يُذكركم موردو معدات دعم مُحوِّلات التردد بأنه مع تطور تقنية تحويل التردد، يزداد استخدام محركات التيار المتردد انتشارًا. يُحسّن استخدام تنظيم سرعة تحويل التردد دقة التحكم وكفاءة الإنتاج وجودة منتجات آلات الإنتاج، مما يُسهم في أتمتة عملية الإنتاج. تتميز أنظمة محركات التيار المتردد بأداء تحكم ممتاز وفعالية كبيرة في توفير الطاقة في العديد من عمليات الإنتاج.
تطبيق محول التردد
يُمثل استهلاك الكهرباء للمحركات الكهربائية في بلدنا ما بين 60% و70% من إجمالي توليد الكهرباء في البلاد، بينما يُمثل الاستهلاك السنوي للمراوح ومضخات المياه ثلث الاستهلاك الوطني. والسبب الرئيسي وراء ذلك هو أن الطريقة التقليدية للتحكم في سرعة المراوح ومضخات المياه وغيرها من المعدات تتمثل في ضبط إمداد الهواء والماء عن طريق ضبط فتحات صمامات وحواجز الدخول والخروج. ونظرًا لارتفاع طاقة الإدخال، تُستهلك كمية كبيرة من الطاقة في عملية إغلاق الصمامات والحواجز.
نظرًا لأن معظم المراوح ومضخات المياه تعمل بأحمال عزم دوران ثابتة، فإن قوة عمود الدوران وسرعته متناسبتان تكعيبيًا. لذلك، عندما تنخفض سرعة المراوح ومضخات المياه، ينخفض استهلاك الطاقة بشكل كبير. وبالتالي، هناك إمكانية كبيرة لتوفير الطاقة. يُعد استخدام محول تردد لتنظيم معدل التدفق الإجراء الأكثر فعالية لتوفير الطاقة. يوفر استخدام محولات التردد معدل توفير للطاقة يتراوح بين 20% و50%، وله فوائد جمة.
تتطلب العديد من الآلات محركات كهربائية لضبط سرعتها وفقًا لمتطلبات العملية. في الماضي، نظرًا لصعوبة تنظيم سرعة محركات التيار المتردد والمتطلبات العالية لأداء تنظيم السرعة، استُخدم تنظيم سرعة التيار المستمر. إلا أن محركات التيار المستمر تتميز بهياكل معقدة، وأحجام كبيرة، وصيانتها صعبة في الشتاء. لذلك، ومع تطور تقنية تنظيم سرعة التردد المتغير، يحل تنظيم سرعة التيار المتردد محل تنظيم سرعة التيار المستمر تدريجيًا، مما يتطلب غالبًا تحكمًا كميًا ومباشرًا في عزم الدوران لتلبية متطلبات العملية المختلفة.
باستخدام محول تردد لتشغيل محرك كهربائي، يكون تيار البدء صغيرًا، مما يسمح ببدء تشغيل سلس وتنظيم السرعة بشكل متدرج. هذا يُسهّل التحكم في التسارع والتباطؤ، مما يُمكّن المحرك من تحقيق أداء عالٍ وتوفير كبير في الطاقة. لذلك، ازداد استخدام محولات التردد على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي والحياة اليومية.
المشاكل القائمة والتدابير المضادة
مع توسع نطاق استخدام محولات التردد، تتزايد المشاكل التي تحدث أثناء التشغيل، والتي تتجلى بشكل رئيسي في التوافقيات عالية المستوى، والضوضاء والاهتزاز، وتوافق الأحمال، والتسخين، وغيرها. تحلل هذه المقالة هذه المشاكل وتقترح الحلول المناسبة.
تتكون الدائرة الرئيسية لمحوّل التردد العالمي عادةً من ثلاثة أجزاء: التصحيح، والعكس، والترشيح. جزء التصحيح عبارة عن مقوم جسري ثلاثي الأطوار غير متحكم، بينما يستخدم جزء الترشيح الأوسط مكثفًا كبيرًا كمرشح، وجزء العاكس عبارة عن عاكس جسري ثلاثي الأطراف IGBT مع مدخل موجة PWM. يحتوي جهد الخرج على توافقيات غير الموجة الأساسية، وعادةً ما يكون للتوافقيات ذات الدرجة الأدنى تأثير أكبر على حمل المحرك، مما يسبب تموج عزم الدوران؛ وتزيد التوافقيات العالية من تيار التسرب في كابل خرج محوّل التردد، مما يؤدي إلى عدم كفاية خرج المحرك. لذلك، يجب كبح خرج التوافقيات عالية ومنخفضة الدرجة من محوّل التردد. يمكن استخدام الطرق التالية لكبح التوافقيات.
1. زيادة مصدر الطاقة لمحول التردد
عادةً ما تعمل المعاوقة الداخلية لمصدر الطاقة كعازل للقدرة التفاعلية لمكثف ترشيح التيار المستمر لمحول التردد. كلما زادت المعاوقة الداخلية، انخفض محتوى التوافقيات. تُمثل هذه المعاوقة الداخلية معاوقة قصر الدائرة للمحول. لذلك، عند اختيار مصدر طاقة لمحول التردد، يُفضل اختيار محول ذي معاوقة قصر دائرة عالية.
2. تثبيت المفاعل
وصِّل مفاعلات مناسبة أو ثبِّت مرشحات توافقية على التوالي بين طرفي الإدخال والإخراج لمحوّل التردد. يتكون المرشح من نوع LC، الذي يمتص التوافقيات ويزيد من معاوقة مصدر الطاقة أو الحمل لتحقيق هدف التثبيط.
3. عمليات متعددة باستخدام المحولات
محول التردد العالمي هو مُقوِّم سداسي النبضات، يُولِّد توافقيات عالية. عند اعتماد التشغيل متعدد المراحل للمحولات، مع فرق زاوية طور قدره 30 درجة، يُمكن لدمج المحولات Y - △ و△ - △ أن يُشكِّل تأثير 12 نبضة، مما يُقلِّل تيارات التوافقيات منخفضة الدرجة ويُثبِّط التوافقيات بفعالية.
4. إعداد التوافقيات المخصصة
قم بإعداد مرشح مخصص لكشف محول التردد والمرحلة، وتوليد تيار بنفس السعة والطور المعاكس للتيار التوافقي، والذي يتم تمريره إلى محول التردد لامتصاص التيار التوافقي بشكل فعال.