به طور معمول، کنترل حرکت ماشین‌های الکتریکی توسط درایو الکتریکی انجام می‌شود. درایوهای الکتریکی خود نیز با استفاده از نوعی منبع انرژی یا به عبارتی محرک کار می‌کنند که این محرک شامل موتور بنزینی، توربین گازی یا بخار یا حتی موتورهای الکتریکی و هیدرولیکی را شامل شود. در این مطلب برخی از مهم‌ترین مزایای درایو الکتریکی را بررسی می‌کنیم. پس برای درک بهتر این موضوع با ما همراه باشید.
همچنین اگر تمایل دارید تا بیشتر با انواع درایو الکتریکی، تاریخچه، مزایا و معایب این موتور الکتریکی آشنا شوید اینجا کلیک کنید.
همان طور که اشاره شد، یکی از اصلی ترین مزایای درایو، استفاده از آن برای اهداف کنترلی است. این در حالی است که مزیت‌های این درایوها به همین مورد محدود نمی‌شود. در ادامه شش مورد از مهم‌ترین مزایای درایو الکتریکی را آورده‌ایم.
برای ماشین‌هایی که با موتور جریان متناوب (AC) کار می‌کنند و نیاز به کار با تمام سرعت ندارند، استفاده از درایو موتور الکتریکی یا به عبارتی درایو سرعت متغیر برای کنترل موتور می‌تواند هزینه مصرف انرژی در دستگاه را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. در واقع، درایو الکتریکی امکانی را فراهم می‌کند تا بتوان سرعت تجهیزات موتوری را مطابق با نیازهای فرآیندهای مختلف تنظیم کرد.
درایو موتور بر اساس بارهایی که روی آن اعمال می‌شود، به دو گروه مختلف قابل تقسیم است که عبارت‌اند از درایوهای گشتاور ثابت و گشتاور متغیر. استفاده از درایو در کاربردهای گشتاور متغیر در مقایسه با استفاده از آن در کاربردهای گشتاور ثابت، کاهش مصرف انرژی محسوس‌تری را نشان می‌دهد. بارهای گشتاور نمونه‌هایی همچون پمپ‌های سانتریفیوژی و فن‌ها را شامل می‌شود که بخش عمده‌ای از کاربردهای سیستم‌های HVAC محسوب می‌شوند. از سوی دیگر، بارهای گشتاور ثابت نیز تسمه نقاله‌های لرزان، ابزار پانچ، سنگ‌شکن‌ها، ابزارهای ماشین و کاربردهای دیگر هستند که در آن‌ها درایو الکتریکی از نسبت ثابت V/F (ولتاژ بر فرکانس) پیروی می‌کند.
در کاربردهای گشتاور متغیر، گشتاور مورد نیاز تقریبا متناسب با مربع سرعت و همچنین توان اسب بخار مورد نیاز نیز تقریبا متناسب با مکعب سرعت تغییر می‌کند. در نتیجه حتی در صورت کاهش اندک سرعت موتور، توان مورد نیاز آن تا اندازه زیادی کاهش می‌یابد. بنابراین می‌توان گفت مصرف انرژی موتوری که در شرایطی با گشتاور متغیر و نصف سرعت کار می‌کند، در مقایسه مصرف انرژی در شرایط کار با تمام سرعت، یک چهارم است. این پدیده، تحت عنوان رابطه Affinity Laws شناخته می‌شود که در آن به روابط میان سرعت، جریان، گشتاور و توان پرداخته شده است. در صورتی که موتور به بار کمتر از سرعت کامل نیاز داشته باشد، به طور معمول کاربرد سیستم‌های HVAC مطرح می‌شود. لازم به ذکر است که درایو آسانسوری و درایو موتور الکتریکی در مقایسه با دیگر روش‌های کنترل سرعت مصرف انرژی کمتری دارند.
کنترل فرآیندها با استفاده از درایو الکتریکی بسیار دقیق‌تر از کنترل با استفاده از سایر روش‌های کنترل موتور AC انجام می‌شود. در واقع، درایوهای سرعت متغیر یا درایو الکتریکی را می‌توان به گونه‌ای تنظیم کرد تا موتور با سرعت دقیقی کار کرده و در محل دقیقی متوقف شود یا اینکه مقدار گشتاور خاصی را اعمال کند.
در واقع، این درایوها از قابلیت کنترل V/F برخوردار بوده و امکان عملیات حلقه باز را برای دستگاه فراهم می‌کند. با وجود اینکه، این درایوها فیدبکی دریافت نمی‌کنند، برای بسیاری از کاربردهای درایو الکتریکی مناسب هستند. با این حال، اکثر درایوهای الکتریکی حلقه باز لغزش را جبران می‌کنند و این امر قابلیت اندازه‌گیری جریان خروجی و همچنین تخمین اختلاف موجود در سرعت واقعی و مقدار مورد نظر (مقدار ورودی تنظیم شده) را برای درایوهای تک فاز و سه فاز فراهم می‌کند؛ در نتیجه درایو اساس این تقریب و به طور خودکار بر با مقدار مورد نظر تطبیق داده می‌شود.
درایوهای گشتاور متغیر نیز از قابلیت PID برخوردار هستند. این قابلیت در درایو الکتریکی موجب می‌شود تا مقدار مورد نظر بر اساس فیدبک دریافتی از فرآیند اندازه گیری شده و بر تقریب متکی نباشد. همچنین در این درایوها متغیرهای فرآیند از قبیل مقادیر فشار، نرخ جریان مایع، نرخ جریان هوا یا سطح مایع نیز توسط Transmitter یا Transducer شناسایی می‌شوند.
در هنگام دریافت انرژی توسط موتور، جریان روتور قفل‌شده چیزی حدود ۶۰۰ درصد جریان عملیات تمام بار است. در ادامه، این جریان زیاد با جدا شدن بار به تدریج کاهش یافته و موتور سرعت می‌گیرد؛ اما از سوی دیگر افت ولتاژ غیر قابل قبولی را در سامانه توان ایجاد می‌کند. این امر می‌توان آثار زیان باری را روی بارهای دیگر تحمیل کند.
در چنین شرایطی، موتور در بلند مدت به دلایلی مانند شوک یا فرسودگی بسیار زیاد تخریب می‌شود. چنین روشی برای شروع کار، محدودیت‌هایی را در اندازه موتورهای مورد استفاده اعمال می‌کند؛ چرا که شروع به کار در خط یا به عبارتی Across the line مشکلاتی را در خلاف جهت سامانه کاربردی به وجود می‌آورد که این امر منجر به بروز مشکلاتی برای مشتریان می‌شود. به طور خلاصه می‌توان گفت که افزایش ناگهانی جریان در اثر شروع به کار و توقف ناگهانی آن موجب اعمال فشار زیادی روی عایق موتور می‌شود.
همان طور که اشاره شد، روش‌های شروع به کار تک سرعتی باعث روشن شدن موتور به طور ناگهانی می‌شوند. در نتیجه موتور دستگاه در معرض گشتاور زیاد و افزایش ناگهانی جریان که در حدود ده برابر جریان تمام بار هستند.
این در حالی است که درایوهای الکتریکی به موتور کمک می‌کنند تا سرعت آن به تدریج به سرعت عملیاتی برسد. به همین دلیل فشار مکانیکی و الکتریکی کمتری به موتور وارد شده و در نهایت هزینه تعمیر و نگهداری آن کاهش می‌یابد. در چنین شرایطی طول عمر موتور و تجهیزات درایو نیز افزایش می‌یابد.
لازم به ذکر است که استارتر نرم یا استارترهای نرم با ولتاژ کاهش‌یافته (RVSS) نیز امکان افزایش تدریجی سرعت موتور را فراهم می‌کنند؛ اما مزیت درایو الکتریکی نسبت به آن‌ها امکان تنظیم درایو به گونه‌ای است تا سرعت موتور به شکل بسیار تدریجی و یکنواخت‌تر افزایش یابد. در واقع، درایو الکتریکی امکان عملیاتی کردن موتور با سرعتی کمتر از سرعت کامل را ارائه می‌کند و به این ترتیب از میزان تخریب موتور نیز می‌کاهد. از سوی دیگر، درایوهای الکتریکی می‌توانند موتور را با الگوهای خاصی به کار بیندازند که این قابلیت نیز موجب به حداقل رساندن فشار مکانیکی و الکتریکی روی موتور می‌شود.
از جمله دیگر مزایای استفاده از درایو الکتریکی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
جمع بندی
در این مطلب به بررسی چند مورد از اصلی ترین مزایای استفاده از درایو الکتریکی پرداختیم. با توجه به آن چه مطرح شد، می‌توان دریافت که استفاده از درایو الکتریکی تغییر و تحولی چشم‌گیر در صنعت ایجاد کرده و امروزه نیز به طور وسیع در همه حوزه‌های صنعتی و کاربردهای دیگر زندگی روزمره به کار گرفته می‌شود. اگر شما نیز پیشنهادی در رابطه با مزیت‌های استفاده از درایو الکتریکی در حوزه‌های مختلف دارید، آن را با ما و سایر کاربران در میان بگذارید.
