من المهم معرفة عمل VFDs أو محركات التردد المتغير (VFDs) ، حيث يتم استخدامها على نطاق واسع في التطبيقات التي تعمل بمحرك AC ، مثل محرك تردد متغير للتحكم في المحرك بسبب خصائصها المتنوعة.
محركات التردد المتغير
مقارنة بمحركات المحركات التقليدية ، تتمتع VFD بوظائف وقدرات تشغيل أكبر. بالإضافة إلى التحكم في السرعة القابلة للضبط ، توفر محركات التردد المتغير حماية مثل حماية الطور والتحت والجهد الزائد. تسمح خيارات البرامج والتواصل الخاصة بـ VFD للمستخدم بالتحكم في المحركات بالمستويات المطلوبة.
ما هو محرك التردد المتغير (VFD)
يتم التحكم في سرعة محرك التيار المتردد بطريقتين - إما عن طريق التحكم في الجهد أو التردد. يمنح التحكم في التردد تحكمًا أفضل بسبب كثافة التدفق الثابت من التحكم في الجهد. هذا هو المكان الذي يأتي فيه عمل VFDs. إنه جهاز تحويل طاقة يقوم بتحويل الجهد الثابت ، التردد الثابت لقوة الإدخال إلى الجهد المتغير ، خرج التردد المتغير للتحكم في محركات الحث بالتيار المتردد.
وتتكون من أجهزة إلكترونية للطاقة (مثل IGBT و MOSFET) ووحدة تحكم مركزية عالية السرعة (مثل المعالج الدقيق DSP) وأجهزة استشعار اختيارية حسب التطبيق المستخدم.
تتطلب معظم التطبيقات الصناعية سرعات متغيرة في ظروف الحمل القصوى وسرعات ثابتة في ظروف التشغيل العادية. تعمل الحلقة المغلقة من VFDs على الحفاظ على سرعة المحرك عند مستوى ثابت ، حتى في حالة اضطرابات الإدخال والحمل.
عمل VFDs
السمتان الرئيسيتان لمحرك التردد المتغير هما السرعات القابلة للتعديل وإمكانيات التشغيل / الإيقاف الناعمة. هاتان الميزتان تجعلان VFD وحدة تحكم قوية للتحكم في محركات التيار المتردد. يتكون VFD بشكل أساسي من أربعة أقسام هي المقوم ، ووصلة DC المتوسطة ، والعاكس ، ودائرة التحكم.
عمل VFDs
المعدل:
إنها المرحلة الأولى من محرك التردد المتغير. يقوم بتحويل طاقة التيار المتردد التي يتم تغذيتها من التيار الكهربائي إلى طاقة التيار المستمر. يمكن أن يكون هذا القسم أحادي الاتجاه أو ثنائي الاتجاه بناءً على التطبيق المستخدم مثل التشغيل الرباعي للمحرك. يستخدم الثنائيات ، SCR ، الترانزستورات ، وأجهزة التحويل الإلكترونية الأخرى.
إذا كانت تستخدم الثنائيات ، فإن طاقة التيار المستمر المحولة هي إخراج غير متحكم فيه أثناء استخدام SCR ، وتتنوع طاقة خرج التيار المباشر عن طريق التحكم في البوابة. مطلوب ما لا يقل عن ستة ثنائيات للتحويل ثلاثي الطور ، لذلك تعتبر وحدة المعدل ستة محول نبضات.
ناقل DC:
يتم تغذية طاقة التيار المستمر من قسم المعدل إلى وصلة التيار المستمر. يتكون هذا القسم من المكثفات والمحاثات للتنعيم ضد التموجات وتخزين طاقة التيار المستمر. تتمثل الوظيفة الرئيسية لوصلة التيار المستمر في تلقي وتخزين وتسليم طاقة التيار المستمر.
العاكس:
يتكون هذا القسم من مفاتيح إلكترونية مثل الترانزستورات ، الثايرستور ، IGBT ، إلخ. يستقبل طاقة التيار المستمر من وصلة DC ويتحول إلى تيار متردد يتم توصيله إلى المحرك. يستخدم تقنيات التعديل مثل تعديل عرض النبضة لتغيير تردد الخرج للتحكم في سرعة المحرك التعريفي.
دائرة التحكم:
وهو يتألف من وحدة معالج دقيق ويؤدي وظائف مختلفة مثل التحكم وتكوين إعدادات محرك الأقراص وظروف الأعطال و ربط بروتوكولات الاتصال . يستقبل إشارة تغذية مرتدة من المحرك كمرجع لسرعة التيار وبالتالي ينظم نسبة الجهد إلى التردد للتحكم في سرعة المحرك.
تطبيق تنفيذ VFD
تطبيق تنفيذ VFD
يمكن أيضًا تنفيذ VFD بواسطة دائرة متحكم دقيق الموضحة أدناه. على غرار VFD ، يتكون أيضًا من قسم المعدل ، والتصفية ، ثم قسم العاكس. هنا يحصل قسم العاكس على نبضات إطلاق من متحكم مبرمج لإعطاء جهد وتردد متغيرين للحمل. هذا المشروع يسمى مرحلة واحدة إلى محول ثلاثي الطور باستخدام SVPWM للتحكم في جهد التيار المتردد والتردد عبر الحمل
تطبيق VFD
تطبيق VFD هو التحكم في سرعة محرك التيار المتردد بواسطة محولات السيكلو .
يتم تغذية الطاقة من التيار الكهربائي إلى دائرة المقوم التي تحول التيار المتردد الثابت إلى تيار مستمر ثابت. تتكون ثلاثة محولات أرجل من صمامين ثنائيين متصلين بالتوازي لكل مرحلة ، بحيث يتم إجراء أحد الثنائيات عندما تكون المرحلة الخاصة أكثر إيجابية أو سلبية نسبيًا.
تطبيق VFD
يتم تطبيق جهد التيار المستمر النبضي المتولد من المعدل على دائرة وصلة التيار المستمر. تشتمل هذه الدائرة الوسيطة على محاثات ومكثفات. يقوم بتصفية التيار المستمر النبضي عن طريق تقليل محتوى التموج ويمنح طاقة التيار المستمر مستوى ثابتًا.
لتوفير جهد متغير وتردد متغير للمحرك ، يجب تحويل طاقة التيار المستمر من رابط التيار المستمر إلى تيار متردد متغير بواسطة العاكس. يتكون العاكس من IGBTs كأجهزة تبديل يتم التحكم فيها بواسطة تقنية PWM.
على غرار دائرة المعدل ، تنتمي مفاتيح العاكس أيضًا إلى مجموعتين إيجابيتين وسلبيتين. الجانب الإيجابي IGBT مسؤول عن النبض الموجب والجانب السالب IGBT للنبض السالب عند خرج العاكس. لذا فإن الناتج الناتج هو تيار متناوب يتم تطبيقه على المحرك.
يؤدي تغيير فترة التبديل إلى تنظيم الجهد والتردد في نفس الوقت في العاكس. تستخدم VFD الحديثة أحدث تقنيات التحكم مثل أدوات التحكم في العزم القياسي والمتجه والمباشر للتحكم في مفاتيح العاكس في تحقيق الطاقة المتغيرة.
أشكال موجات الإخراج من VFD
يوضح الشكل أعلاه كيف يتغير الجهد والتردد بواسطة محرك التردد المتغير. على سبيل المثال ، يتم تطبيق إمداد AC 480V ، 60Hz على VFD الذي يغير جهد الإشارة والتردد للتحكم في السرعة.
مع انخفاض التردد ، تقل سرعة المحرك أيضًا. في الشكل أعلاه ، يتناقص متوسط الطاقة المطبقة على المحرك مع انخفاض الجهد والتردد ، بشرط أن تكون نسبة هاتين المعلمتين ثابتة.
فوائد VFD
VFD متصل بالمحرك
لا توفر محركات التردد المتغير سرعات قابلة للتعديل لتطبيقات تحكم دقيقة ودقيقة فحسب ، بل توفر أيضًا المزيد من الفوائد من حيث التحكم في العملية و الحفاظ على الطاقة . وترد أدناه بعض هذه.
توفير الطاقة
تستهلك المحركات الكهربائية في الصناعات أكثر من 65٪ من الطاقة. تستهلك كل من تقنية التحكم في الحجم والتردد لتغيير السرعة طاقة أقل عندما يتطلب المحرك سرعة متغيرة. لذلك يتم حفظ كمية كبيرة من الطاقة بواسطة VFDs.
التحكم في الحلقة المغلقة
يسمح VFD بتحديد المواقع بدقة لسرعة المحرك من خلال المقارنة المستمرة مع السرعة المرجعية حتى مع التغيرات في ظروف التحميل واضطرابات الإدخال مثل تقلبات الجهد.
• حدود البدء الحالي
يسحب المحرك التعريفي التيار الذي يتراوح من 6 إلى 8 أضعاف التيار الاسمي عند البدء. مقارنة بالمبتدئين التقليدية ، تعطي VFD نتائج أفضل لأنها تقدم ترددًا منخفضًا في وقت البدء. بسبب التردد المنخفض ، يسحب المحرك تيارًا أقل ولا يتجاوز هذا التيار أبدًا التصنيف الاسمي عند البدء والتشغيل.
• عملية سلسة
إنه يوفر عمليات سلسة عند البدء والإيقاف ويقلل أيضًا من الضغط الحراري والميكانيكي على المحركات ومحركات الحزام.
عامل الطاقة العالية
تقلل دائرة تصحيح عامل القدرة المضمنة في رابط التيار المستمر من VFD من الحاجة إلى أجهزة تصحيح عامل الطاقة الإضافية.
عامل القدرة للمحرك التحريضي منخفض جدًا للاستخدام بدون حمل على وجه الخصوص ، بينما عند التحميل الكامل ، يتراوح من 0.88 إلى 0.9. يؤدي عامل الطاقة المنخفض إلى سوء استخدام الطاقة بسبب الخسائر التفاعلية العالية.
سهل التركيب
توفر VFDs المبرمجة مسبقًا والسلكية في المصنع طريقة سهلة للاتصال والصيانة.
آمل أن تكون قد تم تزويدك بمعرفة دقيقة ووافية حول عمل VFDs في مقالتنا. شكرا لك لقضاء وقتك الثمين. لدينا مهمة بسيطة لك - ما هي الأنواع المختلفة من VFDs؟ يرجى إعطاء إجاباتك في قسم التعليقات أدناه. إذا كان لديك أي استفسارات حول هذا الموضوع أو الكهربائية و المشاريع الالكترونية يمكنك أيضًا مشاركة تعليقاتك واقتراحاتك بخصوص هذه المقالة في قسم التعليقات أدناه.
اعتمادات الصورة
التردد المتغير يقود بواسطة emainc
الأجزاء الأساسية من VFD بواسطة تصميم آلة
عمل VFD بواسطة cfnewsads
إخراج أشكال الموجة VFD بواسطة vfds
VFD متصل بالمحرك بواسطة cfnewsads
