Posted on Leave a comment

همه چیز در مورد تفاوت های آسانسورهای VVF و دو سرعته

مزایا و معایب آسانسورهای VVVF , دو سرعته و مقایسه ی آنها

متاسفانه در بسیاری از سایت های فنی و تخصصی مطالبی غیر علمی دراین خصوص نوشته شده که با انتشار این مقاله سعی داریم تفاوت های اصلی این دو سیستم رو بیان کنیم. با ما همراه باشید.
(در این مقاله اینورتر و درایور یا درایو هم ارز هم بکار رفته اند)
VVVF: این اصطلاح به نحوه ی راه اندازی موتورهای القایی به روش ولتاژ و فرکانس متغیر گفته می شود که مخفف Variable Voltage Variable Frequency می باشد. این روش راه اندازی در بسیاری از صنایع و نیز آسانسورها پر کاربرد و نام آشنا است. اینورتر ها یا همان درایور ها با برندهای مختلف قادرند با برنامه ریزی سرعت موتورها را و در صورت نیاز گشتاور خروجی موتورهای القایی را کنترل کنند. گاها در صنایع برای کنترل وضعیت یا مکان دقیق ترِ موتور سنسورهای موقعیت را به این سیستم اضافه می کنند ولی عموما روش VVF به تنهایی قادر به کنترل دقیق وضعیت یا همان مکان موتورنیست.

با اینکه در بیشتر درایوهای معروف امکانات کنترل گشتاور موتور نیز پیشبینی شده است ولی در بیشتر صنایع و نیز در صنعت آسانسور فقط از کنترل سرعت موتوراستفاده می شود. سرعت موتور تقریبا متناسب است با فرکانس اینورتر که معمولا نشانگری برای آن وجود دارد. اینورتر ولتاژ تزریقی به موتور را بسته به فرکانس تنظیم می کند تا جریان موتور نیز کنترل شود.

اطلاعات تخصصی تر در مورد نمودارهای ولتاژ و فرکانس بعدا ارائه خواهد شد.

اما آنچه که در بیشتر سایت ها به غلط نوشته شده کاهش مصرف برق در سیستم های اینورتر دار VVVF نسبت به سیستم های بدون اینورتر دوسرعته است. این مطلب غیر علمی و نادرست است به چند دلیل: اول اینکه خود اینورتر دارای راندمان انرژی است که کمتر از صد است.یعنی اگر راندمان یک اینورتر ۹۰ درصد باشد همواره ۱۰ درصد از انرژی توسط خود اینورتر اتلاف و به حرارت تبدیل می شود و این حرارت توسط فن های اینورتر دفع می شود. از طرف دیگر در حالت شتاب منفی مثلا در زمانی که آسانسور کاهش سرعت می دهد تا متوقف شود انرژی جنبشی آسانسور توسط موتور که به حالت ژنراتوری رفته است به اینورتر منتقل می شود ولی چون اینورتر قادر به برگرداندن آن انرژی به شبکه برق نیست آن را در یک مقاومت به نام “مقاومت ترمزی” braking resistor تلف میکند. درحالی که در سیستم های دوسرعته این انرژی به شبکه ی برق بازگردانده می شود.اگر انرژی مصرفی سایر مصرف کننده ها از کنتور برق بیشتر از این مقدار باشد سهمی از آن مصرف تامین خواهد شد.

شاید بیشتر کسانی که معتقدند اینورتر باعث کاهش مصرف برق موتور می شود جریان بالای اولیه بالای موتور را دلیل این ادعا بدانند . موتورها در راه اندازی مستقیم در لحظات اول ممکن است چندین برابر جریان نامی خود را از شبکه بکشند. این جریان مشابه آزمون روتور قفل شده برای موتور است. اما این جریان در لحظه ی بسیار کوچکی رخ می دهد و نهایتا انرژی لازم برای غلبه بر اینرسی/لختی سکون موتور و سیستم مکانیکی متصل به آن بایستی تامین بشود چه این انرژی بطور آنی یا آرام تامین بشود متناسب است با رابطه ی ۰٫۵mv^2

درواقع لزوم استفاده از درایوهای VVVF چیزهایی به غیر از کاهش مصرف انرژی است که حتی به افزایش جزئی مصرف انرژی هم می چربد.البته درایوهایی باقابلیت بازیافت انرژی برگشتی از موتور و استفاده ی این انرژی جهت شارژ در سیستم باتری های اضطراری یا حتی بازگرداندن آن به شبکه ی برق وجود دارند اما به دلیل تکولوژی و هزینه ی بالا عملا متداول نگشته اند.

مزیت های استفاده از VVF نسبت به دوسرعته:
۱- کنترل سرعت:
بسیار ساده به نظر می آید ولی عملا در سیستم دوسرعته کنترلی روی سرعت وجود ندارد و تنها دو سرعت تند و کند در دسترس است. درحالیکه در سیستم vvf این امکان وجود دارد و ممکن است حداکثر فرکانس اینورتر مثلا روی ۴۵هرتز بجای ۵۰هرتز تنظیم شود. به این ترتیب کل سرعت آسانسور برحسب متر بر ثانیه قابل تنظیم است.
۲-نرمی حرکت:
تکانه های شدید در لحظه ی راه اندازی سیستم های دوسرعته علاوه بر نامطلوب بودن برای کاربران برای کل سیستم مکانیکی نیز یک ضربه ی نامعقول محسوب می شود.شاید یکی از مزایاهای اصلی سیستم VVF نرمی حرکت در لحظه ی شروع و پایان حرکت است.
۳-ایمنی بالا در حالت ترمزی و عملکرد اظطراری:
در سیستم های دوسرعته هنگام قطع شدن سری ایمنی برق موتور قطع می شود و ترمز مکانیکی موتور عمل می کند. ترمز مکانیکی موتور معمولا دارای یک مگنت است که در حالت برقدار شدن با غلبه بر نیروی فنری ترمز را رها میکند تا موتور اجازه ی حرکت پیدا کند. اما عموما قدرت ترمزی این سیستم بسیار کمتر از حالت ترمزی اینورتر است. اینورترها قادرند در حالت ترمزی با اعمال ولتاژ دی سی موتور را خیلی سریع تر متوقف کنند.و پارامترهای ترمزی اینورتر قابل تنظیم است.
۴-محافظت از موتور توسط درایو:
تمام درایو ها برای عملکرد خود نیازمند سنجش جریان موتور هستند وموتورها در کارکرد با درایو ایمن تر و دارای عمر بیشتری خواهند بود.
۵-حذف جریان های شدید که در لحظات راه اندازی ممکن است تاثیر آن در روشنایی ساختمان یا سایر مصرف کننده ها نمایان شود.

این مقاله به روز رسانی و تکمیل خواهد شد….

Posted on ۱۰۴ Comments

همه چیز درباره باتری های قابل شارژ و نحوه شارژ آنها

باتری شارژر همه چیز

انواع باتری های قابل شارژ
مزایا و معایب و ویژگی ها
نحوه ی شارژ و نمودارهای مربوطه

ولتاژ نامی برای هر سل
ولتاژ نامی برای هر سل
چگالی انرژی باتری
چگالی انرژی باتری

۱- لیتیوم یون :

امروزه باتری های لیتیومی کاربرد گسترده ای در تجهیزات الکترونیکی یافته اند و شاید بتوان نام متداول ترین نوع باتری را بر آنها گذاشت.وزن سبک و حجم کم نسبت به حجم انرژی بالا  باعث شده در بسیاری از کاربردهای قابل حمل این نوع باتری همه ی رقیب های خود را کنار بزند.

از کاربردهای باتری لیتیوم یون:

  • لپ تاپ ها
  • گوشی ها ی هوشمند
  • خودرو برقی
  • چراغ قوه های قابل شارژ
  • دستگاه های الکترونیکی پرتابل
  • دوربینهای دیجیتال عکاسی و فیلم برداری

مزایا:

  • وزن کم
  • چگالی انرژی بالا
  • نداشتن حافظه ی شارژ
  • عدم وابستگی شدید طول عمر به تعداد دفعات شارژ
  • گستره ی دمایی خوب
  • تحمل دمای بالا تا ۶۰ درجه و آسیب ندیدن ظرفیت باتری در این دما
  • امکان ساخته شدن در شکل فیزیکی ظریف و نازک (لیتیوم یون)
  • دامنه ی ولتاژ مناسب برای پردازنده های نسل جدید

معایب:

  • تاثیر پذیری شدید و کاهش ظرفیت باتری و خراب شدن آن در صورت افزایش یا کاهش ولتاژ آن از محدوده ی نرمال
    اگر ولتاژ باتری به کمتر از ۲٫۴ ولت برسد می تواند باعث اکسید شدن الکترودهای آن شده و در اثر واکنش شیمیایی داخلی کل ظرفیت یا بیشترش را از دست بدهد.
    متاسفانه باتری ها در انبار فروشگاه ها در اثر دشارژ خودبخودی به این وضعیت دچار می شوند.
    افزایش ولتاژ باتری(به بیش از ۴٫۳ ولت) یا جریان دادن به یک باتری کاملا پر هم می تواند باعث خوردگی الکترودهای آن شده و  همه  ی ظرفیت باتری را از بین ببرد.
  • مقاومت داخلی بالا
    مقاومت داخلی باتری های لیتیومی به طور منصفانه ای بیشتر از باتری های نیکلی است ، علاوه بر محدود شدن جریان خروجی در صورت اتصال کوتاه باعث داغ شدن باتری و انفجار آن خواهد شد.
  • طول عمر پایین برای کاربردهای خودرو برقی
  • محدود بودن به شکل فیزیکی مکعبی
  • ایجاد دماهای زیاد در حد ذوب فلزات در صورت اشتعال و انفجار ( لیتیوم یون)
  • قیمت بالا نسبت به باتری های نیکلی

نحوه شارژ – ولتاژ سل – ظرفیت : محدوده ی ولتاژ باتری های لیتیومی برای هر سل از ۳ تا ۴٫۳ ولت می باشد و بهمین علت ولتاژ نامی سل ۳٫۶ یا ۳٫۷ ولت است.این بازه بسیار مناسب برای پردازنده های نسل جدید است به همین دلیل ولتاژ یک سل برای اکثر کاربردهای الکترونیکی مثل تلفن های هوشمند کفایت می کند و نیازی به سری کردن باتری ها همانند باتری های ۱٫۵ ولتی نیست.

در بیشتر تلفن های هوشمند تنها معیار برای انرژیِ باقی مانده ی باتری(یا همان درصد شارژ) سطحِ ولتاژ آن است به این ترتیب که ولتاژ ۴٫۳ ولت متناظر با ۱۰۰% و ولتاژ ۳ ولت متناظر با ۰ درصد است.این روش تقریبی است و دقیق نیست و برای درصد های پایین تر مقدار ظرفیت واقعی کمتر از مقدار محاسبه شده است . این خطا با افزایش طول عمر باتری و تغییر منحنی شارژ آن بیشتر خواهد شد. همین امر سبب می شود که درصدهای پایین باتری در تلفن های قابل شارژ سریع تر خالی شوند.

اگرچه این روش تقریبی و غیر دقیق است اما دم دست ترین و ساده ترین روشی است که بدون نیاز به سنسورهای جریان و تحلیل های پیچیده قابل اجراست.

برای شارژ باتری معمولا از منابع جریان سوئیچینگ کنترل شده استفاده می شود. جریان شارژ نبایستی بیشتر از حد مجاز آن باشد . سازنده های باتری جریان ۱C یا ۰٫۸C را پیشنهاد می دهند. یعنی برای یک باتری با ظرفیت ۲۰۰۰  میلی آمپر ساعتی حداکثر جریان شارژ ۲ آمپر می تواند باشد.برای توقف شارژ بایستی ولتاژ باتری سنجیده شود ، ولتاژ باتری در حالت بدون جریان بایستی سنجیده شود زیرا مقاومت داخلی باتری ضرب در جریان شارژ باعث می شود تا ولتاژ قطب های باتری درحالت شارژ بیشتر از ولتاژِ واقعی سل باشد.
به همین علت پردازنده یا تراشه ی شارژ-کنترلر بایستی هر از گاهی جریان شارژ را قطع کند تا ولتاژ سل را بطور دقیق اندازه گیری کند و یا اینکه جریان شارژ با نزدیک شدن به سطح شارژِ کامل کاهش داده شود تا این اختلاف ولتاژ اندک باشد. معمولا در تلفن های هوشمند جریان شارژ از ظرفیتِ ۹۰% به بالا کاهش می یابد و باتری بصورت قطره ای شارژ می شود. ایراد اینکار بالا رفتن زمان شارژ است.

شارژر های تلفن های هوشمند (موبایل)  چگونه کار می کنند؟

امروزه تلفن های هوشمند دارای قابلیت شارژ از USB هستند و آداپتور های آنها نیز معمولا ولتاژ برق شهری را تبدیل به ۵ تا ۵٫۵ ولت می کند. آداپتورهای با قابلیت شارژ سریع معمولا دو سطح ولتاژ را دارند ۹ و ۵ ولت.
بنابر این این آداپتورهای پروسه ی شارژ باتری را کنترل نمی کنند و صرفا یک منبع ولتاژ برای گوشی محسوب می شوند.کنترل نحوه ی شارژ و جریان شارژ در داخل خود گوشی هوشمند قرار دارد و بر اساس سطح ولتاژ باتری – دمای باتری – و سطح ولتاژ ورودی انجام می پذیرد.
با تست هایی که روی گوشی سامسونگ s4 انجام دادیم متوجه شدیم که سطح ولتاژ ورودی روی جریان شارژ موثر است.زمانی که ولتاژ وروردی ۵ ولت است جریان شارژ پایین و در حد ۳۰۰ تا ۴۰۰ میلی آمپر قرار دارد. با توجه به اینکه پورت های USB کامپیوتر توانایی جریان دهی بیش از ۵۰۰ میلی آمپر را ندارند ، شارژر های هوشمند به نحوی جریان کشی می کنندکه باعث افت ولتاژ در پورت نشوند. ولی با افزایش ولتاژ ورودی به ۵٫۵ ولت جریان شارژ تا نزدیک ۱٫۸ آمپر افزایش می یابد. و وقتی درصد باتری از ۹۰ بیشتر می شود جریان شارژ دوباره به حد ۳۰۰ تا ۴۰۰ میلی آمپر کاهش می یابد.
با افزایش ولتاژ وروردی تا حد ۶ ولت جریان شارژ صفر می شود زیرا گوشی هوشمند متوجه عبور ولتاژ از حد مجاز آن می شود.

تفاوت باتری های لیتیوم یون با لیتیوم پلیمر چیست؟

باتری های لیتیوم پلیمر شباهت زیادی با باتری های لیتیوم یونی دارند اما تفاوت آنها در امکان جریان دهی بالا و تخلیه ی سریع و سبک بودنشان نسبت به باتری های لیتیوم یونی است که باعث شده از آنها بیشتر در کوآد کوپترهای شارژِی – هلی شات ها و ربات های پرنده استفاده شود. ,ولی باتری های لیتیوم  پلیمری عمر کمتری نسبت به لیتیوم یونی ها دارند ، تقریبا نصف
عمر باتری های لیتیوم پلیمری ۳۰۰ تا ۵۰۰ چرخه ی شارژ کامل بدون از دست دادن ظرفیت است در حالیکه این عدد برای باتری های لیتیوم یونی  ۱۰۰۰ می باشد.

در جدول زیر برخی از تفاوت ها ی باتری های لیتیوم یونی با لیتیوم پلیمری را خواهید یافت:

مقایسه باتری لیتیوم یون با پلیمر
مقایسه باتری لیتیوم یون با پلیمر( همه ی اطلاعات این جدول مورد تائید نیست)

۲-باتری های نیکل متال هیدریدNI-MH :

این باتری ها از لحاظ چگالی انرژی نسبت به وزن باتری در جایگاه ضعیف تری نسبت به باتری های لیتیومی و نسبت به باتری های نیکل کادمیومی در جایگاه بهتری قرار دارند. ولتاژ نامی سل برای این باتری ها مشابه با باتری های نیکل کادمیومی و برابر با ۱٫۲ ولت است . در بیشتر کاربردها توانسته جایگاه باتری های نیکل کادومیومی را از آن خود کند. برتری این نوع باتری بر باتریهای نیکل کادمیومی نداشتن حافظه ی شارژ است. یعنی بر خلاف باتری های نیکل کادمیومی می توان آنها را در هر زمانی به شارژر متصل کرد.

مزایا:

  • ثبات ولتاژ بالا در چرخه ی شارژ و دشارژ
  • مقاومت داخلی کم و امکان جریان دهی بالا
  • دوست دار طبیعت

معایب:

  • کاهش شدید بازده شارژ در دماهای بالا ی ۴۰ درجه تا ۱/۳
  • چگالی انرژی پایین

طول عمر: ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ بار شارژ و دشارژ کامل ، این عدد بسته به کیفیت ساخت و برند سازنده و شرایط نگهداری  می تواند تا ۴۰۰۰ بار شارژ و دشارژ کامل هم افزایش یابد.

نحوه ی شارژ:
روش دلتا وی: در نمودار شارژ با طی زمان ولتاژ باتری به آرامی افزایش می یابد ولی در پایان منحنی نمودار ثابت شده و با ادامه ی شارژ ولتاژ باتری حتی کمتر هم میشود این قسمت از منحنی دقیقا جایی است که بایستی  شارژر هوشمند آن را ملاک پر شدن باتری قرار دهد.
متناظر با این رفتار باتری دمای باتری هم شروع به افزایش می کند و نمودار دمای باتری نیز متاثر از همین دلتا وی می باشد:

شارژر
منحنی شارژ باتری نیکل متال هیدرید / کامیوم

بیشینه ی ولتاژ باتری در چرخه ی شارژ از ۱٫۴ تا ۱٫۶ ولت است.
و کمینه ی ولتاژ باتری نیز در حدود ۱ یا ۱٫۱ ولت می باشد.

برخی از کاربردها:
تلفن های بی سیم خانگی
خودروهای برقی

۳-باتری های نیکل کادمیومی:

این نوع باتری از بیشتر جهات با نوع متال هیدریدی مشابهت دارد. اگر چه دارای چگالی انرژی پایین تری است و به دلیل داشتن حافظه ی شارژ و مشکلات محیط زیستی بیشتر کاربردهای قدیمی اش را ازدست داده ولی هنوز  هم در بعضی موارد مثل جاروهای شارژی و… مورد استفاده قرار دارد.
باتوجه به سمیت شدید فلز کادمیوم و دیگر معایبی که دارد در حال منسوخ شدن است.
تنها نوع باتری است که دشارژ شدن کامل برای آن مضرّ نیست و حتی مفید است! با توجه به داشتن حافظه ی شارژ بایستی بعد از خالی شدن کامل آن را به شارژر متصل کرد و تا شارژ کامل نشده از آن جدا نکرد. اگر این رویه مراعات نشود می توان حافظه ی شارژ آن را با چند بار شارژ و دشارژ شدن کامل پاک کرد ولی روی ظرفیت باتری تاثیر منفی خواهد داشت.

مزایا:

  • ارزان ترین نوع باتری قابل شارژ
  • تحمل شارژ سریع: تنها نوع باتری است که زمان  شارژ سریع آن توانسته تا ۱۰ دقیقه کاهش یابد.
    این زمان برای باتری های نیکل متال هیدرید درحد یک ساعت و برای باتری های لیتیوم یونی بین یک تا دو ساعت است.
  • قابلیت جریان دهی بالا
  • طول عمر بالا تا ۱۵۰۰ دوره ی شارژ و دشارژ

معایب:

  • سمیت و آسیب به محیط زیست
  • داشتن حافظه ی شارژ
  • چگالی انرژی پایین
مقایسه انواع باتری ها
مقایسه انواع باتری ها

نمودار عمر مفید / تعداد دفعات شارژ دشارژنمودار عمر مفید یا همان تعداد دفعات شارژ دشارژ برای انواع مختلف باتری ها

چرا بعضی از کابل ها دیرتر شارژ می کنند؟