يُذكركم مُورِّدو وحدات التغذية الراجعة للطاقة بأن تاريخ استخدام مُحوِّلات التردد في الصين يمتد لأكثر من 30 عامًا. ومع التقدم التكنولوجي المُستمر، بدأ نطاق استخدام مُحوِّلات التردد يشمل مجالات مُتعددة، ويتوسع حجم السوق عامًا بعد عام. يوجد حاليًا أكثر من 140 علامة تجارية محلية وأجنبية لمُحوِّلات التردد، كما ينتشر مُصنِّعو ومُوزِّعو مُحوِّلات التردد المُؤسَّسون حديثًا في جميع أنحاء البلاد. على الرغم من وجود فجوة مُعينة في الأداء بين مُحوِّلات التردد المحلية والمستوردة، إلا أن التطور السريع للعلوم والتكنولوجيا في الصين يُمكِّن من سد هذه الفجوة. وفي الوقت نفسه، وبفضل تكامل السلسلة الصناعية المحلية، هناك إمكانات كبيرة لتحسين كفاءة الإنتاج وتكلفة تصنيع مُحوِّلات التردد المحلية.
يتكون نظام محرك التردد المتغير من محول تردد، يحقق أداءً يفوق أداء نظام التحكم في سرعة التيار المستمر. يتميز محول التردد بصغر حجمه، وانخفاض ضوضاءه، وانخفاض تكلفته، وسهولة صيانته مقارنةً بالمحركات غير المتزامنة، مما يُبسط عملية الإنتاج بشكل كبير ويُقلل تكاليف الاستثمار الأولية. وبشكل عام، يُحسّن الاستخدام الرشيد لمحولات التردد إنتاجية العمل، وجودة المنتج، وأتمتة المعدات، مع توفير الطاقة وخفض تكاليف الإنتاج.
1. تصنيف ومبدأ عمل وبنية محولات التردد ذات الجهد المنخفض
1. تصنيف محولات التردد ذات الجهد المنخفض
هناك معايير مختلفة لتصنيف محولات التردد. يمكن تقسيم محركات التردد المتغير إلى محركات تردد عامة ومحركات تردد خاصة. وفقًا لمبدأ العمل، تُصنف محولات التردد إلى محولات تردد تيار متردد-تيار متردد، ومحولات تردد تيار متردد-تيار مستمر-تيار متردد. كما تُصنف محولات التردد تيار متردد-تيار مستمر-تيار متردد إلى محولات تردد تيار وجهد، وذلك وفقًا لطريقة عمل الدائرة الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك، ومن منظور اتجاه تطوير تكنولوجيا محولات التردد، يمكن تقسيمها إلى محولات تردد VVVF، ومحولات تردد متجهة، ومحولات تردد بتحكم مباشر في عزم الدوران، وغيرها.
2. مبدأ عمل محول التردد للجهد المنخفض
بشكل عام، تعتمد محولات التردد على أسلوب عمل التقاطع المباشر. وتُستخدم محولات التردد منخفضة الجهد على نطاق واسع نسبيًا نظرًا لتقنيتها المتطورة، وانخفاض تكلفتها، وسهولة صيانتها. يعتمد مبدأ عمل محول التردد على تحويل طاقة التيار المتردد إلى معدات كهربائية بتردد قابل للتعديل. ووفقًا لمعادلة السرعة المتزامنة N=60f/p لمحركات التيار المتردد (حيث N هي السرعة المتزامنة للمحرك، وf هي تردد الطاقة، وp هي عدد أقطاب المحرك)، يمكن تغيير سرعة محرك التيار المتردد بتغيير التردد. وقد طُوّر محول التردد بناءً على هذا المبدأ.
3. هيكل محول التردد منخفض الجهد
التركيبة الرئيسية للدائرة المحولة للتردد:
نوع الجهد: يتم تحويل طاقة الجهد من محول التردد DC إلى AC، وفلتر الدائرة هو مكثف.
نوع التيار: يتغير مصدر الطاقة الحالي من محول التردد DC إلى AC، وفلتر الدائرة هو محث.
يتكون محول التردد بشكل أساسي من الأجزاء الأربعة التالية:
(1) المُقوِّمات: تُستخدم حاليًا مُحوِّلات الثنائيات على نطاق واسع، حيث تُحوِّل ترددات الطاقة إلى تيار مستمر، وتُشكِّل أيضًا مُحوِّلات عكسية. ولأنَّ اتجاه طاقتها عكسي، فهي قابلة للتجديد والتشغيل.
(2) دائرة الموجة المسطحة: جهد التيار المستمر المُقوّم بواسطة المُقوّم له جهد نابض، وهو ستة أضعاف تردد مصدر الطاقة. لكبح تقلبات الجهد، يلزم استخدام مكثفات ومحثات لامتصاص الجهد النابض (أي التيار). عندما تكون سعة الجهاز صغيرة، وفي حال وجود سعة زائدة، يمكن استخدام دائرة تنعيم مباشرةً.
(3) العاكس: يقوم العاكس بتحويل الطاقة المستمرة إلى طاقة مترددة، وبالتالي الحصول على خرج ثلاثي الطور في وقت محدد.
(4) دائرة التحكم: تُوفّر دائرة تحكم في إشارات الدائرة الرئيسية لإمدادات طاقة المحرك غير المتزامن. تشمل هذه الدائرة دائرة تشغيل تردد الجهد، ودائرة كشف التيار والجهد في الدائرة الرئيسية، ودائرة كشف سرعة المحرك، ودائرة تشغيل لتضخيم إشارات التحكم، ودائرة حماية المحرك والعاكس.
2. اختيار أنواع العاكسات ذات الجهد المنخفض
1. نظرة عامة على اختيار نوع العاكس منخفض الجهد
حاليًا، يعتمد معظم المستخدمين في اختيارهم على التعليمات أو دليل الاختيار المقدم من الشركة المصنعة للعاكس. عادةً، توفر الشركة المصنعة لمحول التردد التيار المقنن لمحول التردد، والذي يتوافق مع القدرة والسعة المقدرة للمحرك. جميع معلمات المحركات المتاحة مقدمة من الشركة المصنعة بناءً على محركاتها القياسية أو الوطنية، ولا تعكس بدقة سعة محول التردد. لذلك، عند اختيار محول التردد، يجب مراعاة مبدأ عدم تجاوز التيار المقنن للمحرك التيار المقنن لمحول التردد. بالإضافة إلى ذلك، عند اختيار محول التردد، يجب فهم ظروف التشغيل والمعلمات ذات الصلة للمحرك، والاهتمام بنوع المحرك وخصائصه التشغيلية.
(١) اختيار التيار المُصنّف لمحوّل التردد. وفقًا لمواصفات التصميم، ولضمان تشغيله بأمان وموثوقية، يجب أن يكون التيار المُصنّف لمحوّل التردد أكبر من التيار المُصنّف للحمل (المحرك)، خاصةً في المحركات ذات خصائص الحمل المتغيرة باستمرار. وحسب التجربة، فإن التيار المُصنّف لمحوّل التردد أكبر من التيار المُصنّف للمحرك بـ ١.٠٥ مرة.
(2) اختيار الجهد المقنن لمحوّل التردد. يُختار الجهد المقنن لمحوّل التردد بناءً على جهد ناقل دخله. من حيث المبدأ، يجب أن يكون الجهد المقنن لمحوّل التردد متوافقًا مع جهد الدخل. إذا كان جهد الدخل مرتفعًا جدًا، فسيتلف محول التردد [3].
2. احتياطات اختيار محولات التردد ذات الجهد المنخفض
(1) قم بمطابقة نوع الحمل مع محول التردد.
يشمل حمل صناعة البتروكيماويات بشكل رئيسي المضخات والمراوح. تنقسم المضخات إلى مضخات مياه، ومضخات زيت، ومضخات إضافة، ومضخات قياس، ومضخات رفع، ومضخات خلط، ومضخات غسيل. من بينها، تُعدّ مضخات الرفع، ومضخات الخلط، ومضخات الغسيل في الغالب أحمالًا ثقيلة، بينما تُعدّ الباقي أحمالًا تقليدية. تُقسم المراوح إلى مراوح مبردة بالهواء، ومراوح سحب مُستحثة بالغلاية، ومراوح محورية، وضواغط هواء، وغيرها. عند تشغيل مروحة تبريد الهواء ومروحة السحب المُستحثة بالغلاية، يُعتبر كلاهما أحمالًا ثقيلة، ويُعتبر عادةً أحمالًا ثقيلة، بينما تُعتبر الباقي أحمالًا تقليدية. عند اختيار مُحوّل تردد، يجب أن يستند الاختيار إلى خصائص الحمل. إذا كان نوع الحمل غير واضح أو قد يتغير في ظل ظروف عملية مختلفة، يُوصى باختيار مُحوّل تردد بناءً على الحمل الثقيل لتجنب عدم التطابق في الاختيار.
(2) الظروف البيئية تؤثر على محول التردد.
عادةً ما تتطلب محولات التردد درجات حرارة ورطوبة محيطة أعلى. عندما تكون درجة الحرارة المحيطة أقل من 30 درجة مئوية، والرطوبة النسبية أقل من 80%، والارتفاع أقل من 100 متر، يعمل محول التردد بأمان عند التيار المقنن. إذا تجاوزت درجة الحرارة المحيطة 40 درجة مئوية، ستنخفض السعة الفعلية وتيار محول التردد تدريجيًا مع زيادة درجة الحرارة المحيطة. إذا تجاوزت الرطوبة النسبية 90%، فقد يحدث تكاثف، مما يتسبب في حدوث قصر في الدوائر الكهربائية في المكونات الداخلية لمحول التردد. إذا تجاوز الارتفاع 100 متر، ستنخفض طاقة خرج محول التردد. بالإضافة إلى ذلك، يجب تجنب استخدام محولات التردد في البيئات المتربة.
(3) اختيار المكونات الاختيارية لمحولات التردد.
يمكن أن يؤدي الاختيار غير المناسب للمكونات الاختيارية لمحولات التردد إلى ارتفاع معدل الفشل، والذي يتركز بشكل أساسي في اختيار المرشحات والمفاعلات.
3. التطبيق العملي لمحول التردد منخفض الجهد
1. التوصيل الأساسي لمحول التردد منخفض الجهد
نظرًا للتأثير الكبير لمواضع تركيب الملامسات والمرشحات والمفاعلات في الدائرة الأولية على المحول الترددي، فسوف نركز فيما يلي على تحليل هذه الأجهزة الثلاثة.
(1) المقاول
هناك طريقتان رئيسيتان لتوصيل الموصلات: التركيب على الجانب الخلفي من جسم العاكس، والتركيب على الجانب الأمامي منه. يُركّب الموصل على الجانب الخلفي من جسم العاكس، وميزته هي عدم تعرض العاكس لصدمات متكررة عند تشغيل المحرك بشكل متكرر. عيبه هو طول مدة شحن محول التردد وفقدان الطاقة. يُركّب الموصل على الجانب الأمامي من جسم العاكس، وميزته هي قطع الطاقة تمامًا عندما يكون المحرك في وضع الاستعداد دون فقدان الطاقة. عيبه هو أن التشغيل المتكرر للمحرك سيؤدي إلى صدمات شحن متكررة لمحول التردد، مما يؤثر على عمر خدمة مكوناته.
باختصار، إذا كان المحرك يعمل بشكل غير منتظم، فيمكن تركيب الموصل على الجانبين الأمامي والخلفي لجسم العاكس، ولكن من الأنسب تركيبه على الجانب الخلفي. أما إذا كان المحرك يعمل بشكل متكرر، فيُنصح بتركيب الموصل على الجانب الخلفي لجسم العاكس.
(2) مرشح
يتم استخدام مرشح الإدخال بشكل أساسي لتصفية شبكة الطاقة، وقمع التأثيرات التوافقية لشبكة الطاقة على محول التردد، وقمع التوافقيات الناتجة عن تصحيح محول التردد من العودة إلى شبكة الطاقة؛ يعمل مرشح الإخراج بشكل أساسي على تحسين محول التردد، وتصفية التوافقيات، وجعل شكل موجة الإخراج أكثر جيبية.
(3) المفاعل
يمكن لمفاعل الإدخال قمع التوافقيات على جانب الشبكة وحماية جسر المقوم؛ عندما يتجاوز كابل الإخراج لمحول التردد الطول المحدد (يسمح عمومًا بطول كابل يبلغ 250 مترًا)، يجب تحديد مفاعل الإخراج.
2. بيئة تركيب محول التردد منخفض الجهد
أظهرت التجارب أن معدل فشل محولات التردد يزداد بشكل ملحوظ في البيئات القاسية، وخاصةً عند تأثرها بدرجة الحرارة والرطوبة والغبار. لذلك، عند اختيار بيئة التركيب، من الضروري اختيار بيئة ذات درجة حرارة ورطوبة وغبار يمكن التحكم فيهما.
(1) درجة الحرارة البيئية
وفي الاستخدام العملي، وجد أن محولات التردد مناسبة للعمل في بيئات ذات درجات حرارة أقل من أو تساوي 35 درجة مئوية، وإلا فكلما ارتفعت درجة الحرارة، انخفضت قدرة تحميل محول التردد.
(2) الرطوبة البيئية
عندما تكون الرطوبة المحيطة مرتفعة، يكون العاكس عرضة للتكثف داخله، مما قد يؤدي بسهولة إلى حوادث قصر الدائرة. لذلك، يجب التحكم في رطوبة بيئة محول التردد.
(3) بيئة الغبار
ينبغي استخدام محولات التردد في البيئات المتربة قدر الإمكان، حيث يمكن أن يؤدي تراكم الغبار إلى حدوث ماس كهربائي وتلف المكونات الإلكترونية لمحول التردد.
4. الأعطال الشائعة وحلول محولات التردد ذات الجهد المنخفض
1. غير قادر على البدء
السبب: يحدث بسبب القصور الذاتي الدوراني المفرط أو عزم الحمل.
الحل: قم بزيادة تردد البدء وعزم الدوران بشكل مناسب، وتحقق من إعدادات الحماية.
2. انقطاع الجهد الزائد
السبب: ناتج عن ارتفاع جهد مصدر الطاقة أو وقت الانحدار القصير.
الحل: تحقق مما إذا كانت حالة التشغيل طبيعية.
3. التحميل الزائد
السبب: قدرة التحميل الزائد لمحول الجهد المنخفض ضعيفة نسبيًا أو إعدادات معلمات المحرك غير معقولة.
الحل: تحقق من دائرة اكتشاف التيار الداخلي وإعدادات المعلمات الخاصة بمحول التردد.