانند هواسازها ویا آب به ساختمان منتقل می گردد ولی از آنجایی که در سیستم های سنتی موجود دور الکتروموتور مربوط به فن یا پمپها ثابت است وتغییر نمی نماید،مقدار جریان خروجی نیز در حداکثر آن می باشد،حال آنکه بدلیل متغیر بودن بار سرمایشی وگرمایشی ساختمان وعلم به اینکه معمولا" ظرفیت دستگاههای تاسیساتی بیش ازبار سرمایشی وگرمایی ساختمان طراحی ونصب می گردد،تنها بین 5% الی 15% از زمان کارکرد دستگاهها نیاز به حداکثر بار می باشد ودر سایر موارد در روش موجود از طریق قرار دادن دمپر ویا شیرهای کنترل مقدار جریان هوا وآب در داخل کانالها ولوله ها کاسته وکنترل می گردد.به عبارت دیگر دمپر ویاشیرهای کنترل مشابه ترمزی برای فن ویاپمپ مورد استفاده قرار می گیرد.درحالی که درسیستم جدید وبا وجود کنترل دور مقدار جریان مورد نیاز سیستم از طریق حسگرهای فشار،دما اندازه گیری شده ومتناسب باآن سرعت فن یاپمپ کاهش می یابد.با توجه به قانون حاکم بر الکتروموتورها،مقدار قدرت ومصرف برق الکتروموتورها باتوان سوم سرعت فن یا پمپ نسبت مستقیم دارد.بعنوان مثال درصورت کاهش سرعت فن یا پمپ به نصف،مصرف برق الکتروموتور8برابر کاهش می یابد.جهت درک بهتر از تفاوت این دو سیستم شرایطی راتصور کنید که در هنگام رانندگی برای کم کردن سرعت خودرو بجای کاهش فشار برروی پدال گاز،ترمز گرفته درحالی که همچنان پدال گاز را می فشاریم.

راه اندازی نرم فن یا پمپ

علاوه بر موارد ذکر شده،دستگاه های کنترل دور موجب کاهش قابل توجه مصرف برق در هنگام راه اندازی فن یا پمپ می شوند.بعنوان مثال یک الکتروموتور جریان متناوب در هنگام راه اندازی ودر زمان دورگرفتن نیاز به 600%الی800% جریان نامی خود دارد.درحالی که اگر الکتروموتور با کنترل دور راه اندازی شود،جریان راه انداز تنها 110%جریان نامی آن خواهد بود.

کنترل دور نقش مهمی نیز در افزایش فاکتور قدرت دارد.بعنوان مثال یک فن که از دمپر برای کنترل دبی سود می برد در شرایطی که مقدار دبی 40% مقدار نامی باشد،دارای فاکتور قدرت40%یا حتی کمتر می باشد،درحالی که اگر این فن باکنترل دور کنترل شود درشرایط 40%دبی،فاکتور قدرت در حدود 80%می باشد.

راه اندازی نرم فن ها در هواسازهای بیمارستان ها مخصوصا" اتاق عمل بسیار مهم می باشد ومانع انتشار گرد وغبارهای ریز ومیکرونیزه که در دیوارهای کانال ها رسوب کرده اند به داخل فضای اتاق عمل می گردد.افرادی که در نگهداری تاسیسات بیمارستانی فعالیت دارند،بخوبی از اهمیت این موضوع ومشکلاتی که درهنگام راه اندازی هواسازها بوجود می آید،آگاهی دارند.

درصورت راه اندازی فن وپمپ توسط کنترل دور،صدای ناهنجار ناشی از حرکت سریع شفت وتسمه ها برطرف می گردد.

محافظت از سیستم وافزایش عمر قطعات مکانیکی

دستگاه کنترل دور مجهز به یک میکروکامپیوتر می باشد که می تواند مقدار ولتاژ وجریان ورودی وخروجی را بصورت لحظه ای اندازه گیری کند.سیستمهای محافظتی نصب شده در کنترل دور جایگزین رله حرارتی وکنترل فاز وکنتاکتور شدهاست وبادقت بسیار بالایی به محض اختلال در جریان برق ورودی از جمله 2فاز شدن الکتروموتور را خاموش ومانع آسیب رسیدن به آن می گردد.به عبارت دیگر با وجود کنترل دور پدیده سوختن الکتروموتور دیگر اتفاق نمی افتد.

دستگاه کنترل دور قابلیت تحمل نوسانات ولتاژ را دارد ودریک رنج خاص آن را اصلاح می کند.دستگاه کنترل دور قابلیت راه اندازی مجدد فن یا پمپ را بعد از قطع برق،بدون نیاز به حضور اپراتور را دارا می باشد.در هنگام بروز اختلال با ارسال پیغام متناسب جهت اطلاع اوپراتور،الکتروموتور را خاموش می نماید.این توانایی در هنگام خراب شدن بلبرینگ های الکتروموتور یا پارگی تسمه پروانه فن اهمیت زیادی دارد.

درعین حال همانطور که گفته شد،باوجود کنترل دور الکتروموتور با دور کمتری حرکت کرده وموجب کاهش سایش وفرسودگی قطعات متحرک آن از جمله بلبرینگ ها می شود ودر نتیجه عمر الکتروموتور افزایش می یابد.

سیستم هوشمند

ریزپردازنده موجود در کنترل دور این امکان را فراهم می کند که اپراتور،برنامه ی کاری دستگاه را ازطریق پنل وارد کرده،این برنامه شامل تعیین زمان کار دستگاه در طول شبانه روز وهفته وتنظیمات دیگر از جمله دما وفشار مناسب براساس نیازمندیهای محیط می باشد.بدلیل امکان برنامه ریزی کنترل دور سیستم کاملا" انعطاف پذیر بوده وقابلیت تغییر برنامه در کوتاه ترین زمان وجود دارد.

در عین حال کامپیوتر تمام اطلاعات از جمله مصرف جریان،قدرت وسرعت فن یا پمپ را ذخیره کرده ودر صورت نیاز می توان به آن دسترسی داشت.این امکان جهت بررسی عملکرد دستگاه وبررسی شرایط کاری آن اهمیت فراوانی دارد.دستگاه کنترل دور از طریق پورتهای آنالوگ ودیجیتال خود قابلیت ارتباط با سیستم هوشمند ساختمان(BMS)را دارد وازاین طریق قابلیت هماهنگ شدن با سایر اجزا BMS را دارا می باشد.

ضرورت استفاده ازسیستم کنترل هوشمند دور بر روی الکتروموتور

در این قسمت توجیه اقتصادی نصب سیستم کنترل هوشمند دور الکتروموتور، به صورت ساده بیان شده است و در قسمتهای بعدی می توانید مزایای این سیستم را مشاهده ومطالعه فرمائید.

بعنوان مثال شما مالک یک مجتمع مسکونی در حال ساخت می باشیدوقصد خرید یک دستگاه چیلر را دارید.معمولا" فروشندگان چیلرمزایای دستگاه خود را توضیح می دهند وشما باید تصمیم بگیرید که چه نوع چیلری خریداری نمائید،جذبی یا کمپرسوری؟

در اینجا هدف ما بیشتر در مورد هزینه های اولیه خرید دستگاه وتفاوت برق مصرفی آن نسبت به دیگری می باشد، بنابراین با عملکرد چیلرها کاری نداریم.

برای خرید چیلر جذبی شما باید هزینه اولیه بیشتری پرداخت نمائید،اما مصرف برق این دستگاه بسیار اندک می باشد.

برعکس آن برای خرید چیلر کمپرسوری شما هزینه اولیه کمتری پرداخت می نمائید،اما مصرف برق این نوع چیلر بسیار سنگین است که با افزایش هزینه برق مصرفی هر سال این هزینه نسبت به سال قبل بیشتر می گردد.بعد از گذشت زمان کوتاهی می بینیم که هزینه برق مصرفی چیلر کمپرسوری با مابه التفاوت هزینه اولیه خرید چیلر جذبی برابر می گردد،پس از آن نیز هزینه برق چیلر کمپرسوری همیشه وجود دارد،اما چیلر جذبی هزینه برق مصرفی آن همچنان نسبت به چیلر کمپرسوری بسیار اندک می ماند.

در اینجا تفاوت نصب سیستم کنترل هوشمند دور و عدم نصب آن مانند مثال بالا می ماند.

یعنی در صورتی که این سیستم نصب گردد،پس از گذشت زمان کوتاهی هزینه اولیه آن جبران می گردد وشما می توانید از مزایای آن بهره مند گردید.

برجهای خنک کننده فایبرگلاس همانند رادیاتور خودرو نقش حیاتی در تداوم کار چیلرها دارند .اگر در خودرو رادیاتور خراب گردد موتور خودرو  نمی تواند کار کند.در چیلرها هم مانندخودرو اگر برج خنک کننده خراب شود چیلر قادر به کار نیست.برای سلامت نگه داشتن وطولانی کردن عمر برجها باید از آنها وبخصوص قسمتهای مکانیکی آن بخوبی مراقبت نمود.

قسمتهای مکانیکی برجها عبارتند از:

الف)کلگی توزیع آب که لوله های توزیع به آن متصل است.

برای بالا بردن طول عمر قسمت توزیع آب می توان سختی آب را توسط دستگاههای سختی گیر پائین آورد تا رسوب آب باعث گرفتگی این قسمت نگردد وطول عمر آن را بالا برد.در ضمن با این کار پکینگهای برج خنک کننده نیز سلامت می مانند.

ب)فن وقسمت کاهنده سرعت

برای بالا بردن طول عمر این قسمتها،قبل از استارت دستگاه در شروع فصل کار یا پایان فصل کار باید تیغه های فن را کاملا" تمیز نمائید.قسمت کاهنده را نیز باید گریس کاری نمائید.

ج)الکتروموتور وپولی متصل به آن

بصورت معمول الکتروموتور فن را توسط دمای آب خروجی کنترل می نمایند که یک ترموستات این را بعهده دارد. در اینجا باید به این نکته توجه داشت که در این روش بصورت پی در پی الکتروموتور روشن وخاموش می گردد.

معایب این کار بشرح ذیل می باشد:

1-جریان کشیدن بسیار زیاد هنگام استارت الکتروموتور(ضربه به شبکه برق وانتخاب رنج بالاتر تجهیزات راه اندازی)

2-ضربه به الکتروموتور(در زمان استارت واستوپ)

3-ضربه به فن وقسمت کاهنده سرعت(در زمان استارت)

4-صدای ناهنجار وآزار دهنده روشن وخاموش شدن (بخصوص در شب)

5-پایین آوردن طول عمر تسمه ها(بدلیل لغزش های مکرر)

6-معیوب شدن زود هنگام فن،قسمت کاهنده،الکتروموتور وپولی آن

برای نرم روشن وخاموش شدن،ضربه نزدن الکتروموتور،فن،قسمت کاهنده وبرای از بین بردن صدای ناهنجار استارت می توان از دستگاه کنترل دور (اینورتر) استفاده نمود که در زیر چگونگی عملکرد ومزایای آن توضیح داده خواهد شد.

*مزایا،مشخصات فنی وچگونگی عملکرد دستگاه کنترل دور فرکانسی روی الکتروموتور فن برج

الف)مزایا

1-صرفه جویی در مصرف انرژی

2-کنترل دقیق ومستمر دمای آب خروجی

3-نیاز به برق کمتردر مقایسه با سیستمهای بدون کنترل دور

4-راه اندازی نرم وبدون صدای موتور(در هنگام افزایش ویا کاهش سرعت)

5-افزایش عمر الکتروموتور به جهت عدم قطع ووصل های پی در پی

6-قابلیت نصب به سیستمهای   PLC(برنامه پذیری ومانیتورینگ در صورت نیاز وداشتن اتاق کنترل)

7-ثابت نگه داشتن دمای خروجی آب برج در هنگام تغییرات وضعیت آب وهوا

8-بی نیاز شدن به کنتاکتور،بی متال،کنترل فاز وغیره

ب)مشخصات فنی

1-دستگاه کنترل دور فرکانسی مطابق باقدرت الکتروموتور انتخاب خواهد شد.

2-برق ورودی آن 400 ولت سه فاز بافرکانس 50 هرتز می باشد.

3-خروجی دستگاه کابل سه فاز است که به الکتروموتور وصل می گردد.

4-اینورتر والکتروموتور باید به سیستم ارتینگ وصل گردد.

5-اینورتر رامی توان به دو صورت دستی ویا از طریق سیگنال الکتریکی (اتوماتیک) راه اندازی کرد.

ج)چگونگی عملکرد 

جهت کنترل دور فن برج خنک کننده، نیاز به سنسور و نمایشگر دما، کنترل دور فرکانسی، یک کلید جهت قطع و وصل کلی مدار می باشد. به ورودی کنترل دور برق سه فاز وصل می گردد و خروجی آن به الکتروموتور متصل میشود.  پس از مراحل نصب ، در مرحله اول تنظیم نمایشگر و سنسور حرارتی مد نظر می باشد، که دما را توسط سنسور حرارتی دریافت کرده وپس ازتبدیل  آن به سیگنال الکتریکی،به کنترل دور می رساند. کنترل دور براساس  سیگنال دریافتی دور الکتروموتور را تغییر میدهد.حال میتوان برای چگونگی راه اندازی الکتروموتور، برای  کنترل دور زمان تعریف کرد ویا برای خاموش شدن آن هم به همین صورت عمل نمود. اگر دمای مربوطه مثلا"بین 28درجه سانتیگراد  الی 32درجه سانتیگراد تنظیم شده باشد  سیگنال ارائه شده از سنسور حرارتی  (اگربصورت جریان باشد) 20 ˜ 4میلی آمپر را به کنترل دور می دهد که برهمین اساس دور از صفر الی 1500دور بردقیقه تغییرمی کند.در صورتیکه دما بالای 32درجه سانتیگراد باشد دور موتور 1500دور بردقیقه خواهد بود وچنانچه دمای خوانده شده کمتر ازمقدار فوق وتاحد 28درجه سانتیگراد باشد،دراینصورت تعداد دوربر دقیقه موتور براساس دما تغییر می یابد.این تغییرات تازمانی که دما به 28درجه سانتیگراد برسد ادامه یافته وهنگامی که مقدار آن به 28درجه سانتیگراد وکمتراز آن رسید درطی محدوده زمانی تعریف شده دور موتور به صفرخواهد رسید.

k