تکنولوژی درایو الکتریکی، انرژی الکتریکی که سیستم تامین انرژی یا باتری در اختیار دستگاه الکتریکی می‌گذارد را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و به صورت حرکتی در‌می‌آورد. وظیفه درایو، کنترل سرعت، گشتاور و جهت حرکت در موتور الکتریکی است. درایوها برای کنترل حرکت و سرعت در ماشین‌های مختلف، سیستم‌های حمل‌و‌نقل، ربات‌ها، فن‌ها و غیره به‌کار می‌روند. بسیاری از دستگاه‌هایی که باعث تسهیل روزمرگی ما شده‌اند مثل آسانسور، پله برقی، ماشین لباسشویی، میکسر و غیره بدون درایو موتور الکتریکی غیرقابل‌تصورند. درایوهای الکتریکی هم در دستگاه‌هایی که مصرف برق آنها در حجم چندین مگا‌وات است و هم در دستگاه‌هایی که مصرف برقشان چند میکرووات است بکار می‌رود.
درایوهای الکتریکی بخش یکپارچه فرآیندهای اتوماسیون و صنعت هستند، بخصوص وقتی نیاز به کنترل دقیق سرعت موتور باشد. بعلاوه، قطارهای مدرن الکتریکی یا سیستم‌های لوکوموتیو نیز از درایوهای الکتریکی استفاده می‌کنند. رباتیک، حوزه دیگری است که در آن، درایوهایی که قابلیت تنظیم سرعت دارند، کنترل دقیق موقعیت و سرعت را فراهم می‌کنند. به دلیل همین کاربرد گسترده مهم است که بدانیم درایو چیست و وظیفه درایو در سیستم چطور تعریف میشود. این درایو و یا اینورترها نوع ثابت و متغیر دارند. درایو موتور الکتریک با سرعت ثابت پاسخگوی نیاز عملیات‌هایی که سرعت متغیر دارند نیست. در چنین مواردی درایو سرعت متغیر برای کنترل طیفی از سرعت استفاده میشود.
درایوهای الکتریکی دو نوع اصلی دارند که در نوع اول، تنها در یک جهت قادر به کنترل سرعت و گشتاور هستند و به آنها غیراحیاکننده می‌گویند. در نوع دوم نه تنها قادر به کنترل سرعت وجهت چرخش موتور بلکه جهت گشتاور موتور هم هستند که به آنها احیاکننده می‌گویند. در ادامه مقاله با تکنولوژی و عملکرد این دستگاه‌ها بیشتر آشنا خواهیم شد.
تکنولوژی درایو الکتریکی در صنعت
موتورهای الکتریکی از دیرباز با درایو الکتریکی همراه بوده‌اند. در این مسیر اجزای مختلفی به این مجموعه اضافه شده تا به شکل مدرن و امروزی درآمده است. چرخ‌دنده‌های پایین‌دست موتور نقش مبدل مکانیکی را دارند. چرخ‌دنده‌ها، سرعت و گشتاور موتور الکتریکی را تغییر می‌دهند تا به مقدار مورد نیاز برسد.
با پیشرفته و پیچیده‌تر شدن تکنولوژی، نیاز به وجود درایو موتور الکتریکی نیز افزایش می‌یابد. اکثر فرآیندها نیاز به سرعت تحت کنترل و تبدیل‌شده دارند. به‌این‌ترتیب از یک مبدل فرکانسی نیز استفاده میشود که بالادست موتور الکتریکی قرار گرفته و فرکانس و دامنه سیستم ذخیره انرژی را تامین می‌کند. پس سرعت چرخش و جهت چرخش عوض میشود. آنگاه سرعت و جهت حرکت تبدیل به متغیرهای قابل کنترلی می‌شوند که می‌توانند برای کنترل فرآیندهای خاصی در درایو و خطوط تسمه نقاله استفاده شوند. درایوهای الکتریکی گزینه‌ای ثابت در ماشین‌های مدرن و مهندسی هستند و امکان استفاده از آنها در موارد زیر وجود دارد:
- فناوری‌های حمل مواد (نوارهای تسمه ای، تسمه‌های غلتکی و غیره)
- فناوری‌های حمل بار (سیستم‌های ذخیره و بازیابی، جرثقیل‌ها، بالابرها و غیره)
- رباتیک و فناوری‌های آن
- سیستم های پر‌کننده
- و موارد بسیار دیگر
چرا به درایوهای الکتریکی نیاز داریم
شاید بپرسید درایوها چه کاربردی دارند، وظیفه درایو چیست و دلیل نیاز به درایو چیست؟ باید بگوییم درایوهایی که سرعت قابل تنظیم دارند برای کنترل دقیق و مستمر سرعت و موقعیت توربین در دستگاه‌های مختلف لازم هستند. بعلاوه، دلایل دیگری نیز برای استفاده از یک درایو با سرعت قابل تنظیم وجود دارد که برخی از آنها عبارتند از:
- برای رسیدن به بازدهی بالا: درایوهای الکتریکی در حجم برق مختلف از میلی‌وات تا مگا‌وات و در سرعت‌های مختلف استفاده می‌شوند و باعث کاهش هزینه کلی سیستم خواهند شد.
- برای افزایش سرعت دقت توقف یا حرکت معکوس موتور
- برای کنترل جریان شروع بکار
- برای نگهداری بهتر از سیستم
- برای ایجاد کنترل پیشرفته با تغییر پارامترها نظیر دما، فشار، سطح و غیره
پیشرفت دستگاه‌های الکتریکی، میکروپردازنده‌ها و دستگاه‌های دیجیتالی، منجر به توسعه درایوهای الکتریکی نوین شد که جمع‌وجورتر، کارآمدتر و ارزانترند و بازده بیشتری نسبت به سیستم‌های رایج درایو موتور الکتریکی که حجیم و نامنعطف هستند و از یک سیستم چندموتوره برای تولید سرعت های مختلف استفاده می‌کنند، دارند. استفاده از درایوهای الکتریکی مزایای زیر را نیز به همراه دارد:
- هزینه آنها در مقایسه با سایر سیستم‌های کنترلی خیلی پایین است.
- سیستم ساده‌تر و شفاف‌تر است.
- کنترل آن ساده است.
- منعطف است.
- امکان کنترل از راه دور وظیفه درایو وجود دارد.
- انتقال برق از یک مکان به مکان دیگر به جای شفت‌های بلند، با کمک کابل انجام میشود.
- هزینه نگهداری آن کم است.
- در هر لحظه و بدون هیچ تاخیری می‌تواند شروع به کار کند.
کاربردهای درایو الکتریکی
درایو الکتریکی در موارد بسیاری استفاده میشود:
- سیستم‌های کششی
- آسانسور، جرثقیل، ماشین‌های برقی و غیره
- آنها انعطاف‌پذیرند. برای ایجاد بار مورد نیاز می‌توان حالت پایدار یا ویژگی‌های پویای درایوهای الکتریکی را تنظیم کرد.
- آنها در تنظیم گشتاور، سرعت و برق استفاده می‌شوند.
- درایو موتور الکتریکی را می‌توان فورا راه‌اندازی کرد و به شکل کامل بارگیری نمود.
- آنها قابلیت سازگاری با همه شرایط مانند محیط‌های انفجاری و رادیواکتیو را دارند.
جمع بندی
این روزها درایو الکتریکی، تبدیل به بخش جدایی‌ناپذیر موتورهای الکتریکی شده است. لازم است هر متخصصی که با دستگاه‌های الکتریکی کار می‌کند بداند درایو چیست و جزییات وظیفه درایو به چه شکل است. این دستگاه‌ها، سرعت و گشتاور و جهت چرخش موتور را تنظیم می‌کنند. امروزه در هر دستگاه برقی دارای موتوری که در اطرافمان می‌بینیم، خواه یک فن کوچک باشد یا یک دستگاه تخصصی صنعتی، از درایو موتور الکتریکی استفاده میشود. این درایوها باعث کارکرد بهینه دستگاه می‌شوند و جلوی فرسودگی زودهنگام آنها را می‌گیرند. به‌همین‌دلیل استفاده از آنها مزایای اقتصادی زیادی به همراه دارد. علاوه‌بر‌آن امنیت نیز موقع استفاده از دستگاه‌های برقی بالاتر می‌رود. با وجود همه پیشرفت‌ها، هنوز هم این دستگاه‌ها می‌توانند بهتر شوند و تحقیقات دراین‌باره ادامه دارد.