درايو فركانس متغير يا VFD

 با افزايش كاربرد موتورهاي القايي در صنعت بحث كنترل اين موتورها اهميت ويژه هاي پيدا كرده است. درايو الكتريي در موتورهاي الكتريكي عبارت است سيستمي كه سرعت و گشتاور يك موتور الكتريكي را كنترل مي‌كند.درايو VFD يك سيستم براي كنترل كردن سرعت چرخش يك موتور AC با كنترل كردن فركانس تغذيه اعمال شده به موتور الكتريكي است.

 

 VFD به نامهاي AFD (درايو فركانس قابل تنظيم) يا VSD (درايو سرعت متغير) نيز خوانده مي‌شود. همچنين به مدارهاي اينورتري كه داراي فركانس و ولتاژ خروجي قابل تغيير باشند درايو الكتريكي گفته مي‌شود. اين درايو بر اين اصل عمل مي‌كند كه سرعت سنكرون يك موتور AC به فركانس تغذيه آن موتور AC بستگي دارد و همچنين بر اساس رابطه زير به تعداد قطبهاي آن موتور.



در اين رابطه RPM تعداد دور بر دقيقه، f فركانس منبع تغذيه و p تعداد قطبهاي موتور است. عملكرد موتورهاي سنكرون طبق رابطه فوق است و در موتورهاي القايي سرعت رتور كمي كمتر از اين سرعت سنكرون است. به طور مثال در يك موتور 60 هرتز با تعداد قطب 4، دور سنكرون برابر 1800، RPM است. براي يك موتور القايي تحت بار كامل اين سرعت حدود RPM1750 است (اختلاف به دليل وجود لغزش در موتور است)
شرحي بر سيستم VFD: موتورهاي استفاده شده در سيتم VFD معمولاً سه فاز هستند. شكل زير بلوكي از اين سيستم را نشان داده است. سيستم كنترل كننده فركانس به وسيله اپراتور فرمان گرفته و توان AC را به يك توان AC با فركانس متغير تبديل مي‌كند.

 معمولاً سيستم كنترل كننده فركانس به صورت شكل زير است.

در اين حالت ابتدا سيگنال AC به DC تبديل شده و سپس دوباره توسط اينورتر به AC تبديل مي‌شود. ولتاژ اعمال شده طبق مشخصه موتور به اين موتور الكتريكي بايد داراي رابطه زير باشد كه n عدد ثابتي است.
 n=v/f
 مثلاً يك موتور با مشخصه عملكرد 460 ولت و فركانس 60 هرتز چنانچه فركانسش به 30 هرتز تغيير كرد مي بايست ولتاژش نيز به 230 ولت كاهش يابد تا ضريب n ثابت بماند. براي كنترل اين فرآيند از مدولاسيون معروف PWM به صورت شكل زير استفاده مي‌شود.


همانطور كه مشخص است با تغيير فركانس پالسهاي PWM ميزان ولتاژ موثر شكل موج نيز تغيير خواهد كرد.
 
 عملكرد واسط اپراتور در سيستم VFD: اپراتور به وسيله يك صفحه كليد و يك صفحه نمايش (LCD) بر كاركرد موتور كنترل دارد. اين كنترلرها معمولاً عبارتند از:
 1- استارت و استاپ موتور الكتريكي
 2- بر عكس كردن جهت چرخش موتور
 3- سوئيچ كردن بين حالت دستي يا حالت اتوماتيك كنترل دور موتور
 (چنانچه عمل كنترل قرار باشد از طريق كامپيوتر انجام شود نياز به يكي از پروتكل هاي ارتباط سريال داريم) شروع كار موتور به اين صورت است كه ابتدا به موتور يك ولتاژ همراه با فركانس پائين (مثلاً 2 هرتز) داده مي‌شود تا از شوكهاي اوليه وارده به موتور در هنگام استارت جلوگيري شود. چنانچه موتور به اين صورت استارت نشود در ابتداي كار جريان كشيده شده تا 3 برابر مقدار نامي افزايش مي يابد. يك سيستم VFD با روش استارت درست مي تواند 150% گشتاور شروع را تنها با كشيدن 150% جريان ايجاد كند. بعد از مرحله استارت، فركانس و ولتاژ توسط اپراتور یا كامپيوتر جهت افزايش سرعت موتور زياد مي‌شود.