صفر تا صد اتوتیون درایو و موتور

وقتی درایو را روی موتور نصب می‌کنیم، دو راه داریم: فقط مشخصات روی پلاک موتور وارد کنیم و امیدوار باشیم همه‌چیز خوب پیش برود یا با کمک اتوتیون درایو و موتورخود درایو را وادار کنیم مشخصات موتور را بشناسد. در کاربردهای معمولی شاید راه اول جواب بدهد، اما در پروژه‌هایی که دقت سرعت، گشتاور راه‌اندازی، راندمان و پایداری مهم است، اتوتیونینگ دیگر یک گزینه اضافی نیست، یک مرحله ضروری راه‌اندازی حرفه‌ای است.

در این مقاله، اتوتیون درایو و موتور را از دید یک کاربر صنعتی و یک مهندس کنترل بررسی می‌کنیم و به‌طور خاص، مراحل عملی کار را با اینورتر اینوت GD20  قدم ‌به ‌قدم مرور خواهیم کرد. با ما همراه باشید.

auto tuning اینورتر و موتور چیست؟

اتوتیون درایو و موتور به زبان ساده یعنی:
درایو با اجرای یک سری تست‌های خودکار روی موتور، پارامترهای واقعی الکتریکی و دینامیکی موتور را شناسایی و در حافظه خود ذخیره می‌کند تا در حالت‌هایی مثل Sensorless Vector Control (SVC)، کنترل گشتاور یا حتی V/F پیشرفته، عملکرد بهینه‌تری داشته باشد. بریم ببینیم این پارامترها چی هستند؟

در این فرآیند، بسته به نوع درایو، پارامترهایی از قبیل:

• مقاومت روتور و استاتور
• راکتانس روتور و استاتور
• جریان بی باری

تخمین زده و به‌صورت خودکار در پارامترهای داخلی درایو ذخیره می‌شود.

تفاوت اتوتیونینگ درایو وموتور با راه‌اندازی معمولی چیست؟

در راه‌اندازی ساده، شما معمولاً فقط این اطلاعات پلاک موتور را وارد اینورتر می‌کنید:

• توان نامی (مثلاً 7.5kW)
• ولتاژ و جریان نامی (مثلاً 380V و 15A)
• فرکانس نامی (50Hz)
• سرعت نامی (مثلاً 1450rpm یا تعداد قطب)

اما در تیونینگ اینورتر و موتور، درایو خودش موتور متصل را تست می‌کند و براساس رفتار واقعی آن، مدل کنترلی را تنظیم می‌کند؛ چیزی که برای کنترل برداری بدون سنسور، تنظیم خودکار پارامتر موتور و رسیدن به گشتاور بالا در سرعت پایین حیاتی است.  پس تا اینجا متوجه شدیم که اتوتیون اینورتر و موتور چقدر برای کاربرد هایی که کنترل دقیقی نیاز دارند؛ لازم است.

اهمیت و کاربردهای تیونینگ درایو و موتور

چرا باید وقت بگذاریم و اتوتیونینگ انجام دهیم، در حالی که موتور چه با اتوتیونینگ و چه به حالت معمولی به‌ هرحال می‌چرخد؟

۱. دقت بالاتر در کنترل سرعت و گشتاور

در حالت Sensorless Vector Control، درایو بر اساس مدل  و مشخصات موتور، شار و گشتاور را جداگانه تنظیم می‌کند. هرچه این مشخصات دقیق تر باشد:

• خطای سرعت در بارهای متغیر کمتر می‌شود.
• پاسخ گشتاور سریع‌تر و نرم‌تر است.
• در سرعت‌های پایین مثلاً 1Hzهمچنان گشتاور مناسب خواهد بود.

۲. راه‌اندازی مطمئن در بارهای سنگین

در تجهیزاتی مانند بالابرها، وینچ‌ها، نوار نقاله‌های سنگین، اکسترودرها و میکسرها، عدم اتوتیون درایو ممکن است باعث اتفاقاتی مانند گیرکردن موتور در لحظه استارت، افت شدید سرعت در شروع حرکت و خطاهای Overcurrent و Trip درایو شود. اتوتیونینگ اینورتر و موتور کمک می‌کند گشتاور راه‌اندازی واقعی بهتر تأمین شود و درایو دقیق‌تر پیش‌بینی کند موتور زیر بار چگونه رفتار خواهد کرد.

۳. کاهش لرزش، صدا و تلفات

با تنظیم خودکار پارامتر موتور، جریان و شار بهتر کنترل می‌شود در نتیجه باعث کاهش لرزش محور و کوپلینگ، کاهش صدای آزاردهنده در سرعت‌های پایین، کاهش داغ‌کردن بی‌مورد موتور و درایو، افزایش عمر یاتاقان‌ها و عایق سیم‌پیچ میشود.

انواع روش‌های اتوتیونینگ در اینورترها

در اکثر اینورترهای مدرن (دلتا، اینوت، LS، زیمنس و …) معمولاً سه نوع روش اتوتیونینگ دیده می‌شود، در این مقاله مثال هر بخش را با اینورتر اینوت GD20 بیان میکنیم:

اتوتیونینگ استاتیک (Static / Standstill Auto-tuning)

در این حالت موتور نمی‌چرخد یا فقط لرزش بسیار کمی دارد. درایو با اعمال سیگنال‌های خاص، پارامترهای مقاومتی و القایی موتور را می‌سنجد. این روش برای مواقعی مناسب است که امکان چرخش آزاد محور وجود ندارد یا موتور زیر بار سنگین است. این روش در خرید اینورتر اینوت GD20 هم تحت عنوان اتوتیونینگ استاتیک موتور در بخش Motor parameter autotuning ارائه شده است.

اتوتیونینگ چرخشی (Rotational / Inertia Auto-tuning)

در این حالت موتور واقعاً به چرخش درمی‌آید و چند بار شتاب گرفته و توقف میکند. درایو علاوه بر پارامترهای الکتریکی، اینرسی و رفتار دینامیکی موتور و بار را هم تخمین می‌زند. برای کاربردهای حساس مثل کنترل گشتاور، سرعت متغیر و حرکت‌های شتاب‌دار بسیار مفید است.

این روش در اینورتر اینوت GD20 به‌عنوان Rotational autotuning  ذکر شده و توصیه میشود در کاربرد هایی که به مد کنترلی SVC نیاز است از این روش استفاده شود.

اتوتیونینگ آنلاین یا تطبیقی

برخی درایوها در حین کار هم پارامترها را کمی اصلاح می‌کنند (Adaptive tuning). این ویژگی در سروو درایوها و درایوهای رده بالاتر رایج‌تر است و به‌بهبود عملکرد اینورتر کمک می‌کند؛ مخصوصاً وقتی بار یا شرایط سیستم تغییر می‌کند.

مراحل عملی اتوتیونینگ اینورتر و موتور با اینورتر اینوت  GD20

حالا برویم سراغ بخش عملی و کاربردی این مقاله، سوال این است  که: چطور با اینورتر اینوت GD20، اتوتیونینگ اینورتر و موتور را انجام دهیم؟
 آنچه در ادامه می‌آید یک راهنمای کلی است؛ ما در این مقاله اینورتر اینوت GD20 را مثال میزنیم، شما میتوانید همین گام ها را برای اینورتر های خودتان پیاده کنید. مهم ترین نکته این است که به منوال اینورتر تان تسلط نسبی داشته باشید زیرا که ممکن است بعضی از موارد برای اینورتر شما متفاوت باشد.

گام ۱: نکات ایمنی قبل از تیونینگ موتور و درایو

طبق منوال رسمی اینورتر اینوت GD20 (یا اینورتر خودتان):

• قبل از سیم‌بندی یا تغییر ترمینال‌ها، برق ورودی را قطع کنید و طبق راهنما چند دقیقه صبر کنید تا ولتاژ DC باس تخلیه شود (معمولاً 5 دقیقه برای توان‌های کوچک).
• اتصال زمین (PE) باید به‌درستی انجام شده باشد.
• در اتوتیونینگ چرخشی، فضای اطراف موتور و بار باید امن و بدون مانع باشد؛ زیرا در این حالت حرکت ناگهانی شفت داریم.

لازم است قبل از شروع به کار ایمنی رو رعایت کنیم.

گام ۲: تنظیم اولیه GD20 و وارد کردن پلاک موتور

قبل از فعال‌کردن اتوتیونینگ اینورتر و موتور در GD20:

1. اطلاعات پلاک موتور را وارد کنید؛ شامل:

• توان نامی (kW)
•  ولتاژ و جریان نامی
• فرکانس نامی (50/60Hz)
• سرعت نامی یا تعداد قطب‌ها

2. حالت کنترل را روی یکی از مدهای برداری SVC (Sensorless Vector Control) تنظیم کنید؛ چون طبق منوال، در حالت V/F الزام به اتوتیونینگ نیست، اما در حالت SVC برای رسیدن به دقت بالا ضروری است.

در GD20، این تنظیمات معمولاً در گروه پارامترهای پایه گروه P00 انجام می‌شود.

گام ۳: انتخاب نوع اتوتیونینگ در GD20

در منوی پارامترهای موتور GD20، بخشی با عنوانی شبیه Motor parameter autotuning وجود دارد که طبق کاتالوگ، امکان انتخاب اتوتیونینگ استاتیک یا چرخشی را دارد.

سوال مهم این هست که کدام نوع اتوتیونینگ را انتخاب کنیم؟ جواب

• اگر موتور به بار سنگین وصل است و جدا کردنش سخت است پس باید از مد Static autotuning استفاده کنیم.
• اگر امکان چرخش شفت و تست دینامیکی وجود دارد پس میتوانیم از مد Rotational autotuning که دقت بیشتری هم به ما می­دهد را استفاده کنیم.

گام ۴: اتوتیونینگ اینورتر و موتور در حالت استاتیک با اینورتر اینوت GD20

در تیونینگ درایو و موتور در مد استاتیک به صورت کلی مراحل زیر را داریم:

1. اینورتر را در حالت توقف (Stop) قرار دهید.
2. پارامتر نوع اتوتیونینگ را روی Static تنظیم کنید.
3. دستور شروع اتوتیونینگ را از طریق کی‌پد ارسال کنید (معمولاً با Start)
4. موتور ممکن است کمی لرزش یا صدای ملایمی داشته باشد، اما نمی‌چرخد.
5. پس از چند ثانیه تا چند ده ثانیه، درایو نتیجه را اعلام می‌کند:

•  موفق (Done / Success)
• ناموفق (Error) به همراه کد خطا

• در صورت خطا، موارد صحت کابل‌کشی موتور، سفت و محکم بودن ترمینال‌ها، تناسب توان اینورتر و موتور، درستی اطلاعات پلاک موتور، ولتاژ ورودی شبکه را باید چک کنید.

گام ۵: اتوتیونینگ اینورتر و موتور در حالت چرخشی با اینورتر اینوتGD20

برای تیونینگ چرخشی (Rotational autotuning) حتماً از آزاد بودن مسیر چرخش شفت مطمئن شوید و در ادامه مراحل زیر را انجام دهید:

1. اگر موتور به بار وصل است، بررسی کنید حرکت آن در مدت تست خطرساز نباشد (مثلاً بالابر خالی باشد، نوار نقاله به تجهیز خطرناک متصل نباشد و …).
2. نوع اتوتیونینگ را روی Rotational تنظیم کنید.
3. دستور شروع اتوتیونینگ را صادر کنید؛ در این مرحله:

• موتور چند بار با سرعت‌های مختلف شتاب می‌گیرد و ترمز می‌کند.
• ممکن است جریان موتور در لحظاتی بالا برود، اما در محدوده مجاز درایو باقی می‌ماند.

4. پس از پایان، نتیجه روی نمایشگر نشان داده می‌شود. اکر تست موفقیت آمیز بود، پارامترهای اینرسی و مدل دینامیکی موتور/بار به‌روزرسانی می‌شوند.

گام ۶: تست عملی پس از اتوتیونینگ

بعد از پایان اتوتیونینگ اینورتر و موتور این تست را انجام دهید:

• مد کاری مورد نظر SVC، کنترل گشتاور، V/F را فعال کنید.
• موتور را در چند سرعت مختلف مثلاً 5Hz, 20Hz, 50Hz بدون بار و با بار تست کنید.
• به موارد زیر دقت کنید:

1. شروع و توقف نرم بدون شوک
2. عدم لرزش و صدای غیرطبیعی
3. عدم بروز خطاهای Overcurrent، Overvoltage یا Overload در شرایط معمول

اگر رفتار موتور طبیعی نبود، یک بار دیگر پارامترها و روش اتوتیونینگ را بازبینی و در صورت نیاز دوباره اجرا کنید.

جمع‌بندی اتوتیونینگ اینورتر با موتور

اتوتیون درایو و موتور در ظاهر فقط یک گزینه در منوی درایو است، اما در عمل، نقش مهمی در رسیدن به گشتاور راه‌اندازی مناسب، دقت سرعت و گشتاور در مد (SVC)، کاهش لرزش، صدا و تلفات و افزایش عمر مفید موتور و درایو ایفا می‌کند.

اگر روی پروژه‌هایی کار می‌کنید که بار سنگین و متغیر دارند و شما به کنترل گشتاور یا سرعت دقیق نیاز دارید یا می‌خواهید موتور در سرعت‌های پایین هم مطمئن و بدون لرزش کار کند، اتوتیونینگ را به‌عنوان یک مرحله ثابت در چک‌لیست راه‌اندازی خود در نظر بگیرید.

برای کسب اطلاعات بیشتر : فیلم آموزش اتوتیونینگ