اختيار محول التردد

عند تحديد خصائص محول التردد لحمل معين، فإن الخطوة الأولى هي النظر في خصائص الحمل. هناك أربع طرق مختلفة لحساب معلمات الإخراج المطلوبة، مع اختيار الطريقة حسب خصائص المحرك الكهربائي.

خصائص التحميل

قبل تحديد حجم محول التردد، من الضروري التمييز بين تصنيفي الحمل الأكثر استخدامًا. تختلف خصائص التحميل عن بعضها البعض كما يلي:

أرز. 1. عزم الحمل الثابت والتربيعي

عندما تزداد سرعة مضخات ومراوح الطرد المركزي، يزداد استهلاك الطاقة إلى القوة الثالثة (P = n 3).

يتراوح نطاق التشغيل النموذجي لمضخات ومراوح الطرد المركزي بين 50% و90% من السرعة. ويزداد عامل الحمولة مع مربع السرعة، أي من 30 إلى 80% تقريبًا.

ينعكس كلا هذين العاملين في خصائص عزم الدوران للمحرك الكهربائي الذي يتم التحكم فيه بواسطة محول التردد.

يوضح الشكلان 2 و3 خصائص عزم الدوران لحجمين من محولات التردد، أحدهما (الشكل 3) لديه نطاق طاقة أصغر من الآخر. تم ضبط كلا خصائص عزم الدوران على نفس خصائص الحمل لمضخة الطرد المركزي.

في التين. 2 نطاق التشغيل الكامل للمضخة (0-100٪) يقع ضمن القيم المقدرة لمعلمات المحرك. بما أن نطاق تشغيل المضخة الطبيعي هو 30-80%، فيمكن اختيار محول تردد ذو طاقة خرج أقل.

أرز. 2. محول تردد الطاقة العالية

أرز. 3. محول تردد الطاقة المنخفض

إذا كان عزم الحمل ثابتًا، فيجب أن يكون المحرك قادرًا على إنتاج عزم دوران أكبر من عزم الحمل لأن عزم الدوران الزائد يستخدم للتسارع.

لتسريع وضمان عزم دوران أولي مرتفع، على سبيل المثال في حالة ناقلات الحزام الدافعة، يكون عزم الدوران الزائد قصير المدى بنسبة 60% من عزم الدوران الذي تم تطويره بواسطة محول التردد كافيًا. كما يوفر عزم الدوران الزائد للنظام القدرة على التعامل مع الزيادات المفاجئة في الحمل. يجب اختيار محول تردد لا يسمح بأي عزم دوران زائد بحيث يكون عزم التسارع (T B) ضمن عزم الدوران المقدر.

أرز. 4. يتم استخدام عزم الدوران الزائد للتسارع

عند تحديد خصائص الحمل، يتم أخذ أربع مجموعات مختلفة من مواصفات المحرك بعين الاعتبار، مما يسمح باتخاذ القرارات فيما يتعلق باختيار حجم طاقة محول التردد.

1. يمكن اختيار محول التردد بسرعة ودقة بناءً على التيار l M الذي يستهلكه المحرك. إذا لم يتم تحميل المحرك بالكامل، فيمكن قياس تياره أثناء تشغيل نظام مماثل بحمولة كاملة.

أرز. 5.

محرك كهربائي بقدرة 7.5 كيلووات، 3 × 400 فولت، يستهلك تيارًا قدره 14.73 أمبير.

بالنسبة للبيانات الفنية لمحول التردد، يتم اختيار محول يكون تيار خرجه الأقصى المستمر أكبر من أو يساوي 14.73 أمبير مع خاصية عزم الدوران الثابت أو التربيعي.

ملحوظة:

إذا تم اختيار محول التردد على أساس الطاقة (الطرق 2-4)، فمن الضروري مقارنة الطاقة المحسوبة والطاقة المحددة في البيانات الفنية لمحول التردد بنفس الجهد. إذا تم حساب محول التردد على أساس التيار (الطريقة الأولى)، فهذا ليس ضروريًا لأن تيار الخرج لمحول التردد يؤثر على البيانات الأخرى.

2. يمكن اختيار محول التردد بناءً على الطاقة الظاهرة S M التي يستهلكها المحرك والطاقة الظاهرة التي يوفرها محول التردد.

أرز. 6.

مثال لحساب واختيار محول التردد:

محرك كهربائي 7.5 كيلووات، 3x400 فولت يستهلك تيارًا قدره 14.73 أمبير. Sm =U x I x √3 / 1000 = 400 x 14.73 √3 / 1000 = 10.2 كيلو فولت أمبير

فيما يتعلق بالبيانات الفنية لمحول التردد، يتم اختيار محول التردد الذي تكون قدرته القصوى المستمرة للخرج أكبر من أو تساوي 10.2 كيلو فولت أمبير مع خاصية عزم الدوران الثابت أو التربيعي.

3. يمكن أيضًا اختيار محول التردد وفقًا للطاقة Rm الناتجة عن المحرك الكهربائي. ومع ذلك، هذه الطريقة غير دقيقة، لأن cos φ والكفاءة η تتغير مع الحمل.

أرز. 7.

مثال لحساب قوة المحرك

محرك كهربائي بقدرة 3 كيلووات، له cos φ = 0.80 و η = 0.81، يستهلك الطاقة S M = P M / (η x cos φ) = 3.0 / (0.80 x 0.81) = 4.6 كيلو فولت أمبير

بالنسبة للبيانات الفنية لمحول التردد، يتم اختيار محول تكون قدرته القصوى المستمرة للخرج أكبر من أو تساوي 4.6 كيلو فولت أمبير مع خاصية عزم الدوران الثابت أو التربيعي.

4. من الناحية العملية، فإن تصنيف الطاقة لمعظم محولات التردد يتوافق مع السلسلة القياسية للمحركات غير المتزامنة. لذلك، غالبًا ما يتم اختيار محولات التردد بناءً على هذا الاعتبار، الأمر الذي قد يؤدي إلى تحديد غير دقيق لخصائصها، خاصة إذا لم يتم تحميل المحرك الكهربائي بالكامل.

أرز. 8.

التوزيع الحالي في محول التردد (cos φ (phi) للمحرك الكهربائي)

يتم توفير تيار مغنطة المحرك الكهربائي بواسطة مكثف موجود في الدائرة المتوسطة لمحول التردد. التيار المغنطيسي هو تيار تفاعلي يتدفق بين المكثف والمحرك (الشكل 9).

أرز. 9. التيارات في محول التردد

فقط التيار النشط (lW) يأتي من الشبكة. هذا هو السبب في أن تيار الخرج لمحول التردد يكون دائمًا أكبر من تيار الإدخال. بالإضافة إلى التيار النشط، يتم استهلاك خسارة التيار من الشبكة (تيار الخسارة).

مثال للحساب

في حالة عدم التحميل، يكون تيار محرك رباعي الأقطاب بقدرة 1.1 كيلووات هو 1.6 أمبير. ويبلغ تيار الخرج لمحول التردد المتصل حوالي 1.6 أمبير، وتيار الإدخال عند التشغيل بدون تحميل هو صفر تقريبًا.

عادةً ما يشير مصنعو المحركات إلى cos φ للمحرك عند التيار المقنن. مع انخفاض قيمة cos φ (على سبيل المثال، في حالة محرك التردد المتزامن)، سيكون التيار المقنن للمحرك الكهربائي بنفس قيم الطاقة والجهد أكبر، كما يتبين من المعادلة التالية:

أنا S = أنا ث / كوس φ

إذا تم اختيار محول التردد بناءً على التيار المقنن للمحرك الكهربائي (الطريقة الأولى)، فلن ينخفض ​​عزم الدوران المقدر للمحرك الكهربائي.

يجب إزالة المكثف المتصل بأطراف المحرك للتعويض عن التيار التفاعلي. نظرًا لتردد التحويل العالي لمحول التردد، يتصرف المكثف كدائرة كهربائية قصيرة ويسبب زيادة كبيرة في تيار المحرك. سوف يفسر العاكس هذا على أنه خطأ أرضي أو ماس كهربائى ويغلق.

التحكم في سرعة المحرك

يتم التحكم في تردد الخرج لمحول التردد وبالتالي سرعة المحرك بواسطة إشارة واحدة أو أكثر (0-10 فولت، 4-20 مللي أمبير أو نبضات الجهد). عند تطبيق إشارة السرعة، تزداد سرعة المحرك ويتحول الجزء الرأسي من منحنى عزم دوران المحرك إلى اليمين (الشكل 10).

أرز. 10. العلاقة بين إشارة التحكم وخصائص عزم دوران المحرك

إذا كان عزم الحمل أقل من عزم الدوران المقدر للمحرك، فإن السرعة ستصل إلى القيمة المطلوبة. كما يظهر في الشكل. 11، تتقاطع خصائص الحمل مع خصائص عزم دوران المحرك الكهربائي في الجزء الرأسي (عند النقطة أ). إذا حدث التقاطع في الجزء الأفقي (النقطة B)، فلا يمكن أن تتجاوز سرعة المحرك الكهربائي القيمة المقابلة لفترة طويلة، ويتيح محول التردد تجاوز حد تيار الدائرة القصيرة دون إيقاف التشغيل (النقطة C)، ولكن يجب أن تكون مدة الفائض محدودة بالوقت.

أرز. 11. قد يتجاوز تيار المحرك الحد الحالي لفترة قصيرة

منحدرات التسارع والتباطؤ

توضح خاصية التسارع (المنحدر) المعدل الذي تزداد به سرعة الدوران ويتم تحديده على أنه زمن التسارع t acc . تعتمد هذه التدرجات بشكل أساسي على تردد المحرك المقدر، على سبيل المثال، منحدر 5 ثوانٍ يعني أن محول التردد سيستغرق 5 ثوانٍ للانتقال من الصفر إلى تردد المحرك المقدر (f = 50 هرتز).

أرز. 12. زمن التسارع والتباطؤ

يوضح منحدر الكبح مدى سرعة انخفاض السرعة. يتم تحديده في شكل وقت الكبح t dec.

من الممكن الانتقال المباشر من التسارع إلى التباطؤ لأن المحرك يتتبع دائمًا تردد خرج العاكس.

إذا كانت لحظة القصور الذاتي لعمود المحرك الكهربائي معروفة، فيمكن حساب أوقات التسارع والتباطؤ الأمثل.

t acc = J x (n 2 -n 1)/[(T acc – T fric) x 9.55]

tdec = J x (n 2 -n 1)/[(T acc + T fric) x 9.55]

J هي لحظة القصور الذاتي لعمود المحرك الكهربائي.

T fric هي لحظة الاحتكاك للنظام.

تاس - عزم الدوران الزائد (الحمل الزائد) المستخدم للتسارع.

T dec هو عزم الكبح (عزم الكبح)، والذي يحدث عندما ينخفض ​​مرجع السرعة.

n 1 و n 2 - سرعات الدوران عند الترددات f 1 و f 2.

إذا كان محول التردد يسمح بعزم الدوران الزائد على المدى القصير، فسيتم ضبط عزم الدوران التسارع والتباطؤ على قدم المساواة مع عزم الدوران المقدر للمحرك الكهربائي T. في الممارسة العملية، تكون أوقات التسارع والتباطؤ هي نفسها عادةً.

مثال للحساب

J = 0.042 كجم2، T فريك = 0.05 × M N، n 1 = 500 دورة في الدقيقة، n 2 = 1000 دورة في الدقيقة، T N = 27 نيوتن متر

tacc = J x (n 2 - n 1)/ [(T ac - T fric) x 9.55] = 0.042 x (1000 - 500)/ [(27.0 - (0.05 x 27.0)) x 9.55] = 0.1 [s]

الكبح الديناميكي

عندما تنخفض الإشارة المرجعية للسرعة، يعمل المحرك الكهربائي كمولد ومكابح. يعتمد التباطؤ أثناء الكبح على الحمل على المحرك الكهربائي.

تقوم المحركات الكهربائية المتصلة مباشرة بالشبكة بتزويد قوة الكبح إلى الشبكة.

إذا كان المحرك يتم تشغيله بواسطة محول التردد، فسيتم تخزين طاقة الكبح في الدائرة المتوسطة لمحول التردد. إذا كانت الطاقة المنطلقة أثناء الكبح كبيرة ولم يتمكن محول التردد من تبديدها بسبب تصميمه، فإن جهد الدائرة المتوسطة يزداد.

قد يرتفع جهد الدائرة المتوسطة حتى يتم إيقاف تشغيل محول التردد بواسطة وسائل الحماية، وفي بعض الأحيان يجب توصيل حمل على شكل وحدة فرملة ومقاوم خارجي إلى الدائرة المتوسطة لامتصاص قوة الكبح.

يسمح استخدام وحدة الكبح ومقاوم الكبح بالفرملة السريعة تحت الأحمال الثقيلة. ومع ذلك، هناك مشاكل مرتبطة بالتدفئة. الحل الآخر هو استخدام وحدة الكبح المتجددة. تُستخدم هذه الوحدات لمحولات التردد ذات المقوم غير المتحكم فيه وتعيد طاقة الكبح إلى شبكة الإمداد.

في محولات التردد ذات المقومات الخاضعة للتحكم، يمكن إرجاع قوة الكبح إلى الشبكة (انظر الشكل 13) باستخدام، على سبيل المثال، عاكس متصل بالمقوم من الخلف إلى الخلف.

أرز. 13. تشغيل وحدة الكبح ومقاوم الكبح

أرز. 14. العاكس من الخلف إلى الخلف

هناك طريقة أخرى لفرملة المحرك الكهربائي وهي فرملة التيار المستمر. لإنشاء مجال مغناطيسي في الجزء الثابت، يتم تطبيق جهد تيار مباشر بين مرحلتي المحرك الكهربائي. نظرًا لبقاء طاقة الكبح في المحرك واحتمال ارتفاع درجة الحرارة، يوصى باستخدام فرملة التيار المستمر في نطاق السرعة المنخفضة لتجنب تجاوز تيار المحرك المقدر. عادةً ما يكون فرملة التيار المستمر محدودة بالوقت.?

يعكس

يتم تحديد اتجاه دوران المحركات الكهربائية غير المتزامنة حسب ترتيب مراحل جهد الإمداد.

إذا تم تبديل المرحلتين فإن اتجاه دوران المحرك سيتغير وسيدور في الاتجاه المعاكس.

تم تصميم معظم المحركات الكهربائية بحيث يدور عمود المحرك في اتجاه عقارب الساعة إذا تم الاتصال على النحو التالي:

أرز. 15. يتم تغيير اتجاه دوران المحرك الكهربائي عن طريق تغيير ترتيب المراحل

تتوافق نفس القاعدة مع ترتيب الأطوار عند أطراف الخرج لمعظم محولات التردد.

يمكن لمحول التردد عكس المحرك عن طريق تغيير ترتيب الطور باستخدام الإلكترونيات. يتم إجراء العكس إما عن طريق تحديد سرعة سلبية أو عن طريق إشارة إدخال رقمية. إذا كان مطلوبًا أن يكون للمحرك اتجاه دوران محدد أثناء التشغيل الأولي، فيجب معرفة إعداد المصنع الافتراضي لمحول التردد.

نظرًا لأن محول التردد يحد من تيار المحرك إلى قيمته المقدرة، فإن المحرك الذي يتم التحكم فيه بواسطة محول التردد يمكن عكسه في كثير من الأحيان أكثر من المحرك المتصل مباشرة بالخط.

أرز. 16. عزم الكبح لمحول التردد أثناء الرجوع للخلف

المنحدرات

تحتوي جميع محولات التردد على وظائف (منحدر) متغيرة السرعة لضمان التشغيل السلس. يمكن تغيير هذه المنحدرات، وبفضلها يمكن زيادة أو تقليل مرجع السرعة خلال فترة زمنية معينة.

أرز. 17. وقت التسارع والتباطؤ قابل للتعديل

يمكن ضبط زاوية المنحدر الخاصة بخاصية التسارع/التباطؤ (مدة التسارع/التباطؤ) بحيث تكون صغيرة جدًا لدرجة أنه في بعض المواقف لن يتمكن المحرك الكهربائي من إكمال المهمة (لن يكون قادرًا على تسريع/إبطاء المحرك خلال المدة المحددة وقت).

يؤدي هذا إلى زيادة تيار المحرك حتى الوصول إلى الحد الحالي. إذا كان وقت التباطؤ (t -a) قصيرًا، فقد يرتفع جهد الدائرة المتوسطة إلى مستوى بحيث تقوم دائرة حماية محول التردد بإيقاف المحول.

يمكن حساب الوقت الأمثل لتغيير السرعة باستخدام الصيغ أدناه.

t a = J x n/[(T N -T fric)x9.55]

t -a = J x n/[(T N +T fric)x9.55]

ر - وقت زيادة السرعة

t -a - زمن تخفيض السرعة

ن - عدد الثورات

T N - عزم الدوران المقدر للمحرك الكهربائي

تي فريك - لحظة الاحتكاك

أرز. 18. تحديد وقت تغيير السرعة

عادةً ما يتم تحديد وقت التسارع/التباطؤ بناءً على السرعة المقدرة للمحرك.

السيطرة الحالية

يمكن لمحولات التردد مراقبة العملية الخاضعة للرقابة والتدخل في حالة حدوث خطأ.

يمكن تقسيم هذه المراقبة إلى ثلاثة أنواع اعتمادًا على الكائن: مراقبة محطة المعالجة، ومراقبة المحرك الكهربائي، ومراقبة محول التردد.

التحكم في التثبيتبناءً على مراقبة تردد الخرج وتيار الخرج وعزم دوران المحرك الكهربائي. وبناءً على هذه المعلمات، يمكن تعيين عدة حدود، يؤثر تجاوزها على وظيفة التحكم. يمكن أن تكون هذه الحدود أقل سرعة مسموح بها للمحرك (التردد الأدنى)، أو أعلى تيار مسموح به (الحد الحالي)، أو أعلى عزم دوران مسموح به للمحرك (حد عزم الدوران).

ويمكن برمجة محول التردد، على سبيل المثال، لإعطاء إشارة تحذيرية، أو تقليل سرعة المحرك الكهربائي، أو إيقاف المحرك إذا تجاوزت سرعته الحدود المحددة.

مثال

في التركيبات التي تستخدم حزام V لتوصيل المحرك ببقية النظام، يمكن برمجة محول التردد لمراقبة حالة هذا الحزام.

نظرًا لأن تردد الخرج سيزيد بشكل أسرع من المنحدر المحدد في حالة كسر الحزام، فيمكن استخدام هذا التردد لتحذير المحرك أو إيقافه في مثل هذه المواقف.

التحكم في المحركاتيمكن إجراؤه باستخدام محول التردد من خلال مراقبة النموذج الحراري للمحرك أو عن طريق توصيل الثرمستور بالمحرك. يمكن لمحول التردد منع الحمل الزائد للمحرك من خلال العمل مثل المرحل الحراري. ويشارك تردد الخرج أيضًا في الحسابات التي يقوم بها محول التردد. وهذا يضمن عدم تحميل المحرك بشكل زائد عند السرعات المنخفضة بسبب سوء التهوية الداخلية. محولات التردد الحديثة قادرة أيضًا على حماية محركات الهواء القسري إذا أصبح التيار مرتفعًا جدًا.

مراقبة محول التردديتم إنتاجه تقليديًا بطريقة أنه في حالة وجود تيار زائد، يتم إيقاف تشغيل المحول. تسمح بعض المحولات بالتيار الزائد على المدى القصير. المعالج الدقيق الموجود في محول التردد قادر على أن يأخذ في الاعتبار قيمة تيار المحرك ووقت تطبيقه في نفس الوقت، مما يضمن إمكانية استخدام محول التردد على النحو الأمثل دون التحميل الزائد.

بناء على مواد من دانفوس

تعمل محولات التردد على تسهيل تغيير سرعة المحرك وجعل تشغيله أكثر سلاسة. وهذا يزيد من كفاءة المعدات ويطيل عمر الخدمة.

ما هي محولات التردد

محولات التردد هي الأجهزة التي تسمح لك بتغيير تردد جهد الخرج. يعد ذلك ضروريًا لتغيير سرعة المحرك.

عند توصيله مباشرة بالتيار الكهربائي، يظل تردد التذبذب دون تغيير، والقيم القياسية هي 50 أو 60 هرتز. يتيح لك استخدام محول التردد زيادة أو تقليل دوران الدوار. نطاق التغييرات المحتملة هو من 0.5 إلى 800 هرتز. ومع ذلك، الآن تم تصميم معظم المحركات بتردد لا يزيد عن 400 هرتز.

الملامح الرئيسية للمحولات

المعدات الكهربائية الحديثة هي أجهزة عالية التقنية مع التحكم في البرنامج. نظام التحكم الإلكتروني مسؤول عن الدقة والموثوقية. الوحدات مدمجة للغاية وسهلة التشغيل.

اعتمادًا على ما إذا كان يمكن ضبط جهد الخرج، يتم تقسيم المحولات إلى متحكم فيها وغير متحكم فيه. في الأول، يمكن تغيير المعلمات، في الثانية، يتم تعيين المؤشرات من خلال تصميم الوحدة. هناك أيضًا نماذج يتم فيها الضبط التلقائي لمعلمات المحرك المتصل. للقيام بذلك، تحتاج إلى إجراء بداية تحديد، يتم خلالها تحديد معلمات اللف تلقائيًا.

بالإضافة إلى القدرة على ضبط المؤشرات، هناك أنواع مختلفة من التحكم في الجهاز. هناك اثنان منهم: العددية والمتجهة. العددي لا يعطي فرصة لضبط إعدادات دقيقة، فهو يحدد فقط نسبة الترددات عند الإدخال والإخراج. عندما تتغير بيانات الإدخال، تتغير المعلمات النهائية بشكل متناسب. يتيح التحكم في المتجهات إمكانية ضبط المعلمات الدقيقة المطلوبة لمحرك معين في موقف معين.

ولجعل تشغيل المعدات أكثر دقة والتحكم فيها أسهل، تم تجهيز المعدات الحديثة ببطاقات ذاكرة وشاشة لعرض المعلومات.

عند استخدام المحولات، من الضروري مراعاة بعض الفروق الدقيقة. وبالتالي فإن تشغيل المحرك بسرعات منخفضة يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة، الأمر الذي قد لا تتمكن المروحة المدمجة من مواجهته. لذلك، من الضروري مراقبة التدفئة، وإذا لزم الأمر، استخدم التبريد القسري.

كما يصبح محول العمل مصدرًا قويًا للتيار عالي التردد. تتم حماية الدوائر الدقيقة الخاصة بالجهاز من التداخل بواسطة مرشحات خاصة. ولكن لمنع الاهتزازات من التأثير على تشغيل الأجهزة الأخرى، تحتاج إلى استخدام كابل حماية قصير الطول قدر الإمكان. يجب أن لا تقل المسافة عن الكابلات الأخرى عن 10 سم، وإذا كانت هناك حاجة للعبور فيجب أن يتم ذلك بزاوية 90 درجة.

تطبيق محولات التردد

يتم توصيل محولات التردد بالمعدات التي يتضمن تشغيلها تغيير سرعة المحرك.

وتشمل هذه الآليات ما يلي:

• أنظمة التهوية؛

  الناقلون؛

  الضواغط؛

  المتلاعبين والحفارات.

• أجهزة الطرد المركزي.

  الروبوتات، الخ.

كما يتم استخدام محول التردد لمزامنة تشغيل الآليات المترابطة. يمكن أن يكون الاعتماد مباشرًا وعكسيًا.

مبدأ التشغيل

للتأكد من أن الجهد الذي يمر عبر المحول يغير خصائصه، يتم استخدام مبدأ التغيير المزدوج. عند الإدخال، يتم تصحيح جهد التيار الكهربائي باستخدام جسر الصمام الثنائي وتصفيته بواسطة المكثفات. هنا يتم تنعيم سعة التذبذبات، وبعد ذلك يتدفق التيار إلى جزء التحويل.

يحدث التحويل بفضل الترانزستورات المدمجة بطريقة معينة (عادةً ما يكون هناك 6 منها). وهي متصلة في دائرة متتالية. وبمساعدتهم، يتم ضبط المؤشرات المطلوبة لتردد وسعة التذبذبات الحالية.

هناك نوعان من نظام التحكم:

السعة، عندما يتم تنظيم مؤشرات جهد الإدخال؛

عرض النبضة (PWM)، حيث تتأثر التغييرات في المؤشرات بترتيب تبديل الترانزستورات. في ترتيب معين ومحدد بدقة، تصل الإشارة إلى الأطراف الموجبة والسالبة، مما يؤدي إلى شكل جيبي بمعلمات محددة بوضوح.

يتم التحكم في العملية وتغيير الخصائص المحددة باستخدام المعالجات الدقيقة. يرسل متحكم خاص إشارة إلى الدائرة الدقيقة. تتم مقارنة التغييرات بمعيار معين (5 هرتز). بعد ذلك، يقوم البرنامج، باستخدام خوارزمية خاصة، بتحويل التيار إلى القيمة المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك، يقوم المتحكم الدقيق بمراقبة درجة حرارة أشباه الموصلات، ويحمي الجهاز من ارتفاع درجة الحرارة والارتفاع المفاجئ في الجهد.

لحماية الإعدادات من التأثيرات الخارجية، يتم حماية العلبة بشكل موثوق. من الضروري منع ليس فقط الأضرار الميكانيكية (الصدمات والغبار والرطوبة)، ولكن أيضًا التداخل المتبادل المحتمل الناتج عن أجهزة التشغيل الأخرى. لتقليل التداخل اللاسلكي والتفريغ الكهربائي غير المرئي، يتم استخدام مرشح خاص.

ونتيجة لذلك، ينتج الخرج إشارة واضحة ومستقرة بالتردد المطلوب، مما يؤدي إلى تشغيل المحرك الكهربائي وتحديد السرعة المطلوبة.

معايير الاختيار

هناك عدد كبير من النماذج التي تختلف في الخصائص التقنية والسعر.

لاتخاذ القرار الصحيح، عليك أن تأخذ في الاعتبار:

قوة. تحتاج إلى التركيز على الحد الأقصى من الطاقة التي يستهلكها المحرك. وفي هذه الحالة، يجب أن يتجاوز أداء الوحدة هذه القيمة بحوالي 10%. سيؤدي ذلك إلى تقليل خطر التحميل الزائد، لأنه حتى عند التشغيل بأقصى أداء سيكون هناك احتياطي طاقة احتياطي. إذا كانت المعدات المتصلة تتميز بزيادة الحمل، فيجب عليك أيضًا التركيز على الحد الأقصى للمؤشرات. عندما يتم توصيل عدة محركات بالمحول، يتم استخدام الطاقة الإجمالية للحساب؛

أنابيب الجهد. كلما كان النطاق أكبر، كلما كان ذلك أفضل. في الوقت نفسه، إذا أدى انخفاض الجهد في الشبكة إلى إيقاف تشغيل الجهاز، فقد تؤدي القراءات العالية جدًا إلى فشل المحول؛

نطاق تعديل التردد. يتوافق الحد الأعلى مع الحد الأقصى لتردد التشغيل للجهاز المتصل. يوضح الحد الأدنى نطاق التحكم في السرعة. النسبة القياسية هي 1:10؛

عدد مراحل الإدخال (واحدة أو ثلاث). يتم تثبيت نماذج ثلاثية الطور على المعدات الصناعية بقدرة دخل 380 فولت. لا يمكن استخدام المرحلة الواحدة إلا عند تشغيلها بشبكة 220 فولت. ويعتمد مخطط التوصيل بالمحرك الكهربائي أيضًا على هذا؛

نطاق التطبيق: في ظل الظروف العادية، تكون الحماية القياسية للإسكان كافية. إذا كان الجهاز سيتم استخدامه، على سبيل المثال، في صناعة التعدين، فستكون هناك حاجة إلى درجة متزايدة من الحماية. يتم تحديد هذه الخاصية بواسطة علامة IP. كلما ارتفع المؤشر، زادت موثوقية حماية المعدات؛

طريقة التحكم. تعد الوحدات من النوع المتجه أكثر تكلفة، ولكنها تسمح بإعدادات أكثر دقة. التحكم العددي يسمح لك فقط بالحفاظ على العلاقة بين مؤشرات الإدخال والإخراج. ومع ذلك، بالنسبة لبعض أنواع المعدات، مثل المراوح، فهذا يكفي تمامًا؛

عدد إشارات الإدخال والإخراج. بفضلهم، يتم زيادة قدرات التحكم والتكوين للمحول. فهي منفصلة، ​​التناظرية والرقمية. تتيح لك المدخلات المنفصلة إصدار أوامر التحكم (البدء، والإيقاف، والعكس، وما إلى ذلك). يتم استخدام المدخلات التناظرية لتنظيم وتكوين الوحدة أثناء التشغيل. تُستخدم المدخلات الرقمية لإدخال الإشارات من أجهزة الاستشعار. توفر المخرجات المنفصلة "ردود فعل" من الجهاز، حيث تبلغ عن التغييرات الحرجة في تشغيله (خطأ، ارتفاع درجة الحرارة، الجهد العالي جدًا، وما إلى ذلك). هناك حاجة إلى مخرجات تناظرية لبناء أنظمة معقدة. كلما زاد عدد المدخلات والمخرجات، زادت دقة الإعدادات وارتفعت جودة التحويل. لكن تعقيد الجهاز يؤثر حتماً على السعر؛

المعدات التي تتطلب محول. هناك نماذج ذات علامات تجارية مصممة لمعدات محددة. هناك وحدات عالمية للاستخدام متعدد الأغراض.

الضمان وشروط الخدمة. ستسمح لك الخدمة عالية الجودة بعدم القلق بشأن أداء المحول، وكذلك المعدات التي يتصل بها.

مزايا محولات التردد

يوفر استخدام محول التردد العديد من المزايا:

توفير الطاقة؛

حماية المحرك من المشاكل المرتبطة بالتغيرات في المؤشرات الحالية (ارتفاع الجهد، والدوائر القصيرة، والأحمال الزائدة على الشبكة، وما إلى ذلك)؛

تزداد دقة التحكم في سرعة المحرك.

يتم تسوية فروق السرعة أثناء البدء والكبح؛

يمكنك التحكم في مجموعة من الآليات؛

نظام تحكم أبسط

تغيير الإعدادات أثناء تشغيل الجهاز، دون إيقافه؛

زيادة العمر التشغيلي للمحرك الكهربائي.

كل هذا يبسط إدارة الآليات المعقدة، ويزيد من الكفاءة، ويطيل عمر المعدات، ويوفر في النهاية وفورات كبيرة في الميزانية.

تم إنشاء محرك كهربائي غير متزامن ثلاثي الطور في نهاية القرن التاسع عشر. ومنذ ذلك الحين، لم يكن أي عمل صناعي ممكنا دون استخدامه. أهم لحظة في عملية العمل هي التشغيل السلس للمحرك وكبحه. يتم استيفاء هذا المطلب بالكامل بمساعدة محول التردد.

هناك عدة خيارات لأسماء مولد التردد لمحرك كهربائي ثلاثي الطور. ويمكن تسميتها على وجه الخصوص:

• العاكس.
• محول تردد التيار المتردد.
• تحويل التردد؛
• محرك التردد المتغير.

يستخدم العاكس لتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية. والحركة التي تتم في هذه الحالة يمكن أن تتحول إلى حركة من نوع آخر.

1. "مثلث".

يكون الرسم التخطيطي مناسبًا إذا كنت بحاجة إلى التحكم في محرك أحادي الطور. يصل مستوى طاقة المحول في الدائرة إلى ثلاثة كيلووات، ولا يتم فقدان أي طاقة.

1. "نجمة".

طريقة مناسبة لتوصيل أطراف محركات التردد ثلاثية الطور التي تعمل بشبكات صناعية ثلاثية الطور.

يوضح الشكل مخطط الاتصال لمحول التردد 8400 Vector

للحد من تيار البدء وتقليل عزم الدوران عند بدء تشغيل محرك كهربائي بقوة تتجاوز 5 كيلوواط، يتم استخدام مفتاح دلتا النجمي.

عندما يتم تطبيق الجهد على الجزء الثابت، يتم توصيل الجهاز كنجمة. بمجرد أن تبدأ سرعة المحرك في التوافق مع القيمة الاسمية، يتم توفير الطاقة وفقًا لدائرة "المثلث". ولكن يتم استخدام هذه التقنية فقط عندما تسمح الإمكانيات التقنية بالاتصال في دائرتين.

في دائرة مشتركة بين النجم والدلتا، لوحظ حدوث زيادات حادة في التيار. عند التبديل إلى النوع الثاني من الاتصال، تنخفض قراءات سرعة الدوران بشكل ملحوظ. لاستعادة وضع التشغيل والسرعة السابقة، يجب زيادة التيار.

تُستخدم مولدات التردد بشكل أكثر نشاطًا في تصميم محرك كهربائي بمستوى طاقة يتراوح بين 0.4 و 7.5 كيلو واط.

تجميع محول التردد DIY

بالتزامن مع الإنتاج الصناعي لمحولات التردد، يظل تجميع مثل هذا الجهاز بيديك ذا صلة. يتم تسهيل ذلك بشكل خاص من خلال البساطة النسبية للعملية. نتيجة لتشغيل العاكس، يتم تحويل مرحلة واحدة إلى ثلاث مراحل.

إن استخدام المحركات الكهربائية المجهزة بجهاز مماثل في الظروف المحلية لا يسبب أي صعوبات إضافية. لذلك، يمكنك البدء بأمان في العمل.

يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا لمحولات التردد مع وصلة DC.

تتكون دوائر محول التردد المستخدمة أثناء التجميع من وحدة مقوم وعناصر مرشح (مسؤولة عن قطع مكون التيار المتردد ومصنوعة من ترانزستورات IGBT). من حيث التكلفة، فإن شراء المكونات الفردية للمحول والقيام بالتجميع بنفسك أرخص من شراء جهاز جاهز.

يمكن استخدام محولات التردد ذاتية التجميع في المحركات الكهربائية بقدرة 0.1 - 0.75 كيلو واط.

في الوقت نفسه، قامت مولدات تردد المصنع الحديثة بتوسيع الوظائف وتحسين الخوارزميات وتحسين التحكم في سلامة عملية العمل بسبب استخدام وحدات التحكم الدقيقة في إنتاجها.

مجالات تطبيق المحولات:

• مهندس ميكانيكى؛
• صناعة النسيج
• مجمعات الوقود والطاقة.
• مضخات الآبار والصرف الصحي.
• أتمتة التحكم في العمليات.

تعتمد تكلفة المحركات الكهربائية بشكل مباشر على ما إذا كانت مجهزة بالمحولات.

• إذا أخطأ المستخدم في اختيار الطاقة وتبين أنها مرتفعة جدًا، فلن يتمكن المحول من حماية المحرك من الحمل الزائد المحتمل وارتفاع الجهد وعوامل أخرى.
• لن تخلق الطاقة الأقل الظروف اللازمة للأداء الجيد للآلة. لن يتمكن المحول ذو الطاقة المنخفضة من توفير ديناميكيات عالية لوضع التشغيل لوحدة الضخ. قد تؤدي الأحمال الزائدة التي تحدث بشكل دوري إلى حدوث خلل.

العوامل التي يجب مراعاتها عند الاختيار

تعد ظروف تشغيل الجهاز عاملاً مهمًا يؤثر على عمر خدمة المحرك الكهربائي. لذلك، عند الاختيار، عليك الانتباه إلى العوامل التالية:

• حدود سرعة تشغيل المحرك الكهربائي؛
• حدود العمل من عزم الدوران.
• طبيعة الحمل
• جدول العمل.

جميع الخصائص مترابطة. وبالتالي فإن الحمل له عدة أنواع ويرتبط بخصائص مثل السرعة وعزم الدوران وعزم الدوران عند البدء. يحدث:

• وظيفية أو تستخدم لرفع الأحمال، على سبيل المثال، رافعة علوية، يمكن توصيل المحرك الكهربائي من العاكس؛
• تحميل مع نقل الطاقة وتخزينها.

ترتبط سرعات الدوران وعزم الدوران بمعلمات السرعة وعزم الدوران والوقت، وتعتمد على الخصائص التالية:

• قيمة عزم الدوران ثابتة.
• سرعة ثابتة
• انخفاض عدد عزم الدوران.
• انخفاض السرعة.

تعتمد طبيعة الحمل على مؤشرات مثل:

الميزات عند حساب محول التردد لمحرك كهربائي

قبل اختيار محول التردد، حدد واحسب محول التردد للمحرك الكهربائي. تأكد من الانتباه إلى مدة حدود السرعة، بما في ذلك الأوضاع المتكررة والقصيرة المدى. من الضروري أن تأخذ في الاعتبار القيمة اللحظية للتيار الأقصى ومدة التيار المباشر عند خرج المحول.

من المهم مراعاة الحد الأقصى والتردد الاسمي. يتم أخذ قوة أو معاوقة محول توزيع الطاقة إلى جانب موصلات خط الطاقة أو خط الكابل في الاعتبار. ويؤثر مصدر الطاقة أيضًا على وحدة الضخ، حيث يؤثر طول خط الإمداد على فقدان الجهد. تؤخذ في الاعتبار الزيادات المحتملة في الجهد وعدم توازن الطور المحتمل بسبب الحمل غير المتساوي، مما يؤثر على اختلال توازن الطور.

يتم أخذ عوامل مثل الاحتكاك الميكانيكي، وفقدان الموصل، وتغير دورة العمل في الاعتبار.

اختيار محولات التردد للمضخات

من المهم حساب محول التردد بشكل صحيح ودمجه مع وحدة الضخ. سيؤثر الحساب على الاختيار الصحيح للمحول. تعتمد على ذلك كفاءة ومتانة الاستخدام، سواء المحول نفسه أو المحرك الكهربائي بأكمله (وحدة الضخ).

كيفية اختيار العاكس قبل شرائه

قبل اختيار محول التردد، تحقق من التوافق الكهربائي مع المحرك وسعة التحميل (الطاقة).

أرز. رقم 1. مخطط كتلة لتشغيل نظام VFD.

عند تشغيل المحول، يتم الاختيار اعتمادًا على خصائص جواز السفر. عند الاختيار، يتم أخذ المؤشرات التالية بعين الاعتبار:

1. وفقا لجواز السفر، يجب أن تكون قوة العاكس والمحرك الكهربائي متساوية. هذه المعلمة صالحة عند استخدام محركات ذات زوجين من الأقطاب (2p=4)، بسرعات دوران تصل إلى 1500 دورة في الدقيقة، مع عزم دوران ثابت. تنطبق أيضًا على المحولات التي يمكنها التعامل مع حمل زائد بنسبة 150% (الناقلات، سيور النقل) وعلى المحولات التي تعمل مع حمل زائد بنسبة 120% (المراوح، مضخات الطرد المركزي).
2. يجب أن يكون التيار المقنن مساوياً أو أكبر من التيار الفعلي المستمر الذي يستهلكه المحرك (تيار الحمل).

هام: يجب أن يكون التيار الذي يستهلكه المحرك أقل من التيار المقنن لمحول التردد الوارد في المواصفات.

وقت تسارع المحرك عند تيار البدء 150% هو 120% للمحولات المتخصصة في وحدات الضخ، من العاكس المقنن عادة يجب ألا يتجاوز 60 ثانية.

1. يجب أن يفي جهد الدخل للشبكة بالمحول، ويجب أن يحافظ على وظيفته حتى مع وجود أي انحرافات في الجهد عن القاعدة.
2. يجب أن يفي نطاق تنظيم التردد الذي يمكن أن يدعمه العاكس بوضع السرعة العالية للمحرك.
3. يعد وجود مدخلات التحكم المنفصلة ضروريًا لإدخال أنواع مختلفة من الأوامر المبرمجة من قبل المستخدم. هناك حاجة أيضًا إلى أجهزة تناظرية، حيث يتم استخدامها لإدخال إشارات المهام وللحصول على ردود الفعل. المدخلات الرقمية مطلوبة أيضًا للإشارات عالية التردد القادمة من أجهزة التشفير أو أجهزة استشعار السرعة والموضع الرقمية.
4. يتم استخدام عدد من إشارات الخرج لإنشاء دوائر معقدة لنظام محطة الضخ.
5. إمكانية التحكم التشغيلي في وضع التشغيل، ويمكن التحكم في هذه المدخلات باستخدام جهاز التحكم عن بعد. أو التحكم عبر ناقل اتصال تسلسلي عبر جهاز التحكم أو الكمبيوتر. ربما سيتم الجمع بين السيطرة.
6. يعتمد اختيار المحول على تفضيل طريقة التحكم في المحرك الكهربائي. يعتمد على التحكم المنفصل في محرك ناقل الحركة أو التحكم العددي - مع الحفاظ على نسبة ثابتة واحدة من جهد الخرج إلى تردد الخرج. بالنسبة لوحدات الضخ، تكون طريقة مكافحة ناقلات الأمراض أكثر شيوعًا.
7. نحو معايير اختيار أكثر دقة تحدد تشغيل المحرك بسرعة ثابتة. عندما يعمل المحول بمحرك واحد، يتم حساب الطاقة المطلوبة لبدء التشغيل بواسطة الصيغة:

أرز. رقم 2. صيغة لحساب إجمالي قوة البداية.

يتم حساب استهلاك تيار المحرك من المحول بجهد كهربائي 220/380 فولت باستخدام الصيغة:

أرز. رقم 3. حساب الخصائص الميكانيكية للمحرك.

هام: استرشادًا بمتطلبات كيفية اختيار محول التردد المناسب بناءً على الخصائص الحالية، يجب أن يتوافق العاكس مع جميع المعايير والمتطلبات، ولكن يمكن إهمال معايير الطاقة.

أرز. رقم 4. جدول عدم المساواة التي يجب مراعاتها عند اختيار العاكس لتشغيل محرك تردد واحد مع عدة محركات.

مزايا استخدام محول التردد

الشكل رقم 5. مزايا اختيار محول التردد

تشمل مزايا محول التردد عدة صفات مهمة:

1. تقليل تيار البداية إلى قيمة التشغيل الفعلية. تختلف شروط تشغيل المحرك الكهربائي مباشرة من الشبكة وتشغيله من المحول. في الحالة الأولى، يزيد تيار البدء بما لا يقل عن سبعة أضعاف القيمة المقدرة لتيار المحرك. يمكن تقليل البداية الناعمة مع الزيادة التدريجية والسلسة في تردد مصدر التيار الكهربائي للمحرك إلى الجهد الفعلي الذي يستهلكه المحرك في وضع التشغيل الثابت. يتم تحقيق ذلك عن طريق ضبط وقت التسارع؛ إذا كان من الضروري تسريع الحمل بالقصور الذاتي، فيمكن للمحول توفير طاقة أكبر من قوة المحرك.
2. هناك نماذج من المحولات الموجهة إلى الحد الأقصى للعمل على الأحمال ذات عزم الدوران المتغير، أي لمحطات الضخ المجهزة بمضخات الطرد المركزي. يمكن أن يكون التيار المقنن للمحول أعلى بخطوتين من تصنيفات المحرك.
3. لبدء وحدات الضخ يوفر توفير الطاقة بنسبة 30٪ على الأقل.

عيوب محولات التردد المتجه:

1. من الصعب إعداد محول متجه، ويتطلب الأمر استشارة أحد المتخصصين. تؤخذ في الاعتبار معلمات المحرك الكهربائي، بما في ذلك الحث.
2. يجب أن تتضمن تقنية استخدام محرك كهربائي دقة بنسبة 100٪، فقط في هذه الحالة يكون اختيار العاكس مبررًا.
3. عند اختيار محول متجه، عليك أن تتذكر التبديل من الوضع العددي.
4. متطلبات عالية لدقة أدوات القياس وأجهزة الاستشعار الحالية مما يؤثر على التكلفة.
5. يُنصح باستخدام عاكس متجه لمحرك كهربائي معين.

يعود الاختيار الأمثل لمحول التردد إلى مطابقة وظائفه مع الخصائص التقنية للمحرك الكهربائي. سيضمن الاختيار الصحيح لمحول التردد التشغيل الموثوق والطويل الأمد لمعداتك الكهربائية.

1. اختيار نوع التحميل

عادةً ما يتم تحديد سعة التحميل الزائد كنسبة مئوية من التيار المقنن مع الحد الأقصى للوقت المسموح به

عمل هذا الحمل الزائد حتى يتم تفعيل الحماية الفورية. وبالتالي، لاتخاذ القرار الصحيح، تحتاج إلى معرفة طبيعة الأحمال الزائدة لآليتك الخاصة، على وجه الخصوص: ما هو مستوى الأحمال الزائدة، وما هي مدتها وعدد مرات ظهورها. النوعان الأكثر شيوعًا من الأحمال:

• مع لحظة تحميل ثابتة ("PM") في نطاق سرعة التشغيل (الناقلات، المصاعد، الطاردات، إلخ). يتميز هذا النوع من الأحمال بأحمال زائدة تصل إلى 10...50%.
• مع لحظة تحميل تربيعية ("KM") في نطاق سرعة التشغيل (المضخات، المراوح، ضواغط الريش). بالنسبة لهذا النوع من الوحدات، تعتبر الأحمال الزائدة التي لا تزيد عن 10٪ نموذجية. نظرًا لعدم وجود أحمال زائدة في الوحدات ذات لحظة التحميل التربيعية، فمن الممكن تركيب محولات ذات تصنيف أقل على هذه الوحدات.

2. تحديد تيار المحرك المقنن وجهد الإمداد

يعد تحديد التيار والجهد المقدر أمرًا مهمًا للغاية. الحالة الأكثر شيوعًا هي إمداد الطاقة من شبكة صناعية ثلاثية الطور بجهد 380 فولت، ولكن هناك حالات عندما يكون محرك الأقراص مصممًا للعمل من شبكة أحادية الطور بجهد 220-240 فولت. كقاعدة عامة، تقتصر محركات الأقراص هذه على نطاق من القوى يصل إلى 3.7 كيلو واط. هناك أيضًا خيارات لمحركات الجهد العالي مع القدرة على التحكم في المحركات الأكثر قوة، مع قياس القدرات بالفعل بالميغاواط، بقيم تيار أقل نسبيًا.

من الضروري تحديد تيار الإخراج المقدر للعاكس. يجب أن يكون مساوياً أو أكبر من التيار المقنن للمحرك. إذا كان محول التردد مصممًا لمحرك غير متزامن يعمل لسنوات عديدة، فإننا نوصي باختيار محول تردد بتيار إخراج أعلى عمدًا.

3. اختيار الطاقة

تعد الطاقة أحد المعالم الرئيسية للمحرك الكهربائي. عند اختيار مولد التردد، أولا وقبل كل شيء، يجب عليك تحديد سعة التحميل الخاصة به. وفقًا للقدرة المقدرة المتاحة للمحرك، يتم اختيار محرك متغير السرعة مصمم لنفس القوة. وسيكون هذا الاختيار صحيحًا بشرط ألا يتغير الحمل على العمود ديناميكيًا وأن التيار لا يتجاوز بشكل كبير القيمة الاسمية المحددة لكل من المحرك المحدد وجهاز توزيع التردد. لذلك، سيكون من الأصح أن يتم الاختيار بناءً على القيمة القصوى للتيار الذي يستهلكه المحرك الكهربائي من المحول، مع مراعاة سعة التحميل الزائد لهذا الأخير.

4. الظروف البيئية

وجود الغبار والرطوبة يحدد درجة الحماية (IP) للمحول : IP00 / IP20 / IP21 / IP54

إذا تم استخدام محولات التردد في ظروف الرطوبة العالية والبيئات العدوانية، نوصي باستخدام الألواح المطلية.

5. متطلبات EMC (التوافق الكهرومغناطيسي)

يمكن تصنيع محولات التردد باستخدام مرشح EMC مدمج، أو يتطلب شراء هذا المرشح بالإضافة إلى ذلك.

6. الكبح السريع

يتم تحديد الحاجة من خلال وجود أو عدم وجود مروحية الفرامل ومقاوم الفرامل. لتقليل سرعة دوران المحرك الكهربائي إلى الصفر، يتم استخدام ثلاث طرق:

7. تبادل الشبكة. طريقة التحكم في المحرك

للعمل معًا بين المحرك الكهربائي ونظام التحكم الآلي، يتم استخدام بروتوكولات نقل البيانات المختلفة. بروتوكول الاتصال الأكثر استخدامًا هو Modbus مع واجهة RS-485، ومع ذلك، اعتمادًا على المعدات المستخدمة، يتم تحديد مسألة استخدام بروتوكول أو آخر لكل حالة محددة. يتم تحديد طريقة التحكم في المحول حسب نوع وعدد لوحات واجهة محول التردد. يمكن للمحولات الحديثة أن تعمل في أوضاع "التحكم الخارجي"، عندما يتم التحكم في المحول عن طريق الإشارات الخارجية، و"التحكم عن بعد"، و"التحكم المشترك"، و"التحكم في الواجهة التسلسلية". في التكنولوجيا الحديثة، الأكثر شيوعا هي إشارات التحكم (المجموعة): 0-10 فولت و4-20 فولت. محول التردد نفسه قادر على التحكم في سرعة الدوران. لهذا الغرض، يتم تضمين وحدة تحكم PID في العاكس، ومن الممكن أيضًا توصيل مستشعر ردود الفعل لأي معلمة تكنولوجية.