1اجزای اصلی برق: مرکز تبدیل انرژی کابینه

1.1 مبدل فرکانس (قوه کابینت)

• عملکرد: از یک منبع برق فرکانس ثابت (50/60Hz) استفاده می کند و از ماژول های انرژی IGBT داخلی برای تغییر سریع جریان استفاده می کند.تبدیل آن به یک خروجی سه فاز با فرکانس تنظیم و ولتاژاین امر موتورهای AC را قادر می سازد تا تنظیم سرعت بدون گام، شروع نرم (دریافت شوک مکانیکی از راه اندازی ناگهانی) و بهره وری انرژی را به دست آورند.
• انتخاب: با توجه به قدرت نامی موتور، جریان بار کامل و نوع بار (به عنوان مثال بار فن / پمپ با گشتاور متغیر در مقابل بار ناقل / لیفت با گشتاور ثابت) تعیین می شود.
• مطالعه موردی: سیستم فن دستگاه تصفیه آب:
  یک کارخانه تصفیه آب شهرداری اینورترهای 75 کیلو وات را برای فن های تهویه خود نصب کرد. پیش از آن، فن ها در تمام سرعت 24/7 کار می کردند و انرژی بیش از حد مصرف می کردند.با تطبیق فرکانس خروجی اینورتر با تقاضای واقعی اکسیژن (از طریق سنسورهای کیفیت آب تنظیم می شود)در سال ۲۰۱۰، این کارخانه مصرف انرژی فن را سالانه ۳۲٪ کاهش داد. عملکرد شروع نرم همچنین "افزایش جریان" را که یک بار قطع کننده های قدیمی کارخانه را در هنگام راه اندازی از بین می برد، از بین می برد.

1.2 قطع کننده مدار

• عملکرد: به عنوان سوئیچ اصلی قدرت عمل می کند، جداسازی و محافظت از مدار کوتاه را فراهم می کند. در صورت یک مدار کوتاه شدید (به عنوان مثال، یک پیچ موتور آسیب دیده)در عرض ميلي ثانيه حرکت ميکنه تا قدرت اصلي رو قطع کنه، جلوگیری از آتش سوزی یا سوختگی قطعات.
• موقعیت: به طور معمول در جلوی ورودی برق کابینت نصب می شود.
• مطالعه موردی: خط مونتاژ خودرو:
  یک سیستم حمل و نقل کارخانه خودرو دچار یک مدار کوتاه شد وقتی که یک تیکه فلزی به محفظه موتور افتاد.قدرت برش به ناقل معیوباین باعث جلوگیری از آسیب به اینورتر و سایر اجزای جلو می شود و زمان توقف را به فقط 45 دقیقه محدود می کند (در مقابل حدود 8 ساعت اگر مدار کوتاه گسترش یافته باشد).

1.3 تماس گیرنده

• عملکرد: از یک جریان کنترل کوچک برای تغییر جریان های قدرت بزرگ استفاده می کند و مدارهای کنترل شکننده را محافظت می کند. انواع رایج در کابینت های اینورتر عبارتند از:
  • کانتاکتور مدار اصلی: کنترل منبع برق به اینورتر (گاهی اوقات در طرح های ساده حذف می شود، با قطع کننده مدار که این نقش را انجام می دهد).
  • تماسگر سوئیچ فرکانس قدرت / اینورتر: موتور را به قدرت شبکه (50/60Hz) در صورت شکست اینورتر تغییر می دهد و تداوم تولید را تضمین می کند.
  • کنتاکتور حلقه کنترل: تجهیزات کمکی مانند فن های خنک کننده یا بخاری را مدیریت می کند.
• مطالعه موردی: کارخانه فرآوری مواد غذایی فریزر کانویر:
  یک کارخانه ی غذایی یخ زده به اینورترها برای تنظیم سرعت کانویر برای کارایی منجمد شدن متکی است.تماسگر فرکانس قدرت / اینورتر به طور خودکار حمل کننده را به قدرت شبکه تغییر داداین مانع از خراب شدن 2 تن از جوجه های تا حدودی منجمد شده شده و خط تولید را تا زمان تعمیر اینورتر (یک پنجره 6 ساعته) ادامه می دهد.

1.4 محافظ اضافه بار

• عملکرد: اینورتر به خودی خود محافظت از بیش از حد را ارائه می دهد، اما این کار هنگامی که موتور بر روی قدرت شبکه کار می کند (طریق دور زدن) شکست می خورد.یک رله حرارتی یا محافظ محافظ موتور برای محافظت از موتور در حالت دور زدن اضافه می شود.
• مطالعه موردی: ایستگاه شارژ لیفتراک انبار:
  یک انبار لجستیکی از شارژر های فولک فولک که با اینورتر کار می کنند استفاده می کند.یک باتری معیوب باعث شد موتور 150 درصد از جریان نامی خود را جذب کندمحافظ اضافه بار در عرض 20 ثانیه از کار افتاد و مانع از گرم شدن بیش از حد و سوختن موتور شد و هزینه ی جایگزینی موتور 1200 دلار را صرفه جویی کرد.

2عناصر جبران و سرکوب: "حافظان کیفیت برق"

2.1 راکتور ورودی/خرید

• راکتور ورودی (Inlet Wire Reactor): بین شبکه و اینورتر نصب شده است.
  • عملکرد: آلودگی هارمونیک را از اینورتر کاهش می دهد (که می تواند تجهیزات دیگر مانند سنسورها یا PLC ها را مختل کند) ، افزایش ولتاژ در سمت شبکه را کاهش می دهد،و باعث افزایش فاکتور قدرت می شود (کم کردن صورتحساب برق).
• رآکتور خروجی: بین اینورتر و موتور نصب شده است.
  • عملکرد: هارمونیک های فرکانس بالا را از اینورتر حذف می کند، جریان شارژ ظرفیت را در کابل های طولانی کاهش می دهد، عمر عایق موتور را افزایش می دهد و تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را کاهش می دهد.برای کابل های موتور با طول بیش از 50 متر ضروری است.
• مطالعه موردی: نصب پنل خورشیدی (مزارع از راه دور):
  یک مزرعه دور افتاده از یک اینورتر ۱۰۰ کیلو وات برای تبدیل انرژی خورشیدی برای پمپ های آبیاری استفاده می کند. کابل موتور 80 متر از کابینت به پمپ می رود. بدون یک راکتور خروجی،هارمونیک های فرکانس بالا باعث شد موتور پمپ هر 3 ماه یکبار بیش از حد گرم شود و شکست بخورد.پس از نصب یک راکتور 100A، دمای کار موتور 12°C کاهش یافت و عمر آن به 2+ سال افزایش یافت.

2.2 فیلتر EMC

• عملکرد: مانع از تداخل الکترومغناطیسی با فرکانس بالا (EMI) از اینورتر می شود و از گسترش آن از طریق خطوط برق یا هوا جلوگیری می کند و تجهیزات حساس (به عنوان مثال PLC ها،سنسورهای دمایی، یا دستگاه های ارتباطی بی سیم) اطمینان از انطباق با استانداردهای EMC (به عنوان مثال، CE، FCC).
• مطالعه موردی: اتاق تمیز کارخانه داروسازی:
  دستگاه های مخلوط کننده ای که توسط یک کارخانه داروسازی کار می کنند باعث ایجاد EMI می شوند که سنسورهای فشار اتاق تمیز را مختل می کنند.نصب فیلترهای EMC بر روی کابینت های اینورتر تداخل را از بین برد، کاهش آژیرهای دروغین 90 درصد و اطمینان از انطباق با مقررات سختگیرانه اتاق تمیز FDA.

2.3 محافظ تشدید

• عملکرد: جذب افزایش ولتاژ ناشی از صاعقه زدن یا تغییر شبکه، محافظت از اینورترهای گران قیمت و اجزای الکترونیکی.
• مطالعه موردی: اینورتر برج مخابراتی بیرونی:
  يه شرکت مخابراتي در خارج از ساختمان داراي اينورتر است که به فن هاي خنک کننده برج قدرت ميدهدر حالی که اینورتر و فن ها بدون آسیب باقی می مانندبدونش اين اينورتر 8 هزار دلاري نابود شده بود و باعث قطع برق 24 ساعته برج شده بود

3اجزای کنترل و اندازه گیری: "مغز و حواس هوشمند"

3.1 PLC (کنترلر منطقی قابل برنامه ریزی)

• عملکرد: "مغز" سیستم های پیچیده اینورتر است. آن را از دکمه ها، سنسورها یا رایانه های سطح بالا دریافت می کند، سپس شروع / خاموش شدن اینورتر، سرعت،و جهت از طریق منطق پیش تنظیم شدههمچنین امکان اتصال با تجهیزات دیگر (به عنوان مثال، ناقلات، پمپ ها) را فراهم می کند.
• مطالعه موردی: خط بطری سازی خودکار:
  خط بطری سازی یک کارخانه نوشیدنی از یک PLC برای هماهنگی دو اینورتر استفاده می کند، یکی برای حامل بطری و دیگری برای دستگاه پوشش.PLC سرعت ماشین پوشش را بر اساس جریان بطری کانویر تنظیم می کند (به وسیله یک سنسور تصویر)این باعث کاهش 40 درصد جم بطری ها و افزایش 15 درصد بهره وری تولید شد.

3.2 رله

• عملکرد: سیگنال های کنترل را در مدار های ولتاژ پایین جدا می کند، تبدیل می کند یا تقویت می کند. به عنوان مثال، خروجی 24 ولت PLC یک رله را کنترل می کند،که سپس یک کویل کنتاکتور 220V را فعال می کند (حفظ PLC از ولتاژ بالا).
• مطالعه موردی: سیستم تهویه مطبوع برای یک مرکز خرید:
  فن های HVAC محرک اینورتر یک مرکز خرید از رله ها برای تغییر بین حالت های "روز" (سرعت بالا) و "شب" (سرعت پایین) استفاده می کنند. PLC یک سیگنال 24 ولت به یک رله ارسال می کند،که کنتاکتور را برای سرعت فن حالت شب فعال می کنداین تنظیمات ساده تضمین می کند که تغییر حالت قابل اعتماد بدون خطر آسیب PLC از جریان ولتاژ بالا.

3.3 جابجایی منبع برق

• عملکرد: قدرت شبکه AC 220V / 380V را به 24V DC پایدار تبدیل می کند و اجزای ولتاژ پایین مانند PLC ها ، HMI ها ، سنسورها و رله ها را تغذیه می کند.
• مطالعه موردی: کنترل دمای کوره های صنعتی:
  یک کوره صنعتی از یک اینورتر برای تنظیم سرعت فن (کنترل توزیع گرما) استفاده می کند. منبع برق سوئیچ 24 ولت را به سنسور دمای کوره و PLC ارائه می دهد.حتی زمانی که ولتاژ شبکه نوسان می کند (بین 200 و 240 ولت)، منبع برق سوئیچینگ یک خروجی 24 ولت ثابت را حفظ کرد که قراءات دقیق دما و سرعت فن ثابت را تضمین می کند.

3.4 HMI (مواصفات انسان و ماشین)

• HMI پایه (دکمه ها، شاخص ها، سوئیچ های انتقال): کنترل دستی (به عنوان مثال دکمه های توقف اضطراری) و بازخورد وضعیت (به عنوان مثال، چراغ سبز برای "کار کردن اینورتر") را ارائه می دهد.
• HMI صفحه لمسی: یک رابط گرافیکی برای تنظیم پارامترها (به عنوان مثال تنظیم فرکانس اینورتر) ، نظارت بر وضعیت در زمان واقعی (به عنوان مثال جریان موتور) ، آلارم های خطای (به عنوان مثال "فرط ولتاژ") ،و ثبت اطلاعات تاریخی.
• مطالعه موردی: ناوگان اینورتر طبقه کارخانه:
  یک کارخانه تولید با 15 کابینت اینورتر HMI صفحه لمسی نصب شده است. اپراتورها اکنون می توانند سرعت فن را تنظیم کنند، داده های مصرف انرژی را مشاهده کنند و خرابی ها را برطرف کنند (به عنوان مثال، "E05:بیش از حد بارگذاری") مستقیما از HMI کاهش زمان برای حل مشکلات جزئی از 1 ساعت به 10 دقیقه.

3.5 ابزار اندازه گیری

• عملکرد: پارامترهای سیستم را در زمان واقعی ( ولتاژ، جریان، فرکانس، قدرت) برای اپراتورها برای نظارت بر عملکرد و تشخیص ناهنجاری ها نمایش می دهد.
• مطالعه موردی: مرکز داده UPS Inverter:
  سیستم UPS یک مرکز داده از یک اینورتر برای ارائه قدرت پشتیبان استفاده می کند. آمپترها و ولت مترها در کابینت جریان خروجی و ولتاژ اینورتر را نشان می دهند. در طول یک قطع شبکه اخیر،اپراتورها متوجه شدند که جریان به 120 درصد از ارزش نامشخص افزایش یافته است، جلوگیری از اینورتر از شروع و اطمینان از قدرت بدون وقفه برای تجهیزات IT اصلی.

4سایر اجزای کمکی: "استقرار دهنده های پنهان"

4.1 ترانسفورماتور جریان/ ولتاژ

• عملکرد: در مقیاس های پایین جریان/ ولتاژ های بزرگ حلقه اصلی (به عنوان مثال، 500A/400V) به سیگنال های کوچک و ایمن (به عنوان مثال، 5A/100V) برای اندازه گیری توسط ابزارها، PLC ها یا خود اینورتر.
• مطالعه موردی: ماشین رولینگ آسیاب فولاد:
  یک ماشین نردبان فولاد از یک اینورتر 600A استفاده می کند. یک ترانسفورمور جریان اصلی 600A را به یک سیگنال 5A کاهش می دهد که به یک PLC ارسال می شود.PLC از این سیگنال برای تشخیص بار بیش از حد استفاده می کند که اگر جریان بیش از 550A باشد، یک زنگ هشدار را فعال می کند.این مانع از گیر شدن ماشین رولینگ به دلیل بار بیش از حد می شود.

4.2 واحد ترمز و مقاومت ترمز

• عملکرد: هنگامی که موتور قدرت تولید می کند (به عنوان مثال ، یک جرثقیل بار سنگین را کاهش می دهد یا یک فن به توقف می رسد) ، انرژی بازسازی کننده به اتوبوس DC اینورتر جریان می یابد و باعث افزایش ولتاژ می شود.واحد ترمز مقاومت ترمز را فعال می کند تا این انرژی را به عنوان گرما از بین ببرد، جلوگیری از اینورتر از ضربه به دلیل ولتاژ بالا.
• مطالعه موردی: جرثقیل ساختمانی:
  یک جرثقیل ساختمانی از یک اینورتر برای کنترل سرعت بلند کردن / پایین آوردن آن استفاده می کند. هنگام پایین آوردن یک پرتگاه فولادی 10 تن، موتور به عنوان یک ژنراتور عمل می کند و انرژی را به اینورتر بازمی گرداند.واحد ترمز و مقاومت این انرژی را از بین بردبدون اونها اينورتر هر روز 10 بار از کار خارج ميشه و ساخت و ساز متوقف ميشه