اخبار

از زمان ظهور موتورهای محرک اتوماتیک، عملکرد اینورتر در قالب ژنراتورها وجود داشته است. سرعت ژنراتور را تغییر دهید و فرکانس خروجی آن را تغییر دهید.قبل از ظهور ترانزیستورهای با سرعت بالااین یکی از راه های اصلی تغییر سرعت موتور بود، اما از آنجا که سرعت ژنراتور فرکانس خروجی را به جای ولتاژ کاهش می داد، تغییر فرکانس محدود بود.

پس بیایید به اجزای اینورتر نگاهی بیاندازیم و ببینیم که چگونه آنها در واقع با هم کار می کنند تا فرکانس و سرعت موتور را تغییر دهند.

01 اجزای اینورتر - تنظیم کننده

از آنجا که تغییر فرکانس موج سینوس AC در حالت AC دشوار است ، اولین کار اینورتر تبدیل شکل موج به DC است. برای اینکه شبیه AC به نظر برسد ، کار کردن DC نسبتاً آسان است.اولین جزء از تمام فرکانس کنورتر یک دستگاه به نام یک اصلاح کننده یا کنورتر است، همانطور که در زیر نشان داده شده است:

یک مدار صاف کننده جریان متناوب را به جریان مستقیم تبدیل می کند و تقریباً به همان روش شارژر باتری یا جوش دهنده قوس کار می کند.از يه پل ديود استفاده ميکنه تا موج سينوس اي سي رو محدود کنه تا فقط در يک جهت حرکت کنهنتیجه این است که شکل موج AC کاملاً اصلاح شده توسط مدار DC به عنوان یک شکل موج DC محلی تفسیر می شود.یک اینورتر سه فاز سه فاز ورودی AC جداگانه را می گیرد و آنها را به یک خروجی DC تبدیل می کند.

اکثر اینورترهای سه فاز نیز می توانند یک منبع برق تک فاز (230V یا 460V) را بپذیرند، اما از آنجا که تنها دو شاخه ورودی وجود دارد،خروجی اینورتر (HP) باید کاهش یابد زیرا جریان DC تولید شده به طور متناسب کاهش می یابد.از سوی دیگر، یک اینورتر تک فاز واقعی (اینورتر تک فاز که یک موتور تک فاز را کنترل می کند) از یک ورودی تک فاز استفاده می کند و خروجی DC متناسب با ورودی را تولید می کند.

در مورد عملکرد سرعت متغیر، موتورهای سه فاز به دو دلیل بیشتر از قطعات شمارنده تک فاز استفاده می شوند.از طرف دیگر، معمولاً نیاز به دخالت خارجی برای شروع چرخش دارند.

02 اجزای اینورتر - اتوبوس DC

بخش دوم اتوبوس DC (که توسط اتوبوس DC در شکل نشان داده شده است) در همه کنورترها قابل مشاهده نیست زیرا به طور مستقیم بر عملیات تبدیل فرکانس تأثیر نمی گذارد.همیشه در درایوهای با کیفیت بالا وجود دارداتوبوس DC از خازن ها و محرک ها برای فیلتر کردن ولتاژ "موج" AC در DC تبدیل شده و سپس در بخش اینورتر استفاده می کند.همچنین شامل یک فیلتر است که مسدود کردن تحریف هارمونیک و می تواند به منبع تغذیه اینورتر تغذیه شودبرای تکمیل این فرآیند، اینورترهای قدیمی تر و فیلترهای خط جداگانه مورد نیاز هستند.

03 اجزای اینورتر - اینورترها

در سمت راست تصویر، "گروه" اینورتر (که در اینورتر نشان داده شده است) است.اینورتر از سه مجموعه از ترانزیستورهای سوئیچینگ با سرعت بالا (که در IGBT نشان داده شده است) برای ایجاد یک "پالس" DC استفاده می کند که تمام سه فاز موج سینوس AC را شبیه سازی می کنداین پالس ها نه تنها ولتاژ امواج را تعیین می کنند، بلکه فرکانس آن را نیز تعیین می کنند. اصطلاح اینورتر یا اینورتر به معنای "inversion" است و به سادگی حرکت بالا و پایین شکل موج حاصل می شود.اینورترهای مدرن از یک تکنیک به نام "تغییر عرض پالس" (PWM) برای تنظیم ولتاژ و فرکانس استفاده می کنند.

سپس ما در مورد IGBT صحبت می کنیم، که برای "ترانزیستور دوقطبی دروازه ایزوله شده" است، که جزء سوئیچ (یا پالس) اینورتر است.ترانزیستورها (به جای لوله های خلاء) در دنیای الکترونیک ما به دو کار می پردازندمی تواند به عنوان یک تقویت کننده مانند یک تقویت کننده عمل کند و سیگنال را افزایش دهد، یا می تواند به عنوان یک سوئیچ عمل کند که به سادگی سیگنال را روشن و خاموش می کند.IGBT یک نسخه مدرن است که سرعت سوئیچ بالاتر (3000-16000 هرتز) و تولید گرما را کاهش می دهدسرعت سوئیچینگ بالاتر می تواند دقت شبیه سازی امواج AC را بهبود بخشد و صدای موتور را کاهش دهد. کاهش گرما تولید شده به این معنی است که سینک گرما کوچکتر است،بنابراین کنورتر فرکانس دارای یک اثر پایینی کوچکتر است.

04 شکل موج PWM اینورتر

شکل زیر شکل موج تولید شده توسط یک اینورتر با یک کنورتر PWM را در مقایسه با یک موج سینوس واقعی AC نشان می دهد.خروجی اینورتر شامل یک سری از پالس مستطیل با ارتفاع ثابت و عرض قابل تنظیم استدر این مورد خاص، سه مجموعه پالس وجود دارد - یک مجموعه گسترده در وسط و یک مجموعه باریک در آغاز و پایان بخش های مثبت و منفی چرخه AC.

مجموع مناطق پالس ها برابر با ولتاژ موثر موج AC واقعی است.اگر می خواستید پالس های بالای (یا زیر) موج AC واقعی را برش دهید و فضای خالی زیر منحنی را با آنها پر کنیداین روش است که اینورتر می تواند ولتاژ موتور را کنترل کند.

مجموع پهنای پالس و پهنای خالی بین آنها فرکانس شکل موج دیده شده توسط موتور را تعیین می کند (از این رو PWM یا تعدیل پهنای پالس). اگر پالس پیوسته باشد (یعنیهيچ شکافي وجود نداره)، فرکانس هنوز هم درست خواهد بود، اما ولتاژ بسیار بزرگتر از یک موج سینوس واقعی AC خواهد بود. بسته به ولتاژ و فرکانس مورد نظر،مبدل فرکانس ارتفاع و عرض پالس و عرض فضای خالی بین آنها را تغییر خواهد داد.

بعضی ها ممکن است تعجب کنند که چگونه این AC "جعلی" (در واقع DC) یک موتور induktor AC را اجرا می کند.آیا شما نیاز به یک جریان متناوب به "احساس" جریان در روتر یک موتور و میدان مغناطیسی مربوطه آنسپس AC به طور طبیعی باعث تحریک می شود، زیرا به طور مداوم جهت را تغییر می دهد، از سوی دیگر DC به طور معمول عمل نمی کند هنگامی که مدار فعال می شود.

با این حال ، اگر DC روشن و خاموش باشد ، DC می تواند جریان ایجاد کند. برای قدیمی تر ، سیستم های روشنایی خودرو (قبل از روشن شدن حالت جامد) دارای مجموعه ای از نقاط در توزیع کننده بودند.هدف از این نقاط این است که به "انبوه" از باتری به کویل (ترانسفورماتور)این باعث شارژ الکتریکی در کویل می شود، که سپس ولتاژ را به سطحی افزایش می دهد که اجازه می دهد چراغ قوه آتش بگیرد.پالس های گسترده ی DC که در تصویر بالا دیده می شود در واقع از صدها پالس جداگانه تشکیل شده اند، و این حرکت روشن و خاموش خروجی اینورتر اجازه می دهد تا این امر از طریق محرک DC رخ دهد.

05 ولتاژ موثر

یکی از عواملی که باعث پیچیدگی AC می شود این است که به طور مداوم ولتاژ را تغییر می دهد، از صفر به یک ولتاژ مثبت حداکثر، سپس به صفر، سپس به یک ولتاژ منفی حداکثر،و سپس دوباره به صفر برگردیم. چگونه ولتاژ واقعی به مدار اعمال شده را تعیین کنیم؟ تصویر زیر یک موج سینوسی 60 هرتز و 120 ولت است. با این حال، توجه داشته باشید که ولتاژ اوج آن 170 ولت است. اگر ولتاژ واقعی آن 170 ولت باشد،چطور ميتونيم بهش بگيم موج 120 ولت?

در یک چرخه، از 0 ولت شروع می شود، به 170 ولت افزایش می یابد، و سپس دوباره به 0 کاهش می یابد. به -170 ادامه می دهد و سپس دوباره به 0 افزایش می یابد.مساحت مستطیل سبز اصلی با مرز بالایی در 120V برابر با مجموع مساحت قسمت های مثبت و منفی منحنی استپس 120 ولت میانگین است؟

خب، اگر شما باید به طور متوسط تمام مقادیر ولتاژ در هر نقطه در طول چرخه، نتیجه خواهد بود در مورد 108V، بنابراین نمی تواند پاسخ باشد. پس چرا این مقدار 120V به عنوان اندازه گیری شده توسط VOM است؟این مربوط به چیزی است که ما آن را ولتاژ موثر می نامیم. "

اگر شما می خواستید گرما تولید شده توسط جریان مستقیم که از طریق مقاومت جریان دارد را اندازه گیری کنید، متوجه خواهید شد که این گرما از گرما تولید شده توسط جریان معادل AC بیشتر است.این به این دلیل است که AC در طول چرخه یک مقدار ثابت را حفظ نمی کند.اگر در آزمایشگاه، در شرایط کنترل شده انجام شود، مشخص می شود که یک جریان DC خاص باعث افزایش 100 درجه در حرارت می شود، معادل AC آن 70 درجه تولید می کند.7 درجه افزایش یا 700.7 درصد از ارزش DC. بنابراین ارزش موثر AC 70.7 درصد از DC است.همچنین می توان دید که ارزش موثر ولتاژ AC برابر با ریشه مربع مجموع ولتاژ های مربع نیمه اول منحنی است.

اگر ولتاژ اوج 1 باشد و ولتاژ های فردی از 0 درجه تا 180 درجه اندازه گیری شوند، ولتاژ موثر ولتاژ اوج 0-707.0 خواهد بود.707 برابر ولتاژ اوج 170 در شکل برابر 120V استاین ولتاژ موثر همچنین به عنوان ولتاژ مربع ریشه متوسط یا ولتاژ RMS شناخته می شود. بنابراین، ولتاژ اوج همیشه 1.414 ولتاژ موثر است.230V جریان AC دارای ولتاژ اوج 325V در حالی که 460 ولتاژ اوج 650V.

علاوه بر تغییرات فرکانس، حتی اگر ولتاژ مستقل از سرعت کار موتور AC باشد، اینورتر نیز باید ولتاژ را تغییر دهد.

این نمودار دو موج سینس 460 ولت AC را نشان می دهد. قرمز یک منحنی 60 هرتز است، آبی 50 هرتز است. هر دو ولتاژ اوج 650 ولت دارند، اما 50 هرتز بسیار گسترده تر است.شما می توانید به راحتی ببینید که منطقه در نیمه اول منحنی 50 هرتز (0-10ms) بزرگتر از نیمه اول منحنی 60 هرتز (0-8) است.علاوه بر این، از آنجا که منطقه زیر منحنی متناسب با ولتاژ موثر است، ولتاژ موثر بالاتر است.افزایش ولتاژ موثر به صورت چشمگیری بیشتر می شود.

اگر اجازه داده شود موتورهای 460 ولت در این ولتاژ های بالاتر کار کنند، عمر آنها می تواند به شدت کاهش یابد.اینورتر باید به طور مداوم ولتاژ اوج را نسبت به فرکانس تغییر دهد تا ولتاژ موثر ثابت را حفظ کند.هرچه فرکانس کار پایین تر باشد، ولتاژ اوج پایین تر است و برعکس.

حالا باید درک خوبی از نحوه کار اینورتر داشته باشید و نحوه کنترل سرعت موتور.اکثر درایو ها به کاربر اجازه می دهند سرعت موتور را به صورت دستی با یک سوئیچ چند موقعیت یا صفحه کلید تنظیم کند، یا فرآیند را با استفاده از سنسورها (ضغط، جریان، دمای، سطح و غیره) خودکار کنید.