في مجال نقل الكهرباء في المؤسسات الكيميائية، يُعد استخدام محركات التردد المتغير في أجهزة الطرد المركزي أمرًا شائعًا. ولأسباب مختلفة تتعلق بالعملية ومعدات التشغيل، غالبًا ما تحدث ظاهرة الطاقة المتجددة. في محولات التردد، تُستخدم طريقتان شائعتان لمعالجة الطاقة المتجددة: (1) تبديدها في "مقاوم الكبح" المُضبط بشكل متوازي مع المكثف في مسار تدفق التيار المستمر، وتُسمى هذه الحالة "كبح القدرة"؛ (2) عند إرجاعها إلى شبكة الكهرباء، تُسمى هذه الحالة "كبح التغذية الراجعة" (أو "كبح التجديد"). يعتمد مبدأ ناقل التيار المستمر المشترك على جهاز تحويل التردد العالمي باستخدام طريقة تحويل التردد من تيار متردد إلى تيار مستمر. عندما يكون المحرك في حالة الكبح، تُعاد طاقة الكبح إلى جانب التيار المستمر. لتحسين معالجة طاقة الكبح الراجعة، تم اعتماد طريقة توصيل جانب التيار المستمر لكل جهاز تحويل تردد. على سبيل المثال، عندما يكون أحد محولي التردد في وضع الكبح ومحول تردد آخر في وضع التسارع، يمكن أن تتكامل الطاقة مع بعضها البعض. تقترح هذه المقالة مخططًا لاستخدام محول تردد عالمي مزود بناقل تيار مستمر مشترك في أجهزة الطرد المركزي في المنشآت الكيميائية، وتشرح تطبيقه الإضافي في وحدة التغذية الراجعة لأجهزة الطرد المركزي. في الوقت الحالي، توجد طرق متعددة لاستخدام ناقل التيار المستمر المشترك: (1) وحدة مقوم مستقلة مشتركة، يمكن أن تكون غير قابلة للعكس أو قابلة للعكس. تستهلك الأولى الطاقة من خلال مقاومة كبح خارجية، بينما يمكن للثانية إرجاع الطاقة الزائدة بالكامل من ناقل التيار المستمر مباشرةً إلى شبكة الكهرباء، مما يوفر الطاقة ويحمي البيئة بشكل أفضل. عيبها هو ارتفاع سعرها. (2) تتصل وحدة تحويل التردد الكبيرة بناقل التيار المستمر لمحول التردد الكبير المشترك في شبكة الكهرباء. لا يحتاج محول التردد الصغير إلى التوصيل بشبكة الكهرباء، وبالتالي لا حاجة لوحدة مقوم. يتصل محول التردد الكبير خارجيًا بمقاوم كبح. (3) تتصل كل وحدة تحويل تردد بشبكة الكهرباء. كل وحدة تحويل تردد مزودة بدوائر مقوم وعاكس ومقاومات كبح خارجية، وقضبان توصيل التيار المستمر مترابطة. يُستخدم هذا الوضع غالبًا عندما تكون طاقة كل وحدة تحويل تردد متقاربة. بعد تفكيكها، يُمكن استخدامها بشكل مستقل دون التأثير على بعضها البعض. ناقل التيار المستمر المشترك المُقدّم في هذه المقالة هو الطريقة الثالثة، والتي تتميز بمزايا كبيرة مُقارنةً بالطريقتين الأوليين: أ. ناقل التيار المستمر المُشترك يُقلل بشكل كبير من التكوين المُكرر لوحدات الكبح، بهيكل بسيط ومعقول، وموثوق اقتصاديًا. ب. جهد التيار المستمر المُتوسط لناقل التيار المستمر المُشترك ثابت، والمُكثّف المُدمج لديه سعة تخزين طاقة كبيرة، مما يُقلل من تقلبات شبكة الطاقة.ج. يعمل كل محرك في حالات مختلفة، مع تغذية راجعة متكاملة للطاقة، مما يُحسّن الخصائص الديناميكية للنظام. د. يُمكن للتداخلات التوافقية المختلفة الناتجة عن مُحوّلات التردد المختلفة في شبكة الطاقة أن تُلغي بعضها البعض، مما يُقلل من معدل التشوه التوافقي لشبكة الطاقة. ٢. مخطط نظام تنظيم سرعة التردد المتغير قبل التجديد. ٢.١ مقدمة عن نظام التحكم في أجهزة الطرد المركزي: يوجد ١٢ جهاز طرد مركزي مُجدّد، وجميع أنظمة التحكم مُتماثلة. مُحوّل التردد من سلسلة Emerson EV2000 بقدرة ٢٢ كيلوواط، من نوع عزم الدوران الثابت، وجميع وحدات التغذية الراجعة تعمل بوحدات كبح التغذية الراجعة IPC-PF-1S. جميع أنظمة التحكم مُركّزة بثماني وحدات مُتشابهة. يظهر مخطط النظام في الشكل 1. كما هو موضح في الشكل 1، يتطلب كل محول تردد وحدة كبح تغذية راجعة، وأنظمة التحكم الخاصة بها مستقلة تمامًا، 2.2 تحليل عملية الكبح أثناء الكبح عندما يفرمل جهاز الطرد المركزي، سيكون المحرك في حالة كبح متجددة، وسيتم تحويل الطاقة الميكانيكية المخزنة في النظام إلى طاقة كهربائية بواسطة المحرك، والتي سيتم إرسالها مرة أخرى إلى دائرة التيار المستمر للعاكس من خلال الثنائيات الستة الحرة للعاكس. في هذا الوقت، يكون العاكس في حالة تصحيح. في هذه المرحلة، إذا لم يتم اتخاذ أي تدابير لاستهلاك الطاقة في محول التردد، فإن هذه الطاقة ستتسبب في ارتفاع جهد مكثف تخزين الطاقة في الدائرة الوسيطة. في هذا الوقت، سيرتفع جهد ناقل التيار المستمر للمكثف. عندما يصل إلى 680 فولت، ستبدأ وحدة الكبح في العمل، أي تغذية الطاقة الكهربائية الزائدة إلى جانب الشبكة. في هذا الوقت، سيتم الحفاظ على جهد ناقل التيار المستمر لمحول تردد واحد أقل من 680 فولت (حوالي 690 فولت)، ولن يُبلغ محول التردد عن أعطال الجهد الزائد. يوضح الشكل 2 منحنى تيار وحدة الكبح لمحول تردد واحد أثناء الكبح، مع زمن كبح قدره 3 دقائق. جهاز الاختبار هو محلل جودة الطاقة أحادي الطور FLUKE 43B، وبرنامج التحليل هو "FlukeView Power Quality Analyzer الإصدار 3.10.1". الشكل 2 منحنى تيار وحدة الكبح أثناء التشغيل. من هذا، يمكن ملاحظة أنه في كل مرة يتم فيها تشغيل الكبح، يجب أن تعمل وحدة الكبح بتيار أقصى قدره 27 أمبير. التيار المقنن لوحدة الكبح هو 45 أمبير. من الواضح أن وحدة الكبح في حالة نصف حمل. 3. مخطط نظام تنظيم سرعة تحويل التردد المُعدَّل 3.1 طرق التخلص من ناقل التيار المستمر المشترك. من الجوانب المهمة لاستخدام ناقل تيار مستمر مشترك مراعاة التحكم الكامل في مُحوِّل التردد، وأعطال النقل، وخصائص الحمل، وصيانة دائرة الإدخال الرئيسية عند التشغيل. تتضمن الخطة خطًا واردًا ثلاثي الطور (مع الحفاظ على نفس الطور)، وناقل تيار مستمر، ومجموعة محول تردد عالمي، ووحدة كبح مشتركة أو جهاز تغذية راجعة للطاقة، وبعض المكونات المساعدة.بالنسبة لمحول التردد العالمي، يوضح الشكل 3 أحد الحلول الشائعة الاستخدام. يظهر الرسم التخطيطي لنظام الدائرة الرئيسية بعد اختيار مخطط التحويل الثالث في الشكل 3. مفاتيح الهواء Q1 إلى Q4 في الشكل 3 هي أجهزة حماية الخط الوارد لكل محول تردد، وKM1 إلى KM4 هي موصلات الطاقة لكل محول تردد. KMZ1 إلى KMZ3 هي موصلات متوازية لناقل التيار المستمر. تشترك أجهزة الطرد المركزي 1 # و 2 # في وحدة كبح وتشكل مجموعة، بينما تشترك أجهزة الطرد المركزي 3 # و 4 # في وحدة كبح وتشكل مجموعة. عندما تعمل كلتا المجموعتين بشكل صحيح، يمكن توصيلهما بالتوازي. في الوقت نفسه، يعتمد أيضًا على تسلسل عمل المشغلين في الموقع، مع 1 # و 2 # كبح أجهزة الطرد المركزي في أوقات مختلفة، و 3 # و 4 # كبح أجهزة الطرد المركزي في أوقات مختلفة. أثناء التشغيل العادي، عادةً ما يتم تجميع جهازي طرد مركزي، الأول والثالث، معًا، بينما يتم تجميع الجهازين الثاني والرابع معًا. لا تتوقف أجهزة الطرد المركزي الأربعة في آنٍ واحد. نظرًا لتعقيد بيئة مواقع العمل الفعلية، غالبًا ما تهتز شبكة الطاقة وتحدث توافقيات عالية المستوى. يمكن أيضًا استخدام هذا النظام لزيادة معاوقة مصدر الطاقة والمساعدة في امتصاص الجهد المفاجئ وارتفاعات الجهد في مصدر الطاقة الرئيسي عند تشغيل المعدات القريبة، مما يحافظ في النهاية على وحدة تصحيح محول التردد. يمكن لكل محول تردد أيضًا استخدام مفاعل وارد لمنع هذه العوامل من التأثير على محول التردد بفعالية. في عملية تجديد هذا المشروع، ونظرًا لعدم تجهيز المعدات الأصلية بمفاعلات خط وارد، لم يتم رسم أي مفاعلات خط وارد أو أي أجهزة تحكم توافقية أخرى. الشكل 3: رسم تخطيطي لنظام محول التردد ووحدة الكبح المعدل.يمكن استخدامه أيضًا لزيادة معاوقة مصدر الطاقة، والمساعدة في امتصاص الجهد المفاجئ والارتفاعات المفاجئة في مصدر الطاقة الرئيسي عند تشغيل المعدات القريبة، مما يحافظ في النهاية على وحدة تصحيح محول التردد. يمكن لكل محول تردد أيضًا استخدام مفاعل وارد لمنع هذه العوامل من التأثير عليه بفعالية. في عملية تجديد هذا المشروع، ونظرًا لعدم تجهيز المعدات الأصلية بمفاعلات خط وارد، لم يتم تصميم أي مفاعلات خط وارد أو أي أجهزة تحكم توافقية أخرى. الشكل 3: رسم تخطيطي لنظام محول التردد ووحدة الكبح المعدل.يمكن استخدامه أيضًا لزيادة معاوقة مصدر الطاقة، والمساعدة في امتصاص الجهد المفاجئ والارتفاعات المفاجئة في مصدر الطاقة الرئيسي عند تشغيل المعدات القريبة، مما يحافظ في النهاية على وحدة تصحيح محول التردد. يمكن لكل محول تردد أيضًا استخدام مفاعل وارد لمنع هذه العوامل من التأثير عليه بفعالية. في عملية تجديد هذا المشروع، ونظرًا لعدم تجهيز المعدات الأصلية بمفاعلات خط وارد، لم يتم تصميم أي مفاعلات خط وارد أو أي أجهزة تحكم توافقية أخرى. الشكل 3: رسم تخطيطي لنظام محول التردد ووحدة الكبح المعدل.
٣.٢ مخطط نظام التحكم: تظهر دائرة التحكم في الشكل ٤. بعد تشغيل محولات التردد الأربعة وجاهزية كل محول للتشغيل، يُضبط خيار خرج طرف خرج مُرحّل عطل مُحوّل التردد على "جاهز للتشغيل". لا يُمكن توصيل مُحوّلات التردد على التوازي إلا عند تشغيلها وحالتها الطبيعية. في حال وجود عطل في أيٍّ منها، لن يُغلق مُلامس ناقل التيار المستمر. يكون طرفا الخرج TA وTC لمُرحّل عطل مُحوّل التردد هما طرفا اتصال مفتوحان عادةً. بعد التشغيل، يكون مُرحّل التردد "جاهزًا للتشغيل"، ويُغلق طرفا TA وTC لكل مُرحّل تردد، ويُغلق مُلامس ناقل التيار المستمر الموازي بالتتابع. (1) استخدم محول تردد كامل بدلاً من مجرد إضافة عدة محولات إلى جسر المقوم. (2) ليست هناك حاجة لجسور مقوم منفصلة ووحدات شحن وبنوك مكثفات ومحولات. (3) يمكن فصل كل محول تردد بشكل منفصل عن ناقل التيار المستمر دون التأثير على الأنظمة الأخرى. (4) التحكم في اتصال ناقل التيار المستمر المشترك لمحول التردد من خلال موصلات متشابكة. (5) يتم استخدام التحكم في السلسلة لحماية وحدات المكثفات لمحول التردد المعلقة على ناقل التيار المستمر. (6) يجب أن تستخدم جميع محولات التردد المثبتة على قضيب الناقل نفس مصدر الطاقة ثلاثي الطور. (7) افصل محول التردد بسرعة عن ناقل التيار المستمر بعد حدوث عطل لتضييق نطاق خطأ محول التردد بشكل أكبر. 3.4 إعدادات المعلمة الرئيسية لمحول الترددتشغيل اختيار قناة الأمر F0.03 = 1، تم ضبط أقصى تردد تشغيل F0.05 = 50، تم ضبط وقت التسارع F0.10 = 300، تم ضبط وقت التباطؤ F0.11=300، اختيار خرج مرحل العطل F7.12=15، دالة خرج AO1 F7.26=23.5، بيانات اختبار معدلة. عند التوقف، الجهد الداخل: 380 فولت تيار متردد ثلاثي الأطوار، جهد الناقل: 530 فولت تيار مستمر، جهد الناقل المستمر: 650 فولت. عند تسارع إحدى الماكينات، ينخفض ​​جهد الناقل، وتتباطأ الأخرى. يتذبذب جهد الناقل المستمر بين 540 و670 فولت، ولا تعمل وحدة الكبح في هذه الحالة. جهد التيار المستمر الذي تعمل عليه وحدة الكبح عادةً هو 680 فولت، كما هو موضح في الشكل 5 للاختبار والتحليل. الشكل 5: مخطط مراقبة تيار العمل لوحدة الكبح المعدلة. تحليل توفير الطاقة: مقارنةً بفرملة استهلاك الطاقة بالمقاومة، تُعد وحدة الكبح بالتغذية الراجعة تطبيقًا موفرًا للطاقة، ولكنها تتطلب تزويد كل محول تردد بوحدة كبح عند الحاجة إلى الكبح. لا مفر من أن العديد من محولات التردد يجب أن تكون مجهزة بعدة وحدات كبح، وسعر وحدة الكبح لا يختلف كثيرًا عن سعر محول التردد، ولكن معدل استمرارية العمل ليس مرتفعًا جدًا.أدى الاستخدام الواسع النطاق لمحوّلات التردد المشتركة لناقلات التيار المستمر في أجهزة الطرد المركزي إلى حل مشكلة "الجوع والعطش" عند تسارع أحد محولات التردد وتوقف الآخر. يُقلل هذا الحل من تكرار تشغيل وحدة الكبح، ويُقلل عدد دورات العمل، ويُقلل أيضًا من عدد التداخلات مع شبكة الكهرباء، مما يُحسّن جودة الطاقة في الشبكة. يُعدّ تقليل الاستثمار في المعدات، وزيادة استخدامها، وتوفيرها، والطاقة، أمرًا بالغ الأهمية. 5- الخلاصة: يُحلّ الاستخدام الواسع النطاق لمحوّلات التردد العالمية المشتركة لناقلات التيار المستمر مشكلة استهلاك الطاقة غير المتزامن وفترات التغذية الراجعة، وهو أمر بالغ الأهمية لتقليل الاستثمار في المعدات، وتقليل تداخل الشبكة، وتحسين استخدامها.