درایوهای الکتریکی

تا قبل از پیدایش درایوهای الکتریکی، در صنعت استقبال چندانی از ماشین­های AC نمی شد. یکی از دلایل این امر بالا بودنِ جریان راه اندازی ماشین های AC است (گاهاً تا 8 برابر سرعت نامی) و دلیل دیگر این است که موتورهای DC قابلیت کنترلی بیشتری نسبت به موتورهای AC دارند. در این مقاله شرح می دهیم که با پیدایش درایوهای الکتریکی چطور موانع پیش روی استفاده از موتورهای AC برداشته شدند. درایو الکتریکی در این مقاله قصد داریم مرور مختصری بر چرایی پیدایش درایوهای الکتریکی و کمک‌های درایوهای الکتریکی به صنعت بپردازیم. ابتدا انواع موتورهای الکتریکی را بررسی می‌کنیم و مزایا و معایب آن‌ها را برمی‌شماریم. موتورهای DC اولین نسل موتور­های الکتریکی بودند و با هدف تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی طراحی شدند. این کار با کمک یک آهنربا با میدان ثابت انجام می‌شود. دلیل نام‌گذاری این موتور‌ها استفاده از جریان برق مستقیم (Direct Current) است. موتور DC از بخش‌های استاتور، سیم‌پیچ روتور، میله‌های هادی جریان، جاروبک و کموتاتور تشکیل شده است و در کاربردهای گوناگونی از قبیل ساخت اسباب‌بازی‌ها و همچنین صنایع رباتیک، خودروسازی و غیره استفاده می‌شود. یکی از مزایای موتورهای دی‌سی این است که گشتاور آن‌ها به سادگی قابل کنترل است. همچنین پاسخ دینامیکی سریع برای تغییرات سرعت یکی دیگر از ویژگی‌های مثبت این نوع موتورهاست. اما موتورهای DC در کنار همه ویژگی‌های مثبت خود معایبی هم دارند که از میان آن‌ها می‌توان به هزینه ساخت بالا و نیاز زیاد به تعمیر و نگهداری اشاره کرد. با پیشرفت تکنولوژی، موتورهای الکتریکی AC برتری‌هایی نسبت به موتورهای DC پیدا کردند که به چند مورد از آن‌ها اشاره می‌شود: 1– ابعاد کوچک‌تر 2- توان بیشتر 3- طراحی ساده‌تر و قیمت مناسب‌تر 4– مقاومت بیشتر در برابر ضربه تا قبل از پیدایش درایوهای الکتریکی، در صنعت استقبال چندانی از ماشین‌­های AC نمی‌شد. یکی از دلایل این امر بالا بودنِ جریان راه‌اندازی ماشین‌های AC است (گاهاً تا 8 برابر سرعت نامی) و دلیل دیگر این است که موتورهای DC قابلیت کنترلی بیشتری نسبت به موتورهای ACدارند. در آن زمان، از موتورهای AC دوسرعته استفاده می‌شد. در ساختار موتورهای AC دو سرعته، یک سیم‌بندی با ضخامت کمتر برای سرعت کم و یک سیم‌بندی با ضخامت بیشتر برای سرعت بالاتر وجود دارد. جابجایی بین این دو سرعت در یک لحظه شوک زیادی را به سیستم وارد می‌کند و میزان استهلاک سیستم را افزایش می‌دهد. همچنین این موتورها در لحظه‌ی راه‌اندازی جریان بالایی را مصرف می­کنند که این موجب افزایش دمای سیستم و افزایش تلفات می­شود. در چنین شرایطی، درایو‌ یک تجهیز راهگشاست، زیرا می­تواند سرعت الکتروموتور را در محدوده مجاز از صفر تا چند برابر سرعت نامی موتور به طور پیوسته و بدون شوک تغییر دهد. سیستم‌های درایودار به واسطه قابلیت تغییر ولتاژ و فرکانس (VVVF)، به مزایایی از جمله تغییر سرعت تدریجی و حرکت نرم دست پیدا می‌کنند که در سیستم دو سرعته نمی‌توان به آن‌ها دست یافت. در واقع، وجود درایو در سیستم به دو دلیل حائز اهمیت است: موتورهای AC نوع دیگری از موتور‌های الکتریکی هستند که شامل دو بخش ثابت (استاتور) و متحرک (روتور) می‌شوند. استاتور و روتور موتورهای ای‌سی در فاصله معین و با فاصله هوایی حساب‌شده‌ای نسبت به هم قرار می‌گیرند. برای به چرخش درآمدنِ موتورهای AC، باید روتور درون یک میدان مغناطیسی دوار قرار بگیرد. این میدان توسط سیم­پیچ استاتور و با اعمال جریان­های متناوب هم‌اندازه با اختلاف فاز 120 درجه به هر فاز استاتور تولید می­شود. موتورهای AC در پمپ‌ها، دمنده‌ها، کمپرسورها، وسایل برقی خانگی و غیره مورد استفاده قرار می­گیرد.