طبقه بندی انواع درایوهای الکتریکی

طبقه‌بندی درایوهای الکتریکی یا انواع درایو الکتریکی

طبقه‌بندی درایوهای الکتریکی بسته به اجزای مختلف سیستم درایو می‌تواند انجام شود. اکنون طبق طراحی ، درایوها را می‌توان به سه نوع درایو تک موتور ، درایو موتور گروهی و درایو چند موتوره طبقه‌بندی کرد. انواع درایو الکتریکی این گروه به دلیل پیچیدگی‌های مختلف در صنایع مدرن مورد‌استفاده قرار می‌گیرند. درایوهای چند موتوره در صنایع سنگین یا جایی که واحدهای مختلف موتوری مانند حمل و نقل ریلی مورد نیاز‌است استفاده‌می‌شود. اگر از دیدگاه دیگری تقسیم کنیم ، این درایوها دو نوع هستند:

1. درایوهای از نوع برگشت پذیر
2. درایوها از نوع غیر قابل برگشت.

این امر عمدتاً به توانایی سیستم درایو برای تغییر جهت شار تولیدی بستگی دارد. بنابراین ، چندین طبقه‌بندی درایو در بالا مورد بحث قرار گرفته‌است.

مشاهده ویدیوی تنظیمات درایو اینورتر زیمنس

 

قطعات درایوهای الکتریکی

نموداري كه طراحي مدار اصلي و اجزاي يك درايو را نشان مي‌دهد ، همچنين نشان مي‌دهد كه درايوها بخش‌هاي ثابت مانند ، بار ، موتور ، مدولاتور قدرت ، واحد كنترل و منبع را دارند. این تجهیزات به عنوان بخشی از سیستم درایو شناخته‌می‌شوند. حال بارها می‌توانند از انواع مختلفی باشند یعنی می‌توانند شرایط خاص و شرایط متعدد داشته‌باشند که بعداً مورد بحث قرار می گیرد ، اول از همه درباره چهار قسمت دیگر درایوهای الکتریکی یعنی موتور ، مدولاتور توان ، منبع و کنترل بحث خواهیم کرد.

موتورهای الکتریکی انواع مختلفی دارند.

این موتورهای DC را می‌توان به چهار نوع تقسیم کرد :

• 1- موتور DC با تحریک شنت(موازی)
• 2-  موتور DC با تحریک سری
• 3- موتور DC کمپوند
• 4- موتور DC با آهنربا دائمی.

 موتورهای AC از دو نوع برخوردار هستند

• 1- موتورهای القایی
• 2- موتورهای سنکرون.

 موتورهای سنکرون از دو نوع هستند

• 1- میدان گرد
• 2- آهنربای دائمی

و موتورهای القایی نیز دو نوع هستند

• 1- قفس سنجابی
• 2- روتور سیم پیچی‌شده

علاوه بر همه اینها ، موتورهای استپر و موتورهای رلوکتانسی نیز جزئی از سیستم های درایو محسوب می‌شوند.

بنابراین انواع مختلفی از موتورهای الکتریکی وجود دارد و طبق مشخصات و کاربردهای آنها از آنها استفاده می‌شود. هنگامی که درایوهای الکتریکی چندان رایج نبودند ، موتورهای القایی و سنکرون معمولاً تنها در شرایطی استفاده می شدند که سرعت ثابت  لازم باشد. برای کاربرد های درایو با سرعت متغیر ، از موتورهای DC استفاده می شده است. اما همانطور که می دانیم موتورهای القایی با همان مقدار نامی موتورهای DC دارای مزایای مختلفی هستند مانند وزن کمتر ، هزینه کمتر ، حجم کمتر دارند و محدودیت کمتری در مقدار نامی های حداکثر ولتاژ ، سرعت و قدرت وجود دارد. به همین دلایل ، موتورهای القایی به سرعت جایگزین موتورهای DC شدند.

علاوه بر این ، موتورهای القایی از نظر مکانیکی قوی تر هستند و نیاز به نگهداری کمتری دارند. هنگامی که موتورهای سنکرون در نظر گرفته می‌شوند ، موتورها با سیم پیچ میدان و موتورهای سنکرون با آهنربای دائمی نسبت به موتورهای القایی دارای راندمان بار کامل و ضریب توان بیشتری هستند ، اما اندازه و هزینه موتورهای سنکرون بیشتر از موتورهای القایی برای همان توان نامی است.

موتورهای DC بدون جاروبک شبیه به موتورهای سنکرون آهنربا دائم هستند. آنها برای کاربرد های سروو مورد‌استفاده قرار می‌گیرند و امروزه به عنوان یک جایگزین کارآمد برای موتورهای سروو دی سی مورد‌استفاده قرار می‌گیرند زیرا آنها معایب مانند مشکل کموتاسیون ندارند. در کنار این ، از موتورهای استپر برای کنترل موقعیت استفاده‌می‌شود و برای کنترل سرعت از موتورهای رلوکتانسی استفاده می‌شود.

مدولاتور توان

– دستگاه هایی هستند که ماهیت یا فرکانس را تغییر می‌دهند و همچنین شدت نیرو را برای کنترل درایوهای الکتریکی تغییر می‌دهند. تقریباً ، مدولاتور های توان [1]را می‌توان به سه نوع طبقه‌بندی کرد ،

1. مبدل‌ها [2]
2. مدارهای امپدانس متغیر [3]
3. مدارهای سوئیچینگ[4]

همانطور که از نام آن پیداست ، مبدل‌ها برای تبدیل جریان از یک نوع به نوع دیگر استفاده‌می‌شوند. بسته به نوع عملکرد ، مبدل‌ها را می‌توان به 5 نوع تقسیم کرد

1. مبدل‌های AC به DC
2. تنظیم کننده های AC
3. مبدل‌ها یا برش دهنده های [5]DC-DC
4. اینورترها[6]
5. سیکلو کانورتر ها

مبدل‌های AC به DC برای به دست آوردن منبع تغذیه DC  با ولتاژ ثابت از منبع تغذیه AC استفاده‌می‌شوند. نمودار بسیار اساسی مبدل‌های AC به DC مانند شکل زیر‌است .

برای بدست آوردن ولتاژ تنظیم شده از رگولاتورهای ولتاژ AC استفاده‌می‌شود ، در این تنظیم کننده‌ها به طور عمده اتوترانسفورماتور یا تب چنجر استفاده‌می‌شوند.

برای دریافت ولتاژ متغیر DC برش دهنده های DC-DC استفاده‌می‌شود. ترانزیستورهای ، IGBT ، GPO ، قدرت MOSFET عمدتا برای این منظور استفاده‌می‌شوند.

اینورترها برای دریافت AC از DC استفاده‌می‌شوند ، این عمل دقیقاً مخالف کار با مبدل‌های AC به DC‌است. از نیمه هادی های PWM برای تبدیل  جریان از AC به DC استفاده‌می‌شود.

برای تبدیل فرکانس ثابت و ولتاژ ثابت AC به فرکانس متغیر و ولتاژ متغیر AC از سیکل کانورترها استفاده می‌شود. تریستورها در این مبدل‌ها برای کنترل زاویه آتش  استفاده می‌شوند.

همچنین

از مدارهای امپدانس متغیر برای تغییر سرعت با تغییر مقاومت یا امپدانس مدار استفاده‌می‌شود. اما این روش های کنترل در درایوهای کم هزینه DC  و AC استفاده می‌شود. دو یا چند مرحله وجود دارد که می‌توان با کمک کنتاکتورها به صورت دستی یا خودکار کنترل کرد. برای محدود کردن  جریان راه اندازی سلف در موتورهای AC استفاده‌می‌شود.

کلید زنی مدار در موتورها و درایوهای الکتریکی برای اجرای روان موتور بکار می رود و در ضمن در مقابل خطا نیز از دستگاه محافظت می‌کند. این مدارها برای تغییر ناحیه کاری [7]در هنگام کار یک موتور استفاده می‌شوند. و این مدارها برای بهره برداری از موتور و درایوها مطابق توالی از پیش تعیین‌شده ، اینترلاک‌ها ، قطع اتصال موتور از مدار اصلی در طی هر شرایط غیر عادی یا خطا اجرا می‌شوند.

منابع ممکن است یک فاز و یا 3 فاز باشند. منبع تغذیه 50 هرتز رایج ترین نوع برق در ایران است ، هم برای مصارف داخلی و هم در تجارت. موتورهای سنکرون که از منبع تغذیه 50 هرتزی تغذیه می‌شوند ، حداکثر سرعت آنها را تا 3000 دور در دقیقه است و برای بدست آوردن سرعت بالاتر به فرکانس بالاتر احتیاج دارند. موتورهای قدرت کم و متوسط ​​از منبع تغذیه 400 ولت تغذیه می‌شوند و مقادیر نامی بالاتری همچون 3.3 کیلو ولت ، 6.6 کیلو ولت ، 11 کیلو ولت و غیره نیز ارائه می‌شود.

واحد کنترل 

انتخاب واحد كنترل به نوع مدولاتور قدرتي كه استفاده مي شود بستگي دارد. اینها انواع مختلفی دارند ، مانند وقتی که از مبدل‌های نیمه هادی استفاده می‌شود ، پس از آن واحد کنترل از مدارهای آتش تشکیل شده است که از دستگاه های خطی و میکروپروسسور استفاده‌می‌کنند. (در واقع با مدار آتش سوئیچینگ تجهیزات الکترونیک قدرت را بر اساس زمان مورد نیاز انجام می دهیم)

بنابراین ، بحث فوق یک مفهوم ساده در مورد چندین قسمت از درایو الکتریکی ارائه می‌دهد.

مزایای استفاده از درایوهای الکتریکی

درایوهای الکتریکی این روزها به راحتی کنترل می‌شوند اما این تنها مزیت درایوهای الکتریکی نیست. چندین مزیت دیگر نیز وجود دارد که در زیر ذکر شده است:

1. این درایوها با گشتاور ، سرعت و قدرت خیلی وسیع دسترس هستند.
2. مشخصات کنترل این درایوها قابل انعطاف است.
   با توجه به الزامات بار ، اینها می‌توانند حالت پایدار و خصوصیات دینامیکی مورد نیاز را شکل دهند. و همچنین کنترل سرعت ، ترمز الکتریکی ، چرخ دنده ، راه اندازی بسیاری از سیستم ها و موتورها می‌تواند انجام شود.
3. این درایوها سازگار با هر نوع شرایط عملیاتی ، مهم نیست که چقدر نیرومند یا خشن باشد.
4. آنها می‌توانند در هر چهار بخش منحنی گشتاور به صورت سریع عمل کنند .(منظور تغییر از حالت موتوری به ژنراتور و تغییر جهت شارش توان راکتیو حالت خازنی و سلفی است که درایو می‌تواند این ها را به راحتی کنترل کند)
5. آنها محیط زیست را آلوده نمی‌کنند.
6. آنها نیازی به سوخت گیری یا پیش گرم کردن ندارند .
   بلافاصله می‌توان آنها را راه اندازی کرد و بلافاصله بارگیری می‌شود.
7. آنها از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند که منبع انرژی مناسب و ارزان‌است.

به دلیل مزایای ذکر شده درایوهای الکتریکی ، آنها روز به روز محبوب تر می‌شوند و در طیف وسیعی از کاربردها مورد‌استفاده قرار می‌گیرند.

[1] power modulators

[2] Converters

[3] Variable impedance circuits

[4] Switching circuits

[5] Choppers

[6] invserter

[7] quadrant of operations

 

مقالات مرتبط :

درایوهای موتور سنکرون

درایو موتورهای DC

درایو موتورهای AC

لینک زبان اصلی مقاله :

Classification of Electrical Drives or Types of Electrical Drives