اینورتر زیمنس V20

اینورتر زیمنس V20 چیست؟

V20 یک Variable Frequency Drive از خانواده SINAMICS است که با کنترل فرکانس و ولتاژ خروجی، سرعت موتور AC را تنظیم می‌کند. استفاده از اینورتر امکان Start و Stop نرم‌تر موتور، تغییر سرعت فرایند و در کاربردهایی مانند Pump و Fan کاهش مصرف انرژی را فراهم می‌کند.

زیمنس V20 را در رده Converterهای ساده‌تر SINAMICS قرار می‌دهد. بنابراین اگر پروژه به Positioning پیچیده، Encoder Feedback پیشرفته، PROFINET داخلی یا Safety Functionهای گسترده نیاز داشته باشد، ممکن است خانواده‌هایی مانند G120C، G120 یا سایر سری‌های SINAMICS انتخاب مناسب‌تری باشند.

محدوده توان SINAMICS V20

محدوده رسمی فعلی V20 از 0.12 تا 30kW است، اما این بازه بین دو Voltage Class اصلی تقسیم می‌شود. نسخه‌های تک‌فاز 200–240V در محدوده 0.12 تا 3kW ارائه می‌شوند و نسخه‌های سه‌فاز 380–480V محدوده 0.37 تا 30kW را پوشش می‌دهند.

اینورتر V20 تک‌فاز 220V

مدل‌های 200–240V تک‌فاز برای پروژه‌هایی مناسب هستند که برق سه‌فاز ورودی در دسترس نیست اما نیاز به کنترل یک موتور AC سه‌فاز وجود دارد. محدوده رسمی فعلی این گروه از 0.12 تا 3kW است.

در انتخاب این گروه باید جریان ورودی Drive و ظرفیت کابل، کلید حفاظتی و منبع تغذیه نیز بررسی شوند. جریان ورودی یک Drive تک‌فاز می‌تواند نسبت به توان مشابه در سیستم سه‌فاز بیشتر باشد؛ بنابراین انتخاب تجهیزات بالادست فقط بر اساس توان موتور صحیح نیست.

اینورتر V20 سه‌فاز 380 تا 480V

گروه سه‌فاز V20 برای شبکه‌های 380–480V عرضه می‌شود و محدوده توان آن از 0.37 تا 30kW است. این گروه در کاربردهای صنعتی عمومی، Conveyor، Pump و Fan حضور بیشتری دارد و Frame Size آن با افزایش توان تغییر می‌کند.

زیمنس در Revisionهای جدید بعضی مدل‌های سه‌فاز، Braking Unit داخلی را نیز در مشخصات Order Number ذکر می‌کند. با این حال وجود این قابلیت باید برای کد دقیق بررسی شود و نباید صرفاً به دلیل V20 بودن، اتصال مستقیم Brake Resistor برای تمام مدل‌ها فرض شود.

High Overload و Low Overload در V20

Overload Capability یکی از مشخصات مهم در انتخاب V20 است. طبق اطلاعات فعلی Siemens، مدل‌های تا 15kW دارای High Overload با ظرفیت 150% جریان HO برای 60s در Cycle برابر 300s هستند.

در توان‌های 18.5kW و بالاتر، علاوه بر High Overload، Low Overload نیز مطرح می‌شود. زیمنس برای LO در این بخش 110% جریان LO برای 60s در Cycle برابر 300s و برای HO همان 150% برای 60s را اعلام می‌کند.

به همین دلیل در مدل‌های بزرگ‌تر، فقط مشاهده بیشترین عدد kW برای انتخاب کافی نیست. اگر بار دارای گشتاور یا Overload بالاتری باشد، Rating مربوط به HO باید مبنا قرار گیرد.

روش کنترل در V20

V20 برای کاربردهای Basic Drive طراحی شده و یکی از روش‌های مهم آن کنترل U/f است. زیمنس در این سری Functionهایی مانند ECO Mode برای U/f و U²/f را ارائه می‌کند که می‌تواند در بارهای مناسب، به‌خصوص Pump و Fan، به کاهش تلفات انرژی کمک کند.

اگر پروژه به Closed-Loop Vector Control، Encoder Feedback یا Positioning دقیق نیاز دارد، باید نیاز فنی با سایر خانواده‌های SINAMICS مقایسه شود. V20 را نباید فقط به دلیل قیمت یا توان مناسب برای هر نوع Application انتخاب کرد.

ECO Mode و Hibernation در V20

ECO Mode یکی از Functionهای V20 برای کاربردهای Variable Torque است. این Function می‌تواند ولتاژ موتور را در شرایط مناسب با بار تطبیق دهد تا تلفات کاهش پیدا کند. کارایی واقعی آن به نوع موتور و بار وابسته است.

Hibernation Mode نیز برای کاربردهایی مانند Pump طراحی شده است که در بعضی شرایط نیاز به کار دائمی موتور وجود ندارد. Drive می‌تواند طبق Logic و Parameterهای تعریف‌شده وارد حالت Sleep شود و در زمان موردنیاز دوباره سیستم را راه‌اندازی کند.

Modbus RTU و USS در SINAMICS V20

V20 به‌صورت پایه از USS و Modbus RTU پشتیبانی می‌کند. این ارتباط از طریق رابط Serial برای اتصال Drive به PLC، HMI، Gateway یا سیستم کنترلی سازگار قابل استفاده است.

در Modbus RTU باید مواردی مانند Slave Address، Baud Rate، Parity و Registerهای موردنیاز تنظیم شوند. Mapping مربوط به Command Word، Frequency Setpoint، Status و Actual Value باید بر اساس مستند رسمی Drive انجام شود.

ورودی و خروجی‌های V20

در بسیاری از کدهای فعلی V20، Siemens ساختار I/O شامل 4 Digital Input، دو Digital Output، دو Analog Input و یک Analog Output را اعلام می‌کند. این امکانات برای فرمان Start/Stop، انتخاب سرعت، دریافت Setpoint آنالوگ و ارسال سیگنال وضعیت قابل استفاده هستند.

نوع دقیق Digital Output و نحوه استفاده از Analog Inputها باید از Datasheet همان کد بررسی شود. در بعضی کدها یکی از خروجی‌ها Relay و دیگری Transistor است و Analog Inputها می‌توانند Functionهای متفاوتی داشته باشند.

BOP داخلی اینورتر V20

یکی از مزیت‌های V20 وجود Basic Operator Panel داخلی روی خود Drive است. از طریق این پنل می‌توان بسیاری از Parameterها را مشاهده و تنظیم کرد، Drive را Commission کرد و Fault یا وضعیت عملکرد را بررسی کرد.

برای پروژه‌هایی که دسترسی راحت‌تر به پنل نیاز دارند، Siemens تجهیزات جانبی و Panelهای مربوطه را نیز ارائه می‌کند. انتخاب Accessory باید با نسل و کد Drive سازگار باشد.

SINAMICS V20 Smart Access

SINAMICS V20 Smart Access یک ماژول اختیاری با Web Server و Wi-Fi داخلی است. این ماژول به Drive متصل می‌شود و امکان دسترسی از Smartphone، Tablet یا Laptop را برای Commissioning، Parameterization، Monitoring، Diagnostics و Backup/Restore فراهم می‌کند.

Smart Access برای Commissioning طراحی شده و طبق مستند Siemens نباید به‌عنوان ماژول دائمی روی Drive برای کنترل مداوم فرایند در نظر گرفته شود. Firmware Drive نیز باید با نسخه پشتیبانی‌شده Smart Access سازگار باشد.

Parameter Loader و کپی تنظیمات

Siemens برای V20 یک Parameter Loader اختیاری ارائه می‌کند. این ابزار امکان ذخیره و انتقال Parameterها با SD Card یا MMC Card را فراهم می‌کند و در پروژه‌هایی که تعداد زیادی Drive با تنظیمات مشابه وجود دارد می‌تواند فرایند Commissioning را ساده‌تر کند.

در Replacement نیز Backup صحیح Parameterها ارزش زیادی دارد، اما انتقال Parameter بین دو Revision یا دو توان متفاوت باید با بررسی سازگاری انجام شود. وجود فایل Parameter به معنی یکسان بودن تمام تنظیمات سخت‌افزاری دو Drive نیست.

فیلتر EMC در اینورتر V20

V20 در Variantهای Filtered و Unfiltered ارائه می‌شود. برای مثال در مدل‌های فعلی می‌توان نسخه‌های دارای Filter Class C1 یا C3 و نسخه‌های بدون فیلتر را مشاهده کرد. نوع Filter به Voltage Class و Order Number وابسته است.

انتخاب مدل Filtered به‌تنهایی تضمین‌کننده رعایت کامل EMC نیست. Shielding کابل موتور، Grounding، مسیر کابل‌ها، نصب داخل تابلو و طول کابل نیز باید مطابق دستورالعمل Siemens انجام شوند.

برکینگ و مقاومت ترمز V20

در کاربردهایی که موتور باید سریع Decelerate شود یا بار انرژی مکانیکی زیادی به Drive برگرداند، ممکن است Dynamic Braking موردنیاز باشد. ساختار Braking در تمام نسل‌ها و Frame Sizeهای V20 یکسان نبوده است.

در تعدادی از کدهای جدید V1 سه‌فاز، Siemens به‌صورت رسمی وجود Integrated Braking Unit را در توضیحات محصول ذکر می‌کند. بنابراین برای انتخاب مقاومت ترمز باید ابتدا مشخص شود Drive موردنظر واقعاً Braking Unit داخلی دارد و سپس Minimum Resistance، توان مقاومت، Duty Cycle و انرژی ترمز از Documentation همان کد استخراج شوند.

کاربردهای اینورتر زیمنس V20

V20 برای حرکت‌ها و فرایندهایی طراحی شده است که پیچیدگی کنترلی بسیار بالایی ندارند. مزیت اصلی آن ترکیب ساختار کامپکت، راه‌اندازی نسبتاً ساده و Functionهای مناسب برای کاربردهای عمومی است.

• پمپ و بوسترپمپ در محدوده توان مربوطه
• فن و سیستم‌های تهویه
• نوار نقاله و Conveyorهای ساده
• کمپرسور در صورت تطابق Duty و Current
• Mixer و Agitator با نیاز کنترلی پایه
• ماشین‌آلات بسته‌بندی و خطوط تولید ساده
• کاربردهایی که Modbus RTU یا USS برای ارتباط با کنترلر کافی است

راهنمای انتخاب اینورتر زیمنس V20

انتخاب V20 از Motor Nameplate شروع می‌شود. Rated Current موتور معمولاً معیار مهم‌تری از انتخاب صرف بر اساس kW است. Voltage، Frequency، Speed و نحوه اتصال سیم‌پیچ موتور نیز باید مشخص باشند.

نصب V20 در تابلو برق

V20 در بسیاری از مدل‌ها با درجه حفاظت IP20 یا UL Open Type عرضه می‌شود و باید داخل Enclosure مناسب نصب شود. زیمنس امکان Wall Mounting و در برخی Frameها نصب Side-by-Side را ارائه می‌کند و Push-Through Mounting نیز برای پیکربندی‌های مربوطه وجود دارد.

دمای محیط، ارتفاع نصب، تهویه، فاصله Driveها، سطح مقطع کابل و Grounding باید مطابق Manual رعایت شوند. صفحه رسمی فعلی Siemens محدوده دمای کاری تا 60°C را برای خانواده ذکر می‌کند، اما Derating و شرایط دقیق نصب باید برای Frame و کد انتخاب‌شده بررسی شوند.

تفاوت V20 با G120C

V20 برای Basic Application طراحی شده و ارتباط پایه آن USS و Modbus RTU است. G120C در سطح بالاتری از Performance قرار دارد و Variantهایی با PROFINET، PROFIBUS، EtherNet/IP و Safety Integrated مانند STO ارائه می‌کند.

در نتیجه برای یک Pump یا Conveyor ساده ممکن است V20 از نظر Function پاسخ‌گو باشد، اما اگر پروژه به Integration مستقیم PROFINET، Safety Function داخلی یا Motor Control پیشرفته‌تر نیاز داشته باشد، G120C باید بررسی شود. انتخاب بهتر همیشه به Application بستگی دارد، نه صرفاً قیمت یا توان.

Replacement اینورتر V20 قدیمی

یکی از نکات مهم در V20های فعلی، تغییر بعضی Order Numberهای قدیمی به Revisionهای جدید است. برای نمونه تعدادی از کدهای دارای پسوند V0 وارد Phase-out شده‌اند و Siemens برای آن‌ها Successor با پسوند V1 معرفی کرده است.

این Successor الزاماً از نظر ابعاد و جزئیات کاملاً مشابه مدل قدیمی نیست. در نمونه‌های رسمی Siemens تغییر Frame Size و Dimensions بین مدل قدیمی و جدید دیده می‌شود و در برخی کدهای سه‌فاز V1، Integrated Braking Unit نیز به مشخصات Successor اضافه شده است.

بنابراین پیش از Replacement باید کد کامل 6SL، Voltage Class، Rated Power، Rated Current، Filter، Frame Size، I/O، Modbus/USS، Braking، Dimensions و Parameterهای دستگاه قبلی بررسی شوند. اگر دستگاه توسط PLC کنترل می‌شود، Modbus Address و Register Mapping نیز باید حفظ یا اصلاح شوند.

قیمت اینورتر زیمنس V20 به چه عواملی بستگی دارد؟

قیمت V20 بر اساس توان، Voltage Class، Frame Size، Filter و Revision محصول تغییر می‌کند. برای مثال مدل 2.2kW تک‌فاز با یک مدل 2.2kW سه‌فاز Order Number و ساختار متفاوتی دارد و نباید فقط بر اساس توان مقایسه شود.

تجهیزات جانبی مانند Smart Access، Parameter Loader، Brake Resistor و I/O Expansion Module نیز در صورت نیاز جداگانه روی هزینه نهایی اثر دارند. در Replacement نیز ممکن است تغییر Frame Size یا تجهیزات نصب نیاز به اصلاح تابلو داشته باشد.

برای خرید اینورتر زیمنس V20 چه اطلاعاتی لازم است؟

سوالات متداول اینورتر زیمنس V20