آلة تحريض التيار المتردد التي تغذيها VFD

محركات الأقراص متغيرة التردد ، والمعروفة أيضا باسم VFDs ، هي وحدات تحكم ميسورة التكلفة وموثوقة مع القدرة على ضبط سرعة المحركات الحثية للحصول على الأداء الأمثل. أصبحت VFDs معدات قياسية لتشغيل المحركات الصغيرة والكبيرة في المراوح والمضخات والضواغط والمثاقب والعديد من التطبيقات الأخرى. على عكس وحدات التحكم في السرعة الثابتة ، التي تقوم بتشغيل المحرك على الفور بأقصى سرعة ، يمكن لأجهزة VFD بدء تشغيل المحرك عن طريق زيادة السرعة تدريجيا إلى المستوى المطلوب. تعمل عمليات التشغيل الناعمة على التخلص من عزم الدوران العالي والتيارات المفاجئة ، وتقليل الضغوط الميكانيكية ، وزيادة عمر المعدات وموثوقيتها. علاوة على ذلك ، نظرا لأن عزم دوران الأحمال والطاقة يختلفان باختلاف مربع السرعة ومكعب السرعة على التوالي ، فإن ضبط سرعة المحرك حتى بكمية صغيرة يمكن أن يوفر طاقة كبيرة. سيوضح هذا الفيديو تكوين محرك متغير التردد واستخدامه في التحكم في محرك تحريضي تيار متردد ثلاثي الطور.

يتكون المحرك التعريفي للتيار المتردد من جزأين رئيسيين فقط ، الجزء الثابت والدوار ، ويستخدم بشكل شائع طاقة التيار المتردد ثلاثية الطور. يولد التيار ثلاثي الطور عبر ملفات الجزء الثابت مجالا مغناطيسيا للجزء الثابت ، والذي يدور بسرعة زاوية تتناسب مع تردد التيار المتردد. هذا المجال المغناطيسي الجزء الثابت يدور الدوار. نتيجة لذلك ، تتناسب سرعة المحرك مع تردد طاقة الإدخال. لمزيد من المعلومات حول تشغيل المحرك التعريفي ، يرجى مشاهدة فيديو JoVE لتعليم العلوم: محركات تحريض التيار المتردد. إذا كان المحرك متصلا مباشرة بالطاقة الرئيسية ثلاثية الطور ، فإنه يعمل بسرعة ثابتة يتم تحديدها بواسطة تردد خط ثابت 60 هرتز. للسرعة القابلة للتعديل ، يجب أن يوفر محرك التردد المتغير ، أو VFD ، الطاقة. تقوم VFDs بضبط سرعة المحرك عن طريق ضبط تردد الخرج والجهد. أولا ، يقوم المعدل بتحويل مدخلات التيار المتردد 60 هرتز إلى طاقة تيار مستمر. بعد ذلك ، يستخدم عاكس التيار المستمر إلى التيار المتردد تعديل عرض النبضة لتشغيل وإيقاف تشغيل طاقة التيار المستمر هذه في نمط معين. أخيرا ، يقوم مرشح التمرير المنخفض بتحويل تيار النبض إلى شكل موجة جيبية تقريبا ويولد طاقة خرج التيار المتردد بالتردد المختار ، والذي يتحكم في سرعة المحرك. يعد شكل الموجة الجيبية ضروريا لأن معظم المحركات الحثية مصممة لاستخدام الطاقة من التيار الكهربائي من التيار الكهربائي. تستخدم المحركات أحادية الطور VFDs مع مقومات ومحولات أحادية الطور ، وتستخدم المحركات ثلاثية الطور VFDs مع مقومات ومحولات ثلاثية الطور. لمزيد من المعلومات حول المقومات والمحولات ، يرجى مشاهدة مقاطع فيديو JoVE Science Education: المقومات أحادية الطور والمحولات أحادية الطور. تستخدم VFDs المتقدمة حلقة مغلقة ، أو التحكم في المتجهات ، من أجل التنظيم الجيد للسرعة أو عزم الدوران. يتلقى المعالج الدقيق ملاحظات حول المجال المغناطيسي للمحركات وعزم الدوران ، ويقوم باستمرار بضبط طاقة VFD وفقا لخوارزمية التحكم. عند تشغيل محرك عند الجهد المقنن أو أقل من جهده المقنن ، تستخدم معظم VFDs التحكم في الحلقة المفتوحة لإخراج طاقة محرك ثابتة ببساطة دون ردود فعل أو تعديلات. مع التحكم في الحلقة المفتوحة ، تحافظ VFDs على نسبة الجهد إلى التردد المختارة ، والتي تتناسب تقريبا مع المجال المغناطيسي للجزء الثابت ، وبالتالي تتناسب أيضا مع سرعة المحرك. على سبيل المثال ، إذا تم تصنيف المحرك عند 208 فولت و 60 هرتز ، فإن نسبة الجهد إلى التردد تبلغ حوالي 3.5 فولت لكل هرتز. لتقليل سرعة المحرك ، يقلل VFD من التردد ، ولكن يجب أيضا تقليل الجهد للحفاظ على نسبة ثابتة من الجهد إلى التردد. لذلك ، إذا كان VFD يقود المحرك عند 30 هرتز بدلا من 60 هرتز ، فإنه يقلل الجهد بشكل متناسب إلى 104 فولت من 208 فولت ، وتظل نسبة الجهد إلى التردد 3.5 فولت لكل هرتز. عند تشغيل محرك أعلى من تردده المقنن ، عادة ما تقيد VFDs الإخراج بالجهد المقنن. يتجنب هذا الاحتياط تجاوز حدود الجهد أو التيار للعزل والملفات. على سبيل المثال ، المحرك المصنف عند 208 فولت و 60 هرتز له نسبة جهد إلى تردد تبلغ 3.5 فولت لكل هرتز. لن يؤدي VFD الذي يزيد من سرعة هذا المحرك عن طريق زيادة التردد إلى 120 هرتز ، إلى زيادة الناتج إلى 460 فولت كما هو مطلوب لنسبة جهد ثابت إلى التردد. بدلا من ذلك ، سيحد VFD من إنتاجه إلى 208 فولت لمنع تلف المحرك. الآن بعد أن تم شرح أساسيات VFDs ، دعنا نفحص VFD المتصل بمحرك تحريضي AC ثلاثي الطور. في هذه التجربة ، يعمل VFD مع التحكم في الحلقة المفتوحة لسرعة المحرك ونسبة جهد ثابت إلى التردد.

مع إيقاف تشغيل الطاقة ثلاثية الطور وضبط Variac على 0٪ ، قم بتوصيل أطراف الجزء الثابت للمحركات الحثية بإخراج محرك VFD. عند عرضها من مقدمة VFD ، تكون موصلات إخراج محرك الأقراص على الجانب الأيمن. قم بتوصيل مدخل Variac بالوعاء ثلاثي الطور الموجود على المقعد. اضبط مقبض التحكم في Variac على 75٪ وقم بتشغيل الطاقة ثلاثية الطور. مع إعداد Variac هذا ، يبلغ جهد الخط إلى الخط حوالي 210 فولت. الآن يجب أن تضيء الشاشة الرئيسية ل VFDs وتعرض F 000. يسمح الزر المحلي عن بعد للمستخدم بتحديد طريقة اختيار التردد. يسمح التحكم المحلي باستخدام لوحة المفاتيح لتشغيل VFD. بينما يتطلب جهاز التحكم عن بعد اتصالات تناظرية أو رقمية ، اضغط على زر التحكم عن بعد المحلي مرة واحدة لوضع محرك الأقراص في الوضع المحلي. اضبط محيط VFD على تلك الموضحة في الجدول. للقيام بذلك ، اضبط سرعة المحرك باستخدام مفاتيح الأسهم للوصول إلى قائمة التردد ، الحرف F على الشاشة الرئيسية. ثم اضبط التردد على 10 هرتز. لقياس إدخال الجهد إلى المحرك ، حدد القائمة التي تحتوي على شاشة 0.0 فولت. لقياس التيار الذي يقود المحرك ، قم بالتمرير لأعلى إلى الشاشة التي تقرأ 0.00 أمبير. لقياس تردد VFD ، قم بالتمرير إلى شاشة قياس التردد. اضغط على زر التشغيل الأخضر لبدء تشغيل المحرك. يقوم محرك الأقراص تلقائيا بإخراج الجهد اللازم للحفاظ على نسبة ثابتة للجهد إلى التردد ، والتي تم ضبطها مسبقا على 3.47. قم بالتمرير إلى شاشات الجهد والتيار والتردد ، وسجل قيمها. إذا كان محرك الأقراص محملا زائدا أو أعطال ، فاضغط على زر الإيقاف الأحمر ثم اضغط على زر إعادة الضبط. استخدم ضوءا قويا لقياس سرعة دوران المحركات. اضبط مقبض تردد المسار حتى يبدو العمود ثابتا تقريبا ، ثم اضبط مقبض التردد الدقيق حتى يبدو العمود بلا حراك. كرر هذا الإجراء للترددات 25 و 45 و 60 و 70 هرتز. ارسم سرعة المحرك مقابل التردد للحصول على رسم بياني لسلوك المحرك تحت التحكم في محرك التردد المتغير.

تتحكم محركات التردد المتغير في سرعة المحركات الحثية للتيار المتردد ، ويمكن أن تقلل من الضغوط الميكانيكية ، وتزيد من الموثوقية ، وتقلل من تكاليف الصيانة. بالإضافة إلى ذلك ، تسمح VFDs بتشغيل المحركات بسرعة مثالية لتحسين كفاءة الطاقة. بسبب هذه الفوائد ، تعد VFDs مفيدة في العديد من التطبيقات ، مثل ضبط سرعة المروحة. عند دمجها في نظام التهوية ، يمكن لمثل هذه المراوح الاستجابة لأدوات التحكم اليدوية أو التلقائية التي تزيد من سرعة المروحة ودوران الهواء عندما تكون درجات الحرارة مرتفعة ، أو تقلل من سرعة المروحة عندما تكون درجات الحرارة منخفضة. تستخدم مكابس الحفر ، والمخابئ ، وآلات الطحن ، والمعدات المماثلة VFDs للتحكم في محركاتها. تتطلب المواد البلاستيكية معالجة منخفضة السرعة لمنع التفحم أو الذوبان ، بينما تتحمل المعادن الصلبة مثل الفولاذ المعالجة عالية السرعة للعمل بشكل أسرع. مع VFDs ، تكون معدات المعالجة أكثر تنوعا وأكثر قدرة على التعامل مع مجموعة واسعة من المواقف.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE لمحركات التردد المتغير للمحركات الحثية للتيار المتردد. يجب أن تفهم الآن كيفية عمل VFDs ، وكيف يحدد تردد طاقة الإدخال سرعة المحرك. شكرا للمشاهدة!