معرفی انواع اینورترهای زیمنس

اینورتر صنعتی یکی از تجهیزات مهم در سیستم‌های کنترل و اتوماسیون صنعتی است که وظیفه تبدیل جریان مستقیم (DC) به جریان متناوب (AC) را بر عهده دارد. این دستگاه‌ها با تنظیم فرکانس و ولتاژ خروجی، امکان کنترل سرعت و گشتاور موتورهای الکتریکی، به‌ویژه موتورهای القایی، را فراهم می‌کنند. استفاده از اینورترها در صنایع مختلف باعث بهبود بهره‌وری انرژی، کاهش استهلاک تجهیزات مکانیکی و افزایش دقت در فرآیندهای تولید می‌شود. همچنین، اینورترها نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی و بهینه‌سازی عملکرد تجهیزات الکتریکی ایفا می‌کنند.

شرکت‌های مختلفی در دنیا در کار تولید اینورتر و درایو صنعتی هستند؛ از جمله یاسکاوا، ABB، دانفوس، اشنایدر و… . یکی دیگر از تولید کننده‌های اینورتر، برند معتبر و نام آشنای زیمنس (Siemense) می‌باشد که اینورتر با کاربردها و توان‌های متفاوتی تولید می‌کند. هدف از نگارش این مقاله، آشنایی ذهن خواننده با انواع اینورترها و درایوها صنعتی مهم زیمنس در کاربردهای متفاوت می‌باشد.

کاربردهای ابتدایی و ساده

اینورترهای واقع در این دسته مقرون به صرفه و بسیار جمع و جور هستند و برای انجام تسک‌های ساده و پیاده‌ سازی سیستم‌های کنترلی ابتدایی مناسب می‌باشند. درایوهایی شامل SINAMICS V20 و SINAMICS G120C در این دسته قرار می‌گیرند.

SINAMICS V20

این مدل از اینورتر زیمنس که از نوع کامپکت می‌باشد، یک مبدل فرکانسی‌ست که برای انجام وظایف ساده مورد استفاده قرار می‌گیرد. از مزایای این مدل می‌توان به سرعت عملکرد بالا، امکانات صرفه‌جویی در انرژی و مدیریت ساده‌ی آن اشاره نمود. این درایو کاربردهای توانی از 0.12 کیلووات تا 30 کیلووات را پوشش می‌دهد.

از ویژگی‌های منحصر بفرد این مدل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سادگی

• نصب ساده – قابل نصب بر روی دیوار و در کنار درایوهای دیگر.
• مدیریت ساده – دارای صفحه نمایش جهت خواندن پارامترها و کپی کردن آن‌ها بدون نیاز به منبع تغذیه.
• دارای قابلیت‌ها و آپشن‌های متنوع به همراه پنل‌های اپراتور محلی.

دارای استقامت

• رنج ولتاژی بالا، سیستم خنک کننده پیشرفته و سیستم‌های کنترلی دارای محفظه به استقامت این اینورتر در شرایط محیطی سخت کمک می‌کنند.
• دارای عملکرد پایدار در صورت ایجاد رخداد از طرف شبکه.
• دارای عملکرد عادی در رنج دمایی از 10- درجه سانتی‌گراد تا 60 درجه سانتی‌گراد.

SINAMICS G120C

اینورتر SINAMICS G120C در حین ارائه‌ی یک دیزاین کامپکت و جمع و جور، آپشن‌های متفاوتی برای کاربردهای صنعتی گوناگون ارائه می‌کند. این مدل در بازار با 7 اندازه‌ی متفاوت، رنج‌های توانی از 0.55 تا 132 کیلووات را پوشش می‌دهد.

از ویژگی‌های منحصر بفرد این مدل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

همه کاره

• به دلیل دارا بودن کنترل برداری بدون سنسور (sensorless vector control) و مصرف پایین انرژی، گشتاور بالا در فرکانس‌های پایین امکان پذیر است.
• سیستم‌های استاندارد شامل PROFINET, EtherNet/IP, PROFIBUS and USS/ Modbus RTU پشتیبانی می‌شوند.
• دارای گواهی ایمنی Safe Torque Off که جداسازی المان‌های اضافی را فراهم می‌آورد.

سادگی

• دریافت پارامترهای متفاوت با سرعت بالا.
• یکپارچگی کامل درایو با سیستم‌های TIA Portal. همچنین استفاده از کتابخانه‌های TIA Portal امکان استفاده مجدد از مبدل، پارامترها و قطعات سخت افزاری را میسر می‌نماید.

کامپکت

• دیزاین کامپکت و همچنین مناسب برای توان‌ تا 132 کیلووات.
• دارای راکتور داخلی و فیلتر EMC.
• تمام سایز‌های این مدل از اینورتر بدون نیاز به کاهش جریان و توان می‌توانند در کنار یکدیگر نصب گردند.

کاربردهای استاندارد و عمومی

درایوهای موجود در این دسته برای کاربردهای مختلف صنعتی که در آنجا انعطاف پذیری، قابلیت اطمینان و عملکرد مناسب بسیار حائز اهمیت است و نیاز به سیستم کنترلی پیچیده ندارند مورد استفاده قرار می‌گیرند. این درایوها در کاربردهایی نظیر کانوایر و میکسر می‌توانند مورد بهره برداری قرار بگیرند. درایوهای موجود در این دسته در قسمت پایین شرح داده شده اند.

Sinamics G120

ساختار ماژولار المان‌های این مدل و رنج توانی گسترده 0.55 تا 250 کیلووات به کاربر اجازه‌ می‌دهد تا درایو را بنابر نیاز خودش اسمبل و برای نیازهای مختلف صنعتی بکار گیرد. این مدل از کانورتر در سه گروه ولتاژ 200 ولت، 400 ولت و 690 ولت در دسترس است. علاوه بر این، Sinamics G120 دارای قابلیت‌های ایمنی می‌باشد.

این مدل از ماژول پاور، کنترل و پنل اپراتور تشکیل شده است. سیستم کنترل موتور متصل شده به درایو و ماژول پاور درایو را با استفاده از انواع سیستم‌های کنترلی حلقه بسته (closed-loop control) قابل انتخاب کنترل و نظارت می‌کند. این درایو از ارتباطات با کنترلر محلی، مرکزی و تجهیزات مانیتورینگ پشتیبانی می‌کند. ماژول پاور موجود در این درایو قادر است موتورها در رنج توانی 0.37 کیلووات تا 250 کیلووات را به راحتی راه‌اندازی کند. همچنین این درایو دارای آخرین تکنولوژی IGBT همراه با مدولاسیون پهنای باند (Pulse Width Modulation) برای بکارگیری موتور همراه با انعطاف پذیری و قابلیت اطمینان بالا می‌باشد. فانکشن‌های حفاظتی، از طرفی دیگر، سطوح حفاظتی بالا را برای ماژول پاور و موتور فراهم می‌آورد.

در پایین مزایای مدل Sinamics G120 بطور مختصر توضیح داده شده است:

چند کاره

• رنج توانی گستره از 0.55 کیلووات تا 250 کیلووات.
• سیستم درایو همه کاره برای کاربردها و صنایع مختلف.
• ارائه شده در رنج‌های ولتاژی مختلف.

المان‌های قابل ادغام

• دارای آپشن و گزینه‌های مختلف جهت ترکیب ماژول‌ها با یکدیگر (ماژول پاور، سیستم کنترل و پنل اپراتور).
• دارای قابلیت اتصال ساده موتورهای الکتریکی و سیستم‌های کنترلی به سیستم‌های اتوماسیون.

ایمنی بالا

• ایمنی ماشین با استفاده از قابلیت‌های ایمنی ارائه شده توسط درایو.
• فانکشن‌های ایمنی: STO, SS1, SBC, SLS, SDI, SSM.
• پیاده‌سازی سریع فانکشن‌های ایمنی مطابق با SIL 2 (EN 61508) and PL d (EN ISO 13849-1).

Sinamics G150

از مزایای مهم این سری می‌توان به انعطاف پذیری آن‌ها، قدرت و تنوع کاربرد آن‌ها اشاره کرد. به دلیل ساپورت کردن از TIA Portal، این دستگاه‌ها به راحتی در هر فضا و کاربردی در کمترین زمان ممکن هماهنگ می‌شوند.

از مزایا و کاربردها این مدل در پایین اشاره شده است:

انعطاف پذیری

• پشتیبانی از ماژول های متنوع I/O.
• دارای تنوع زیاد گزینه‌های توان ورودی و خروجی.
• مطابق با استاندارد IEC و NEMA.
• در دسترس در 3 سطوح ولتاژی متفاوت.

سادگی

• کاربری ساده پنل اپراتور AOP30 جهت تنظیم پارامتر و نظارت عملیات.
• مهندسی سیستم ساده و موثر با استفاده از TIA Portal.
• دسترسی بهینه به همه‌ی ماژول‌ها برای تجربه‌ی سرویس بهتر.
• نرم افزار بر پایه wizard جهت تنظیم پارامتر.

قابلیت اطمینان

• سیستم دیزاین و عملکرد قدرت‌مند.
• در دسترس‌پذیری بالا به دلیل بلوک قدرت (Power Block) جداگانه.
• مناسب برای عملیات‌ سنگین (Heavy Duty).
• پشتیبانی از عملیات اضطراری بوسیله‌ی Essential Service Mode.

دیجیتال‌سازی

• فرایند planning و نصب ساده با استفاده از دیتا CAE/CAD (EPLAN,3D).
• نظارت طولانی مدت در Insight Hub با استفاده از اپلیکیشن Analyze MyDrives.
• دسترسی آسان به داده‌های فنی با استفاده از data matrix code بر روی هر محصول.

همچنین جدول زیر داده‌های فنی دو مدل Sinamics G150 و Sinamics G120 را با هم مقایسه می‌نماید.

درایوهای پمپ، فن و کمپرسور

شرکت زیمنس درایوهایی را که تنها مختص کاربری پمپ، فن و کمپرسور می‌باشند را تولید و در بازار عرضه کرده است. این درایوها برای بهینه‌سازی انرژی، استقامت بالا یکپارچگی با شبکه‌های ولتاژ بالا (HVAC)، صنایع آب و فاضلاب و محیط‌های صنعتی تولید شده‌اند.

SINAMICS G120X

این مبدل برای کاربری فن و پمپ در صنایع آب و فاضلاب و شبکه‌های ولتاژ بالا در صنایع اتوماسیون بهینه ‌سازی شده اند. این مساله باعث شده است تا مدل SINAMICS G120X به عنوان انتخاب اول جهت بهره‌ برداری از توان المان‌ها برای ارتقای کیفیت زندگی مورد توجه قرار گیرد. این درایو به عنوان قسمتی از خانواده‌ی محصولات کامل و یکپارچه، تمام تقاضا را عملی می‌کند.

همانگونه که اشاره شد، این درایو به عنوان یک محصول کامل و یکپارچه با انواع منابع تغذیه و شبکه‌ها هماهنگ است و رنج توانی گسترده از 0.75 کیلووات تا 630 کیلووات را پوشش می‌دهد. این درایو با استانداردهای جهانی EMC مطابقت داشته و کابل‎های موتور تا 150 متر بدون اینکه محدودیت مقدار EMC حفظ گردد می‌توانند بدون مشکل به درایو متصل گردند. به لطف طراحی مستحکم به همراه حفاظت در مقابل قطرات آب، SINAMICS G120X را به گزینه‌ای مناسب برای شرایط محیطی سخت تبدیل می‌کند. مطابق با استاندارد 3C3، این مبدل فرکانسی نیز قادر است در شرایط محیط عادی نیز مورد بهره برداری قرار گیرد.

فانکشن‌های مخصوص کاربری آب و فاضلاب

SINAMICS G120X فانکشن‌های متنوعی را جهت حذف مداوم گرد و خاک از پروانه‌های پمپ ارائه می‌کند. حالت پر کردن لوله (pipe filling mode) به لوله‌ها این اجازه را می‌دهد تا در ابتدای فرایند کنترل و قبل از ورود درایو به کنترل حلقه بسته پر شوند. تابع تشخیص خلازدایی، پمپ‌ها را محافظت کرده و هزینه‌های نگه‌داری را کاهش می‌دهد. حالت اجرای مداوم (keep running mode) سرعت را قبل از احتمال خاموشی درایو کاهش می‌دهد. عملیات چند پمپ این امکان را به کاربر می‌دهد تا چند پمپ توسط یک درایو کنترل گردد. همچنین چند تابع دیگر نیز که توسط مبدل پشتیبانی می‌گردد SINAMICS G120X را به یک درایو همه کاره برای پروژه‌های متفاوت تبدیل می‌کند.

فانکشن خاص برای کاربردهای HVAC

قابلیت راه‌اندازی پروازی (Flying Restart) باعث کاهش زمان راه‌اندازی پس از قطعی‌های کوتاه‌مدت برق می‌شود. درایو  SINAMICS G120X  همچنین دارای قابلیت راه‌اندازی خودکار پس از قطع برق است. حالت عملکرد اضطراری (Essential Service Mode)  نیز امکان ادامه کار فن‌ها در سیستم‌های تخلیه دود یا تهویه اضطراری را در شرایط بحرانی فراهم می‌کند تا زمانی که لازم باشد سیستم فعال بماند. ویژگی کنترل چند پمپه (Multipump operation (staging))، از طرفی دیگر این امکان را می‌دهد که چند پمپ تنها با یک درایو فرکانسی کنترل شوند. ویژگی دیگر، عبور نکردن از سرعت‌های بحرانی موتور است که مخصوص کاربردهای HVAC طراحی شده است. این ویژگی به کاهش ارتعاشات و در نتیجه کاهش فرسایش زودهنگام تجهیزات کمک می‌کند. همچنین، درایو SINAMICS G120X دارای  Real Time Clockبرای عملکرد زمان‌بندی‌شده‌ی مستقل و ثبت زمان هشدارها و خطاها می‌باشد.

SINAMICS G120XE

 

این درایو مختص پمپ، فن و کمپرسور طراحی شده است. اینورتر بر اساس مدل SINAMICS G120X طراحی شده تا نیازهای مختلف صنعت در کاربردهای متفاوت، شرایط محیطی متنوع و سیستم منبع توان گوناگون را برطرف نماید.

بهترین درایو برای پمپ، فن و کمپرسور به همراه قطعات مناسب

درایو SINAMICS G120X در یک پوشش با استاندارد NEMA 1 ارائه می‌شود و دارای تأییدیه UL508A می‌باشد. همچنین این مدل دارای قدرت تحمل جریان اتصال کوتاه (SCCR) تا ۶۵ کیلو آمپر می‌باشد و شامل کلید قطع‌کننده مدار با دسته عملیاتی نصب‌شده روی فلنج و قفل مکانیکی درب تابلو است. فن‌های تهویه درون پوشش تابلو توسط یک رله کنترل می‌شوند و فقط در صورت نیاز فعال می‌گردند. این موضوع باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش سطح نویز می‌شود که هر دو از مزایای مهم در محیط‌های صنعتی هستند.

خرید پی ال سی زیمنس

یکی از ویژگی‌های کلیدی، پنل اپراتوری هوشمند (IOP-2) است که امکان راه‌اندازی سریع محلی، تشخیص خطاها و کاربری ساده و شهودی را فراهم می‌کند. این پنل باعث می‌شود تنظیمات به آسانی و در حین عملکرد درایو قابل تغییر باشند. دقت در طراحی این درایو به‌وضوح دیده می‌شود؛ برای نمونه، فن‌های تهویه تابلو تنها در زمانی که درایو در حال کار است روشن می‌شوند؛ که این موضوع هم در صرفه‌جویی انرژی و هم در کاهش صدای محیط اتاق برق نقش دارد. اکثر گزینه‌های استاندارد رایج را می‌توان در پوشش اصلی قرار داد. اما برخی گزینه‌ها مانند فیلترهای خروجی و مدار کنارگذر با راه‌انداز نرم (RVSS) نیاز به یک پوشش اضافی یا جعبه جداگانه دارند.