تاریخچه درایو الکتریکی

شرکت سنابرق توان که یکی از بهترین فروشگاه های اینترنتی جهت خرید درایو ایرانی می باشد، در این مقاله قصد دارد تا شما را با تاریخچه درایو آشنا سازد. پس با ما همراه باشید.

درایو الکتریکی جریان متناوب (AC Drive) یا (اینورتر) چیست؟

 

 

زمان و دلیل ساخت AC Drive

در این قسمت از تاریخچه درایو باید به زمان و دلیل ساخت آن اشاره کنیم. موتور‎های الکتریکی جریان مستقیم (DC) به دلیل سهولت در کنترل سرعت، از زمان‎های گذشته تا به امروز مورد استفاده گسترده قرار گرفته و همچنان هم مورد استفاده قرار می‎گیرند . با این وجود موتور‎های الکتریکی DC به دلیل وجود کوموتاتور و قطعات سایشی در آن‎ها، به نگهداری منظم و همچنین تعویض جاروبک ها نیاز دارند و به همین دلیل استفاده از آنها در محیط های پر از گرد و غبار مناسب نیست. بنابراین، به تکنولوژی ای نیاز بود که بتواند سرعت موتورهای الکتریکی جریان متناوب (AC motor) را به آسانی موتورهای الکتریکی جریان مستقیم  (DC motor) کنترل کند. در سال 1958، شرکت General Electric (GE) تریستور نیمه هادی قابل کنترلی را تولید کرد که موجب بوجود آمدن گامی جدید در کنترل سرعت موتورهای القایی توسط AC Drive شد.

بطور کلی AC Drive یا اینورتر موتور الکتریکی، برای کنترل سرعت چرخش موتور الکتریکی AC، ابتدا ولتاژ AC وارد شونده به درایو (سه فاز یا تک فاز) را توسط یکسو‎ساز‎ها به DC تبدیل کرده و پس از صاف کردن ولتاژ DC حاصل شده توسط خازن، ولتاژ  DCرا توسط مبدل DC به AC (که به اصطلاح به آن اینورتر میگویند)، به AC  سه فاز (که فرکانس آن به شکل انعطاف پذیری قابل تنظیم است) تبدیل می‎کند.

محدودیت های تریستور

برای تبدیل جریان مستقیم به جریان متناوب، میتوان از تریستور نیمه هادی استفاده کرد. تریستورهایی که در سال های اولیه تولید می شدند، سرعت سوئیچینگ کندی داشتند و تکنولوژی کنترل نیز عمدتاً مبتنی بر کنترل V/f موتور القایی بود که در آن نسبت ولتاژ به فرکانس اعمال شده به موتور القایی ثابت نگه داشته می شد، محدوده کنترل سرعت در حدود 1:10 یا کمتر بود، پاسخ خیلی سریع نبود و سیستم سرعت متغیر ساده برای کاربرد هایی با نوسانات بار نسبتاً کم استفاده می‎شد. موتور الکتریکی جریان مستقیم با قابلیت کنترل، در کاربرد هایی که  سرعت بالا و کنترل پویا نیاز بود استفاده شد. محدودیت های تریستور در سال های اولیه زمینه را برای فراگیر کردن درایوهای AC  در کاربردهای مختلف سخت کرده بود.

اولین درایو الکتریکی جریان متناوب ساخته شده با ترانزیستور

در این قسمت از مقاله تاریخچه درایو باید به اولین درایو الکتریکی اشاره کنیم. در چنین شرایطی، شرکت Yaskawa (شرکت معروف ژاپنی در زمینه تولید درایو) با همکاری شرکت‎های تولید کننده نیمه هادی، بر توسعه درایو الکتریکی  AC که از ترانزیستور‎های قدرت با سرعت سوئیچینگ بالا استفاده می کرد، تمرکز کرد. پس از سال ها آزمون و خطا و پشت‎ سر گذاشتن مشکلات فراوان، این شرکت موفق شد درایوی برای ابزار و ماشین آلات مختلف تولید کند، و امتیاز تجاری اولین درایو الکتریکی AC ترانزیستوری کنترل شده با PWM (VS-616T) را در سال 1974 بدست آورد.

 

 

 

با این حال، درآن زمان سیستم کنترل V/f به عنوان سیستم کنترل کننده انتخاب گردید اما از نظر محدوده کنترل سرعت و همچنین دقتِ کنترل سرعت، مطلوب نبود. تصمیم بر این شد که درایو AC با استفاده از کنترل بُرداری تولید گردد تا یک موتور القایی بتواند مشخصات کنترلی مشابه موتورهای الکتریکی جریان مستقیم (DC motor)  داشته باشد.

 

 

ارائه تئوری و الگوریتم کنترل برداری

در اوایل دهه 1970، شرکت زیمنس تئوری کنترل جهت یابی میدان مغناطیسی را معرفی کرد که به موجب آن موتور القایی را می توان به همان روش موتور الکتریکی جریان مستقیم کنترل نمود.

در آن زمان، استفاده عملی از ترانزیستورهای قدرت با سرعت سوئیچینگ بالا شروع شد و استفاده از کنترل جریان آنی توسط PWM -که قبل از این زمان توسعه یافته بود- امکان تحقق بخشیدن به این تئوری را فراهم آورد. با این حال، از آنجا که هیچ دستگاه ضرب و تقسیم قوی و پر سرعتی در آن زمان وجود نداشت، در نهایت مدار به لطف استفاده از هزاران قسمت جداگانه طراحی شد. در نتیجه این تلاش ها، سیستم کنترل برداری طراحی و ساخته شد که در آن، موتور القایی مانند موتور جریان مستقیم به محض اعمال فرمان به آن شروع به چرخش می کند.

 

استفاده از کنترل برداری

یکی از اولین مواردی که از درایو کنترل برداری (Vector Control) استفاده شد، به سال 1978 بر می گردد که در ماشین ریخته گری در یک کارخانه فولاد استفاده شد. در آن محیط، گاز و گرد و غبار مضر زیادی وجود داشت و دمای سیستم به 100 درجه سانتیگراد می‎رسید، لذا موتور الکتریکی جریان مستقیم (DC motor) قابل استفاده نبود. در محیط هایی که محدوده کنترل سرعت وسیعی به میزان 1:40 مورد نیاز است، کنترل V/f یک موتور القایی امکان پذیر نیست. اما این کار با کنترل برداری امکان پذیر شد

رشد در پاسخ به نیازهای بازار

درایو الکتریکی AC برای کنترل و راه اندازی موتور‎های القایی در ابتدا کنترل سرعت متغیر ساده‎ای داشت، اما هنگامی که از سیستم کنترل برداری در ساخت درایو تک فاز و یا سه فاز بهره گرفته شد،‌ قابلیت کنترل گشتاور نیز حاصل شد که همین باعث استفاده کمتر از درایو موتور الکتریکی جریان مستقیم (DC motor) و رشد بسیار زیاد استفاده از درایو جریان متناوب (AC Drive) شد. به علاوه، درایو الکتریکی به مرور زمان به دلیل پیشرفت های زیادی که در زمینه توسعه مدارهای دیجیتال، ترانزیستورهای قدرت و فناوری های تبدیل توان شکل گرفت،‌ تغییرات زیادی کرد از جمله کوچک شدن اندازه، کارایی بالا، عملکردهای متعدد و قابلیت اطمینان بالا.

 

در آخر هم امیدواریم که از مقاله تاریخچه درایو آسانسور نهایت استفاده را برده باشید و پاسخ تمامی سوالات خود را در این زمینه گرفته باشید.