يُذكركم مُورِّد وحدة تغذية الطاقة لمُحوِّل التردد بأن وظيفة حماية مُحوِّل التردد ترتبط بطبيعة الحال ببعض الحماية من الأعطال التي قد تحدث فيه. في التطبيقات العملية، يُشير هذا عادةً إلى وظيفة حماية نظام النقل، بما في ذلك مُحوِّل التردد، مثل حماية الخطوط، والحماية الذاتية لمُحوِّل التردد، وحماية المحرك، وحماية الحمل الميكانيكي، إلخ.
جهاز حماية متكامل داخل محول التردد
(1) حماية المحرك من الحمل الزائد
السمة الأساسية للحمل الحراري الزائد للمحرك الكهربائي هي أن ارتفاع درجة الحرارة الفعلي يتجاوز الارتفاع المُقدر في درجة الحرارة. لذلك، تهدف حماية المحركات الكهربائية من الحمل الزائد أيضًا إلى ضمان عملها بشكل طبيعي وتجنب احتراقها بسبب ارتفاع درجة الحرارة.
عند تشغيل محرك كهربائي، تتحول طاقته المفقودة (وخاصةً فقدان النحاس) إلى طاقة حرارية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة المحرك. تنتمي عملية تسخين المحرك الكهربائي إلى عملية انتقالية للتوازن الحراري، وقانونها الأساسي مشابه للقانون العام لارتفاع (أو انخفاض) المنحنى الأسّي. تكمن أهميتها الفيزيائية في أنه مع زيادة درجة حرارة المحرك الكهربائي، يجب عليه تبديد الحرارة إلى المنطقة المحيطة. كلما زادت درجة الحرارة، زادت سرعة تبديد الحرارة. لذلك، لا يمكن أن ترتفع درجة الحرارة خطيًا، بل تتباطأ مع ارتفاعها؛ عندما تتوازن الحرارة الناتجة عن المحرك مع الحرارة المتبددة، يكون ارتفاع درجة الحرارة في هذا الوقت هو ارتفاع درجة الحرارة المقدر.
تحدد معايير تصنيع المحركات غير المتزامنة أنواعًا مختلفة من المستويات بناءً على أقصى ارتفاع مسموح به في درجة الحرارة، وهي الفئة A 105 درجة مئوية، والفئة E 120 درجة مئوية، والفئة B 130 درجة مئوية، والفئة F 155 درجة مئوية، والفئة H 180 درجة مئوية.
الحمل الحراري الزائد للمحرك هو الحمل الميكانيكي الزائد على عمود المحرك، مما يؤدي إلى تجاوز تيار تشغيل المحرك للقيمة الاسمية، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارته بشكل يتجاوز القيمة الاسمية. ومن أهم خصائص الحمل الحراري الزائد للمحرك:
① زيادة التيار ليست كبيرة. لأنه عند اختيار وتصميم المحركات الكهربائية، يُراعى عادةً الحد الأقصى لتيار التشغيل للحمل، ويعتمد التصميم على أقصى ارتفاع في درجة حرارة المحرك. في بعض الأحمال المتغيرة والمتقطعة، يُسمح بالحمل الزائد قصير المدى. لذلك، في الظروف العادية، لا تكون سعة تيار الحمل الزائد كبيرة جدًا.
② بشكل عام، معدل تغير التيار di/dt صغير ويرتفع ببطء.
(2) حماية الدائرة القصيرة عند الطرف الخارجي لمحول التردد
إذا كان هناك ماس كهربائي من طور إلى طور في الطرف الخارجي لمحول التردد (طرف المحرك أو الخط بين محول التردد والمحرك)، فسوف يكتشف محول التردد خطأ ماس كهربائي ويقطع الدائرة في غضون بضعة مللي ثانية لضمان سلامة محول التردد ومعدات المحرك.
(3) أجهزة الحماية الأخرى
① حماية المكونات الإلكترونية من ارتفاع درجة الحرارة: إذا تجاوزت درجة الحرارة الحد المحدد، فإن المستشعر الموجود على جهاز تبديد الحرارة سيوقف محول التردد عن العمل، مما يمنع تلف المكونات الإلكترونية الناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة.
② حماية انخفاض جهد الخط اللحظي: يمكن لوظيفة الحماية هذه منع حدوث أعطال في دوائر التحكم والمحركات، فضلاً عن منع التيار الزائد الناتج عن استعادة جهد الخط.
③ حماية من الجهد الزائد لخطوط إمداد الطاقة: تعمل وظيفة الحماية هذه على منع حدوث أي ضرر للمكونات.
④ حماية فقدان الطور: سيؤدي فقدان الطور إلى زيادة كبيرة في التيار.
(4) تشغيل جهاز الحماية المتكامل
في حالة حدوث عطل، سيوقف جهاز الحماية المذكور أعلاه محول التردد، مما يسمح للمحرك بالتوقف بحرية، وسيتم قطع الطاقة بواسطة التتابع المتكامل داخليًا.