مبدا عمل مغير السرعة Inverters
السلام عليكم ورحمة الله زوار ومتتبعوا مدونة جوابك، في هذا المقال سوف نتحدث عن مبدأ عمل مغير السرعة للمحركات الكهربائية.
تحدثنا في مقال سابق عن مبدأ عمل المحركات الكهربائية، يمكنك الولوج الى هذا المقال من هنا
من قبل كان يتم الاعتماد في التطبيقات التي تتطلب تغيير في السرعة على المحركات ذات التيار المستمر نظرا لسهولة التحكم في سرعة هذا النوع من المحركات. لكن هذا النوع من المحركات يتطلب صيانة بشكل دوري مقارنة بالمحركات الحثية (محركات التيار المتردد) الامر الذي يجعل استعمال هذا النوع من المحركات امرا معقدا.
على العكس من ذلك المحركات الحثية تتميز بالصلابة، القوة، وقلة الصيانة لكن في العمليات التي تتطلب تغيير في السرعة يصعب استعمال هذا النوع من المحركات. من بين الحلول التي كانت تستخدم في تغيير السرعة للمحركات الحثية هي استخدام الاجهزة الميكانيكية لكن بالرغم من ذلك تبقى هذه العملية ليس بمثالية.
امثلة لبعض الاجهزة المستعملة في تغيير السرعة
المخفض والمضاعف
التاثير على الزلاق باستخدام مقاومة متغيرة
استخدام محرك دلاندر
استخدام التارة
...
بعد التطور الكبير في عالم الالكترونيات وبالضبط التطور في مجال الكترونيات الطاقة، اصبح التحكم في سرعة محركات التيار المتردد امرا ممكنا.
ما هو مغير السرعة ؟
تعمل معظم المحركات الحثية بسرعة ثابتة (السرعة الاسمية). لتغيير سرعة المحركات الحثية يتم استعمال مغيرات السرعة.
مغير السرعة هو عبارة جهاز يجعل من الممكن تغيير سرعة المحرك الكهربائي، وهذا أمر ضروري في العديد من العمليات الصناعية.
عموميات
سرعة دوران العضو الدوار تكون اصغر من السرعة التزامنية للمحرك غير التزامني اما في حالة المحرك التزامني فالسرعات متساوية.
تسمى سرعة المجال الدوار للعضو الثابث بالسرعة التزامنية.
تعتمد سرعة المحرك (غير متزامن ثلاثي الأطوار) على التردد التزامني، معامل الانزلاق و عدد زوج أزواج القطب حسب العلاقة التالية :
سرعة المحرك =60 * التردد * (1-g)/ عدد زوج اقطاب المحرك
اذن انطلاقا من هذه العلاقة يمكنك ملاحظة ان سرعة المحرك تتناسب اططرادا مع التردد هذا معناه انه كلما زاد التردد زادت سرعة المحرك الكهربائي والعكس صحيح أي بخفض التردد تنخفض السرعة.
من هنا يستمد مغير السرعة مبدأ عمله أي ان هذا الجهاز يعمل على تغيير السرعة بتغير التردد.
مخطط مغير السرعة
انطلاقا من هذا المخطط يتبين انه عملية تغيير سرعة المحرك تنبني على ثلاث مراحل
المرحلة الاولى: مرحلة التوحيد
قنطرة التوحيد يتم من خلال القنطرة تحويل التيار المتردد الى تيار مستمر
المرحلة الثانية: مرحلة التنعيم او الفلترة
الفلترة يتم من خلال المكثف او الملف او كلاهما فلترة الاشارة المحصل عليها من قبل قنطرة التوحيد.
استعمال المكثف يعمل ليس فقط على التنعيم بل وايضا رفع معامل قدرة المحرك
المرحلة الثالثة: الانفرتر
باتسخدام الثريتستور يتم تحويل التيار المستمر الى تيار متردد
تغيير السرعة بالاعتماد على تقنية تضمين عرض النبضة PWM Pulse Wdith Modulation
كما ذكرت سابقا يعتمد مبدا تغيير سرعة المحرك على تغيير التردد التزامني .
بالاعتماد على تقنية تضمين عرض النبضة PWM Pulse Wdith Modulation سوف نتمكن من الحصول على اشارة كهربائية حيث يتم فيها التحكم في التردد.
تمكننا تقنية تضمين عرض النبضة من الحصول على جهد متناوب جيبي انطلاقا من اشارة كهربائية مستمرة.
ملاحظة
اريد ان اشير هنا الى ان العزم يتناسب اططرادا مع الجهد/التردد حسب العلاقة التالية
T =K* (u/f)²
لدى حتى نتمكن من الحصول على عزم دوران ثابث يتم تغيير ليس فقط التردد بل وكذلك الجهد حتى يبقى العزم ثابثا.
مبدا عمل مغير السرعة للمحرك الكهربائي
تتمثل إحدى خصائص المحرك الذي يعمل على التيار المتردد في أن السرعة الميكانيكية لدواره تعتمد بشكل مباشر على تردد التزامني للجزء الثابثStator. هذه العلاقة بين هاذين العاملين هي التي تجعل من الممكن رياضيًا التحكم في الأول اي التحكم في السرعة من خلال تغير الثاني اي تغيير التردد التزامني.
لدى، لجعل الأمر أبسط قليلاً، فإن كل سرعة لمغير السرعة تتوافق مع تردد الجزء الثابت المخصص لها، لذا فإن التحكم في هذا التردد يعني اختيار إحدى سرعات دوار المحرك الكهربائي. وبالتالي، فإن مبدأ التشغيل مغير السرعة هو كالتالي: يتم تغيير السرعات الميكانيكية عن طريق تعديل التردد المرتبط بتيار الجزء الثابت.
الوظائف التي يؤديها مغير السرعة :
المحرك الكهربائي عبارة عن آلة يعمل على تدوير الحمولة بسرعة ثابتة أو متغيرة. كيفما كان مغير السرعة، يجب أن يؤدي الوظائف التالية :
- بدء التشغيل المحرك
- تغيير وظبط سرعة المحرك الكهربائي
أوضاع تشغيل مغير السرعة (نقل الطاقة):
- إذا كان مغير السرعة يسمح بمرور الطاقة من الشبكة إلى المستقبل فقط يسمى مغير السرعة أحادي الاتجاه.
- اما إذا كان يسمح بنقل الطاقة في اتجاه الشبكة - المستقبل وايضا في الاتجاه المعاكس. فيسمى بمغير سرعة ثنائي الاتجاه.
الطرق المستخدمة في التحكم
ترتبط طريقة التصنيع لمغيرات السرعة ارتباطًا مباشرًا باستراتيجية التحكم، من بين طرق التحكم المستخدمة في مغيرات السرعة :
- التحكم القياسي
- التحكم الاتجاهي
ايجابيات مغيرات السرعة
هناك العديد من المزايا التي يجب ذكرها فيما يتعلق باستخدام مغيرات السرعة.
- الميزة الأولى الملحوظة هي أن هذا النوع من الاجهزة يسمح بتشغيل بطيء للمحركات، وبهذا نتجنب ظاهرة انخفاض الجهد وفي نفس الوقت دوائر القصر التي يسببها بدء التشغيل المحركات.
- ميزة أخرى لمغيرات السرعة هي تحسين قوة المحرك.
- الميزة الثالثة لمغيرات السرعة هي الدقة في اختيار السرعات المختارة، بحيث يمكنك التحكم في بيانات مهمة جدًا في إنتاج الطاقة لمحركك.
- الميزة الأخيرة لمغيرات السرعة هي انها تمكننا من التوفير الكبير في الطاقة.
مثال لمغير السرعة لمحرك غير تزامني ALTIVAR 18 SCHNEIDER
الوظائف الرئيسية التي يؤديها هذا النوع من مغيرات السرعة
التشغيل وتنظيم السرعة، خفض ورفع السرعة، الكبح في حالة توقف تام، يمكن من توفير الطآقة، منظم PI (التدفق ، الضغط ، إلخ) ، حماية المحرك، الحماية الحرارية، تحديد السرعات، تحديد وقت التشغيل التلقائي عند انخفاض سرعة،
إلخ..
مخطط التركيب لمغير السرعة Altivar 18
يتم التحكم في كلا اتجاهي (المباشر والمعاكس) الدوران بواسطة المدخلات LI1 و LI2. يتم تحديد نقطة ضبط السرعة إما عن طريق مقياس جهد أو جهد خارجي (خرج تناظري لـ PLC على سبيل المثال).
LI3 و LI4 عبارة عن مدخلات قابلة للظبط (سرعة دوران محددة).
يسمح LI1 بالاتجاه الأمامي (مباشر) ويسمح LI2 بالاتجاه العكسي (الاتجاه العكسي).
R1A و R1C (أو SB و SC) اعتمادًا على طراز مغير السرعة هي مفاتيح تشير عند الإغلاق ، إلى أن مغير السرعة مزود بالطاقة لايوجد خطأ.
ماركات مغيرات السرعة
يوجد العديد من الشركات المنتجة لمغيرات السرعة اشهرها
تعليقات
إرسال تعليق