محول التردد هو جهاز للتحكم في الطاقة يستخدم تقنية تحويل التردد وتقنية الإلكترونيات الدقيقة للتحكم في محرك التيار المتردد عن طريق تغيير تردد تشغيله. ستشرح OUKE في هذه المقالة وظيفة ومبدأ عمل العاكس، ونتوقع أن تكون مرجعًا مفيدًا للقراء.
كيف يعمل العاكس؟
يتكون العاكس بشكل أساسي من مقوم (من التيار المتردد إلى التيار المستمر)، ومرشح، وعاكس (من التيار المستمر إلى التيار المتردد)، ووحدة كبح، ووحدة قيادة، ووحدة كشف، ووحدة معالجة دقيقة. يعتمد العاكس على ترانزستور IGBT داخلي لضبط جهد وتردد مصدر الطاقة الخارج، وفقًا لاحتياجات المحرك الفعلية لتوفير جهد الطاقة المطلوب، وبالتالي تحقيق هدف توفير الطاقة وتنظيم السرعة. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع العاكس بالعديد من وظائف الحماية، مثل الحماية من التيار الزائد والجهد الزائد والحمل الزائد، وغيرها. ومع التحسن المستمر في مستوى الأتمتة الصناعية، أصبح محول التردد شائع الاستخدام.
عند تشغيل العاكس، تتحكم وحدة التحكم في الدائرة الرئيسية، وتقوم وحدة التقويم بتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، ثم تُمرر التيار المستمر عبر مرشح ناعم، وأخيرًا يُعيد العاكس تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد قابل للتحكم. من خلال هذه السلسلة من العمليات، يُمكن التحكم في سرعة المحرك، وتحديد كمية الكهرباء المُخرجة بناءً على احتياجاته، لتجنب الهدر.
دعونا نلقي نظرة على تعبير السرعة التزامنية لمحرك التيار المتردد:
n=60f(1-s)/p(1)
في هذا التعبير
ن: سرعة المحرك غير المتزامن؛
f: تردد المحرك غير المتزامن؛
s: انزلاق المحرك؛
p: عدد أقطاب المحرك.
من هذه المعادلة، نلاحظ أن السرعة والتردد متناسبان طرديًا، ويمكن تعديل سرعة المحرك بتغيير التردد. إذا كان التردد بين 0 و50 هرتز، فإن السرعة تتمتع بدرجة تعديل واسعة. محول التردد الثابت يمكن ضبط تردد إمداد الطاقة للمحرك، وذلك لتحقيق غرض تنظيم السرعة، وتتميز طريقة تنظيم السرعة هذه بكفاءة عالية وأداء جيد، وهي مثالية بشكل خاص.
إجراء محول التردد:
1. تأثير محول التردد في توفير الطاقة
من أهم مزايا العاكس توفير الطاقة، ويتجلى ذلك بوضوح في صناعة مضخات المراوح. فاستهلاك الطاقة في هذه المضخات يتناسب طرديًا مع مكعب السرعة، لذا فإن استخدام تقنية تحويل التردد لخفض السرعة يوفر الطاقة عند انخفاض سرعة الرياح أو المياه الخارجية. وينطبق مبدأ توفير الطاقة نفسه تقريبًا في الصناعات الأخرى، حيث يتم خفض سرعة المحرك عند عدم الحاجة إلى تشغيله بأقصى سرعة.
2. دور تبسيط نظام التحكم في العاكس
يمكن لنظام تنظيم السرعة بتردد متغير أن يبدأ من الصفر ويتسارع تدريجيًا وفقًا لاحتياجات المستخدمين، كما يمكن اختيار منحنى التسارع (تسارع خطي، أو تسارع على شكل حرف S، أو تسارع تلقائي). ويمكن تعديل سرعة التشغيل في أي وقت حسب الحاجة، وتتغير بسرعة تبعًا للعملية، ويمكن التحكم بها عن بُعد بواسطة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) أو وحدات تحكم أخرى.
3. تأثير بدء التشغيل التدريجي لمحول التردد
عندما محرك سيرفو CNC عند بدء تشغيله عبر تيار مباشر بتردد الطاقة، فإنه يُنتج تيارًا يتراوح بين 7 و8 أضعاف التيار المقنن للمحرك، وتؤدي زيادة التيار إلى زيادة الإجهاد الكهربائي على ملفات المحرك وتوليد الحرارة، مما يُقلل من عمر العاكس. ويمكن بدء تشغيل منظم سرعة تحويل التردد عند سرعة صفرية وجهد صفري (مع إمكانية إضافة عزم دوران مناسب).
4. تأثير حد عزم الدوران القابل للتعديل في العاكس
بعد تنظيم سرعة المحرك باستخدام تقنية تحويل التردد، يمكن ضبط حد عزم الدوران المناسب لحماية الآلة من التلف، مما يضمن استمرارية العملية وموثوقية المنتج. تتيح تقنية تحويل التردد الحالية إمكانية ضبط حد عزم الدوران، بل وتصل دقة التحكم في عزم الدوران إلى حوالي 3% إلى 5%. أما في حالة تردد الطاقة، فلا يمكن التحكم في المحرك إلا عن طريق استشعار قيمة التيار أو الحماية الحرارية، ولا يمكن تشغيله بضبط قيمة عزم الدوران بدقة كما هو الحال في التحكم باستخدام تقنية تحويل التردد.
5. دور محول التردد في تقليل التآكل الميكانيكي والفقد
عند بدء التشغيل بتردد الطاقة، يُصدر المحرك أو الجزء الميكانيكي المتصل به من العمود أو التروس اهتزازات عنيفة. تُفاقم هذه الاهتزازات التآكل الميكانيكي وتُقلل من عمر المكونات الميكانيكية والمحركات. في نظام تنظيم السرعة بتحويل التردد، يُمكن التحكم في وضع التوقف، حيث تتوفر أوضاع توقف مختلفة للاختيار من بينها (التوقف مع التباطؤ، التوقف الحر، التوقف مع التباطؤ بالإضافة إلى كبح التيار المستمر)، مما يُقلل من تأثير ذلك على الأجزاء الميكانيكية والمحرك، وبالتالي يُعزز موثوقية النظام ككل ويُطيل عمره، مع تحسين استقراره.
في هذه المقالة، أوكي لا يمكن أن يؤدي هذا إلا إلى فهم أولي للعكس، وآمل أن يكون مفيدًا لك، ويجب تلخيصه باستمرار لتحسين المهارات المهنية، وأرحب بمناقشة بعض النقاط المعرفية في المقال.
