کاربرد اینورتر در ماشین های CNC
اینورتر در ماشین های سی ان سی
در مجموعه مقالات معرفی اجزای تشکیل دهنده ی ماشین های سی ان سی ، به اختصار به معرفی اجزای تشکیل دهنده ی یک ماشین کنترل عددی (cnc) پرداختیم . در این مقاله قصد معرفی اینورتر و کاربردش در ماشین های کنترل عددی سی ان سی را داریم .
اینورتر چیست ؟
اینورتر ها یا DC to AC inverter نوعی از مبدل های برق متناوب هستند . اینورترها مبدل های جریان مستقیم به متناوب هستند . ارکان مهمی که در صنایع قدرت و برق قابل بحث و گفتوگو هستند مثل فرکانس ، توان و ولتاژ ، میتوانند در اینورترها به مقادیر مورد نیاز تقسیم شوند . VFD (Variable Frequency Drive) به نوعی از اینورترهایی گفته میشود ، که برای تغییر همزمان و به یک نسبت ولتاژ و فرکانس مورد استفاده قرار میگیرند ، این اینورترها برای کنترل دور موتور (سرعت) و راه اندازی اولیه ی الکتروموتورهای وسیله های مختلف استفاده میشوند .
کاربرد اینورتر
1 – کنترل دور موتورها (تنظیم سرعت موتورها)
2 – تغییر دادن جهت چرخش موتور
3 – بالابردن عمر قسمت مکانیکی ماشین های مختلف با کم کردن ضربه های مکانیکی
4 – تنظیم ولتاژ و در نتیجه جلوگیری از آسیب موتور در مقابل افزایش ولتاژ
5 – حذف جریان (Overcurrent) اضافه برای راه اندازی موتور
6 – خاموش و روشن کردن موتورهای ماشین های مختلف بدون نیاز به قطع کردن منبع برق اصلی
روش کار اینورتر
سیستم نوع VFD (Variable Frequency Drive) اینورترها ، با استفاده از یک یکسو کننده ، دیاک و تریستور و... ، برق متناوب 50 هرتز را به یک جریان ثابت یا DC تبدیل میکند . بعد از عمل تبدیل برق متناوب 50 هرتز به جریان ثابت یا DC ، قسمت اینورتر که شامل قطعاتی مثل آی جی بی تی ها یا مافست ها میشود ، جریان ثابت یا DC تولید شده را دوباره به یک جریان متناوب اما این بار با فرکانسی دلخواه و قابل تغییر و کنترل ، تبدیل میکند . موتورهایی نظیر اسپیندل موتورها (spindle) با دورهای کاری بالای خود (مثلا 5000 تا 40000) برای راه اندازی اولیه ی خود به اینورتر ها نیاز دارند .
نسبت مورد نیاز ولتاژ به فرکانس موتورها
یکی از ارکانی که هنگام استفاده از موتورهای جریان متناوب (AC) باید برای افزایش طول عمر و استفاده ی بهینه از موتور به آن توجه کرد ، نسبت ولتاژ و فرکانس ورودی به این موتورها در محدوده ی کاری خودشان است . برای همین است که لزوم راه اندازی فرکانس متغیر VFD( Variable Frequency Drive)توجیه میشود . البته که انتظار بیش از حد از یک دستگاه و موتور الکتریکی بیشتر از حد توانش و وارد کردن انرژی بیشتر برای خروجی کاری بهتر از یک ماشین ضعیف ، کاری است غلط و موجب خرابی میشود. در موتورهای AC هم روند کاری به همین شکل است و سرعت این موتورها نباید از سرعت نامی آن ها فراتر برود زیرا موجب بروز مشکلاتی مثل ضعیف شدن میدان موتور ، رفتار غیرمعمولی و غیرخطی و کاهش گشتاور ناگهانی موتور میشود .
حال با معرفی اولیه ی اینورتر ها و توضیحات کامل در موردشان ، به نقش اینورتر ها در ماشین های کنترل عددی (سی ان سی) میپردازیم . در واقع با بیان و نقش کاربردی اینورتر ها برای اسپیندل موتورها ، میشود تا حدودی نقش پر رنگی را برای اینورتر ها در ماشین های سی ان سی کنار گذاشت . برخی از مزایایی که با استفاده از اینورتر به ماشین سی ان سی شما اضافه میشود و لزوم استفاده از اینورتر ها در ماشین های سی ان سی عبارت است از :
1 – ایجاد امکان تغییر دور و جهت موتورهای حرکتی ماشین های CNC
2 – کاهش مصرف برق و ذخیره ی 50% انرژی
3 – کم کردن و حذف شوک راه اندازی برای موتور های حرکتی ماشین های سی ان سی و لزا عمر طولانی برای آنها
4 – محافظت موتورهای حرکتی ماشین های CNC در برابر تغییرات جریان و اضافه جریان ها
5 – دقت در کنترل سرعت موتورهای ماشین های سی ان سی
6 – امکان راه اندازی اسپیندل های کمتر از 5 کیلووات در کنار سه فاز با تنها یک برق تک فاز
اما لزوم وجود یک اینتورتر در ماشین های کنترل عددی (cnc) بیش از 6 مورد بیان شده ی بالا است و فقط گوشه ای از لزوم و حتی منفعت وجود یک انورتر برای کنترل دقیق سرعت و جهت با سیستم تغییر فرکانس و ولتاژ به یک نسبت برای موتور ماشین های سی ان سی است .