باگسترش روز افزون علم الکترونیک و با توجه به چالش‌ها و نیازهای صنعت، دستگاه‌هایی با استفاده از ادوات نیمه‌هادی الکترونیک قدرت ساخته شدند. اصلی‌ترین ایده ساخت این دستگاه‌ها توجه به جریان کشی‌های زیاد الکتروموتورها در زمان راه اندازی و نیاز به توقف‌های خاص در آنها بود. راه اندازی اولیه الکتروموتورها در توان‌های بالا سبب بروز دو عامل می‌شد: نخست افت جریان برق در تأسیسات که عاملی برای ظهور خرابی در دیگر تجهیزات برقی مصرفی بود و دوم آسیب مکانیکی الکترو موتورها در اثر ضربه‌های راه اندازی.
بر همین اساس دو دستگاه سافت استارتر و درایو ساخته و روانه بازار شدند. با پیشرفت تکنولوژی، سیستم‌های کنترلی مبتنی بر میکروالکترونیک‌ها نیز به این دستگاه‌ها اضافه شد و باعث تغییرات مختلفی در عملکرد آنها شد. همین مسئله باعث سردرگمی‌مصرف کنندگان این دو محصول بوده و در بسیاری مواقع نمی‌دانند استفاده از کدام یک از این دو محصول به نفع آنهاست. در این مقاله اشاره‌ای به ویژگی‌ها و تفاوت سافت استارتر و درایو کرده‌ایم که سبب کاهش سردرگمی‌مصرف کنندگان در انتخاب این دو تجهیز می‌شود. با ما همراه باشید.

درایو (اینورتر) چیست؟
منظور ما از اینورتر در این مقاله اشاره به تجهیزی است که نام اصلی آن VFD (Variable Frequency Drive) بوده و به معنی دستگاه‌های راه انداز فرکانس متغیر است. علت نام گذاری این تجهیز به اینورتر در بین مهندسان و فروشندگان به نحوه ساختار و عملکرد این دستگاه باز می‌گردد. درایوها به مراتب تجهیز پیشرفته‌تری نسبت به سافت استارتر‌ها بوده که برای راه اندازی موتور به جای ولتاژ با فرکانس سروکار دارند. درایوها در ساختار خود بیش از سافت استارتر‌ها از تکنولوژی میکروالکترونیک‌ها بهره برده‌اند و قابلیت ارتباط با سیستم‌های اتوماسیون صنعتی را به خوبی دارا هستند.
ساختار ساده عملکرد یک درایو به این شکل است که برق ورودی جریان متناوب در ابتدا تبدیل به برق جریان مستقیم شده و سپس با استفاده از ادوات نیمه‌هادی نظیر تریستور‌ها و IGBT‌ها و تحت فرآیندی بنام PWM تبدیل به پالس‌های مربعی شبه سینوسی بر مبنای فرکانس تنظیمی‌می‌شوند. از آنجایی که الکتروموتور تفاوت آنچنانی میان پالس‌های مربعی شبه سینوسی و پالس‌های سینوسی حس نمی‌کند؛ به کار خود ادامه می‌دهد. درایوها به تناسب نوع مصرف کننده دارای توابع متنوع هستند. بر همین اساس درایوها را برای مصارف عمومی، آسانسوری، پمپ‌ها، فن‌ها، تاورکرین‌ها و… تولید می‌کنند. درایوها برای مصارف تکفاز و سه فاز تولید می‌شوند.

سافت استارتر چیست؟
سافت استارتر (Soft Starter) یا راه انداز نرم همان‌گونه که از اسم آن پیداست تجهیزی است که وظیفه آن راه اندازی نرم الکتروموتورها می‌باشد. راه اندازی نرم سبب می‌شود که جریان کشی بسیار زیاد (معمولاً 6 تا 8 برابر جریان نامی‌موتور) برای راه اندازی اولیه شکل نگیرد و موتور با ضربه راه اندازی نشده و استهلاک‌های مکانیکی آن کاهش یابد. همچنین این مسئله مانع از آسیب به دیگر لوازم برقی می‌شود. وقتی جریان کشی لحظه‌ای وجود نداشته باشد؛ برق کمتری مصرف شده و در نهایت هزینه کمتری برای برق پرداخت می‌شود.
سافت استارتر‌های موجود در بازار به دو دسته آنالوگ و دیجیتال تقسیم شده که هر دو نمونه می‌توانند در دو مدل به‌‌‌ای پس دار و بدون به‌‌‌ای پس تقسیم بندی شوند. منظور از به‌‌‌ای پس داشتن یک کنتاکتور داخلی در درون سافت استارتر است که با استفاده از تیغه‌های قدرت و فرمان آن، پس از آنکه موتور به دور نامی‌خود رسید؛ تغذیه موتور از سیستم سافت استارتر به کنتاکتور واگذار می‌شود. سافت استارتر‌های آنالوگ دارای کلیدهای آنالوگی برای تنظیم بعضی پارامترها هستند که در جهت روند راه اندازی و حفاظت از سافت و الکتروموتور است. در مقابل، سافت‌های دیجیتال به همین شکل با پارامترهای کاربردی بیشتر است.

فرق سافت استارتر با اینورتر در چیست؟
سافت استاتر و اینورتر را می‌توان از جنبه‌های متفاوت مورد بررسی قرار داد، هرچند این دو محصول شباهت‌هایی دارند ولی در شرایط مختلف کاربرد دارند. سافت استاتر و اینورتر از نظر قیمت، مصرف انرژی باهم متفاوت‌اند.

تفاوت سافت استارتر و اینورتر از نظر کاربری:
از نظر کاربرد اینگونه است که سافت استارتر بعد از راه‌اندازی نرم و جلوگیری از ورود جریان اضافی به موتور از مدار خارج می‌شود. ولی اینورتر در تمام مدت روشن بودن موتور بر سرعت و حتی جهت چرخش موتور کنترل دارد و می‌توان بر اساس نیاز لحظه‌ای، سرعت را کم و زیاد کرد و حتی جهت چرخش شفت آن را تغییر داد.

تفاوت سافت استارتر و اینورتر از نظر سرعت:
از نظر سرعت هم که سافت استاتر حداکثر سرعتی که می‌تواند برای موتور ایجاد کند، همان سرعت نامی‌موتور است. اما اینورتر با قابلیت تغییر فرکانس این توانایی را دارد که سرعت‌های بیشتر از سرعت نامی‌را فراهم کند.

تفاوت سافت استارتر و اینورتر از نظر مصرف انرژی:
مصرف انرژی سافت استاتر و اینورتر تفاوت چشم‌گیری باهم ندارند و هر دوی آن‌ها در واقع در مصرف برق ابتدایی موتور و فشار وارده بر آن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند.

در این مقاله قصد داریم در خصوص مفهوم IP یا درجه حفاظت در اینورتر اطلاعاتی را در اختیار شما قرار دهیم. واضح است که دانستن میزان IP تجهیزات الکترونیکی ما را در جهت حفظ و نگهداری تجهیزات به بهترین شکل ممکن کمک خواهد کرد و باعث افزایش طول عمر دستگاه و بهبود بهره وری آن خواهد شد .
IP مخفف Ingress Protection است. معمولاً با عدد دو رقمی‌مطابق استاندارد AS60529-2004 تعریف می‌شود .

الف) تعاریف درجات حفاظت ، میزان در معرض بودن اینورتر در موارد زیر را نشان می‌دهد:
محافظت از افراد در مقابل دسترسی به قطعات خطرناک داخل محفظه
محافظت از تجهیزات داخل محفظه در برابر برخورد اشیاء جامد خارجی
محافظت از تجهیزات داخل محفظه در برابر اثرات مضر ناشی از ورود آب
ب) تعیین این درجه‌های محافظت.
ج) شرایط لازم برای هر انتخاب.
د) آزمایش‌هایی که باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که محفظه دارای استاندار‌های مورد نیاز می‌باشد .

درجه IP یک عدد دو رقمی‌است. یکان عدد دو رقمی‌نمایانگر نفوذپذیری در برابر نفوذ مایعات و دهگان عدد به معنای میزان نفوذپذیری در برابر اجسام جامد و گرد و غبار است.

رقم دهگان:

0= بدون هیچ گونه حفاظت
1= حفاظت شده در برابر اجسام بیشتر از ۵ سانتی متر
2= حفاظت شده در برابر اجسام بیشتر از ۱.۲۵ سانتی متر
3= حفاظت شده در برابر اجسامی‌مثل سیم و کابل بیش از ۲.۵ میلیمتر
4= حفاظت شده در برابر اجسام بالای ۱ میلیمتر
5= حفاظت شده در برابر در برابر گرد و خاک (اما باز هم امکان نفوذ هست که نیازمند وجود فن می‌باشد)
6= دارای حفاظت بالا، حتی در برابر ذرات ریز مانند گرد و غبار (بالاترین درجه حفاظت)

رقم یکان:

0= بدون هیچ گونه حفاظت
1= حفاظت شده در برابر ریزش و پاشش آب به صورت عمود
2= حفاظت شده در برابر ریزش و پاشش آب نهایتا تا زاویه ۱۵ درجه نسبت به خط عمود
3= حفاظت شده در برابر ریزش و پاشش آب نهایتا تا زاویه ۶۰ درجه نسبت به خط عمود
4= دارای حفاظت در کل ۳۶۰ درجه
5= دارای حفاظت در برابر نفوذ پذیری آب با فشار (فشار ۳۰ کیلو پاسکال / سطح مقطع نازل 6.3 میلیمتر)
6= دارای حفاظت در برابر نفوذ پذیری آب با فشار (فشار ۱۰۰ کیلو پاسکال / سطح مقطع نازل ۱۲.۵ میلیمتر)
7= حفاظت شده در برابر غوطه ور شدن در آب تا عمق ۱ متر
8= حفاظت شده در برابر غوطه ور شدن در آب تا هر عمقی

به طور مثال
IP۴۱ یعنی:
محافظت کامل در برابر ابزار و سیم با قطر بیشتر از ۱ میلیمتر
محافظت کامل در برابر چکاندن آب عین قطره‌های باران

IP۶۸ یعنی:
غیر قابل نفوذ در مقابل گرد و غبار
محافظت کامل در برابر غوطه وری در آب

برای مثال رقم دهگان صفر یعنی بدون حفاظت و 6 بالاترین سطح حفاظت در برابر ورود گرد و غبار را دارد .
برای مثال رقم یکان صفر بدون حفاظت و 8 نشان دهنده غوطه وری کامل در آب می‌باشد .

اگر شما در حال طراحی سیستم هستید و از نظر ماهیت و میزان حفاظت مورد نیاز دستگاه برقی خود مطمئن نیستید ، مراجعه به استاندارد فوق بسیار توصیه می‌شود. در نظر داشته باشید که این یک بررسی اجمالی بسیار کوتاه است و استفاده شما از استاندارد AS60529-2004 ماهیت دقیق الزامات میزان حفاظت را نشان می‌دهد و در مواقعی از حروف اختیاری EG استفاده می‌شود مانند EG IP66CS.

سوابق و مشاهدات ما به وضوح نشان می‌دهد که از لحاظ تجهیزات و یا سایر مارک‌های اینورتر ، ماندگاری و قابلیت اطمینان تجهیزات الکترونیکی با سطح محافظت در برابر ورود گرد و غبار و آب بسیار ارتباط دارد و اینکه تجهیزات با میزان حفاظت IP66 نتایج بسیار عالی را برای افزایش طول عمر تجهیزات و قابلیت اطمینان در مقایسه با سطح حفاظتی پایین تر فراهم می‌اورد. توجه داشته باشید که در اینورتر مدارات زیادی را در یک فضای کوچک و مقادیر بالای ولتاژ وجود دارد ، بنابراین آخرین چیزی که ما انتظار داریم ورود کمترین میزان گرد و غبار به محفظه مدارات الکترونیکی و کاهش احتمال اتصال کوتاه در نتیجه کاهش آسیب مدار‌های داخلی اینورتر است. به میزان بالای رطوبت جوی و تراکم نیز توجه داشته باشید و توصیه می‌شود که تا حد امکان رطوبت را از محفظه درایو دور نگه دارید .

اینورتر یک دستگاه الکترونیکی است که وظیفه­‌ی کنترل موتورهای الکتریکی را بر عهده دارد. اگرچه این دستگاه در نوع خود بسیار کارآمد خواهد بود ولی به دلیل سوئیچینگ ولتاژ بالایی که در داخل آن اتفاق می­افتد، مستعد ایجاد نویز و‌هارمونیک­‌های فرکانس بالا بر روی شبکه­‌ای است که از آن تغذیه می­شود به همین دلیل باید برای این مشکل تدابیری اندیشید که تا حد زیادی نویز ایجاد شده توسط این وسیله را حذف نمود تا بر عملکرد دیگر دستگاه­‌های الکترونیکی که از آن شبکه تغذیه می­شوند اثر منفی نگذارد. یکی از اصلی‌ترین فیلترهای ورودی اینورتر EMI نام دارد.
فیلترهای EMI یا به عبارتی نویز فیلتر‌ها می‌توانند برای حذف تداخلی که توسط دستگاه یا تجهیزات دیگر به‌منظور ایمن‌سازی بیشتر دستگاه نسبت به سیگنال‌های تداخل الکترومغناطیسی موجود در محیط ایجادشده، مورداستفاده قرار گیرند. اکثر مدارهای الکترونیک صنعتی شامل یک فیلتر EMI است، یا به‌عنوان یک دستگاه جداگانه ارائه می‌شود.

EMI معنای تداخل مغناطیسی را می‌دهد. EMC و EMI هرچند با هم تفاوت‌هایی دارند، اما معمولاً به جای هم به کار برده می‌شوند. تداخل‌های الکترومغناطیسی در واقع یک سری جریان ناخواسته هستند که ممکن است از طریق کابل‌ها و سیم‌ها و یا حتی از طریق هوا و محیط پیرامون، بر روی جریان اصلی ایجاد شده و آن را دچار اختلال کنند. بنابراین وظیفه فیلتر EMI یا فیلتر‌هارمونیک در اینورتر این است که تداخل‌های الکترومغناطیسی ناشی از خود دستگاه یا تجهیزات دیگر را تا حد زیادی کاهش داده و از تاثیرگذاری آن‌ها بر روی ماشین‌های حساس جلوگیری کند.

نحوه انتخاب یک فیلتر EMI مناسب
پارامترها و عوامل زیادی در نحوه انتخاب فیلتر EMI مناسب نقش داشته و می‌بایست مشخصات فنی و کاربردی زیادی را درنظر گرفت . در اینجا به معرفی و بررسی این پارامترها از نقطه نظر مشخصات الکتریکی و هم کاربردی پرداخته خواهد شد.
پارامترهای الکتریکی و عملکردی :
اولین قدم در نحوه انتخاب فیلتر EMI مناسب برای یک پروژه و یا تجهیز بررسی الزامات و مشخصات سیستم است.این موارد شامل الزامات الکتریکی و عملیاتی سیستم شما می‌باشد که در اینجا به آنها پرداخته خواهد شد .

- ولتاژ نامی‌(Rated Voltage): این پارامتر اشاره به حداکثر ولتاژ خطی دارد که فیلتر برای کنترل آن انتخاب می‌شود. اغلب نویز فیلترهای تک فاز در رنج ولتاژ 250VAC می‌باشند و در این ولتاژ یا پایین تر کار می‌کنند. فیلترهای سه فاز نیز در رنج ولتاژ 480VAC درجه بندی شده اند. به همین ترتیب فیلترهای سه فاز تا رنج ولتاژ 600 ولت برای کاربردهای با ولتاژ بالاتر و فیلترهای DC تا 1200 ولت نیز قابل طراحی و ساخت هستند. فیلترها معمولا می‌توانند سرج‌های گذرا و اضافه ولتاژ‌های کوتاه مدت را تحمل کنند اما اضافه ولتاژ دائمی‌به خازن‌های داخلی فیلتر آسیب شدیدی وارد می‌نماید. ولتاژ نامی‌فیلتر حتما می‌بایست بیشتر و یا برابر با حداکثر ولتاژ خط تامین کننده تجهیز مورد حفاظتی باشد.

- جریان نامی‌(Rated current) : جریان نامی‌حداکثر جریانی است که فیلتر قادر به عبور آن خواهد بود به شرط آنکه دمای عملکردی فیلتر از حدود مجاز تجاوز ننماید. جریان نامی‌فیلتر می‌بایست بیشتر و یا برابر با حداکثر جریان ورودی حالت پایدار باشد. فیلترها می‌توانند جریان‌های هجومی‌گذرا را نیز تحمل نمایند اما اضافه جریان دائمی‌قطعا منجر به آسیب زدن و از بین رفتن فیلتر خواهد شد.

- دمای داخلی (Ambient Temperature) : این پارامتر اشاره به بالاترین دمای داخلی فیلتر برای انتقال جریان نامی‌دارد . اغلب فیلترها قادر به تحمل دمای داخلی 40 تا 50 درجه سانتیگراد هستند و اگر دمای محیط بالاتر از این اعداد باشد بعنوان مثال 60 ، 70 و یا 75 درجه سانتیگراد باشد می‌بایست به تناسب افزایش دما جریان عبوری از فیلتر را کاهش دهید.

- دمای عملکردی (Operating Temperature) : این محدوده دمایی هست که می‌توان در آن با خیال راحت از فیلتر استفاده نمود . بیشتر فیلترهای تجاری دارای رنج دمایی 25- تا 85+ درجه سانتیگراد یا 25- تا 100+ درجه سانتیگراد هستند.

- جریان نشتی (Leakage Current) : جریان نشتی به جریانی اشاره دارد که هنگام اعمال ولتاژ خط به فیلتر از طریق خط و نول به زمین انتقال می‌یابد. این امر بدلیل وجود خازن Y بکار رفته در فیلتر میان خط و زمین می‌باشد. در بسیاری از کاربردها ، استانداردهایی از قبیل IEC 60950-1 برای تجهیزات مخابراتی و ارتباطاتی ، IEC 60601 برای تجهیزات پزشکی و IEC 55014 برای لوازم خانگی ، جریان نشتی را محدود می‌نمایند و باید آنها را در نظر گرفت. بسیاری از کشورها دارای توپولوژی سیتم قدرت خاص مانند دلتا زمین گوشه‌‌‌ای (Corner Grounded Delta) هستند که جریان نشتی را حتی در فیلترهای با جریان نشتی کم ، افزایش می‌دهد. عدم رعایت محدودیت‌های جریان نشتی پس از انجام آزمایشات انتشار EMI و ایمنی ، به آزمایش مجدد و صرف هزینه‌های اقتصادی و زمان می‌انجامد.

- سیستم قدرت (توپولوژی شبکه) : پیکربندی سیستم قدرت می‌تواند از کشوری به کشور دیگر متفاوت باشد. به غیر از توپولوژی‌های استاندارد مانند سیستم تک فاز ، دلتا سه فاز و سه فاز WYE ، سیستم‌های ویژه دیگری مانند تقسیم فاز ، سه فاز دلتا با گراند گوشه‌‌‌ای ، دلتای پایه و ... وجود دارد که باید در نظر گرفت. اما بطور کلی فیلترها برای توپولوژی‌های استاندارد و مدارات DC طراحی می‌شوند که با تغییراتی در فیلتر می‌توان به توپولوژی‌های خاص نیز دسترسی یافت. در این مشخصه فنی قید شده ، نوع توان و مقدار توان ورودی به فیلتر بسیار مهم می‌باشد.