ميزات ومزايا محركات التردد المتغير

يشير تنظيم سرعة تحويل التردد عادةً إلى نظام كهروميكانيكي يتكون من محرك حثي، ومحول تردد، ووحدة تحكم قابلة للبرمجة، وأجهزة ذكية أخرى، ومشغلات طرفية، وبرامج تحكم، وغيرها، ليشكل نظامًا مفتوح الحلقة أو مغلق الحلقة لتنظيم سرعة التيار المتردد. يحل هذا النوع من أنظمة التحكم في السرعة محل أنظمة التحكم الميكانيكية التقليدية وأنظمة التحكم في سرعة التيار المستمر بشكل غير مسبوق، مما يحسن بشكل كبير من مستوى الأتمتة الميكانيكية وكفاءة الإنتاج، ويجعل المعدات أصغر حجمًا وأكثر ذكاءً.

بالنظر إلى استهلاك الطاقة لجميع المحركات في التطبيقات الصناعية، نجد أن حوالي 70% منها تُستخدم في المراوح والمضخات. فوائد توفير الطاقة وخفض الانبعاثات لهذه الأحمال واضحة: فوائد اقتصادية هائلة وآثار اجتماعية مستدامة. وانطلاقًا من هذا الهدف، يُستخدم تنظيم سرعة محركات التيار المتردد على نطاق واسع. فعلى سبيل المثال، في مكيفات الهواء العاكسة، عند خفض درجة الحرارة المضبوطة، يكفي التحكم في سرعة المحرك لتقليل الطاقة الخارجة.

إضافةً إلى توفير الطاقة وسهولة الانتشار والتطبيق، تتميز المحركات غير المتزامنة ذات تنظيم السرعة بتردد متغير بميزة بدء التشغيل السلس، ولا حاجة لفحص أداء بدء التشغيل. المشكلة الرئيسية الوحيدة التي تحتاج إلى حل هي: تحسين قدرة المحرك على التكيف مع مصادر الطاقة غير الجيبية.

مبدأ عمل محول التردد

يعتمد محول التردد الذي نستخدمه بشكل أساسي على نمط تحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ثم العودة إلى تيار متردد (تحويل التردد بتردد وجهد متغيرين أو تحويل التردد بالتحكم الاتجاهي). في البداية، يتم تحويل طاقة التيار المتردد إلى تيار مستمر عبر مقوم، ثم يتم تحويل التيار المستمر إلى تيار متردد بتردد وجهد قابلين للتحكم، لتزويد المحرك بالطاقة. تتكون دائرة محول التردد عمومًا من أربعة أجزاء: التقويم، ووصلة التيار المستمر الوسيطة، والعاكس، والتحكم. جزء التقويم عبارة عن مقوم جسري ثلاثي الأطوار غير متحكم به، وجزء العاكس عبارة عن عاكس جسري ثلاثي الأطوار من نوع IGBT، ويكون خرجه عبارة عن موجة PWM، أما وصلة التيار المستمر الوسيطة فتقوم بالترشيح وتخزين طاقة التيار المستمر وتخزين القدرة التفاعلية.

أصبح التحكم في التردد أسلوب التحكم السائد في السرعة، ويمكن استخدامه على نطاق واسع في أنظمة النقل المتدرجة في مختلف الصناعات. ومع تزايد استخدام محولات التردد في مجال التحكم الصناعي، ازداد استخدام محركات تحويل التردد بشكل ملحوظ. ويمكن القول إنه نظرًا لتفوق محركات تحويل التردد في التحكم بالتردد على المحركات العادية، فإنه من السهل ملاحظة وجودها في أي مكان تُستخدم فيه محولات التردد.

يتطلب اختبار المحركات ذات التردد المتغير عادةً تزويدها بالطاقة من محول تردد. ونظرًا لتفاوت تردد خرج محول التردد بشكل كبير، واحتواء موجة PWM الناتجة على توافقيات متعددة، فإن المحول التقليدي ومقياس الطاقة لا يلبيان متطلبات القياس اللازمة للاختبار. لذا، تُستخدم أجهزة تحليل الطاقة وجهاز إرسال الطاقة بتحويل التردد، وغيرها.

يُعدّ جهاز اختبار المحركات المعياري نظام اختبار جديدًا تم إطلاقه ضمن خطة تحسين كفاءة استهلاك الطاقة في المحركات، استجابةً لجهود ترشيد الطاقة وخفض الانبعاثات. يعمل هذا الجهاز على توحيد وتجهيز النظام المعقد، مما يُحسّن موثوقيته، ويُبسّط عملية التركيب والمعايرة، ويُقلّل من تكلفته.

ميزات خاصة لمحركات تحويل التردد

تصميم مقاوم لارتفاع درجة الحرارة من الفئة B، وعزل من الفئة F. يساهم استخدام مواد العزل البوليمرية وعملية تصنيع الورنيش المشرب بالضغط الفراغي، بالإضافة إلى استخدام بنية عزل خاصة، في تحسين تحمل عزل الملفات الكهربائية للجهد وقوتها الميكانيكية بشكل كبير، مما يكفي لتشغيل المحرك بسرعات عالية ومقاومة تأثير التيار عالي التردد وجهد العاكس. لا يؤدي ذلك إلى تلف العزل.

يتميز محرك تحويل التردد بجودة توازن عالية، ومستوى اهتزاز منخفض للغاية (المستوى R). كما يتميز بدقة تصنيع عالية للأجزاء الميكانيكية، ويستخدم محامل خاصة عالية الدقة، مما يتيح له العمل بسرعات عالية.