يُذكرك مُورِّد معدات دعم مُحوِّل التردد بأنه في نظام التحكم في سرعة مُحوِّل التردد، تتمثل الطريقة الأساسية لخفض السرعة في خفض التردد المُعطى تدريجيًا. عندما يكون قصور نظام السحب كبيرًا، لن يُواكب انخفاض سرعة المحرك انخفاض سرعة المحرك المتزامن، أي أن السرعة الفعلية للمحرك أعلى من سرعته المتزامنة. في هذا الوقت، يكون اتجاه خطوط المجال المغناطيسي التي تقطعها لفات الدوار للمحرك مُعاكسًا تمامًا لاتجاه تشغيل المحرك بسرعة ثابتة. كما يكون اتجاه القوة الدافعة الكهربائية المُستحثة والتيار للفات الدوار مُعاكسًا لاتجاه دوران المحرك، وسيُنتج المحرك عزم دوران سلبي. في هذا الوقت، يكون المحرك في الواقع مُولِّدًا، ويكون النظام في حالة كبح مُتجدد. تُعاد الطاقة الحركية لنظام السحب إلى ناقل التيار المستمر لمُحوِّل التردد، مما يُؤدي إلى ارتفاع جهد ناقل التيار المستمر باستمرار وحتى الوصول إلى مستوى خطير (مثل تلف مُحوِّل التردد).
1. نظرة عامة على وحدة الكبح
وحدة الكبح، المعروفة أيضًا باسم "وحدة كبح استهلاك الطاقة النوعية لمحول التردد" أو "وحدة تغذية الطاقة النوعية لمحول التردد"، تُستخدم بشكل رئيسي للتحكم في الحالات التي تتطلب أحمالًا ميكانيكية ثقيلة وسرعة كبح عالية جدًا. تستهلك هذه الوحدة الطاقة الكهربائية المتجددة التي يولدها المحرك عبر مقاوم الكبح، أو تعيدها إلى مصدر الطاقة.
2. وظيفة وحدة الكبح
عند توقف المحرك الكهربائي فجأةً، يُرسِل طاقةً إلى مُحوِّل التردد، مما يُسبِّب ارتفاع جهد ناقل التيار المستمر، بل وحتى إتلاف مُركِّز IGBT. لذلك، يلزم وجود وحدة كبح لاستهلاك هذه الطاقة لحماية مُحوِّل التردد.
3. طريقة كبح محول التردد
1. الكبح القوي.
يشير إلى طريقة استخدام مقاومة الكبح الموجودة في دائرة التيار المستمر لامتصاص الطاقة المتجددة للمحرك.
2. الكبح بالتغذية الراجعة.
يتم استهداف المحولات الترددية من النوع الحالي أو المحولات الترددية من النوع الجهدي مع العاكسات المثبتة في قسم التصحيح، ويتم إرجاع الطاقة المتجددة للمحرك إلى شبكة الطاقة المترددة.
3. محرك متعدد العاكس مع ناقل تيار مستمر مشترك.
تُعاد الطاقة المتجددة للمحرك "أ" إلى ناقل التيار المستمر المشترك، ثم يستهلكها المحرك "ب". يمكن تقسيم محرك العاكس المتعدد المزود بناقل تيار مستمر مشترك إلى نوعين: ناقل تيار مستمر مشترك متوازن، وناقل دائرة تيار مستمر مشترك. تعتمد طريقة ناقل التيار المستمر المشترك المتوازن على استخدام وحدات توصيل للتوصيل بناقل دائرة التيار المستمر. تتضمن وحدة التوصيل مفاعلات، ومنصهرات، وملامسات، والتي يجب تصميمها بشكل منفصل وفقًا للظروف الخاصة. يتمتع كل محول تردد باستقلالية نسبية، ويمكن توصيله أو فصله عن ناقل التيار المستمر حسب الحاجة. تعتمد طريقة ناقل دائرة التيار المستمر المشترك على توصيل جزء العاكس فقط بناقل تيار مستمر مشترك.
4. الكبح المستمر.
عندما يُطبّق مُحوّل التردد تيارًا مستمرًا على الجزء الثابت للمحرك، يكون المحرك غير المتزامن في حالة استهلاك طاقة كبح. في هذه الحالة، يكون تردد خرج مُحوّل التردد صفرًا، ويتوقف المجال المغناطيسي للجزء الثابت للمحرك عن الدوران. يخترق الجزء الدوار هذا المجال المغناطيسي الساكن ويُولّد عزم كبح. تُحوّل الطاقة الحركية المُخزّنة في نظام الدوران إلى طاقة كهربائية، وتُستهلك في دائرة الجزء الدوار للمحرك الكهربائي.
4. وظيفة مقاومة الكبح
أثناء عملية خفض تردد التشغيل، يكون المحرك الكهربائي في حالة كبح متجدد، وتُعاد الطاقة الحركية لنظام القيادة إلى دائرة التيار المستمر، مما يؤدي إلى ارتفاع مستمر في جهد التيار المستمر (UD) حتى يصل إلى مستوى خطير. لذلك، من الضروري استهلاك الطاقة المتجددة في دائرة التيار المستمر للحفاظ على جهد التيار المستمر ضمن النطاق المسموح به. تُستخدم مقاومة الكبح لاستهلاك هذه الطاقة.
يحتوي كل محول تردد على وحدة كبح (الطاقة المنخفضة هي مقاومة الكبح، والطاقة العالية هي الترانزستور عالي الطاقة GTR ودائرة القيادة الخاصة به)، والطاقة المنخفضة مدمجة، والطاقة العالية خارجية.
5. عملية الكبح لوحدة الكبح ومقاومة الكبح
١. عند تباطؤ المحرك الكهربائي تحت تأثير قوة خارجية، يعمل في حالة توليد، منتجًا طاقة متجددة. تُقوَّم القوة الدافعة الكهربائية ثلاثية الطور الناتجة عنه بواسطة جسر ثلاثي الطور مُتحكَّم فيه بالكامل، ويتألف من ستة ثنائيات حرة الحركة في قسم العاكس بمحول التردد، مما يزيد باستمرار من جهد ناقل التيار المستمر داخل محول التردد.
2. عندما يصل جهد التيار المستمر إلى جهد معين (جهد بدء وحدة الكبح)، يفتح أنبوب مفتاح الطاقة لوحدة الكبح ويتدفق التيار عبر مقاومة الكبح.
3. تعمل مقاومة الكبح على إطلاق الحرارة، وامتصاص الطاقة المتجددة، وتقليل سرعة المحرك، وخفض جهد ناقل التيار المستمر لمحول التردد.
٤. عندما ينخفض جهد ناقل التيار المستمر إلى جهد معين (جهد توقف وحدة الكبح)، يُطفأ ترانزستور الطاقة الخاص بوحدة الكبح. في هذه الحالة، لا يتدفق تيار الكبح عبر المقاوم، ويُبدد مقاوم الكبح الحرارة تلقائيًا، مما يُخفض درجة حرارته.
5. عندما يرتفع جهد ناقل التيار المستمر مرة أخرى لتنشيط وحدة الكبح، ستكرر وحدة الكبح العملية المذكورة أعلاه لموازنة جهد الناقل وضمان التشغيل العادي للنظام.