اینورتر یا درایو فرکانس متغیر فقط وظیفه کنترل سرعت موتور را ندارد؛ بخشی از حفاظت موتور نیز میتواند توسط خود اینورتر انجام شود. اما آیا با نصب اینورتر دیگر به بیمتال نیازی نداریم؟ آیا حفاظت حرارتی داخلی اینورتر برای هر موتوری کافی است؟ و در چه شرایطی هنوز باید از بیمتال یا تجهیزات حفاظتی جداگانه استفاده کرد؟
دو جمله را زیاد میشنویم و هر دو فقط بخشی از واقعیت را بیان میکنند:
«اینورتر گذاشتیم، دیگر بیمتال لازم نیست.»
و:
«اینورتر هم که باشد، بیمتال را سر جایش میگذاریم؛ ضرر که ندارد.»
جمله اول در تابلوی معمولی درست است، ولی دو استثنا دارد که هر دو موتور را میسوزاند. جمله دوم در بیشتر موارد بیضرر است، ولی آن حفاظتی را که فکر میکنید دارید میخرید به شما نمیدهد، و در یک حالت مشخص خودِ آن قطعهای که برای اطمینان گذاشتهاید بیسروصدا خراب میشود.
بین این دو، بحث دیگری هم هست که کمتر مطرح میشود. اینورتر چند نوع خرابی را میبیند که بیمتال اصلاً از وجودشان خبر ندارد، در عوض یک نوع خرابی هست که هیچکدامشان نمیبینند، و در آخر دو کار هست که فقط از دست کنتاکتور برمیآید. برویم سراغ همهشان.
📊 در این مقاله بررسی میکنیم اینورتر از چه خرابیهایی از موتور محافظت میکند، کدام پارامترها این حفاظت را فعال میکنند، چه محدودیتهایی دارد، چه زمانی بیمتال لازم است و کدام حفاظتها فقط با تجهیزات بالادست یا تجهیزات جانبی امکانپذیر هستند.
📌 در تابلوی کنتاکتوری چه چیزی از موتور محافظت میکند؟
در یک تابلوی کنتاکتوری معمولی، چند قطعه در مسیر موتور قرار دارند و هرکدام وظیفه مشخصی دارند.
✅ کلید یا فیوز؛ حفاظت در برابر اتصال کوتاه
کلید یا فیوز بالادست وظیفه اصلی حفاظت در برابر اتصال کوتاه را بر عهده دارد. زمانی که جریان اتصال کوتاه به چند هزار آمپر میرسد، این تجهیز مدار را قطع میکند تا از کابل، تابلو و تجهیزات در برابر آسیب و آتشسوزی محافظت شود.
اما یک نکته مهم وجود دارد:
فیوز یا کلید بالادست، جای حفاظت اضافهبار موتور را نمیگیرد.
زمان عملکرد آن برای حفاظت در برابر اضافهبار طولانی مناسب نیست.
✅ کنتاکتور؛ وظیفه کنتاکتور چیست؟
کنتاکتور اساساً یک تجهیز وصل و قطع مدار است و نباید آن را با تجهیز حفاظتی اشتباه گرفت.
البته در صورت افت شدید ولتاژ ممکن است بوبین کنتاکتور رها شود و مدار قطع شود، اما این اتفاق یک حفاظت کنترلشده برای موتور محسوب نمیشود.
✅ بیمتال؛ حفاظت حرارتی موتور
در تابلوهای کنتاکتوری، تجهیز اصلی برای حفاظت موتور در برابر اضافهبار، رله اضافهبار حرارتی یا بیمتال است.
بیمتال دارای سه تیغه دوفلزی است که هرکدام در مسیر یکی از فازها قرار میگیرند. عبور جریان باعث گرم شدن این تیغهها و خم شدن آنها میشود و در صورت ادامه اضافهبار، مدار فرمان قطع میشود.
به زبان ساده، بیمتال یک مدل حرارتی ساده از موتور ایجاد میکند.
جریان تنظیمی بیمتال یعنی چه؟
روی بیمتال معمولاً عددی برای جریان تنظیمی وجود دارد. این عدد باید متناسب با جریان نامی موتور تنظیم شود و لزوماً به معنی جریان دقیق تریپ نیست.
برای نمونه، در منحنیهای استاندارد، بیمتال در ۱٫۰۵ برابر جریان تنظیمی نباید تریپ کند و در ۱٫۲ برابر جریان تنظیمی باید در محدوده مشخصی عمل کند.
کلاس تریپ بیمتال چیست؟
عددهایی مانند کلاس ۱۰، ۲۰ و ۳۰ روی رله حرارتی، زمان عملکرد آن در شرایط مشخص را نشان میدهند.
برای مثال، کلاس ۱۰ در جریان ۷٫۲ برابر جریان تنظیمی، زمان تریپ مشخصی در محدوده چند ثانیه دارد.
انتخاب کلاس تریپ باید با توجه به زمان راهاندازی موتور و نوع بار انجام شود.
اگر موتور برای راهاندازی به زمان بیشتری نیاز دارد، ممکن است کلاس بالاتری مورد نیاز باشد.
چرا بیمتال باید زمان راهاندازی موتور را تحمل کند؟
یک موتور القایی که بهصورت مستقیم به شبکه وصل میشود، در لحظه راهاندازی میتواند حدود ۶ تا ۸ برابر جریان نامی خود جریان بکشد. این جریان بالا الزاماً به معنی خرابی نیست؛ بخشی از رفتار طبیعی موتور هنگام راهاندازی است. بنابراین بیمتال نباید با مشاهده جریان بالا بلافاصله موتور را قطع کند. کلاس تریپ دقیقاً برای همین موضوع اهمیت دارد.
هرچه زمان راهاندازی بار بیشتر باشد، انتخاب کلاس تریپ مناسب اهمیت بیشتری پیدا میکند.
بیمتال با وجود سادگی مزایای مهمی دارد:
- ارزان و ساده است.
- به برق کنترلی جداگانه نیاز ندارد.
- در برابر اضافهبار عملکرد حرارتی دارد.
- مدلهای جدید میتوانند جبران دمای محیط داشته باشند.
- مکانیزم دیفرانسیلی میتواند به تشخیص قطع یک فاز کمک کند.
- عملکرد آن بر اساس اثر حرارتی جریان است.
⚠️ اما بیمتال یک محدودیت اساسی دارد: بیمتال عمدتاً جریان را میبیند، نه شرایط واقعی کار موتور را.
نمیداند موتور با چه سرعتی میچرخد، دمای واقعی سیمپیچ چقدر است یا آیا فن خنککننده موتور در شرایط مناسبی کار میکند یا خیر.
📌 تفاوت اصلی اینورتر و بیمتال در حفاظت موتور چیست؟
مقایسه اینورتر و بیمتال را نباید صرفاً با جمله «اینورتر دقیقتر است» شروع کرد.
تفاوت مهمتر این است که اینورتر اساساً رفتار جریان موتور را در هنگام راهاندازی تغییر میدهد.
در راهاندازی مستقیم، موتور میتواند چند برابر جریان نامی خود جریان بکشد؛ اما اینورتر جریان خروجی را کنترل میکند.
برای نمونه، در مشخصات اینورتر مورد بررسی، قابلیت اضافهبار بهصورت حدود ۱۵۰ درصد جریان نامی برای یک دقیقه و ۱۸۰ درصد برای سه ثانیه بیان شده است.
بنابراین اینورتر اجازه نمیدهد موتور مانند یک راهاندازی مستقیم، جریان هجومی چند برابری ایجاد کند.
این موضوع باعث میشود بسیاری از انتخابهای رایج در تابلوهای کنتاکتوری، مانند انتخاب تجهیزات صرفاً بر اساس جریان هجومی راهاندازی، در خروجی اینورتر معنای قبلی را نداشته باشند.
راهاندازی نرم؛ یک نوع حفاظت مکانیکی
مزیت اینورتر فقط الکتریکی نیست. در راهاندازی مستقیم، گشتاور بهصورت ناگهانی به سیستم منتقل میشود و میتواند به:
- کوپلینگ
- تسمه
- چرخدنده
- شفت
- پمپ و خطوط لوله
تنش وارد کند. اینورتر با استفاده از رمپ شتابگیری و کاهش سرعت امکان راهاندازی نرمتر را فراهم میکند. در نتیجه، اینورتر علاوه بر حفاظتهای الکتریکی، میتواند از نظر مکانیکی نیز به کاهش ضربههای راهاندازی کمک کند.
📌 حفاظت حرارتی موتور در اینورتر چگونه کار میکند؟
اینورترهای NEO دارای یک حفاظت اضافهبار حرارتی داخلی است که در مدل مورد بررسی با پارامترهای مشخصی تنظیم میشود.
پارامتر PA.00؛ فعال یا غیرفعال کردن حفاظت حرارتی:
- پارامتر PA.00 وضعیت حفاظت حرارتی را مشخص میکند.
- مقدار پیشفرض آن 1، یعنی فعال است.
- اگر PA.00 روی صفر قرار بگیرد، طبق راهنمای دستگاه باید بین اینورتر و موتور از رله حرارتی استفاده شود.
پارامتر PA.01؛ ضریب حفاظت حرارتی
- پارامتر PA.01 ضریب حفاظت حرارتی را تعیین میکند.
- محدوده آن از 0.20 تا 10.00 است و مقدار پیشفرض 1.00 دارد.
- افزایش بیش از حد این ضریب میتواند باعث شود موتور قبل از عملکرد حفاظت، بیش از حد گرم شود. بنابراین تغییر این پارامتر بدون درنظرگرفتن شرایط واقعی موتور میتواند خطرناک باشد.
پارامتر PA.02؛ پیشآگاهی اضافهبار
- پارامتر PA.02 برای پیشآگاهی از رسیدن موتور به محدوده حفاظت استفاده میشود.
- محدوده آن بین 50 تا 100 درصد است و مقدار پیشفرض آن 80 درصد است.
- در صورت رسیدن شرایط حرارتی به این محدوده، میتوان خروجی دیجیتال را برای فعال کردن یک چراغ یا آلارم تنظیم کرد.
این قابلیت یک مزیت مهم نسبت به بیمتال است؛ زیرا قبل از تریپ میتوان از نزدیک شدن موتور به محدوده خطر مطلع شد.
مهمترین نکته: جریان نامی موتور را درست وارد کنید
حتی بهترین حفاظت الکترونیکی هم در صورتی که اطلاعات موتور اشتباه وارد شده باشد، نمیتواند حفاظت مناسبی ایجاد کند.
حفاظت اضافهبار اینورتر بر اساس جریان نامی موتور تعریف میشود.
در این مدل، اینورتر جریان نامی موتور را از پارامتر مربوط به اطلاعات پلاک موتور میخواند. بنابراین فرض کنید یک اینورتر ۵٫۵ کیلووات روی یک موتور ۳ کیلووات نصب شده باشد، اما اطلاعات موتور بهدرستی وارد نشده باشد. در این حالت ممکن است حفاظت اضافهبار فعال باشد، اما اینورتر عملاً بر اساس مشخصات موتور بزرگتر عمل کند.
نتیجه میتواند این باشد که:
حفاظت فعال است، اما حفاظت مناسب موتور شما نیست.
به همین دلیل، قبل از اعتماد به حفاظت حرارتی اینورتر، اطلاعات پلاک موتور باید بهدرستی وارد شود.
📌 اینورتر چه حفاظتهایی دارد که بیمتال ندارد؟
یکی از مزیتهای مهم استفاده از اینورتر، دسترسی به حفاظتها و تشخیص خطاهایی است که بیمتال بهتنهایی قادر به تشخیص آنها نیست.
1. تشخیص اتصال کوتاه به زمین
- پارامتر PA.07 برای تشخیص اتصال کوتاه به زمین استفاده میشود.
- در صورت وجود اتصال مشخص بین کابل یا سیمپیچ و بدنه، اینورتر میتواند خطای مربوطه را تشخیص دهد.
البته این قابلیت را نباید با تست مقاومت عایقی اشتباه گرفت. - اگر عایق موتور در حال ضعیف شدن باشد اما هنوز اتصال مشخصی ایجاد نکرده باشد، همچنان باید از مگر برای بررسی وضعیت عایقی استفاده کرد.
2. تشخیص قطع فاز خروجی
- پارامتر PA.13 مربوط به تشخیص قطع فاز خروجی است.
- اگر یکی از سیمهای موتور قطع یا اتصال آن شل شود، اینورتر میتواند خطای مربوط به قطع فاز را تشخیص دهد.
بیمتال نیز ممکن است در شرایط قطع فاز در نهایت عمل کند، اما روش تشخیص آن متفاوت است و معمولاً به گرم شدن رله در اثر نامتعادلی جریان وابسته است. - قطع یا نامتعادلی فاز برای موتور بسیار مهم است، زیرا میتواند باعث افزایش شدید گرمایش در موتور شود.
3. محدودسازی جریان هنگام شتابگیری
- پارامتر PA.06 امکان محدودسازی جریان را هنگام شتابگیری فراهم میکند.
- در تنظیم پیشفرض 150 درصد، اگر جریان از محدوده تعیینشده عبور کند، اینورتر میتواند بهجای قطع فوری، شتابگیری را متوقف کند تا جریان کاهش پیدا کند و سپس ادامه دهد.
- این عملکرد در مقیاس بسیار سریعتری نسبت به رله حرارتی انجام میشود.
در صورت ادامه شرایط غیرعادی، حفاظت سختافزاری نیز میتواند وارد عمل شود.
4. تشخیص بیباری موتور
- یکی از قابلیتهایی که ممکن است در بسیاری از تابلوها نادیده گرفته شود، تشخیص بیباری است.
- پارامترهای PA.59 تا PA.61 برای این عملکرد استفاده میشوند و در حالت پیشفرض خاموش هستند.
- این قابلیت میتواند در شرایطی مانند موارد زیر کاربرد داشته باشد:
– پارگی تسمه
– جدا شدن کوپلینگ
– کار کردن پمپ بدون بار یا بدون آب
بیمتال برای چنین شرایطی طراحی نشده است؛ زیرا کاهش جریان الزاماً باعث تریپ بیمتال نمیشود.
5. ثبت خطا و اطلاعات لحظه خرابی
- در عیبیابی، یکی از مزایای مهم اینورتر ثبت اطلاعات خطاست.
- پارامترهای PA.14 تا PA.16 سه خطای آخر را نگه میدارند.
- همچنین پارامترهای PA.17 تا PA.24 اطلاعاتی مانند:
– فرکانس
– جریان
– ولتاژ باس
– وضعیت ترمینالها
– ساعت کارکرد
– مدت روشن بودن دستگاه
را در ارتباط با آخرین خطا ثبت میکنند.
بیمتال معمولاً چنین اطلاعاتی در اختیار تکنسین قرار نمیدهد.
📌 سه جایی که اینورتر از موتور محافظت نمیکند
با وجود تمام قابلیتهای حفاظتی، نباید تصور کرد که اینورتر میتواند جای تمام تجهیزات حفاظتی را بگیرد.
سه محدودیت مهم وجود دارد:
۱. کار طولانی موتور معمولی در دور پایین
این یکی از مهمترین محدودیتهای حفاظت موتور با اینورتر است. در بسیاری از موتورهای استاندارد، فن خنککننده روی شفت خود موتور قرار دارد. وقتی سرعت موتور کاهش پیدا میکند، سرعت فن نیز کم میشود و در نتیجه توان خنککاری کاهش پیدا میکند. در عین حال ممکن است موتور همچنان جریان قابل توجهی مصرف کند.
پس ممکن است:
جریان موتور طبیعی باشد، اما دمای موتور بیش از حد بالا برود.
در چنین شرایطی حفاظت اضافهبار مبتنی بر جریان لزوماً متوجه مشکل نمیشود.
اگر موتور قرار است برای مدت طولانی در دور پایین و زیر بار کار کند، باید خنککاری موتور بهصورت جداگانه بررسی شود.
در کاربردهای حساس، استفاده از سنسور دمای داخل موتور میتواند راهکار مناسبتری باشد.
۲. چند موتور روی یک اینورتر
وقتی چند موتور به یک اینورتر متصل هستند، حفاظت اضافهبار داخلی اینورتر جریان کل خروجی را میبیند، نه جریان تکتک موتورها را.
فرض کنید سه موتور به یک اینورتر متصل هستند و یکی از آنها دچار گیرپاژ یا مشکل فازی شود. ممکن است افزایش جریان آن موتور در جریان کل بهاندازهای نباشد که حفاظت اینورتر را فعال کند. در این شرایط، هر موتور باید حفاظت مناسب خودش را داشته باشد.
به همین دلیل در سیستمهای چندموتوره، استفاده از تجهیزات حفاظتی مستقل در نزدیکی هر موتور اهمیت پیدا میکند.
۳. اتصال کوتاه و حفاظت بالادست
اینورتر نمیتواند جای حفاظت بالادست تابلو و کابل تغذیه را بگیرد. بین برق شهر و اینورتر باید تجهیزات حفاظتی و قطع مناسب وجود داشته باشد.
این تجهیزات وظیفه حفاظت از:
- کابل ورودی
- تابلو
- خود اینورتر
- مدار تغذیه
را بر عهده دارند.
نکته مهم این است که فیوز ورودی اینورتر بر اساس جریان ورودی اینورتر انتخاب میشود، نه صرفاً جریان نامی موتور.
مقدار دقیق آن به مدل اینورتر و نوع تغذیه بستگی دارد.
⚠️ آیا روی خروجی اینورتر میتوان بیمتال یا کلید محافظ موتور نصب کرد؟
این قسمت یکی از حساسترین بخشهای طراحی تابلو اینورتری است.
در خروجی اینورتر نباید هر تجهیزی را صرفاً به دلیل اینکه در تابلو کنتاکتوری استفاده میشده، قرار داد. بهخصوص استفاده از تجهیزاتی مانند:
- خازن اصلاح ضریب توان
- برقگیر یا وریستور نامناسب
- برخی فیلترها
- کنتاکتور در شرایط نامناسب
میتواند باعث ایجاد مشکل شود.
اگر به هر دلیل لازم است تجهیزی روی خروجی اینورتر قرار بگیرد، باید با الزامات سازنده اینورتر و شرایط کاری آن سازگار باشد.
چرا محل نصب تجهیزات حفاظتی روی خروجی اینورتر مهم است؟
خروجی اینورتر برخلاف برق سینوسی مستقیم شبکه، شامل لبههای سریع کلیدزنی است.
این لبهها در طول کابل حرکت میکنند و در نقاطی که امپدانس مسیر تغییر میکند، امکان بازتاب دارند.
در سیستمهایی که کابل موتور بلند است، این موضوع میتواند روی تجهیزات متصل به خروجی و همچنین روی عایق موتور اثر بگذارد.
به همین دلیل در کاربردهای چندموتوره که نصب حفاظت مستقل برای هر موتور ضروری است، محل نصب تجهیزات حفاظتی اهمیت زیادی دارد.
در چنین شرایطی، قرار دادن تجهیز حفاظتی مناسب در نزدیکی موتور میتواند انتخاب بهتری نسبت به چسباندن آن به خروجی اینورتر باشد.
همچنین نباید فرکانس کلیدزنی اینورتر را بدون دلیل بالا برد.
شما می توانید متناسب با نیاز خود، بهترین اینورتر از سری متنوع اینورترهای NEO را انتخاب کنید
📌 بیمتال در خروجی اینورتر؛ چه زمانی انتخاب مناسبی است؟
اینورتر فقط حفاظت ایجاد نمیکند؛ شکل موجی که موتور دریافت میکند را نیز تغییر میدهد.
موتوری که مستقیماً به شبکه متصل است، ولتاژ سینوسی شبکه را دریافت میکند. اما موتور متصل به اینورتر با پالسهای کلیدزنی سریع مواجه است. این موضوع میتواند دو اثر مهم ایجاد کند.
۱. تنش روی عایق سیمپیچ موتور
لبههای سریع ولتاژ میتوانند تنش بیشتری روی عایق سیمپیچ ایجاد کنند؛ بهخصوص زمانی که کابل موتور بلند باشد.
بازتاب موج در کابل میتواند باعث ایجاد پیکهای ولتاژ در سمت موتور شود. به همین دلیل برای برخی کاربردها استفاده از موتور مناسب کار با اینورتر اهمیت دارد.
۲. جریانهای یاتاقانی و آسیب بلبرینگ
یکی دیگر از پدیدههایی که ممکن است در سیستمهای اینورتری ایجاد شود، عبور جریانهای ناخواسته از یاتاقانها و ایجاد آسیب در بلبرینگ است.
اگر پس از نصب اینورتر، موتور با مشکل غیرعادی بلبرینگ مواجه شده باشد، بررسی جریانهای یاتاقانی و شرایط نصب موتور و کابل اهمیت دارد.
📌 در تابلو برق اینورتری چه تجهیزاتی بگذاریم؟
حالا میتوانیم پاسخ را بهصورت خلاصه جمعبندی کنیم.
1.کلید یا فیوز بالادست
همیشه مورد نیاز است.
اینورتر جایگزین حفاظت بالادست نمیشود و این تجهیز علاوه بر حفاظت، برای جداسازی مدار هنگام تعمیرات نیز اهمیت دارد.
2. بیمتال بین اینورتر و موتور
در حالت معمولی که یک اینورتر فقط یک موتور را کنترل میکند و حفاظت حرارتی داخلی اینورتر فعال و درست تنظیم شده است، لزوماً به بیمتال بین اینورتر و موتور نیاز نیست.
اما در شرایط زیر باید موضوع را دوباره بررسی کرد:
- حفاظت حرارتی داخلی اینورتر غیرفعال شده باشد.
- یک اینورتر چند موتور را تغذیه کند.
- شرایط کاری موتور نیازمند حفاظت مستقل باشد.
- دستورالعمل سازنده استفاده از حفاظت خارجی را الزامی کرده باشد.
در سیستم چندموتوره، حفاظت مستقل هر موتور باید تا حد امکان در نزدیکی همان موتور در نظر گرفته شود.
📌 تنظیمات مهم اینورتر برای حفاظت موتور
قبل از اینکه به حفاظت حرارتی اینورتر اعتماد کنید، اطلاعات پلاک موتور را بهدرستی وارد کنید.
پارامترهای P8.01 تا P8.05 باید مطابق اطلاعات پلاک موتور تنظیم شوند:- توان موتور
- ولتاژ موتور
- جریان نامی
- فرکانس نامی
- دور نامی
سپس:
- PA.00 را بررسی کنید تا حفاظت حرارتی فعال باشد.
- PA.01 را متناسب با تنظیمات مورد نیاز و دستورالعمل دستگاه روی مقدار مناسب قرار دهید.
- در صورت نیاز، PA.02 را برای ایجاد پیشآگاهی اضافهبار تنظیم کنید.
اشتباه در اطلاعات پلاک موتور میتواند باعث شود حفاظت الکترونیکی اینورتر با شرایط واقعی موتور مطابقت نداشته باشد.
📊 جمعبندی؛ آیا اینورتر جای بیمتال را میگیرد؟
پاسخ کوتاه این است: در یک سیستم معمولی تکموتوره، بله؛ اما نه همیشه.
اینورتر میتواند حفاظتهای مختلفی مانند اضافهبار، محدودسازی جریان، قطع فاز، برخی خطاهای اتصال به زمین، بیباری و ثبت خطا را در اختیار شما قرار دهد. اما اینورتر جای همه تجهیزات حفاظتی را نمیگیرد.
حفاظت بالادست، جداسازی برای تعمیرات، حفاظت مستقل موتورهای چندگانه و کنترل دمای موتور در کار طولانی با دور پایین همچنان اهمیت دارند. مهمتر از همه، حفاظت داخلی اینورتر فقط زمانی قابل اعتماد است که مشخصات واقعی موتور بهدرستی در پارامترهای اینورتر وارد شده باشد.
بنابراین اگر بخواهیم یک نسخه عملی از تصمیمگیری داشته باشیم:
یک اینورتر + یک موتور + پارامترهای صحیح + حفاظت حرارتی فعال: معمولاً بیمتال بین اینورتر و موتور لازم نیست. یک اینورتر + چند موتور: برای هر موتور حفاظت مستقل در نظر بگیرید.
کار طولانی در دور پایین: به دمای واقعی موتور و سیستم خنککاری توجه کنید؛ در صورت نیاز از سنسور دما استفاده کنید.
سمت ورودی اینورتر: حفاظت بالادست را حذف نکنید.
و در نهایت، اگر قرار است تجهیزی در خروجی اینورتر نصب شود، فقط به این دلیل که در تابلو کنتاکتوری قبلی استفاده میشده آن را تکرار نکنید؛ سازگاری تجهیز با خروجی اینورتر، کابل، موتور و دستورالعمل سازنده باید بررسی شود.
آیا پس از مطالعه این مقاله، سوال یا چالشی در تنظیمات دارید؟
متخصصان شرکت نورسا الکتریک آماده ارائه مشاوره رایگان هستند.
